Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Beer - Mecânica dos Materiais- Ed: 7º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 124
Uma barra uniforme AE deve ser apoiada em dois pontos B e D. Determine a distância a das extremidades da barra até os pontos de apoio se as deflexões para baixo nos pontos A, C e E devem ser iguais.
Passo 1
Opaa! Fala pessoal, beleza? Bora pra mais um?! Para resolver esse exercício, vamos utilizar o método do momento de área. Para isso vamos precisar desenhar o diagrama M/EI para a viga. Depois disso, sabemos que a área entre dois pontos sob a curva M/EI representa a inclinação entre esses dois pontos. E para obter a deflexão, vamos utilizar o teorema do segundo momento de área, que nos fornece o desvio tangencial entre dois pontos. Sabendo disso, temos tudo o que precisamos para resolver o exercício, então bora lá!
Passo 2
Tá legal, nesse caso, a única força exercida sobre a barra é o seu peso próprio, que é análogo a um carregamento distribuído ao longo de toda a viga. Então vamos começar encontrando a força nos apoios, nesse caso, como temos um carregamento simétrico aplicado na viga, a reação nos apoios será igual a metade da carga aplicada, ou seja:
Para encontrar o momento nos pontos A e C, vamos desenhar DCL para uma seção da viga de comprimento , onde teremos:
Então, nesse caso, aplicando o somatório de momento em relação ao ponto F, teremos:
Agora, estendendo a seção até algum ponto entre B e C, teremos o seguinte DCL:
Então, nesse caso, aplicando o somatório de momento em relação ao ponto G, teremos:
Agora nós vamos separar os momentos em duas partes. A primeira é a parte parabólica que está presente nas duas seções, com a mesma intensidade, em função da distância. A segunda é a parte linear devido a reação de apoio em B, então teremos
Passo 3
Agora vamos calcular os momentos nos pontos A, B e C, onde teremos:
Então nosso diagrama M/EI será:
Passo 4
Então, agora vamos calcular as áreas que encontramos e os seus centroides, só lembrando que vamos precisar somente da área entre os pontos AB e entre BC, então teremos:
Passo 5
Beleeeza! Agora, sabemos que a deflexão entre dois pontos será dada através do teorema do segundo momento de área, que é dado por:
Em que é a área embaixo da curva e é a distância do centroide da área até o eixo vertical que passa pelo ponto de interesse, que no nosso caso é o ponto A. Então, utilizando as áreas que temos no nosso diagrama , teremos:
No nosso caso, queremos que as deflexões em A, C e E sejam iguais, então, para o caso acima, termeos e a equação se torna:
Tooop! Terminamos mais um!!