Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Beer - Resistência dos Materiais- Ed: 3º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 42
As barras AB e BE da treliça mostrada, são da mesma liga metálica. Sendo que a barra AB tem um diâmetro de e que a carga máxima para a barra é de , determine:
- O coeficiente de segurança para AB;
- O diâmetro necessário para BE, se ambas as barras tiverem o mesmo coeficiente de segurança.
Passo 1
Uma informação que ele nós dá é que uma barra de diâmetro só pode suportar uma carga máxima de . Com isso podemos determinar a tensão máxima adimissivel na estrutura que será dada por:
Se temos a tensão admissível, conseguimos relacionar ela com o fator de segurança dado por:
Como já sabemos o , só falta definirmos o valor do normal na barra AB. Sneod assim termeos que:
- Seção de Richter para a barra AB
- Equilíbrio do nó E
- BE
Perceba que se fizermos o somatório de momentos em torno do ponto D, sumiremos com os normais da barra BD e DE, e ainda sumimos coma carga de 150, sendo assim teremos que:
Para definir o fator de segurança basta a gente fazer:
E assim resolvemos a questão A.
Passo 2
Se queremos definir um diâmetro a partir de um fator de segurança podemos fazer o seguinte.
Já sabemos pelo enunciado que: .
Sabemos também que a fórmula que nós da a tensão aplicada é dada por:
A força aplicada vamos descobrir daqui a pouco resolvendo a nossa treliça. A área aplicada vai ser exatamente o que vai os ajudar a descobrir o diâmetro da nossa barra, sendo assim podemos escrever que:
Substituindo na nossa fórmula de fator de segurança teremos que:
E como o nosso objetivo é determinar o diâmetro teremos que:
Sabemos que:
Perceba que comos estamos usando a tensão admissível em , significa que a nossa força aplicada tem que ser em e o diâmetro vai sair em , sendo assim substituindo os valores teremos que:
Decompondo os vettores teremos que:
Perceba que para determinar o seno do ângulo, precisamos das barras BD e BE, e com isso teremos que:
Fazendo o equilíbrio teremos que:
Passo 3
Agora é tranquilo, se o nosso objetivo é determinar o diâmetro das nossas barras, basta usarmos a nossa formulazinha: