Enunciado

Determinar a reação em A e desenhar o diagrama de momento fletor para a viga com o carregamento mostrado.

Obs: determinação da reação em A para o caso 4

Passo 1

Agora temos que tomar o seguinte cuidado, sabemos que temos 3 casos de vigas, e para cada um dos casos determinamos os ângulos nos seus apoios, e assim obtivemos o seguinte:

  • Caso 1
  • θ A = ( 2 q b 2 a 2 + 4 q a b 3 + q b 4 ) 24 E I ( a + b )

    θ B = - 4 q b 3 a - 3 q b 4 + 4 q b 2 a + b 2 24 E I ( a + b )

  • Caso 2
  • θ A = M A ( a + b ) 3 E I

    θ B = M A ( a + b ) 6 E I

  • Caso 3

θ A = M B ( a + b ) 6 E I

θ B = M B ( a + b ) 3 E I

Com isso em mãos, precisamos lembrar o seguinte, cada apoia é um engaste, logo, a soma dos ângulos em cada apoio representa esse engaste, ou seja, essa soma tem que dar zero, assim podemos dizer que:

θ A ( c a s o 1 ) + θ A ( c a s o 2 ) + θ A ( c a s o 3 ) = 0

θ B ( c a s o 1 ) + θ B ( c a s o 2 ) + θ B ( c a s o 3 ) = 0

Assim obtém-se o seguinte sistema:

( 2 q b 2 a 2 + 4 q a b 3 + q b 4 ) 24 E I ( a + b ) + M A ( a + b ) 3 E I + M B ( a + b ) 6 E I = 0

- 4 q b 3 a - 3 q b 4 + 4 q b 2 a + b 2 24 E I ( a + b ) + M A ( a + b ) 6 E I + M B ( a + b ) 3 E I = 0

Isolando M B , obtém-se que:

M B ( a + b ) 6 E I = - ( 2 q b 2 a 2 + 4 q a b 3 + q b 4 ) 24 E I ( a + b ) - M A ( a + b ) 3 E I

Na segundo equação, multiplicando M B em cima e embaixo por 2, obtém-se que:

- 4 q b 3 a - 3 q b 4 + 4 q b 2 a + b 2 24 E I ( a + b ) + M A ( a + b ) 6 E I - 2 2 q b 2 a 2 + 4 q a b 3 + q b 4 24 E I a + b - 2 M A a + b 3 E I = 0

M A ( a + b ) 6 E I - 4 M A a + b 6 E I = 2 2 q b 2 a 2 + 4 q a b 3 + q b 4 24 E I a + b + 4 q b 3 a + 3 q b 4 - 4 q b 2 a + b 2 24 E I ( a + b )

- M A a + b 2 E I = 4 q b 2 a 2 + 8 q a b 3 + 2 q b 4 + 4 q b 3 a + 3 q b 4 - 4 q b 2 a + b 2 24 E I a + b

Isolando M A

M A = - 4 q b 2 a 2 + 8 q a b 3 + 2 q b 4 + 4 q b 3 a + 3 q b 4 - 4 q b 2 a + b 2 12 a + b 2

M A = - 4 q b 2 a 2 + 8 q a b 3 + 2 q b 4 + 4 q b 3 a + 3 q b 4 - 4 q b 2 a 2 + 2 a b + b 2 12 a + b 2

M A = - 4 q b 2 a 2 + 8 q a b 3 + 2 q b 4 + 4 q b 3 a + 3 q b 4 - 4 q b 2 a 2 - 8 q a b 3 - 4 q b 4 12 a + b 2

Simplificando:

M A = - q b 3 ( 4 a + b ) 12 a + b 2

Desse modo:

M B ( a + b ) 6 E I = - ( 2 q b 2 a 2 + 4 q a b 3 + q b 4 ) 24 E I ( a + b ) - M A ( a + b ) 3 E I

M B ( a + b ) 6 E I = - 3 2 q b 2 a 2 + 4 q a b 3 + q b 4 72 E I a + b + 2 q b 3 ( 4 a + b ) 72 E I ( a + b )

M B ( a + b ) 6 E I = - 6 q b 2 a 2 - 12 q a b 3 - 3 q b 4 + 8 q b 3 a + 2 q b 4 72 E I a + b

M B = - 6 q b 2 a 2 - 4 q a b 3 - q b 4 12 a + b 2

Simplificando:

M B = - q b 2 6 a 2 + 4 a b + b 2 12 a + b 2

Com os valores dos momentos é possível determinar os seus valores a partir das equações encontradas, de tal modo que:

q = 50 k N / m

a = 0,8   m

b = 3,2   m

Substituindo, tem-se que:

M A = - 50 × 3,2 3 4 × 0,8 + 3,2 12 0,8 + 3,2 2 = - 54,613   k N m

M B = - 50 × 3,2 2 6 × 0,8 2 + 4 × 0,8 × 3,2 + 3,2 2 12 0,8 + 3,2 2 = - 64,853   k N m

Passo 2

Como descobrimos os momentos, e estes são negativos, vamos aplicar eles no sentido contrário suposto com o intuito de tirar o sinal negativo de tal modo que podemos determinar a reação de apoio vertical.

∑ M B = 0

- V A a + b + q b 3 4 a + b 12 a + b 2 + q b 2 2 - q b 2 6 a 2 + 4 a b + b 2 12 a + b 2 = 0

- V A a + b + q b 3 4 a + b 12 a + b 2 + 6 q b 2 a + b 2 12 a + b 2 - q b 2 6 a 2 + 4 a b + b 2 12 a + b 2 = 0

V A = q b 3 4 a + b + 6 q b 2 a + b 2 - q b 2 6 a 2 + 4 a b + b 2 12 a + b 3

Simplificando:

V A = q b 3 4 a + b + 6 q b 2 a + b 2 - q b 2 6 a 2 + 4 a b + b 2 12 a + b 3

V A = 4 q b 3 a + q b 4 + 6 q b 2 a 2 + 12 q b 3 a + 6 q b 4 - 6 q b 2 a 2 + 4 q b 3 a + q b 4 12 a + b 3

V A = 12 q b 3 a + 6 q b 4 12 a + b 3

V A = 2 q b 3 a + q b 4 2 a + b 3

Sabendo que:

q = 50 k N / m

a = 0,8   m

b = 3,2   m

V A = 2 × 50 × 3,2 3 × 0,8 + 50 × 3,2 4 2 0,8 + 3,2 3 = 61,44   k N

Resposta

M A = - 54,613   k N m

V A = 61,44   k N

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