Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia: Estática Volume 1 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 4.5 - Ex. 60
Para a treliça espacial mostrada, verifique a suficiência dos apoios e também o número e arranjo dos elementos para garantir que ela seja estaticamente determinada, tanto externa quanto internamente. Determine as forças nos elementos , , e .
Passo 1
A treliça está estaticamente determinada em relação aos apoios externos se temos 6 forças indeterminadas nos apoios. Temos 3 em C, 2 em B e 1 em D, então acondição está satisfeita. Podemos ver que o ponto E está ligado a B, C e D que são fixos, então E está fixo. Como A está ligado a B, D e E, A também está fixo. Finalmente, F está ligado a A, B e E então também está fixo. Temos então a treliça estaticamente determinada interna e externamente.
Passo 2
Vamos primeiro observar que há alguns elementos que não aplicam forças na treliça. Olhando para F, vemos que as trações de AF e BF não são capazes de se anular simultaneamente nas direções e , então temos obrigatoriamente:
Isso resulta que:
Passo 3
Agora, como , não há nenhuma força que possa anular uma carga feita na direção por , então:
Sobram em as forças e que são perpendiculares, então, temos claramente que
Passo 4
Falta achar e . Temos só 3 incógnitas no nó : e , então vamos calcular as equações de equilíbrio para esse nó. O procedimento é encontrar os vetores unitários que indicam o sentido e direção de cada uma dessas forças e depois com isso somar tudo e igualar a zero. Primeiro para :
Agora para :
Como o módulo do vetor é igual a :
Finalmente fazemos para , analogamente a como fizemos para :
Passo 5
Agora fazemos a soma das forças em ser zero:
Temos então três equações. Da primeira:
Do equilíbrio em :
Substituindo :
Dividindo tudo por 0,866 e isolando :
Agora o equilíbrio em :
Substituindo e :
Agora achamos :
Então: