Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia Estática - 12ª Edição - Russel C. Hibbeler- Ed: 12º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 130
A treliça espacial é sustentada por uma junta esférica em e ligações curtas em e . Determine a força em cada membro e indique se os membros estão sob tração ou compressão. Considere e .
Passo 1
Para determinar as forças, deve-se fazer o diagrama de corpo livre de cada membro no qual sejam indicadas todas as forças atuando no respectivo membro.
Além disso, é possível fazer uma análise prévia das forças aplicadas ao sistema e das reações nos pontos de fixação e determinar algumas informações adicionais. Para tanto, o DCL de todo o sistema é:
A partir do desenho, é possível descobrir algumas das reações fazendo:
Passo 2
Então, escolhendo a junta primeiro e fazendo o seu DCL, tem-se que:
Com isso, é possível determinar as forças atuando nos membros e da treliça através do equilíbrio de forças.
Então,
Como ainda não é possível determinar as outras forças, esta parte será retomada mais à frente.
Passo 3
Para a junta :
Então, fazendo o equilíbrio de forças:
A força está agindo sobre o membro, então, possui caráter trativo. Enquanto isso, a força age sobre a junta e, logo, possui caráter compressivo.
Passo 4
Para a junta :
Então, fazendo o equilíbrio de forças:
As forças e agem nos membros da treliça e, por isso, possuem caráter trativo.
A força está agindo sobre o pino, então, possui caráter compressivo.
Passo 5
Em seguida, para a junta :
Com o equilíbrio de forças tem-se:
A força age sobre a junta, então, possui caráter compressivo.
Passo 6
Por fim, para a junta :
Com o equilíbrio de forças tem-se:
Pode-se, ainda, realizar a análise de forças no eixo para este membro. Fazendo isso:
Tal resultado confere com o valor anteriormente obtido.
Ambas as forças e agem sobre a junta e, portanto, possuem caráter compressivo.
Passo 7
Como dito antes, algumas forças que tinham influência na junta não puderam ser determinadas pois dependiam de , e . No entanto, duas dessas forças foram encontradas possibilitando determinar a outra restante.
Logo:
Assim como no passo anterior, é possível realizar a análise no eixo que ainda não foi observado para conferir o resultado. Então:
Tal resultado confere com o valor anteriormente obtido.
A força age sobre o membro e, por isso, possui caráter trativo.
Resposta
Junta : , e
Junta : , e
Junta : e
Junta : e
Junta : e