Exercícios Resolvidos de Passo a Passo método dos deslocamentos

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Enunciado

Determine as seguintes rigidezes: ( β 11 ,   β 1 2 ,     β 1 3 ,     β 2 2 ,     β 2 1 ,     β 23 ,     β 33 ,     β 32 ,     β 3 1 )

Passo 1

Sabemos que temos 2 chapas na nossa estrutura e um apoio do primeiro gênero, como podemos ver ali em cima. Uma parada legal a ser feita é contabilizar tudo que devemos determinar em cada chapa e apoio , se fizermos isso obtemos o seguinte:

Como não temos carregamento, não precisamos determinar β 10 , nem β 2 0 e nem β 3 0 .

Passo 2

Agora vamos rotacionar a chapa 1, para podermos determinar os valores de β 11 , β 21 e β 31 .

Perceba que as duas barras que chegam na chapa 1 são Bi-engastadas, logo a fórmula a ser usada é:

Substituindo certinho temos que:

Juntando o que têm-se em cada nó, teremos que:

β 11 = 4 E J L 1 + 4 E J L 2 = 4   . 1500 4 + 4   . 1500 2 = 4 5 00

β 21 = 2 E J L 2 = 2   .   1500 2 = 1500

Para o valor de β 31 precisamos fazer a reação de apoio, sendo assim teremos que:

- 4 V 1 + 1500 + 750 = 0

V 1 = 562,5

O que podemos admitir para facilitar o cálculo é que o sentido da reação do apoio do primeiro gênero é no mesmo sentido da reação que calculamos na barra, ou seja, se acharmos V1 pra frente, o final é positivo porque a reação no apoio é positiva. Logo:

β 31 = 562,5

Obs:. Isso acontece porque a reação que calculamos age na estrutura, ou seja, temos que passar ela com o sinal invertido para saber como ela age no apoio ( ou seja, ela está para frente da maneira que calculamos, mas invertemos o seu sentido para ela agir no apoio, ou seja, para trás. Se ele age para trás no apoio, qual vai ser a reação do apoio? Pra frente, certo? Ou seja, o mesmo sentido do vetor que calculamos ali em cima, que é pra frente, viu como assim é mais complexo? Então só lembrar que a reação de apoio tem o mesmo sentido do vetor calculado, que fica tudo lindo.

Passo 3

Agora vamos rotacionar a chapa 2, para podermos determinar os valores de β 22 , β 12 e β 32 .

Perceba que a barra horizontal que chega na chapa 2 é Bi-engastadas, e a barra vertical que chega na chapa 2 é engastada e apoiada, logo as fórmulas a serem usadas são:

Substituindo certinho temos que:

Juntando o que têm-se em cada nó, teremos que:

β 1 2 = 2 E J L 2 = 2   . 1500 2 = 1500

β 2 2 = 4 E J L 2 + 3 E J L 3 = 4   .     1500 2 + 3   .     1500 4 = 4125

Perceba que a única barra a dar reação horizontal é a barra 3, sendo assim teremos que:

- 4 V 2 + 1125 = 0

V 2 = 281,25

O que podemos admitir para facilitar o cálculo é que o sentido da reação do apoio do primeiro gênero é no mesmo sentido da reação que calculamos na barra, ou seja, se acharmos V1 pra frente, o final é positivo pra frente porque a reação no apoio é positiva pra frente. Logo:

β 3 2 = 281,25

Passo 4

Agora perceba que temos o apoio 3, certo? Nesse caso não rotacionamos, mas deslocamos o nosso apoio de 1 unidade, para podermos determinar os valores de β 33 , β 13 e β 23 .

Quando movimentarmos o apoio, ele afetará TODAS as barras verticais, por isso temos que tomar cuidado, e como se trata de deslocamento e não de rotação, a nossa fórmula será.

Perceba que a barra vertical da esquerda é Bi-engastada, logo usaremos uma das fórmulas, e para outra que é engasta e apoiada usaremos a outra, sendo assim teremos que:

Juntando o que têm-se em cada nó, teremos que:

β 23 = 3 E J ρ L 3 2 = 3   . 1500   .   1   4 2 = 281,25

β 13 = 6 E J ρ L 1 2 = 6   .   1500   . 1 4 2 = 562,5

Perceba que as duas barras produzem reações horizontais que serão armazenadas no nosso apoio do primeiro gênero. Sendo assim teremos que:

- 4 V 2 + 562,5 + 562,5 = 0

V 2 = 281,25

- 4 V 4 + 281,25 = 0

V 4 = 70,3125

Como V1 e V3 são iguais aos valores das suas respectivas barras, e são as reações na mesma altura no apoio do primeiro gênero, basta somarmos a fazermos o macete de mantermos o sentido da reação calculada, que obtemos que o nosso β 33 será dado por:

β 33 = 281,25 + 70,3125 = 351,56

E assim determinamos todas as rigidezes pedidas.

Resposta

β 11 = 4500

β 12 = 1500

β 13 = 562,5

β 22 = 4125

β 21 = 1500

β 23 = 281,25

β 33 = 351,56

β 32 = 281,25

β 31 = 562,5