Localizando todos os membros usando o método de juntas


3

Bem, estou tendo dificuldades para encontrar as forças através da soma de momentos na figura 4.14, o problema é que existem 3 dobradiças, o que significa que existem 4 forças desconhecidas. É meio difícil encontrar as forças.

Eu tentei pesquisar sobre isso, mas não consigo encontrar nada parecido com este.
Você tem algum conselho ou conhece o processo certo para fazê-lo?

Eu realmente não preciso da resposta específica para a imagem abaixo, só quero saber como encontrar as quatro forças desconhecidas.

insira a descrição da imagem aqui


1
O que você fez até agora? Se você quiser que alguém neste site ajude, então o que você fez.
— Fred

2
Bem-vindo à engenharia! Parece uma pergunta de lição de casa . Para que essas perguntas sejam respondidas neste site, precisamos adicionar detalhes que descrevam o problema exato que você está tendo. O que você tentou resolver isso sozinho? Por favor edite sua pergunta para incluir esta informação.
— Wasabi

OK! Sinto muito por isso, vou editar o post e adicionar detalhes sobre o que tentei até agora, obrigado pela resposta! Vou atualizá-lo assim que chegar em casa!
— Joshua I. Torre

muito obrigado pessoal! Editei o problema agora e tentei o meu melhor para ser específico!
— Joshua I. Torre

Estou pensando nessa questão há algum tempo e é realmente muito difícil. Não consigo descobrir como fazê-lo com elegância (sem simplesmente descartar a resposta de um modelo de computador ou usar uma matriz de rigidez monstruosa).
— Wasabi

Respostas:


1

Esta questão é muito mais simples do que parece. Como possui quatro suportes (RX e RY em A mais RY em D e E), parece ser estaticamente indeterminado, mas na verdade não é.

Para ver isso, vamos contar o número de incógnitas e o número de equações que temos:

  • 1 força axial para 10 barras = 10 incógnitas
  • AxAyDyEy
  • ∑Fx=0∑Fy=0
  • Número de equações = número de incógnitas, portanto, temos uma isostática (estrutura estaticamente determinada).

Uma maneira de resolver isso seria criar um sistema de 14 equações e resolvê-lo. Isso funcionaria, mas ninguém tem tempo para isso .

C

CGAxCCC

insira a descrição da imagem aqui

Ax=−50 kNAy=60 kNCy=180 kN

CyG

insira a descrição da imagem aqui

Isso também é fácil de resolver para as reações:

∑ME=−4Dy+8⋅180−3⋅50=0∴Dy=322.5 kN∑Fy=Dy+Ey−180=0∴Dy=−142.5 kN

Dadas as reações, a estrutura também é fácil de resolver para os valores internos, o que é deixado como um exercício para o leitor.

Aqui está um modelo de computador da estrutura, bem como dos modelos de treliça individuais. Observe que eu tive que colocar um RX fictício em para que a treliça isolada à direita se mantivesse estável às forças horizontais, portanto ignore sua reação horizontal. Isso também altera os valores de compressão axial para o acorde inferior, portanto subtraia 50 kN da compressão nesse modelo para torná-lo alinhado com a estrutura original.E

insira a descrição da imagem aqui


1

Supondo que positivo esteja à direita, positivo esteja para cima e todas as barras estejam em compressão, podemos escrever o equilíbrio de força para cada junta. No final, se uma força sair negativa, significa que a força de reação está na direção negativa ou , ou a barra está em tensão.xyxy

Articulação A: Articulação B : Junção F: Junção C: Junta D: Junção G:

Ax−FAB−FAFcos⁡(θ)=0
Ay−FAFsin⁡(θ)=0
FAB−FBC=0
−FFB−120000=0
FAFcos⁡(θ)−FFCcos⁡(θ)=0
FAFsin⁡(θ)+FFB+FFCsin⁡(θ)=0
FBC−FCD−FCGcos⁡(θ)+FFCcos⁡(θ)=0
FCG(−sin⁡(θ))−FFCsin⁡(θ)−120000=0
FCD−FDE=0
Dy−FGD=0
FCGcos⁡(θ)−FGEcos⁡(θ)+50000=0
FCGsin⁡(θ)+FGD+FGEsin⁡(θ)=0
Junção E:
FDE+FGEcos⁡(θ)=0
Ey−FGEsin⁡(θ)=0

Concordo que ninguém teve tempo para resolver essas equações, então todos os meus cálculos foram feitos no Mathematica para obter os seguintes resultados:

Ax=−50kN,   Ay=60kN,   Dy=322.5kN,   Ey=−142.5kN
FAB=−130kN,   FAF=100kN,   FBC=−130kN,   FCD=190kN,   FCG=−300kN
FDE=190kN,   FFB=−120kN,   FFC=100kN,   FGD=322.5kN,   FGE=−237.5kN

0
  1. Considere todo o sistema: Assim:
    ∑x=HA+50=0
    HA=−50
  2. Considere a parte esquerda ABCF: Assim:V A = 60
    ∑mC=VA×8−120×4=0
    VA=60
  3. Considere a parte direita CDEG: Assim:V E = - 142,5
    ∑mD=VE×4+(120+60)×4−50×3=0
    VE=−142.5
  4. Considere todo o sistema novamente: Assim:V D = 322,5
    ∑y=VD+VA+VE−120−120=0
    VD=322.5
  5. Você só quer encontrar as 4 reações desconhecidas? Se sim, as 4 etapas acima podem ajudar.

Ao utilizar nosso site, você reconhece que leu e compreendeu nossa Política de Cookies e nossa Política de Privacidade.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.