Estrutura Estática

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MECÂNICA DOS SÓLIDOS - ESTÁTICA
Treliças são sistemas estruturais construtivos que são caracterizados por ser formados por membros (ou elementos) delgados conectados nas extremidades por articulações (nós) rotuladas com carregamentos são feitos apenas nestes nós. Essas hipóteses fazem com que os elementos sofram apenas esforços axiais (Beer et al., 2019). Enquanto que máquinas e suportes estruturais são sistemas em que pelo menos um dos elementos tem carregamentos multiforça que, geralmente, os esforços desenvolvidos no elemento não serão colineares com seu eixo axial (Meriam & Kreige, 2015).
Considere essas definições e os conteúdos estudados e elabore um texto dissertativo explicando:
qual a diferença entre uma treliça plana e uma treliça espacial;
quais as vantagens do uso de treliças tanto do ponto de vista de projeto, quanto do ponto de vista de complexidade de cálculo;
explique de forma simplificada, os métodos dos nós e método das seções, se desejar pode criar um exemplo;
explique o quer são treliças e estruturas estáticas, hiperestática e hipoestáticas.
Referências:
BEER, F.P. et al. Vector Mechanics for Engineers: Statics and Dynamics. 12. ed. [S.l.]: McGraw-Hill Education, 2019.
MERIAM, J. L.; KRAIGE, L. G. Mecânica para Engenharia - Estática. 7. ed. Rio de Janeiro: [s.n.], 2015.
 
Na engenharia quando há um projeto, tudo tem que ser feito da melhor maneira possível procurando aliar o custo e o benefício, junto a isto a percepção da melhor maneira de buscar a melhor solução para um projeto. 
Um exemplo são as treliças, onde dependendo da aplicação existem opções diversas, e mostraremos as diferenças entre elas, como a treliça plana e a espacial e suas características e aplicações.
A treliça é uma estratégia estrutural muito utilizada na engenharia civil, composta por componentes retos, de qualquer natureza de material sólido, que se encontram em suas extremidades, formando um nó. Um nó é a ligação de quantos componentes forem calculados necessários para a estabilidade estrutural. Ou seja, por estarem ligados ao mesmo nó, no momento que uma força é aplicada na armação, ela é distribuída por todos os seus componentes, exigindo menos resistência deles, já que a força não é concentrada somente em um.
Treliças planas: Se baseiam em um plano treliçado, todas as cargas atuam nesse plano. As análises das forças desenvolvidas nos membros da treliça serão bidimensionais. É formada por triângulo constituído por três elementos e três nós chama-se de treliça simples. Esses triângulos são estruturas que conferem rigidez e estabilidade, formando a base para estruturas treliçadas mais complexas. Caso houver quatro ou mais barras formando um polígono, a estrutura será instável e pode facilmente se colapsar com a imposição de cargas. Se houver mais elementos ou apoios adicionais na estrutura triangular, esses elementos são chamados de redundantes, formando uma estrutura que não pode ser avaliada com as equações de equilíbrio, sendo chamada de estrutura estaticamente indeterminada.
Exemplo de treliça plana
Treliças espaciais: São um conjunto de arranjos de treliças planas as quais podem possuir angulação ou não e, por sua armação se sustentar, com formato tridimensional em coberturas de locais como rodoviárias, ginásios, hangares, grandes centros de eventos, indústrias, são classificadas como treliças espaciais pois são aplicadas no espaço tridimensional. elas têm a capacidade de romper grandes vãos sem o uso de pilastras. Muito comum à sua aplicação para a cobertura de um armazém industrial como exemplo. Elas são estruturas com ampla utilização, aplicadas principalmente para grandes vãos.
Exemplo de treliça espacial
Apesar de diferentes e serem usadas em situações distintas, ambas distribuem a força por meio dos nós, dessa forma, é possível usar materiais menos resistentes que, consequentemente, serão mais baratos.
Portanto, vários locais a adotam como solução para atravessar vãos e sustentar forças. As treliças tem muitas vantagens em um projeto a começar pela segurança e como são materiais de alta resistência, proporcionam mais confiabilidade à estrutura. Seja qual for o tamanho da obra, é possível aplicar as treliças de acordo com as necessidades.
Como as treliças são bastante resistentes, evita se a troca recorrente deste material na construção. A sua vida útil é superior se compararmos com outras estruturas. Também podemos utilizar algumas formas de aumentar sua durabilidade, com pinturas especiais com produtos que protegem as treliças contra agentes químicos e corrosão, que contribuem muito para sua degradação.
Como são altamente resistentes, suportam maior o peso aplicado e isso reflete em uma melhor absorção do impacto dos materiais.
Uma grande vantagem que a treliça tem, é a possibilidade de agilizar a execução de uma obra. As treliças são fáceis de usar, possuem aderência ao concreto e possuem estruturas pré-moldados.
Muitas coisas podem afetar a qualidade de uma obra. Mas as treliças elevam a qualidade da obra. Isso porque são estruturas que exigem mais profissionalismo da mão de obra. Tudo isso afeta o andamento e o custo da obra, que pode ser superior ao inicialmente planejado. As treliças exigem medidas e ações mais precisas para ter um melhor resultado.
Desde a construção de espaços amplos como de espaços menores, as treliças são ideais para o projeto. E a qualidade do resultado é a mesma e as adaptações de medidas não afetam sua durabilidade.
As dimensões devem ser respeitadas e um planejamento deve ser feito.
Um dos grandes erros que prejudicam as obras é a falta de precisão. São medidas que não são precisas, materiais que não são calculados corretamente e assim por diante.
A resolução de treliças planas pelo método dos nós ou cremona, consiste em verificar o equilíbrio de cada nó da treliça, primeiramente com a determinação das reações de apoio, identificar o tipo de solicitação em cada barra e verificar o equilíbrio de cada nó da treliça, iniciando os cálculos pelo nó que tenha o menor número de incógnitas.
O método Ritter consiste determinar as cargas axiais atuantes nas barras de uma treliça plana. Primeiramente procedendo cortando a treliça em duas partes, adotando uma das partes para verificar o equilíbrio, ignorando a outra parte até o próximo corte. Ao cortar a treliça deve-se observar que o corte a intercepte de tal forma, que se apresentem no máximo 3 incógnitas, para que possa haver solução, através das equações de equilíbrio. É importante ressaltar que entrarão nos cálculos, somente as barras da treliça que forem cortadas, as forças ativas e reativas da parte adotada para a verificação de equilíbrio. Repetir o procedimento, até que todas as barras da treliça estejam calculadas.
As estruturas isostáticas normalmente são estáveis, possuem equilíbrio estático, não tendo por isso algum movimento (grau de liberdade). O número de reações de apoio é normalmente igual o número de equações de equilíbrio, sendo o estritamente necessário para manter o equilíbrio estático. Não é uma regra, porém, é um ótimo indicativo. Uma estrutura isostática poderá ter mais reações de apoio que o número de equações de equilíbrio estático desde que seja inserido graus de liberdade na estrutura por meio de rótulas, tal inserção deve ser feita com muito critério, caso contrário poderá gerar uma estrutura hipostática.
As estruturas hiperestáticas são estáveis, não tendo por isso algum movimento (grau de liberdade) não restringido. O número de reações de apoio é maior que o número de equações de equilíbrio, mas nem toda estrutura que tem mais reações de apoio que equações de equilíbrio é uma estrutura hiperestática, como visto nos tópicos anteriores. O grau de hiperestaticidade é igual ao número de ligações que podem ser eliminadas de forma a que a estrutura se torne isostática, portanto, uma estrutura isostática é considerada com grau 0 de hiperestaticidade. Estas estruturas não podem ser calculadas apenas com as equações de equilíbrio da estática.
As estruturas hipostáticas normalmentenão são estáveis, não possuem equilíbrio estático, tendo por isso algum movimento (grau de liberdade) não restringido. O número de reações de apoio é normalmente menor que o número de equações de equilíbrio, não é uma regra, porém, é um ótimo indicativo. Uma estrutura hipostática pode se manter em equilíbrio desde que não haja forças atuantes no sentido que o movimento é permitido.
Fontes:
www.tudoengcivil.com.br//estruturas-isostaticas-hipostaticas-e.htm
http://www.labciv.eng.uerj.br/rm4/trelicas 
(Profº de Lima, Luciano Rodrigues Ornelas)