Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Exemplo: Determine os deslocamentos em cada nó para a treliça a seguir: (dados: EA/L = 50000 kN/m) Resolução Parametros geométricos Observe que a estrutura possui 5 elementos e 4 nós. A incidência dos elementos com seus respectivos nós, pode ser encontrada na Tabela a seguir. Elemento i j 1 1 2 2 2 4 3 2 3 4 1 3 5 3 4 A próxima etapa é a obtenção da matriz de rigidez de cada elemento no sistema global, a partir da matriz de rigidez do elemento de barra em seu sistema local. elemento angulo λ= cos θ μ = senθ λ²=cos² θ μ²=sen²θ λμ 1 135 -0,70711 0,7071 0,5 0,5 -0,5 2 0 1 0 1 0 0 3 45 0,70711 0,70711 0,5 0,5 0,5 4 90 0 1 0 1 0 5 315 0,70711 -0,7071 0,5 0,5 -0,5 Para a montagem da Tabela 2, deve-se definir o vetor de localização de cada elemento, ou seja, estabelecer os nós i e j para definir o ângulo formado entre o sistema local e global de coordenadas. Na Tabela 2 são mostrados os valores necessários para a obtenção da matriz no sistema global. Observe que um elemento de treliça possui dois graus de liberdade, e a treliça utilizada nesta aplicação numérica possui 4 nós, ou seja, a matriz de rigidez global da treliça deve ser uma matriz de ordem 8 x 8. A matriz de rigidez no sistema global é a apresentada conforme a Equação a seguir. A constante de proporcionalidade EA/L vale 50000 kN/m. Apesar do comprimento das barras serem diferentes (Dado da questão). Sendo assim: 1 1 1 2 2 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 x y x y U UEA K UL U 2 2 2 4 4 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 x y x y U UEA K UL U 2 3 2 3 3 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 x y x y U UEA K UL U 1 4 1 3 3 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 x y x y U UEA K UL U 3 5 3 4 4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 x y x y U UEA K UL U Montagem da matriz rigidez da estrutura: Cada matriz de rigidez dos elementos desconexos tem contribuição na matriz de rigidez da estrutura. O coeficiente de posição u (ix, jy) da matriz de rigidez de cada elemento deve ocupar a mesma posição na matriz de rigidez da estrutura. Por exemplo, o posicionamento da matriz do elemento 1 na matriz de rigidez da estrutura é o seguinte: 7 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 2 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 2 5 10 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 4 x y x y K x y x y Adicionando o elemento 2: 7 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 1 0,5 0,5 1,5 0,5 0 0 1 0 2 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 2 5 10 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 1 0 0 0 1 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 4 x y x y K x y x y Adicionando o elemento 3: 7 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 1 0,5 0,5 2,0 0 0,5 0,5 1 0 2 0,5 0,5 0 1 0,5 0,5 0 0 2 5 10 0 0 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 3 0 0 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 3 0 0 1 0 0 0 1 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 4 x y x y K x y x y Adicionando o elemento 4 e 5: 7 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 1 0,5 1,5 0,5 0,5 0 1 0 0 1 0,5 0,5 2,0 0 0,5 0,5 1 0 2 0,5 0,5 0 1 0,5 0,5 0 0 2 5 10 0 0 0,5 0,5 1 0 0,5 0,5 3 0 1 0,5 0,5 0 2,0 0,5 0,5 3 0 0 1 0 0,5 0,5 1,5 0,5 0 0 0 0 0,5 0,5 0,5 0,5 x y x y K x 4 4 y x y Devido as condições de restrição os deslocamentos dos nós 1 e 4 são nulos: 7 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 1 0,5 1,5 0,5 0,5 0 1 0 0 1 0,5 0,5 2,0 0 0,5 0,5 1 0 2 0,5 0,5 0 1 0,5 0,5 0 0 2 5 10 0 0 0,5 0,5 1 0 0,5 0,5 3 0 1 0,5 0,5 0 2,0 0,5 0,5 3 0 0 1 0 0,5 0,5 1,5 0,5 0 0 0 0 0,5 0,5 0,5 0,5 x y x y K x 4 4 y x y Reduzindo a um sistema 4x4 7 2 0 0,5 0,5 2 0 1 0,5 0,5 2 5 10 0,5 0,5 1 0 3 0,5 0,5 0 2 3 x y K x y Aplicando no sistema 2 27 3 3 0 2 0 0,5 0,5 0 0 1 0,5 0,5 5 10 150 cos35 0,5 0,5 1 0 150 35 0,5 0,5 0 2 x y x y U U U Usen 2 27 3 3 0 2 0 0,5 0,5 0 0 1 0,5 0,5 5 10 122,87 0,5 0,5 1 0 86,04 0,5 0,5 0 2 x y x y U U U U É possível encontrar a solução por um método numérico ou mesmo o método de Cramer: 2 2 5 3 3 0,0913 0,1825 10 0,3826 0,0176 x y x y U U m U U
Compartilhar