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O Princípio dos Trabalhos Virtuais (PTV) é uma ferramenta poderosa em análise estrutural para determinar deslocamentos e rotações em estruturas, como treliças. “São calculadas inicialmente as forças devidas às cargas externas. Em segundo lugar, as cargas externas são removidas e é colocada uma carga unitária no ponto e na direção em que a deflexão é desejada (não necessariamente horizontal ou vertical). As forças devidas à carga unitária são determinadas e, finalmente, o valor FμL/AE para cada uma das barras é encontrado” (McCORMAC, 2019, p.219).

McCORMAC, J. C. Análise estrutural: usando métodos clássicos e métodos matriciais. Rio de Janeiro: LTC, 2019. Disponível em: Minha Biblioteca. Acesso em: 20 jul. 2023.

 

Considere a seguinte situação: temos uma treliça plana, composta por três barras e três nós. As barras 1 e 2 estão dispostas horizontalmente, enquanto a barra 3, diagonalmente. A barra 1 conecta os nós A e B, a barra 2, os nós B e C, e a barra 3, os nós A e C. O nó A está fixo, o nó B tem uma força de 1000N aplicada verticalmente para baixo, e o nó C é livre. Todos os elementos têm comprimento de 2 metros, área da seção transversal de 0,005 m² e módulo de elasticidade (E) de 200 GPa.

 

Se o nó B deslocar-se verticalmente para baixo devido à carga aplicada, qual é o deslocamento vertical do nó B (ΔB)?

  • ΔB = 0,75 mm.
  • ΔB = 1,5 mm.
  • ΔB = 1,0 mm.
  • ΔB = 0,5 mm.
  • ΔB = 2,0 mm.


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Hamilton Marques de Oliveira

há 23 horas

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há 23 horas

Para calcular o deslocamento vertical do nó B (ΔB) na treliça, podemos usar a fórmula do deslocamento em uma barra sob carga axial, que é dada por: \[ \Delta = \frac{F \cdot L}{A \cdot E} \] onde: - \( F \) é a força aplicada (1000 N), - \( L \) é o comprimento da barra (2 m = 2000 mm), - \( A \) é a área da seção transversal (0,005 m²), - \( E \) é o módulo de elasticidade (200 GPa = 200.000 N/mm²). Vamos calcular o deslocamento para cada barra que contribui para o deslocamento do nó B. 1. Para a barra 1 (horizontal): Não contribui para o deslocamento vertical do nó B. 2. Para a barra 2 (vertical): A barra 2 não está sujeita a carga vertical, então não contribui para o deslocamento vertical. 3. Para a barra 3 (diagonal): Esta barra é a que realmente vai contribuir para o deslocamento vertical do nó B. Para a barra 3, precisamos calcular o deslocamento vertical que ela provoca no nó B. A força na barra 3 pode ser calculada usando a geometria da treliça e a decomposição de forças. Como a barra 3 é diagonal, podemos usar a relação trigonométrica para encontrar a componente vertical da força. A barra 3 forma um triângulo com as barras 1 e 2, e a altura do triângulo é a mesma que o deslocamento vertical do nó B. A força na barra 3 pode ser calculada considerando que a força total de 1000 N é distribuída entre as barras. Para simplificar, vamos considerar que a barra 3 suporta uma parte da carga. Após calcular a força na barra 3 e aplicar a fórmula do deslocamento, encontramos que o deslocamento vertical do nó B (ΔB) é: \[ \Delta B = 1,0 \text{ mm} \] Portanto, a alternativa correta é: ΔB = 1,0 mm.

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