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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL EEESSSTTTÁÁÁTTTIIICCCAAA ESTÁTICA DO CORPO RÍGIDO EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS CÁLCULO DE REAÇÕES EXERCÍCIOS PROPOSTOS E RESOLVIDOS ISABEL ALVIM TELES 4kN/m 3kN/m 2kN/m p= 7k N/ m 15 kN A B C D 25 kN A B C 20 kN 25 kN A B C D 40 kN A B 50º 30 kN 65º 6 kN/m 4kN/m 30º 20 kNm 7kN 15kN 10kN/mA B 7kN 20kN 50º 55º 30kN DA B A 4kN/m 7kN/m 7 kNm 9 kNm 15kNm C 18 kNm 12kNm B C D 5 kN 60º 1 0 k N /m 20 kNm 25kN 20kN 30kN 15kN 18 kN 5 kN 23kN 10kN p=8kN/m 10kN/m 7kN/m 12kN/m 6kN/m 8kN/m 5kN/m 60º p=10-2x (kN/m) 40º 6kN/m 9kN/m ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 1 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 1/4 FICHA 4 – Resolução – Ex.1 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL EXERCÍCIO 1 Substitua os carregamentos das figuras por forças resultantes equivalentes no cálculo do equilíbrio de corpos rígidos. Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6 Figura 7 Figura 8 Figura 9 Figura 10 Figura 11 RESOLUÇÃO Figura 1 Força equivalente = 8 x 2 = 16 kN _______________________________________________________________________________ Figura 2 Força equivalente = kN 12 2 4,221 =× 40º 2.1 m 6kN/m 3.2 m 9kN/m 2.0 m 2.4 m p=8kN/m 10kN/m 3.3 m 7kN/m 12kN/m 3.0 m 6kN/m 8kN/m 2.0 m 5kN/m 60º 2.8 m p=10-2x (kN/m) p= 7k N/ m 3.0 m 2.0 m 4kN/m 1.5 m 2.0 m 3kN/m 0.5 0.5 2kN/m 3.0 m 2.0 m 2.0 m p=8kN/m ⇔ 1.0 m 16kN 1.0 m 2.4 m 10kN/m ⇔ 12kN 1.6 m 0.8 m ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 1 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 2/4 FICHA 4 – Resolução – Ex.1 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Figura 3 Carga uniforme retangular Força equivalente = kN 23,1 3,3 x 7 = Carga triangular Força equivalente = kN 8,25 2 3,3 x 5 = _______________________________________________________________________________ Figura 4 7 12 b 7 9 a 3 ba b 8 a 6 = = =+ = Carga triangular da esquerda Força equivalente = ↓= kN 3,857 6 x 7 9 x 2 1 Carga triangular da direita Força equivalente = ↑= kN 6,857 8 x 7 12 x 2 1 _______________________________________________________________________________ Figura 5 Força equivalente = kN 10 25 =× kN 8,66 F kN 5 F 60 sen 10 F 60 cos 10 F y x y x = = = = � � 3.3 m 7kN/m 12kN/m 2.2 m ⇔ 23,1kN 8,25kN 1.65 m 1.1 m 1.65 m 7kN/m 5kN/m 2.2 m ⇔ 1.65 m 1.1 m 1.65 m 23,1kN 8,25kN 2.0 m 5kN/m 60º ⇔ 1 m ⇔ 1 m 60º 1 m 1 m 8,66kN 5kN 10kN 3.0 m 6kN/m 8kN/m ⇔ a ⇔ b 3 7 12 7 3,857kN 6,857kN 9 7 4 7 ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 1 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 3/4 FICHA 4 – Resolução – Ex.1 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Figura 6 kN/m 4,4 p 2,8 x kN/m 10 p 0 x == == Carga uniforme retangular Força equivalente = kN 12,32 8,2 x ,44 = Carga triangular Força equivalente = kN 7,84 2 8,2 x 6,5 = _______________________________________________________________________________ Figura 7 kN 8,10 F kN 9,65 F 40 sen 12,6 F 40 cos 12,6 F y x y x = = = = � � _______________________________________________________________________________ Figura 8 Força equivalente = kN 14,4 2 92,3 =× kN/m 2x10 p −= 2.8 m p=10-2x (kN/m) ⇔ 2.8 m 10kN/m 4.4kN/m ⇔ 2.8 3 4,4kN/m 5,6kN/m 12,32kN7,84kN 5.6 3 1.4 m 1.4 m 2.8 3 12,32kN7,84kN 5.6 3 1.4 m 1.4 m 40º 2.1 m 6kN/m ⇔ 40º 1.1 m 12,6kN 1.1 m ⇔ 1.1 m 1.1 m 8,10kN 9,65kN 3.2 m 9kN/m ⇔ 1.6 m 1.6 m 14,4kN ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 1 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 4/4 FICHA 4 – Resolução – Ex.1 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Figura 9 Comprimento da barra = 13 32 8,2 x ,44 22 =+= m Força equivalente = ↓= kN 14,42 kN 13 4 _______________________________________________________________________________ Figura 10 m 1 a 2 a 3 5,1 == kN 6 2 3 F kN 2 12 F y x ↓=×= →=×= _______________________________________________________________________________ Figura 11 Força equivalente = � kN 13 7 kN 21 sen 13 7 F kN 14 cos 13 7 F 56,31 2 3 arctg y x ↓=α= →=α= ==α � 3.0 m 2.0 m 4kN/m ⇔ 1.5 m 1.0 m 4 13 kN 1.5 m 1.0 m 1 3 1.5 m 2.0 m 3kN/m 0.5 0.5 2kN/m 0.5 m 1.0 m0.5 0.5 2kN 6kN a=1.0 0.25 0.25 0.5 m 1.0 m ⇔ 3.0 m 2.0 m p= 7k N/ m 3.0 m 2.0 m 1 3 ⇔ α 1.5 m 1.0 m ⇔ 14kN 21kN 1.0 m 1.5 m 7 13 kN α ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 2 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 1/4 FICHA 4 – Resolução – Ex.2 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL EXERCÍCIO 2 Determine as reacções nos apoios das estruturas seguintes. RESOLUÇÃO Figura 1 kN 9 V kN 6 V 0 H 0 315 5 V 0 M 15 V V 0 yF 0 H 0 xF B A A B BA A A ↑= ↑= = =×−×= =+= == REFERENCIAL HA VA VB 3.0 m 15 kN A B 2.0 m 15 kN 6 kN 9 kN + 3.0 m 15 kN A B 2.0 m 3.0 m 1.5 m C D 25 kN 4.0 m A 1.5 m B C 20 kN 0.8 25 kN A B 3.5 m 1.4 m C D 40 kN A B 50º 30 kN 65º 1.1 m 6 kN/m Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 2.2 m DA B 1.2 m Figura 5 2.1 m 0.90 A 1 m Figura 6 4kN/m 7kN/m 7 kNm 9 kNm 15kNm 2.0 m C 18 kNm 12kNm B C D 5 kN 1.2 m ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 2 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 2/4 FICHA 4 – Resolução – Ex.2 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Figura 2 kN 27,5 V kN 7,5 V 0 H 0 5,520 4 V 0 M 20 V V 0 yF 0 H 0 xF B A A B BA B A ↑= ↓−= = =×−×= =+= == _______________________________________________________________________________ Figura 3 kN 44,17 3 132,5 V kN44,17 3 132,5 V 0 H 0 5,425 8,025 3 V 0 M 0 2525 V V 0 yF 0 H 0 xF C B C C CB C B ↑== ↓−=−= = =×−×−×= =−++= == REFERENCIAL REFERENCIAL + 4.0 m A 1.5 m B C 20 kN VA HB VB C 20 kN 7,5 kN 27,5 kN 0.8 3.0 m 1.5 m C D 25 kN25 kN A B VB HC VC + 25 kN 44,17 kN 25 kN 44,17 kN ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 2 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 3/4 FICHA 4 – Resolução – Ex.2 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Figura 4 0 9,450 cos 40 75,1211,165 sen 30 3,5 V 0 50 cos 40 2165 sen 30 V V 0 50 sen 40 H 65 cos 30 0 M 0 yF 0 xF C CB B B =×+×−×+× =+−−+ =−+− = = = �� �� �� kN 34,04 V kN 56,52 V kN 43,32 H C B B ↓−= ↑= →= _______________________________________________________________________________ Figura 5 ↓−= ↑= = =++−−× =+ = = = = kN 4,05 V kN 4,05 V 0 H 0 1518 97 4,2 V 0 V V 0 H 0 M 0 yF 0 xF D B B D DB B B 3.5 m 1.4 m C D 40 kN A B 50º 30 kN 65º 1.1 m 6 kN/m 1.75 m 1.4 m C DA 1.1 m HB VB VC 21kN 1.75 m HB VB VC B 40cos50º 40sen50º 30sen65º 30cos65º ⇔ + REFERENCIAL 40 kN 50º 30 kN 65º 6 kN/m 34,04 kN56,52 kN 43,32 kN 2.2 m DA B 1.2 m 7 kNm 9 kNm 15kNm 2.0 m C 18 kNm HB VB VD + REFERENCIAL 7 kNm 9 kNm 15kNm18 kNm 4,05 kN 4,05 kN ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 2 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 4/4 FICHA 4 – Resolução – Ex.2 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Figura 6 Carga uniforme retangular Força equivalente = kN 8,4 1,2 x 4 = Carga triangular Força equivalente = kN 3,15 2 1,2 x )47( =− Carga triangular Força equivalente = kN 4,2 2 1,2 x 7 = 0 125,25 )8.03.4(2,4)7,01,3(15,3 2,058,4 M 0 54,23,158,4 V 0 H 0 M 0 yF 0 xF A A A A =−×+−×−−×−×− =+−−− = = = = = ↑= = kNm 5,482 M kN 10,75 V 0 H A A A 2.1 m 0.90 A 1 m 4kN/m 7kN/m 12kNm B C D 5 kN 1.2 m VA HA MA 2.1 m 0.90 A 1 m 12kNm B C D 5 kN 1.2 m VA HA MA 8,4kN 4,2kN 3,15kN 1.05 0.7 0.8 4kN/m 7kN/m 10,75 kN 25,48 kNm 12kNm 5 kN + REFERENCIAL ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 3 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 1/2 FICHA 4 – Resolução – Ex.3 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL EXERCÍCIO 3 a) Determine o ponto de aplicação da força vertical de 25 kN (↓), que actuando conjuntamente com a força de 20 kN representada na figura, conduz a uma reacção nula no apoio A. b) Determine a grandeza e sentido do momento a aplicar em C, que actuando conjuntamente com o restante carregamento ilustrado na figura, reduz a reacção vertical em B para 30 kN (↑). c) Determine a grandeza e sentido da carga vertical uniformemente distribuída a aplicar no tramo AB que actuando conjuntamente com o restante carregamento ilustrado na figura, leva a que a reacção no apoio B seja uma força vertical de 22 kN (↑). RESOLUÇÃO Alínea a) m 2,8 a kN 45 V 0 H 0 2,120 a)-(425 0 0252 V 0 H 0 M 0 yF 0 xF B A B A B = ↑= = =×−× =−− = = = = 4.0 m A 1.5 m B C 20 kN 3.5 m 1.4 m C D 40 kN A B 50º 30 kN 65º 1.1 m 6 kN/m 2.2 m DA B 1.2 m Figura 5 7 kNm 9 kNm 15kNm 2.0 m C 18 kNm 4.0 m A 1.5 m B C 20 kN VA=0 HB VB 25kN a 25kN 2.8 m A B C 20 kN 45kN + REFERENCIAL ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 3 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 2/2 FICHA 4 – Resolução – Ex.3 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Alínea b) 0 M4,150 cos 40 75,1216,465 sen 30 3,5 30 0 MC =+×+×+×+×−= �� M = -92,82 kNm M = 92,82 kNm _______________________________________________________________________________ Alínea c) 0 4,8 p 1,2 4,22215189 7 0 MD =×+×−++−−= p = 13,09 kN/m ����� 3.5 m 1.4 m C D 40 kN A B 50º 30 kN 65º 1.1 m 6 kN/m 1.75 m 1.4 m C DA 1.1 m HB VB=30kN VC 21kN 1.75 m HB VC B 40cos50º 40sen50º 30sen65º 30cos65º ⇔ M M VB=30kN + REFERENCIAL 2.2 m DA B 1.2 m 7 kNm 9 kNm 15kNm 2.0 m C 18 kNm HB VB=22kN VD p kN/m 2.2 m DA B 0.6 7 kNm 9 kNm 15kNm 2.0 m C 18 kNm HB VB=22kN VD 1,2pkN ⇔ 0.6 + REFERENCIAL ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 4 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 1/6 FICHA 4 – Resolução - Ex.4 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL EXERCÍCIO 4 Determine as reacções nos apoios das estruturas seguintes. 1.5 m 20 kNm 2.5 m 25kN 1.2 m0.82.0 m 20kN 30kN 0.8 m 15kN 18kN 1.2 m 5kN 1.1 23 kN 10kN 1.4 m 1.5 m 1.5 m Figura 4 Figura 3 30º 20 kNm 7kN 15kN 0.5 10kN/mA B 1.0 Figura 2 2.0 m 7kN 1.5 m 1.0 20kN 50º 0.80.7 Figura 1 55º 30 kN 60º 1 0 k N /m 2.2 m 0.5 4kN/m ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 4 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 2/6 FICHA 4 – Resolução - Ex.4 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL RESOLUÇÃO Figura 1 kNm 11,58 M kN 3,5 V kN 12,26 H 0 3,2cos30 71,28,85,01520 M 0 30sen 7 V 0 cos30 78,815 H 0 M 0 yF 0 xF A A A A A A A = ↑= →= =×+×−×+− =− =−+− = = = � � � _______________________________________________________________________________ Figura 2 ��� �� � 18,199 5090 33,199 55 21,801 5 2 arctg =−α−=δ =α−=β ==α m ,61551 2,61 cos 1,5 a ==α= Força equivalente = 10 x 1,6155 = 16,155 kN m 1,72 tg 4,3 b =α= m 0,40 tg 1 c =α= + REFERENCIAL 2.2 m 0.5 4kN/m 30º 20 kNm 7kN 15kN 0.5 VA HA MA A 1.1 m 0.5 20 kNm 15kN 0.5 VA HA MA A 7sen30º 7cos30º 8,8kN 1.1 m ⇔ 10kN/m A B 1.0 2.0 m 7kN 1.5 m 1.0 20 kN 50º 0.80.7 55º VA HA RB α β α a δ 5.0 m b c ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 4 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 3/6 FICHA 4 – Resolução - Ex.4 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 0 233,199 cos R533,199 sen R )4,02(sen21,801 7 4cos21,801 725,2155,16 7,018,199 cos 20)72,12(18,199 sen 20 0 33,199 sen R 21,801 cos 7155,1618,199 cos 20 V 0 33,199 cos R 21,801 sen718,199 sen 20 H 0 M 0 yF 0 xF BB BA BA A =×−×−−×− +×−×−×−−× =−−−− =−−+ = = = ��� ��� ��� ��� kN 17,695 R kN 31,965 V kN 18,453 H B A A −= ↑= ←−= � + REFERENCIAL A B 1.0 2.0 m 0.75 1.00.80.7 VA HA RBcosβ α 5.0 m 16,155kN 7senα 7cosα RBsenβ 20cosδ 20senδ 0.75 1,72 0,4 10kN/m A B 7kN 20 kN 18,453 kN 50º 55º 31,965 kN 17,695 kN ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 4 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 4/6 FICHA 4 – Resolução - Ex.4 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Figura 3 � 63,435 2 4 arctg ==α m ,6771 sen 1,5 a =α= Força equivalente = 10 x 1,677 = 16,77 kN m ,251 tg 2,5 b =α= m ,750 tg 1,5 c =α= Força equivalente = 10 x a = 16,77 kN ↑=α= ←=α= kN 7,5 cos 16,77 F kN 15 sen 16,77 F y x 075,2981,255,115 2 677,1 77,16 55,1250,75 V2,5 H 20 0 981,255,72563,435 cos R V 0 151563,435 sen R H 0 M 0 yF 0 xF AA BA BA B =×−×−×+×−×+×+ =−+−− =+−+ = = = � � kN 34,74 R kN 27,95 V kN 07,31 H B A A −= ↑= →= + REFERENCIAL 30 kN 60º 1 0 k N /m 1.5 m 20 kNm 2.5 m 25 kN 1.2 m0.82.0 m VA HA RB A B α α a b c 0.75 m 20 kNm 2.5 m 25 kN 1.2 m0.82.0 m VA HA A B α a 2 16,77kN a 2 RBsenα RBcosα 0.75 m 30sen60° 30cos60° 0.75 m 20 kNm 2.5 m 25 kN 1.2 m0.8 VA HA A B α RBsenα RBcosα b 0.75 m 25,981kN b c c 2 c 2 α 7,5kN 15kN 15kN ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 4 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 5/6 FICHA 4 – Resolução - Ex.4 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL _______________________________________________________________________________ Figura 4 18 kN 23cosα 23senα c 20 kN 30 kN 0.8 m 15 kN 18 kN 1.2 m 5 kN 1.1 23 kN 10 kN 1.4 m 1.5 m 1.5 m α α MRH RV 20 kN 30 kN 0.8 m 15 kN 1.2 m 5 kN 1.1 10 kN 1.4 m 1.5 m 1.5 m 2,8 2,9 3 2,9 α MRH RV b a �34,592 2,9 2 arctg ==α m 1,034 2,9 3 a == m 0,966 2,9 2,8 a2 b ==−= m 1,701 cos 1,4 c =α= 30 kN 60º 1 0 k N /m 20 kNm 25 kN A B 34,74 kN 31,07 kN 27,95 kN ESTÁTICA FICHA 4 – EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS - REAÇÕES EXERCÍCIO 4 ISABEL ALVIM TELES 2018/19 – V0 6/6 FICHA 4 – Resolução - Ex.4 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 09,2301,1 201,251,118 34,592 cos 1,4 23 M 0203034,592 cos 231518 R 0 1034,592 sen 235 R 0 M 0 yF 0 xF V H apoio =×−×+×+×−×− =−−−−+ =−−+ = = = � � � kNm 117,92 M kN 65,93 R kN 06,18 R V H = ↑= →= + REFERENCIAL 20 kN 30 kN 15 kN 18 kN 5 kN 23 kN 10 kN18,06 kN 65,93 kN 117,92 kNm