Add assignment three and four
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parent
7f7a385591
commit
c22f140ad5
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@ -0,0 +1,115 @@
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\documentclass{article}
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\usepackage{amsmath}
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\usepackage{amssymb}
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\usepackage{siunitx}
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\begin{document}
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\title{Engineering Mechanics}
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\author{Ahmad Saalim Lone, 2019BCSE017}
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\date{}
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\maketitle
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\section*{Question 1}
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Calculate Reactions:
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\begin{align*}
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\sum M_J &= 0 \\
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(12 kN)(4.8) + (12 kN)(2.4) - B(9.6) &= 0 \\
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B &= 9 kN
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\end{align*}
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\begin{align*}
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\sum F_y &= 0 \\
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9 kN - 12 kN - 12 kN + J &= 0 \\
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J &= 15kN
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\end{align*}
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Member CD:\@
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\begin{align*}
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\sum F_y &= 0 \\
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9 kN + F_{CD} &= 0 \\
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F_{CD} &= 9 kN \to \text{compression}
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\end{align*}
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Member DF:\@
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\begin{align*}
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\sum M_c &= 0 \\
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F_{DF}1.8 m - 9kN \times 2.4m &= 0 \\
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F_{DF} &= 12kN \to \text{Tension}
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\end{align*}
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\section*{Question 2}
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Reactions:\@
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\[
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A = N = 0
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\]
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DF member:\@
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\begin{align*}
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\sum M_E &= 0 \\
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(16 kN)(6m) - \frac{3}{5} F_{DF} (4m) &= 0 \\
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F_{DF} &= 40 kN \to \text{Tension}
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\end{align*}
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EF member:\@
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\begin{align*}
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\sum F&= 0 \\
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16 kN \sin{\beta} - F_{EF} \cos{\beta} &= 0 \\
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F_{EF} &= 16 \tan{\beta} \\
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&= 12 kN \to \text{Tension}
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\end{align*}
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EG member:\@
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\begin{align*}
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\sum M_F &= 0 \\
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16kN \times 9m + \frac{4}{5}F_{EG} \times 3m &= 0 \\
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|
F_{EG} &= -60 kN \to \text{Compression}
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\end{align*}
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\section*{Question 3}
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Reactions
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\begin{align*}
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|
\sum M_k &= 0 \\
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36\times 2.4 - B \times 13.5 + 20 \times 9 + 20 \times 4.5 &= 0 \\
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|
B &= 26.4kN \\
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|
\end{align*}
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\begin{align*}
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|
\sum F_x &= 0 \\
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|
K_x &= 36 \\
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|
\end{align*}
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\begin{align*}
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|
\sum F_y &= 0 \\
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|
26.4 - 20 -20 + K_y &= 0 \\
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|
K_y &= 13.6 kN \uparrow \\
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|
\end{align*}
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|
\begin{align*}
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|
\sum M_C &= 0 \\
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|
36 \times 1.2 - 26.4 \times 2.25 - F_{AD} \times 1.2 &= 0 \\
|
||||||
|
F_{AD} &= 13.5 kN \to \text{compression} \\
|
||||||
|
\end{align*}
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|
\begin{align*}
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|
\sum M_A &= 0 \\
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|
\left( \frac{8}{17}F_{CD}\right)(4.5) &= 0 \\
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|
F_{CD} &= 0 \\
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|
\end{align*}
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\begin{align*}
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|
\sum M_D &= 9 \\
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|
\frac{15}{17} \times F_{CE} \times 2.4 - 26.4 \times 4.5 &= 0 \\
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||||||
|
F_{CE} &= 56.1 kN \to \text{Tension}
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|
\end{align*}
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\section*{Question 4}
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Support reactions
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\begin{align*}
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|
\sum M_I &= 0 \\
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2\times 12 + 5\times 8 3\times 6 + 2\times 4 - A_y \times 16 &= 0 \\
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|
A_y &= 5.625 kN
|
||||||
|
\end{align*}
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|
\begin{align*}
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|
\sum A_x &= 0 \\
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|
A_x &= 0
|
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|
\end{align*}
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|
Method of joints: By inspection, members BN, NC, DO, OC, HJ, LE \& JG are zero force members \\
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Method of sections:
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\begin{align*}
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|
\sum M_M &= 0 \\
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|
4F_{CD} - 5.625 \times 4 &= 0 \\
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||||||
|
F_{CD} &= 5.625 kN \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
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|
\begin{align*}
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||||||
|
\sum M_A &= 0 \\
|
||||||
|
4F_{CM} - 2\times 4 &= 0 \\
|
||||||
|
F_{CM} &= 2 kN \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
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|
\end{document}
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@ -0,0 +1,284 @@
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|
\documentclass{article}
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|
\usepackage{amsmath}
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|
\usepackage{amssymb}
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\usepackage{siunitx}
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|
\begin{document}
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|
\title{Engineering Mechanics}
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|
\author{Ahmad Saalim Lone, 2019BCSE017}
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\date{}
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\maketitle
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\section*{Question 1}
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Applying the equations of the equilibrium to the FBD of the entire truss, we have
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\begin{align*}
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|
\sum M_A &= 0 \\
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|
N_C (2 + 2) - 4(2) - 3(1.5) &= 0 \\
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|
N_C &= 3.125 kN
|
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|
\end{align*}
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|
\begin{align*}
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|
\sum F_x &= 0 \\
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|
3 - A_x &= 0 \\
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|
A_x &= 3 kN
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|
\end{align*}
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|
\begin{align*}
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|
\sum F_y &= 0 \\
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||||||
|
A_y + 3.125 - 4 &= 0 \\
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|
A_y &= 0.875 kN
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|
\end{align*}
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|
Method of joints \\
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Joint C:\@ Just assume it to be in equilibrium
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\begin{align*}
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|
\sum F_y &= 0 \\
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|
3.125 - F_{CD} \frac{3}{5} &= 0 \\
|
||||||
|
F_{CD} &= 5.21 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
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|
\begin{align*}
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|
\sum F_x &= 0 \\
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|
5.208 \times \frac{4}{5} - F_{CB} &= 0 \\
|
||||||
|
F_{CB} &= 4.17kN \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
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|
Joint A:\@
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\begin{align*}
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|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
0.875 - F_{AD} \times \frac{3}{5} &= 0 \\
|
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|
F_{AD} &= 1.46 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
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|
|
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|
\begin{align*}
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|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{AB} - 3 - 1.458 \times \frac{4}{5} &= 0 \\
|
||||||
|
F_{AB} &= 4.167 kN \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
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|
Joint B
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|
\begin{align*}
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|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{BD} &= 4 kN
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
4.167 - 4.167 &= 0
|
||||||
|
\end{align*}
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|
\section*{Question 2}
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|
Analyze equilibrium of joint D, C \& E.
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|
Joint D
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\begin{align*}
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|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{DE} \times \frac{3}{5} - 600 &= 0 \\
|
||||||
|
F_{DE} &= 1 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
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|
\begin{align*}
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|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
1000 \times \frac{4}{5} - F_{DC} &= 0 \\
|
||||||
|
F_{DC} &= 800 N \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Joint C
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\begin{align*}
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||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{CE} &= 900 N \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
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||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{CB} &= 800 N \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
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|
Joint E
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||||||
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\begin{align*}
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||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{EB} &= 750 N \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{BA} &= 1.75 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
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||||||
|
\section*{Question 3}
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|
Joint A
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||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{AL} &= 28.28 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{AB} &= 20 kN \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Joint B
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{BC} &= 20 kN \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{BL} &= 0
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Joint L
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{LC} &= 0
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{LK} &= 28.28 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Joint C
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{CD} &= 20 kN \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{CK} &= 10 kN \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Joint K
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{KD} &= 7.454 kN
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{KJ} &= 23.57 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Joint J
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{IJ} &= 23.57 kN
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{JD} &= 33.3 kN \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Now we know that there exists symmetry,
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
F_{AL} = F_{GH} = F{LK} = F{HI} = 28.3 kN \\
|
||||||
|
F_{AB} = F_{GF} = F_{BC} = F_{FE} = F_{CD} = F_{ED} = 20 kN \\
|
||||||
|
F_{BL} = F_{FH} = F_{LC} = F_{HE} = 0 \\
|
||||||
|
F_{CK} = F_{EI} = 10 kN \\
|
||||||
|
F_{KJ} = F_{IJ} = 23.6 kN \\
|
||||||
|
F_{KD} = F_{ID} = 7.45 kN
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\section*{Question 4}
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|
To evaluate support reactions
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||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum M_E &= 0 \\
|
||||||
|
A_y &= \frac{4}{3} P
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
E_y &= \frac{4}{3} P
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
E_x &= P
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Methods of joints: By inspecting joint C, members CB \& CD are zero force members. Hence
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||||||
|
\[
|
||||||
|
F_{CB} = F_{CD} = 0
|
||||||
|
\]
|
||||||
|
Joint A
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{AB} &= 2.40 P \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{AF} &= 2P \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Joint B
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
2.404P \times \frac{1.5}{\sqrt{3.25}} - P - F_{BF} \times \frac{0.5}{\sqrt{1.25}} - F_{BD} \times \frac{0.5}{\sqrt{1.25}} &= 0 \\
|
||||||
|
P - 0.447 F_{BF} - 0.447 F_{BD} &= 0
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
2.404P \times \frac{1}{\sqrt{3.25}} - F_{BF} \times \frac{1}{\sqrt{1.25}} + F_{BD} \times \frac{1}{\sqrt{1.25}} &= 0 \\
|
||||||
|
1.33P - 0.8944 F_{BF} + 0.8944 F_{BD} &= 0
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Solving the above equations, we get
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
F_{BD} &= 0.3727 P \to \text{Compression}\\
|
||||||
|
F_{BF} &= 1.863 P \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
Joint D
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{DE} &= 0.3727 P \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\section*{Question 5}
|
||||||
|
FBD of Joint A
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\frac{F_{AB}}{2.29} = \frac{F_{AC}}{2.29} = \frac{1.2}{1.2} kN \\
|
||||||
|
F_{AB} = 2.29 kN \to \text{Tension} \\
|
||||||
|
F_{AC} = 2.29 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
FBD of Joint F
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\frac{F_{DF}}{2.29} = \frac{F_{EF}}{2.29} = \frac{1.2}{1.2} kN \\
|
||||||
|
F_{DF} = 2.29 kN \to \text{Tension} \\
|
||||||
|
F_{EF} = 2.29 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
FBD of Joint D
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\frac{F_{BD}}{2.21} = \frac{F_{DE}}{0.6} = \frac{2.29}{2.29} kN \\
|
||||||
|
F_{DE} = 0.6 kN \to \text{Compression}\\
|
||||||
|
F_{EF} = 2.21 kN \to \text{Tension}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
FBD of Joint C
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{CE} &= 2.21 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{CH} &= 1.2 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
FBD of Joint E
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_x &= 0 \\
|
||||||
|
F_{BH} &= 0
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\sum F_y &= 0 \\
|
||||||
|
F_{EJ} &= 1.2 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\section*{Question 6}
|
||||||
|
Zero Force Members
|
||||||
|
Analyzing joint F:\@ Note that $DF$ and $EF$ are zero force members.
|
||||||
|
\[
|
||||||
|
F_{DF} = F_{EF} = 0
|
||||||
|
\]
|
||||||
|
Analyzing joint D:\@ Note that $BD$ and $DE$ are zero force members.
|
||||||
|
\[
|
||||||
|
F_{BD} = F_{DE} = 0
|
||||||
|
\]
|
||||||
|
FBD of joint A
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\frac{F_{AB}}{2.29} = \frac{F_{AC}}{2.29} = \frac{1.2}{1.2} kN \\
|
||||||
|
F_{AB} = 2.29 kN \to \text{Tension}\\
|
||||||
|
F_{AC} = 2.29 kN \to \text{Compression}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
FBD of joint B
|
||||||
|
\begin{align*}
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\sum F_x &= 0 \\
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F_{BE} &= 2.7625 kN \to \text{Tension}
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\end{align*}
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\begin{align*}
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\sum F_y &= 0 \\
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F_{BC} &= 2.25 kN \to \text{Compression}
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\end{align*}
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FBD of joint C
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\begin{align*}
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\sum F_x &= 0 \\
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F_{CE} &= 2.21 kN \to \text{Compression}
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\end{align*}
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\begin{align*}
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\sum F_y &= 0 \\
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F_{CH} &= 2.86 kN \to \text{Compression}
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\end{align*}
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FBD of joint E
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\begin{align*}
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\sum F_x &= 0 \\
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F_{EH} &= 0
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\end{align*}
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\begin{align*}
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\sum F_y &= 0 \\
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f_{EJ} &= 1.657 kN \to \text{Tension}
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\end{align*}
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\end{document}
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