3- a coluna está submetida a uma força axial de 8 kn no...

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3- A coluna está submetida a uma força axial de 8 kN no seu topo. Supondo que a seção transversal tenha as dimensões mostradas na figura, determinar a tensão normal média que atua sobre a seção a-a. Mostrar essa distribuição de tensão atuando sobre a área da seção transversal. 4 O tijolo está submetido a uma força axial de compressão de 61 kN no seu topo. Supondo que a seção transversal tenha as dimensões mostradas na figura, determinar a tensão normal média que atua sobre a seção transversal. 5- Os dois cabos suportam uma luminária de 80 kg. Determinar seus diâmetros requeridos se o esforço de tração admissível para o alumínio for adm = 8 MPa. F

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Page 1: 3- A coluna está submetida a uma força axial de 8 kN no ...profwillian.com/materiais/_Resmat_Civil_Ucdb.pdf · 4 O tijolo está submetido a uma força axial de compressão de 61

3- A coluna está submetida a uma força axial de 8 kN no seu topo. Supondo que a seção transversal tenha as dimensões

mostradas na figura, determinar a tensão normal média que atua sobre a seção a-a. Mostrar essa distribuição de tensão

atuando sobre a área da seção transversal.

4 O tijolo está submetido a uma força axial de compressão de 61 kN no seu topo. Supondo que a seção transversal tenha

as dimensões mostradas na figura, determinar a tensão normal média que atua sobre a seção transversal.

5- Os dois cabos suportam uma luminária de 80 kg. Determinar seus diâmetros requeridos se o esforço de tração

admissível para o alumínio for adm = 8 MPa.

F

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6- As duas hastes de alumínio suportam a carga vertical P = 20 kN. Determinar seus diâmetros requeridos se o esforço de

tração admissível para o alumínio for adm = 150 MPa.

7- A treliça é feita de três elementos acoplados por pinos tendo as áreas das seções transversais: AAB = 9,7 cm2,

ABC = 5,2 cm2 e AAC = 3,9 cm2. Determinar a máxima carga P se a tensão normal admissível (tanto a tração quanto a

compressão) é igual a 6,9 MPa.

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7- A treliça é feita de três elementos acoplados por

pinos tendo as áreas das seções transversais:

AAB = 9,7 cm2, ABC = 5,2 cm2 e AAC = 3,9 cm2.

Determinar a máxima carga P se a tensão normal

admissível (tanto a tração quanto a compressão) é

igual a 6,9 MPa.

8- A treliça é feita de três elementos de

barra acoplados por pinos tendo as áreas

da seção transversal mostradas na figura.

Determinar a máxima carga P sabendo

que as tensões normais admissíveis do

material dos elementos são: 375 psi à

compressão e 755 psi à tração.

P

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Solução:

Por equilíbrio do nó B temos:

B

P

FBC

FAB

𝑠𝑒𝑛 𝛼 = 0,8

cos 𝛼 = 0,6

0senFP0F ABy

P6

5

5,1

8,0

P

A

F

8,0

PF

AB

ABABAB

Como a tensão no elemento AB é de compressão:

P6

5375admAB 𝐏 = 𝟒𝟓𝟎 𝐥𝐛𝐟

0cosFF0F ABBCx

P16

15

8,0

6,08,0

P

A

F6,0

8,0

PF

BC

BC

BCBC

Como a tensão no elemento BC é de tração:

P16

15755admBC 𝐏 = 𝟖𝟎𝟓, 𝟑 𝐥𝐛𝐟

Por equilíbrio do nó A temos:

A

FAC

FAB

0senFF0F ABACy

P3

5

6,0

P

A

F8,0

8,0

PF

AC

AC

ACAC

Como a tensão no elemento AC é de tração:

P3

5755admAC 𝐏 = 𝟒𝟓𝟑 𝐥𝐛𝐟

Resposta: A máxima força P que pode ser aplicada na treliça é de 450lbf (as outras forças P encontradas causam ruína

no elemento AB, pois são maiores que a admitida).

9. A luminária de 50 lbf é suportada por duas

hastes de aço acopladas por um anel em A.

Determinar qual das hastes está sujeita à maior

tensão normal média e calcular seu valor.

Suponha que = 60º (depois 45º). O diâmetro

de cada haste é dado na figura.

10. As barras da treliça têm uma área da seção transversal de 1,25 pol2. Determinar a tensão normal média em cada

elemento devido à carga P = 8 kip (8000 lbf). Indicar se a tensão é de tração ou de compressão.

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Barra Esforço

(lbf) Tensão (psi)

AB +13333 +10667

BC +29333 +23467

DE -10666 - 8533

AE -10667 - 8533

BE + 6000 + 4800

BD -23333 -18667

11. As barras da treliça têm uma área da seção transversal de 1,25 pol2. Supondo que a tensão normal média máxima em

cada barra não exceda 20 ksi (20000 psi), determinar a grandeza máxima P das cargas aplicadas à treliça.

12. Achar a máxima carga P (em kN) que a conexão de parafusos de aço de 3/8 pol de diâmetro, representada pela figura

abaixo pode suportar, sabendo que a tensão admissível ao cisalhamento do aço é adm= 69 MPa.

P P

P P

Vista em planta

Vista lateral

Parafusos Parafusos

2 áreas cisalhadas

para cada parafuso

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13. A amostra de madeira está submetida a uma tração de 10 kN em uma

máquina de teste de tração. Supondo que a tensão normal admissível da

madeira seja (t)adm = 12 MPa e a tensão de cisalhamento admissível seja

adm = 1,2 MPa, determinar as dimensões b e t necessárias de modo que a

amostra atinja essas tensões simultaneamente. A amostra tem largura de

25 mm.

14. O elemento B está submetido a uma força de compressão de 650 lbf. Supondo que A e B sejam feitos de madeira e

tenham espessura de 3/8 pol e d = 6 pol, determinar a tensão de cisalhamento média ao longo da seção C.

15. Determinar a área necessária da seção transversal do elemento BC e o diâmetro dos pinos A e B se a tensão normal

admissível for adm = 3 ksi e a tensão de cisalhamento admissível for adm = 4 ksi.

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Solução:

As forças reativas na barra AB são:

lbf1500A)60(senF3000A015001500)60(senFA0F

lbf866A)60cos(FA0A)60cos(F0F

lbf1732F)60(sen8

12000F021500615008)60(senF0M

y

o

BCy

o

BCyy

x

o

BCxx

o

BCx

BCoBC

o

BCz

Barra BC

2

BCBC

BCBC

BCadm pol577,0A

3000

1732A

A

1732

A

Fpsi3000

Pino A

pol743,0d

40004

1732d

d4

1732

d4

Fpsi4000

lbf1732F1500866AAF

AA2

A

2

A

Aadm

A

222

y

2

xA

Pino B

pol525,0d

40004

2

1732d

d4

2

1732

d4

2

Fpsi4000 BB

2

B

2

B

BCadm

Resposta: A área necessária da seção transversal do elemento BC é ABC = 0,577 pol2 e o diâmetro dos pinos A e B são:

dA = 0,743 pol e dB = 0,525 pol, respectivamente.

16. O punção circular B exerce uma força de 2 kN na parte superior da chapa A. Determine a tensão de cisalhamento

média na chapa A provocada por essa carga.

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17. O tirante está apoiado em sua extremidade por um disco circular fixo como mostrado na figura. Se a haste passa por

um furo de 30 mm de diâmetro, determinar o diâmetro mínimo requerido da haste e a espessura mínima do disco

necessários para suportar uma carga de 15 kN. A tensão normal admissível da haste é adm = 40 MPa, e a tensão de

cisalhamento admissível do disco é adm = 25 MPa.

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18. O olhal é usado para suportar uma carga de 5 kip. Determinar seu

diâmetro d e a espessura h necessária, de modo que a arruela não

penetre ou cisalhe o apoio. A tensão normal admissível do parafuso é

adm = 21 ksi, e a tensão de cisalhamento admissível do material do

apoio é adm = 5 ksi. Dê as respostas em milímetros.

19. Três blocos de uma fibra de plástico de alta resistência são dispostos como visto na figura. Todos têm as mesmas

seções transversais e conectados por três pinos de diâmetro 8 mm, cada. Encontre a carga P que cisalha os pinos

(considerando que essa será a primeira ruptura, ou seja, o plástico não rompe). Adote a tensão de cisalhamento admissível

do material do pino como 78 MPa.

20. O bloco é deformado, indo para a posição mostrada pelas linhas tracejadas. Determinar a deformação longitudinal da

diagonal AC.

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21. O bloco é deformado, indo para a posição mostrada pelas linhas tracejadas. Determinar a deformação longitudinal da

diagonal AC.

22. A viga rígida está apoiada por um pino em A e pelos arames BD e CE. Se a deformação normal admissível máxima

em cada arame for max = 3 mm/m, qual será o deslocamento vertical máximo provocado pela carga P nos arames?

23. O bloco é deformado, indo para a posição mostrada pelas linhas tracejadas. Determinar a deformação por

cisalhamento no canto C.

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24. O bloco é deformado, indo para a posição mostrada pelas linhas tracejadas. Determinar a deformação por cisalhamento

no canto D.

25- O bloco é deformado, indo para a posição mostrada pelas linhas tracejadas. Determinar a deformação por cisalhamento

no canto A.

1) A barra de plástico acrílico mostrada na figura tem um comprimento L=200 mm e uma seção transversal de diâmetro

d=15 mm. Se uma carga axial P=300 N for aplicada em suas extremidades, determine as variações ocorridas em seu

comprimento. Considere EP = 70 GPa.

P

P

L

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2) A haste plástica é feita de Kevlar 49 (E=131 GPa, =0,34) e tem diâmetro de 10 mm. Supondo que lhe seja aplicada

uma carga axial de 80 kN, determinar as mudanças em seu comprimento e em seu diâmetro.

3) Uma coluna de aço A-36 (E=200 GPa) é usada para apoiar as cargas simétricas de dois pisos de um edifício.

Determinar o deslocamento vertical de seu topo A se P1= 178 kN, P2= 276 kN e a coluna tem área da seção transversal

de 150 cm2.

4) O conjunto consiste de uma haste CB de aço A-36 (ES=200 GPa) e de uma haste BA de alumínio 6061-T6 (EA=68,9

GPa), cada uma com diâmetro de 30 mm. Se a haste está sujeita a uma carga axial P1 = 55 kN em A e P2 = 88 kN na

conexão B, determinar o deslocamento de B, B, e da extremidade A, A. Considere os comprimento L1=950 mm e

L2=475 mm. Desprezar o tamanho das conexões em B e C e supor que sejam rígidas.

L2 L1

5) O eixo composto, formado por segmentos feitos de alumínio, cobre e aço, está submetido ao carregamento mostrado.

Determinar o deslocamento da extremidade A em relação à extremidade D e a tensão normal média em cada segmento.

A área da seção transversal e o módulo de elasticidade de cada segmento são mostrados. Desprezar as dimensões dos

colares B e C.

3,66 m

3,66 m

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6) A junta é feita de três chapas de aço A-36 (E=200 GPa) ligadas pelas suas costuras. Determinar o deslocamento da

extremidade A em relação à extremidade D quando a junta é submetida às cargas axiais mostradas. Cada chapa tem

espessura de 6 mm.

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1) As duas barras são feitas de poliestireno, que tem o diagrama tensão-deformação mostrado. Se a área da

seção transversal da barra AB for de 1,5 pol2 e BC for de 4 pol2, determinar a maior força P que pode ser

suportada antes que qualquer membro se rompa. Suponha que não ocorra flambagem.

2) Calcule as tensões normais médias em cada trecho da barra abaixo. A área da seção transversal de cada

segmento é mostrada. Desprezar as dimensões dos colares B e C. Indicar se a tensão é de tração ou compressão.

3) Uma coluna de seção transversal tubular como mostra a figura está submetida a uma força axial de 17,9 kN

de compressão no seu topo. Supondo que a seção transversal tenha diâmetro externo de 20 cm, determinar a

espessura do tubo, e, para que a tensão normal média que atua sobre a seção transversal seja de 3 MPa.

e

20 cm 4) Um ensaio de tração foi executado em um corpo-de-prova com um diâmetro de 32 mm e um comprimento

nominal de 120 mm. Os resultados do ensaio até a ruptura estão listados na tabela abaixo. Faça o diagrama

tensão-deformação e determine o módulo de elasticidade, a tensão de escoamento e o módulo de tenacidade.

Força (kN) mm

0

366

366

366

515,2

666,8

605,2