fundamentos de introdução - resistência dos materiais 2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA UFBA ESCOLA POLITÉCNICA PROGRAMA DE MOBILIZAÇÃO DA INDÚSTRIA NACIONAL DE PETRÓLEO E GÁS NATURALPROMINP CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ENGENHARIA NAVAL E OFFSHORE CENO FUNDAMENTOS PARA INTRODUÇÃO À ENGENHARIA NAVAL PROFESSOR ALEXANDRE DE MACÊDO WAHRHAFTIG NOTAS DE AULA RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS Salvador/BA

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Page 1: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA – UFBA

ESCOLA POLITÉCNICA

PROGRAMA DE MOBILIZAÇÃO DA INDÚSTRIA NACIONAL DE PETRÓLEO E GÁS

NATURAL– PROMINP

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ENGENHARIA NAVAL E OFFSHORE – CENO

FUNDAMENTOS PARA INTRODUÇÃO À ENGENHARIA NAVAL

PROFESSOR – ALEXANDRE DE MACÊDO WAHRHAFTIG

NOTAS DE AULA

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS

Salvador/BA

Page 2: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

SUMÁRIO

1. Introdução ........................................................................................................................... 3

2. Divisão dos sistemas estruturais ......................................................................................... 3

3. Esforços solicitantes ........................................................................................................... 5

3.1. Convenção de sinais ................................................................................................... 6

3.2. Diagramas ................................................................................................................... 7

3.3. Exercícios: .................................................................................................................. 8

4. Tensões e deformações ....................................................................................................... 9

5. Analise de tensões ............................................................................................................ 13

5.1. Estado plano de tensões ............................................................................................ 13

5.2. Diagrama circular de Mohr....................................................................................... 14

5.3. Concentração de tensões ........................................................................................... 15

6. Exercícios propostos ......................................................................................................... 20

6.1. Reações de apoio ...................................................................................................... 20

6.2. Esforços Solicitantes ................................................................................................ 21

6.3. Esforço Axial ............................................................................................................ 22

6.4. Esforço Cortante ....................................................................................................... 24

6.5. Análise de tensões .................................................................................................... 24

6.6. Torção ....................................................................................................................... 25

6.7. Flexão ....................................................................................................................... 26

6.8. Exercícios Diversos .................................................................................................. 28

Referências bibliográficas ........................................................................................................ 31

Page 3: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS

1. Introdução

O Objetivo principal do estudo da Resistência dos Materiais é proporcionar ao engenheiro

os meios para analisar e projetar máquinas e estruturas. Tanto a análise quanto o projeto

envolvem a determinação das tensões e deformações produzidas sobre os elementos

estruturais e, para tanto, vale-se dos princípios da Mecânica Clássica. Ao estudar corpos em

equilíbrio pertence ao capítulo da Mecânica dos Corpos Rígidos e ao estabelecer um conjunto

de formulações para as deformações sofridas por um corpo, penetra no campo da Mecânica

dos Sólidos Deformáveis.

Resumidamente, podem ser citadas as motivações para o desenvolvimento da Resistência

dos Materiais:

1) O desenvolvimento industrial moderno se baseia nos princípios e nas leis da ciência

pura,

2) teoria e experimentação formaram a base do progresso da ciência,

3) necessidade de dotar-se o engenheiro de uma formação teórica profunda,

4) o método da observação empírica mostrava-se lento quando comparado ao princípio

científico,

5) necessidade de eliminar-se soluções empíricas,

6) o aumento do custo e do tamanho das estruturas exigiu construções suficientemente

fortes e projetadas para a maior economia possível de material,

7) o período da Segunda Guerra Mundial marca o aparecimento de novas tecnologias e

materiais,

8) o estudo da Resistências dos Materiais cria a Teoria Matemática da Elasticidade.

2. Divisão dos sistemas estruturais

Segundo o aparelho de apoio e as solicitações, os sistemas estruturais podem ser classificados

em:

Hipostáticos: São sistemas nos quais os número de equações de equilíbrio da Estática é maior

que o número de incógnitas, ou reações, a serem determinadas. Esses sistemas só

permanecem em equilíbrio sob condições particulares e qualquer alteração nessas condições

põe o sistema em movimento.

Page 4: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

B

P

AL

Figura 1 – Viga biapoiada com dois apoios móveis.

Isostáticos: São sistemas cujas reações podem ser calculadas pelas condições de equilíbrio da

Estática, ou seja, o número de equações é igual ao número de incógnitas a serem

determinadas.

LA

P

B

Figura 2 – Viga biapoiada com um apoios móvel e outro fixo.

A

P

L

P

q

A

a

b

Figura 3 – Vigas e quadros engastados.

Hiperestáticos: São sistemas para os quais as equações de equilíbrio da Estática são

insuficientes para determinar as reações, ou seja, o número de equações é menor que o

número de incógnitas a serem determinadas. Esses sistemas são divididos segundo o grau de

indeterminação que possuem

Hiperestático de grau 1:

A B

t

Figura 4 – Viga biengastada com variação

térmica.

Hiperestático de grau 1:

LA B

P2P1

Figura 5 – Viga com dois apoios fixos.

Page 5: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Hiperestático de grau 2:

L

A

B

P1 P2

Figura 6 – Viga engastada e com apoio fixo.

Hiperestático de grau 3:

P2P1

B

A

L

Figura 7 – Viga biengastada.

A Resistência dos Materiais estuda os sistemas isostáticos e os hiperestáticos de grau 1, para

os quais fornece a equação que permite determinar as reações de apoio.

3. Esforços solicitantes

Os esforços solicitantes podem ser classificados em função dos efeitos que produzem em

relação a uma seção transversal de uma barra. Esses efeitos são a translação e a rotação, que

são os movimentos que podem apresentar uma determinada seção. As forças são as

responsáveis pelos movimentos de translação, enquanto que os momentos são os responsáveis

pelos movimentos de rotação.

Portanto, um sistema de forças qualquer, que satisfaça às equações universais da Estática,

atuando sobre um corpo rígido, provocará nele o aparecimento de esforços que, analisados

segundo seu eixo e uma seção que lhe é perpendicular, podem ser definidos como esforços

simples e classificados como:

Esforço Normal: É o somatório de todas as forças que atuam de um lado ou do outro lado

da seção considerada, projetas de forma perpendicular a ela. O esforço normal tende a

comprimir ou tracionar a seção, logo, o efeito que produz é relativo ao movimento de

translação na direção do eixo.

Esforço Cortante: Para a determinação do esforço cortante é preciso realizar o somatório

de todas as forças que atuam de uma lado ou do outro lado da seção considerada, projetadas

de forma paralela à seção. O esforço cortante age no sentido de cisalhar ou cortar a peça.

Portanto, o efeito que produz é relativo ao movimento de translação na direção transversal ao

eixo.

Momento Fletor: O momento fletor é o agente que tende a fletir ou encurvar o eixo da

barra, ou melhor, tende a afastar a seção do ângulo de 90º que possui com o eixo. Para sua

determinação é preciso somar os momentos produzidos por todas as forças que atuam por um

lado ou pelo outro lado da seção considerada

Page 6: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Momento Torsor: O efeito produzido pelo momento torsor é o de fazer a seção girar no

seu próprio plano, ou melhor, ou pontos matérias que pertencem à seção transversal realizam

um deslocamento em torno do eixo da barra. Para a determinação do momento de torção é

preciso somar os momentos produzidos por todas as forças que atuam por um lado ou pelo ou

lado da seção considerada, em relação ao eixo perpendicular a seu plano.

Assim que, Esforço Solicitante é o agente que tende a produzir uma deformação. Essas

deformações são:

1) Alongamento,

2) encurtamento,

3) corte (distorção),

Efeitos de Translação

4) flexão (giro),

5) torção (giro), Efeitos de Rotação

Uma observação importante que deve ser feita refere-se ao fato de que para determinação

dos esforços solicitantes deve-se tomar um lado ou outro da seção que se está considerando,

nunca os dois lados ao mesmo tempo.

Devido a isso, faz-se necessário introduzir uma convenção de sinais que permita obter o

mesmo resultado independentemente do lado observado.

3.1. Convenção de sinais

Esforço Normal:

Seção considerada

N N`Eixo

+

Tração

-

EixoN`N

Seção considerada

Compressão

Figura 8 – Convenção de sinais – Esforço Normal.

Esforço Cortante:

+

Eixo

V`

V

Seção considerada

Sentido horário

-Seção considerada

V

V`

Eixo

Sentido anti-horário

Figura 9 – Convenção de sinais – Esforço Cortante.

Page 7: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Momento Fletor:

+

EixoM`M

Seção considerada

Traciona as fibras inferiores

Seção considerada

M M`Eixo

-

Traciona as fibras superiores

Figura 10 – Convenção de sinais – Momento Fletor.

Momento Torsor:

+

EixoT`T

Seção considerada

n n

Coincide com a normal externa

-

nnT T`Eixo

Seção considerada

Contrária à normal externa

Figura 11 – Convenção de sinais – Esforço Torsor.

3.2. Diagramas

Uma vez que já se conhece a convenção de sinais, é possível traçar os diagramas dos esforços

solicitantes, possibilitando perceber a maneira como variam ao longo de qualquer sistema

estrutural.

Diagrama do Esforço Normal (DEN)

A

B

C60 kgf

30 kgf

+

DEN (kgf)

60

6090

90

22 kN7 kN

20 kN 5 kN

20 20

27 27

5 5+

DEN (kN)

Figura 12 – Diagrama do Esforço Normal.

Page 8: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Diagrama do Esforço Cortante (DEC) e do Momento Fletor (DMF)

Figura 13 – Diagrama do Momento Fletor.

Diagrama do Esforço Torsor:

20 kNm 7 kNm 22 kNm 5 kNm

DET (kNm)

+20 20

55

2227

Figura 14 – Diagrama do Esforço Torsor.

3.3. Exercícios:

Determinar os esforços solicitantes nas seções indicadas.

2 m

4 kN

A

0,5

m1 m

1 m

B C

5 kN

Estrutura 1 -

Estrutura 2 -

Page 9: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Estrutura 3 –

4,5 kN

60°5 m

A

B

4. Tensões e deformações

Esforço normal:

As tensões devidas ao esforço normal são de natureza axial do tipo:

N

A , (1)

com N sendo o esforço normal atuante e A a área da seção transversal.

Figura 15 – Tensão normal.

As deformações, por sua vez são calculadas pela Lei de Hooke:

NL

EA , (2)

onde N é o esforço normal atuante, L é o comprimento da barra, E é o módulo de elasticidade

do material e A a área da seção transversal.

Page 10: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Figura 16 – Deformação axial.

A expressão (2) se presta ao cálculo de sistemas indeterminados, para os quais faz-se

necessário a utilização de uma equação de compatibilidade para resolvê-lo.

Como N

A e

L

, a expressão anterior toma a forma de

E , (3)

Ex.: A barra rígida ABC é suspensa por três cabos idênticos, como indicado. Determinar a

tração em cada cabo, causada pela carga P aplicada na extremidade.

Figura 17 – Sistema estaticamente indeterminado.

Esforço cortante:

As tensões devidas ao esforço cortante são de natureza tangencial ou cisalhante, do tipo:

V

A , (4)

com V sendo o esforço normal cortante e A a área da seção transversal. A expressão anterior

pode ser usada para o cálculo de ligações parafusadas, coladas, rebitadas.

Figura 18 – Corte simples.

Page 11: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Figura 19 – Corte duplo.

Para o caso flexão simples, esforço cortante e momento fletor as tensões devem ser

calculadas pela expressão geral

VQ

bI , (5)

onde V é o esforço cortante na seção considerada, Q é o momento estático ou de primeira

ordem, b é base cisalhada e I o momento de inércia da seção em relação ao baricentro.

Figura 20 –Cisalhamento na flexão.

Para o trecho de comportamento linear, há proporcionalidades entre tensões e

deformações:

G , (6)

onde G é o módulo de elasticidade transversal e é distorção ou deformação angular

produzida pelo esforço cortante.

Momento Fletor:

As tensões produzidas pelo momento fletor são de natureza axial, podendo ser calculas

pela expressão

My

I , (7)

na qual M é o momento fletor atuante na seção considerada, y é a posição em que se deseja

calcular a tensão, na seção transversal, em relação ao seu baricentro.

Page 12: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Figura 21 – Tensões na flexão.

Os encurtamento ou alongamentos das fibras longitudinais podem ser calculadas pela lei

de Hooke. As flechas e rotações sofridas pelo eixo e pela seção transversal, podem ser obtidas

pela expressão aproximada da linha elástica, onde as condições de contorno fornecerão as

constantes de integração de cada caso. O estudo das deformações em vigas compõem estudo a

parte.

2

2

d y M(x)

EIdx (8)

Momento Torsor:

As tensões produzidas pelo momento torsor são de natureza tangencial. São por

T

J

, (9)

onde T é o Torque ou momento torsor, é distância polar considerada, na seção transversal e

J é o momento de inércia polar.

Figura 22 – Tensões na torção.

A expressão abaixo está restrita à seção circular, pois as demais seções sofrem

empenamento.

TL

GJ , (10)

onde é o ângulo girado, T o esforço torsor, G o módulo de elasticidade transversal e J o

momento de inércia polar.

Page 13: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Figura 23 – Giro de uma seção circular na torção.

Figura 24 – Seção sem empenamento (a); Seção

com empenamento (b).

É importante recordar que tensão envolve o conceito diferencial, na forma

dF

dA ou ainda

A 0

Flim

A

(11)

representado que a tensão é calculada em relação a um ponto específico.

5. Analise de tensões

Os esforços solicitantes podem atuar simultaneamente em um dado sistema. Nessa caso a

superposição dos efeitos produzidos por cada esforço conduz a um Estado de Tensões que não

pode ser calculado pela expressões simples mencionadas anteriormente, havendo a

necessidade do desenvolvimento de ferramentas apropriadas.

5.1. Estado plano de tensões

Tome-se o elemento em estado plano de tensões presente na superfície de um elemento

estrutural:

xyx

y

yx

Figura 25 –Estado plano de tensões.

Page 14: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

O equilíbrio do elemento em estado plano leva às seguintes expressões para o cálculo

das tensões em planos oblíquos que formam um ângulo :

2 2

x y xycos ( ) sen ( ) sen(2 )

, (12)

x y

xysen(2 ) cos(2 )

2

, (13)

Para o cálculo das máximas tensões é preciso derivar as expressões anteriores em

relação a e igualar a zero, o que leva a

2

x y x y 2

max xymin 2 2

, (14)

2

x y 2

max xymin 2

, (15)

As tensões axiais máximas e mínimas são chamadas de tensões principais e as de

cisalhamento de extremas.

Uma alternativa ao cálculo das tensões principais e extremas de cisalhamento é por meio

do emprego do diagrama circular de Mohr.

5.2. Diagrama circular de Mohr

X

Y

(0,0)

A B C D E

y

yx

xy

x

O

Figura 26 – Diagrama circular de Mohr.

Onde a tensão máxima é dada pelo segmento OE e a tensão mínima pelo segmento AO.

As tensões de cisalhamento extremas são obtidas pelo segmento AC ou CE. Ressalta-se que o

Page 15: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

diagrama deve ser traçado em escala. Os ângulos do diagrama valem o dobro do ângulo para o

estado plano de tensões correspondente.

Exercício: Dado o estado plano de tensões extraído da superfície de um elemento estrutural,

calcular as tensões principais e extremas e os planos principais

5.3. Concentração de tensões

Princípio de Saint-Venant

(Adhemar Barré de Saint-Venant, matemático e engenheiro Francês, 1797-1886)

Page 16: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Fenômeno presente em furos

Concentração de tensões

Em furos circulares

Em frisos

Page 17: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Coeficientes de concentração de tensões para barras chatas sob carregamento axial, M.M.

Froncht, “Estudos fotoelásticos de concentração de tensões”, Mecanical Engineering, 1936.

Exemplo:

Aço com y = 250 MPa.

Calcular a força P que inicia o escoamento da peça.

Calcular a máxima força P que pode ser aplicada.

Page 18: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Dados: y 250MPa y 0.25kN

mm2

D 40mm r 8mm t 2mm

Solução:

d D 2r d 24mm A d t

D

d1.667

r

d0.333

k 1.58

No início da plastificação:

med

y

k Pe med A Pe 7.595kN

med 158.228MPa med 0.158kN

mm2

Com a peça completamente plastificada (força máxima)

med y Pmax A y Pmax 12kN

Page 19: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Modelando a chapa pelo Método dos Elementos Finitos:

Tensão média

Concentração de tensões

Page 20: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6. Exercícios propostos

6.1. Reações de apoio

6.1.1. Caule as reações de apoio das estruturas a seguir

Page 21: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6.2. Esforços Solicitantes

6.2.1. Determine os esforços solicitantes nas seções indicadas

Page 22: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6.3. Esforço Axial

6.3.1. Uma barra supostamente rígida está suspensa por dois cabos que a mantém em posição

horizontal sob a ação da força conhecida P. Determinar a posição desta carga, sabendo-se que

a barra deverá permanecer na horizontal.

6.3.2. Determine a intensidade da força P para que a tensão normal seja a mesma em ambas

as barras cilíndricas.

6.3.3. Determinar as dimensões da seção transversal de uma viga de madeira BC e da barra

de aço AB da estrutura ABC, carregada em B, sendo a tensão admissível para a madeira

tomada igual a 11 kgf/cm² e para o aço igual a 700 kgf/cm². A carga é de 3000 kgf.

6.3.4. Calcular o esforço na barra A

Page 23: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6.3.5. Um tubo de aço (σE = 28 kgf/mm²) deve suportar uma carga de compressão de 125 tf

com coeficiente de segurança contra o escoamento de 1,8. Sabendo que a espessura da parede

do tubo é 1/8 de diâmetro, calcular o diâmetro externo mínimo.

6.3.6. Três primas de mesmo material (E = 300.000 kgf/cm²; ν = 0,2) com iguais alturas e

seções transversais estão sujeitas a cargas axiais conforme se indica nas figuras ABC.

Determine o valor da carga P que produz um encurtamento de 0,5 mm na aresta vertical do

prisma.

6.3.7. Uma barra composta de suas porções cilíndricas AB e BC é engastada em ambas as

extremidades. A porção AB é de aço( GPaE 200 ; C /107,11 6 ) e a porção BC é de

latão( GPaE 105 ; C /109,20 6 ). Sabendo-se que a barra está inicialmente sem

tensão, determinar as tensões normais induzidas nas porções AB e BC, por uma temperatura

de 50º C.

Page 24: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6.4. Esforço Cortante

6.4.1. Dimensionar o pino para suportar a tensão originada pelo esforço cortante aplicado,

sendo 2/800 cmkgfAdm .

6.4.2. Considere o garfo agindo sobre um parafuso com 2/800 cmkgfAdm . Dimensione o

parafuso para o esforço abaixo.

6.4.3. Dimensionar os rebites da junta excêntrica, sabendo que os centros do rebites devem

ser iguais( MPaAdm 105 ).

6.5. Análise de tensões

6.5.1. Para o elemento esquematizado, pede-se:

a) As tensões em planos cujas direções formam um ângulo de 20º

b) Tensões e planos principais

c) Tensões de cisalhamento extremas e planos onde elas ocorrem

Page 25: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6.5.2. Um membro tracionado é composto de dois pedaços de material que são colados ao

longo da linha m-n. A tensão de cisalhamento permissível na junta colada é

2/70 cmkgfAdm e a tensão de tração permissível é 2/140 cmkgfAdm . Qual deve ser o

valor do ângulo θ, a fim de que a barra suporte o máximo de carga P? Determinar também a

carga permissível P, se a área da seção reta da barra for 210cm .

6.6. Torção

6.6.1. Determinar o máximo momento que pode ser resistido por um eixo circular vazado,

tendo um diâmetro interno de 25 mm e um diâmetro externo de 50 mm, sem exceder a tensão

normal de 70 MPa de tração ou a tensão tangencial de 75 MPa.

Page 26: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6.6.2. Determinar o diâmetro necessário, d, para um eixo que transmite 200 CV a 120 rpm, se

a tensão admissível em cisalhamento é τAdm = 2,10 kgf/mm².

6.7. Flexão

6.7.1. Determinar a máxima tensão na viga.

6.7.2. Uma barra de aço e uma de alumínio são unidas firmemente, para formar a viga

composta mostrada. O módulo de elasticidade para o alumínio é de GPa70 e para o aço

GPa200 . Sabendo-se que a viga é curvada em torno de um eixo horizontal por um momento

mNM 1500 , determinar a máxima tensão no alumínio e no aço.

Dados:

GPaE 701 (alumínio)

GPaE 2002 (aço)

mNM 1500

6.7.3. Qual o máximo valor de P compatível com segurança da viga? Dados:

2/150 cmkgfAdm e 2/8 cmkgfAdm .

Page 27: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6.7.4. Uma viga de madeira de seção reta circular é apoiada em A e B e suporta uma carga

uniforme ao longo do balanço. Determinar o diâmetro d se 2/85 cmkgfAdm . Desprezar o

peso da viga. ma 00,1 e mmb 0,2 .

6.7.5. Calcular as tensões máximas

6.7.6. Para o perfil “I” abaixo, pede-se;

Determinar o módulo da tensão de cisalhamento vertical nos pontos A, B, C e D.

b) Calcular a tensão de cisalhamento vertical média

c) Determinar o módulo da tensão de cisalhamento horizontal no ponto B.

6.7.7. Uma viga com uma seção cantoneira está carregada com um momento fletor de

mkN 20 aplicado num plano yx. Determine: (a) a tensão de flexão no ponto A; (b) a

orientação do eixo neutro, mostre a localização num esboço.

Page 28: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6.7.8. Para a coluna curta baixa, determine as máximas tensões e posição da linha neutra.

6.7.9. Determine as tensões, em MPa, nas arestas da coluna curta da Fig. 3 e determine a

posição da linha neutra (LN). Faça um esboço indicando essa posição. Considere P1 = 20 kN

e P2 = 100 kN.

6.8. Exercícios Diversos

6.8.1. Dada a estrutura abaixo, calcule a máxima força P que pode ser aplicada para que na

barra DF não sejam superadas as seguintes tensões: adm = 50 MPa e adm = 200 MPa.

Page 29: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6.8.2. A viga ABCD possui seção transversal indicada. Determine as máximas tensões que

atuam na seção, considerando q = 2 tf/m e P = 2 tf. Resultados em kgf/cm2.

Viga.

Seção em centímetro.

6.8.3. Uma peça circular com o segmento esquerdo de aço maciço e o direito de alumínio

vazado é carregada como mostrado na figura. As tensões admissíveis tangencial e normal são:

250 MPa e 120 MPa para o aço e100 MPa e 80 MPa para o alumínio.

6.8.4. Para as vigas abaixo, determine o deslocamento máximo para a linha elástica.

Page 30: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

6.8.5. Dada a estrutura abaixo, calcule: o Diagrama do corpo livre, as reações nos apoios, os

esforços solicitantes nas seções , e considerando P1 = 5 kN, P2 = 15 kN, P3 = 10 kN,

q1 = 2 kN/m, q2 = 12 kN/m e q3 = 4 kN/m. (Dimensões em metro).

6.8.6. Uma placa de sinalização retangular feita de aço (aço = 78 kN/m3) de 2 m x 0,5 m,

como indicado na Fig. 1, possui espessura de 10 mm e é fixada firmemente a uma barra

vertical de seção transversal tubular, mostrada na Fig. 3. Considere a placa como corpo rígido

e a coluna como sólido deformável. Calcule as máximas tensões, normais de tração e

compressão e de cisalhamento, que se produzem na barra vertical, sabendo que é feita

também de aço e que há uma pressão lateral (devida ao vento) sobre a placa de 1500 N/m2.

Desconsidere a pressão sobre a barra vertical.

Vista Superior

Seção transversal da barra vertical – Corte a-b. Estrutura – Vista Frontal.

Page 31: Fundamentos de Introdução - Resistência dos Materiais 2

Referências bibliográficas

Básica e Sugerida

Mecânica dos Materiais, James M. Gere, Thomson, São Paulo, 2001.

Mecânica dos Sólidos, Timoshenko & Gere, Livros Técnicos e Científicos, 1994 , Rio de

Janeiro.

Curso de Análise Estrutural, Vol. 1 : Estruturas Isostáticas ,José Carlos Sussekind , Editora

Globo.

Mecânica dos Materiais, Riley, Sturges & Morris, Livros Técnicos e Científicos, Rio de

Janeiro, 2003.

Resistência de Materiales, Feodosiev, Ed. MIR, Moscou.

Resistência dos Materiais, Beer & Johnson, Ed . McGraw Hill, S.P.

Resistência dos Materiais (2.v), Timoshenko, Livros técnicos e Científicos.

Problemas de Resistência dos Materiais, Miroliubov, ed. MIR, Moscou.

Mecânica dos Materiais, Roy R. Craig, Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 2000.