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R E V I S Ã O S E M A N A 4 M O N I T O R I A E S T Á T I C A 2 0 2 0 D I A G R A M A D E M O M E N T O S F L E T O R E S O Q U E É ? É uma ferramenta de análise que, em conjunto com o estudo estrutural, determina o momento fletor (força que tende a curvar o eixo longitudinal) em um certo ponto de um elemento estrutural como uma viga. R E L A Ç Ã O : Para cada modelo de sistema viga + apoios + carregamentos, é possível encontrar uma equação específica; esta SEMPRE será a integral da equação obtida para os esforços cortantes do mesmo sistema. Integral: correspondente elevada em um grau Derivada: correspondente reduzida em um grau Equação Momentos Fletores Equação Esforços Cortantes integral derivada parábola reta C O M O É C A L C U L A D O ? Determinando o momento em cada um dos pontos de interesse separadamente. Para isso, imaginamos uma seção αβ que passe por cada um individualmente e olhamos para as componentes à esquerda ou à direita para fazer o cálculo. α à esquerda à direita β A T E N Ç Ã O : Nos pontos das extremidades não engastadas, esse valor será 0, já que, escolhendo a direção extrema, nenhuma das forças entra na conta - sistema equilibrado (ΣM=0). α β α β Não entra na conta pois não gera momento C D E Reações de apoio: C D E VbVa Ha ΣFx=0 Ha = 0 ΣFy=0 Va + Vb – 18 – 18 - 36 = 0 Va + Vb = 72 kN ΣMa=0 4Rb – 18.1 – 36.2 – 18.3 = 0 4Rb = 144 Rb = 36 kN Va + Vb = 72 kN Va = 72 – 36 Va = 36 kN + + + Para o ponto C: C D E VbVa Ha α β Mc = + 36. 1 = +36 kNm α à esquerda β Para o ponto D: C D E VbVa Ha α β Md = + 36. 2 – 18.1 = +54 kNm α à esquerda β Para o ponto E: C D E VbVa Ha α β Me = + 36. 1 = +36 kNm α à direita β Depois, traçam-se os valores encontrados para cada ponto respeitando a convenção de positivo para BAIXO e negativo para CIMA. 0 0 +36 kNm +36 kNm +54 kNm C O M O U N I R O S P O N T O S ? De acordo com a equação de dedução do momento fletor, chegamos ao formato do diagrama: Para cargas concentradas: o diagrama deve ser composto por retas (equação do 1º grau); ou seja, basta apenas ligar os valores encontrados para cada ponto. Para cargas distribuídas: o diagrama deve ser composto por uma parábola (equação do 2º grau); para isso, deve ter um momento de máximo/mínimo. Esse momento máximo acontece onde os esforços cortantes são nulos (V=0) – ou seja, ao igualar a equação derivada a 0. Nesse caso, como todas as forças são concentradas: 0 0 +36 kNm +36 kNm +54 kNm D I A G R A M A D E E S F O R Ç O S C O R T A N T E S O Q U E É ? É uma ferramenta de análise que, em conjunto com o estudo estrutural, determina o esforço cortante (força que tende a cisalhar o objeto, sem girar o eixo longitudinal) em um certo ponto de um elemento estrutural como uma viga. C O M O É C A L C U L A D O ? Determinando o valor das componentes no eixo y para dois pontos infinitamente próximos de cada ponto: um à esquerda e outro à direita, sempre olhando para o mesmo lado das seções αβ. α à esquerda à direita β C D E VbVa Ha α β VA com αβ à esquerda = 0 C D E Va Ha α β VA com αβ à direita = + 36 kN α à esquerda β Vb C D E VbVa Ha α β VC com αβ à esquerda = +36 kN C D E Va Ha α β VC com αβ à direita = + 36 – 18 VC com αβ à direita = + 18 kN α à esquerda β Vb C D E VbVa Ha α β VD com αβ à esquerda = +18 kN C D E Va Ha α β VD com αβ à direita = + 36 – 18 - 36 VD com αβ à direita = - 18 kN α à esquerda β Vb C D E VbVa Ha α β VE com αβ à esquerda = -18 kN C D E Va Ha α β VE com αβ à direita = + 36 – 18 – 36 - 18 VE com αβ à direita = - 36 kN α à esquerda β Vb C D E VbVa Ha α β VD com αβ à esquerda = -36 kN C D E Va Ha α β Todas as forças = sistema equilibrado = ΣFy é 0 α à esquerda β Vb VD com αβ à direita = + 36 – 18 – 36 – 18 + 36 VD com αβ à direita = 0 Depois, traçam-se os valores encontrados para cada ponto respeitando a convenção de positivo para CIMA e negativo para BAIXO. 0 0 +36 kN -36 kN +18 kN +36 kN +18 kN -18 kN -18 kN -36 kN C O M O U N I R O S P O N T O S ? De acordo com a redução em um grau do diagrama de momentos fletores, chegamos ao formato do diagrama: Para cargas concentradas: o diagrama deve ser composto por constantes; ou seja, basta apenas ligar os valores encontrados (na ordem que foram descobertos) para cada ponto. Para cargas distribuídas: o diagrama deve ser composto por uma reta (equação do 1º grau); deve-se unir os pontos na ordem que foram encontrados. Nesse caso, como todas as forças são concentradas: 0 0 +36 kN -36 kN +18 kN +36 kN +18 kN -18 kN -18 kN -36 kN C Á L C U L O M O M E N T O M Á X I M O / M Í N I M O Para encontrar o local que momento máximo da parábola (gráfico momentos fletores para carga distribuída), devemos encontrar o local onde os esforços cortantes são zero, ou seja, Fy = 0. Isso porque os momentos de máximo (se +) ou de mínimo (se -) são encontrados igualando a derivada da equação a 0: lembre que a equação de V é derivada da equação de M. L O C A L D E A P L I C A Ç Ã O A partir da esquerda, é possível encontrar a distância em que a carga distribuída anula a força de 66 kN (resultante em y no ponto do apoio), satisfazendo, assim, Fy = 0. Q = q. L Q = 66 kN q = 24 kN/m 66 = 24. x x= 66/24 x = 2,75m 66 kN x -18 + 84 66 kN Para encontrar o valor do momento máximo, basta calcular o momento fletor em relação ao ponto x encontrado. Neste caso: V A L O R α β α β 2,75 m Mx = - 18. 4,75 + 84. 2,75 – (2,75. 24). (2,75/ 2) Mx = 54,75 kNm Com isso, é só traçar a parábola. Q = q1. L Q = 30. 10 Q = 300 kN ΣFx=0 Ha = 0 ΣFy=0 Ra + Rb – 150 – 300 – 80 = 0 Ra + Rb = 530 kN + + -150.3 + 80.5 +300.5 – Rb. 10 Rb = 145kN Ra + Rb = 530 kN Ra + 145 = 530 Ra = 385 kN ΣMa = 0+ • Cálculo dos momentos fletores Mc = 0 Ma = -150.3 = -450kNm Md = -150.8 + 385.5 – 150.2,5 = +350kNm Mb = -150.13 + 385.10 – 300. 5 – 80.5= 0 • Diagrama dos momentos fletores Mc = 0 Ma = -450kNm Md = +350kNm Mb = 0 • Cálculo dos esforços cortantes Vc (esq) = 0 Vc (dir) = -150 kN Va (esq) = -150 kN Va (dir) = -150 +385 = + 235 kN Vd (esq) = -150 + 385 - 150 = +85 kN Vd (dir) = -150 + 385 - 150 - 80= +5 kN Vb (esq) = -150 + 385 - 300 – 80 = -145 kN Vb (dir) = -150 + 385 - 300 – 80 + 145 = 0 • Diagrama dos esforços cortantes Vc (esq) = 0 Vc (dir) = -150 kN Va (esq) = -150 kN Va (dir) = + 235 kN Vd (esq) = +85 kN Vd (dir) = +5 kN Vb (esq) = -145 kN Vb (dir) = 0 • Cálculo do momento fletor máximo Q = q. L 145 = 30. x x = 4,833m Mx = +145.4,833 – 30.4,833.2,416 Mx= 350,4165 kNm D Ú V I D A S O B R I G A D A • E S T A M O S S E M P R E D I S P O N Í V E I S P A R A T I R A R D Ú V I D A S : ) • A N A L U Í S A B A R B O S A E G A B R I E L A S T A N G A
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