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Aula 5
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Principio de Saint Venant.
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Deformação elástica de um elemento submetido a carga axial 
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Resistência dos Materiais
 Princípio da superposição.
 
 O principio da superposição diz que se há vários carregamentos aplicados em um corpo a tensão ou deslocamento resultante é determinado pela soma algébrica das contribuições causadas por cada uma das componentes das cargas. 
Para aplicar o princípio da superposição, as duas condições a seguir devem ser válidas:
1- A carga deve estar relacionada linearmente coma tensão ou o deslocamento a ser determinado (Lei de Hooke).
2- A carga não deve provocar mudanças significativas na geometria do elemento.
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Elemento com carga axial estaticamente indeterminado.
Se uma barra estiver engastada em um dos lados e livre no outro é possível resolvê-la, entretanto, se a barra estiver presa em ambas as extremidades, como na Figura 4.11a, então aparecem duas reações axiais desconhecidas (Figura 4.11 b), e a equação de equilíbrio de força torna-se 
Neste caso, a barra é denominada estaticamente indeterminada, visto que a(s) equação(ões) de equilíbrio não é(são) suficiente(s) para determinar as reações. Para estabelecer uma equação adicional necessária para a solução, temos de considerar a geometria da deformação. 
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Especificamente, uma equação que indique as condições para o deslocamento é denominada condição de compatibilidade ou condição cinemática. Uma condição de compatibilidade adequada exigiria que o deslocamento relativo de uma extremidade da barra em relação ao da outra extremidade fosse igual a zero, visto que os apoios das extremidades são fixos. Por consequência, podemos escrever :
=0
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 Carga Axial.
 
Essa equação pode ser expressa em termos das cargas aplicadas por meio de uma relação carga-deslocamento que depende do comportamento do material.
 Se ocorrer comportamento linear elástico pode ser usada .
 A força interna no segmento AC é , e que no segmento CB a força interna é , a equação de compatibilidade pode ser escrita como:
 
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Considerando que AE é constante, podemos resolver essas duas equações para as reações, o que dá:
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
A haste de aço mostrada na figura (a) tem raio de 5 mm e está presa à parede fixa em A. Antes de ser carregada há uma folga de 0,2 mm entre a parede em B’ e a haste. Determine as reações em A e B’ se a haste for submetida a uma força axial P= 20 kN como mostra a figura. Despreze o tamanho do colar em C. Considere Eaço = 200 GPa.
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
0,2 mm
15.951,33 N
4.048,67 N
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 Carga Axial.
 
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 Carga Axial.
 
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 Carga Axial.
 
Método de análise de força para elementos carregados axialmente.
Também é possível resolver problemas estaticamente indeterminados escrevendo a equação de compatibilidade levando em consideração a superposição das forças que agem no diagrama de corpo livre. Este método de solução é conhecido como método de análise de flexibilidade ou de força. 
Para escrever a equação de compatibilidade necessária, em primeiro lugar, escolheremos qualquer um dos apoios como "redundante" e anularemos temporariamente o efeito que ele causa na barra.
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
No caso em questão, escolheremos o apoio em B como redundante. Então, pelo princípio da superposição, a barra na Figura 4.16a é equivalente à barra submetida somente à carga externa P mais a barra submetida somente à carga redundante desconhecida .
Se a carga P provocar um deslocamento para baixo em B, a reação deve provocar um deslocamento equivalente , para cima na extremidade B, de modo que não ocorra nenhum deslocamento em B quando as duas cargas forem superpostas
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Assim, (+ 
Esta equação representa a equação de compatibilidade para deslocamentos no ponto B, na qual consideramos que deslocamentos para baixo são positivos.
 Aplicando a relação carga-deslocamento a cada caso, temos:
 e , por correspondência,
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
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Tensão térmica.
A mudança da temperatura pode causar alteração nas dimensões do material. A relação entre a variação do comprimento e a temperatura geralmente é linear. Se for esse o caso, se o material for homogêneo, e isotrópico a deformação de um elemento de comprimento L pode ser calculado pela equação:
Sendo:
α: Coeficiente linear de expansão térmica [ 1/K ]
ΔT: variação na temperatura do elemento.
L: comprimento inicial do elemento.
δT: Variação no comprimento do elemento.
Resistência dos Materiais Carga Axial.
 
E
Resistência dos Materiais Carga Axial.
 
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Concentração de tensões.
Já foi estudado que quando uma força axial é aplicada a um elemento ela cria uma distribuição de tensão complexa dentro da região localizada do ponto de aplicação da carga.
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 Carga Axial.
 
Concentração de tensões.
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 Carga Axial.
As distribuições de tensão complexas não surgem somente sob carregamento concentrado também aparecem em seções nas quais a área da seção transversal do elemento muda.
A força aplicada P é igual a:
Em casos nos quais a área da seção transversal de um elemento muda podem se determinar os casos específicos de tensão normal máxima través de gráficos com a utilização de um fator de concentração de tensão K, sendo:
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
Resistência dos Materiais
 Carga Axial.
 
Contanto que K seja conhecido e a tensão média tenha sido calculada por onde A é a menor área da seção transversal. Então a tensão máxima será: 
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 Carga Axial.
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 Carga Axial.
 
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