Dimensionamento de Estruturas: Cargas e Solicitações

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Curso:Engenharia Civil 
Disciplina: Mecânica dos Sólidos
Tutora: Letícia Loiola
Aluna: Sarah J. Rodrigues Félix
Para o dimensionamento de uma determinada estrutura é necessário a identificação de suas cargas e das solicitações que estão atuando sobre o objeto de estudo para garantir se a estrutura pode suportar as solicitações com os coeficientes de segurança. A análise deve também levar em conta as condições climáticas específicas do ambiente em que a estrutura está submetida para melhor precisão da avaliação, como por exemplo no estudo das cargas causadas pelo vento.
Na imagem a seguir temos, temos o dimensionamento de uma placa de trânsito para calcular suas solicitações.
Fonte: Autor (2022)
No caso da placa de trânsito ilustrada, consideramos:
1. Carga Vertical (Peso Próprio - PP): 650 kg
2. Força Horizontal (Carga de Vento): 13,5 kN, 900 Pa
3. Dimensões da Placa: 6 m (largura) x 2,5 m(altura)(1,25 ao ponto de fixação) x 3 m (distância horizontal até o poste)
4. Altura Total do Poste: 8 m
Memorial de Cálculo
A partir da identificação das solicitações internas e do cálculo de cada uma, é possível visualizar o comportamento da estrutura em relação às cargas atuantes. Os momentos fletores e torsores são cruciais para entender como a estrutura reagirá às forças aplicadas.
Cálculo das Solicitações
Força Peso (PP):
2
𝐹𝑜𝑟ç𝑎 𝑝𝑒𝑠𝑜 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 × 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 → 𝑃𝑃 = 650 𝑘𝑔 × 9, 81𝑚/𝑠 𝑁
= 6376 𝑁 = 6, 376𝑘
Força de Vento:
𝐹𝑜𝑟ç𝑎 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 × á𝑟𝑒𝑎 = 900 𝑃𝑎 × 6𝑚 × 2, 5𝑚 = 13500 𝑁 = 13, 5𝑘𝑁
Momento Fletor Devido ao Peso Próprio (PP):
𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐹𝑙𝑒𝑡𝑜𝑟 = 𝑓𝑜𝑟ç𝑎 𝑝𝑒𝑠𝑜 × 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 = 6, 376𝑘𝑁 × 3𝑚
= 19, 128𝑘𝑁𝑚 (𝑠𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑜 ℎ𝑜𝑟á𝑟𝑖𝑜)
Momento Fletor Devido ao Vento na Base do Poste:
𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐹𝑙𝑒𝑡𝑜𝑟 = 𝑓𝑜𝑟ç𝑎 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜 × 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 = 13, 5 𝑘𝑁 × 9, 25𝑚
= 124, 875 𝑘𝑁𝑚 (𝑠𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑛𝑡𝑖 − ℎ𝑜𝑟á𝑟𝑖𝑜)
Momento Torsor Devido ao Vento na Placa: (ao longo do eixo vertical do poste.)
𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑇𝑜𝑟𝑠𝑜𝑟 = 𝑓𝑜𝑟ç𝑎 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜 × 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 = 13, 5 𝑘𝑁 × 3𝑚 =
= 40, 5 𝑘𝑁𝑚 (𝑠𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑜 ℎ𝑜𝑟á𝑟𝑖𝑜)
Conclusão
A análise das solicitações na placa de trânsito revela que as forças de vento geram momentos fletores e torsores significativos, que devem ser considerados no dimensionamento. Ignorar a carga de vento pode levar a subdimensionamento e, eventualmente, à falha estrutural. Assim, é essencial realizar uma análise detalhada e precisa, considerando todas as forças atuantes e utilizando os coeficientes de segurança adequados para garantir a integridade e a segurança da estrutura.
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