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Conteúdo Volume l/Teoria 1 Introdução, 1 Sistemas Equivalentes de Esforços, 1 Condição de Equilíbrio, 2 Vínculos, 3 Classificação das Estruturas, 5 Estruturas Isostáticas, 11 Determinação das Reações de Apoio, 11 Determinação de Esforços Solicitantes, 22 3 Cálculo de Deformações, 61 Esforços e Deslocamentos Correspondentes, 61 Aplicação do Princípio dos Trabalhos Virtuais para o Cálculo de Deformações de Estruturas (Método da Carga Unitária), 64 Estruturas Espaciais, 71 Casos Especiais de Carregamento, 71 Casos Úteis na Resolução de Estruturas Hiperes- . táticas (Casos Lineares), 76 Superposição de Efeitos, 81 4 Estruturas Hiperestáticas - Resolução pelo Processo dos Esforços, 86 Estudo Geral, 86 Classificação das Estruturas Hiperestáticas, 87 Processo dos Esforços, 89 5 Estruturas Hiperestáticas - Processo dos Desloca- mentos,244 Preliminares, 244 Sistemas de Referência, 249 Transformação de Coordenadas, 250 . Estudo de Matriz de Rigidez para Barras, 258 .Resolução de Estruturas, 283 Modelos Aplicáveis a Infra-estrutura de Pontes e Outros Casos, 302 Flambagem-Determinação da Carga de Flamba- gem de Estruturas, 418 Bibliografia, I Índice Alfabético, II a IV Volume 2/Teoria Processo de Cross, 433 Coeficiente de Propagação, 433 Coeficiente de Rigidez, 434 Coeficiente de Distribuição, 436 Convenção de Sinais para os Momentos Fletores, 438 Estruturas Indeslocáveis e Deslocáveis, 439 Resolução de Vigas Contínuas e Pórticos Indeslo- cáveis, 441 Pórticos Deslocáveis, 459 7 Linhas de Influência, 508 Classificação dos Carregamentos, 508 Diagramas de Linhas de Influência, 521 Utilização das Linhas de Influência, 522 Determinação de Linhas de Influência para Estru- turas Isostáticas, 527 Determinação de Linhas de Influência para Estru- turas Hiperestáticas, 568 Arcos, 576 Estruturas Constituídas de Barras de Altura Variá- vel,579 Linhas de Influência de Deformações (Desloca- mentos e Rotações), 585 8 Energia de Deformação, 592 Conceitos Gerais, 592 Teoremas de Energia, 598 Estudos da Energia de Deformação Relativa aos Esforços Solicitantes Típicos, 604 Superposição de Efeitos, 615 Estudo da Energia Complementar em Função dos Esforços Solicitantes, 618 Determinação Aproximada de Linha Elástica - Processo de Rayleigh Ritz, 620 Estudo da Flambagem, 631 Teoremas Relativos à Energia de Deformação, 637 Estudo dos Perfis Fechados de Paredes Delga- das (Secções Celulares), 706 Torção em Perfis Abertos, 723 10 Fadiga, 750 Teoria de Bauschinger, 751 Resultados Experimentais e Definições, 751 Tensão de Fadiga, 752 Diagrama de Goodman, 754 Estudo da Fadiga no Caso de Estado Duplo de Tensão, 756 Fatores que Influem no Limite de Resistência à Fadiga, 758 Estudo Generalizado para Variações de Tensão com o Tempo e Critério de Minner, 758 Aplicação ao Concreto Armado, 761 9 Cisalhamento em Perfis Delgados, 683 Considerações Gerais, 683 Bibliografia, 783 Tensões de Cisalhamento em Perfis Delgados Abertos, 688 Índice Alfabético, I a III Volume 3/Exercícios 1 Estruturas Isostáticas, 787 2 Estruturas Hiperestáticas - Processo dos Esforços, 898 Introdução, 787 Resolução de Estruturas: Determinação de Esforços Solicitantes, 787 Parte 1 Vigas e Pórticos, 797 Parte 2 Treliças, 848 Parte 3 Cálculo de Deformações, 871 Esforços e Deslocamentos Correspondentes, 871 Resolução de Estruturas pelo Processo Geral dos Esforços,898 . Vigas Contínuas, 1027 Cálculo de Deformações, 1074 3 Processo dos Deslocamentos, 1090 Aplicação a Estruturas Constituídas Somente de Elementos Deformáveis, 1090 Aplicação a Estruturas Constituídas de Elementos Deformáveis Associados a Elementos Rígidos, 1173 Volume 4/Exercícios 4 Processo de Cross, 1277 Formulário, 1277 Exercícios, 1292 5 Linhas de Influência, 1531 Formulário, 1531 Estruturas Isostáticas, 1533 6 Energia de Deformação, 1749 Aplicação de Teoria, /749 7 Cisalhamento em Perfis Delgados, 1793 Formulário, 1793 Perfis Abertos, 1800 Perfis Fechados, 1816 8 Fadiga, 1841 Aplicação de Teoria, 1841 $ 1 Estruturas Isostáticas Introdução -.esolução de estruturas: urlrerminação de esforços _lCi-tantes ".ç-io de teoria ~o A ~ estudo das estruturas devemos conhecer os vínculos _-=':lICS- e o sistema de esforços (forças ou momentos aplica- ENGASTAMENTO ~ as mesmas). Devemos considerar o seguinte:, LTURAS PLANAS de vínculos externos e esforços que introduzem ) e quilograma (kg) se referem a unidades de força. corres- ~1IZ::D:la tf e kgf. FAZ APOIO SIMPLES ARTICULAÇÃO 0 LYSISTEMA DE REFERÊNCIA o x F F..... A Se não há carregamento externo aplicado ao longo da barra FI, é válida a relação: b. Equações de equilíbrio da estática. Estas equações impõem a condição de equilíbrio quanto a efeitos de forças e de momentos que podem agir sobre a estrutura. De acordo com as equações de equilíbrio da estática, para que uma estrutura esteja em equilíbrio é necessário que: - Seja nula a somatória das projeções em uma determi- nada direção de todas as forças externas atuantes sobre a estrutura e das forças introduzidas pelos vínculos. Como podemos sempre decompor as forças segundo duas direções perpendiculares x e y, desta condição resultam duas equações: IFxi=O,O I Fyi = 0,0 - Seja nula a somatória dos momentos dos esforços externos que agem sobre a estrutura e dos esforços introduzi- dos pelos vínculos, em relação a um ponto qualquer do plano. I M(p) = 0,0 :. I M(p) = I Fi di + I M, = 0,0 sendo Fi uma força genérica e M, um momento genérico que agem sobre a estrutura. y P o x ponto P = ponto genérico do plano Fi = força genérica que age sobre a estrutura M, = momento genérico que age sobre a estrutura I Fxi = 0,0 I Fyi = 0,0 I M(p) = 0,0 P = ponto genérico do plano. 2. ESTRUTURAS ESPACIAIS a. Tipos de vínculos 786 '\ Ilz ENGASTAMENTO r z ~ ESPACIAL ~ Y " x SISTEMA DE REFERÊNCIA Ilx , RÓTULA AO PLANO DE APOIO DA ESFERA Se não há carregamento externo aplicado ao longo da barra CD, temos a relação: Para a força F B no fio, temos sempre a relação: Ilz , / I I I Ily . Ilx I I '.J . Equações de Equilíbrio da Estática .Analogamente ao caso de estruturas planas, para que trutura espacial esteja em equilíbrio, de acordo com as _õe da estática, é necessário que: - Seja nula a somatória das projeções em uma deterrni- . ção de todas as forças externas atuantes sobre a srz:::::a e das forças introduzidas pelos vínculos. o podemos sempre decompor as forças segundo três _~)êS .r, y, z. perpendiculares entre si, desta condição :-=1iiU;a:~:n três equações: _ - = 0.0 .0 .0 Ily ,--- - ----- --'1 / ;' I \ / Fvl / I r- --------1 I I F; I I : F,; I : I Ix I I I I Fzi I / I ~ Ilz - = - RÇA GENÉRICA QUE AGE BRE A ESTRUTURA - - 'a nula a somatória dos momentos dos esforços CllII::::r.::s aplicados sobre a estrutura e dos esforços introduzi- _I(:IIe:.,s=.in ulos, em relação a um eixo qualquer do espaço. Podemos sempre considerar o vetor que representa um *RI:::ce:ido momento, decomposto em três direções x, y, z. f1111p1:uéti:r.IlaJresentre si. Desta condição resultam três equa- = 0.0 = 0.0 .: = 0.0 M, = momento genérico que age sobre a estrutura 1.4;fi ao plano •. PLANO tr ~ P O O DE AGE O MO ENTOM, O SENTIDO DO VETOR MOMENTO É DADO PELA REGRA DA MÃO DIREITA Decomposição de Mi: O momento M, provoca rotação em torno de um eixo perpendicular ao plano 7T • f-' z M/x ~ PROVOCA ROTAÇÃO EM I TORNO DA DIREÇÃO x. I Mlx ~ PROVOCA ROTAÇÃO EM : TORNO DA DIREÇÃO y. I M/x ~ PROVOCA ROTAÇ~O EM I TORNO DA DIREÇAO z. Ily -----------. / Mil' /1 / / I I / I I I Mix :~=-------::.....J:.._;/ Ilx I • I I _M!,:. / /lzv: Momento de uma força Fi em torno de um eixo genérico PLANO .k. AO EIXO v EIXOv P PLANO!} di força Fi: tem uma direção qualquer no espaço F' i = projeção de Fi no plano fi O plano fi é perpendicular ao eixo v di = distância do ponto P à linha de ação de Fi P = ponto de encontro do eixo v com o plano fi O momento de Fi em relação ao eixo v é dado por: Mv(FJ = Fi . di Devemos notar que se a força é paralela ao eixo. não provoca momento em relação a este eixo, pois a projeção 787 desta força sobre o plano perpendicular ao eixo se reduz a um ponto, tendo portanto valor nulo. ( P F; Ii veixov : F'j = 0,0 PLANO n PLANonk AO EIXOv 3. CÁLCULO DE REAÇÕES DE APOIO EM ESTRUTURAS ISOSTÁTICAS Para calcular os esforços que os vínculos externos intro- duzem na estrutura, procedemos do modo seguinte: a. Aplicamos sobre a estrutura o sistema de esforços externos, que poderá ser constituído de forças e momentos, e retiramos os vínculos externos, substituindo-os pelos esfor- ços que introduzem na estrutura. Estes esforços poderão ser forças ou momentos, con- forme o tipo de vínculo. b. Quanto ao sentido dos esforços que os vínculos intro- duzem, inicialmente será adotado arbitrariamente. c. Aplicamos a todo o conjunto as equações de equilíbrio da estática, obtendo um sistema de equações que, resolvido, nos fornece o valor dos esforços introduzidos pelos vínculos. Os valores destes esforços poderão resultar positivos ou negativos, sendo a seguinte a interpretação de sinais: O esforço que resulta positivo tem seu sentido verda- deiro coincidente com o adotado. O esforço que resulta negativo tem seu sentido verda- deiro contrário ao adotado. d. Observação: Se ao invés de um sistema de esforços externos temos aplicado à estrutura uma variação de temperatura, e procedendo conforme foi exposto, resultará valor nulo para as reações de apoio. Por exemplo: I Fxi = 0,0 :. HA = 0,0 I FYi = 0,0 :. VA + VD = 0,0 :. VA = - VD I MA = 0,0:. HA (0,0) + VA (0,0) + VD' e = 0,0 :. VD = 0,0 :. VA =·0,0 Diagrama de estado, relativo a um determinado esforço solicitante Fjo é o gráfico que representa a variação deste esforço solicitante ao longo da estrutura. A DIAGRAMA DE Fj A ordenada 'Y/s representa o valor de F, que age na secção S. 4. DETERMINAÇÃO DE DIAGRAMAS DE ESTADO Para determinar os diagramas de esforços solicitantes para uma estrutura devemos conhecer o sistema de esforços externos aplicados (forças e momentos) e os esforços intro- duzidos pelos vínculos. Como os esforços solicitantes são esforços internos, so- mente podem ser evidenciados através de cortes teóricos na estrutura. Para determinar os esforços solicitantes em uma secção genérica S, em uma estrutura procedemos como segue: a. Cortamos teoricamente a estrutura nesta secção. Re- sulta então que a estrutura será separada em duas partes. b. Retiramos uma das partes e transportamos para a B dt, C B dt, C h, }_/ ~D Lv L HA LAe ® y ~, 788 - o de corte (secção S) todos os esforços que agem sobre a e retirada. Transportamos assim todos os esforços externos (forças omentos) e esforços dos vínculos, resultando então na S, onde foi efetuado o corte, o efeito da parte da .:~ que foi retirada. z: Os esforços que resultam na secção S, pelo transporte - - "'" forços do item anterior, representam os esforços solici- - - na secção S. Pelo transporte dos esforços que agem na parte retirada, os como conseqüência forças e momentos na secção S foi efetuado o corte teórico. d. Para obter os esforços solicitantes, considerando um geral, devemos proceder como segue: - Determinamos para a secção transversal da barra, _ rrespondente à secção S, o centro de gravidade e as dire- _ y e i dos eixos principais centrais de inércia. CG ~ CENTRO DE GRAVIDADE x ~ EIXO LONGITUDINAL - Considerando uma força genérica F que tenha sido rransportada, esta deverá ser decomposta nas três direções x,s .:,fornecendo: I F I I I I I I I I I - I /---..1/ Fs = força normal = N (tem direção perpendicular ao plano da secção transversal) . Fy = força cortante na direção y = Qy (age no plano da secção transversal) Fi = força cortante na direção i = Qi (age no plano da secção transversal) - Considerando um momento genérico M que resulta transporte dos esforços, este deverá ser representado por etor M e ser decomposto nas direçõesx, y, i, resultando: - -_/ -;1 I I I I I I Ms = momento de torção (age no plano da secção trans- versal) Mt = momento fletor (age no plano perpendicular à sec- ção transversal e cujo traço é y) My= momento fletor (age no plano perpendicular à sec- ção transversal e cujo traço é i) Estes momentos terão os sentidos seguintes: Convenção de sinais: Como convenção clássica de sinais para os esforços solicitantes, devemos adotar: Para a força normal: N N = (+) : quando é de tração N = (-) : quando é de compressão Para a força cortante: Q Q (+ ) quando tende a girar a secção no enrido horário Q (- ) quando tende a girar a secção no enrido anti-horário Para o momento fletor: M M = (+) : quando traciona as fibras inferiore da o transversal M = (- ) :quando traciona as fibras superiore da se transversal No caso em que esta convenção não se aplica, pode ser adotada uma convenção particular para cada caso. O diagrama de momento fletor deverá ser desenhado com as ordenadas colocadas no lado em que o momento traciona. Para o momento de torção MT' não há convenção clás- sica, devendo ser adotada em cada caso uma convenção par- ticular. Observações a. Quando aplicamos a uma estrutura isostática somente uma variação de temperatura, como as reações de apoio resultam nulas e não há esforços externos apli- cados, todos os diagramas de esforços solicitantes resultam nulos. b. Para determinar esforços solicitantes nas estruturas hiperestáticas, adotamos o mesmo procedimento in- dicado para o caso das estruturas isostáticas. Porém, nas estruturas hiperestáticas, somente a aplicação das equações da estática não é suficiente para resolver a estrutura, devendo ser completadas por equações de compatibilidade de deformações. c. Ainda no caso das estruturas hiperestáticas devemos ter em mente que, quando aplicamos à estrutura so- mente uma variação de temperatura, os esforços soli- citantes poderão ser diferentes de zero, o que geral- mente ocorre, devido à interferência dos vínculos hi- perestáticos (externos ou internos) com as deforma- ções devido à temperatura. d. Para determinar o valor do momento fletor máximo, devemos levar em conta que no estudo do equilíbrio de um trecho de comprimento infinitésimo, perten- cente à estrutura, temos: q 1 1 1 1 1 1 M ( ) "+d. a f a + dadx,r Examinando o equilíbrio deste elemento, temos: Q - q . dx - (Q + dQ) = 0,0:. dQ = - q dx (M + dM) - M + q . dx ( d 2 X ) - Q . dx = 0,0 Desprezando os infinitésimos de ordem superior, resulta: dM = Q dx Conseqüentemente, quando temos somente carrega- mento distribuído sobre a barra, o momento máximo se dá onde a força cortante se anula. Analisando a estrutura dada a seguir para a qual temos no trecho AB também uma força concentrada, com um esquema de carregamento do tipo: 790 P, P, ~8 j C Na pesquisa do momento máximo no trechoAB, depen- dendo do problema, poderemos ter as três situações: l.ocaso: a M 2.0 caso: 3.0 caso: a " M --------~------------- --- -- --- -- Solicitantes ~ ~47 eI fr b k a: Me I ( II t ~~~!p I p. a Mt-e ® e P·a e M "'\ A~F====e=====Z4 I Pab e ~ 2 ® Me + 791 2 - Viga em balanço A~~======:l[ -f e ~ p.( !p {FI ======I. Jf ++ o----- ® x, + Q. = ~b (c ++); Q. = _ ~b (a ++) Me = q~a (c ++); MD = q~C (a ++)Q ( Xo -, a v Xo = a ++:. Mo = Q•. Xo - q J M ~ ~ l: r-+ e t- A! M 4 ~ i • r~! 1 ~ • ® Me ® '=====~B ~------~(---------'~ 792 p p p.( ~B _ I e I Q"' ijF======;\ -I e ~ fVlr: M t;=1 =====~0,0 ® ZERO @qe @ M @ qt' 2 ~ B~ 1 A ~ e ~ M( M ~1 i® @ ZERO 794 D1IImJ. - B~~A l I a I~ baI b qb (a ++)- q : a (b ++) D1IImJ ~ r. lq. bta ® q·b+ + .o------ tU q. a' -2- ~ 2 ® \ • Parte 1 Vigas e Pórticos 1. Determinar os diagramas de esforços solici tantes para b. vigas seguintes: a. A~ z x 2t 2x\12t I o,~ 0,0 A c::=3- (t1Ie::::::============~B ~2t ~ A x B v. 2x I 2,0 tlmA§X ~~;2t::::=='=='=~ x 0,0 B 2 x . x/2 /, 2x 2,0 tlm - = 0,0 = -2,0 t (gira no sentido anti-horário) - f = -2x (traciona a fibra superior) Q =-2x M = - (2x) . ..:....= - x2 2 M B = _ pf2 2 QB = -pf N = 0,0 A M(tm) Q(t)~ ~6,0 Diagramas: 6,0 ,.;;;;;J,-L....I....J.-L....I....J.-l...J.......j....L....J.......j....L....J.......j..",J B J, 3,0 MB = -2,0 . 3,0 = -6 tm ~9.0 M(tm)~ A • B o diagrama é construído por pontos. Trecho AC: (0,0 ~ x ~ 1,0 m) c. iP=2t ~ '" =: :=11]1====« =====2=m==1 B Q = 0,0 M =0,0 N = 0,0 Trecho CB: (1,0 ~ x ~ 3,0 m) Q = -2,0 (x - 1)ou Q = -2x' sendo x ' = x - 1,0 (x-1) x 'M = - 2,0(x-1) --ou M = - (2x') _ = - (X')2 2 2 N = 0,0 Trecho AC: 0,0 ~ x ~ 1,0m Q(t) ~ BA _ 4,0 ~, A Q = 0,0 M = 0,0 N = 0,0 M(tm) Trecho CB: (1,0 ~ x ~ 3,0 m) b2 MB = - ~ sendo b = 2,0 m 2 e.rt 2(x-1) (i:::::::! ========1, 31m (~=~=,=3=m ==1, x I,Q = ~2,0 tM=-2,0(x-1)ouM=-2,Ox' sendox'=x-1,0N = 0,0 QW A B--cIIilEJIIJ 2,0 Q = 0,0 M = -3,0 tm N = 0,0----n1Tl4,0 M(lm)~ d. M(tm)DJII.rn.ITIJ 3,0 lmc~' ~x~ f. A ! FI 2tm I·pA : 2m 1m 121 2tm I·A : x i GJ x' A ! 796 recho AC: (0,0 "" x "" 2,0 m) = -_ t - = 0,0 = -2x x = O,Op MA- = 0,0- -- x = 2,0 I? Me = -4,0 trn recho CB: 2,0 "" x "" 3,0 m - = 0,0 = -2 t x' = 0,0 .'. M = -2,0 tm = -4,q +,2,0 - 2X' = = -2,0 '- 2X' x' = 1,0 .'. M = -4,0 tm o x' = x - 2,0 A B Q(t) 0IIIIII:'§JI[]]2.0 ~ .O 4.0 M(tm) A C 2.0 B = _O = - qz'x Como ~= 2,0 x 3,0 1 2x x2 =--"'--'x=-- 233 <k ' x 2 1 2x 2 3 3 x 3 .::=I:5.::oerll-se os diagramas por pontos 9 A~=r-'-'-...,.....,-r-r-r-"-'-T-r-rT-r-1B Q(t) 3.0 M('~6.0 A B h, ~ q = 2 11m x 3 m li!, " N = 0,0 Q=-(Q+2Qx)x Como 2.. =~_ 3 3 - x 2 , Q =-(3-x).. x 3 z q illJIIDIIillIIT q, x M=_Q+qx 'x'z 2 2X2 x2 M = - - - - (3 - x) 3 9 A B Q(t) 3.0 M(tm) 3.0 i. Observação: O problema pode ser resolvido por superposição. ft 1 3t A+-: -"--"C1m'----,,-S_=2 m_lc Trecho AB: 0,0,,;;; x ,,;;;1,0 m N = 0,0 Q = -2,0 t M =-2X -lo S x'>-------. ~ t 2tm C C S x' " Trecho BC: 1,0,,;;; x ,,;;;3,0 m N = 0,0 Q = -5,0 t M = ~2 '- 5x' sendo x' = x- 1,0 Na secção B para a força cortante há uma descontinui- dade A S C 2,0 ITIIDUIJJllJill- 5 OO(t) rt I, IA!::===!=S====== "C j 3t I CA===S=======" C O(t) 11 I I I I I I t§i I I I I I I I 12,0 ; 0JJJRIIrn3,0 I I I I I hTTTInTTn ~5,0 ~6,0 : ----níl16 O ~' 12,0 M(tm) •.•' =-l.....L..I....J..-I...J....L...J.....l..-L...L....I..-l.-I.... S C 2. Determinar os diagramas de esforços solicitantes para as vigas seguintes: a . .....--_l6.0t ' f6,0t~A .. ==========:;t" H~=======2.0 m , =======l'O m íL :1 v. M(tm) ",,"-.J.....L-l....L..J....L.J....J....L..J.....L...I....J....L..J....I....J A ,r 2,0 m 1< 4,0 m 798 v. , I Fxi = 0,0 . . HA = 0,0 IF)Ii=O,O .. VA+VB-6,0=0,0 I MA= 0,0 .. VB• 6,0 - 6,0 (2,0) = 0,0 VB = 2,0 t { VA =4,Ot tzi2'Ot No trecho AC: 0,0 ~ x ~ 2,0 m { N = ° °Q =.4:0 t M = 4x na secção C, à esquerda: x = 2,0 m { Q = 4,0 tM = 4,2 = 8,0 tm No trecho CB: ,2,0 ~ x ~ 6,0 m . - = 0,0 portanto na secção C, à direita: Q = -2,0 t Q = 4;0 - 6,0 = -2,0 t .1=4x-6(x-2) ara x' = 2,0 m . . M = 4 . 2- 0,0 = 8 tm para x = 6,0 m :. M = 4 ; 6 - 6 (6 - 2)= 0,0 tm Observação: Para estudar o trecho CB, podemos começar partindo do 'oB. 'M = 2 x 'IQ = -2,0 t . = 0,0 x ' = 0,0 m x ' =4,Om M = 0,0 M = 8,0 tm 4,0 Q(t) LL...Ll-L..!-.LJLLLLLJ 2,0 2,0 t/rnAli li 11110 111!1:k 4,0 m ' cálculo das reações de apoio I Fxi = 0,0 I F)Ii = 0,0 IMA = 0,0 :. HA = 0,0 { VA + VB - 2,0 (4,0) = 0,0 40:. V B • 4,0 - (2,0)(4,0) . -' '_ = 0,0 2 portanto VA = VB = 4,0 t ~ 4,Ot~4,Ot f---- x N = 0,0 Q = 4,0 - 2x Ix= 0,0ex = - = 2,0 m2 .x = e = 4,0 m Q = 4,0 tQ = 0,0Q = - 410 t x2M = 4x - 2 _ = 4x - x2 2 ~ = 0,0 m x = 2,0 m = 4,0 m M' = 0,0 M=4 '2-4=4tm M = 0,0 4t.m c. 6,0tm (çA==============;lB:L 4,Om ~ cálculo das reações de apoio 6'40tmA B ®~~._~======:=:::::I <±l xHA VA V. }; F.•.•= 0,0 :. HA = 0,0 }; FIIÍ = 0,0 :. VA + VB = 0,0 }; MB = 0,0 :. ~ VA (4,0) = 0,0 Vy -VB = 1,5 t ~ 6. 0tmt x ~ I j;:::==1'5t~r5t N = 0,0 Q = 1,5 t { X = 0,0 m M = -6 tm M = -6,0 + 1,5x x = 4,0 m M = 0,0 Q(t) _1,5 '~6,0 M(tm) d. A 6,Olm r">. B 3,Om Cálculo das reações de apoio y ® x 6,Otm H A A ,....., B -!=k==========~3,O~t===:'jL. }; F,ri = 0,0 .. }; FIIÍ = 0,0 ,. I MA = 0,0 .. HA - 3,0 = 0,0 .. HA = 3,0 t VA + VB = 0,0 VB (4,0) + 6,0 = 0,0 VB = -1,5 t VA = +1,5 t 3,01 H 11,51 ~ x' 6,Olm H'1' B 3,01 11,51 --x--' 800 Trecho AC: 0,0 :s;:x :s;:3,0 m Q = 1,5 t M = 1,5 x { X = 0,0 m M = 0,0 x = 3,0 m M = 4,5 t-rn (secção C à esquerda) N = -3,0 t Trecho CB (partindo do apoio B): 0,0 :s;:x' :s;:1,0 m Q = 1,5 t N = 0,0 M = -1,5 x' { X' = 0,0 m M = 0,0 x' = 1,0 m M = -1,5 t-rn (secção C à esquerda) Observação Podemos determinar os esforços partindo do apoio A 3,0:s;: x:S;:4,0 m N = -3,0 + 3,0 = 0,0 Q = 1,5 t M = 4,5 - 6,0 + 1,5 (x - 3) = -1,5 + 1,5 (x - 3) { X = 3,0 m M = -1,5 t-rn (secção C à direita) x = 4,0 m M = 0,0 Q(t) U 111111111111111 ij 11 [J]] 11] 1111 OJ 11,5 C A~,5M(tm) ~B 4,5 e. ~4.~'(Ot/m :t~ 6,0m Cálculo das reações de apoio y + + x 3) 1. Fri = 0,0 .. HA = 0,0 1.Flri = 0,0:. VA + VB _ 4,0(6,0) 2 I MA = 0,0 :. VB (6,0) _ (4,0~6,0) { VA = 8,0 t VB = 4,0 t = 0,0 2- (6,0) = 0,0 3 ~ " 4,0 tlm 0,0 A 4,Otl~:Ot ~ = 0,0 q,x :. q,x = ~ . X = 2x X 6 3 Q = 4 O - ~ = 4 O - 2x . ~ = 4,0 -~ , 2 ' 3 2 3 _1 = 4,0 X - ~ • ~ = 4x _ ~ . X 2 3. 3 2, X 3 x3=4x -- 9 x2para Q = 0,0 :. 4 - - = 0,0 3 _1M (3,46)2 :.X = vI2 = 3,46m:. Mmáx.=4· 3,46 - --9- = 9,25 tm ) 4'0~ - 8,0 3,46 m 3,46 m I I I , 9,25 . M(tm~ _. Determinar os diagramas de esforços solici tantes para c r t 2,0 tlm ~- =====;~ 2,5 m f 4.0 m ,~ . Cálculo das reações de apoio 1 Fri = 0,0 :. HA + 3,0 = 0,0 :. HA = -3,0 t ~ FJIi = 0,0 :. VA + VB - 2,0 - 2,0 (4,0) ~ 0,0 ~ IA = 0,0 :. 3,0'(0,0) + 2,0'(2,5) + VB·(4,0) - - (2,0) '(4,0) . (2,0) = 0,0 VB = 2,75 t VA = 7,25 t 3,Ot +--- x ~~x~'--~ Trecho CA: 0,0 :o;; X :o;; 2,5 m N = -3,Ot Q = -2,0 t M = -2x { X = 0,0 m M = 0,0 X = 2,5 m M = -5 trn Trecho AB (é mais interessante começar pelo apoio B) 0,0 :o;; X I :o;; 4,0 m - N = 0,0 { Xi = 0,0 m Q = -2,75 t Q = -2,75 + 2 X' x' = 4,0 m Q = 5,25 t M = 2,75 x ' - 2 (X')2 = 2,75 x ' _ (X')2 2 Poderíamos também determinar os esforços solicitan- tes partindo da extremidade C, e então teríamos: 2,50 :o;; x :o;; 7,50 m N = -3,0 + 3,0 = 0,0 Q = -2,0 + 7,25 - 2,0·(x - 2,5) = 5,25 - 2,O'(x - 2,5) para x = 2,5 m Q = 5,25 t (secção à direita) M = - 2x + 7,25 (x - 2,5) ~ 2 (x - 2,5)2 • 2 o momento máximo ocorre onde a força cortante se anula. N(t)1IElIJ1...3_,0__ --=Z:.:E.:...:.RO::::.-_ B C A Q(t) 2,0~LLJL..J - 2,75 4. Determinar os diagramas de esforços solicitantes a viga: 2,01 ®i:ffi I 1,Otlm 11'01 ~. AOIIIIIIIIJe @ xC ~l t---i. 4,01 V. Iv. J 3,0 m 5,0 m , 2,0 m , Cálculo das reações de apoio 1,01 12'0 I 4,0 I Dc ~ 3,0 m 5,0 m I 2,0 m I I FXi = 0,0 .. IFyi=O,O .. HA + 4,0 = 0,0 .. HA = -4,0 t VA + VB - 2,0 - 1,0 - (1,0)(5;0) = 0,0 IMA = 0,0:. (2,0)(3,0) + VB (5,0) + (4,0)(0,0) -(1,0)(7,0) -(1,0)(5,0). (5;0) = 0,0 VB=2,7t VA = 5,3 t 1,0 I2,0 I 4,0 I e D 2,7 I r 2,Om f c 4,0 I 5,3 I ~--<'- 5,0 m x'~'x Trecho CA: 0,0 .:; x .:; 3,0 m N = 0,0 Q = -2,0 t { X = 0,0 m M = 0,0 M = -2,0 x x = 3,0 m M = -6,0 tm Trecho AB: 3,0 .:; x.:; 8,0 N = +4,0 t Q = -2,0 + 5,3-(x-3,0) { x = 3,0 m x = 8,0 m Q = 3,3 t Q = -1,7 t (x - 3) M = - 2,0 (x-3) + 5,3 (x-3) - 1;0 (x-3) -- - 6,0 2 { X = 3,0 m M = -6t m x = 8,0 m M = -2t m Trecho BD: 0,0 .:; x ' .:; 2,Om N = 4,0 t Q = 1,Ot, M = -1,0 x ' { X' = 0,0 m x ' = 2,0 m M = 0,0 M = -2,0 tm 802 Outra maneira de conduzir o problema seria através dos esquemas: A B Separando os trechos 1 2,0 I ~ u"~t:o ~-l 1---+ 2,01 x, X2 ~ • 2,0 trn 11'0 I~({ jl~ 1,0 I N = 0,0 Q = -2,0 t M = -2,0 x, { x, = 0,0 m M = 0,0x, = 3,0 m M = -6,0 tm N 7' +4,0 t Q = +1,0 t M = -1,0 Xz . { Xz = 0,0 m M = 0,0X2= 2,0 m M = -2,0 tm 4,0\ 1 1 3,3\ 1,7\ I 5,0 m I 1-----••x, N = +4,D t Q=3,3-1,Ox3 { X3= 0,0 m X3= 5,0 m QAdir = 3,3 t QBeSQ= -1,70 t M = - 6,0 + 3,3 X3'- 1,0 . X3 . (~3) para: Q = 0,0 0,0 = 3,3 - 1,0 X3 :. X3== 3,l m = _ 6 0+ 3 3 (3 3) _ 1,0 (3,3)2 == Mmáx. , " 2 - 0,55 tm Verificação do equilíbrio nos pontos A e B dos m 3,3t 1,7t 1,0t IDj s.o m. ,,"ol,"m A *\ -4,Ot B"T' 4,Ot r 2,Otm 12,7t 5,3t 1,0 Q(t) C .---.,....,..-.-+-I •....•...••.. J....I.....J"";;;;...,,.,....,....,....,....,-:::-L-...•... ...I....,j 2,0 M(tm) N(t) ::, Determinar os diagramas de esforços solicitantes para dada: 1,0t tm1 2 ,Ot 8,0~ ~\ XOtí ~\2,Otm I •• 5,Ot E ~I C ~ D 1t l1,0 m ~~ 4-'-,0_m ~~_2'-,0_m__ ~ 2,Om 1 A = Articulação B = Apoio simples Cálculo das reações de vínculo 3,0 t l4,0t 112,0t ""'\ 1~8,Otm) ~2,Otm, ' ~ t ~Çl ~~rr=========================================~I~Ot=; 1v. ~~1-'-,0_m~t- ----'4,_0~m ~t-----'2,_0_m__ ~~ 2,0m J ~ .. I Fxi = 0,0 " HA - 1,0 + 5,0 = = 0,0 " HA = -4,0 t I FYi = 0,0 .. VA + VB - 4,0 - 12,0 - 3,0 = = 0,0 " VA + VB =)9,\0 t I MA = 0,0 .. 4,Q, 1,0 + 8,Q - p,O ' 4,0 + + VB ' 6,0 ...:3,0 ' 8,0 - 2,0 ='0,0 " -62,0 + VB ' 6,0 = 0,0 .. VB = 10,33 t VA ;", 19,0 - 10,33 = 8,67 t / 803 Trecho C-AeSQUerda:0,0 "" x, "" 1,0 m N = 1,0 t Q = -4,0 t M = -4,0 x, Na secção A à esquerda: (x, := 1,0 m) N = +1,0 t Q = -'4,0 t M = -4,0 tm Na secção A à direita: (x, := 1,0 m) N = + 1,0 + 4,0 = 5,0 t Q = -4,0 + 8,67 = 4,67 t M = -4,0 tm Trecho Adlrelta - DeSQUerda:0,0 "" X2 ::;; 4,0 m Q = +4,67 t N = +5,0 t M = -4,0 + 4,67 X2 Na secção D à esquerda: X2 = 4,0 m .. M = 14,67 tm Na secção D à direita: Q = +4,67 - 12,0 = -7,33 t N = +5,0 t M = 14,67 - 8,0 = 6,67 tm Trecho Ddlrelta - BeSQUerda:0,0 "" X3 "" 2,0 m Q = -7,33 t N = +5,0 t M = 6,67 - 7,33 X3 Na secção BeSQUerda:X3 = 2,0 m :. M = -8,0 tm Trecho Bdlrelta - E: 0,0 "" X4 "" 2,0 m N = +5,0 t Q = +3,Ot M = -2,0 - 3,0 X4 Secção Bdlrelta X4 = 2,0 m .. M = -8,0 tm Secção BesQuerda {M = -8,0 tm ", N = +5,0 t . Q = +3,0 - 10,33 = -7,33 t Confirmando os resultados: Trecho BeSQUerda- Ddlrelta: 0,0 "" X5 "" 2,0 m N = +5,0 t Q = -7,33 t M = -8,0 + 7,33 X5 Na secção Ddlrelta: X5 = 2,0 m .. M:= 6,67 tm Na secção DeSQUerda: N = +5,0 t Q = -7,33 + 12,0 = 4,67 t M :d 6,67 + 8,0 = 14,67 tm 804 c li A li B N(I) 5,0 1'0~~~~~~LL~~~LLLL~~~~LL~~~ 4,0 Q(I) 8,0 6. Determinar os diagramas de esforços solicitantes para a viga dada. 1,0 t/rn 13,0 I 1,0 t/rn 4,0 I mn t nTTl - i;i/.: =====·~L)r.=B;===;;;C====A:~D ======2E J 2,0 m J 2,0 m ,I 4,0 m J 2,0 m-t Ao invés de começar pela determinação das reações de vínculo neste caso, faremos pelo equilíbrio dos trechos: Trecho A-BesQUerda 1,0 t/rn 4~ r:::=====:::::j A 2,0 m Qaesq. I Fxi = 0,0 .. 4,0 + NB = 0,0 .. NB = -4,0 t I FYi = 0,0 .. - (1,0)·(2,0) - QBeSQ= = 0,0 .. QBeSQ= -2,0 t (2,0)I MB = 0,0:. (1,0) ·(2,0) -- + MB = 0,0:. MB 2 = -2,Otm 1,01/m ~ 2,01m 4~ t * * * t \ ~O I AI--- B1 J x, 2,01 E 3,0 2,0 5,0 "0ir ~tm ~ I FIIi = 0,0:. <bJdir - 3,0 - ~ = 0,0 I MB = 0,0 :. -QDesQ (6,0) - (3,0)(2,0) + (2,0) - - (2,0) = 0,0 QDesQ = -1,0 t QBdir - 3,0 - (-1,0) = = 0,0 :. <bJdir = +2,0 t M = -2,0 + 2,0 X3 { X3 = 0,0 :. M = -2,0 tm X3 = 2,0 m :. M = 2,0 tm E 3,0 :\' = -4,0 t Q = -1,0 x, 2,01;r to I ~o tm 2,0 m 4,0 m -, '-0.0 0,0 18 C Db.Ot 2.0 t ---:--t__ X. x3 M = - (1,O)(xl)(~l) = - ~~ Trecho Ddireita - E 2,0 rlTTn :0 1I 2,0 m E1Do". __~_ X2 N = 0,0 Trecho BC Q = +2,0 t QOrdir. Trecho CD para I Fxi = 0,0 :. ND = 0,0 I FYi = 0,0 :. QDdir - (1,0)(2,0) = = 0,0 :. QDdir = 2,0 t N = 0,0 Q = -1,0 t IMD = 0,0 :. - MD - (l,0) . (2,0) ( 2~0) = 0,0 { X4 = 0,0 .': M = -2,0 tm M = -2,0 + 1,0 x, X4 = 4,0 m :. M = 2,0 tm Equilíbrio dos pontos B e D MD = -2,0 tm 4Jj8~~O 2,Ot ,_ I N. = 4,0 I V.= 4,0 I 'S de '7nTT1 I E rOI '''m(l?y"m 0,0 2,0 t(1)'0 I 2)'0~,O tm -1oJ_ 0,0 ~ 0,0 Lo=3,01N = 0,0 Q = 1,0 X2 M = - (l,OX2).2 = - 1,Oxª 2 2 Q(I) r I I I 'f Ib<:t i X i Trecho Bdiretta - DeSQUerda N(t) 0!JJ4,0 2,01m !3,0 t ~tmr 2,Om 4,Om 0,0-, '---..0,0 r c DI QBesq, QDesq. M(t.m) ,« I I-I [ \ 6 I I I I I'>. (i " 7. Determinar os diagramas de esforços solicitantes para a estrutura: 1,01 F 1,0 m A B E 3,Om 2,01 2,01 D 3,Om 2,0 m N(I) 1 ,O L-L--L-.l':=L-L-l-li 2,0 0(1) 2,0 L.......I.---'---'--'--'----r'--1----~ 3,0 M(lm) 8. Determinar os diagramas de esforços solici tantes para a estrutura: D c 4,0 m O ~/N1>o 5,0 O B 5,01 806 Trecho AC N = 5,0 sen a Q = 5,0 cos a M = 5,0 (R sen a) 15,0 sen a Trecho CD N = 0,0 t Q = 5,0 t M = -5,0 tm Diagramas: 0(1) M(lm) 20,0 N(I) ZERO A" 1 5,0 5,0 9. Determinar os diagramas de esforços solicitantes para a estrutura: 2,Otm ~ E 2,Om 2.0 m para Cálculo das reações de vínculo 4'O_t_~,======;======~=,o=t=m========:i ~ Iv. Iv. x 2 Fxi = 0,0 .. 4,0 + HB = 0,0 HB = -4,0 t 2FYi=0,0 .. VA+VB=O,O 2 MB = 0,0 .. -4,0 (1,0) - 2,0 - V A (4,0) = 0,0 .. VA = -1,5 t V B = 1,5 t 4,Ot 2,Ot.m ~A !VA=1,5t E Forças cortantes Trecho CD Qc = 4,0 t Trecho DA Q = 0,0 Trecho AB OAB = -1,5 t c o ZERO A Forças normais Trecho CD: N = 0,0 Trecho DA: N = -4,0 t Trecho AB: N = -4,0 t Momentos fletores Trecho CD: M = 4 x, Para x, = 1,0 m :. MD = 4,0 m Trecho DA: M = 4,0 tm o ~------~------~ o momento de 4,0 tm funciona como um momento ex- terno aplicado em A, resultando: Trecho AB MA = 4,0 tm entre A e B: M = 4,0 - 1,5 X2 entre A e E B A em E à esquerda: MEesQ = 4,0 - 1,5 . 2,0 = 1,0 tm em E à direita: MEdir = 1,0 + 2,0 = +3,0 tm secção B: MB = 0,0 1,5t verificação: entre E e B M :: 4,0 - 1,5 X2 + 2,0 =} - 6,0 - 1,5 X2 MB = 6,0 - 1,5 . 4 = 0,0 para X2 = 4,0 m M(tm) c B 3,0 ~ 10. Determinar os diagramas de esforços solicitantes __ '--L-J'------''------'----'----'-----L----L----L----'-----'-----'-----'------'------'-----'------'------'------'------' ..; viga: 12.0 t D sen 37° = 0,6 cos 37° = 0,8 Trecho CD 1./ . D /1~2t-.> x, I I, I- L. x N = -1,2 t (compressão) Q = 1,6 t { Xl = 0,0:. M = 0,0 M = -1,6 x, x, = 1,25 m :. M = -2,0 tm ou então podemos fazer: { X = 0,0 :. M = 0,0 X = 1,0 m :. M = -2,0 tmM = -2,0 X Trecho CB 1.0 tlm - ~ B N = -2,0 t (compressão) { X2 = 0,0 :. Q = 0,0 X2 = 1,0m :. Q = 1,0tQ = I,Ox2 808 X2 x~ M = - 2,0 - 1,0+= - 2,0 - -2- { X2 = 0,0 :. M = - 2,0 trn X2 = 1,0 m :. M = - 2,5 tm Trecho EB 1 1.2t 1.6 t •• E B ----l x, N = 1,6 t (tração) Q = 1,2 t M = -1,2 Xa { Xa = 0,0 :. M = 0,0 Xa = 1,0 m :. M = -1,2 tm Trecho AB j3.2 t~ ~7tm§JI....-- __ +--I •• â F.. IB 2.6t A ~ entre B e F N = 2,6 t Q = 3,2 t ' M = -3,7 - 3,2 X4 { X4 = 0,0 .. X4 = 1,0m M = -3,7 tm :. M = -6,9 tm MF à direita = -6,9 tm MF à esquerda = -6,9 + 5,0 = -1,9 tm entre F e A ~A 3.2 t I .~tm-..•••• EI 2.6 t x, N = 2,6 t Q = 3,2 t M = -1,9 - s.a x, { Diagramas: Xs = 0,0 .. M = -1,9 tm x, = 1,0 m :. M = -5,1 tm D 2.6::.u.J.J-LJL....t:LLLl..LL~t-7...J..JJ..J.:J.~ A tm 2,6 I tm I tm 1,0 5,1 11. Determinar os diagramas de esforços solicitantes a estrutura da figura: 5,01m B E F q 1,0 m J. 3~ 2,0 m 1,Om ~~ Trecho CD 2,0 I~ \ \ 1,61 \ 0'/ ~ 'J{<' 1,21~,? x, 37° --- -----c = -1,2 t Q = 1,6 t M = -1,6 x, {Xl = 0,0 :. M = 0,0x, = 1,25 m :. M = -2,0 tm Trecho CB 1,01/m N = -2,0 t M = - 2,0 - 1,0 x~ = - 2,0 - 0,5 xª •• 2 { Xz = 0,0 :. M = -2,0 tm X2 = 1,0 m :. M = -2,0 - 0,5 = -2,5 tm Q 1 ° {X2 = 0,0 :. Q = 0,0= , X2 X2 = 1,0 m :. Q = 1,0 t Trecho HE E ~ ~O ... a\..-""'" '" ~ " - ~ 3, O sen '" , '" \ 3,0 cos '" N = -3,0 sen a Q = 3,0 cos a M = -3,0 R sen a = -1,5 sen a • Trecho EB B X, IE.. 3,0 I•• -::» 1,51m N = 3,0 t Q = 0,0 M = 1,5 tm Trecho BA ~ ~ 5,01m 12'01 1,0 ~A r=>; .. B 3,0 j 1,Om L 1,Om l, I Fxi = 0,0 :. 6 + 6 - HB = 0,0 .. HB = 12,0 t IFyi=O,O:. VA+VB-10,0=0,0 I M(B) = 0,0 :. VA • 10,0 - 6,0 . 3,0 - 10,0 . 5,0.+ 6,0 . 3,0 = 0,0 VA • 10,0 - 18,0 - 50,0 + 18,0 = 0,0 :. VA = 5,Ot VB = 10,0 - 5,0 = 5,0 t :. VB = 5,0 t Trecho IA N= 3,0 t Q = 2,0 t M = 2,0 - 2,0 x, { x, = 0,0 .. M = 2,0 tm x, = 2,0 m :. M = 0,0 tm ~~~6~,O~m~_{~ __6~,O_m__ ~ Trecho BI o "o 3 N = 3,0 t Q = 2,0 t M = -1,0 - 2,OX4 { X4 = 0,0 ., M = -1,0 tm X4 = 1,Om :. M = -3,Otm Diagramas: D a. Cálculo das reações de vínculo: 0(1) ~t Xl li L. CD = v'(10)2 + (6)2 = VI36== 11,66 t cos a = 10,0 = 0,857 11,65 sen a = ~ = 0,514 11,65 . 3,0 - F G b. Determinação dos· esforços solicitantes: 12. Determinar os diagramas de esforços solicitantes para a estrutura da figura: A E- 12,01- 15,0 I 810 Trecho AC c 1~~ 1,0' x .'>-15,01 2y, f5'O 1 _- = -5,0 t Q = -1,0 YI = -YI { YI = 0,0 .. Q = 0,0 YI = 6,0 m :. Q = -6,0 t { Yl = 0,0 .. M = 0,0 YI = 6,Om :. M = -18,Otm Trecho CD 18,0 í1.20\>9~ ~ \""'''\\ 1~'Olm7' 1~'l. 1,201 I '1-' '-.:., x, / x"-2 7,72 1 \ 1,201 ,,",,0=2,571 .-=-7,74t = 1,20 - XI { Xl = 0,0 :. Q = 1,20 t XI = 11,66 m :. Q = -10,46 t = - 18 0+ 12OX _ (Xl)2 , , I 2 1 = 0,0 .. M = - 18,0 tm 1=11,66m .. M=-72,Otm Q = 0,0 . . 1,20 - XI = 0,0 . . Xl = 1,20'm ~Imáx = - 18,0 + 1,20 . 1,20 _ (1,20)2 2 = - 17,28 tm ho BD eçando pelo apoio B - = -5,0 t = 12,0 t = -12 Y2 { X2 = 0,0 .. M = 0,0 X2 = 6,0 m :. M = -72,0 tm y, 72,Otm ~ ~\.0 ,\f:). ~ \. D.12,OI" '2,'" ~~ ~ a /~,171 4,29 5,01 12,01 •• 10,46 7,72 5,0 13. Determinar os diagramas de esforços solicitantes para a estrutura da figura: !2'O 1 D 1,0 t A B j~_-=2:.!.:,o:..::m,,--_:--_--=2-'-",o_m__ ,f-l Cálculo das reações de apoio - como a barra AB é biarticulada e não há carrega- mento externo aplicado ao longo de seu comprimento, a rea- ção RA tem a direção da barra.
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