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1- ALTERNATIVA C qg=γc.Sc=2,5x1x1=2,5Tf/m I=b.h³/12=1.1³/12=0,0833m⁴ Ymax=h/2=0,5m Tmax=45/0,0833.0,5 Tmax=270Tf/m² 2- ALTERNATIVA A qg=γc.Sc=2,5x1x1=2,5Tf/m qalv=γalvxexH=2x0,8x8=12,80Tf/m q=qg+qalv=2,5+12,80=15,30Tf/m Mmax=ql²/8=15,30x12²/8=275,40Tf.m I=b.h³/12=1.1³/12=0,0833m⁴ Ymax=h/2=0,5m Tmax=275,40/0,0833.0,5 Tmax= 1652,40Tf/m² 3 – ALTERNATIVA B qg=γc.Sc=2,5x0,6x0,9=1,35Tf/m Mmax=ql²/8=1,35x10²/8=16,875Tf.m momento fletor máximo na viga: δc=P/S => P=δcxS=120xπ.30²/4=84823,2Kgf=84,82Tf Mmax=P.a=84,82x2=169,64Tf.m momento fletor máximo, que ocorre no meio do vão: Mmax = Mmax(viga) + Mmax(colunas) => Mmax = 16,875+169,64=186,515Tf.m I=b.h³/12=0,6.0,9³/12=0,03645m⁴ Ymax=h/2=0,9/2=0,45m Tmax=M/I .Y => Tmax=186,52/0,03645.0,45=2302,72Tf/m² => Tmax: 230,27cm² 4 – ALTERNATIVA A Q(viga)=γc.Sc=2,5x1x2=5Tf/m Q(alv)=γalvxexH=2x0,8xH=1,6HTf/m Q(Total)=q(viga)+q(alv)=5+1,6HTf/m Mmax=ql²/8=(5+1,6H)x18²/8=5x18²/8+1,6x18²xH/8=202,5+64,8H 1Mpa=10Kgf/cm²=100Tf/m² => rup=30MPa => ad=rup/2=30/2=15MPa=1500Tf/m² I=b.h³/12=1.2³/12=0,6667m⁴ Ymax=h/2=2/2=1m Tmax=M/I .Y => Tmax=>1500=(202,5+64,8H)x1/0,6667=> H=(1500x0,6667- 202,5)/64,8=12,30787m 5 – ALTERNATIVA E Q(alv)=γalvxexH=20x0,5xH=10HKN/m momento fletor máximo: Mmax=qL²/93=10Hx6\93=23,094H(KN.m) Tmax=Mmax/W => ad=300MPa=3000Kgf/cm²=30000Tf/m²=300000KN/m²=30.10⁴KN/m² Da tabela, para viga “deitada “, temos: W=S=667.10³mm³ W=667.10³.10¯⁹m³=6,67.10¯⁴m³ Tad=Mmax/W=23,094H/6,67.10¯⁴=30.10⁴ H=(6,67.10¯⁴.30.10⁴)/23,094=8,66m H = 8,66m 6 – ALTERNATIVA D Mmax=PL/4=P.8/4=2P Calculo da carga P: Tmax=Mmax/W ad=3300Kgf/cm²=3,3Tf/m² Da tabela, para o perfil “em pé “, temos: W=3630.10³mm³ W=3,63.10⁶.10¯⁹m³=3,63.10¯³m³ ad=3,3.10⁴=2P/3,63.10¯³ P=(3,3.10⁴x3,63.10¯³)/2 => P=59,895Tf=59895Kgf δcmax=P/S = P/πD²/4 = 59895/πx23²/4 = 144,16Kgf/cm² 7 – ALTERNATIVA A q(viga)= γc*Sc= 25*0,8*1,5=30kn q(alv)= γ(alv)*e*H=20*0,6*6-72kn q(total)=q(viga)+q(alv)=30+72=102kn (p/viga) Mmax=q*l²\18=102*16²\8=3.264kn Q(alv)triangulo=γ(alv)*e*H=20*0,6*H=12H Mmax(triangulo)=q*l²\12=12H*16²\12=256*H Mmax(total)=3264+256*H I=b*h³\12=0,8*1,5³\12=0,225m Y=H\2=1,5\2=0,75m Tadm=M*Y\I=>16000=((3264+256*H)\0,225)*0,75=>H=6m 8- ALTERNATIVA C qg=γc.Sc=2,5x0,8x2=4Tf/m Mmax=ql²/8=4x20²/8=200Tf.m P=δcxS=100x30x30=90000Kgf=90Tf Mmax=P.a=90x3=270TF.m VA=q.b/L(a+b/2)=q.10/20(5+10/2)=5q M(x)=VA.x-q.(x-a)²/2 M(10)=5q.10-q.(10-5)²/2=50q-12,5q Mmax = 37,5q qalv=γalvxexH=2x0,8xH=1,6H Mmax=37,5x1,6H=60HTf.m Mmax(total)=200+270+60H=470+60H I=b.h³/12=0,8.2³/12=0,5333m⁴ Y=h/2=2/2=1m Tadm=3000=(470+60H).1/0,5333=>(3000x0,5333)-470=60H=>H=(3000x0,5333)- 470/60=18,83m=>H=18,836m. 9- ALTERNATIVA D Calculo da carga do dimensionamento a compressão δCAD=P/S P=δcad. A P=1200xπxD²/4 b) Calculo da carga critica de Flambagem para C.S.F. = 3,0 E=300Tf/cm²=3000Tf/m² I=πD⁴/64 Le=0,7L=0,7x9=6,3m Le=6,3m Pcr=π².E.I/Le² Pcr=π²x3x10⁶xπD⁴/64x6,3² Pcr=36619,2799D⁴ c) Calculo do diâmetro da coluna C.S.F.=Pcr/P 3=Pcr/P Pcr=3P 36619,2799D⁴=3xδcadxπD²/4 36619,2799D⁴=3x1200xπxD²/4 D=√(3x1200xπ4x36619,2799=0,2779m=27,79cm D=27,79cm 10 – ALTERNATIVA C Calculo da carga do dimensionamento a compressão δCAD=P/S P=δcad. A P=1200xπxD²/4 b) Calculo da carga critica de Flambagem para C.S.F. = 3,0 E=300Tf/cm²=3000Tf/m² I=πD⁴/64 Le=0,7L=0,7x9=6,3m Le=6,3m Pcr=π².E.I/Le² Pcr=3P Pcr=3x1200xπxD²/4 Pcr=3x(1200xπx0,2779²/4)=218,36Tf Pcr=218,36Tf Pcr=218,36Tf 11 – ALTERNATIVA A Calculando a carga do dimensionamento à compressão temos P = 1710,60 tf e a carga critica de flambagem Pcr= 4276,50 tf; logo o cálculo da altura para engastamento/articulação Le = 0,7L, então Le=22,33, logo L = 31,9m. 12 – ALTERNATIVA D Calculo da carga do dimensionamento a compressão δcad=18MPa=180Kgf/cm²=1800Tf/m² δcad=P/S P=δcad. A P=1800x1,1x3,2=6336Tf b) Calculo da carga critica de Flambagem para FS = 2,8 Fator de Segurança=2,8=Pcr/P Pcr=2,8xP=2,8x6336=17740,8Tf Pcr=17740,8Tf c) Calculo da altura do pilar Bi-articulado Temos:Le=L E=260Tf/cm²=2600000Tf/m²=2,6x10⁶Tf/m² I=hb³/12=3,2x1,1³/12=0,3549m⁴ Pcr=π².E.I/Le² L=π2x2,6x106x0,354917740,8=22,66m L=22,66m 13 – ALTERNATIVA B a) Calculo da carga de a compressão no tubo de aço AREA TRANSVERSAL DO TUBO: A=π(фe²- фi²)/4 Фe=17cm Фi=фe-2e=17-2x1=15cm A=π(17²-15²)=50,2655cm²=50,2655.10¯⁴m² δcad=380MPa=380000KN/m²=38.10⁴KN/m² δcad=P/S P=δcad. A P=38.10⁴.50,2655.10¯⁴=1910,089KN b) Calculo da carga critica de Flambagem C.S.F.=Pcr/P Pcr=C.S.F.xP Pcr=2,5x11910,09=4775,22KN Pcr=4775,22KN c) Calculo da altura da altura do tubo de aço Bi-articulado Temos:Le=L E=21000KN/cm²=21x10⁷KN/m² I=π.R³.e R=RAIO MEDIO Re=RAIO EXTERNO=8,5m Ri=RAIO INTERNO=7,5cm R=8,5+7,5/2=8cm R=8cm Ix=Iy=I=πR³e=πx8³x1=1608,495cm⁴=1608,4954.10¯⁸m⁴=160,84954.10¯⁷m⁴ Le=L=π2x21.107.160,84954.10¯⁷4775,22=2,6422m L=2,6m 14 – ALTERNATIVA A A=π.a.b=πx7x3=65,97m² δcad=16MPa=16000KN/m² δcad=P/S=>P=δcad. A=>P=16000.65,97=1055575,13KN E=2600KN/cm²=2,6x10⁷KN/m² Ix=πab³/4=πx7x3³/4=148,4403m⁴ Iy=πab(b²+a²)/4=πx7x3(3²+7²)/4=956,6150m⁴ I=Ix=148,4403m⁴ Pcr=π².E.I/Le²=π²x2,6x10⁷x148,4403/0,7²x85²=10759472,6340KN C.S.F.=Pcr/P=>C.S.F.=10759472,6340/1055575,1=10,1930=>C.S.F.=10,2 > 3,0 15 – ALTERNATIVA D A=π.a.b=πx7x3=65,97m² δcad=16MPa=16000KN/m² δcad=P/S=>P=δcad. A=>P=16000.65,97=1055575,13KN E=2600KN/cm²=2,6x10⁷KN/m² Ix=πab³/4=πx7x3³/4=148,4403m⁴ Iy=πab(b²+a²)/4=πx7x3(3²+7²)/4=956,6150m⁴ I=Ix=148,4403m⁴ Pcr=π².E.I/Le²=π²x2,6x10⁷x148,4403/0,7²x85²=10759472,6340KN 16 – E = 3,44m (ALTERNATIVA E) E - a) Calculo da forca de compressão. Para o perfil escolhido obtemos da tabela, o valor da área transversal, ou seja: A=16500mm² A=16500.10¯6m²=1,65.10¯²m² dcad=380MPa=380000KN/m²=3,8.105KN/m² dcad=P/S P=dcad. A P=1,65x10¯²x3,8x105=6,27.10³KN=6270KN b) Calculo da carga critica em função do coeficiente de segurança adotado a flambagem C.S.F.=Pcr/P=2,8 Pcr=2,8xP Pcr=2,8x6270=17556KN c) Calculo da altura do pilar Como o pilar e articulado nas extremidades, ou seja, e Biarticulado, temos: Le=L E=21000KN/cm²=21.107KN/m² Da tabela obtemos o menor dos dois valores de I, ou seja: Iy=100.106mm4 I=100.106.10¯¹²m4=1.10¯4m4 Pcr=p².E.I/Le² Le=L=p2xExIPcr=pExIPcr L=p21.107.10¯417556=3,4359m L=3,44m 17 – ALTERNATIVA B C.S = Tult/Tadm => Tadm = Tult/C.S => Tamd = 140/2 = 70Mpa J= π *R^4/2 = (3.14*0.06^4)/ 2 = 2.035*10^-5m^4 T=J*Tmax/C = (0.00002035*70*10^6)/0.06 =23.75KN.m 18 – ALTERNATIVA D J= π*R4/2 => J= π*( 0,038^4 )/2 => J=3,27532397*10^-6 m4 T= J* TMAX/C => T=( 3,27532397*10^-6 * 152 * 10^6)/0,038 T= 13,10 KN 19 – ALTERNATIVA A Aplica-se regra de 3 para determinar a tensão a 2,2 cm do eixo da barra T = (152*10^6)*(2,2)/(3,8) T = 88000 kN/m² 20 – ALTERNATIVA C=2,08*10¯³ rad C - I=n pi * d4 / 64 I= 1,63766*10¯6m4 T Max = p/a 152*106=p/4,536459*10¯³ P=698,54*10³ A= PI * d² / 4 A= 4,536459*10¯³ m² Tensão = E * e E= 152*106 / 73*10? e=2,08*10¯³ rad 21 – ALTERNATIVA E J= (π*r4)/2 => J= π*( 0,038^4)/2 => J= 3,27532397 *10^-6 m4 T= J*Tmax/C => T= (3,27532397*10^-6*152*106) /0,038 => T= 13,10 KN m Φ = T*L / J*G => Φ =(13,10*10³*1,60) / (3,27532397*10^-6*73*10^6) Φ =0,0876 Rad 22 – ALTERNATIVA D I= L^4 / 12 I=(0,20)4 / 12 I=(1,6*10¯³) / 12 I= 1,333*10¯4 m4 Pcrit= (pi² *E * I) / Le² 1000*10³= ((pi² )* (3*10¹° )*(1,333*10¯4)) / le² le²=39,468 Le=6,28 m Le=L Portanto L=6,28 23 – ALTERNATIVA A=42cm A - Fs=Pcri/P Pcri=4,8.10^6 4,8.10^6= (p².(3.10^10).( p.d^4/64))9,8² Le=0,7.14 d=0,422m ou 42,2cm 24 – ALTERNATIVA A=23,2CM A - I=PIxD^4/64 I=0,05D^4m^4 P=Pcr/CS 120000=Pcr/2 CS=240000 Pcr=PI^2xExI/Le^2 240000=PI^2x9.10^9x0,05D^4/6,4^2 D=23,9 cm 25 – ALTERNATIVA D A=B*H A=0,2 *1 = 0,2 m² Tensão = P / A 15000000 = P/ 0,2 P=3000 KN 26 – ALTERNATIVA B=9000kn B - sadm=P/A P=15E6*0,2=3000KN Pcr=3*3000E3=9000KN 27- ALTERNATIVA D Q(alv)= Y(alv)*Sc = 20*0,8*10*9 Q(alv)=1440kN Q(viga) = Y(viga)*e*H = 25*1*1*10 Q(viga) =250kN Q(total) = Q(viga)+Q(alv)= 250+1440=1690kN P por pilar Pt/2=1690/2 = 845KN T=P/A => 845*10³ = 15*10^6/A => l² = 845/15*10³ => l²= 0,05633=> l=0,24m = 24cm P=Pcrit/CS => Pcrit = P*CS = 845*3 = 2535kN I = L^4/12 = 0,24^4/12 = 0,000276m^4 PCRIT = (π ²*E*I)/Le² => 2535 = (π²*3*10^7*0,000276)/Le² => Le² = 32,236 => Le=5,68m 28 – ALTERNATIVA C= O qudruplo da carga critica do pilar bi-articulado. C - LE= L ( biarticulado ) Engastado = le= 0,5le Biengastado = 2*(Le=o,5l) assim fica 2le= l O qudruplo da carga critica do pilar biarticulado 29 – ALTERNATIVA E I= πxD^4/64 = 0,02 m^4 Pcr= π²*E*I/Le² = π²*3000*10^6x0,02/20²= 1,48*10^6 P = Pcr/CS => 10^6 = 1,48*10^6/CS => CS=1.48*2 = 2,96 30 – ALTERNATIVA E I= H4 / 12 I= 0,083333H4 P=PCRIT / FS 3200*10³ = PCRIT / 3 PCRIT= 9600 *10³ PCRIT= (PI² * E * I) / Le² 9600*10³ = (PI² * 28000000000 * 0,08333h4) / 9² h4= 0,0337667 h= 0,429 m ou h= 42,9 cm 31 – ALTERNATIVA D P =PCRIT / CFS I=Pi D^4/64 I=0,049087385 PCRIT= (PI² * E * I) / Le² Questão 32 letra B P =PCRIT / CFS 200* 3 = PCRIT 600= (PI²* 300*104*I) / (22,4) ² I= 0,101677m4 IY= (B³ * H) / 12 0,1017= b³ * 3² / 12 Le=0,70l Le= 0,70*32 Le= 39,4 32 – ALTERNATIVA C E=30*10^9Pa P=20*10^6Pa Pcri =P* CFS Pcri=20*10^6*3 Pcri=60Mpa Pcri= (π ² * E * I) / Le² 60*10^6= (π ²* 30*10^9*I)/22,4² I=0,101m^4 I=(b*h³) / 12 0,101= (10*h³)/12 h=0,496m 49,6cm 33 – ALTERNATIVA D Qviga = γ*A = 25*(4,2*1,2) = 126 kn Mx = q*l/8 = 126*10³*40²/8 = 25,2*10^6 Ix= b*h³/12 = 1,2*4,2³/12 = 7,4088 m4 T(adm) Mx* Ymax/I = 25,2*10^6 *2,1/7,4088 = 7,14 mpa 34 – ALTERNATIVA B D= 80cm / 100 = 0,80 m I= π*d^4/64 = π*(0,80)^4/64 = 0,02 m4 35 – ALTERNATIVA B 10*106=800* 10³ / a A= 0,08 m² P = p crit / fs 800*10³ = pcrit / 3 Pcrit = 2,4*106 Area= 0,2828471 I= 5,333333*10¯4 Pcrit=( pi² * e * I) / le² 2,4*106= PI ² * 3*10¹° * 5,333333*10¯4 /le² Le² = (157,913670*106 )/ (2,48*106) Le= 8,1m aproximando de 7,92m 36 – ALTERNATIVA C I = PI * D4 /64 I= PI * (1,3)4 /64 I= 0, 140 m4 P= P CRIT / CS PCIRT= (PI ² * E *I ) / LE ² 13000* 10³ = (PI² * 2,84*10¹° *0,140 )/ Le² Le²= 3,9*10^9 / 13000*10³ Le = L = 17,32 m 37- ALTERNATIVA A Iy = (b³*h)/12 = (1³*10)/12 = 0,8333333 Ix= (b*h³)/12 = (1*10³)/12 = 83,333333 Área = b*h = 10 Tadm = P/A => 12000KN = P /10 => P= 120000 KN P = P CRIT/CFS => 120000=PCRIT/3 => P CRIT = 360000 KN PCRIT=(π²*E*I)/Le² => 360000KN = ((π²) * (3*10¹¹ )* (0,833333))/Le² => Le= 2.617,94 L= LE /70 = 37,39m 38 – ALTERNATIVA D J=PI*(R^4-r^4)/2 J=PI*(0,20^4-0,19^4)/2 J=466,2x10^-6 m4 T=J*Tmáx/C T=466,2x10^-6 *300x10^6/0,2 T=700kN.m 39 – ALTERNATIVA E v=0,2 E=3000kn/cm² E=2G(1+v) => G= e/(2*(1+v)) => G= 3000*10³/(2*(1+0,2)) => G=1250 KN/cm² 40 – ALTERNATIVA E J = π xR^4/2 = π *0,5^4/2 = 0.098 T=J*Tmax/C => 2000x10³ = 0.098*Tmax/0.5 => Tmx=10,2mpa 41 – ALTERNATIVA A Y = (P*L³)/(3*E*I) P = 25x10³ * 1² * 10 P = 250x10³ N L = 10/2 = 5 m I = 14 / 12 = 0,0833 m4 E = 3x1010 N/m² Y = (250x10³ * 5³)/(3*3x1010*0,0833) Y = 4,18 mm 42 – ALTERNATIVA D q= Yc*Sc=25*10³*(0,8*1,2)= 24kn Mmax=q*l³\8=24*10³*8²\8=192kn\m Ix=b*h³\12=0,8*1,2³\12=0,1152m T=M*y\I=192*10³\0,1152*2,4=4MPA 43 – ALTERNATIVA B Ix=bxh³/12 Ix=1x2³/12 Ix=0,66 m4 Para o dobro de momento de inércia o valor de h: 2x0,66=1xh³/12 H= 2,52m 44 – ALTERNATIVA E Y = (w*L4)/(8*E*I) W = 25x10³ * b² L = 6 m E = 3x1010 N/m² I = b4 /12 = 0,083b4 Y = 5x10-3 m 5x10-3 = (25x10³ * b² * 64)/(8*3x1010 * 0,083b4) b = 0,57 m ou 57 cm 45 – ALTERNATIVA C Com a viga em balanço está sofrendo deformação devido o peso próprio e devido a força do cabo, sendo a flecha máxima = a 2 cm, para calcular o peso P (do cabo) é necessário retirar a flecha devido o peso próprio. Yw = (w*L4)/(8*E*I) W = 25x10³ * PI*0,5² L = 9 m E = 2,8x1010 N/m² I = PI*14/64 = 0,049 Yw = 0,0117 m Y = Ymáx – Yw Y = 0,02 – 0,0117 Y = 8,26x10-3 m Y = (P*L³)/(3*E*I) 8,26x10-3 = (P*9³)/(3*2,8x1010 *0,049) P = 46,65 KN 46 – ALTERNATIVA B Y = (5*w*L4)/(384*E*I) para: W = 25x10³ * b² L = 20 m E = 3x1010 N/m² I = 0,0833b4 Y = 0,03 m B = 0,833 m ou 83,3 cm 47 – ALTERNATIVA A Y = (5*w*L4)/(384*E*I) para: Wviga = 25x10³ * 1*3 Wviga = 75x10³ Walvenaria = 20x10³ * 12*0,8 Walvenaria = 192X10³ W = Wv+Wal = 267x10³ N L = 30 m E = 3x1010 N/m² I = 1*3³/12 = 2,25 Y = (5*267x10³ * 304)/(384*3x1010 * 2,25) Y = 0,0417 m ou 41,7 mm 48 – ALTERNATIVA A Tensão de cisalhamento=V.Q/I.B Tensão de cisalhamento=3.10³x(0,1x0,05x0,025) / [(0,1x0,125³/12)x0,1] Tensão de cisalhamento=3,6 = 0,346 MPa 49 – ALTERNATIVA E Θ=tg^-1 (a,5/2)= 36,87º ΣF(X)=0 HÁ+VB.COS53,13º-125COS53,13º HÁ=16,45KN ΣF(Y)=0 VA+VB.SEN53,13º-125SEN53,13º VÁ=21,93KN ΣM(A)=0 (-125.SEN53,13º).5-(125COS53,13º).0,75+(VB. SEN53,13º).6+ (VB. 125COS53,13º).1,5=0 VB=97,59KN SEÇÃO EM C: N=16,45 V=21,93 MC=21,93.1,5=32,89 KN.M TENSÃO NORMAL=16,45*10^3/(0,050*0,250)= 1,32MPA *A TENSÃO DE CISAMENTO É 0 POIS SUA INTENSIDADE É NO CENTRO DA PEÇA, ENTÃO NAS EXTREMIDADES É QUASE NULA (0). TENSÃO NORMAL=(M/I)*Y= 32,89*10^3/(0,050*0,2503)*0,125=63,15MPA *SUPERPOSIÇÃO (SOMA DAS TENSÕES) TENSÃO EM C=1,32*10^6+63,15*10^6=64,47 MPA
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