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1. APRESENTAÇÃO TEÓRICA 1 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. Resolução de Vigas Contínuas pela Equação dos 3 Momentos 1 Apresentação teórica 1.1 Modelo do problema O modelo do problema a ser resolvido é, a princípio, o mostrado na figura 1, isto é, uma viga hiperestática dita contínua, de eixo retilíneo e horizontal, constituída de dois ou mais vãos de comprimentos quaisquer, cada um deles podendo ter sua própria seção transversal (constante na extensão do vão), e com todos os apoios capazes de oferecer reação vertical. Os carregamentos devem ser constituídos de forças somente verticais atuantes sobre o eixo da viga, e de binários cujo plano de rotação é o mesmo dessas forças. Figura 1. Modelo de viga contínua No modelo adotado, além de não haver forças externas horizontais, também não levamos em conta as reações horizontais que os apoios possam apresentar, por qualquer que seja o motivo. Em outras palavras, consideramos que a viga é inderformável quan- to ao esforço axial. Mais adiante, estudaremos também os casos em que existem trechos em balanço nas extremidades, assim como os que apresentam uma ou ambas as extremidades en- gastadas. No modelo da figura 1, as incógnitas hiperestáticas adotadas serão os momentos fletores atuantes nas seções transversais situadas sobre os apoios internos. No caso dessa figura, há 7 apoios, sendo que os momentos fletores nas seções sobre os apoios extremos são nulos. Ao considerar como incógnitas os momentos fletores nas seções correspondentes aos 5 apoios intermediários, sua solução numérica permitirá o cálculo de todas as reações de apoio, bem como dos esforços internos em todas as seções da viga (esforços cortantes e momentos fletores). Convém observar com cuidado as numerações adotadas para os vãos, para os a- poios e para os momentos fletores incógnitos do problema, conforme indicado na figu- ra 2. Essa numeração segue as seguintes regras: 1. APRESENTAÇÃO TEÓRICA 2 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. • Os vãos são numerados da esquerda para a direita, a partir de 1, bem como os respectivos vãos L e momentos de inércia I de suas seções transversais; • Os apoios são numerados da esquerda para a direita, a partir de 0 (deste modo, o número do último apoio coincidirá com o do último vão); • Os momentos fletores desconhecidos receberão índices numéricos iguais aos apoios correspondentes. 0 1 2 3 4 5 6 1M 1I 2I 3I 4I 5I 6I 1L 2M 2L 3M 3L 4M 4L 5M 5L 6L Figura 2. Numeração dos vãos, apoios e incógnitas hiperestáticas Em princípio, todos os momentos fletores incógnitos são supostos positivos, isto é, tracionam a parte inferior das respectivas seções transversais e comprimem a superior, conforme mostram as setas curvas na figura 3, em que os vãos estão desenhados isola- dos uns dos outros. 0 11 22 3 5 6 1M1M 1I 2I 3I 6I 1L 2M2M 2L 3M 3L 5M 6L ... etc Figura 3. Momentos fletores incógnitos, agindo nos vãos islolados No caso em que a viga contínua possua um número qualquer de vãos, n, as nume- rações dos vãos, apoios e incógnitas assumem a situação mostrada na figura 4. Pode- mos observar que, para uma viga de n vãos, a quantidade de incógnitas hiperestáticas é 1−n . Li LnLi+1L1 Ii InIi+1I1 M1 Mi –1 Mi Mi+1 Mn –1 0 1 i –1 i i+1 n –1 n Figura 4. Numerações de uma viga contínua de n vãos 1.2 Formulação da solução Na figura 4 mostram-se, em destaque no centro, os dois vãos adjacentes ao apoio gené- rico i, numerados como i e i+1. 1. APRESENTAÇÃO TEÓRICA 3 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. A deformação angular (rotação) da seção da viga no encontro desses dois vãos vi- zinhos é ilustrada na figura 5a. Neste desenho, a rotação é suposta positiva1. Li Li+1 i–1 Cargas (vão i) Cargas (vão i )+1 i i+1 (a) Vãos adjacentes ao apoio i Li Li+1 Mi –1 Mi Mi Mi+1 i–1 Cargas (vão i) Cargas (vão i )+1 i i i+1 (b) Vão i (c) Vão i+1 Figura 5. Cargas e deformações em dois vãos adjacentes Podemos imaginar, como nas figuras 5b e 5c, os vãos i e i+1 destacados um do ou- tro, cada um deles submetido às suas respectivas cargas externas e momentos fletores de suas extremidades, de modo que os seus eixos deformados são rigorosamente iguais à linha elástica atiginda por aqueles vãos na viga contínua em estudo. Com isto, as rotações nas seções situadas sobre o apoio i são iguais para os dois vãos. O próximo passo para a solução do problema é formular as expressões algébricas das rotações das seções sobre o apoio i, d cada um dos vãos adjacentes, i e i+1. Para isto, vamos separar as cargas atuantes em 3 partes, a saber: a carga externa, o momento Mi –1 Mi Mi i–1 i–1 i–1 Cargas (vão i) (a) (b) (c) (a) (b) (c) i i i Mi+1 Cargas (vão i )+1 i i i i+1 i+1 i+1 Figura 6. Parcelas da rotação na Figura 7. Parcelas da rotação na extremidade direita do vão i extremidade esquerda do vão i+1 1 Adota-se aqui o sentido positivo das abscissas do eixo da viga para a direita, e o dos deslocamentos verti- cais para baixo; o sentido positivo da rotação corresponde à derivada positiva do eixo deformado. 1. APRESENTAÇÃO TEÓRICA 4 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. fletor na extremidade esquerda, e o momento fletor na extremidade direita. As figuras 6(a–c) e 7(a–c) ilustram este procedimento. As três rotações na seção do apoio i, para cada vão em estudo, podem ser agora expressas algebricamente usando-se o método das áreas dos diagramas de momentos, obtendo-se as parcelas anotadas nas figuras 8 e 9. DMF DMF DMF DMFDMF DMF Mi –1 Mi Ai Ai+1 Mi i–1 i–1 i–1 Cargas (vão i) (a) (b) (c) (c) (a) (b) (c) i i i Mi+1 Cargas (vão i )+1 i i i i+1 i+1 i+1 ai bi+1bi ai+1 1 3 Li 1 3 Li 1 3 Li+1 1 3 Li+1 2 3 Li 2 3 Li 2 3 Li+1 2 3 Li+1 Figura 8. Cálculo das parcelas da rotação Figura 9. Cálculo das parcelas da rotação na extremidade direita do vão i na extremidade esquerda do vão i+1 Nas fórmulas algébricas para o cálculo das rotações devidas às cargas nos vãos, a letra A representa a área do respectivo diagrama dos momentos fletores dessas cargas no vão bi-apoiado; a e b são as distâncias do centróide do diagrama em relação às ex- tremidades esquerda e direita, respectivamente. Pelo princípio da superposição dos efeitos, se todos os esforços representados nas figuras 6 e 7 agirem simultaneamente, reproduziremos a situação exibida na figura 5a. Portanto se somarmos as rotações da extremidade i de cada vão, devemos ter a seguinte igualdade: esqiesqiesqidiridiridiri ,1,1,1,,, +++ ′′+′+=′′+′+ θθθθθθ , o que nos conduz à equação: 1. APRESENTAÇÃO TEÓRICA 5 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. 1 1 1 11 11 111 3636 + + + ++ ++ ++− ++=−−− i ii i ii ii ii i ii i ii ii ii EI LM EI LM EIL bA EI LM EI LM EIL aA , a qual pode ser recomposta na forma seguinte: 11 11 1 1 1 1 1 1 662 ++ ++ + + + + + − −−=+ ++ ii ii ii ii i i i i i i i i i i i IL bA IL aAM I LM I L I LM I L , (1) conhecida como Equação dos 3 Momentos. Ela deve ser usada de modo recursivo, tomando-se para o índice i os valores 1, 2, 3, etc., até a quantidade de incógnitas hiperestáticas, queé n–1 (figura 4). Deste modo, teremos tantas equações quantas forem os momentos fletores desconhecidos nas seções correspondentes aos apoios centrais da viga. Devemos ter em conta que os momentos nas seções extremas da viga contínua são conhecidos; são eles M0 e Mn, os quais farão parte da primeira e da última equações. Por exemplo, se não houver momentos exter- nos aplicados a essas seções, essas quantidades são nulas. No caso particular – que ocorre com freqüência na prática – em que todos os vãos possuem a mesma seção transversal (e, portanto, o mesmo momento de inércia), a ex- pressão da Equação dos 3 Momentos simplifica-se para: ( ) 1 11 1111 662 + ++ +++− −−=+++ i ii i ii iiiiiii L bA L aA MLMLLML . (2) 1.3 Fórmulas práticas As parcelas que constam à direita do sinal de igualdade nas expressões (1) e (2) podem ser preparadas para uso nas situações mais comuns de carregamento. Chamando i ii i L aA6 =α e 1 11 1 6 + ++ + = i ii i L bAβ , (3) as expressões anteriores podem ser reescritas assim: 1 1 1 1 1 1 1 1 2 + + + + + + + − −−=+ ++ i i i i i i i i i i i i i i i II M I LM I L I LM I L βα (4) ( ) 11111 2 ++++− −−=+++ iiiiiiiii MLMLLML βα . (5) A seguir são apresentadas as expressões algébricas de α e β para vários casos de carregamento. 1. APRESENTAÇÃO TEÓRICA 6 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. TABELA PARA O CÁLCULO DE L Aa6 =α e L Ab6 =β A A A DMF DMF DMF P P P P L/2 m m m LLL a a a L/2 n b b b 8 3 2PL == βα ( ) L mLPmn + =α ( )mLPm −== 3βα ( ) L nLPmn + =β DMF DMF DMF q p p L L L a a ab b b A A A 4 3qL == βα 15 2 3pL =α 60 7 3pL =α 60 7 3pL =β 15 2 3pL =β DMF DMF DMF q p p m m m L L L a a a n n n c/2 c/3 c/3c/2 2c/3 2c/3 b b b [ ]24 4 cm)n(L L qcm −+=α ( ) +−+= 45 26 12 3 2 cmcmLmn L pc α ( ) −−+= 45 26 12 3 2 cmcmLmn L pc α [ ]2)(4 4 cnLm L qcn −+=β ( ) −−+= 45 26 12 3 2 cncnLmn L pcβ ( ) +−+= 45 26 12 3 2 cncnLmn L pcβ 1. APRESENTAÇÃO TEÓRICA 7 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. TABELA PARA O CÁLCULO DE L Aa6 =α e L Ab6 =β (continuação) DMF DMF DMF q p p m m m L L L a a a n n n b b b ( )222 2 4 mL L qm −=α ( )222 35 15 mL L pm −=α ( )222 310 60 mL L pm −=α ( )22 4 nL L qm +=β ( )222 73540 60 mmnn L pm ++=β ( )222 82520 60 mmnn L pm ++=β DMF DMFDMF q pp n nn L LL b bb m mm a aa ( )22 4 mL L qn +=α ( )222 82520 60 nmnm L pn ++=α ( )222 73540 60 nmnm L pn ++=β ( )222 2 4 nL L qn −=β ( )222 310 60 nL L pn −=β ( )222 35 15 nL L pn −=β DMF DMF DMF L/2 m L LL a L/2 n b – – + + + M0 M0M0M0 m m 4 0 LM =α ( )220 3mL L M −=α ( )mLM 23 0 −== βα 4 0 LM −=β ( )220 3nL L M −−=β 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 8 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. 2. Exercícios 2.1 Exercícios resolvidos Exercício nº 1 – Viga de 2 vãos, com seção transversal constante L =4,0 m1 L2=6,0 m 1.200 kgf/m 800 kgf/m 0 1 2 Devemos observar que as numerações dos vãos e nós segue rigorosamente a que foi adotada na apresentação teórica (figura 4). Neste exercício há apenas um momento fletor desconhecido (hiperestático), que é M1. A expressão a ser usada é a (5), para i = 1, isto é: ( ) 212212101 2 βα −−=+++ MLMLLML . Sabendo-se que os momentos fletores M0 e M2 são nulos, vem: ( ) 4 0,6800 4 0,4200.10,60,42 33 1 × − × −=+ M 400.62200.43200.190,20 1 −=−−=M , e portanto kgf m 120.31 −=M . Os vãos podem agora ser analisados separadamente, para facilitar os cálculos para o traçado dos diagramas dos esforços cortantes e dos momentos fletores. 4,0 m 6,0 m 1.200 kgf/m 800 kgf/m 3.120 m kgf 3.120 m kgf 1.620 kgf 3.180 kgf 1.880 kgf 2.920 kgf 0 1 21 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 9 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. 1,35 m 3,65 m 1. 62 0 2. 92 0 3. 18 0 1. 88 0DEC [kgf] 1.093,5 3.120 2.209 – – + + Exercício nº 2 – Viga com 2 vãos e balanços, com seção transversal constante 1,5 m 2,0 m 1.200 kgf/m 800 kgf/m 900 kgf/m800 kgf/m 0 1 2L =4,0 m1 L =6,0 m2 Novamente aqui a numeração seguem as convenções da figura 4. Os trechos em balanço não são numerados, pois não fazem parte do modelo origi- nal adotado. Porém eles produzem os momentos fletores M0 e M2, os quais terão de ser calculados para o emprego na equação dos 3 momentos. A expressão a aplicar é a (5), para i = 1, ou seja: ( ) 212212101 2 βα −−=+++ MLMLLML Sabendo-se que kgf m 900 2 5,1800 2 0 −= × −=M e m kgf800.1 2 0,2900 2 2 −= × −=M , temos: ( ) ( ) ( ) 4 0,6800 4 0,4200.1800.10,60,60,429000,4 33 1 × − × −=−+++− M 000.48800.10600.3200.43200.190,20 1 −=++−−=M kgf m 400.21 −=M . Analisando os vãos individualmente, temos os seguintes esforçcos: 4,0 m 6,0 m 1.200 kgf/m 800 kgf/m2.400 m kgf 2.400 m kgf 900 m kgf 2.025 kgf 2.775 kgf 2.300 kgf 2.500 kgf 1.800 m kgf 0 1 21 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 10 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. 1,688 m 3,125m 2. 02 5 1. 20 0 2. 50 0 1. 80 0 2. 77 5 2. 30 0 DEC [kgf] 808,6 2.400 900 1.800 1.506,3 – – + + Exercício nº 3 – Viga contínua de 3 vãos, com seção transversal constante 4,0 m 3,0 m 3,0 m 4,0 m 1.410 kgf/m 600 kgf/m 800 kgf 990 kgf/m 0 1 2 3 Na figura acima foram omitidas, de modo proposital, as numerações dos vãos e apoios, às quais o leitor já deve estar familiarizado. Agora são duas as incógnitas hiperestáticas: os momentos fletores M1 e M2. Por- tanto, duas equações devem ser escritas, a saber: Para i = 1: ( ) 212212101 2 βα −−=+++ MLMLLML Para i = 2: ( ) 323323212 2 βα −−=+++ MLMLLML Devemos notar que o 2º vão possui uma carga uniformemente distribuída total, a- lém de uma carga concentrada. Nesses casos, os valores de α e β no segundo mem- bro da equação são respectivamente os somatórios desses valores calculados para todos os casos de carga existentes no vão. Assim: ×× + × − × −=+++ 8 0,68003 4 0,6600 4 0,4410.10,6)0,60,4(20,4 233 210 MMM 4 0,4990 8 0,68003 4 0,66000,4)0,40,6(20,6 333 321 × − ×× + × −=+++ MMM Sabendo-se que M0 e M3 são nulos, temos o sistema de equações: ( ) 760.65800.10400.32560.220,60,20 21 −=+−−=+ MM 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 11 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. ( ) 040.59840.15800.10400.320,200,6 21 −=−+−=+ MM , cuja solução é kgf m 640.21 −=M e kgf m 160.22 −=M . Os cálculos finais e os diagramas dos esforços são mostrados a seguir. 4,0 m 3,0 m 3,0 m 4,0 m 1.410 kgf/m 600 kgf/m 800 kgf 990 kgf/m 2.640 m kgf 2.640 m kgf 2.160 kgf 3.480 kgf 2.120 kgf 2.520 kgf 2.280 kgf 1.440 kgf 2.160 m kgf2.160 m kgf 0 1 2 3 21 1,532 m 2,545 m 2. 16 0 2. 52 0 2. 28 0 48 0 3. 48 0 32 0 2. 12 0 1. 44 0 – – + + DEC [kgf] 2.640 2.160 1.654,5 1.500 1.047,3 Exercício nº 4 - Viga contínua de 3 vãos, com seção transversal constante 800 kgf/m 600 kgf/m 1.800kgf/m4.000kgf 6,0 m 6,0 m0 1 6,0 m2 3 Este exercício é semelhante ao anterior; a única novidade é o carregamento “trapezoi- dal” no 3º vão. As expressões literais são as mesmas, e as equações ficam: 8 0,6000.43 4 0,68000,6)0,60,6(20,6 23 210 ×× − × −=+++ MMM ×× + × − ×× −=+++ 60 0,6200.17 4 0,6600 8 0,6000.430,6)0,60,6(20,6 333 321 MMM ou: 200.97000.54200.430,60,24 21 −=−−=+ MM 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 12 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. ( ) 640.116240.30400.32000.540,240,6 21 −=+−−=+ MM cujas soluções são kgf m 024.31 −=M e kgf m 104.42 −=M . Os esforços em cada vão isolado e os diagramas dos esforços estão mostrados a seguir. 800 kgf/m 3.024 m kgf 3.024 m kgf 1.896 kgf 2.904 kgf 2.180 kgf 3.684 kgf 1.820 kgf 3.516 kgf 4.104 m kgf 4.104 m kgf 600 kgf/m 1.800 kgf/m 4.000 kgf 6,0 m 6,0 m 0 1 2 6,0 m 2 1 3 2,37 m 3,77 m 1.820 2.180 1. 89 6 3. 68 4 2. 90 4 3. 51 6– – + + DEC [kgf] 3.024 4.104 2.246,7 2.436 3.734,7 Exercício nº 5 - Viga contínua de 4 vãos, com seção transversal constante 0 1 2 433,0 m 2,0 m4,0 m 4,0 m4,0 m 1.000 kgf/m 800 kgf/m 750 kgf/m 500 kgf900 kgf/m Este exercício requer a montagem de 3 equações, pois apresenta 3 incógnitas, que são os momentos fletores M1, M2, e M3. As equações são: Para i = 1: ( ) 212212101 2 βα −−=+++ MLMLLML Para i = 2: ( ) 323323212 2 βα −−=+++ MLMLLML Para i = 3: ( ) 434434323 2 βα −−=+++ MLMLLML 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 13 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. Os cálculos numéricos são semelhantes aos já realizados anteriormente. Ademais, sabe-se que M0 e M4 são conhecidos e valem zero. Temos, portanto, o sistema de e- quações: 400.300,40,16 21 −=+ MM 200.450,50,180,4 321 −=++ MMM 800.410,180,5 32 −=+ MM cuja solução é kgf m 8,483.11 −=M , kgf m 8,664.12 −=M e kgf m 8,859.13 −=M . Seguem-se os cálculos adicionais e os diagramas dos esforços. 0 1 1 2 2 43 33,0 m 2,0 m 4,0 m 4,0 m 4,0 m 1.000 kgf/m 800 kgf/m 750 kgf/m 500 kgf900 kgf/m 1.438,8 m kgf 1.664,8 m kgf 1.859,8 m kgf 1.664,8 m kgf 1.859,8 m kgf 1.438,8 m kgf 1.429,0 kgf 2.161,0 kgf 2.045,2 kgf 2.171,0 kgf 2.339,0 kgf 1.954,8 kgf 1.964,9 kgf 1,588 m 1,955 m 2,701 m 2,620 m 1.429,0 1. 95 4, 8 2. 16 1, 0 1. 96 4, 9 2. 17 1, 0 2. 04 5, 2 2. 33 9, 0 1. 03 5, 1 73 9, 0 23 9, 0 1. 22 6, 8 DEC [kgf] 1.134,5 1.483,8 1.664,8 1.859,8 714,2 1.253,9 426,7 – – + + 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 14 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. Exercício nº 6 - Viga contínua de 2 vãos, com seção transversal constante, e com a consideração de engastes nas extremidades 6,0 m4,0 m 1.200 kgf/m 800 kgf/m Para a resolução desse tipo de problema, o artifício a usar é substituir o engaste por um vão fictício suplementar no lado engastado, porém com o comprimento nulo. No e- xemplo em foco acrescentam-se um “vão” nulo à esquerda e outro à direita, já que am- bas as extremidades são engastadas, resultando no esquema seguinte: 1 2 30 4 1.200 kgf/m 800 kgf/m VÃO FICTÍCIO VÃO FICTÍCIO L = m2 4,0L =1 0 L =4 0L = m3 6,0 É preciso voltar a atenção para o fato de que a numeração dos apoios (e, conse- qüentemente, dos vãos) é afetada pela criação dos novos vãos fictícios, mas segue ain- da obedecendo o que foi estabelecido na dedução teórica da equação geral dos 3 mo- mentos (figura 4). A justificativa para o artifício adotado é exposta a seguir. Imagine-se que um en- gaste é substituído por um apoio simples, e que nesse lado a viga recebe um vão adi- cional, de comprimento qualquer, adicionando-se conseqüentemente um apoio extra na nova extremidade (tal como na figura anterior). Agora, suponha-se que esse novo vão possua grande rigidez à flexão (infinita, teoricamente), capaz de impedir a rotação da seção onde havia o engaste. Nesse caso, o conjunto passará a trabalhar de modo idênti- co à viga original, isto é, com os mesmos esforços e os mesmos deslocamentos. Ora, matematicamente um vão de rigidez infinita é conseguido de dois modos: ou elevando- se o valor do momento de inércia de sua seção transversal ao infinito, ou –o que é mais simples e prático – reduzindo-se o seu comprimento a zero. Após o uso do artifício descrito, o problema trensforma-se numa viga contínua de 4 vãos, possuindo 3 momentos fletores desconhecidos, M1, M2 e M3. O exercício re- quer a montagem de 3 equações, a saber: Para i = 1: ( ) 212212101 2 βα −−=+++ MLMLLML Para i = 2: ( ) 323323212 2 βα −−=+++ MLMLLML Para i = 3: ( ) 434434323 2 βα −−=+++ MLMLLML Os vãos L1 e L4 valem zero, e os termos 1α e 4β , correspondentes a esses vãos, devem ser ignorados, pois não há cargas neles. Assim, as equações podem ser reescri- tas como se segue: 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 15 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. 200.190,4)0,40(20 210 −=+++ MMM 200.43200.190,6)0,60,4(20,4 321 −−=+++ MMM 200.430)00,6(20,6 432 −=+++ MMM do que se obtém: kgf m 360.11 −=M , kgf m 080.22 −=M e kgf m 560.23 −=M . Segue-se a finalização do problema. 0 1 14,0 m 6,0 m 800 kgf/m1.200 kgf/m 2.080 m kgf 2.560 m kgf 2.080 m kgf 1.360 m kgf 2.320 kgf 2.220 kgf 2.580 kgf 2.480 kgf 1,85 m 2,90 m 2. 22 0 2. 32 0 2. 58 0 2. 48 0DEC [kgf] 693,5 2.080 1.360 2.560 1.284 – – + + Exercício nº 7 - Viga contínua de 2 vãos, com seções transversais diferentes, engastada em uma extremidade e com balanço na outra Consideremos a viga abaixo, em que o momento de inércia do 2º vão é o dobro do momento de inércia do 1º. 3,0 m 3,0 m 1,5 m4,0 m ( )I (2 )I 720 kgf/m 1.920 kgf/m 1.920 kgf/m 650 kgf Neste exemplo, há engaste apenas na extremidade esquerda. O artifício a usar consiste em criar um vão fictício, de comprimento nulo, nessa extremidade. Após a numeração dos apoios e vãos, chega-se ao esquema seguinte: 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 16 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. 1 2 30 1,5 m ( )I (2 )I 720 kgf/m 1.920 kgf/m 1.920 kgf/m VÃO FICTÍCIO L = m2 4,0L =1 0 L = m3 6,0 650 kgf Neste caso temos duas incógnitas, M1 e M2. O momento fletor M0 é nulo, porém o momento M3 vale: M3 = –650×1,5 = –975 m kgf. A expressão da equação dos 3 momentos a ser utilizada é a (4), pois trata-se de problema com momentos de inércia distintos em cada vão. O momento de inércia da seção do balanço não influi nos cálculos, pois o momento fletor M3 depende somente do carregamento existente naquele trecho. Desse modo, temos: Para i=1: 2 2 1 1 2 2 2 1 2 2 1 1 0 1 1 2 II M I LM I L I LM I L βα −−=+ ++ Para i=2: 3 3 2 2 3 3 3 2 3 3 2 2 1 2 2 2 II M I L M I L I LM I L βα −−=+ ++ Para maior clareza, os cálculos das parcelas à direita nestas equações são mostra-dos a seguir. Os carregamentos em forma de “trapézio” são desdobrados em uma carga uniforme somada com outra em forma de triângulo. 0 1 1 = I α IIIIII 760.21240.10520.11 15 0,4200.12 4 0,4720 33 2 2 =+= × ×× + × × = β IIIIII 480.20960.8520.11 60 0,4200.17 4 0,4720 33 2 2 =+= × ×× + × × = α ( ) ( ) ( ) ( )=×+××+××× ×++×× ×= 22 2 2 2 3 3 0,370,30,3350,340 20,660 0,3200.10,30,6 20,64 0,3720 III β III 2 010.44 2 140.22 2 870.21 =+= Substituindo os valores numéricos conhecidos, as equações ficam: I M I M I M 760.210,40,4020 210 −=+ ++ ( ) II M II M I 485.42975 2 0,6 2 0,60,420,4 21 −=−+ ++ ou 760.210,40,8 21 −=+ MM 560.390,140,4 21 −=+ MM para as quais os resultados valem kgf m 0,525.11 −=M e kgf m 390.22 −=M . 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 17 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. Os esforços nos vãos, tratados isoladamente, são: 1 2 32 3,0 m 3,0 m4,0 m 720 kgf/m 720 kgf/m 1.920 kgf/m 1.920 kgf/m2.390 m kgf 975 m kgf 2.390 m kgf 1.525 m kgf 3.055,8 kgf 2.823,8 kgf 2.456,3 kgf 904,2 kgf 1,695 m 2,503 m 2. 82 3, 8 3. 05 5, 8 650 2. 45 6, 3 904,2 DEC [kgf] 746,6 2.390,0 1.525,0 975 1.957,9 1.737,6 + – – + 3. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 18 NOTAS DE AULA DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I PROF. VILAR CAMARA JR. 2.2 Exercícios propostos Nº 1 4,0 m2,0 m2,0 m 1,5 m3,0 m 900 kgf/m 1.000 kgf 1.420 kgf/m Solução: kgf m 0,309.21 −=M e kgf m 0,500.12 −=M Nº 2 4,5 m3,0 m2,0 m 1,5 m3,0 m 800 kgf/m1.200kgf 1.420 kgf/m Solução: kgf m 0,800.10 −=M e kgf m 0,315.21 −=M Nº 3 4,0 m4,0 m4,0 m 1,6 m1,6 m 1.000 kgf/m Solução: kgf m 0,280.10 −=M , kgf m 0,344.11 −=M , kgf m 0,344.12 −=M , kgf m 0,280.13 −=M Nº 4 1,0 m2,0 m1,5 m 1,0 m 1,0 m 3,0 m 1,0 m 1,5 m 1,5 m1,5 m 1.500 kgf/m 1.800 kgf/m 1.200 kgf 2.100 m kgf Solução: kgf m 9,024.11 −=M , kgf m 5,550.12 −=M e kgf m 8,088.13 −=M Nº 5 6,0 m4,0 m1,5 m 800 kgf/m680 kgf 1.200 kgf/m Solução: kgf m 0,020.10 −=M , kgf m 0,160.21 −=M e kgf m 0,520.22 −=M .
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