Flexão, compressão, cisalhamento e tração

Prévia do material em texto

INTRODUÇÃO
O Trabalho de um arquiteto é, essencialmente, projetar. Para tanto, é preciso muitos detalhes técnicos: topografia do terreno, clima da região, direção do sol, tipo de vizinhança, a função do edifício, entre outras. Assim, determina-se o material utilizado, e consequentemente a forma de estrutura. A estrutura é o ‘esqueleto’ do prédio. Por isso, é preciso conhecer a fundo todas as possíveis formas de deformações que ela pode conter e suportar. Portanto, estudamos as forças de tensões, afim de evitar uma estrutura frágil ao edifício. 
Há quatro formas básicas em que ocorre a tensão: Tração, compressão, cisalhamento e flexão. Para cada forma de tensão há uma diferente ação da força, de maneira que as soluções possíveis para cada uma configuração da tensão são diferentes. Os materiais, também são diferenciados: Cada material suporta um diferente tipo de tensão. O concreto, por exemplo, é altamente resistente à compressão, mas não tanto resistente à tração. 
Tração: É quando há uma força de mesmo módulo, mas sentidos contrários (de fora para dentro do objeto, perpendicularmente), que separa uniformemente as moléculas do mesmo. Assim, aumenta seu comprimento e diminui sua largura. É o que acontece, por exemplo, na brincadeira de ‘cabo de guerra’. Cada grupo puxa a corda de uma extremidade, fazendo com que ela se estique o máximo possível que a força delas permitem. 
Figura 1: (a) bloco sem sofrer forças; (b) bloco sofrendo tração.
Compressão: Acontece quando o objeto recebe forças em que fazem suas moléculas se aproximarem uniformemente. As forças ocorrem perpendicularmente no objeto, de fora para dentro, portanto, diminui seu comprimento e aumenta sua largura, o contrário do ocorrido na tração. É o que acontece quando as vigas se apoiam nos pilares. Esse pilar sofre compressão. A figura 2 representa um objeto sofrendo compressão.
Figura 2: (a) objeto se sofres forças; (b) Objeto sofrendo compressão
O coeficiente de Poisson é a relação que ocorre entre a deformação longitudinal e transversal do objeto. Ele é válido tanto para a tração quanto para a compressão. Cada Material apresenta um coeficiente de Poisson ideal diferente. O coeficiente é dado por:
Sendo:
α - Coeficiente de Poisson	;	 						 Δe – variação da dimensão transversal;
eo – dimensão transversal inicial;
Δl – variação da dimensão longitudinal;
lo – dimensão longitudinal inicial.
Cisalhamento: É o estado de tensão na qual as moléculas do material sofre duas forças paralelas na mesma direção e com sentidos contrários. Assim, elas deslizam umas em relação a outras. Quando ocorre cisalhamento, também ocorrem forças de tração e compressão ao mesmo tempo, nas diagonais, como mostra a figura 3.
Figura 3: (a) objeto sem sofrer força; (b) Objeto sofrendo cisalhamento; (c) destaque na diagonal, tensões de tração e compressão.
	
Flexão: A flexão é a união dos três estados anteriores de tensão (tração, flexão e cisalhamento). No centro de um objeto flexionado ocorre a tração e a compressão, embora em locais diferentes. Os extremos de largura desse objeto não sofre nem compressão nem tração, já os extremos do comprimentos, tem essas forças máximas, até alcançar uma linha neutra. Quando um objeto é flexionado para cima, há compressão na parte de cima, e tração na de baixo. O contrário também ocorre. Já o cisalhamento acontece em todo o objeto. No cisalhamento vertical, ocorre na linha neutra, e na horizontal, nas extremidades, pois na flexão uma molécula desliza sobre a outra. A flexão ocorre com uma viga bi-apoiada, que pela gravidade flexiona-se para baixo. 
 Figura 4: (a) Objeto sem sofrer forças; (b) Objeto sofrendo flexão.
F
Figura 5: (a) Cisalhamento vertical; (b) Cisalhamento horizontal.
Figura 6: squemadestacando a linha neutra e locais de mais tração e compressão.
MATERIAIS E MÉTODOS
Para fazer o objeto que contivesse os quatro tipos de tração, utilizamos conforme indicado na figura:
Duas chapas de madeira maiores, para os ‘planos’;
Dois triângulos menores;
Uma chapa esbelta;
Papel Paraná, utilizado no topo da estrutura;
Fita crepe;
Desentupidor;
7. Dobradiças de portas;
	8. Cesta de palha.
Também usamos equipamentos como régua, tesoura, estilete, chave Phillips, pregos e martelo, além do maquinário da maquetaria.
Para a confecção do objeto, primeiro pregamos as madeiras triangulares a uma das chapas maiores. Depois, os triângulos na madeira esbelta, e, por último colamos com fita crepe o Papel Paraná nessa madeira. Juntamos então, através da dobradiça as duas chapas maiores, colocando um desentupidor (o qual fizemos furos para entrada e saída de ar) entre elas. Por fim, colocamos a cesta que conterá ou não um peso.
RESULTADOS E CONCLUSÕES
Quando colocado um peso na cesta de palha, o plano inclinado tende a descer. Assim, nesse momento, várias forças de tensão começar a atuar no objeto. O desentupidor, sofre compressão, pois nele é aplicado pela madeira do pano, uma força de ‘fora pra dentro’, o qual diminui seu comprimento.
 Ainda, nesse momento o cisalhamento é aparente nas dobradiças. As peças delas se desencontram no momento em que se abaixa o plano, caracterizando essa tensão.