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1 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello CCAAPPÍÍTTUULLOO 0022:: ““LLIINNHHAASS DDEE IINNFFLLUUÊÊNNCCIIAA DDEE VVIIGGAASS IISSOOSSTTÁÁTTIICCAASS”” 1. Introdução: Os exercícios resolvidos nos capítulos anteriores são de vigas submetidas à apenas cargas permanentes. O problema que surge agora seria o de determinar os esforços externos reativos e os internos solicitantes para vigas submetidas às cargas acidentais uniformes e concentradas, como por exemplo, pontes rolantes, pontes rodoviárias e ferroviárias. P P A X1 C B X2 L Nosso próximo problema é o seguinte: Raciocinando, por exemplo, com o Momento Fletor … Com a carga “P”, com abscissa x1 , qual é o Momento Fletor em C ? Com a carga “P”, com abscissa x2 , qual é o Momento Fletor em C ? Em outras palavras, qualquer que seja a posição de uma carga “P”, genérica, queremos obter sempre o valor do momento fletor, no caso, em C. Outra questão a ser resolvida, seria ainda a de determinarmos qual a posição desta carga que permitiria encontrar o valor máximo do momento fletor em C. Para resolvermos este problema, utilizamos o chamado conceito de “Linha de Influência”. Assim: “Linha de Influência” é um diagrama, um gráfico que permite a obtenção de um esforço, sempre numa mesma seção, qualquer que seja o tipo de carga (concentrada ou uniforme) e a posição desta carga. Diferença entre Diagrama de Momento Fletor e Linha de Influência P P x x’ x x’ A D C B A D C B L m n DIAGRAMA DE M.F. DIAGRAMA DE L.I.Mc y y A ordenada “y” no diagrama de M.F. representa o valor do momento fletor na seção D. A ordenada “y” no gráfico de L.I.Mc representa o valor do momento fletor na seção C para a carga “P” com abscissas x e x’. Portanto no diagrama de M.F. a seção é móvel e a carga é fixa; no diagrama de L.I. a seção é fixa e a carga, móvel. 2 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello 2. Linhas de Influência para Vigas em Balanço: Vamos considerar uma viga em balanço, submetida a uma carga P=1, passeando ao longo do balanço L. Tomamos “x” como uma distância variável e procuraremos obter as Linhas de Influência de Mc e Vc. P = 1 P = 1 X X A Z C B A C Z B L L Z Z - - 45 L.I.Mc 45 L.I.Vc 1,0 + 1,0 - 1,0 1,0 De um modo geral podemos dizer que um esforço qualquer pode ser obtido: - Cargas Concentradas: Esforço = Carga Concentrada x Ordenada correspondente - Cargas Uniformes: Esforço = Carga Uniforme x Área correspondente 3. Exemplos Numéricos: 1-) Obter o M.F. máximo e a F.C. máxima na seção C da viga em balanço indicada: 0,5 tf/m CARGA ACIDENTAL 3 tf 3 tf A C B 4,0 2,0 1 tf/m 4,0 - 2,0 2,0 L.I.Mc L.I.Vc 1,0 - 1,0 3 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello 2-) Obter o M.F. máximo e a F.C. máxima na seção C da viga em balanço indicada: CARGA ACIDENTAL 1 tf/m 10 tf 10 tf A C B 2,0 2 tf/m 4,0 2,0 Mc máx. = ? - carga permanente Mc= -8 tf.m 4,0 - - carga acidental Mc= - 76 tf.m L.I.MC Mc máx. = -84 tf.m Vc máx. = ? - carga permanente Vc= - 4 tf - carga acidental Vc = - 28 tf 1,0 - L.I.VC Vc máx. = - 32 tf 3-) Para a viga esquematizada abaixo, pede-se: a .) Obter o M.F. máximo na seção B; b .) Obter a F.C. máxima na seção D; c .) Obter o M.F. máximo na seção C. CARGA ACIDENTAL 2 tf 2 tf 4 tf 2 tf/m 2,0 1 tf/m A B C D E 2,0 2,0 2,0 1,0 3 tf - 5,0 1,0 + 3,0 - MB máx. = ? - carga permanente MB = - 9 tf.m - carga acidental MB = VD máx. = ? - carga permanente VD = - 3 tf - carga acidental VD = MC máx. = ? - carga permanente MC = 5 tf.m - carga acidental MC = 4 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello 4-) Obter o M.F. máximo na seção B e a F.C. máxima na seção B. 5 tf/m CARGA ACIDENTAL 2 tf/m M= 1 tf.m 2 tf 2 tf 2 tf A B C 3 tf/m 3,0 3,0 1,0 1,0 3,0 2,0 1,0 L.I.MB 1,0 + L.I.VB MB máx. = ? - carga permanente MB = -1 – (2 x3)x 1,5 – (1,5x3)x 1= - 10,25 tf.m (sem o auxílio da L.I.) 2 - carga acidental MB = - 2x1 – 2x2 – 2x3 – 3x(3x3) = - 25,50 tf.m 2 MB máx. = -35,75 tf.m VB máx. = ? - carga permanente VB = +2x 3 + (1,5 x3) = 8,25 tf (sem o auxílio da L.I.) 2 - carga acidental VB = + 3x (1x3) + 2x1 + 2x1 + 2x1 = + 15 tf VB máx. = 23,25 tf Observação: Quando tivermos cargas triangulares ou momentos concentrados não poderemos usar Linhas de Influência. 5 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello 4. Vigas Bi-Apoiadas: (vide deduções em sala de aula) Seja uma viga bi-apoiada, submetida a uma carga móvel, “P”: P = 1 P = 1 x x’ x x’ A C B m n L L.I.Mc + m.n L 1,0 + L.I.RA 1,0 + L.I.RB (esq.) n L + L.I.Vc - m (dir.) L 5. Exemplos Numéricos: 1-) Para a viga esquematizada abaixo, pede-se: a.) M.F. máximo na seção C; b.) F.C. máxima na seção C; c.) Reação máxima no apoio A. 6 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello CARGA ACIDENTAL P=10 tf 1 tf/m 2 tf/m A C B m = 4,0 n = 6,0 L.I.Mc 2,4 + 0,6 + L.I.Vc 0,4 1,0 + L.I.RA a-) Mc máx. = ? - carga permanente MC = 1.(2,4 x10) = 12 tf.m 2 Mc máx. = 60 tf.m - carga acidental MB = 10x2,4 + 2.(2,4 x10) = 48 tf.m 2 b-) Vc máx. = ? c-) RA máx. = ? 2-) Para a viga esquematizada abaixo, pede-se: a-) o M.F. máximo na seção K; 60 KN 60 KN 60 KN b-) a F.C. máxima negativa à esquerda da seção K. 20 KN/m 30 KN/m 1,5 1,5 A K B 6,0 6,0 40 KN 7 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello 3-) Para a viga esquematizada abaixo, pede-se: a-) Obter o M.F. máximo na seção D; b-) Obter a Reação máxima no apoio B; c-) Obter a F.C. máxima negativa e positiva à esquerda da seção E; d-) Obter a F.C. máxima negativa e positiva à direita da seção E. 2 tf 3 tf/m 3 tf/m CARGA ACIDENTAL A C D E B 5 tf 5 tf 4 tf 3,0 2,0 4,0 2,0 1 tf/m 2,0 0,909 L.I.MD 1,636 + 2,727 1,818 m.n L 1,0 + 0,818 0,273 0,455 L.I.RB n = 0,182 L 0,273 L.I.VE 0,454 - 0,636 m = 0,818 L MD máx. = ? - carga permanente MD = - carga acidental MD = MD máx. = 38,72 tf.m RB máx. = ? - carga permanente RB = - carga acidental RB = + 1x (1x11) + 5x1 + 5x 0,818 = + 14,59 tf 2 RB máx. = 21,09 tf + 8 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello VE esq. máx. = ? - carga permanente VE = - carga acidental + VE = 5x 0,182 + 1x(0,182x 2) = + 1,092 tf 2 - carga acidental - VE = -5x (0,818+0,636) - x(0,818x 9) = -10,95tf 2 VE esq. máx. + = 2,59 tf e VE esq. máx. - = -9,45 tf VE dir. máx. = ? - carga permanente VE = - carga acidental + VE = 5x 0,182 + 1x(0,182x 2) = + 1,092 tf 2 - carga acidental - VE = -5x (0,818+0,636) - 1x(0,818x 9) = -10,95tf 2 VE dir. máx. + = 0,589 tf e VE dir. máx. - = -11,45 tf 4-) Dada a viga isostática indicada abaixo, pede-se determinar : a.) o M.F. máximo na seção D; b.) a F.C. máxima à esquerda da seção C; c.) a F.C. máxima no apoio B. CARGA ACIDENTAL 2 tf 4 tf 3 tf 3 tf/m 5 tf 5 tf 5 tf 1 tf/m A C D B 2,0 4,0 4,0 1,0 1,0 Respostas: MD máx. =73,40 tf.m VC esq. + = +24,10 tf VC esq. - = + 8,70 tf (mínimo positivo) VB máx. = - 26,10 tf 6. Vigas Bi-Apoiadas com Balanço: (vide deduções em aula) Seja uma viga bi-apoiada com balanço, submetida a uma carga móvel “P”: 9 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello P = 1P = 1 x x’ x x’ A C B a m n b L 1 + a L 1,0 + b L.I.RA L 1 + b + 1,0 L a L.I.RB L b .m a .n L L L.I.Mc + m.n L a n L L + + L.I.Vc - m b L L a - L.I.MA L.I.VA esq. 1,0 - 1,0 1,0 a + + L b L.I.VA dir L 1,0 L.I.MB 1,0 1,0 + L.I.VB dir a L + L.I.VB esq b 1,0 L - - - - - - - - - 10 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello 7. Exercícios de Vigas Bi-Apoiadas com Balanço: 1-) Para a viga esquematizada abaixo, pede-se: a.) Reação máxima no apoio A; b.) M.F. máximo no apoio A; CARGA ACIDENTAL c.) F.C. máxima positiva na seção C. 100 KN 100 KN 2,0 60 KN 50 KN/m 40 KN/m A C B 30 KN 4,0 2,0 2,0 3,0 3,0 2,0 1 + a = 1,4 L 1,2 1,0 + 0,8 0,3 L.I.RA b = 0,2 L 4,0 - 2,0 L.I.MA n = 0,6 a = 0,4 + L + 0,4 0,3 L L.I.VC 0,2 - m = 0,4 b = 0,2 L L RA máx. + = ? - carga permanente RA = 128 KN - carga acidental RA = 750 KN RA máx. + = 878 KN MA máx. = ? - carga permanente MA = 120 KN.m - carga acidental MA = - 1.000 KN.m MA máx. = - 880 KN.m VC máx. + = ? - carga permanente VC = 18 KN - carga acidental + VC = 230 KN VC máx. + = 248 KN 11 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello 2-) Dada a viga abaixo, pede-se : a.) a F.C. máxima positiva à direita do apoio A; b.) a Reação máxima positiva do apoio A; c.) a F.C. máxima negativa à esquerda da seção C; d.) o M.F. máximo no apoio A. CARGA ACIDENTAL 35 KN 70 KN 3,0 10 KN/m 80 KN 200 KN 20 KN/m 100 KN/m A C B 2,0 1,0 3,0 4,0 3,0 100 KN 1,0 0,428 + L.I.VA dir 0,428 1,428 1,0 + L.I.RA 0,428 0,428 0,57 L.I.Vc 0,43 0,428 3,0 - L.I.MA 3-) Para a viga esquematizada abaixo, pede-se: a.) F.C. máxima à esquerda do apoio B; b.) M.F. máximo na seção C; CARGA ACIDENTAL c.) F.C. máxima à direita do apoio B; 80 KN 200 KN d.) M.F. máximo na seção D. 40 KN/m e.) F.C. máxima positiva na seção C; f.) Reação máxima no apoio A. 2,0 12 ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES I – “LINHAS DE INFLUÊNCIA” Prof. Aiello Giuseppe Antonio Neto/ Profa. Tatiana Aiello 40 KN.m 100 KN 20 KN/m A C B D 4,0 6,0 2,0 2,0 L.I.VB esq. L.I.Mc L.I.VB dir. L.I.MD L.I.Vc L.I.RA
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