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RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 1a aula Vídeo PPT MP3 CCE0784_EX_A1_201708221646_V1 06/06/2018 17:45:21(Finalizada) EDINALDO JOVENCIO 2018.1 CCE0784 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 201708221646 Ref.: 201709422160 1a Questão Complete a frase abaixo com a alternativa que melhor se enquadra. Quanto maior _______________, ________ o esforço necessário para colocar em movimento de rotação. a seção transversal; menor; o momento de inercia; menor; a área; menor; o momento de inercia; maior; a seção transversal; maior; Explicação: O momento de inércia representa a inércia (resistência) associada à tentativa de giro de uma área, em torno de um eixo, e pode ser representado numericamente através do produto da área pelo quadrado da distância entre a área e o eixo de referência. Ref.: 201709127757 2a Questão Assinale a opção que apresenta a unidade que pode ser utilizada para expressar o momento de inércia de uma superfície plana: MPa cm2 cm4 kg.cm cm3 Ref.: 201709222270 3a Questão Determine o momento estático em relação ao eixo x da figura plana composta pelo quadrado (OABD) de lado 20 cm e o triângulo (BCD) de base (BD) 20 cm e altura 12 cm. 4000 cm3 5200 cm3 9333 cm3 6880 cm3 6000 cm3 Ref.: 201709221287 4a Questão No exemplo de uma patinadora, ao abrir ou encolher os braços em um movimento de giro, observamos que: Quanto mais distante a área estiver do eixo de rotação, maior resistência ela oferece ao giro. Por essa razão, a patinadora, ao encolher os braços, durante o movimento de giro, diminui a velocidade de rotação. Quanto mais distante a área estiver do eixo de rotação, maior resistência ela oferece ao giro. Por essa razão, a patinadora, ao encolher os braços, durante o movimento de giro, aumenta a velocidade de rotação. Quanto mais distante a área estiver do eixo de rotação, menor resistência ela oferece ao giro. Por essa razão, a patinadora, ao encolher os braços, durante o movimento de giro, diminui a velocidade de rotação. Quanto menos distante a área estiver do eixo de rotação, maior resistência ela oferece ao giro. Por essa razão, a patinadora, ao abrir os braços, durante o movimento de giro, diminui a velocidade de rotação. Quanto menos distante a área estiver do eixo de rotação, maior resistência ela oferece ao giro. Por essa razão, a patinadora, ao abrir os braços, durante o movimento de giro, aumenta a velocidade de rotação. Ref.: 201709222284 5a Questão Determine o momento estático em relação ao eixo y da figura plana composta pelo quadrado (OABD) de lado 20 cm e o triângulo (BCD) de base (BD) 20 cm e altura 12 cm. 6880 cm3 4000 cm3 9333 cm3 6000 cm3 5200 cm3 Ref.: 201709221283 6a Questão "Podemos entender o momento estático de uma área como o produto entre o valor do(a) _______ e o(a) _________ considerada(o) até o eixo de referência que escolhemos para determinar o momento estático." As palavras que melhor representam as lacunas que dão o sentido correto da frase são, respectivamente: perímetro da área ; área distância do centróide da área ; perímetro da área momento de inércia; volume volume; área área ; distância do centróide da área Ref.: 201709195848 7a Questão Sobre o cálculo do centroide de figuras planas é correto afirmar que: Quando uma superfície é simétrica em relação a um centro O os momentos estáticos de primeira ordem em relação aos eixos X e Y, são diferentes de zero; Quando uma superfície possui dois eixos de simetria, seu centroide não está situado interseção desses eixos; Para uma placa homogênea o centroide não coincide com o baricentro; Para um arame homogêneo situado no plano XY o centroide nunca não estará fora do arame. Quando uma superfície possuir um eixo de simetria, o centroide da mesma deve estar situado nesse eixo, e o momento estático de primeira ordem em relação ao eixo de simetria é nulo; RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 2a aula Lupa Vídeo PPT MP3 CCE0784_EX_A2_201708221646_V1 06/06/2018 18:00:17(Finalizada) EDINALDO JOVENCIO 2018.1 CCE0784 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 201708221646 Ref.: 201709195652 1a Questão Considere a seção reta de uma viga no plano xy. Sua área é A e o eixo y é um eixo de simetria para esta seção reta. A partir destas informações, marque a alternativa correta. O produto de inércia I xy desta seção pode ter um valor positivo O produto de inércia I xy desta seção sempre será um valor negativo O produto de inércia I xy desta seção sempre será zero O produto de inércia I xy desta seção pode ter um valor positivo O produto de inércia I xy desta seção sempre será um valor positivo Explicação: Propriedade da simetria Ref.: 201708366589 2a Questão A fotoelasticidade é uma técnica experimental utilizada para a análise de tensões e deformações em peças com formas complexas. A passagem de luz polarizada através de um modelo de material fotoelástico sob tensão forma franjas luminosas escuras e claras. O espaçamento apresentado entre as franjas caracteriza a distribuição das tensões: espaçamento regular indica distribuição linear de tensões, redução do espaçamento indica concentração de tensões. Uma peça curva de seção transversal constante, com concordância circular e prolongamento, é apresentada na figura ao lado. O elemento está equilibrado por duas cargas momento M, e tem seu estado de tensões apresentado por fotoelasticidade. Interprete a imagem e, em relação ao estado de tensões nas seções PQ e RS, o módulo de tensão normal no ponto Q é menor que o módulo da tensão normal no ponto S. S é menor que o módulo da tensão normal no ponto P. Q é maior que o módulo da tensão normal no ponto R. P é maior que o módulo da tensão normal no ponto R. R é maior que o módulo da tensão normal no ponto S. Ref.: 201709104979 3a Questão Analise as afirmativas. I - O raio de giração é a raiz quadrada do momento de inercia da área dividido pelo momento de inércia ao quadrado; II ¿ O momento de inércia expressa o grau de dificuldade em se alterar o estado de movimento de um corpo; III ¿ o produto de inércia mede a antissimétrica da distribuição de massa de um corpo em relação a um par de eixos e em relação ao seu baricentro. É(São) correta(s) a(s) afirmativa(s) II e III, apenas I, apenas I e II, apenas I, II e III. I e III, apenas Ref.: 201709222288 4a Questão Considere a figura plana composta pelo quadrado (OACD) de lado 18 cm e o triângulo (ABC) de base (AC) 18 cm e altura 18 cm. Sabendo que o centroide da figura (OABCD) está na posição de coordenadas (9, 14), determine o momento inércia Iy em relação ao eixo y que passa pelo centroide da figura plana (OABCD). 11664 cm4 23814 cm4 230364 cm4 6840 cm4 4374 cm4 Ref.: 201709196814 5a Questão Determinar o momento de inércia da superfície hachurada em relação ao eixox que passa pelo centro de gravidade. (medidas em centímetros) 986 cm4 1180 cm4 1024 cm4 1524 cm4 1375 cm4 Ref.: 201709221290 6a Questão Considere um triângulo retângulo ABC, com hipotenusa AB, base BC= 4cm e altura AC = 3cm. O momento de inércia deste triângulo (área) em relação ao eixo que passa pela base BC é dado por b.h3/12. Determine o momento de inércia deste triângulo em relação ao eixo que passa pelo vértice A e é paralelo à base. DICA: Teorema dos eixos paralelos: I = I´+ A.d^2 onde d^2 é d elevado ao quadrado 15 cm4 9 cm4 12 cm4 27 cm4 36 cm4 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 3a aula Lupa Vídeo PPT MP3 CCE0784_EX_A3_201708221646_V1 06/06/2018 19:01:33(Finalizada) EDINALDO JOVENCIO 2018.1 CCE0784 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 201708221646 Ref.: 201709110626 1a Questão Em uma estrutura de concreto armado formada por vigas, lajes e pilares, a força que é aplicada em uma viga, perpendicularmente ao plano de sua seção transversal, no centro de gravidade, com a mesma direção do eixo longitudinal da viga e que pode tracionar ou comprimir o elemento, é a força Normal cisalhante Cortante Flexão Torção Ref.: 201709195696 2a Questão Considere um eixo maciço e homogêneo com seção circular de raio 30 cm. Sabe-se que este eixo se encontra em equilíbrio sob a ação de um par de torques T. Devido a ação de T, as seções internas deste eixo estão na condição de cisalhamento. Se, na periferia da seção, a tensão de cisalhamento é de 150 MPa, determine a tensão de cisalhamento, nesta mesma seção circular, a uma distância de 20 cm do centro. 100 MPa Não existem dados suficientes para a determinação 150 MPa 50 MPa Nula Explicação: A variação da tensão de cisalhamento é linear. Assim, 100/150 = 2/3 e, portanto, 2/3.(150) = 100MPa Ref.: 201708853432 3a Questão Um motor de 20 HP (1 HP = 746 W) em cujo eixo gira a uma rotação 1.800 rpm, aciona uma máquina. Qual o torque aplicado ao eixo. 82,8 N.m 51,4 N.m 8,28 N.m 79,2 N.m 27,3 N.m Ref.: 201709195838 4a Questão Sobre o fenômeno da torção de eixos maciços não circulares marque a alternativa incorreta: Para eixos de seção transversal quadrada a tensão máxima de cisalhamento ocorre em um ponto da borda a seção transversal mais próxima da linha central do eixo; A tensão de cisalhamento máxima ocorre no interior da seção transversal; A tensão de cisalhamento é distribuída de forma que as seções transversais fiquem abauladas ou entortadas; A tensão de cisalhamento aumenta com o aumento do torque aplicado; O ângulo de torção aumenta com a redução do módulo de cisalhamento; Ref.: 201709195405 5a Questão Uma barra circular vazada de aço cilíndrica tem 1,5 m de comprimento e diâmetros interno e externo, respectivamente, iguais a 40 mm e 60 mm. Qual o maior torque que pode ser aplicado à barra circular se a tensão de cisalhamento não deve exceder 120 MPa? 6,50 KN.m 5,12 KN.m 2,05 KN.m 3,08 KN.m 4,08 KN.m Explicação: Resposta 4,08 KN.m Ref.: 201708928866 6a Questão Um eixo tubular vazado possui diâmetro interno de 3,0cm e diâmetro externo de 42mm. Ele é usado para transmitir uma potência, por meio de rotação, de 90000W as peças que estão ligadas as suas extremidades. Calcular a frequência de rotação desse eixo, em Hertz, de modo que a tensão de cisalhamento não exceda 50MPa. 42 Hz 26,6 Hz 30,2 Hz 31 Hz 35,5 Hz Explicação: f = 26,6 Hz Ref.: 201709195842 7a Questão Sobre o fenômeno da torção de eixos circulares não maciços marque a alternativa incorreta: A tensão de cisalhamento depende do momento de torção; A tensão de cisalhamento diminui com o aumento do diâmetro interno do tubo; O ângulo de torção aumenta com a redução do módulo de cisalhamento; O ângulo de torção diminui com uma redução do momento de torção; A tensão de cisalhamento máxima ocorre na periferia da haste e tem uma variação linear; Ref.: 201708364711 8a Questão A linha neutra da seção de uma peça estrutural é definida como o lugar geométrico dos pontos onde: as tensões tangenciais são sempre nulas; a tensão normal é nula; as deformações longitudinais são máximas. o momento estático é mínimo; o esforço cortante sofre uma descontinuidade; MATERIAIS II 5a aula Lupa Vídeo PPT MP3 CCE0784_EX_A5_201708221646_V1 06/06/2018 19:05:53(Finalizada) EDINALDO JOVENCIO 2018.1 CCE0784 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 201708221646 Ref.: 201709222312 1a Questão Para o perfil da figura, determine a tensão máxima, sabendo que a viga está submetida a um momento de 201,6 kNm e as dimensões estão em cm. Dados: I = 9 . 10-5 m4 ; 143 MPa 234 MPa 464 MPa 560 MPa 280 MPa Ref.: 201709127787 2a Questão Considere uma viga reta, homogênea e de seção transversal constrante, inicialmente na posição horizontal. A seção transversal em cada extremidade é vertical, ou seja, cada elemento longitudinal possui, inicialmente, o mesmo comprimento. A via é fletida única e exclusivamente pela aplicação de momentos fletores, e a ação pode ser considerada elástica. Para essa situação, com as hipóteses consideradas, analise as afirmações a seguir. I- Qualquer seção plana da viga, antes da flexão, permanece plana após essa flexão. II - Existem elementos longitudinais da viga que não sofrem deformação, ou seja, alteração em seu comprimento. III - Todos os elementos longitudinais da viga encontram-se submetidos a tensões de tração. Está correto o que se afirma em: I e III I, II e III I e II II e III I Ref.: 201709222315 3a Questão Para o perfil da figura, determine a tensão de cisalhamento máxima, sabendo que a viga está submetida a um esforço cortante de 145,05 kN e as dimensões estão em cm. Dados: I = 9 . 10-5 m4 ; 30 MPa 40 MPa 25 MPa 35 MPa 45 MPa Ref.: 201709196696 4a Questão Suponha um eixo cilíndrico homogêneo preso em uma extremidade. Um torque T é aplicado ao mesmo e, em consequência, as seções retas estão submetidas ao cisalhamento. Escolhendo-se aleatoriamente uma seção, determinam-se os valores de tensão de cisalhamento: 100 MPa; 50 MPa e 0. Com relação às posições dos pontos, na seção reta, sujeitos a estes valores é verdade que: Um destes pontos é o centro e os demais afastados deste. O de 50 MPa mais afastado que o de 100MPa Um desses pontos é o centro e os demais igualmente afastados do centro. Nada pode ser afirmado. Um destes pontos é o centro e os demais afastados deste. O de 100 MPa mais afastado que o de 50MPa Estes pontos estão necessariamente alinhados Explicação: A variaçãoda tensão de cisalhamento ao longo do raio é linear, sendo zero neste ponto. Assim, o ponto de 100 MPa está mais afastado do centro do que o ponto de 50 MPa Ref.: 201708365613 5a Questão Uma coluna com rótulas nas extremidades, de comprimento L, momento de inércia da seção transversal igual a I e módulo de elasticidade E, tem carga crítica vertical Pcr e apresenta comportamento, em relação à flambagem, segundo a teoria de Euler. Sobre tal coluna, é incorreto afirmar: Caso o comprimento L seja reduzido à metade, o valor da carga crítica Pcr duplica. Caso as extremidades sejam engastadas, a carga crítica Pcr quadruplica. Engastando uma das extremidades e deixando a outra livre (eliminando a rótula), a carga crítica passa a ser ¼ da inicial. Se a seção transversal da coluna for circular e seu raio for duplicado, a carga Pcr resulta 16 vezes maior. A carga crítica Pcr é proporcional ao produto EI. Ref.: 201708366878 6a Questão Uma viga de eixo reto tem seção transversal retangular, com altura h e largura b, e é constituída de material homogêneo. A viga está solicitada à flexão simples. Considerando um trecho dx da viga, o diagrama das tensões normais que atua nesse trecho é representado por: Nenhum dos anteriores CCE0784_EX_A6_201708221646_V1 06/06/2018 19:08:30(Finalizada) EDINALDO JOVENCIO 2018.1 CCE0784 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 201708221646 Ref.: 201709195863 1a Questão Seja uma haste horizontal AB de seção reta circular apoiada em suas extremidades A e B. Considere que seu diâmetro vale 50 mm e o seu comprimento AB vale 5 m. Sobre esta haste existe uma distribuição uniforme ao longo de seu comprimento tal que q seja igual a 400 N/m. Determine a tensão de flexão máxima. Dados: I=pi.(R4)/4 Mmáximo = q.l2/8 Tensão = M.R/I 204 MPa 25,5 MPa 51 MPa 408 MPa 102 MPa Explicação: Mmáximo = q.l2/8 = 400.25/8 = 1250 N.m Tensão = M.R/pi.(R4)/4 Tensão = M/pi.(R3)/4 Tensão = 1250/3,14.(0,0253)/4 Tensão = 102 MPa Ref.: 201711076953 2a Questão Márcio é engenheiro calculista e necessita projetar uma viga bi-apoiada de 7 metros de comprimento e que apresente deflexão máxima "v" no ponto médio igual a 3,0 mm. Sabendo-se que o material deve apresentar momento de inécia "I" igual a 0,001 m4 e carregamento constante distribuído "w" igual a 10kN/m, obtenha aproximadamente o valor do módulo de elasticidade "E" do material da viga. OBS: v=5wL4/384EI ("w" é o carregamento). 144 MPa 170 MPa 154 MPa 104 MPa 95 MPa Explicação: v=5wL4/384EI → 3,0 x 10-3=5 x 10 x 103 x 74 / (384 x E x 10-3) → E =5 x 10 x 103 x 74 / (384 x 10-3) x 3,0 x 10-3→ E= 104 MPa aproximadamente. Ref.: 201711068196 3a Questão Em uma construção, necessita-se apoiar sobre uma viga biapoiada de 5 metros de comprimento, um objeto de 500kg. A equipe de projeto, forneceu as seguintes informações sobre o material. E=16GPa (módulo de elasticidade) I= 0,002 m4 (momento de inércia calculado em torno do eixo neutro da viga). Deflexão máxima no ponto médio da viga: v=wL3/48EI ("w" é o carregamento). Identifique a opção que mais se aproxima da deflexão máxima no ponto médio da viga em questão. 1,50 mm 3,00 mm 10 mm 0,41 mm 0,82 mm Explicação: A questão já nos forneceu a expressão do deslocamento (deflexão) máxima da viga em seu ponto médio, basta substituir os dados. v=wL3/48EI → v=500 x 10 x 53 / 48 x 16 x 109 x 2 x 10-3 → v= 0,41mm aproximadamente. Ref.: 201711078207 4a Questão Um engenheiro necessita projetar uma viga bi-apoiada de 5 metros de comprimento e que apresente deflexão máxima "v" no ponto médio igual a 1mm. Sabendo-se que o material deve apresentar momento de inércia "I" igual a 0,003 m4 e carregamento constante concentrado "w" igual a 200kN, obtenha entre os materiais da tabela a seguir o mais adequado ao projeto. OBS: v=wL3/48EI ("w" é o carregamento). Material Módulo de Elasticidade (GPa) Liga Inoxidável 304 193 Liga Inoxidável PH 204 Ferro Cinzento 100 Ferro Dúctil 174 Alumínio 70 Alumínio Liga Inoxidável 304 Liga Inoxidável PH Ferro Cinzento Ferro Dúctil Explicação: Devemos calcular o módulo de elasticidade do material. v=wL3/48EI → 1,0 x 10-3=200 x 10 x 53 / 48 x E x 3,0 x 10-3 → E= 173,6 MPa. Ref.: 201709146147 5a Questão Após a aplicação de uma carga axial de tração de 60 kN em uma barra de aço, com módulo de elasticidade longitudinal de 200 GPa, comprimento de 1,0 m e área da seção transversal de 10 cm2, o alongamento produzido na barra, em mm, é 0,3 0,03 30,0 3,0 0,003 Explicação: σ = F/A → σ = 60 kN/10 cm2 = 6 kN/cm2 = 60 MPa σ = E.ε → 60 MPa = 200.103 MPa. (∆L/L) → ∆L = 3.10-4 m ∆L = 0,3 mm Ref.: 201708366660 6a Questão Um modelo dos esforços de flexão composta, no plano horizontal de um reservatório de concreto armado de planta-baixa quadrada e duplamente simétrica, é apresentado esquematicamente na figura a seguir por meio do diagrama de momentos fletores em uma das suas paredes. Na figura, p é a pressão hidrostática no plano de análise, a é o comprimento da parede de eixo a eixo, h é a espessura das paredes (h << A), M1 M2 são os momentos fletores, respectivamente, no meio da parede nas suas extremidades, e N é o esforço normal aproximado existente em cada parede. Considerando o reservatório cheio de água, verifica-se que, na direção longitudinal da parede, os pontos Q, R e S ilustrados na figura estão submetidos às seguintes tensões normais: Q [tração] - R [compressão] - S [nula] Q [tração] - R [compressão] - S [compressão] Q [compressão] - R [tração] - S [tração] Q [compressão] - R [tração] - S [nula] Q [tração] - R [tração] - S [tração] RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 7a aula Lupa Vídeo PPT MP3 CCE0784_EX_A7_201708221646_V1 06/06/2018 19:10:30 (Finalizada) EDINALDO JOVENCIO 2018.1 CCE0784 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 201708221646 Ref.: 201711182396 1a Questão As figuras mostradas nas opções a seguir mostram duas situações em que esforços são aplicados a uma viga. A parte esquerda da igualdade presente em cada opção representa a aplicação combinada de um esforço normal e um momento fletor e a parte direita representa a aplicação de uma única carga. Com base na teoria estudada em "flexão composta reta", assinale a opção em que a igualdade está CORRETA: Explicação: O momento aplicado e a força normal aplicada no eixo centróide provocam tensões trativas acima do eixo centróide e tensões compressivas abaixo do eixo centróide, condição que é reproduzida pela aplicação de uma única força normal longitudinal deslocada em relação ao eixo centróide do corpo e abaixo do mesmo. Ref.: 201711141884 2a Questão Ao estudarmos o tema "flexão composta reta", vemos que os esforços combinados de uma tensão longitudinal normal e de um momento fletor em uma viga podem ser reproduzidos pela aplicação excêntrica de uma força longitudinalnormal, considerando o eixo centróide como referência. Nas opções a seguir, que mostram uma viga de perfil H, identique aquela que representa estados de tensão possivelmente EQUIVALENTES. Explicação: O momento aplicado e a força normal aplicada no eixo centróide provocam tensões trativas abaixo do eixo centróide e tensões compressivas acima do eixo centróide, condição que é reproduzida pela aplicação de uma única força normal longitudinal deslocada em relação ao eixo centróide do corpo e acima do mesmo. Ref.: 201711142117 3a Questão A seção reta de uma viga, que foi projetada para receber cabos de aço protendidos no orifício indicado em "B", está representada na figura a seguir. Os cabos protendidos são utilizados como um recurso para aliviar as tensões na parte inferior da viga e podem provocar no máximo força longitudinal normal de compressão igual a 1.000 kN no ponto de sua aplicação. A estrutura apresenta área da seção reta tranversal igual a 4.000 cm2 e momento de inércia igual a 800.000cm4. Ao ser posicionada, a viga ficará submetida a tensões trativas na parte inferior, sendo o valor máximo no ponto "A" igual a 15,25 kN/cm2. Considerando o contexto anterior e a figura a seguir, determine aproximadamente a excetrincidade "e" dos cabos protendidos para que o estado de tensão trativa seja anulado. Tensão provocada pelos cabos protendidos: =N/A ± N.e.yo/I Onde: - N: esforço normal provocado pelo cabo protendido - A: área da seção transversal - I: momento de inércia da seção em relação ao centroide - yo: distância do bordo considerado até o centroide 125 cm 50 cm 100 cm 150 cm 200 cm Explicação: Os cabos protendidos deverão anular a tensão de tração que surge quando a viga é posicionada na estrutura maior da qual faz parte. Desta forma, os cabos deverão produzir uma tensão de 15,25kN/cm2, porém de compressão e não de tração. Tensão provocada pelos cabos protendidos: =N/A + N.e.yo/I → 15,25=1.000/4.000 + (1.000 . e . 120)/800.000 → 15,25 = 0,25+12.e/80 → 15,00=0,15e → e=15,00/0,15 = 100cm Ref.: 201709242966 4a Questão Uma carga centrada P deve ser suportada por uma barra de aço AB de 1 m de comprimento, bi- rotulada e com seção retangular de 30 mm x d. Sabendo-se que σe = 250 MPa e E = 200 GPa, determinar a menor dimensão d da seção transversal que pode ser usada, quando P = 60 kN. 52,5mm 37,4mm 25,7mm 48,6mm 68,9mm Ref.: 201711142135 5a Questão Considere uma barra bi-apoiada da figura a seguir submetida a um momento fletor. Tem-se que abaixo da linha neutra, a barra encontra-se submetida a tensões trativas e acima da mesma, a tensões compressivas. Utilizando como base a teoria da "flexão composta reta", assinale a opção CORRETA. A aplicação de uma força longitudinal normal acima do eixo longitudinal centróide minimiza as tensões de tração nessa região. A aplicação de uma força longitudinal normal abaixo do eixo longitudinal centróide minimiza as tensões de tração nessa região. A aplicação de uma força perpendicular ao eixo longitudinal centróide e voltada para baixo minimiza as tensões de tração na região abaixo do eixo mencionado. A aplicação de uma força transversal ao eixo longitudinal centróide não altera as tensões de tração na viga em questão. A aplicação de uma força longitudinal normal abaixo do eixo longitudinal centróide aumenta as tensões de tração nessa região. Explicação: A tensão de tração abaixo do eixo centróide é minimizada com a aplicação de uma força longitudinal normal abaixo do referido eixo, criando o efeito de um momento fletor devido a sua excentricidade em relação ao centróide. A tensão criada é dada por: =N/A ± N.e.yo/I Onde: - N: esforço normal provocado pelo cabo protendido - A: área da seção transversal - I: momento de inércia da seção em relação ao centroide - yo: distância do bordo considerado até o centroide Ref.: 201711141923 6a Questão A figura a seguir mostra a seção reta transversal de uma viga que possui momento de inércia "I" igual a 700.000 cm4, área da seção reta transversal "A" igual a 2.500cm2 e cujo centróide "C" situa-se a 50cm da base. Nessa viga, é aplicado um momento fletor que cria tensão de compresão na superfície indicada pelo ponto 'A" igual a 12kN/cm2 e tensão de tração indicada no ponto "B" igual a 3,0kN/cm2. Sabendo-se que no orifício "D" serão alojados cabos de aço protendidos que gerarão tensões compressivas na parte inferior da estrutura, determine o valor aproximado da força normal longitudinal provocada por esses cabos de tal forma a anular as tensões trativas no ponto "B". Tensão provocada pelos cabos protendidos: =N/A ± N.e.yo/I Onde: - N: esforço normal provocado pelo cabo protendido - A: área da seção transversal - I: momento de inércia da seção em relação ao centroide - yo: distância do bordo considerado até o centroide 1.200 kN 4.800 kN 7.200 kN 3.600 kN 2.400kN Explicação: Os cabos protendidos deverão anular a tensão de tração que surge quando a viga é posicionada na estrutura maior da qual faz parte. Desta forma, os cabos deverão produzir uma tensão de 3,0kN/cm2, porém de compressão e não de tração. Tensão provocada pelos cabos protendidos: =N/A + N.e.yo/I → 3,0=N/2.500 + (N . 30 . 50)/700.000 → 3,0 = N.(1/2.500+1.500/700.000) → 3,0=N.(0,0004+0,0021) →N=3,0/0,0025 = 1.200 kN. CCE0784_EX_A8_201708221646_V1 06/06/2018 19:11:46 (Finalizada) EDINALDO JOVENCIO 2018.1 CCE0784 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 201708221646 Ref.: 201711142242 1a Questão O pilar mostrado na figura em corte está submetido a uma força longitudinal normal fora dos eixos centróides x e y, gerando o efeito de momentos em relação a esses eixos. O estado de tensões é complexo, originando regiões submetidas a tensões compressivas, trativas e nulas, calculadas pela expressão: =±N/A ± N.ey.x/Iy ± N.ex.y/Ix Com base na tabela a seguir, que revela o estado de tensões da área, determine o ponto em que as tensões compressivas são máximas em módulo. Vértice N/A N.ey.x/Iy N.ex.y/Ix A -60 40 30 B -60 -40 30 C -60 -40 -30 D -60 40 -30 Nenhum vértice está submetido a compressão. D A B C Explicação: A soma das componentes fornece a magnitude das tensões. As tensões negativas são compressivas e as positivas são trativas. Vértice N/A N.ey.x/Iy N.ex.y/Ix Soma A -60 40 30 10 B -60 -40 30 -70 C -60 -40 -30 -130 D -60 40 -30 -50 Observamos que na condição compressiva, o vértice C é o de maior magnitude em módulo. Ref.: 201711142427 2a Questão A expressão a seguir nos permite calcular o estado de tensões em uma determinada seção transversal retangular de um pilar, determinando se o mesmo encontra-se sob compressão ou tração ou mesmo em estado nulo quando uma força longitudinal normal deslocada dos eixos centróides é aplicada. =±N/A ± N.ey.x/Iy ± N.ex.y/Ix Com base na tabela a seguir, que revela o estado de tensões da área do pilar, determine os vértices submetidos a compressão. Vértice N/A N.ey.x/Iy N.ex.y/Ix A -40 -40 20 B -40 40 20 C -40 -40 -20 D -40 40 20 A e DB e C A e C A e B C e D Explicação: A soma das componentes fornece a magnitude das tensões. As tensões negativas são compressivas e as positivas são trativas. Vértice N/A N.ey.x/Iy N.ex.y/Ix SOMA A -40 -40 20 -60 B -40 40 20 20 C -40 -40 -20 -100 D -40 40 20 20 Observamos que na condição compressiva, encontram-se os vértices A e C. Ref.: 201709195792 3a Questão Considere uma viga de madeira cuja seção reta é um retângulo de dimensões: altura 125 mm e base 100 mm. Sob dado carregamento, o esforço cortante na seção é igual a 4kN. Determine o valor de tensão máxima e seu ponto de aplicação, em relação à base da seção reta. 0,48 MPa e 62,5 mm 0,48 MPa e 125 mm 0,96 MPa e 125 mm 1,00 MPa e 50 mm 0,96 MPa e 62,5 mm Ref.: 201711142438 4a Questão A expressão a seguir nos permite calcular o estado de tensões em uma determinada seção de um pilar, determinando se o mesmo encontra-se sob compressão ou tração ou mesmo em estado nulo Uma força longitudinal normal deslocada dos eixos centróides provoca na seção reta de um pilar diversos estados de tensão, descritos pela expessão =±N/A ± N.ey.x/Iy ± N.ex.y/Ix, na qual tem-se os seguintes termos: - N: esforço normal. - A: área da seção transversal - Ix e Iy: momentos de inércia da seção em relação aos eixos x e y - x e y: distâncias em relação aos eixos x e y do ponto de aplicação da carga considerada. Considerando a tabela a seguir e os vértices A, B, C e D de uma seção reta retangular de uma pilar, determinar qual das opções oferece vértices que estão submetidos a tensões trativas. Vértice N/A N.ey.x/Iy N.ex.y/Ix A -40 -25 15 B -40 25 15 C -40 -25 -15 D -40 25 15 A, C e D A e B A e C Nenhum dos vértices. C e D Explicação: A soma das componentes fornece a magnitude das tensões. As tensões negativas são compressivas e as positivas são trativas. Vértice N/A N.ey.x/Iy N.ex.y/Ix Soma A -40 -25 15 -40 B -40 25 15 0 C -40 -25 -15 -80 D -40 -25 -15 -30 Observamos que não há vértices na condição trativa. Ref.: 201709195856 5a Questão O projeto prevê que o eixo de transmissão AB de um automóvel será um tubo de parede fina. O motor transmite 125kW quando o eixo está girando a uma frequência de 1500 rpm. Determine a espessura mínima da parede do eixo se o diâmetro externo for 62,5 mm. A tensão de cisalhamento admissível do material é 50 MPa. Dados: Pot = T.w w = 2pi.f J=pi.(R4 ¿ r4)/2 Tensão de cisalhamento = T.R/J 1,5 mm 2,5 mm 1,0 mm 3,0 mm 2,0 mm Explicação: f = 1500/60 25 Hz Pot = T. w ⇒ 125.000 = T.2pi.25 T = 796,2 N.m J = pi.(31,254 - x4).10-12/2 Tensão = T.R/J ⇒ 50.106 = 796,2 . 31,25.10-3/ pi.(31,254 - x4).10-12/2 796,2 . 31,25.10-3.=2,5.pi .(31,254 - x4).10-12. .107 796,2 . 31,25.102./(2,5.pi) =(31,254 - x4) x = 28,25 mm T = 31,25 - 28,25 = 3,00 mm Ref.: 201709195791 6a Questão Considere uma viga homogênea e de seção retangular de largura b e altura h. Suponha que este elemento estrutural esteja sob um carregamento tal que em uma dada seção o esforço cortante seja igual a V. A distribuição da tensão de cisalhamento nesta seção transversal: Varia linearmente com a altura sendo seu máximo na metade da altura. Varia linearmente com a altura sendo seu máximo nas extremidades É constante ao longo da altura h Varia de maneira parabólica com a altura sendo seu máximo na metade da altura. Varia de maneira parabólica com a altura sendo seu máximo nas extremidades Explicação: A variação é parabólica, sendo nula a tensão nas extremidades e máxima à meia altura e igual a 1,5V RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 9a aula Vídeo PPT MP3 CCE0784_EX_A9_201708221646_V1 06/06/2018 19:12:35 (Finalizada) EDINALDO JOVENCIO 2018.1 CCE0784 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 201708221646 Ref.: 201711144404 1a Questão Uma estrutura necessita de uma barra de comprimento "L" esbelta sob força compressiva de 30 kN. Considerando os dados relativos a mesma a seguir, determine aproximadamente o maior comprimento que a barra deve ter para não sofrer flambagem. Carga crítica para ocorrência de flambagem: Pcr = π2.E.I/(kL)2 Módulo de Elasticidade (E)= 12GPa Momento de Inércia (I)=40 cm4 Fator de comprimento efetivo (k)=0,5 π= 3,1416 125 cm 1.000 cm 500 cm 2.000 cm 250 cm Explicação: Como a tensão compressiva é fixa, fazemos Pcr = 30 kN. Pcr = π2.E.I/(kL)2 → 30 . 103= π2.12.109.40.10-8/(0,5. L)2 → 30 . 103= 47.374,32/(0,5. L)2 → 30 . 103= 47.374,32/0,25. L2 → L2 = 6,32 → L=2,52 m ou 252 cm. Ref.: 201709127776 2a Questão Uma barra homogênea de comprimento L = 1,0 m e seção reta quadrada, de lado 2,0 cm, está submetida a uma tração de 200kN. O material da barra possui módulo de elasticidade de 200GPa. Qual o valor da deformação da barra, considerando que se encontra no regime elástico? 0,25mm 25cm 2,5mm 2,5cm 25mm Ref.: 201711144403 3a Questão Uma barra horizontal sofre flambagem como mostrado na figura. Sabendo-se que para ocorrer tal flexão transversal é necessária a aplicação de uma força de compressão axial mínima, dada por Pcr = π2.E.I/(kL)2, obtenha o valor aproximado da mesma utilizando os dados a seguir: Módulo de Elasticidade (E)= 15GPa Momento de Inércia (I)=60 cm4 Fator de comprimento efetivo (k)=0,5 Comprimento da barra (L) = 2,0 m ou 200 cm π= 3,1416 75 kN 89 kN 110 kN 10 kN 100 kN Explicação: Pcr = π2.E.I/(kL)2= π2.15.109.60.10-8/(0,5. 2,0)2 = 8.882,68 . 10 = 88,8 kN Observe que o momento de inércia foi expresso em cm e devemos convertê-lo para metros, ou seja, I=60 cm4= 60 . 10-8 m4. Ref.: 201711144388 4a Questão Flambagem é um fenômeno que ocorre com barras esbeltas submetidas a esforços de compreesão axial. Nesse contexto, a barra pode sofrer flexão transversal, como mostra a figura a seguir. Sabendo-se que para ocorrer flexão é necessário a aplicação de uma determinada carga crítica de compressão, Pcr = π2.E.I/(kL)2, determine aproximadamente a tensão correspondente a essa carga crítica para a barra com as carcterísticas a seguir: Módulo de Elasticidade (E)= 20GPa Momento de Inércia (I)=54 cm4 Fator de comprimento efetivo (k)=0,5 Comprimento da barra (L) = 3,50 m ou 350 cm Área da Seção reta da barra = 40 cm2 π = 3,1416 12,0 MPa 4,0 MPa 17,0 MPa 9,0 MPa 8,7 MPa Explicação: Pcr = π2.E.I/(kL)2= π2.20.109.54.10-8/(0,5. 3,50)2 = 0,3480 . 105 = 34,80 kN Observe que o momento de inércia foi expresso em cm e devemos convertê-lo para metros, ou seja, I=54cm4= 54 . 10-8 m4. cr = Pcr /A = 34,80 . 103/(40 . 10-4)=8,7 . 106 = 8,7 MPa. Não se esqueça de converter as unidades para metro, ou seja, A=40cm2=40 . 10-4 m2. Ref.: 201711144407 5a Questão Em um aparato mecânico, é necessário se projetar uma viga de 2,0 m de comprimento e momento de inércia igual a 50 cm4, que não sofra flambagem quando submetida a um esforço compressivo de 40 kN e fator de comprimento efetivo igual a 0,5. Considerando a tensão crítica para flambagem igual a Pcr = π2.E.I/(kL)2 e a tabelaa seguir, em que "E" é o módulo de elasticidade dos materiais designados por X1, X2, X3, X4 e X5, determine o material que melhor se adequa ao projeto. OBS: E= módulo de Elasticidade I = momento de Inércia k = fator de comprimento efetivo L = comprimento da viga. π= 3,1416 Material Módulo de Elasticidade "E" (GPa) X1 16 X2 20 X3 39 X4 8 X5 40 X3 X5 X2 X1 X4 Explicação: Como a tensão compressiva é fixa, fazemos Pcr = 40 kN. Pcr = π2.E.I/(kL)2 → 40 . 103= π2.E.50.10-8/(0,5. 2,0)2 → 40 . 103= 493,48.E. 10-8/(1,0)2 → 40 . 103= 493,48.E. 10-8 → E = 40 . 103 / 493,48. 10-8 → E=0,0081 . 1011= 8,1 . 109 = 8,1 GPa. DOS MATERIAIS II 10a aula Lupa Vídeo PPT MP3 CCE0784_EX_A10_201708221646_V1 06/06/2018 19:13:08(Finalizada) EDINALDO JOVENCIO 2018.1 CCE0784 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II 201708221646 Ref.: 201708366152 1a Questão Uma haste cilíndrica maciça está submetida a um momento de torção pura. Pode-se afirmar que, no regime elástico: a distribuição das tensões de cisalhamento na seção transversal depende do tipo de material da haste; a distribuição das tensões de cisalhamento na seção transversal tem uma variação não linear; a tensão de cisalhamento máxima ocorre na periferia da haste e tem uma variação linear; a tensão de cisalhamento máxima ocorre no interior da haste. a tensão de cisalhamento não depende do valor do momento de torção; Ref.: 201711182977 2a Questão Uma viga constituirá parte de uma estrutura maior e deverá ter carga admissível igual a 9.000 kN, área igual a 150.000 mm2 e índice de esbeltez igual a 140. Escolha entre os materiais da tabela a seguir o mais adequado. OBS: ADM = 12π2.E/23(kL/r)2 e π= 3,1416 Material Módulo de Elasticidade (GPa) X1 350 X2 230 X3 520 X3 810 X5 400 X4 X1 X2 X3 X5 Explicação: Tensão, de uma forma geral, é igual a razão entre força e área, ou seja, ADM = PADM/A → ADM = 9.000. 103/150.000 . 10-6 = 0,060 . 109 = 6,0 . 106 = 6,0 MPa Considerando a expressão fornecida no enunciado, tem-se ADM = 12π2.E/23(kL/r)2 → 6,0. 106 = 12π2.E/23.(140)2 → 6,0. 106 = 2,6.10-5.E → E = 6,0 109 / 2,6.10-5 = 2,31 . 1011 = 231 GPa. Ref.: 201711184545 3a Questão Ao projetarmos uma estrutura, devemos ter mente que existe uma carga admissível para a qual a viga projetada não sofre flambagem. Em algumas situações, essa tensão admissível é fornecida pela expressão ADM = 12π2.E/23(kL/r)2, em que E é o módulo de elasticidade, (kL/r) é índice de esbeltez adaptado. Considerando o exposto, qual seria o impacto na tensão admissível se aumentássemos o comprimento de uma viga em 10%, mantendo-se contante os outros parâmetros? Diminuiria em 10% aproximadamente. Aumentaria em 10% aproximadamente. Diminuiria em 17% aproximadamente. Permaneceria a mesma aproximadamente. Aumentaria em 17% aproximadamente. Explicação: Um aumento de 10% em L é equivalente a multiplicar esse parâmetro por 1,1, ou seja, 1,1L. Considerando a expressão fornecida no enunciado, tem-se ADM = 12π2.E/23(k1,1L/r)2 → ADM = 12π2.E/23(k1,1L/r)2 →ADM = 12π2.E/23(k1,1L/r)2 . (1,1)2 → ADM = 12π2.E/23(kL/r)2. 1,21 → ADM = 0,83. (12π2.E/23(kL/r)2), ou seja, a nova tensão equivale a 0,83 da anterior ou 83%, o que corresponde a uma diminuição de 17%. Ref.: 201711155861 4a Questão Em um projeto, consideramos o fator de segurança para obter a tensão admissível a ser utilizada em uma determinada estrutura, dada por ADM=e/FS, em que e é a tensão de escoamento e FS é o fator de segurança. Entre os elementos que podem prejudicar a segurança da maioria dos projetos, podemos citar os itens a seguir, com EXCEÇÂO de: Verticalidade das colunas. Imprevisibidade de cargas. Irregularidades no terreno que sustentará a estrutura. Variação na curvatura do planeta na região em que a estrutura será erguida. Dimensionamento das cargas. Explicação: A curvatura da Terra é um parâmetro importante para projetos de dimensões gigantescas, como edifícios muito altos (centenas de andares) ou pontes muito longas, por exemplo. Porém, para a grande maioria dos projetos não constitui parâmetro de relevância. Ref.: 201711182922 5a Questão Considere uma barra bi-rotulada de índice de esbeltez, (kL/r), igual a 130, módulo de elasticidade igual a 200GPa e área da seção reta igual a 140.000 mm2, obtenha a carga aproximada admissível à estrutura para que a mesma não sofra flambagem, sabendo que a expressão da tensão admissível é dada por ADM = 12π2.E/23(kL/r)2 OBS: Adote π= 3,1416 9.510 kN 1.890 kN 8.540 kN 10.815 kN 7.520 kN Explicação: ADM = 12π2.E/23(kL/r)2 → ADM = 12π2.200.109/23.(130)2 → ADM = 23.687,16. 109/388.700 → ADM = 0,061. 109 Pa Como a tensão é dada PADM = ADM . A → PADM = 0,061. 109. 140.000 . 10-6 → PADM = 0,854 . 107 = 8.540 kN Ref.: 201711184552 6a Questão Ao projetarmos uma viga, devemos nos utilizar da expressão que fornece a tensão admissível, dada por ADM = 12π2.E/23(kL/r)2 , em que em que E é o módulo de elasticidade e (kL/r) é índice de esbeltez adaptado. Considerando o exposto, o que aconteceria a tensão admissível se dobrássemos o raio de giração "r" de uma viga adotada? A tensão admissível seria 1/4 vezes a tensão anterior. A tensão admissível seria igual a tensão anterior. A tensão admissível seria 2 vezes a tensão anterior. A tensão admissível seria 8 vezes a tensão anterior. A tensão admissível seria 4 vezes a tensão anterior. Explicação: Dobrar ¿r¿ significa adotar ¿2r¿ na express Considerando a expressão fornecida no enunciado, tem-se ADM = 12π2.E/23(kL/r)2 → ADM = 12π2.E/23(kL/2r)2 → ADM = 12π2.E/23(kL/r)2.(1/2)2 → ADM = 12π2.E/23(kL/r)2. → ADM = 4. (12π2.E/23(kL/r)2), ou seja, a nova tensão equivale a 4 vezes a anterior.
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