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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 área; menor;
o momento de inercia; maior;
o momento de inercia; menor;
a seção transversal; menor;
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.
2a Questão
Assinale a opção que apresenta a unidade que pode ser utilizada para expressar o momento de inércia de
uma superfície plana:
cm2
cm
4
cm3
kg.cm
MPa
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.
6000 cm3
6880 cm3
9333 cm3
5200 cm
3
4000 cm3
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 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.
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 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 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.
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.
9333 cm3
4000 cm3
6880 cm
3
6000 cm3
5200 cm
3
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:
distância do centróide da área ; perímetro da área
perímetro da área ; área
volume; área
momento de inércia; volume
área ; distância do centróide da área
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 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;
Para uma placa homogênea o centroide não coincide com o baricentro;
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 sempre será um valor positivo
O produto de inércia I xy desta seção pode ter um valor positivo
Explicação:
Propriedade da simetria
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 maior que o módulo da tensão normal no ponto R.
S é menor que o módulo da tensão normal no ponto P.
Q é menor que o módulo da tensão normal no ponto S.
P é maior que o módulo da tensão normal no ponto R.
R é maior que o módulo da tensão normal no ponto S.
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)
I, II e III.
II e III, apenas
I, apenas
I e III, apenas
I e II, apenas
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 cm
4
6840 cm4
4374 cm4
23814 cm4
230364 cm4
5a Questão
Determinar o momento de inércia da superfície hachurada em relação ao eixo x que
passa pelo centro de gravidade. (medidas em centímetros)
1024 cm4
1375 cm4
1524 cm4
986 cm4
1180 cm4
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
12 cm4
27 cm4
36 cm4
9 cm4
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
Torção
Cortante
cisalhante
Normal
Flexão
2a 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?
2,05 KN.m
3,08 KN.m
4,08 KN.m
6,50 KN.m
5,12 KN.m
Explicação: Resposta 4,08 KN.m
3a 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.
Não existem dados suficientes para a determinação
50 MPa
150 MPa
Nula
100 MPa
Explicação:
A variação da tensão de cisalhamento é linear. Assim, 100/150 = 2/3 e, portanto, 2/3.(150) = 100MPa
4a Questão
Sobre o fenômeno da torção de eixos maciços não circulares marque a alternativa incorreta:
A tensão de cisalhamento máxima ocorre no interior da seção transversal;
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 aumenta com o aumento do torque aplicado;
A tensão de cisalhamento é distribuída de forma que as seções transversais fiquem abauladas ou
entortadas;
O ângulo de torção aumenta com a redução do módulo de cisalhamento;
5a 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.
35,5 Hz
31 Hz
26,6 Hz
30,2 Hz
42 Hz
Explicação: f = 26,6 Hz
6a Questão
Determinar, para a barra de latão indicada na figura, a maior tensão de
cisalhamento e o ângulo de torção. Sabe-se que T=400 N.m e que G=40
GPa.
τ=15,38MPa→θ=3,69∘τ=15,38MPa→θ=3,69∘
τ=15384,61MPa→θ=0,211∘τ=15384,61MPa→θ=0,211∘
τ=15384,61MPa→θ=1,85∘τ=15384,61MPa→θ=1,85∘
τ=25,26MPa→θ=1,06∘τ=25,26MPa→θ=1,06∘
τ=15,38MPa→θ=0,211∘τ=15,38MPa→θ=0,211∘
Explicação:
7a Questão
Sobre o fenômeno da torção de eixos circulares não maciços marque a alternativa incorreta:
O ângulo de torção diminui com uma redução 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;
A tensão de cisalhamento depende do momento de torção;
A tensão de cisalhamento máxima ocorre na periferia da haste e tem uma variação linear;
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;
o momento estático é mínimo;
a tensão normal é nula;
as deformações longitudinais são máximas.
o esforço cortante sofre uma descontinuidade;
1a Questão
Um eixo não-vazado de seção transversal circular se encontra submetido a um momento de torção. Podemos
afirmar que:
a tensão de cisalhamento é máxima no centro da seção circular;
a tensão de cisalhamento é máxima na periferia da seção circular;
a tensão de cisalhamento independe do momento de torção;
a tensão de cisalhamento é nula na periferia da seção circular;
a tensão de cisalhamento é constante ao longo da seção circular.
2a Questão
Para o carregamento mostrado na figura, determine na viga AC a posição onde o gráfico do esforço cortante
tem uma descontinuidade, sabendo que a reação em A é RA = 13,75 kN.
2,,5 m
7,5 m
2 m
5 m
8 m
3a Questão
A extremidade B da barra de alumínio gira de 0,6° pela ação do torque T. Sabendo-se
que b=15 mm e G=26 GPa, determinar a máxima tensão de cisalhamento da barra.
0,507 MPa
7,06 MPa
70600 Pa
0,706 Pa
5,07 MPa
Explicação:
4a Questão
Para o carregamento mostrado na figura, determine o valor das reações verticais nos apoios.
RA = 8,75 kN e RC = 11,25 kN
RA = 26,25 kN e RC = 13,75 kN
RA = 13,75 kN e RC = 26,25 kN
RA = 11,25 kN e RC = 8,75 kN
RA = 11,25 kN e RC = 28,75 kN
5a Questão
A viga engastada mostrada na figura possui uma reação em A que se opõe à rotação da viga. Determine essa
reação.
1800 Nm no sentido anti-horário
600 N para baixo
600 N para cima
180 Nm no sentido anti-horário
180 Nm no sentido horário
6a 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
Torção
Cortante
Momento
Flexão
7a Questão
Suponha uma viga de 4m de comprimento apoiadas em suas extremidades A e B. Sobre esta viga existe um
carregamento de 5kN/m. Considere o ponto M, médio de AB. Neste ponto os valores do momento fletor e
esforço cortante atuantes na seção valem, respectivamente:
5kN.m e 8kN
0kN.m e 10kN
10kN.m e 0kN
8kN.m e 8kN
8kN.m e 5kN
Explicação:
No ponto M, o momento fletor é máximo e o esforço cortante igual a zero. Mmáximo = q.L
2/8
Mmáximo = q.L
2/8 = 5.(4)2/8 = 10kN.m e V = 0 kN
8a Questão
Para o carregamento mostrado na figura, determine o valor do momento fletor máximo na viga AC, sabendo
que a reação em A é RA = 13,75 kN.
25 kNm
26,75 kNm
13,75 kNm
68,75 kNm
75 kNm
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 ;
464 MPa
560 MPa
280 MPa
234 MPa
143 MPa
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
elementoslongitudinais 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 II
I e III
I, II e III
II e III
I
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 ;
45 MPa
35 MPa
40 MPa
25 MPa
30 MPa
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:
Estes pontos estão necessariamente alinhados
Nada pode ser afirmado.
Um desses pontos é o centro e os demais igualmente afastados do centro.
Um destes pontos é o centro e os demais afastados deste. O de 50 MPa mais afastado que o de
100MPa
Um destes pontos é o centro e os demais afastados deste. O de 100 MPa mais afastado que o de
50MPa
Explicação:
A variação da 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
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:
Se a seção transversal da coluna for circular e seu raio for duplicado, a carga Pcr resulta 16 vezes
maior.
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.
A carga crítica Pcr é proporcional ao produto EI.
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
1a 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).
154 MPa
104 MPa
95 MPa
170 MPa
144 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.
2a 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.l
2/8 Tensão = M.R/I
408 MPa
51 MPa
204 MPa
102 MPa
25,5 MPa
Explicação:
Mmáximo = q.l
2/8 = 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
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
0,82 mm
3,00 mm
0,41 mm
10 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.
4a 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
30,0
3,0
0,3
0,003
0,03
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
5a 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
Ferro Dúctil
Alumínio
Liga Inoxidável 304
Liga Inoxidável PH
Ferro Cinzento
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.
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 [compressão]
Q [compressão] - R [tração] - S [nula]
Q [tração] - R [compressão] - S [nula]
Q [tração] - R [tração] - S [tração]
Q [compressão] - R [tração] - S [tração]
1a Questão
Uma barra de aço de seção transversal retangular está submetida a dois momentos fletores iguais e opostos
atuando no plano vertical de simetria da barra da figura.
Determine o valor do momento fletor M que provoca um escoamento na barra. Considere σE=248 MPa.
672,6 kN.cm
338,3 kN.cm
672,6 N.m
43,31 kN.cm338,3 N.m
Explicação:
2a 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
100 cm
200 cm
50 cm
125 cm
150 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
3a 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
68,9mm
37,4mm
48,6mm
25,7mm
4a 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 abaixo do eixo longitudinal
centróide minimiza as tensões de tração nessa região.
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.
A aplicação de uma força longitudinal normal acima 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.
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
5a 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
longitudinal normal, 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.
6a 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.
7a 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
4.800 kN
3.600 kN
7.200 kN
2.400kN
1.200 kN
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.
1a Questão
Sabendo que o momento mostrado atua em um plano vertical, determine a tensão no Ponto A.
91.7 MPa-
-11.52 MPa
-61.6 MPa
-17.06 MPa
-9.81 MPa
Explicação:
2a Questão
Sabendo que o momento mostrado atua em um plano vertical, determine a tensão no Ponto B.
91.7 MPa
11.52 MPa
61.6 MPa
9.81 MPa
17.06 MPa
Explicação:
3a 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/J2,5 mm
1,5 mm
3,0 mm
2,0 mm
1,0 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
4a 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
C e D
A e B
A e C
A e D
B e 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 -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.
5a 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.
0,96 MPa e 62,5 mm
0,48 MPa e 125 mm
1,00 MPa e 50 mm
0,48 MPa e 62,5 mm
0,96 MPa e 125 mm
6a 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.
B
A
D
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.
7a 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 de maneira parabólica 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 linearmente 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/A
8a 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 C
C e D
A e B
Nenhum dos vértices.
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.
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 = π
2.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
500 cm
1.000 cm
250 cm
2.000 cm
125 cm
Explicação:
Como a tensão compressiva é fixa, fazemos Pcr = 30 kN.
Pcr = π
2.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.
2a 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 = π
2.E.I/(kL)2 e a tabela a 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
X5
X4
X3
X1
X2
Explicação:
Como a tensão compressiva é fixa, fazemos Pcr = 40 kN.
Pcr = π
2.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.
3a Questão
Uma coluna retangular de madeira de 4 m de comprimento tem seção reta 50 mm x 100 mm e está
posicionada verticalmente. Qual a carga crítica, considerando que as extremidades estejam presas por pinos.
Emadeira = 11 x 10
3 MPa. Não ocorre escoamento.
9,0 kN
7,8 kN
7,1 kN
8,5 kN
8,2 kN
Explicação:
P crítica = (3,14)
2 E.I / [(KL)2]
P crítica = (3,14)
2 11.103.(100.503/12) / [(1.4000)2] = 7,1 kN
4a 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 = π
2.E.I/(kL)2, obtenha o valor
aproximado da mesma utilizando os dadosa 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
110 kN
89 kN
10 kN
100 kN
Explicação:
Pcr = π
2.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.
5a Questão
Uma haste de 12,5m de comprimento é feita de uma barra de aço de 25 mm de diâmetro. Determine a carga
crítica de flambagem, se as extremidades estiverem presas a apoios:
Dados: E= 210 ,103 MPa, K = 0,5 e I = pi.r4/4
210 kN
190 kN
122 kN
165 kN
102 kN
Explicação:
P crítico = (3,14)2 E.I / [(KL)2]
P crítico = (3,14)2 210.109.(3,14.(0,0125)4/4) / [(0,5.12,5)2]= 102 kN
6a 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 = π
2.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
17,0 MPa
9,0 MPa
8,7 MPa
4,0 MPa
Explicação:
Pcr = π
2.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 . 10
3/(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.
7a 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?
2,5cm
25cm
25mm
0,25mm
2,5mm
1a Questão
Uma haste cilíndrica maciça está submetida a um momento de torção pura. Pode-se afirmar que, no regime
elástico:
a tensão de cisalhamento máxima ocorre no interior da haste.
a tensão de cisalhamento máxima ocorre na periferia da haste e tem uma variação linear;
a distribuição das tensões de cisalhamento na seção transversal depende do tipo de material da
haste;
a tensão de cisalhamento não depende do valor do momento de torção;
a distribuição das tensões de cisalhamento na seção transversal tem uma variação não linear;
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 = 12π
2.E/23(kL/r)2 e π= 3,1416
Material Módulo de Elasticidade (GPa)
X1 350
X2 230
X3 520
X3 810
X5 400
X2
X4
X3
X1
X5
Explicação:
Tensão, de uma forma geral, é igual a razão entre força e área, ou seja, ADM =
PADM/A ADM = 9.000. 10
3/150.000 . 10-6 = 0,060 . 109 = 6,0 . 106 = 6,0 MPa
Considerando a expressão fornecida no enunciado, tem-se ADM = 12π
2.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.
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?
Permaneceria a mesma aproximadamente.
Diminuiria em 10% aproximadamente.
Aumentaria em 17% aproximadamente.
Diminuiria em 17% aproximadamente.
Aumentaria em 10% 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 = 12π
2.E/23(k1,1L/r)2 ADM = 12π
2.E/23(k1,1L/r)2 .
(1,1)2 ADM = 12π
2.E/23(kL/r)2. 1,21 ADM = 0,83. (12π
2.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%.
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:
Irregularidades no terreno que sustentará a estrutura.
Verticalidade das colunas.
Variação na curvatura do planeta na região em que a estrutura será
erguida.
Imprevisibidade de cargas.
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.
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 = 12π
2.E/23(kL/r)2
OBS: Adote π= 3,1416
7.520 kN
1.890 kN
9.510 kN
10.815 kN
8.540 kN
Explicação:
ADM = 12π
2.E/23(kL/r)2 ADM = 12π
2.200.109/23.(130)2 ADM = 23.687,16.
109/388.700 ADM = 0,061. 10
9 Pa
Como a tensão é dada PADM = ADM . A PADM = 0,061. 10
9. 140.000 . 10-6 PADM = 0,854
. 107 = 8.540 kN
6a Questão
Ao projetarmos uma viga, devemos nos utilizar da expressão que fornece a
tensão admissível, dada por ADM = 12π
2.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 4 vezes a tensão anterior.
A tensão admissível seria 2 vezes a tensão anterior.
A tensão admissível seria 8 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 = 12π
2.E/23(kL/2r)2 ADM = 12π
2.E/23(kL/r)2.(1/2)2 ADM =
12π2.E/23(kL/r)2. ADM = 4. (12π
2.E/23(kL/r)2), ou seja, a nova tensão equivale a 4
vezes a anterior.