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CIV114 Profª. Maiga Dias 1 Considerando novamente a área A situada no plano xy e o elemento de área da de coordenadas x e y, o momento de inércia da área A em relação ao eixo x e o momento de inércia de A em relação ao eixo y são definidos por: 𝐼𝑥 = 𝑦² 𝑑𝐴 𝐴 𝐼𝑦 = 𝑥² 𝑑𝐴 𝐴 Como agora temos o quadrado da distância pela área dA, as unidades do momento de inércia são mm4, cm4, m4. Figura 1 2 Profª. Maiga Dias 3 Profª. Maiga Dias 4 Profª. Maiga Dias Nem sempre as figuras planas que iremos estudar terão as formas de áreas conhecidas, apresentadas nas tabelas anteriores. Quando estivermos trabalhando com figuras de áreas compostas devemos aplicar um teorema, chamado Teorema de Steiner, ou Teorema dos eixos paralelos, para a obtenção do momento de inércia desta área mais complexa. Figura 2 5 Profª. Maiga Dias Considerando o momento de inércia Ix de uma área A em relação a um eixo x arbitrário. Se chamarmos y a distância de um elemento de área dA até esse eixo, sabemos que: 𝐼𝑥 = 𝑦² 𝑑𝐴 𝐴 Vamos desenhar o eixo centroidal x’, ou seja, o eixo paralelo a x que passa pelo centróide C da área. A distância do elemento dA até esse eixo será chamada de y’, e teremos y=y’+d, onde d é a distância entre os dois eixos. Substituindo vamos encontrar: 𝐼𝑥 = 𝑦² 𝑑𝐴 𝐴 = (𝑦′ + 𝑑)² 𝑑𝐴 𝐴 𝐼𝑥 = 𝑦′² 𝑑𝐴 𝐴 + 2𝑑 𝑦′ 𝑑𝐴 𝐴 + 𝑑² 𝑑𝐴 𝐴 6 Profª. Maiga Dias Figura 3 𝐼𝑥 = 𝑦′² 𝑑𝐴 𝐴 + 2𝑑 𝑦′ 𝑑𝐴 𝐴 + 𝑑² 𝑑𝐴 𝐴 A primeira integral representa o momento de inércia Ix, da área em relação ao eixo centroidal x’. A segunda integral representa o momento estático Qx, da área em relação ao eixo x’. Esse momento estático é nulo, uma vez que o eixo x’ passa pelo centróide C. Por último temos a terceira integral, que é a área total A. Portanto temos: 𝐼𝑥 = 𝐼𝑥′ + 𝐴𝑑² A mesma dedução é feita para o momento de inércia em relação ao eixo y. 7 Profª. Maiga Dias Então, pelo teorema dos eixos paralelos temos: “O momento de inércia de uma superfície de área A em relação a um eixo AA’ é igual ao momento de inércia da mesma superfície em relação a um eixo BB’, que passa pelo seu centróide e é paralelo a AA’, mais o produto da área pelo quadrado da distância entre os eixos.” 8 Profª. Maiga Dias Quando trabalhamos com áreas compostas generalizamos para os dois eixos x e y os momentos de inércia: A primeira parcela se refere ao momento de inércia da figura simples em relação ao seu próprio centróide (tabelas). A segunda, a área da figura simples multiplicada pelo quadrado da distância entre o centróide da figura simples e o centróide da figura composta. 9 Profª. Maiga Dias 𝐼𝑥= 𝐼𝑥𝑖 + 𝐴𝑖𝑑𝑦𝑖² 𝑖 𝐼𝑦= 𝐼𝑦𝑖 + 𝐴𝑖𝑑𝑥𝑖² 𝑖 Propriedade empregada no cálculo de flexão de vigas, flambagem de pilares, etc. O raio de giração de uma área A em relação aos eixos x e y é definido por: 𝑟𝑥 = 𝐼𝑥 𝐴 𝑟𝑦= 𝐼𝑦 𝐴 As unidades do raio de giração serão mm, cm, m. 10 Profª. Maiga Dias Propriedade empregada no dimensionamento de pilares, entre outros. » BEER, Ferdinand Pierre; AMORIM, José Carlos (Rev.) Mecânica vetorial para engenheiros. Rio de Janeiro: McGraw-Hill, 2006. 2 v » HIBBELER, R. C.; SANTOS, José Maria Campos dos (Rev.). Estática: mecânica para engenharia. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011 11 Profª. Maiga Dias
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