Trabalho RESMAT
18 pág.

Trabalho RESMAT

Pré-visualização2 páginas
1. Objetivo:
O objetivo deste trabalho é estudar os esforços internos em vigas. Para isso, devemos realizar um estudo de caso, detalhando as etapas no desenvolvimento dos cálculos até a montagem dos diagramas de esforços internos solicitantes.
Para tal, devemos avaliar todas as forças atuantes no sistema, calcular as reações de apoio e, trecho a trecho, utilizando a convenção de sinais, montar o diagrama de esforços solicitantes.
2. Introdução:
Na engenharia, a resistência dos materiais é estudada para que o engenheiro possa entender e para que ele possa usar cada material no local certo e de maneira correta, tendo em mãos, dados que estudamos nessa matéria como, por exemplo: a capacidade do material resistir a uma força a ele aplicada. A resistência de um material é dada em função de seu processo de fabricação e dentre eles estão: encruamento (deformação a frio), adição de elementos químicos, tratamento térmico e alteração do tamanho dos grãos. 
Entretanto, tornar materiais mais fortes pode estar associado a uma deterioração de outras propriedades mecânicas, por exemplo: na alteração do tamanho dos grãos, embora o limite de escoamento seja maximizado com a diminuição do tamanho dos grãos, grãos muito pequenos tornam o material quebradiço.
O dimensionamento de peças, que é um dos maiores objetivos de resistência dos materiais, se resume em analisar as forças atuantes na peça para que a inércia da mesma continue existindo e para que ela suporte os esforços empregados. Para isso é preciso conhecer o limite do material. Isso pode ser obtido através de ensaios como, por exemplo: ensaio de tração e impacto. 
No ensaio de tração, por exemplo, esses dados são demonstrados em gráficos de TENSÃO x DEFORMAÇÃO e descobre-se o módulo de elasticidade e o limite de resistência. A tensão em que é utilizada, é o limite entre o regime elástico e o plástico. No ensaio de impacto descobre-se o comportamento do material com relação ao tipo de fratura que ele apresentará quando for levado ao limite de ruptura (frágil ou dúctil).
Mas para fins de segurança é utilizado um coeficiente de segurança, que faz com que dimensionemos a peça para suportar uma tensão maior que a tensão limite mencionada acima. Tudo isso é necessário para que se obtenha total certeza nos resultados, já que pequenos erros podem acarretar grandes problemas mais adiante. 
A ciência de resistência dos materiais é também muito importante para que não se tenha prejuízos gastando mais material do que o necessário, acarretando também em outro problema que é o excesso de peso e gastos desnecessários, que através de um cálculo bem feito, podem ser reduzidos.
3. Teoria:
3.1. Esforços Internos Solicitantes:
A elaboração de Diagramas de Esforços Internos Solicitantes (D.E.I.S.) é largamente utilizada para a análise de como forças internas à estrutura (forças normais, esforços cortantes, momentos fletores e momentos torçores) se distribuem nas diversas seções da viga em função de carregamentos atuantes. Esse tipo de diagrama é a representação gráfica dos esforços nas seções ao longo de um elemento. Graças a esse tipo de diagrama, podemos calcular com determinada precisão os pontos mais frágeis da estrutura para uma determinada solicitação para que assim possam-se tomar providências para um eventual reforço na estrutura ou para uma melhor distribuição dos esforços, por exemplo.
Considerando uma estrutura isostática (que possui sua liberdade restringida) em equilíbrio e sujeita a um carregamento qualquer, podemos efetuar um \u2018corte\u2019 de seção transversal \u2018S\u2019. Com isso, o equilíbrio fica dividido (evidência que prova a existência de forças internas à estrutura). Tais forças geram dois sistemas de vetores que se distribuem com mesmo módulo e direções opostas em ambas às partes cortadas, graças à lei de Newton de ação e reação.
Representação do \u2018corte\u2019 de uma estrutura e suas forças internas
Contudo, para a elaboração do Diagrama de Esforços Internos Solicitantes, usamos apenas uma das partes provenientes do corte, retirando as forças de um lado e transportando para o outro.
	O vetor \u2018V\u2019, chamado de força cortante é a componente que representa a força que tende a cisalhar ou cortar a estrutura na seção \u2018S\u2019 em estudo, atuando sempre no sentido perpendicular à estrutura. \u2018N\u2019, denominada de força normal, tem a característica de tracionar ou comprimir a estrutura, é sempre aplicada, portanto, no sentido horizontal. Já \u2018M\u2019, conhecido como momento fletor indica a tendência que a peça está sujeita a rotacionar.
Exemplificação de forças e momentos atuantes em uma viga
3.2. Esforços Mecânicos:
Os esforços mecânicos são o principal foco da resistência dos materiais, pois todo o estudo gira em torno de como dimensionar uma peça ou elemento de máquina para que suporte os efeitos que os esforços mecânicos gerados por uma estrutura geral ou específica estarão atuando sobre a mesma. 
Cada tipo de esforço possui uma forma específica de ser analisado, estudado e calculado. Para isso, é necessário utilizar-se dos conhecimentos de um dos ramos da Física: a estática, para que o equilíbrio de forças demonstre o que acontecerá com dada peça de determinado material quando submetida a certo tipo de esforço. 
Os cálculos de esforço mecânico estão profundamente conectados com cálculos geométricos, envolvendo estudos de secções transversais de materiais, trazendo conceitos como: momento de inércia, módulo de resistência e raio de giração. Estes conceitos estão interligados com os cálculos de análise de tensões, sendo a junção de conceitos geométricos, estática e dados referentes ao material que surge o cálculo de dimensionamento, onde procura-se desenvolver um elemento capaz de resistir a todos os esforços que estarão sendo aplicados nele durante o funcionamento da máquina, estrutura ou em qualquer lugar onde ele seja submetido a esforços.
São os esforços mecânicos:
Tração;
Compressão;
Cisalhamento;
Flexão;
Torção;
Flexo-Torção;
Flambagem.
3.3. Vigas:
Uma viga é um elemento estrutural das edificações. A viga é geralmente usada no sistema laje-viga-pilar para transferir os esforços verticais recebidos da laje para o pilar ou para transmitir uma carga concentrada, caso sirva de apoio a um pilar.
A parte da engenharia civil que se dedica ao estudo das tensões recebidas pela estrutura e ao seu dimensionamento é a engenharia estrutural. As edificações basicamente apresentam três tipos de vigas, que diferem na forma em que são ligados aos seus apoios.
As vigas podem ser:
Viga em balanço ou em console: é uma viga de edificação com um só apoio. Toda a carga recebida é transmite a um único ponto de fixação;
Viga bi apoiada ou simplesmente apoiada: diz-se das vigas com dois apoios, que podem ser simples e/ou engastados, gerando-se vigas do tipo simplesmente apoiadas, vigas com apoio simples e engaste, vigas bi engastadas;
Viga contínua: diz-se da viga com múltiplos apoios.
As viga feitas em concreto armado, são dimensionadas de forma que apenas a sua ferragem longitudinal resista aos esforços de tração, não sendo levado em conta a resistência a tração do concreto, por este ser muito baixa. As vigas de concreto armado recebem uma ferragem secundária distribuída transversalmente ao logo da viga denominada estribos. Possuem a finalidade de levar até os apoios as forças cisalhantes.
Vigas de concreto que são fundidas juntamente com a laje, o seu dimensionamento a compressão pode levar em conta parte laje junto a viga, ajudando a diminuir a quantidade de ferragem para resistir aos esforços de compressão.
Em viadutos e em pontes, as vigas são do tipo bi apoiadas. Seus apoios são chamados livres. Assim a estrutura pode oscilar em seus apoios, evitando o aparecimento de trincas e permitindo a estrutura oscilar com o deslocamento das cargas móveis recebidas, sem afetar a sua estabilidade.
Elemento estrutural de madeira, ferro ou concreto (betão em Portugal) armado,