Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 0 ANÁLISE ESTRUTURAL 1 INTRODUÇÃO À ESTRUTURAS ISOSTÁTICAS O conteúdo desta nota de aula foi elaborado utilizando as seguintes referências bibliográficas: - Curso de Análise Estrutural Volume 1 – Estruturas Isostáticas José Carlos Süssekind Editora Globo - Estática das Estruturas Humberto de Lima Soriano Editora Ciência Moderna Parte2: 1 - Pórticos ou quadros: simples e compostos 2 - Grelhas Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 1 - Pórticos planos isostáticos: Pórtico plano ou quadro plano é toda estrutura em barras retas ou curvas situadas em um plano usualmente vertical. Existem quatro tipos fundamentais de Pórtico Simples, conforme ilustrados na figura a seguir. 1- Pórtico biapoiado 2 - Pórtico em balanço ou Pórtico engastado e livre 3 - Pórtico triarticulado 4 - Pórtico biapoiado com articulação interna e contraventado (escora ou tirante) Os Pórticos simples quando associados formam os denominados pórticos compostos, conforme ilustrado a seguir. Tirante ou Escora Tirante: barra sob tração Escora: barra sob compressão rótula 2 P q q P q P Articulações: 1, 2, 3 1 3 rótula q P Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 2 Casos de pórticos simples Hipostático: 1º Caso: pórtico biapoiado com reações de apoio concorrentes; (reações de apoio com linha de ação concorrente em um mesmo ponto, permitindo rotação em torno deste ponto) Hipostático Hipostático 2º Caso: pórtico triarticulado com apoios e rótula alinhados; (apoios e rótula no mesmo alinhamento permitindo rotação) Hipostático Hipostático Vb Va Hb Reações de apoio com linha de ação concorrendo para o mesmo ponto: b b b Pórtico gira em torno do apoio b; a a Vb Va Ha Pórtico gira em torno do apoio a; Sem equilíbrio estático Sem equilíbrio estático Reações de apoio com linha de ação concorrendo para o mesmo ponto: a Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 3 A seguir são ilustrados exemplos de ligações do tipo rótula em pórtico Metálicos: pinos, parafusos, rebites Ligação ou solda Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 4 OBS: As ligações com parafusos, soldas e cantoneiras podem ser do tipo rígido (engastado), conforme ilustrado a seguir; A seguir é ilustrado um exemplo de ligação do tipo rótula em pórtico de concreto armado: Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 5 O processo de resolução dos pórticos ou quadros compostos é semelhante ao da viga Gerber, ou seja, é necessário decompor o quadro composto em vários quadros simples. A decomposição de forma semelhante ao da viga Gerber sempre ocorre nas rótulas. Porém, existe uma diferença básica entre a decomposição de um quadro composto e de uma viga Gerber, a qual é apresentada a seguir. - Na viga Gerber a rótula pode ser apoio do 1º gênero ou do 2º gênero. - No pórtico composto a rótula sempre vira apoio do 2º gênero. A seguir são listadas algumas dicas que auxiliam o processo de decomposição. 1- Dica: a análise sempre inicia pelos apoios do 1º gênero, caso ocorra na estrutura. 2- Dica: sempre que existir um apoio do 1º gênero próximo de um tirante ou escora, o mesmo fará parte de um Pórtico biapoiado com articulação interna e contraventado (escora ou tirante). Neste caso ocorre a decomposição na rótula deste pórtico. 3- Dica: sempre que existir um apoio do 1º gênero e que não tenha próximo um tirante ou escora, o mesmo fará parte de um Pórtico biapoiado. A análise parte deste ponto e percorre as barras até encontrar a primeira rótula, ponto no qual ocorre a decomposição. Curso: Engenharia Civil; Prof:Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 6 4- Dica: após a análise dos apoios do 1º gênero, inicia-se a análise dos apoios do 2º gênero, neste caso, a análise parte deste ponto (apoio) e percorre as barras até encontrar a segunda rótula mais próxima, ponto no qual ocorre a decomposição. - quando existem dois apoios do 2º gênero sempre haverá uma rótula 5- Dica: No caso da estrutura possuir apoio do 3º gênero (engaste) a análise parte deste ponto (apoio) e percorre as barras até encontrar a rótula mais próxima, ponto no qual ocorre a decomposição. - Se na decomposição a rótula ficar somente sobre a extremidade de uma barra de um quadro simples, a mesma não precisa ser representada na decomposição. Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 7 Exemplo10: Decompor os pórticos compostos e indicar a ordem de resolução. Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 8 6 Lista de exercícios: Decompor os pórticos compostos e indicar a ordem de resolução. a) b) c) d) Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 9 e) f) g) h) Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 10 i) j) L) m) Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 11 n) o) p) q) Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 12 r) s) t) u) Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 13 Após a decomposição do pórtico composto obtêm-se os pórticos simples, cujo processo de resolução é semelhante ao das vigas simples. Para realizar esta análise deve-se utilizar o seguinte procedimento: I - Identificar as seções que devem ser consideradas na análise: . seções sobre os apoios: a, i . seções sob cargas concentradas: h . seções sob cargas momento: c . seções no inicio e final de cargas distribuídas: e, f . seções sobre as extremidades das barras: b, g . seções sobre as rótulas: d Na maioria dos casos as seções que devem ser consideradas se sobrepõem. II - Identificar e calcular as reações de apoio: . apoio a: reação vertical (Va), reação horizontal (Ha) . apoio i: reação vertical (Vi), reação horizontal (Hi) As reações de apoio são determinadas por das equações de equilíbrio: Fx = 0; Fy = 0; M = 0 esta equação estabelece que o somatório do momento em qualquer seção da estrutura (ex: viga, pilar) é sempre igual a zero. Esta equação é utilizada em relação a uma das seções sobre apoio, o que possibilita obter as reações de apoio com maior facilidade. Outro ponto relevante que deve ser esclarecido é a diferença entre o valor do momento e o somatório do momento em uma determinada seção S de uma estrutura. MS = 0 SEMPRE SERÁ ZERO. MS = PODE SER ZERO OU NÃO. III - Determinar o valor dos esforços solicitantes em cada seção considerada na análise. A determinação dos esforços solicitantes em cada seção considerada na análise permitirá a construção dos diagramadas de esforços solicitantes (DN; DV; DM). a P1 q M 1 b c d e f g h i Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural1_revisão 01 14 OBS 1: Para pórticos com barras inclinadas, os diagramas de esforços solicitantes (DN, DV, DM) são traçados aplicando-se sempre o valor do esforço em cada seção de forma perpendicular ao eixo da barra, conforme ilustrado na figura a seguir. OBS 2: Para pórticos com rótulas existe além das três equações de equilíbrio: Fx = 0; Fy = 0; M = 0; uma quarta equação: Mrótula = 0 Para este tipo de pórtico as reações de apoio são determinadas de forma mais fácil utilizando inicialmente esta quarta equação Mrótula = 0. EX: Mrótula_pelo lado inferior = 0 Mrótula_pelo lado superior = 0 ou ou Mrótula_pela direita = 0 Mrótula_pela direita = 0 Iniciar sempre pelo lado menor: Iniciar sempre pelo lado menor: Neste caso pelo lado inferior: Neste caso pelo lado direito: Mb/inferior = 0 Md/direita = 0 Permite obter Ha Permite obter Ve Pois apenas Ha faz momento em b Pois apenas Ve faz momento em d Em alguns casos mesmos começando pela 4 quarta equação Mrótula = 0 pelo lado menor não é possível obter o valor de nenhuma reação de apoio. Nestes casos, o que fazer ? EX: Neste caso pelo lado inferior: Mb/inferior = 0 equação em função de Ha e Va Não permite obter nenhuma reação de apoio, Visto que foi escrito uma equação com 2 variáveis Para resolver Fazer somatório do momento no apoio do lado maior: Me = 0 2ª equação em função de Ha e Va Assim, duas equações com as mesmas variáveis RESOLVIDO; a b c d a b c d e a b c d N, V, M N, V, M N, V, M N, V, M e Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 15 OBS 3: Para pórticos contraventados (escora ou tirante), nestes casos, as barras trabalham como escora ou tirante e apresentam apenas esforço Normal constante, com cortante e momento nulos: V = 0 e M = 0 1º passo: 2º passo: 3º passo: Em alguns casos utilizando 4 quarta equação Mrótula = 0 pelo lado menor não é possível obter o valor do esforço normal no contraventamento. Nestes casos, o que fazer ? EX: Neste caso pelo lado inferior: Ma/inferior = 0 Obtém equação em função de Va e N; Não permite obter o valor das variáveis, visto que, foi escrito uma equação com 2 variáveis; Para resolver Fazer somatório do momento no apoio do lado maior: Me = 0 Obtém a 2ª equação em função de Va e N; Assim, duas equações com as mesmas variáveis RESOLVIDO; N 0 V= 0 e M= 0 TIRANTE tracionada OU ESCORA comprimida Para calcular as reações de apoio de pórtico contraventado, secciona-se esta barra (contraventamento), substituindo-a por um par de esforço normal em sentido opostos. N = ? Iniciar pela primeira equação ∑Fx = 0, visto que permite obter De forma direta a reação de apoio horizontal Aplicar a 4 quarta equação Mrótula = 0 pelo lado menor para obter o valor de esforço normal no contraventamento. a b c d N e Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 16 OBS 4: Conforme pode ser observado no pórtico ilustrado a seguir, o momento fletor pode tracionar: BARRAS VERTICAIS: t.f.d traciona fibra da direita; OU t.f.e traciona fibra da esquerda; BARRAS HORIZONTAIS E INCLINADAS: t.f.s traciona fibra superior; OU t.f.i traciona fibra inferior; Portanto, o momento fletor em uma dada seção transversal será definido da seguinte forma: Seção qualquer em uma barra vertical: Mci = ? Mcs = ? Ex: Mci = 12 (t.f.d) + 17 (t.f.e) = 5 kN.m (t.f.e) Mcs = 5 (t.f.e) + 0 = 5 kN.m (t.f.e) Seção qualquer em uma barra horizontal e ou inclinada: Mbe = ? Mbd = ? Ex: Mbe = 10 (t.f.s) + 18 (t.f.i) = 8 kN.m (t.f.i) Mbd = 8 (t.f.i) + 0 = 8 kN.m (t.f.i) M t.f.e t.f.d t.f.s t.f.i t.f.s t.f.i M M M c cs ci bd be b Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 17Exemplo11: determine as reações de apoio e os diagramas de esforços solicitantes para o pórtico (ou quadro) apresentado a seguir. Resolução: Decomposição do pórtico (ou quadro) e ordem de resolução: Pórtico (ou Quadro) 1 - calcular as reações de apoio: Me_pelo_inferior = 0 + Hc . 4,0 - Vc . 2,0 = 0 Hc = 0,5 Vc Mg = 0 + - Hc . 4,0 - Vc . 6,0 - 1,0 . 8,0 - R1 . 4,0 = 0 Vc = - 5,0 Vc = 5,0 kN Correção da equação: Hc = - 0,5 Vc Hc = - 2,5 Hc = 2,5 kN + Fx = 0 - Hc + Hg + 1,0 + R1 = 0 Hg = - 6,5 Hg = 6,5 kN + Fy = 0 - Vc + Vg = 0 Vg = 5,0 kN Pórtico (ou Quadro) 2 - calcular as reações de apoio: Mc_pelo_inferior = 0 + Hd . 4,0 = 0 Hd = 0 + Fx = 0 Hb + Hd - 4,0 + 2,5 = 0 Hb = 1,5 kN + Fy = 0 Vb + Vd + Vc’ - R2 + 5,0 = 0 Vb + Vd = 10,0 kN Mc_pela_esquerda = 0 + - Vb . 5,0 + R2 . 2,5 = 0 Vb = 7,5 kN Vd = 2,5 kN Pórtico (ou Quadro) 3 - calcular as reações de apoio: + Fx = 0 Ha - Hb’ = 0 Ha = 1,5 kN + Fy = 0 Va - Vb’ = 0 Va = 7,5 kN Ma = 0 + Hb’ . 4,0 + Ma = 0 Ma = - 6,0 kN.m Ma = 6,0 kN.m 1 kN b 4 kN a b 4 kN 4,0 m 4,0 m 5,0 m 2,0 m 4,0 m 3 kN/m 4,0 m 2,0 m 4,0 m Ha Va Hb Vb R1 = 8kN c Hc Vc 4,0 m 4,0 m e f g Vg 1ª 3ª Vb’ = 7,5 Hb’ = 1,5 1 kN 1 kN/m d c 5,0 m Vd R2 = 15 kN Vc’ = 5,0 Hc’ = 2,5 4,0 m Ma 2ª Hd Hg Hg Hc Vc Para pórtico com rótula: iniciar os cálculos com 4ª equação sempre: MRótula =0 pelo lado menor; - Surgindo equação com duas variáveis; - Fazer somatório do momento no apoio do lado maior: M = 0. Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 18 Resolução: Decomposição do pórtico (ou quadro) e ordem de resolução: 1 - calcular o esforço normal: Nas = - 7,5 kN / Nbi = - 7,5 kN Nbd = + 4 - 1,5 = + 2,5 kN / Nce = + 2,5 kN / Nds = - 2,5 kN / Nci = - 2,5 kN Ncs = + Hc . cos + Vc . cos = + 5,59 kN / Nei = + 5,59 kN Ned = + 2,5 - 1,0 = + 1,5 kN / Nfe = + 1,5 kN Ngs = - 5,0 kN / Nfi = - 5,0 kN Analisando de cima/baixo: Nci = ? 2 - calcular o esforço cortante: Vas = - 1,5 kN / Vbi = - 1,5 kN Vbd = + 7,5 kN / Vce = 7,5 - R2 = - 7,5 kN / Vds = 0 / Vci = 0 Vcs = + Hc . sen - Vc . sen = - 4,83 kN / Vei = - 4,83 kN Ved = - 5,0 kN / Vfe = - 5,0 kN Vgs = + 6,5 kN / Vfi = + 6,5 - R1 = - 1,5 kN Analisando da esquerda/direita: Vfi = ? 3 - calcular o momento fletor: Mas = 6,0 kN.m (t.f.d) / Mbi = 0 Mbd = Mce = Mci = Mds = 0 Mcs = 0 Mei = Med = 0 Mfe = [ Vc . 4,0 ] t.f.s = 20,0 kN.m (t.f.s) Mgs = 0 Mfi = [ Hg . 8,0 ] t.f.d + [ R2 . 4,0 ] t.f.e = 52 t.f.d + 32 t.f.e = 20,0 kN.m (t.f.d) Analisando da esquerda/direita: Mfi = ? Hg = 6,5 kN Ha = 1,5 kN Va = 7,5 kN Hb= 1,5 kN Vb= 7,5 kN Hc = 2,5 kN Vc = 5,0 kN Vg = 5,0 kN Vd = 2,5 kN Ma = 6,0 kN.m Hd = 0 1 kN b 4 kN a b 4,0 m 2,0 m 4,0 m R1 = 8kN c 4,0 m 4,0 m e f g 1ª 3ª Vb’ = 7,5 Hb’ = 1,5 d c 5,0 m R2 = 15 kN Vc’ = 5,0 Hc’ = 2,5 4,0 m 2ª c Hc = 2,5 kN Vc = 5,0 kN Rótula não transmite momento, apenas as forças são transferida de uma lado para o outro da rótula; Rótula não transmite momento, apenas as forças são transferida de uma lado para o outro da rótula; tg = 4/2 = 63,43 0 = 26,57 0 Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 19 Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 20 Obs: Não existindo momento aplicado na quina rígida tem-se que o momento na quina rígida é todo interno ou todo externo, conforme ilustram os exemplos a seguir; Ex1: Mbe = (2,5 . 3) t.f.s = 7,5 kN.m (t.f.s) Mbi = 7,5 kN.m (t.f.d) forma direta Igual e todo externo ou todo interno; Verificando: analisando de baixo para cima: Mbi = (3 . 2,5) t.f.d = 7,5 kN.m (t.f.d) Ex2: Mbe = (3,333 1,5) t.f.i = 5,0 kN.m (t.f.i) Mbi = 5,0 kN.m (t.f.e) forma direta Igual e todo externo ou todo interno; Verificando: analisando de baixo para cima: Mbi = (1 .2,5 + 1,667 . 1,5) t.f.e = 5,0 kN.m (t.f.e) Ex3: Mbe = (3,25 . 1,5) t.f.s = 4,88 kN.m (t.f.s) Mbi = 4,88 (t.f.d) + 6 (t.f.e) = 1,13 kN.m (t.f.d) forma direta Diferente, visto que existe momento aplicado; Verificando: analisando de baixo para cima: Mbi = (1 . 2,5) t.f.e + (1,75 . 1,5) t.f.d = 0,13 kN.m (t.f.e) 10 kN 3,0 m 2,5 m a c b Hc = 3 kN Va = 2,5 kN Vc = 7,5 kN 7,5 kN.m 7,5 kN.m 1 kN 1,5 m 1,5 m 2,5 m a c b Hc = 1 kN Va = 3,333 kN Vc = 1,667 kN 5,0 kN.m 5,0 kN.m 3 kN 5 kN 1,5 kN 1,5 m 1,5 m 2,5 m a c b Hc = 1 kN Va = 3,25 kN Vc = 1,75 kN 4,8 kN.m 1,13 kN.m 5 kN 6 kN.m Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 0121 Exemplo12: determine as reações de apoio e os diagramas de esforços solicitantes para o pórtico apresentado a seguir. Resolução: Decomposição do pórtico e ordem de resolução: Pórtico 1ª - calcular as reações de apoio: Mg_pelo_inferior = 0 + He . 4,0 - 3,0 = 0 He = 0,75 kN + Fx = 0 He + HL - 2 - 1,5 + 10 = 0 HL = - 7,25 HL = 7,25 kN + Fy = 0 Ve + VL = 13,0 kN Mg_pela_direita = 0 + +VL. 8,0 - HL . 8,0 - 1 .10,0 - 1,5 . 4,0 + R1 . 2,0 - R2 . 3,0 + 3 = 0 8 VL = 87 VL = 10,875 kN Ve = 2,125 kN Pórtico 2ª - calcular as reações de apoio: + Fx = 0 Ha + N - N - 3,0 - He’ + 1 = 0 Ha = 2,75 kN Me_pelo_inferior = 0 + - N . 3,0 + Vf . 2,0 + 1. 3 + 4 = 0 Vf = 1,5 N - 3,5 Ma = 0 + Vf . 7,0 - 1. 1 + N.1 + 4 - 4 + He’ . 4,0 - Ve’. 5,0 + - R3 . 2,5 + 2,0 . 2,0 + 3,0 . 4,0 - N.1= 0 N = 4,01 kN Vf = 2,52 kN + Fy = 0 Va + Vf = Ve’ + R3 + 2 Va + Vf = 14,125 kN Va = 11,61 kN 2 kN 4,0 m 4,0 m 5,0 m 2,0 m 4,0 m 2 kN/m 4,0 m 5,0 m a 2 + 4 = 6,0 m Ha Va d e f Vf R3 = 10 kN e He Ve R2= 12 kN 4,0 m 4,0 m g h L VL 1ª 2ª Ve’ = 2,125 He’ = 0,75 Para pórtico com rótula: iniciar os cálculos com 4ª equação sempre: MRótula = 0 pelo lado menor 4 kN.m 4 kN.m 4 kN.m 4 kN.m 2 kN 2 kN HL N = ? 1,5kN 1 kN 2,0 m 2,0 m 2,0 m 2,5 kN/m 3 kN 1,5kN 1 kN 2,0 m 2,0 m 2 kN 3 kN 2,0 m c i j R1= 10 kN Pórtico contraventado: 1 - seccionar o contraventamento e substituir por um par de esforço normal em sentidos opostos. 2 - iniciar os cálculos com 1ª equação sempre: Fx = 0 3 - em seguida utilizar 4ª equação sempre: MRótula = 0 pelo lado menor; - Surgindo equação com duas variáveis; - Fazer somatório do momento no apoio do lado maior: M = 0. 3 kN.m 3 kN.m 3 kN.m 3 kN.m 2,0 m 1,0 m 1 kN 1,0 m 1 kN b Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 22 Resolução: 1 - calcular o esforço normal: Nas = -11,61 kN/ Nbi=Nbs= -11,61 kN / Ndi = - 11,61 kN / Ncd = + 3 kN / / Nde = + 3 kN / Ndd = + 3,0 - 2,75 - 4,01 = - 3,76 kN / Nee = - 3,76 kN Nfs = - 2,52.cos- 3,01.cos= - 3,77 kN Nei = - 3,77 kN / Nbarra_bf = + 4,01 kN Nes = - 2,125 kN / Ngi = - 2,125 kN Ngd = - 0,75 kN / Nhe = - 0,75 kN NLs = - 10,875 kN / Nii = - 10,875 kN Nje = - 1,5 kN / Nid = - 1,5 kN Nhi ou Nhd = ? Análise pela esquerda ou superior: Nhi = +1,25.cos - 9,875.cos = - 8,27 kN Análise pela direita ou inferior: Nhi = -9,875.cos - 8,75.cos+ 10.cos = - 8,27 kN Nis ou Nie = ? Análise pela direita ou inferior: Nis = - 9,875.cos - 8,75.cos= - 12,75 kN 2 - calcular o esforço cortante: Vas = - 2,75 kN / Vbi = - 2,75 kN / Vbs = - 2,75 - 4,01= - 6,76 kN / Vdi = - 6,76 kN / Vcd = - 2,0 kN / Vde = - 2,0 kN / Vdd = + 11,61 - 2,0 = 9,61 kN / Vee = 9,61 - 10 = - 0,39 kN Vfs = - 2,52.sen+ 3,01.sen= + 1,11 kN / Vei = + 1,11 kN Vbarra_bf = 0 Ves = - 0,75 kN / Vgi = - 0,75 kN / Vgd = + 2,125 kN / Vhe = + 2,125 - 12,0 = - 9,875 kN VLs = + 7,25 kN /Vii = + 7,25 kN / Vje = + 1 kN / Vid = + 1 kN Vhi ou Vhd = ? Análise pela esquerda ou superior: Vhi = - 1,25.sen - 9,875.sen = - 6,52 kN Análise pela direita ou inferior: Vhi = - 9,875.sen + 8,75.sen- 10.sen = - 6,52 kN Vis ou Vie = ? Análise pela direita ou inferior: Vis = - 9,875.sen + 8,75.sen= + 1,80 kN f 4,0 m 5,0 m a 2 + 4 = 6,0 m Ha = 2,75 kN Va = 11,61 kN d e Vf = 2,52 kN R3 = 10 kN e He = 0,75 kN Ve = 2,125 kN R2= 12 kN 4,0 m 4,0 m g h L VL = 10,875 kN 1ª 2ª Ve’ = 2,125 kN He’ = 0, 75 kN 4 kN.m 4 kN.m 2 kN HL = 7,25 kN N = 4,01 kN 1,5kN 1 kN 2,0 m 2,0 m 2 kN 3 kN 2,0 m c i j R1= 10 kN 3 kN.m 3 kN.m 2,0 m 1,0 m 1,0 kN b 2 – 0,75 = 1,25 kN 7,25+1,5 = 8,75 kN 12 - 2,125 = 9,875 kN h i R 1 = 10 kN 10,875 - 1,0 = 9,875 kN tg = 4/2 = 63,43 0 = 26,57 0 Vf = 2,52 kN f 4,01 - 1 = 3,01kN tg = 3/2 = 56,31 0 = 33,69 0 Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 23 Resolução: 3 - calcular o Momento fletor: Mas = 0 kN / Mbi = Mbs = [ 2,75 . 1 ] t.f.e = 2,75 kN.m (t.f.e) Mdi = [ 2,75 . 4 + 4,0 . 3 ] t.f.e = 23,03 kN.m (t.f.e) Mcd = 0 / Mde = [ 2 . 2 ] t.f.s = 4 kN.m (t.f.s) Mdd = ? Nó deve estar em equilíbrio, ou seja, Md = 0 Momento sempre representado com a Concavidade voltada para o nó: Para Md = 0 23,03 + 4 = 27,03 kN.m Então, Mbd = 27,03 kN.m (t.f.s) Mee = 4 kN.m (t.f.s) Mei = 4 kN.m (t.f.d) Forma mais fácil Mais pode ser feita de outra forma: Mee = ? Análise pela esquerda: Mde = [11,61 .5 ] t.f.i + [2,75 . 4 + 4,01. 3 + 2 . 7 + 10. 2,5 ] t.f.s = 3,98 ≈ 4,0 kN.m (t.f.s) Mei = ? Análise pelo lado inferior: Mdei = [ 4,01 .3 ] t.f.d + [2,52 . 2 + 1,0 . 3 ] t.f.e = 3,99 ≈ 4,0 kN.m (t.f.d) Mbarra_bf = 0 d 4 kN.m 23,03kN.m ? ? Momento na rótula é zero, a não ser que exista momento aplicado e neste caso o momento na seção é o próprio momento aplicado. Momento aplicado: 4 kN.m não entra no somatório porque está depois da seção em análise seção_ee e 4 kN.m ee Momento aplicado: 4 kN.m não entra no somatório porque está depois da seção em análise seção_ei e 4 kN.m ei d 4 kN.m 23,0 kN.m 27,03 kN.m f 4,0 m 5,0 m a 2 + 4 = 6,0 m Ha = 2,75 kN Va = 11,61 kN de Vf = 2,52 kN R3 = 10 kN e He = 0,75 kN Ve = 2,125 kN R2= 12 kN 4,0 m 4,0 m g h L VL = 10,875 kN 1ª 2ª Ve’ = 2,125 kN He’ = 0, 75 kN 4 kN.m 4 kN.m 2 kN HL = 7,25 kN N = 4,01 kN 1,5kN 1 kN 2,0 m 2,0 m 2 kN 3 kN 2,0 m c i j R1= 10 kN 3 kN.m 3 kN.m 2,0 m 1,0 m 1,0 kN b Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 24 Resolução: 3 - calcular o Momento fletor: Mes = 0 kN Mgi = 3 kN.m (t.f.e) Mgd = 3 kN.m (t.f.s) Forma mais fácil Mais pode ser feita de outra forma: Mgi = ? Análise pelo lado inferior: Mgi = [ 0,75 . 4,0 ] t.f.e = 3,0 kN.m (t.f.e) Mgd = ? Análise pela direita: Mgd = [10. 2 + 10,875 . 8 ] t.f.i + [12 . 3 +1,5 . 4 + 1 .10 + 7,25 . 8] t.f.s = 3,0 kN.m (t.f.s) Momento na rótula é zero, a não ser que exista momento aplicado e neste caso o momento na seção é o próprio momento aplicado. Momento aplicado: 3 kN.m não entra no somatório porque está depois da seção em análise seção_gd Momento aplicado: 3 kN.m não entra no somatório porque está depois da seção em análise seção_gi g 3 kN.m gi g 3 kN.m gd f 4,0 m 5,0 m a 2 + 4 = 6,0 m Ha = 3,75 kN Va = 11,61 kN d e Vf = 2,52 kN R3 = 10 kN e He = 0,75 kN Ve = 2,125 kN R2= 12 kN 4,0 m 4,0 m g h L VL = 10,875 kN 1ª 2ª Ve’ = 2,125 kN He’ = 0, 75 kN 4 kN.m 4 kN.m 2 kN HL = 7,25 kN N = 4,01 kN 1,5kN 1 kN 2,0 m 2,0 m 2 kN 3 kN 2,0 m c i j R1= 10 kN 3 kN.m 3 kN.m 2,0 m 1,0 m 1,0 kN b Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 25 Resolução: 3 - calcular o Momento fletor: Mhe = ? Análise pela esquerda Mhe = [ 2,125 . 6 ] t.f.i + [ 3 + 12 . 3,0 ] t.f.s = 26,25 kN.m (t.f.s) A rótula não transmite momento fletor, transmite apenas forças. Portanto, não entram no somatório: momento de He momento aplicado 3 kN.m no lado inferior de f Mhi = ----------------------------------------- = 26,25 kN.m (t.f.d) MLs = 0 Mii = [ 7,25 . 4 ] t.f.d = 29 kN.m (t.f.d) Mje = 0 Mid = [ 1 . 2 ] t.f.s = 2 kN.m (t.f.s) Mis = ? Nó deve estar em equilíbrio, ou seja, Mi = 0 Momento sempre representado com a Concavidade voltada para o nó: Para Mi = 0 29 + 2 = 31 kN.m Então, Mis = 31 KN.m Nas quinas o momento é todo interno ou todo externo e de mesmo valor, a não ser que exista um momento aplicado na quina. EX: ou 10 (t.f.s) 10 (t.f.d) 10 (t.f.e) 10 (t.f.i) i 2 kN.m 29 kN.m ? ? i 2 kN.m 29 kN.m 31 kN.m R2= 12 kN g h 3 kN.m Vd = 2,125 kN f 4,0 m 5,0 m a 2 + 4 = 6,0 m Ha = 3,75 kN Va = 11,61 kN d e Vf = 2,52 kN R3 = 10 kN e He = 0,75 kN Ve = 2,125 kN R2= 12 kN 4,0 m 4,0 m g h L VL = 10,875 kN 1ª 2ª Ve’ = 2,125 kN He’ = 0, 75 kN 4 kN.m 4 kN.m 2 kN HL = 7,25 kN N = 4,01 kN 1,5kN 1 kN 2,0 m 2,0 m 2 kN 3 kN 2,0 m c i j R1= 10 kN 3 kN.m 3 kN.m 2,0 m 1,0 m 1,0 kN b he Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 26 Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 27 Exemplo13: determine as reações de apoio e os diagramas de esforços solicitantes para o pórtico apresentado a seguir. Resolução: Decomposição do pórtico e ordem de resolução: Pórtico 1 - calcular as reações de apoio: Mg_pela_esquerda = 0 + - Vf . 3,0 + 5,0 + 6. 1,5 - 7 = 0 Vf = 2,33 kN + Fy = 0 Vf + Vj = 7,0 kN Vj = 4,67 kN Mg_pela_esquerda = 0 + + Hj . 4,0 - 1 . 1 - 1. 2 + 7 = 0 Hj = - 1,0 Hj = 1,0 kN + Fx = 0 Hf - Hj - 1,0 = 0 Hf = 2,0 kN Pórtico 2 - calcular as reações de apoio: + Fx = 0 Ha - Hf ’ - 1,0 = 0 Ha = 3,0 kN + Fy = 0 Va = 3,0 + 1,0 + Vf ’ = 6,33 kN Ma = 0 + 3,0 . 2,0 - 5,0 -Vf ’ . 4,0 + Hf ’ . 4,0 - 1,0 . 1,0 + 1,0 . 2,0 + Ma = 0 Ma = - 0,68 kN.m Ma = 0,68 kN. m 1ª 1 kN 2,0 m 2,0 m 1,0 m 3,0 m 2 kN/m f Hf Vf f 3,0 m 1,0 m 5 kN.m 1 kN 1 kN 1 kN 5 kN.m 7 kN.m 7 kN.m 3 kN 3,0 m 1,0 m 1 kN 5 kN.m 7 kN.m 7 kN.m g h i Hj Vj j 2,0 m 2,0 m 1 kN 2,0 m 2,0 m 1,0 m 3,0 m 5 kN.m 1 kN 3 kN 2ª Hf ’= 2 kN Vf ’ = 2,33 kN e d b c a Ha Va Ma R = 2 . 3 = 6 kN 1 kN 2,0 m 2,0 m Hj Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 28Resolução: 1 - calcular o esforço normal: Nas = - 6,33 kN / Nbi = - 6,33 kN / Nce= Nbd = -1,0 kN / Nbs = - 6,33 +1,0 = - 5,33 kN Nei = - 5,33 kN Ndd = 0 / Nee = 0 / Ned = - 3,0 + 1,0 = -2,0 kN / Nfe = - 2,0 kN Nfd = - 2,0 kN / Nge = - 2,0 kN / Njs= - 4,67 kN / Nhi = - 4,67 kN / Nie = Nhd = - 1,0 kN / Nhs = - 4,67 +1,0 = - 3,67 kN / Ngi = - 3,67 kN 2 - calcular o esforço cortante: Vas = - 3,0 kN / Vbi = - 3,0 kN / Vce= Vbd = 1,0 kN / Vbs = - 3,0 +1,0 = - 2,0 kN Vei = - 2,0 kN / Vdd = - 3,0 kN / Vee = - 3,0 kN / Ved = 6,33 - 3,0 - 1,0 = 2,33 kN Vfe = 2,33 kN Vfd = 2,33 kN / Vge = 2,33 - R = - 3,67 kN / Vjs= 1,0 kN / Vhi = 1,0 kN Vie = Vhd = 1,0 kN / Vhs = 1,0 + 1,0 = 2,0 kN / Vgi = 2,0 kN 3 - calcular o momento fletor: Mas = 0,68 kN.m (t. f. d) Mbi = [ 0,68 ] t.f.d + [3,0 . 2,0] t.f.e = 0,68 t.f.d + 6,0 t.f.e = 5,32 kN.m (t.f.e) Mce= 0 Mbd = [1,0 . 1,0] t.f.s = 1,0 kN.m (t.f.s) Mbs = ? Nó deve estar em equilíbrio, ou seja, Mb = 0 Momento sempre representado com a Concavidade voltada para o nó: Para Mb = 0 5,32 – 1 = 4,32 kN.m Então, Mbs = 4,32 kN.m (t.f.e) b 1,0 kN.m 1ª f Hf = 2,0 kN Vf = 2,33 t f 3,0 m 1,0 m 1 kN 5 kN.m 7 kN.m 7 kN.m g h i Hj = 1,0 kN Vj = 4,67 kN j 2,0 m 2,0 m 1 kN 2,0 m 2,0 m 1,0 m 3,0 m 5 kN.m 1 kN 3 kN 2ª Hf ’ = 2 kN Vf ’ = 2,33 kN e d b c a Ha = 3,0 kN Va = 6,33 kN Ma = 0,68 kN.m R = 2 . 3 = 6 kN 1 kN 5,32 kN.m 2,0 m ? ? b 1,0 kN.m 5,32 kN.m 4,32 kN.m Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 29 Resolução: 3 - calcular o momento fletor: Mdd = 0 Mee = [ 3,0 . 2,0] t.f.s = 6,0 kN.m (t.f.s) Med = [5,0 + 2,33 . 4,0] t.f.s = 14,32 kN.m (t. f. s) Mfe = 5,0 kN.m (t.f.s) Mei = ? Nó deve estar em equilíbrio, ou seja, Me = 0 Momento sempre representado com a Concavidade voltada para o nó: Para Me = 0 14,32 - 6 = 8,32 kN.m Então, Mei = 8,32 kN.m (t.f.e) e 6 kN.m 14,32 kN.m ? ? e 6 kN.m 14,32 kN.m 8,32 kN.m 1ª f Hf = 2,0 kN Vf = 2,33 t f 3,0 m 1,0 m 1 kN 5 kN.m 7 kN.m 7 kN.m g h i Hj = 1,0 kN Vj = 4,67 kN j 2,0 m 2,0 m 1 kN 2,0 m 2,0 m 1,0 m 3,0 m 5 kN.m 1 kN 3 kN 2ª Hf ’ = 2,0 kN Vf ’ = 2,33 kN e d b c a Ha = 3,0 kN Va = 6,33 kN Ma = 0,68 kN.m R = 2 . 3 = 6 kN 1 kN 2,0 m Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 30 Resolução: 3 - calcular o momento fletor: Mfd = 5,0 kN.m (t.f.s) Mge = pode ser obtido de duas formas: 1ª Fazendo a análise pela esquerda: [2,33 . 3,0] t.f.i + [5 + R . 1,5] t.f.s = 7 t.f.i + 14 t.f.s = 7,0 kN.m (t.f.s) OBS: a carga momento de 7,0 kN.m não entra no somatório porque está depois da seção em análise. 2ª ou diretamente, Mge = ao momento aplicada na rótula = 7,0 kN.m (t.f.s) Mjs = 0 Mhi = [1,0 . 2,0] t.f.d = 2,0 kN.m (t.f.d) Mie= 0 Mhd = [1,0 . 1,0] t.f.s = 1,0 kN.m (t.f.s) Mhs = ? Nó deve estar em equilíbrio, ou seja, Mh = 0 Momento sempre representado com a Concavidade voltada para o nó: Para Mh = 0 1 + 2 = 3,0 kN.m Então, Mhs = 3,0 kN.m (t.f.d) Mhs = 3,0 t. m (t. f. d.) Mgi = pode ser obtido de duas formas: 1ª Fazendo a análise pelo lado inferior [ Hj . 4,0 + 1,0 . 1,0 + 1,0 . 2,0] t.f.d = 7,0 kN.m (t.f.d) OBS: a carga momento de 7,0 kN.m não entra no somatório porque esta depois da seção em análise. 2ª ou diretamente, Mgi = ao momento aplicada na rótula = 7,0 kN.m (t.f.d) g 7 kN.m ge g 7 kN.m gi h 1,0 kN . m 2,0 kN.m ? ? b 1,0 kN.m 1,0 kN.m 3,0 kN.m 1ª f Hf = 2,0 kN Vf = 2,33 t f 3,0 m 1,0 m 1 kN 5 kN.m 7 kN.m 7 kN.m g h i Hj = 1,0 kN Vj = 4,67 kN j 2,0 m 2,0 m 1 kN 2,0 m 2,0 m 1,0 m 3,0 m 5 kN.m 1 kN 3 kN 2ª Hf ’ = 2,0 kN Vf ’ = 2,33 kN e d b c a Ha = 3,0 kN Va = 6,33 kN Ma = 0,68 kN.m R = 2 . 3 = 6 kN 1 kN 2,0 m Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 31 Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 32 Exemplo14: determine as reações de apoio e os diagramas de esforços solicitantes para o pórtico apresentado a seguir. Resolução: Decomposição do pórtico e ordem de resolução: Pórtico 1 - calcular as reações de apoio: Me_pela_esquerda = 0 + - Vc . 4,0 + R1 . 2,0 - 3,0 = 0 Vc = 3,25 kN + Fy = 0 Vc + Vf = 14,0 t Vf = 14,0 - 3,25 = 10,75 kN Me_pelo_inferior = 0 + Hf . 4,0 + Vf . 3,0 - R2 .1,5 + 3,0 = 0 Hf = - 6,56 Hf = 6,56 kN + Fx = 0 Hc - Hf = 0 Hc = 6,56 kNPórtico 2 - calcular as reações de apoio: + Fx = 0 Ha + N.cos - N.cos + 2,0 - Hc ’ = 0 Ha = 4,56 kN Mc_peo_inferior = 0 + - N.cos . 4,0 + 2,0 . 4,0 = 0 N = 3,33 kN + Fy = 0 Va + Vd -1,0 - N.sen - Vc’ + N.sen = 0 Va + Vd = 4,25 kN Mc_pela_esquerda = 0 + - Va . 3,0 + Ha . 4,0 + N.sen . 3,0 + 1,0 .3,0 = 0 -3,0 Va = - 29,23 Va = 9,74 kN Va + Vd = 4,25 Vd = - 5,49 Vd = 5,49 kN Va 3 kN.m 3 kN.m 2 kN 4,0 m 4,0 m 2 kN/m 3,0 m 3 kN.m 1 kN 3,0 m 3 kN.m 2 kN 4,0 m 1 kN 3,0 m 4,0 m 3,0 m 1ª Hc Vc c Hf Vf 4,0 m R1 = 2 . 4 = 8 kN R2= 2 . 3 = 6 kN a b c d e f Hc ’ = 6,56 kN Vc ’ = 3,25 kN Ha Vd N N sen = 4/5 = 0,8; cos = 3/5 = 0,6; Optei pela esquerda, pois pelo lado inferior teriam duas variáveis: Vf e Hf 2ª Vd Hf Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 33 Resolução: 1 - calcular o esforço normal: Nas = - 9,74 kN / Nbi = - 9,74 kN / Nbd = - 4,56 - N.cos= - 4,56 - 3,33 . 0,6 = - 6,56 kN Nce= - 6,56 kN / Nds = + Vd - N.sen= + 5,49 - 3,33 . 0,8 = 2,83 kN / Nci = 2,83 kN Nbarra_bc = +N = 3,33 kN Ncd = - 6,56 kN / Nee = - 6,56 kN / Nfs = - Vf . cos - Hf . cos = -10,75 . 0,8 - 6,56 . 0,6 = -12,54 kN Nei = - 12,54 + R2 . cos = -12,54 + 6,0 . 0,8 = - 7,74 kN 2 - calcular o esforço cortante: Vas = - 4,56 kN / Vbi = - 4,56 kN / Vbd = 9,74 - 1,0 - N.sen= 8,74 - 3,33 . 0,8 = 6,08 kN Vce= 6,08 kN / Vds = - 2,0 + N.cos= - 2,0 + 3,33 . 0,6 = 0,002 = 0 / Vci = 0 kN Vbarra_bc = 0 (atua como tirante, portanto sofre apenas esforço normal) Vcd = 3,25 kN / Vee = 3,25 - R1 = - 4,75 kN / Vfs = - Vf . sen + Hf . sen = = -10,75 . 0,6 + 6,56 . 0,8 = -1,20 kN Vei = - 1,20 + R2 . sen = -1,20 + 6,0 . 0,6 = 2,40 kN 3 - calcular o momento fletor: Mas = 0 Mbi = [4,56 . 4,0] t.f.e = 18,24 kN.m (t.f.e) Mbd = 18,24 kN.m (t. f. s) Mce= 0 / Mds = 0 / Mci = 0 Mbarra_bc = 0 (atua como tirante, portanto sofre apenas esforço normal) Mcd = 0 / Mfe = [3,25 . 4,0] t.f.i + [R1 . 2,0] t.f.s = 13 t.f.i + 16 t.f.s = 3,0 kN.m (t.f.s) = ou de forma direta = 3,0 kN.m (t.f.s) Mfs = 0 Mei = [10,75 . 3,0] t.f.i + [ 6,56 . 4 + R2 . 1,5] t.f.s = 32,25 t.f.i + 35,24 t.f.s = 3,0 kN.m (t.f.s) = ou de forma direta = 3,0 kN.m (t.f.s) Va = 9,74 kN 3 kN.m 3 kN.m 2 kN 4,0 m 1 kN 3,0 m 4,0 m 3,0 m 1ª Hc = 6,56 kN Vc = 3,25 kN c Hf = 6,56 kN Vf = 10,75 kN 4,0 m R1 = 8 kN R2 = 6 kN a b c d e f Hc ’ = 6,56 kN Vc ’ = 3,25 kN Ha = 4,56 kN Vd = 5,49 kN N=3,33 kN N sen = 4/5 = 0,8; cos = 3/5 = 0,6; sen = 3/5 = 0,6; cos = 4/5 = 0,8; 2ª Vf Hf R2 Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 34 Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 35 Exemplo15: determine as reações de apoio e os diagramas de esforços solicitantes para o pórtico apresentado a seguir. Resolução: Decomposição do pórtico e ordem de resolução: Pórtico 1 - calcular as reações de apoio: Md_pela_direita = 0 + Ve . 3,0 + He . 1,0 - R2 . 1,5 + 3,0 = 0 Ve = - 0,333 He + 2,0 Ma = 0 + Ve . 6,0 - He . 3,0 - R2 . 4,5 + 3,0 - 3,0 - 3,0 . 1,5 + 1 . 2 + 2 . 1,5 = 0 He = - 2,90 He = 2,90 kN Correção da equação: Ve = + 0,333 He + 2,0 Ve = 2,97 kN + Fy = 0 Va + Ve = 11,0 kN Va = 8,03 kN + Fx = 0 Ha - He - 1,0 = 0 Ha = 3,90 kN Pórtico 2 - calcular as reações de apoio: + Fx = 0 Hi + He’ = 0 Hi = - 2,90 Hi = 2,90 kN + Fy = 0 Vi - 1,0 + 2,0 - Ve’ = 0 Vi = 1,97 kN Mi = 0 + - He ’ . 3,0 + 1 . 1,5 + 2 . 1,0 + Mi = 0 Me = 5,2 kN.m 1 m 2ª 2,0 m 2,0 m 3,0 m 2 kN/m He Ve 3,0 m 3 kN.m 2 kN 3 kN.m Hi Vi 3,0 m 2,0 m 2,0 m 3,0 m 3,0 m 1ª He ’ = 2,90 kN Ve ’ = 2,97 kN i e c d a Ha Va Mi R1 = 3 kN 1 kN/m 3 kN.m 3 kN.m e R2 = 6 kN 1,5 m 1 kN 2 kN 1 kN 1,5 m 1 m 2 kN 1 kN 1,5 m 1 m 2,0 m f g h 2 kN 1,5 m 1 kN b 1 m Para pórtico com rótula: iniciar os cálculos com 4ª equação sempre: MRótula =0 pelo lado menor; - Surgindo equação com duas variáveis; - Fazer somatório do momento no apoio do lado maior: M = 0. Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 36 Resolução: 1 - calcular o esforço normal: Nas = - 8,03 kN / Nci = - 8,03 kN / Nbd = +1,0 kN / Nce = +1,0 kN / Ncs = - 6,03 . cos - 2,90 . cos = - 5,76 kN Nde = - 5,76 + R1 . cos= - 4,10 kN Nee = - 2,90 . cos - 2,97 . cos = - 3,69 kN Ndd = - 3,69 + R2 . cos = - 1,79 kN Nis = -1,97 kN / Ngi = -1,97 kN Nfd = 0 / Nge = 0 / Nhe = 0 / Ngd = 0 Ngs = -1,97 + 1 - 2 = - 2,97 kN Nei = -2,97 kN 2 - calcular o esforço cortante: Vas = - 3,90 kN / Vci = - 3,90 kN Vbd = - 2,0 kN / Vce = - 2,0 kN Vcs = + 6,03 . sen - 2,90 . sen = + 3,41 kN Vde = + 3,41 - R1 . sen= + 0,91 kN Vee = + 2,90 . sen - 2,97 . sen = - 1,90 kN Vdd = - 1,9 + R2 . cos = + 0,95 kN Vis = + 2,90 kN / Vgi =+ 2,90 kN /Vgd = - 2,0 kN Vfd = - 1 kN / Vge = - 1 kN / Vhe = - 2 kN / Vgd = - 2 kN Vgs = + 2,90 kN Vei = + 2,90 kN 1 m He = 2,90 kN Ve = 2,97 kN 2ª Vi = 1,97 kN 3,0 m 2,0 m 2,0 m 3,0 m 3,0 m 1ª He ’ = 2,90 kN Ve’ = 2,97 kN i e c d a Ha = 3,90 kN Va = 8,03 kN Mi = 5,2 kN.m R1 = 3 kN 3 kN.m 3 kN.m e R2 = 6 kN 2 kN 1 kN 1,5 m 1 m 2,0 m f g h 2 kN 1,5 m 1 kN b Hi = 2,90 kN tg = 2/3 = 33,690 = 56,310 c 8,03 - 2 = 6,03 kN 3,90 - 1 = 2,90 kN R1 = 3 kN = ? tg-1 = 2/3 = 33,690 = 56,310 tg = 1/3 = 18,430 = 71,570 2,97 kN 2,90 kN R2 = 3 kN e Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 37 Resolução: 3 - calcular o momento fletor: Mas = 0 Mci = [ 3,90 . 2 ] t.f.e = 7,80 kN.m (t.f.e) Mbd = 0 Mce = [ 2 . 1,5 ] t.f.s = 3,0 kN.m ( t.f.s) Mcs = ? Nó deve estar em equilíbrio, ou seja, Me = 0 Momento sempre representado com a Concavidade voltada para o nó: Para Mc = 0: 3 + 7,80 = 10,80 kN.m Então, Mcs = 10,80 kN.m (t.f.s) Mde = de forma direta = 3 kN.m (t.f.s) Ou pela esquerda: [ 8,03 . 3 + 1 . 2] t.f.i + [ 3,90 . 4 + 2 . 4,5 + 3 . 1,5 ] t.f.s = 3 kN.m (t.f.s) Mee = 0 Mdd = de forma direta = 3 kN.m (t.f.s) Ou pela direita: [ 2,97 . 3] t.f.i + [ 6 . 1,5 + 2,90 . 1] t.f.s = 2,99 ≈ 3 kN.m (t.f.s) Mis = 5,2 kN.m (t.f.e) Mgi = pelo lado inferior: [ 5,2 ] t.f.e + [ 2,90 . 2,0 ] t.f.d = 0,6 kN.m (t.f.d) Mfd = 0 / Mge = [ 1 . 1,5 ] t.f.s = 1,5 kN.m (t.f.s) Mhe = 0 / Mgd = [ 2 . 1 ] t.f.i = 2,0 kN.m (t.f.i) Mei = 0 / Mgs = pelo lado superior: = [ 2,90 . 1 ] t.f.e = 2,90 kN.m (t.f.e) c 3 kN.m 7,80 kN.m ? ? 10,80 kN.m c 3 kN.m 7,80 kN.m 1 m He = 2,90 kN Ve = 2,97 kN 2ª Vi = 1,97 kN 3,0 m 2,0 m 2,0 m 3,0 m 3,0 m 1ª He ’ = 2,90 kN Ve’ = 2,97 kN i e c d a Ha = 3,90 kN Va = 8,03 kN Mi = 5,2 kN.m R1 = 3 kN 3 kN.m 3 kN.m e R2 = 6 kN 2 kN 1 kN 1,5 m 1 m 2,0 m f g h 2 kN 1,5 m 1 kN b Hi = 2,90 kN = ? tg-1 = 2/3 = 33,690 = 56,310 Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 38 Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 39 7 Lista de exercícios: determine as reações de apoio e os diagramas de esforços solicitantes para os pórticos apresentados a seguir. a) b) c) d) 2 kN/m 2,0 m 2 kN 2,0 m 3,0 m 4,0 m 1 kN 2,0 m 2,0 m 5,0 m 5,0 m 3 kN 1,5 kN/m 3,0 m 2 kN/m 3,0 m 4,0 m 5,0 m 3 kN 2,0 m 2 kN/m 1 kN/m 2,0 m 4 kN.m 4 kN.m 1,0 m 3 kN.m 2,0 m 1 kN 1 kN 3 kN.m 3 kN.m 3 kN 5,0 m 4,0 m 5,0 m 3,0 m 2 kN/m 5 kN 4 kN.m 4 kN.m 3,0 m 5,0 m 3 kN 1,5 m 3 kN 9 kN.m Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 40 e) f) g) h) 3 kN 3,0 m 4,0 m 3 kN 3,0 m 2,0 m 4,0 m 4,0 m 3,0 m 3,0 m 7,0 m 2,0 m 1 kN/m 4,0 m 1,0 m 2 kN 6 kN.m 6 kN.m 2 kN/m 2 kN 5 kN.m 5kN.m 2,0 kN/m 1 kN/m 2,0 m 3 kN 2kN.m 2kN.m 4 kN 2 kN 3,0 m 3,5 m 2,0 m 5 kN.m 2 kN/m 2,0 m 2,0 m 1,5 m 8 kN.m 4 kN Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 41 i) j) l) m) 2,0 m 2 kN 2,0 m 5,0 m 2,0 m 1 kN 2,0 m 2 kN 2 kN.m 2 kN.m 2,0 m 2,0 m 1 kN 2,0 m 5,0 m 5,0 m 3 kN 1,5 kN/m 3,0 m 1 kN 2 kN/m 3,0 m 4,0 m 5,0 m 2 kN 2,0 m 2 kN/m 1 kN/m 2,0 m 3 kN.m 2 kN.m 2,0 m 1 kN 1 kN 3 kN.m 3 kN.m 3 kN.m 3 kN.m 2 kN 2,0 m 5,0 m 1 kN 2,0 m 4,0 m 2 kN/m 1,0 m 2 kN.m Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 42 n) o) p) 3,0 m 2,0 m 4,0 m 4,0 m 3,0 m 4,0 m 2,0 m 1 kN/m 1,0 m 2 kN 6 kN.m 6 kN.m 2 kN 5 kN.m 5 kN.m 2,0 kN/m 1,0m 8 kN.m 8 kN.m 3,0 m 3,0 m 7,0 m 3,0 m 5 kN/m 12 kN 5 kN.m 2 kN/m Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 43 - Grelhas: Grelha é uma estrutura reticulada constituída de barras retas ou curvas, sendo esta estrutura submetida a carregamentos perpendiculares ao seu plano. Este carregamento perpendicular (vertical) ao plano da grelha produz sobre as barras momento fletor, momento torçor e esforço cortante. Na construção civil, este tipo de sistema estrutural é composto por um sistema de vigas, perpendiculares ou não entre si, que se interceptam, estando interligadas nos pontos de interseção. A seguir são apresentados dois casos de grelhas hiperestáticas; Grelha de malha retangular Grelha de malha oblíqua Exemplos de grelhas hiperestáticas Os casos apresentados acima ilustram o comportamento integrado (em conjunto) das vigas de um mesmo andar de um edifício. As barras de uma grelha são geralmente perpendiculares entre si, quando isto não ocorrer deve ser indicado o valor do ângulo formado entre as barras. As grelhas podem ser classificadas em hiperestáticas e isostáticas e hipostáticas: Hiperestáticas possuem mais de três reações de apoio e os apoios garantem que a estrutura seja estável = estática = não desloca; Isostáticas possuem três reações de apoio e os apoios garantem que a estrutura seja estável = estática = não desloca; Hipostáticas quando o número de apoios da estrutura não é suficiente para garantir que a estrutura seja estável = estática = não desloca. Como a grelha é uma estrutura situada no plano XY e possui carregamento na direção Z(vertical), as equações de equilíbrio da estática são: FZ = 0; TX_barra = 0 momento Torçor das barras paralelas ao eixo X; TY_barra = 0 momento Torçor das barras paralelas ao eixo Y; Assim, em uma seção genérica de uma grelha isostática no plano XY sobre a ação de cargas perpendiculares ao plano da grelha atuam três esforços simples: Esforço cortante (V), Momento fletor (M) e Momento torçor (T); Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 44 A figura apresentada a seguir, ilustra casos de grelhas hiperestáticas, isostáticas e hipostáticas, as quais estão situadas no plano XY. Nota1 Grelha não considera cargas horizontais, ou seja, cargas paralelas ao plano da grelha. Por conta desta condição de análise: e Em grelha: 1 reação vertical (V); Em grelha: 1 reação vertical (V); 1 reação Momento fletor (M); 1 reação Momento Torçor (T); Nota2 Nesta disciplina será estudada apenas grelha isostática. 4 reações de apoio (Nota1) 4 reações de apoio (Nota1) Estrutura estável: estática Estrutura instável: gira em torno de x Grelha hiperestática Grelha hipostática 3 reações de apoio (Nota1) 4 reações de apoio (Nota1) Estrutura estável: estática Estrutura estável: estática Grelha isostática Grelha hiperestática 3 reações de apoio (Nota1) 3 reações de apoio (Nota1) Estrutura estável: estática Estrutura estável: estática Grelha isostática Grelha isostática X Y Z X Y Z q q X Y Z X Y Z q q X Y Z X Y Z q q Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 45 As grelhas isostáticas podem ser agrupadas em dois grupos, conforme ilustrado a seguir: Grelha em balanço Grelha triapoiada Para grelhas triapoiadas, estes apoios não devem estar situados sobre uma mesma linha reta, caso isto ocorra, a grelha será hipostática, ou seja, não será uma estrutura estática, conforme pode ser observado na figura apresentada a seguir. Os apoios não são suficientes Os apoios não são suficientes Os apoios não são suficientes para impedir a rotação em torno para impedir a rotação em torno para impedir a rotação em torno próprio eixo das barras 2 e 3; do próprio eixo das barras 1 e 2; do eixo AB; Na análise de grelhas é adotada a seguinte convenção de sinais para os esforços atuantes: Esforço cortante (V): V (+) corta a seção e tende a provocar um giro da seção no sentido horário; V (-) corta a seção e tende a provocar um giro da seção no sentido anti-horário; Porém, em grelhas, dependendo do lado escolhido para realizar a análise de uma determinada seção de uma barra da grelha, o sinal do esforço cortante pode ser (+) ou (-). Desta forma, o sinal do diagrama de esforço cortante dependerá também do lado escolhido para a análise. A seguir são apresentados alguns exemplos: Caso 1: Vcd = - 4,0 kN / Vbe = - 4,0 kN / Vbd = - 4,0 kN / Vae = - 4,0 kN Caso 2: Vce = 4,0 kN / Vbd = 4,0 kN / Vbe = 4,0 kN / Vad = 4,0 kN 3 reações de apoio X Y Z X Y Z q q P1 P2 1 2 3 P1 P2 1 2 3 4 4 kN a b c Barras na direção y Barras na direção x 4 kN a b c Barras na direção y Barras na direção x X Y Z X Y Z P1 P2 A B Curso: Engenharia Civil; Prof: Marcos Vinicios Disciplina: Análise Estrutural 1_revisão 01 46 Para que não ocorra dúvida quanto ao lado escolhido para fazer a análise dos esforços das barras das grelhas será adotada em todas as análises desta apostila a seguinte consideração:
Compartilhar