Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 1/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 1 MMMEEECCCÂÂÂNNNIIICCCAAA DDDOOOSSS SSSÓÓÓLLLIIIDDDOOOSSS AAppoossttiillaa Índice MECÂNICA DOS SÓLIDOS .............................................................................................. 2 1. MECÂNICA ............................................................................................................ 2 2. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES ......................................................................... 2 2.1. Grandezas: ....................................................................................................................... 3 3. VETOR ................................................................................................................ 4 3.1. Adição de vetores: ........................................................................................................... 4 3.2. Soma de vetorial – Casos particulares: ........................................................................... 4 3.3. Lei dos Senos (Teorema de Lamy): ................................................................................ 6 3.4. Lei dos Cossenos: ............................................................................................................ 6 4. EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS – CÁLCULO DE REAÇÕES DE APOIO EM ESTRUTURAS ISOSTÁTICAS . 8 4.1. Conceito de Estruturas Isostáticas: .................................................................................. 8 4.2. Tipos de Carregamento: .................................................................................................. 9 4.3. Tipos de Apoio: ............................................................................................................... 9 5. TRELIÇAS PLANAS ................................................................................................. 10 5.1. Conceito: ....................................................................................................................... 10 5.2. Estaticidade: .................................................................................................................. 10 5.3. Métodos de dimensionamento: ...................................................................................... 11 5.3.1. Método das Seções ou Ritter: ..................................................................................... 11 5.3.2. Método dos Nós: ........................................................................................................ 13 6. CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS ............................................. 17 6.1. Hipóteses Simplificadoras: ............................................................................................ 18 6.2. Classificação dos Elementos Estruturais: ...................................................................... 18 6.3. Classificação dos Esforços: ........................................................................................... 19 6.4. Esforços Solicitantes: .................................................................................................... 20 6.5. Grandezas Fundamentais: ............................................................................................. 20 6.6. Condições de Equilíbrio: ............................................................................................... 21 6.7. Visualização de Momento Fletor e Momento Torsor: .................................................. 24 7. SOLICITAÇÃO AXIAL .............................................................................................. 28 7.1. Definição: ...................................................................................................................... 28 7.2. Noções de Deformação: ................................................................................................ 28 7.3. Tensões: ......................................................................................................................... 31 7.4. Relação entre Tensão e Deformação ( x ): ............................................................... 32 7.5. Tensões em um Plano Oblíquo ao Eixo: ....................................................................... 38 7.6. Diagrama Tensão e Deformação ( x ): ..................................................................... 39 7.7. Tensão Admissível: ....................................................................................................... 43 UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 2/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 2 MECÂNICA DOS SÓLIDOS 1. MECÂNICA Definição: É a ciência que estuda as condições de movimento e repouso de um corpo quando submetido à ação de forças. A Mecânica se divide em: a) Mecânica dos corpos rígidos: - Estática: corpos em repouso - Dinâmica: corpos em movimento b) Mecânica dos corpos deformáveis: - Resistência dos Materiais c) Mecânica dos Fluidos: - Fluidos compressíveis gases - Fluidos incompressíveis líquidos hidráulica 2. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES O Sistema Internacional de Unidades (SI) é subdividido em unidades básicas e unidades derivadas. As unidades básicas são: metro (m), quilograma (kg) e segundo (s). As unidades derivadas são, entre outras, força, trabalho, pressão, etc... As unidades do SI formam um sistema absoluto de unidades. Isto significa que as três unidades básicas escolhidas são independentes dos locais onde são feitas as medições. A força é medida em Newton (N) que é definido como a força que imprime a aceleração de 1 m/s2 à massa de 1 kg. A partir da Equação F=m.a (segunda Lei de Newton), escreve-se: 1 N = 1 kg × 1 m/s2. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 3/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 3 As medidas estáticas de forças são efetuadas por meio de instrumentos chamados dinamômetros. O peso de um corpo também é uma força e é expresso em Newton (N). Da Equação P=m.g (terceira Lei de Newton ou Lei da Gravitação) segue-se que o peso de um corpo de massa 1 kg é = (1 kg)×(9,81 m/s2) = 9,81 N, onde g=9,81m/s2 é a aceleração da gravidade. A pressão é medida no SI em Pascal (Pa) que é definido como a pressão exercida por uma força de 1 Newton uniformemente distribuída sobre uma superfície plana de 1 metro tro quadrado de área, perpendicular à direção da força Pa = N /m2 . Pascal é também unidade de tensões normais (compressão ou tração) ou tensões tangenciais (cisalhamento). 2.1. Grandezas: Diferenças entre grandeza vetorial, grandeza escalar e grandeza adimensional: - Grandeza escalar: É dependente apenas de um valor numérico e uma unidade. Exemplo: tempo, temperatura, volume, área, massa, trabalho de uma força, potencial elétrico, etc. - Grandeza vetorial: é dependente de módulo, direção e sentido, pois não fica bem determinado apenas com valor numérico e unidade. Exemplo: força, velocidade, aceleração, deslocamento, campo magnético, quantidade de movimento, etc. - Grandeza adimensional: são aquelas que não possuem unidade de medida. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 4/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 4 Exemplo: índice de refração da luz (n) )( )( qualquermeioumemluzdavelocidadev vácuonoluzdavelocidadec n Exemplo: n = 1,3 água ( * ) n = 2,4 diamante (**) ( * ) Significa dizer que no vácuo a luz é 1,3 vezes mais rápida que na água ( ** ) Significa dizer que no vácuoa luz é 1,3 vezes mais rápida que no diamante 3. VETOR Ente matemático que representa um conjunto de segmentos de retas orientados. Grandeza que se determina através de módulo (intensidade), direção, sentido e ponto de aplicação. É utilizado para representar grandezas vetoriais. 3.1. Adição de vetores: Por solução gráfica (escala) Lei do paralelogramo e polígono de forças Por solução trigonométrica Lei dos senos e cossenos Vetor resultante: dois vetores podem ser substituídos por um único vetor. 3.2. Soma de vetorial – Casos particulares: a) Mesma direção: A A + B B UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 5/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 5 A A - B B b) Dois vetores perpendiculares entre si: c) Dois vetores não perpendiculares e direções diferentes (lei dos cossenos): d) Dois vetores iguais ; Dado = 120° e) UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 6/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 6 Obs.: Soma vetorial nula: Exemplo: Soma vetorial nula = A + B + C = 0 Fechamento do círculo em sequência 3.3. Lei dos Senos (Teorema de Lamy): sen R sen F sen F 21 sen F sen F sen F 321 3.4. Lei dos Cossenos: R = vetor resultante ou vetor soma cos222 BABAR )180cos(222 BABAR e são ângulos suplementares cos = - cos UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 7/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 7 Exemplo: Fazer a soma dos vetores. cos222 BABAR 55cos42242 22R uR 40,5 Exercícios: 1) Calcular a resultante de forças. 2) Determinar o valor da resultante de forças e o ângulo da resultante com horizontal. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 8/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 8 3) Um navio é puxado por dois rebocadores. A resultante de forças exercidas pelos rebocadores é igual a 5000 kgf, orientada segundo o eixo do navio. Determinar: a) A tração na corda sabendo que = 45°; b) O valor de para que a tração na corda 2 seja mínima. 4. EQUILÍBRIO DE CORPOS RÍGIDOS – CÁLCULO DE REAÇÕES DE APOIO EM ESTRUTURAS ISOSTÁTICAS 4.1. Conceito de Estruturas Isostáticas: São estruturas as quais, aplicadas as equações fundamentais da estática, é possível se determinar as reações de apoio. Equações Fundamentais da Estática: Componentes cartesianas de equilíbrio de um corpo rígido no espaço: Fx = 0 Fy = 0 Fz = 0 Mx = 0 My = 0 Mz = 0 No plano as seis equações se reduzem a: Fx = 0 Fy = 0 M = 0 UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 9/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 9 4.2. Tipos de Carregamento: a) Carga concentrada: b) Carga distribuída: c) Carga momento: 4.3. Tipos de Apoio: a) 1º Gênero (apoio simples ou Charriot): Reação de apoio em apenas uma direção. Apenas uma única reação de apoio. Símbolo: b) 2º Gênero (rótula): Reação de apoio em duas direções. Duas reações de apoio. Símbolo: UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 10/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 10 c) 3º Gênero (engaste): Reação de apoio vertical, horizontal e reação momento. Três reações de apoio. Símbolo: 5. TRELIÇAS PLANAS 5.1. Conceito: São estruturas constituídas por elementos interligados por parafusos, pinos, soldas, rebites, etc., e de configuração triangular, formando uma construção rígida. Quando submetidas a carregamentos aplicados nos nós, então as barras estarão sendo solicitadas a esforços axiais (tração e compressão). 5.2. Estaticidade: b = 2.n – 3 onde: b = número de barras n = número de nós Exemplos: b = 10 UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 11/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 11 n = 7 b = 2.n – 3 10 < 11 instável (hipoestático) b = 5 n = 4 b = 2.n – 3 5 = 5 estável (isostático) b = 3 n = 3 b = 2.n – 3 3 = 3 estável (isostático) b = 7 n = 5 b = 2.n – 3 7 = 7 estável (isostático) 5.3. Métodos de dimensionamento: Método das Seções ou Ritter (analítico) Método dos Nós (analítico) Método de Maxwell-Cremona (gráfico) 5.3.1. Método das Seções ou Ritter: Consiste em calcular os esforços normais nas barras analiticamente (tração e compressão); O método também é chamado de método das seções de Ritter ou ainda método dos momentos; Foi lançado por Ritter em 1860 na Escola Técnica de Hannover (Alemanha); A seção de Ritter deve cortar três barras cujos os esforços sejam desconhecidos. Essas três barras não devem ser concorrentes, porém duas barras no máximo poderão ser; UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 12/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 12 Como não sabemos inicialmente o sentido das forças em cada nó arbitraremos, por comodidade e por questão de método, todos os sentidos como se fosse de tração. Após os cálculos, os esforços que resultarem negativos corresponderam a barras comprimidas; As seções poderão ter forma qualquer (não necessitando ser retas). Exemplo: Calcular os esforços normais nas barras da treliça pelo método de Ritter. - Numerando os elementos: - Verificação da Estaticidade: b = 2.n – 3 7 = 7 estável (isostático) - Cálculo das reações de apoio: V = 0 VA + VB – 15 – 20 = 0 VA = 35 - VB MA = 0 (VB x 12) – (15 x 3) – (20 x 9) = 0 VB = 18,75 kN Logo: VA = 16,25 kN - Cálculo dos esforços nas barras: . Seção S1-S1: ( = 45°) UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 13/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 13 V = 0 N1 x sen 45° + 16,25 = 0 N1 = 22,98 kN (tração) H = 0 N1 x cos 45° + N4 = 0 N4 = -16,23 kN (compressão) . Seção S2-S2: ( = 45°) V = 0 -N1 x cos 45° + N6 x cos 45° + 15 = 0 -16,25 + N6 x cos 45° + 15 N6 = 1,77 kN (tração) H = 0 N1 x sen 45° + N6 x cos 45° + N2 = 0 N2 = -17,50 kN (compressão) . Seção S3-S3: ( = 45°) V = 0 N3 x sen 45° + 18,75 = 0 N3 = 26,52 kN (tração) H = 0 N3 x cos 45° + N5 = 0 N5 = -18,75 kN (compressão) . Seção S4-S4: ( = 45°) V = 0 -N7 x sen 45° + N3 x cos 45° - 20 = 0 -N7 x cos 45° + 18,75 - 20 N7 = -1,77 kN (compressão) . Então: 5.3.2. Método dos Nós: Consiste em estabelecer o equilíbrio em todos os nós da estrutura. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 14/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 14 Em um nó da treliça, as barras que nestenó estão se convergindo, estão solicitadas apenas por esforços normais de tração ou compressão, isto é, não há momento. Logo, só haverá duas equações de equilíbrio: V = 0 e H = 0. Então, para calcular os esforços normais nas barras que converjam no nó é necessário que não se tenha mais do que duas incógnitas por nó. Neste método do equilíbrio dos nós deve-se: Iniciar a determinação dos esforços normais nas barras a partir de u nó que apresente duas forças desconhecidas (em geral nó nos apoios); Prosseguir estabelecendo o equilíbrio de outros nós onde todas as forças, a menos de duas, tenham sido anteriormente determinadas. Observar: Esforço normal saindo do nó: esforço de tração; Esforço normal entrando no nó: esforço de compressão. Exemplo: Calcular os esforços normais nas barras da treliça pelo método de Ritter. - Numerando os elementos: UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 15/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 15 - Verificação da Estaticidade: b = 2.n – 3 7 = 7 estável (isostático) - Reações de apoio: VA = 16,25 kN e VB = 18,75 kN - Cálculo dos esforços nas barras: . Nó A: ( = 45°) V = 0 N1 x sen 45° + 16,25 = 0 N1 = 22,98 kN H = 0 N1 x cos 45° + N4 = 0 N4 = -16,23 kN Sinal positivo de N1 indica que o sentido arbitrado inicialmente para N1 está correto. Esforço normal N1 saindo do nó tração. Sinal negativo de N4 indica que o sentido arbitrado inicialmente para N4 está errado. Deve-se trocar o sentido da força. Esforço normal N4 entrando no nó compressão. . Nó C: ( = 45°) V = 0 -N1 x cos 45° + N6 x cos 45° + 15 = 0 -16,25 + N6 x cos 45° + 15 N6 = 1,77 kN (tração) H = 0 N1 x sen 45° + N6 x cos 45° + N2 = 0 N2 = -17,50 kN (compressão) . Nó B: ( = 45°) V = 0 N3 x sen 45° + 18,75 = 0 N3 = 26,52 kN (tração) H = 0 N3 x cos 45° + N5 = 0 N5 = -18,75 kN (compressão) . Nó D: ( = 45°) V = 0 -N7 x sen 45° + N3 x cos 45° - 20 = 0 UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 16/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 16 -N7 x cos 45° + 18,75 - 20 N7 = -1,77 kN (compressão) . Então: Exercícios: 1) Calcular os esforços normais nas barras da treliça pelo método de Ritter. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 17/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 17 2) Calcular pelo método dos nós os esfoços normais atuantes nas barras da treliça. 6. CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS A Resistência dos Materiais é a ciência que estuda os materiais quanto à sua rigidez e resistência, quando de seu uso nas estruturas. Para dimensionarmos qualquer tipo de estrutura, não levamos em consideração somente a Mecânica, e sim, principalmente, a resistência do material a ser empregado. Mecânica materiais rígidos (ideais) Resistência dos Materiais materiais deformáveis (reais) Exemplo: vareta de bambu UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 18/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 18 Hipóteses Simplificadoras real ideal Coeficiente de Segurança 6.1. Hipóteses Simplificadoras: a) Continuidade: os materiais serão considerados maciços, não se levando em consideração a descontinuidade da matéria. b) Homogeneidade: o material terá propriedades idênticas em todos os pontos, isto é, mesma constituição química e propriedades físicas em qualquer de seus pontos. c) Isotropia: o material terá propriedades idênticas em todas as direções (Ex.: madeira). d) Superposição de Cargas: o efeito da ação conjunta em um só corpo é igual ao somatório dos efeitos das ações parciais. e) Princípio de Saint-Venant: é possível substituirmos um sistema de forças por outro, estaticamente equivalente, significando maior simplificação nos cálculos. 6.2. Classificação dos Elementos Estruturais: Peça ou Elemento Estrutural: é todo o sólido dotado de propriedades elásticas capaz de receber e transmitir cargas. A associação de elementos estruturais, convenientemente ligados, constitui uma estrutura, podendo ser estática ou dinâmica. Estática torre de sustentação de linhas de transmissão. Dinâmica conjunto biela-girabrequim da máquina a combustão interna. Os elementos estruturais podem ser classificados em elementos lineares, de superfícies e de volume. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 19/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 19 a) Lineares: Vigas tração, compressão, cisalhamento, flexão, torção e combinação; Pilar ou coluna compressão; Arcos solicitações iguais as das vigas; Treliças tração e compressão Árvore momento torsor; Mola - lâmina flexão; Mola – helicoidal torção Escora; Tirante. b) Superfícies: Disco ou viga parede cargas contidas nesse plano; Placa carga normal ao plano; Casca ou membrana cargas radiais ou longitudinais. c) Volume: Bloco de fundação predominantemente compressão. 6.3. Classificação dos Esforços: 1.5.1 – Tipos de Esforços: a) Exteriores: a.1) Ativos dados (P1, P2, P3) (ação do vento, peso próprio, etc.) a.2) Reativos nos apoios (da mecânica) b) Interiores: UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 20/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 20 b.1) Solicitantes dependem do carregamento. Aparecem no interior da peça devido aos esforços exteriores b.2) Resistentes dependem do material (tabelas, gráficos, etc.) Condição de estabilidade: Solicitantes ≤ Resistentes para todos os pontos 6.4. Esforços Solicitantes: Os esforços encontrados no interior de qualquer seção transversal de uma barra, chamados de esforços solicitantes, são produzidos pelos esforços externos que se propagam ao longo da barra. Os tipos de esforços solicitantes podem ser: a) Força normal tem a direção do eixo da barra, podendo ser de tração ou compressão; b) Força cortante tem a direção perpendicular ao eixo da barra; c) Momento fletor atua no plano perpendicular a seção transversal; d) Momento torsor atua no plano da seção transversal. 6.5. Grandezas Fundamentais: a) Força: São grandezas vetoriais caracterizadas por direção, sentido e intensidade. F1 F2 b) Momento: é a tendência de girar em torno de um ponto. O giro é ocasionado por uma força. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 21/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 21 Mi = Fi x di 6.6. Condições de Equilíbrio: Consideremos um corpo elástico, sujeito a um grupo de ações exteriores, internamente em equilíbrio. Pi =0 ; Mi =0 A Mecânica Racional considerando-o como um corpo rígido, afirmaria estar ele em equilíbrio se o conjunto de ações exteriores fosse equivalente a zero, ou seja, em referência a um ponto qualquer do espaço. E isso era o bastante. Os corpos da natureza, entretanto, não são rígidos e sim deformáveis, isto é, submetidos a ações exteriores eles mudam de dimensões, pelo menos ligeiramente. Seccionemoso corpo segundo a seção “S” indicada: Corpo em equilíbrio: Pi =0 ; Pi =0 P1, P2, P3, P4 esforços exteriores (ativos ou reativos) UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 22/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 22 O corpo é separado em duas partes na seção “S”. As resultantes internas que equilibram na seção “S” as ações externas são: R força resultante na seção S, referido ao centro de gravidade (CG) da seção transversal; G momento resultante na seção S, referido ao centro de gravidade (CG) da seção transversal. - Ação da carga R: A força resultante pode ser decomposta como a seguir: R = N + Q1 + Q2 UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 23/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 23 onde: N componente força normal ao plano da seção transversal (pode ser tração ou compressão); Q1, Q2 componente força no plano da seção transversal. É a força cortante. - Ação do momento G: O momento resultante pode ser decomposto como a seguir: G = T + M1 + M2 onde: T componente momento normal ao plano da seção transversal. É o momento torsor (giro de uma seção em torno de um eixo perpendicular à seção); M1, M2 componente momento no plano da seção transversal. É o momento fletor (giro de uma seção em torno de um eixo perpendicular à seção). UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 24/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 24 6.7. Visualização de Momento Fletor e Momento Torsor: Momentos atuantes em planos formadores de um triedro definido pelas direções Ox, Oy e Oz. Seja o momento M atuando em um plano P: O momento M pode ser decomposto segundo seções especiais, ortogonais entre si, nos momentos Mx, My e Mz. Mx → atua no plano y0z → Flexão My → atua no plano x0z → Flexão Mz → atua no plano z0z → Torção UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 25/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 25 Conclusão → o momento quando atuante em um plano que está contido no eixo longitudinal da peça causa uma flexão. O momento quando atuante em um plano perpendicular ao eixo causa uma torção. Exemplos: 1 – Determinar os esforços solicitantes nas seções S1, S2 e S3 assinaladas: Obs.: Dimensões em metros UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 26/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 26 Seção S1: Seção S2: Seção S3: N1 = 0 N2 = 0 N3_Y = 6 tf (tração) Q1_Y = -6 tf Q2 = - 6 tf Q3 = 0 M1_Z = -6 x 3 = -18 tf.m (flexão) M2_X = -6 x 1 = - 6 tf.m (flexão) M3 = 0 M1_X = T1 = -6 x 2 = -12 tf.m (torção) T2 = 0 T3 = 0 2 – Determinar os esforços solicitantes nas seções S1 e S2 assinaladas: Obs.: Dimensões em metros Seção S1: Seção S2: N1_Z = 5 tf (compressão) N2_X = 4 tf (tração) Q1_x = 4 tf Q2_y = -6 tf Q1_y = -6 tf Q2_z = 5 tf M1_X = - 6 x 1,5 = - 9 tf.m (plano y0z - flexão)M2_Y = - 5 x 7 = -35 tf.m (plano x0z - flexão) M1_Y = -4 x 1,5 = -6 tf.m (plano x0z - flexão) M2_Y = - 4 x 3 = -12 tf.m (plano x0z - flexão) T1 = 0 M2_Z = - 6 x 7 = -42 tf.m (plano x0y - flexão) M2_X = - 6 x 3 = -18 tf.m (plano y0z - torção) UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 27/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 27 3 – Determinar os esforços solicitantes nas seções indicadas: Obs.: Dimensões em metros Seção A-A: Seção B-B: Seção C-C: NA = 0 NB = 0 NC = P (tração) QA = P QB = P QC = 0 MA = -P x x MB = -P x a MC = 0 TA = -P x l TB = 0 TC = 0 4 – Determinar os esforços solicitantes nas seções indicadas: Obs.: Dimensões em metros UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 28/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 28 7. SOLICITAÇÃO AXIAL 7.1. Definição: Na seção transversal de uma barra, se o único esforço solicitante é a força normal, diz-se que a barra está submetida à tração ou a compressão (conforme o sentido da força normal). 7.2. Noções de Deformação: Todos os sólidos não rígidos quando submetidos à ação de forças exteriores se deformam. Tipos de deformações: a) Deformação linear associado com a mudança de dimensões da peça. Longitudinal: l l onde: = deformação unitária longitudinal (adimensional) Transversal: b b a a ' UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 29/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 29 Relação entre e ’: Quando uma barra é tracionada, o alongamento axial é acompanhado por uma contração lateral, isto é, a largura da barra torna-se menor e seu comprimento cresce. A relação entre as deformações transversal e longitudinal é constante, dentro da região elástica, e é conhecida como relação ou coeficiente de Poisson (). '' axialdeformação lateraldeformação onde: = coeficiente de Poisson (adimensional) Obs.: o sinal negativo (-) indica que houve um encurtamento Thomas Young – cientista inglês (1773-1829) Valores do coeficiente de Poisson para alguns materiais: Aço = 0,3 Alumínio = 0,34 Concreto = 0,15 Madeira = 0,05 Cobre = 0,32 Níquel = 0,31 b) Deformação superficial (s) associado com a mudança de dimensões da peça. ba babaabbaba ba babbaa S SS Si S i if S '.2'' a a b b ba ab ba ba ba abba Mas: ’ = - x Logo: 2 Si S S UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 30/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 30 c) Deformação volumétrica (v) associado com a mudança de volume da peça )21( V V V d) Deformação angular () associado com a mudança da forma da peça distorção angular (deformação de cisalhamento) Exemplo: Para calcularmos a deformação na barra, devemos primeiro determinar os esforços interiores que está acontecendo ao longo de toda a barra. Para tanto, traçamos o diagrama de esforço normal (DEN). Exemplo: UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 31/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 31 7.3. Tensões: Definição: Tensão é a razão entre uma força e a área de uma superfície plana. Tensão normal: = FN / S Tensão tangencial: = FT / S A tensão normal poderá ser de tração ou compressão. Imaginemos a figura abaixo: Seccionando a barra perpendicularmente ao eixo através de uma seção S, verificaremos que a solicitação se distribui uniformemente ao longo desta seção: UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 32/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 32 S → seção reta constituída dor uma infinidade de seções elementares dS; N → esforço resultante de um sistema formado por uma infinidade de forças elementares dN uniformementedistribuídas ao longo de toda a superfície da seção. Logo: dS dN S N 7.4. Relação entre Tensão e Deformação ( x ): Do ensaio de tração, verificamos que até certo limite para valores das tensões , é possível estabelecermos uma lei linear definida pela equação: = E x (Lei de Hooke) onde: E = constante de proporcionalidade Lei de Hooke: “Até um certo limite, as tensões induzidas nos corpos são proporcionais as deformações que experimentam” pp p p tgtg Robert Hooke – Matemático inglês (1635 – 1703) Para qualquer valor de ≤ p, é válida a relação: = tg x Substituindo na equação que define a Lei de Hooke, teremos: tg x = E x E = tg UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 33/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 33 Logo, E é o coeficiente angular da parte linear do diagrama tensão x deformação (reta OP) que define o comportamento elástico do material, definindo então, a propriedade física chamada de módulo de elasticidade longitudinal ou módulo de Young. O módulo de elasticidade longitudinal é a tensão dividida pelo alongamento relativo (E = / ). O modulo de elasticidade longitudinal representa a relação entre dois comprimentos, e possui valores diferentes para cada tipo de material ; onde: é adimensional Calculando o valor do deslocamento (alongamento ou encurtamento) l da barra: = E x = l / l SE lN l = N / S Valores do Módulo de Elasticidade Longitudinal de alguns materiais: Aço = 2,1 x 106 kgf/cm2 Madeira = 1,0 x 105 kgf/cm2 Concreto = 2,0 x 105 kgf/cm2 Alumínio = 6,8 x 105 kgf/cm2 Cobre = 1,0 x 106 kgf/cm2 Latão comum = 6,5 x 105 kgf/cm2 Exercícios: 1) Uma barra de aço de diâmetro igual a 25 mm (1”) é tracionada por uma força de 10 tf. O comprimento inicial da barra é de 4,50 m. Determinar a tensão que atua na barra e seu alongamento total (l). Dado: E = 2,1 x 106 kgf/cm2 = E x UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 34/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 34 2) Calcular o alongamento total (l) de uma barra de 2 m de comprimento e 6 cm2 (3 cm x 2 cm) de seção reta, submetida a uma tração de 6 tf. Determinar também a tensão atuante e a variação do comprimento transversal de 3 cm (a). Dados: E = 2 x 106 kgf/cm2 = 0,25 3) Para a peça de madeira mostrada na figura, determinar o deslocamento da extremidade. Dado: E = 1,0 x 105 kgf/cm2. 4) Encontrar o deslocamento da extremidade das peças mostradas na figura. 4.1) Dado: E = constante = 2,1 x 106 kgf/cm2 UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 35/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 35 4.2) Dado: E = constante = 2 x 106 kgf/cm2 4.3) Dado: E = constante = 210 kN/mm2 5) A haste da figura é constituída por alumínio (E = 70 GPa). Pede-se calcular os deslocamentos nos pontos “B”, “C” e “D”, as tensões normais ao longo da barra e o traçado dos diagramas de esforços normais, tensões normais e de deslocamento. Obs.: 1 GPa = 1 kN/mm2 = 1 x 106 kN/m2 UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 36/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 36 6) O suporte cilíndrico é constituído por um núcleo de cobre e externamente de aço, e suporta uma carga de 7300 kgf. Determinar a parcela de carga que é resistida por cada material, a deformação do suporte e as tensões. Dados: Eaço = 2,1 x 10 6 kgf/cm2 Ecobre = 1,0 x 10 6 kgf/cm2 P = 7300 kgf 7) O sistema mostrado é constituído pela barra 1, de alumínio (E = 6,8 x 105 kgf/cm2), e pela barra 2, de aço (E = 2,1 x 106 kgf/cm2). Qual deverá ser a área da barra 2 para que a trave permaneça na horizontal ? Obs.: desprezar o peso próprio das peças. Dado: Área da barra 1 = 5 cm2 8) Qual deve ser o valor da força N aplicada na barra de aço para que esta se encoste ao suporte inferior ? Dado: 2,1 x 106 kgf/cm2. Diâmetro = 25 mm. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 37/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 37 Exercícios adicionais: Obs.: 1 MPa = 10 kgf/cm2 = 0,10 kgf/mm2 = 0,1 kN/cm2 = 0,001 kN/mm2 1 GPa = 10000 kgf/cm2 = 100 kgf/mm2 = 100 kN/cm2 = 1 kN/mm2 a) A barra circular representada na figura, é de aço, possui d = 20 mm e comprimento L = 0,8 m. Encontra-se submetida à ação de uma carga axial de 10 kN. Pede-se que determine para a barra: - A tensão normal atuante ; Dados: Eaço = 210 GPa - O alongamento L; aço = 0,30 - A deformação longitudinal ; - A deformação transversal '. Gabarito: = 31,8 N/mm2 = 31,8 MPa ; L = 0,12 mm ; = 0,00015 ; ’ = 0,000045 b) A figura dada, representa duas barras de aço soldadas na seção B-B. A carga de tração que atua na peça é 4,5 kN. A seção 1 da peça possui d1 = 15 mm e comprimento L1 = 0,6 m, sendo que a seção 2 possui d2 = 25 mm e L2 = 0,9 m. Desprezando o efeito do peso próprio do material, pede-se que determine para as seções 1 e 2: - A tensão normal atuante (1 e 2); Dados: Eaço = 210 GPa - O alongamento (L1 e L2); aço = 0,30 - A deformação longitudinal (1 e 2); - A deformação transversal ('1 e ’). Gabarito: 1 = 25,5 N/mm2 = 25,5 MPa ; 2 = 9,2 N/mm2 = 9,2 MPa L1 = 0,073 mm ;L2 = 0,39 mm ; ;LTOTAL = 0,112 mm 1 = 0,000121 ; 2 = 0,00065 ; 1’ = 0,0000363 ; 2’ = 0,000195 UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 38/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 38 7.5. Tensões em um Plano Oblíquo ao Eixo: Em um plano não ortogonal ao eixo da barra, a força axial poderá ocasionar, concomitantemente, tensão normal ao plano inclinado e de cisalhamento. Seja a figura abaixo onde o plano oblíquo faz um ângulo em relação ao eixo da barra. A força P foi decomposta nas componentes normal F e tangencial V. Temos que: cos = F / P F = P x cos e sen = V / P V = P x sen Como sabemos que a tensão será a força por unidade de área, neste caso a área A, poderemos então escrever a tensão normal e cisalhante sendo: A V A F Sabemos que: cos = a / h e A = h x b Logo: b a A cos Substituindo ficaremos: 2 2 cos cos cos coscos A P ba P b a P A P cos cos cos sen A P ba senP b a senP A senP UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 39/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 39 Exercício: 1) A barra engastada, de seção retangular 30 x 40 mm, está submetida a uma força de 200 N aplicada na extremidade. Calcular as tensões atuantes no plano das seções “1-1” e “2-2”. 7.6. Diagrama Tensão e Deformação ( x ): A ação de uma força sobre um corpo altera sua forma induzindo uma deformação (alongamento) ao corpo. A relação entre a tensão e a deformação, para um determinado tipo de material, é determinada através do ensaio de tração. Utilizamos um corpo de prova, geralmente uma barra com seção transversal circular, colocando-a em uma máquina de teste à tração. À medida que aumentamos a carga, a força atuante e os alongamentosresultantes são medidos e registrados em gráfico. Para podermos comparar os resultados, devemos trabalhar com o gráfico x . As medidas de tensão são feitas por meio de uma célula de carga. As medidas de deformação são feitas por meio de um extensômetro ou diretamente sobre o corpo de prova. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 40/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 40 1 Cilindro e êmbolo 5 Corpo de prova para compressão 2 Bomba hidráulica ( medidor de vazão) 6 Mesa (chassi) fixa 3 Mesa (chassi) móvel 7 Manômetro (medidor de pressão) 4 Corpo de prova para tração 8 Fluido hidráulico Referência: Universidade Federal Fluminense – RJ Tipos de gráficos: a) Gráfico característico para material dúctil: UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 41/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 41 Trecho OA Reta – Trecho elástico (deformações proporcionais às tensões – Lei de Hooke) = E x onde: E = tg em A p = limite de proporcionalidade Trecho OB até B somente deformações elásticas. A partir daí surgem deformações plásticas. Em B inicia-se a estricção no corpo de prova. em B e = limite elástico ou limite de elasticidade Na prática: p ~ e Trecho CD patamar de escoamento em C limite de escoamento superior em D limite de escoamento inferior f = tensão de fluência (ou escoamento) A partir de C uma deformação considerável começa a surgir sem que, no entanto, haja um aumento apreciável na força de tração. Trecho DE encruamento A partir de D, o material começa a oferecer resistência adicional ao aumento de carga, acrescentando um acréscimo de tensão para um aumento da deformação, atingindo um valor máximo ou tensão máxima no ponto E. em E limite de resistência Tensão de ruptura ou tensão máxima do material A carga total que a barra suporta diminui depois de atingir a tensão máxima, porém, tal diminuição decorre da redução da área e não por perda da resistência do material. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 42/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 42 b) Gráfico característico para material frágil: Trecho OP Reta – Trecho elástico (deformações proporcionais às tensões – Lei de Hooke). Trecho OL Região elástica do material. O corpo de prova retorna ao seu comprimento original caso o ensaio de tração seja interrompido. em E A tensão máxima corresponde ao limite de elasticidade do material. A tensão de escoamento convencional correspondente a uma deformação de = 0,002 %. Podemos então classificar os materiais quanto ao tipo de ruptura em dois grupos: a) Materiais dúcteis apresentam patamares de escoamento e admitem grandes deformações residuais sem destruir-se. Exemplo: aço doce, cobre, alumínio, ouro b) Materiais frágeis não apresentam patamar de escoamento e podem romper-se com pequenas deformações. Materiais frágeis não obedecem a Lei de Hooke. Exemplo: ferro fundido, pedra, vidro, concreto, aço de alto carbono, cerâmica UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 43/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 43 7.7. Tensão Admissível: Ao projetar uma estrutura, é necessário assegurar-se que, nas condições de serviço, ela atingirá o objetivo para o qual foi calculada. Do ponto de vista de capacidade de carga, a tensão máxima na estrutura é, normalmente, mantida abaixo do limite de proporcionalidade, porque somente até aí, não haverá deformação permanente, caso as cargas sejam aplicadas e depois removidas. Para permitir sobrecargas acidentais, bem como para levar em conta certas imprecisões na construção e possíveis desconhecimentos de algumas variáveis na análise da estrutura, normalmente emprega-se um coeficiente de segurança escolhendo-se uma tensão admissível, ou tensão de projeto, abaixo do limite de proporcionalidade. Além disso, poderemos ainda ter: Cargas atuantes diferentes das cargas reais; O material pode ser impuro ou ser defeituoso. Por isso, devemos limitar as tensões admissíveis a valor seguro. Então: limadm onde: = coeficiente de segurança ou fator de segurança De um modo geral: lim = esc para materiais dúcteis lim = rup para materiais frágeis UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 44/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 44 Exercícios: 1) Uma barra redonda feita de aço ASTM A 36 (e = 2530 kgf/cm 2) deve suportar uma força de 12 tf. Qual deverá ser o seu diâmetro adotando-se um coeficiente de segurança igual a 1,65. 2) Qual deve ser a área de uma coluna de madeira de 3 metros de altura que suporta uma carga de 32 tf, se seu encurtamento máximo não deve exceder a 1,6 mm. Dados: rup = 200 kgf/cm 2 ; E = 1,0 x 105 kgf/cm2 ; =2 Calcular: A = ? 3) Uma barra redonda de aço, com comprimento inicial de 5,80 metros, é tracionada ficando com 5,81 metros. Sabendo-se que a tensão de escoamento desse aço vale 5000 kgf/cm2 e que o coeficiente de segurança mínimo admitido é 1,5, verificar a sua segurança. Dados: E = 2,1 x 106 kgf/cm2 4) As barras 1 e 2, de seção circular, são articuladas nas extremidades e suportam uma carga de 10 tf. Calcular os diâmetros das barras, sabendo-se que as características dos materiais estão relacionadas na tabela abaixo. Barra Material esc (kgf/cm2) ( 1 ) Cobre 720 1,5 ( 2 ) Bronze 1710 3,0 UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 45/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 45 5) Determinar o valor máximo de P de tal forma que o alongamento total da barra não ultrapasse a 0,18 cm, nem as tensões ultrapassem os valores admissíveis, sabendo-se que: Peça Material adm_T,C (kgf/cm2) E (kgf/cm2) A (cm2) 1 Bronze 1250 8 x 105 5 2 Alumínio 850 6,8 x 105 7 3 Aço 1400 2,1 x 106 3,5 6) Determinar a carga admissível para a barra com furos, sabendo-se que a tensão de escoamento do aço vale 2400 kgf/cm2, usando-se = 1,6. Dados: Diâmetro dos furos = 30 mm ; Espessura da barra = 5 mm UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS NITERÓI CURSO DE GRADUAÇÃO: ENGENHARIA MECÂNICA DOS SÓLIDOS 46/46 Mecânica dos Sólidos Prof.: Valéria Nunes e Alexandre Bettoni Página 46 7) O suporte de madeira possui uma seção reta de 30 x 30 cm e está apoiado em uma base de concreto. Determinar o valor de P se a tensão adminssível da madeira é de 120 kgf/cm2 e a do concreto é de 60 kgf/cm2. Quais as dimensões da base quadrada “a” se a tensão admissível do terreno vale 4 kgf/cm2. Dados: adm_mad = 120 kgf/cm2 ; adm_conc = 60 kgf/cm2 ; adm_ter = 4 kgf/cm2 8) A barra de aço, de seção circular, engastada na extremidade superior, está submetida a carregamento conforme mostrado na figura. Determinar o diâmetro da barra, o alongamento na extremidade e os diagramas DEN, DTN e DD. Dados: esc = 5000 kgf/cm2 ; = 2 ; E = 2,1 x 106 kgf/cm2
Compartilhar