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Teoria das Estruturas I Princípio Müller-Breslau O princípio de Müller–Breslau fornece um procedimento simples para estabelecer o formato das linhas de influência para as reações ou para as forças internas (cortante e momento) em vigas. As linhas de influência qualitativas, que possibilitam ser esboçadas rapidamente, podem ser usadas das três maneiras a seguir: 1. Para verificar se o aspecto de uma linha de influência, produzida pelo movimento de uma carga unitária em uma estrutura, está correto. 2. Para estabelecer onde se deve posicionar a carga móvel em uma estrutura para maximizar uma função específica, sem avaliar as ordenadas da linha de influência. Uma vez estabelecida a posição crítica da carga, fica mais simples analisar diretamente certos tipos de estruturas para a carga móvel especificada do que desenhar a linha de influência. 3. Para determinar a localização das ordenadas máximas e mínimas de uma linha de influência, para que apenas algumas posições da carga unitária precisem ser consideradas quando as ordenadas da linha de influência forem calculadas. O princípio de Müller–Breslau declara: A linha de influência de qualquer reação ou força interna (cortante, momento) corresponde à forma defletida da estrutura produzida pela retirada da capacidade da estrutura de suportar essa força, seguida da introdução na estrutura modificada (ou liberada) de uma deformação unitária correspondente à restrição retirada. Heinrich Müller-Breslau, 1886 A deformação unitária refere-se a um deslocamento unitário para reação, um deslocamento unitário relativo para cortante e uma rotação unitária relativa para momento. Para apresentar o método, desenharemos a linha de influência da reação em A da viga com apoios simples da Figura 1a. Começamos removendo a restrição vertical fornecida pela reação em A, produzindo a estrutura liberada mostrada na Figura 1b. Em seguida, deslocamos a extremidade esquerda da viga verticalmente para cima, na direção de RA, por um deslocamento unitário (ver Figura 1c). Como a viga deve girar sobre o pino em B, sua forma defletida, que é a linha de influência, é um triângulo que varia de 0 em B até 1,0 em A'. Figura 1: Construção da linha de influência para RA pelo princípio de Müller–Breslau. (a) Viga com apoios simples. (b) A estrutura liberada. (c) Deslocamento introduzido correspondente à reação em A; a forma defletida é a linha de influência em alguma escala desconhecida. (d) A linha de influência de RA. Como segundo exemplo, desenharemos a linha de influência da reação em B para a viga da Figura 2a. A Figura 2b mostra a estrutura liberada produzida pela remoção do apoio em B. Agora, introduzimos um deslocamento vertical unitário Δ correspondente à reação em B, produzindo a forma defletida, que é a linha de influência (ver Figura 2c). A partir dos triângulos semelhantes, calculamos o valor da ordenada da linha de influência no ponto C como 3/2. Figura 2: Linha de influência da reação em B: (a) viga em balanço com rótula em C; (b) Reação removida, produzindo a estrutura liberada; (c) O deslocamento da estrutura liberada pela reação em B estabelece o aspecto da linha de influência; (d) linha de influência da reação em B. Para construir uma linha de influência para o cortante em uma seção de uma viga pelo método de Müller–Breslau, devemos remover a capacidade da seção transversal de transmitir cortante, mas não força axial nem momento. Imaginaremos que o dispositivo construído de placas e rolos na Figura 3a permite essa modificação quando introduzido em uma viga. Para ilustrar o método de Müller–Breslau, construiremos a linha de influência para o cortante no ponto C da viga da Figura 3b. Na Figura 3c, inserimos o dispositivo de placa e rolo na seção C para liberar a capacidade de cortante da seção transversal. Então, deslocamos os segmentos de viga para a esquerda e para a direita da seção C por Δ1 e Δ2, de modo que um deslocamento unitário relativo (Δ1 + Δ2 = 1) seja introduzido (ver Figura 3c). Como o dispositivo corrediço inserido em C ainda mantém a capacidade de momento, nenhuma rotação relativa é permitida. Isto é, os segmentos AC e CD devem permanecer paralelos, e a rotação θ desses dois segmentos é idêntica. Figura 3: Linha de influência do cortante usando o método de Müller–Breslau: (a) Dispositivo para liberar a capacidade de cortante da seção transversal; (b) detalhes da viga; (c) Capacidade de cortante liberada na seção C; (d) Linha de influência do cortante na seção C. A partir da geometria na Figura 3d: tgθ=θ θ = Δ1/5 θ = Δ2/15 Segue-se que θ = 1/20 e Δ1 = ¼ (mas com um sinal de menos), e Δ2 = 3/4 . Para desenhar uma linha de influência para o momento em uma seção arbitrária de uma viga, usando o método de Müller–Breslau, introduzimos uma rótula na seção para produzir a estrutura liberada. Por exemplo, para estabelecer o aspecto da linha de influência para o momento em meio vão da viga com apoios simples da Figura 4a, introduzimos uma rótula em meio vão, como mostrado na Figura 4b. Então, movemos a rótula em C para cima, por uma quantidade Δ, de modo que seja obtida uma rotação unitária relativa (ou uma “dobra”) de θ = 1 entre os segmentos AC e CB. A partir da geometria na Figura 4.c, θA = ½ e Δ é calculado como ½ (10) = 5, que é a ordenada da linha de influência em C. A linha de influência final está mostrada na Figura 4d. Figura 4: Linha de influência do momento: (a) detalhes da viga; (b) estrutura liberada; rótula inserida no meio do vão; (c) deslocamento da estrutura liberada pelo momento; (d) linha de influência do momento no meio do vão. Na Figura 5, usamos o método de Müller–Breslau para construir a linha de influência do momento M no engastamento de uma viga em balanço. A estrutura liberada é estabelecida pela introdução de uma articulação fixa no apoio da esquerda. A introdução de uma rotação unitária relativa entre a articulação fixa e a viga liberada produz uma forma defletida com deflexão na ponta da viga igual a 11, que é a ordenada da linha de influência nessa posição. A linha de influência final está mostrada na Figura 5d. Figura 5: Linha de influência do momento no apoio A: (a) detalhes da estrutura; (b) estrutura liberada; (c) deformação produzida pelo momento no apoio A; (d) linha de influência do momento em A. Determine a Linha de Influência para a reação vertical em B, esforço cortante em S e momento fletor em S. LIRVB LIRVB
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