1) Durante a construção de uma ponte rodoviária, as vigas mestras principais estão em balanço de um pilar a outro (fig.1). Cada viga mestra tem um comprimento em balanço de 48 m e tem a seção transversal em forma de I com dimensões conforme mostrado na figura. Assumindo que a carga total em cada viga mestra seja 9,5 kN/m, o que inclui o peso da própria viga, pede-se:
a) Construa os diagramas do momento fletor e força cortante para a viga.
b) Calcule a máxima tensão normal devido à flexão.
c) Se a viga for construída com material cuja tensão de escoamento vale 202 MPa, calcule o fator de segurança dessa viga e diga se ela está dimensionada ou não.
Figura 1
Fonte: Gere, 2004.
Os diagramas de momento fletor e esforço cortante estão expostos, respectivamente, na figuras abaixo.
Diagrama de momento fletor
Diagrama de esforço cortante
b)
Antes de determinar a tensão máxima, é preciso determinar o momento de inércia da seção transversal \((I)\):
\[\eqalign{\]
I = \dfrac{{0,028 \cdot {{2,496}^3}}}{{12}} + 2 \cdot \left( {\dfrac{{0,62 \cdot {{0,052}3}}}{{12}} + 0,62 \cdot 0,052 \cdot {{1,274}2}} \right) \cr \(I = 0,03628 + 2 \cdot 0,05234 \cr \) I = 0,1409{\text{ }}{{\text{m}}^4} \cr} \(Por fim, calculamos a tensão normal máxima produzida pelo momento fletor máximo:
\[\eqalign{\]
\sigma = \dfrac{{M \cdot c}}{I} \cr \) \sigma = \dfrac{{\left( {2736{\text{ kN}} \cdot {\text{m}}} \right) \cdot \left( {\dfrac{{2,60{\text{ m}}}}{2}} \right)}}{{0,1409{\text{ }}{{\text{m}}^4}}} \cr \(\sigma = 25.243,43{\text{ }}\dfrac{{{\text{kN}}}}{{{{\text{m}}^2}}} \cr} \)
Portanto, a máxima tensão normal devido à flexão é de \(\boxed{25.243,43{\text{ }}\dfrac{{{\text{kN}}}}{{{{\text{m}}^2}}}=25,24\text{ MPa} }\).
c)
Sendo \(FS\) o fator de segurança, temos que:
\[\eqalign{\]
FS = \dfrac{{202{\text{ MPa}}}}{{25,24{\text{ MPa}}}} \cr \(FS = 8,00 \cr} \)
Portanto, resulta que \(\boxed{FS=8,00>1,00}\) e, desse modo, a viga está bem dimensionada.
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