Livro Hibbeler - 7ª ed Resistencia Materiais (Livro)

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346 RESISTNCIA DOS MATERIAIS N·m p ! N·m (a) 1 716,2 kPa (c) kPa (a) r (kPa) (d) 767,7 kPa (e) Figura 9.23 (b) 9.6 Variações de tensão ao longo de uma viga prismática Como as vigas resistem a cargas internas de cisalhamento e momento, sua análise de tensão requer a aplicação das fórmulas do cisalhamento e da flexão. Aqui, discutiremos os resultados gerais obtidos quando essas equações são aplicadas a vários pontos de uma viga em balanço que tem seção transversal retangular e suporta uma carga P em sua extremidade (Figura 9 .24a). Em geral, em uma seção arbitrária a-a ao longo do eixo da viga (Figura 9.24b ) , o cisalhamento interno V e o momento M são desenvolvidos de uma distribuição de tensão de cisalhamento parabólica e uma distribuição de tensão normal linear (Figura 9.24c). p (b) Distribuição da Distribuição da tensão de cisalhamento tensão de flexão (c) 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 Componentes x-y da tensão Tensões principais (d) Figura 9.24 O resultado é que as tensões que agem sobre elementos localizados nos pontos 1 a 5 ao longo da seção serão como mostra a Figura 9.24d. Observe que os elementos 1 e 5 estão sujeitos apenas à tensão normal máxima, ao passo que o elemento 3, que está sobre o eixo neutro, está sujeito apenas à tensão de cisalhamento máxima. Os elementos intermediários 2 e 4 resistem a ambas, tensão normal e tensão de cisalhamento. (e) fo tr< r e eJ1 se ell el1 o r /III 1111 1111 ta i ('() /'C I e a r e llll 1/l( c o tór eh' t /'(1 de Ol cej qu rm llií gar pri (JC I nu so C a det Fig

TRANSFORMAÇÃO DE TENSÃO 347 r Trajetórias das tensões para uma viga em balanço Figma 9.25 Em cada caso, o estado de tensão pode ser transformado em tensões principais pelas equações de transformação de tensão ou pelo círculo de Mohr. Os resultados são mostrados na Figura 9.24e. Aqui, cada elemento sucessivo, 1 a 5, sofre uma orientação no sentido anti-horário. Especificamente em relação ao elemento 1, que consideramos estar na posição oo , o elemento 3 está orientado a 45o e o elemento 5 está orientado a 90°. Além disso, a tensão de tração máxima, que age nas faces verticais do elemento 1 torna-se menor nas faces correspondentes de cada um dos elementos sucessivos, até chegar a zero nas faces horizontais do elemento 5. De modo semelhante, a tensão de compressão máxima nas faces verticais do elemento 5 reduz-se a zero nas faces horizontais do elemento 1. Se essa análise for estendida a muitas seções verticais ao longo da viga, exceto a seção a-a, um perfil dos resultados poderá ser representado por curvas denominadas trajetórias de tensão. Cada uma dessas curvas indica a direção de uma tensão principal que tem valor constante. A Figura 9.25 mostra algumas dessas trajetórias para a viga em balanço. Nessa figura, as linhas cheias representam a direção das tensões principais de tração e as tracejadas, a direção das tensões principais de compressão. Como esperado, as linhas interceptam o eixo neutro a ângulos de 45°, e as linhas cheias e tracejadas sempre se interceptam a 90°. Por quê? Saber qual é a direção dessas linhas pode ajudar os engenheiros a decidir onde reforçar uma viga de modo que ela não falhe nem se torne instável. 15 mm f.-----':.c::_:=- 2m ---! (a) j___ 200 mm r-;y= c:!.I::J10 mm H 15 mm 175 mm 36kN 0,15 m r-- --, I I I I , 120 kN (b) -- 35,2MPa - (d) 19,2 MPa (c) r (MPa) I 1.)M = 30,6 kN·m ,, ,lj 45,4 MPa V= 84 kN E*EMI\fltí

346 RESISTNCIA DOS MATERIAIS<br />

N·m<br />

p<br />

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N·m<br />

(a)<br />

1<br />

716,2 kPa<br />

(c)<br />

kPa<br />

(a)<br />

r (kPa) (d)<br />

767,7 kPa<br />

(e)<br />

Figura 9.23<br />

(b)<br />

9.6 Variações de tensão<br />

ao longo de uma viga<br />

prismática<br />

Como as vigas resistem a cargas internas de cisalhamento<br />

e momento, sua análise de tensão requer a aplicação<br />

das fórmulas do cisalhamento e da flexão. Aqui,<br />

discutiremos os resultados gerais obtidos quando essas<br />

equações são aplicadas a vários pontos de uma viga em<br />

balanço que tem seção transversal retangular e suporta<br />

uma carga P em sua extremidade (Figura 9 .24a).<br />

Em geral, em uma seção arbitrária a-a ao longo<br />

do eixo da viga (Figura 9.24b ) , o cisalhamento interno<br />

V e o momento M são desenvolvidos de uma distribuição<br />

de tensão de cisalhamento parabólica e uma<br />

distribuição de tensão normal linear (Figura 9.24c).<br />

p<br />

(b)<br />

Distribuição da Distribuição da<br />

tensão de cisalhamento tensão de flexão<br />

(c)<br />

1 1<br />

2 2<br />

3 3<br />

4 4<br />

5 5<br />

Componentes x-y da tensão Tensões principais<br />

(d)<br />

Figura 9.24<br />

O resultado é que as tensões que agem sobre elementos<br />

localizados nos pontos 1 a 5 ao longo da seção serão<br />

como mostra a Figura 9.24d. Observe que os elementos<br />

1 e 5 estão sujeitos apenas à tensão normal máxima, ao<br />

passo que o elemento 3, que está sobre o eixo neutro,<br />

está sujeito apenas à tensão de cisalhamento máxima.<br />

Os elementos interm<strong>ed</strong>iários 2 e 4 resistem a ambas,<br />

tensão normal e tensão de cisalhamento.<br />

(e)<br />

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