Livro Hibbeler - 7ª ed Resistencia Materiais (Livro)

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404 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS Tensão de cisalhamento "Vigas curtas que suportam grandes cargas, sobretudo as de madeira, em geral são inicialmente projetadas para cisalhamento e, em seguida, examinadas no que se refere ao cumprimento dos requisitos da tensão de flexão admissível. resistir ao " Usando a fórmula do cisalhamento, verifique se a tensão de cisalhamento admissível não é ultrapassada; isto é, use "Se a viga tiver seção transversal retangular maciça, a fórmula do cisalhamento será Tadm ? 1,5(Vmá/A) 7.5) e, se a seção transversal for uma (Equação aba larga, em geral será adequado considerar que a tensão de cisalhamento é constante na área da seção transversal da alma da viga, de modo que Tadm ? VmjAahna' onde Anima é determinada produto entre a altura da viga e a espessura da alma (veja a Seção pelo 7.3). Tadm ? VmáxQ/It. Adequação dos de "A adequação dos elementos de fixação usados em vigas compostas depende da tensão de cisalhamento à qual esses elementos podem resistir. Especificamente, o espaçamento exigido entre pregos ou parafusos de um tamanho particular é determinado pelo fluxo de cisalhamento admissível, qa d m = VQ!I, calculado em pontos sobre a transversal onde os elementos de fixação estão localizados (veja a Seção seção 7.4). Uma viga será feita de aço que tem tensão de flexão admissível u d = 170 MPa e tensão de cisalhamento admissível Tadm m 100 MPa. Selecione uma forma W adequada para suportar a carga mostrada na Figura 11.5a. 120 kN 60 kN SOLUÇÃO Diagramas de força cortante e momento fletor. As reações nos apoios foram calculadas e os diagramas de força cortante e momento fletor são mostrados na Figura 11.5b. Por esses diagramas, Vmáx = 90 kN e Mmáx = 120 kN · m. Tensão flexão. O módulo de resistência exigido para a viga é determinado pela fórmula da flexão, I p n sí Sl lll liÍ I, S< DI C-2 m_j_2 m-+--2 m-1 (a) 120 kN -120 (b) Figum 11.5 60 kN Pela tabela no Apêndice B, as seguintes vigas são adequadas: W460 X 60 S 1.120 X 103 mm3 W410 X 67 S = 1.200 X 103 mm3 W360 X 64 S 1.030 X 103 mm3 W310 X 74 S 1.060 X 103 mm3 W250 X 80 s = 984 X 103mm3 W200 X 100 S = 987 X 103 mm3 A viga escolhida será a que tiver o menor peso por metro. isto é, W460 X 60 O momento máximo verdadeiro M 5 , que inclui o pcsn da viga, pode ser calculado e a adequ ' Ção da viga selecio nada pode ser verificada. Todavia, em comparação com a cargas aplicadas, o peso da viga, (60,35 kg/m)(9,81 N/kg)( 1 m) = 3.552,2 N = 3,55 kN, provocará apenas um peq aumento em · S,, q· Apesar disso, S = 706(103)mm3 < 1.120(103)mm3 req ucmt oK Te za IIII I. o 12

PROJETO DE VIGAS E EIXOS 405 de dsalhamento. Com? viga . é Ull_la seção de aba a tens . Aqui, admitimos que a alma estende-se da parte a 0 de cisalhamento medw no mtenor da alma sera superior até a mais infeior da viga. Po Apêndice B, uma Vl·ga W460 X 60, d - 455 mm, t 1 - Vmáx _ 90(103) N a m a 8 mm. Logo, A - ( 455 mro)(8 mro) = 24,7 MPa < lOOMPa OK alma Tensão de cisalhamento. A tensão de cisalhamento máxima na viga depende dos valores de Q e t. Ela ocorre no eixo neutro, considerando-se Q máxima nesse ponto e eixo neutro na alma, onde a espessura t = 0,03 m da seção transversal xo é a do menor. eixo Para neutro simplificar, para calcular usaremos a área retangular abai­ Q, em vez da área composta por duas partes acima desse eixo (Figura 11.6c). Temos Resposta tábuas de 200 mm X 30 mm. Se a tensão de flexão ad­ "''"''v"' for O' adm = 12 MP a e a tensão de cisalhamento admisfor r.,dm 0,8 MPa, determine se a viga suportará com = • .,..,,rn,nca' a carga mostrada. Especifique também máximo exigido entre os pregos para manter o espaça­ as duas A viga T de madeira mostrada na Figura 11.6a é composta !ábuas unidas, se cada prego puder resistir com segurança a ],50 kN de cisalhamento. Diagramas de força cortante e momento fletor. A Figura l L6b mostra as reações na viga e os diagramas de força cortante e momento fletor.Aqui, Vmáx = 1,5 kN, Mmáx = 2 kN · m. Tensão de flexão. zado em O eixo neutro ( centroide) será locali­ relação à parte inferior da viga. Trabalhando em unidades métricas, temos - :s-A y (0,1 rn)(0,03 rn)(0,2 rn) 0,215 m(0,03 m)(0,2 m) = 0,1575 m 0,03 m(0,2 m) + 0,03 m(0,2 m) y = :SA Logo, l= [1 (0,03 m)(0,2m)3+(0,03 m)(0,2m)(0,1575 m-0,1 m?] = 60,125 +L (0,2 m)(0,03 m)3+ (0,03 m)(0,2m)(0,215 m-0,1575 m)2] (10-6) m4 Visto que c = 0,1575 m (e não 0,230 m -0,1575 m = 0,0725 m), exige-se V(kN) 1,5 I 0,5 (a) 1----+----- x (m) M (kN·m) 11'-- / _ . · - - - ----j l-- 0,03 m (c) -1 (:_) - - '---- x (m) . 12(103) kPa a rn- MmáxC I (J' d > - 2kN·m(01575m) ' = 60,125(10-6) m4 5 ' 24(103) kPa OK (d) Figma 11.6

PROJETO DE VIGAS E EIXOS 405<br />

de dsalhamento. Com? viga . é Ull_la seção de aba<br />

a tens<br />

. Aqui, admitimos que a alma estende-se da parte<br />

a 0 de cisalhamento m<strong>ed</strong>w no mtenor da alma sera<br />

superior até a mais infeior da viga. Po Apêndice B,<br />

uma Vl·ga W460 X 60, d - 455 mm, t 1 -<br />

Vmáx _ 90(103)<br />

N<br />

a m a<br />

8 mm. Logo,<br />

A - ( 455 mro)(8 mro)<br />

= 24,7 MPa < lOOMPa OK<br />

alma<br />

Tensão de cisalhamento. A tensão de cisalhamento máxima<br />

na viga depende dos valores de Q e t. Ela ocorre no eixo<br />

neutro, considerando-se Q máxima nesse ponto e eixo neutro<br />

na alma, onde a espessura t = 0,03 m da seção transversal<br />

xo<br />

é a<br />

do<br />

menor.<br />

eixo<br />

Para<br />

neutro<br />

simplificar,<br />

para calcular<br />

usaremos a área retangular abai­<br />

Q, em vez da área composta<br />

por duas partes acima desse eixo (Figura 11.6c). Temos<br />

Resposta<br />

tábuas de 200 mm X 30 mm. Se a tensão de flexão ad­<br />

"''"''v"' for O' adm = 12 MP a e a tensão de cisalhamento admisfor<br />

r.,dm<br />

0,8 MPa, determine se a viga suportará com<br />

=<br />

• .,..,,rn,nca' a carga mostrada. Especifique também<br />

máximo exigido entre os pregos para manter<br />

o espaça­<br />

as duas<br />

A viga T de madeira mostrada na Figura 11.6a é composta<br />

!ábuas unidas, se cada prego puder resistir com segurança a<br />

],50 kN de cisalhamento.<br />

Diagramas de força cortante e momento fletor. A Figura<br />

l L6b mostra as reações na viga e os diagramas de força cortante<br />

e momento fletor.Aqui, Vmáx = 1,5 kN, Mmáx = 2 kN · m.<br />

Tensão de flexão.<br />

zado em<br />

O eixo neutro ( centroide) será locali­<br />

relação à parte inferior da viga. Trabalhando em<br />

unidades métricas, temos<br />

- :s-A y<br />

(0,1 rn)(0,03 rn)(0,2 rn) 0,215 m(0,03 m)(0,2 m)<br />

= 0,1575 m 0,03 m(0,2 m) + 0,03 m(0,2 m)<br />

y<br />

= :SA<br />

Logo,<br />

l= [1 (0,03 m)(0,2m)3+(0,03 m)(0,2m)(0,1575 m-0,1 m?]<br />

= 60,125<br />

+L (0,2 m)(0,03 m)3+ (0,03 m)(0,2m)(0,215 m-0,1575 m)2]<br />

(10-6) m4<br />

Visto que c = 0,1575 m (e não 0,230 m -0,1575 m = 0,0725 m),<br />

exige-se<br />

V(kN)<br />

1,5<br />

I<br />

0,5<br />

(a)<br />

1----+----- x (m)<br />

M (kN·m)<br />

11'--<br />

/ _ . · - - -<br />

----j l--<br />

0,03 m<br />

(c)<br />

-1<br />

(:_) - - '---- x (m)<br />

.<br />

12(103) kPa <br />

a rn-<br />

MmáxC<br />

I<br />

(J' d > -<br />

2kN·m(01575m)<br />

'<br />

=<br />

60,125(10-6) m4 5 ' 24(103) kPa OK<br />

(d)<br />

Figma 11.6

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