Livro Hibbeler - 7ª ed Resistencia Materiais (Livro)
444 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS O seguinte procedimento fornece um método que pode ser usado para aplicar os dois teoremas de momentos de área. Diagrama MIEI "' Determine as reações no apoio e trace o diagrama MI EI da viga. Se a viga estiver carregada com forças concentradas, o diagrama MI EI consistirá em uma série de segmentos de reta e as áreas e seus momentos exigidos pelos teorema dos momentos de área serão relativamente fáceis de calcular. Se a carga consistir em uma série de cargas distribuídas, o diagrama MIEI consistirá em curvas parabólicas ou, talvez, de ordens mais altas, e sugerimos que a tabela apresentada no final do livro seja usada para localizar a área e o centroide sob cada curva. Linha elástica "Trace uma vista ampliada da curva da linha elástica da viga. Lembre-se de que os pontos de inclinação e deslocamento nulos sempre ocorrem em um apoio fixo e que em todos os suportes de pinos e roletes ocorre deslocamento nulo. "Se for difícil obter a forma geral da curva da linha elástica, use o diagrama de momento (ou MIEI). Entenda que, quando a viga for submetida a um momento positivo, a flexão resultante será côncava para cima, ao passo que, com momento negativo, a flexão resultante na viga será côncava para baixo. Além disso, um ponto de inflexão ou mudança na curvatura ocorre onde o momento na viga (ou MIEI) é nulo . .. O deslocamento e a inclinação desconhecidos a serem determinados devem ser indicados sobre a curva . .. Visto que o teorema dos momentos de área aplica-se somente entre duas tangentes, é preciso dar atenção ao modo como as tangentes devem ser construídas de modo que os ângulos ou desvios entre elas levem à solução do problema. A propósito, as tangentes nos apoios devem ser consideradas, visto que o deslocamento e/ou a inclinação nos apoios da viga normalmente é nulo. Te oremas dos momentos de área "Aplique o Teorema 1 para determinar o ângulo entre duas tangentes quaisquer sobre a linha elástica e o Teorema 2 para determinar o desvio tangencial. " O sinal algébrico da resposta pode ser verificado pelo ângulo ou desvio indicado na linha elástica. • Um() BIA positivo representa uma rotação em sentido anti-horário da tangente em B em relação à tangente em A, e um t BIA positivo indica que o ponto B sobre a linha elástica encontra-se acima da tangente traçada desde o ponto A. Determine a inclinação da viga mostrada na Figura 12.23a nos pontos B e C. EI é constante. A PL 2EI PL A B p fc L L 2 2 M E! L 2 (a) E! (b) IA tg B _ %::: Is ;-lc (c) es Figma 12.23 c ec tg C X SOLUÇÃO Diagrama MIEI. Veja Figura 12.23b. Curva elástica. A força P provoca deflexão na viga como mostra a Figura 12.23c. (A linha elástica é côncava para baixo, visto que MIEI é negativo.) As tangentes em B e C são indicadas, já que serão necessárias para determinar 88 e O c. A tangente no apoio (A) também é mostrada. Ela tem uma inclinação conhecida, zero. Pelo desenho, o ângulo entre tg A e tg B, isto é, 8 81A , é equivalente a 8 8, ou Além disso Teorema dos mom,emtos de área. Aplicando o Teorema 1, 881A é igual à área sob o diagrama MIEI entre os pontos A e B; isto é, Os = 8s;A = ( -::J() + (-::J() 3PL2 8EI Resposta
::=__:__ DEFLEXÃO EM VIGAS E EIXOS 445 O sinal negativo indica que a orientação do ângulo medido da tangente em A até a tangente em B é em sentido horário. Isso está de acordo, uma vez que a viga inclina-se para baixo emB. De forma semelhante, a área sob o diagrama MIEI entre os pontos A e C é igual a 8 0 A . Temos 1 ( PL) 8c = 8c;A = l L - EI PL2 2EI Resposta Determine o deslocamento dos pontos B e C da viga mostrada na Figura 12.24a. EI é constante. Teorema dos momentos de área. Aplicando o Teorema 2, t8 1 A é igual ao momento da área sombreada sob o diagrama MIEI entre A e B calculado em torno do ponto B (o ponto sobre a linha elástica), visto que esse é o ponto no qual o desvio tangencial deve ser determinado. Por consequência, pela Figura 12.24b, l::.s = ts;A = ()[ (-;; )() J = -2 Resposta Da mesma forma, para t c 1A temos de determinar o momento da área sob todo o diagrama MIEI de A a C em torno do ponto C (o ponto sobre a linha elástica). Temos (L)[( Mo) J M 0 L2 !::.c = tc;A = Z \- EI (L) = - 2EI Resposta (a) OBSERVAÇÃO: Como ambas as respostas são negativas, elas indicam que os pontos B e C encontram-se abaixo da tangente em A, o que está de acordo com a "Figura 12.24c. M EI Determine a inclinação no ponto C da viga na Figura 12.25a. EI é constante. p (b) SOLUÇÃO (c) Figura 12.24 tgA c tg c Diagrama MIEI. Veja Figura 12.24b. linha elástica. O momento conjugado em C provoca a deflexão da viga como mostra a Figura 12.24c. As tangentes em B e C são indicadas já que são necessárias para determinar /:18 e !::.c . A tangente no apoio (A) também é mostrada, uma vez que ela é horizontal. Os deslocamentos exigidos agora podem ser relacionados diretamente com os desvios entre as tangentes em B e A e C e A. Especificamente, 1:18 é igual ao desvio da tg A em relação à tg B; isto é, M EI PL 4EI 11- ---:::-- tg C (a) PL SEI t---t I -::-- (b) c -x e c D C ___,--J _jL --=..-=::._---"',----- tg D (horizontal) (c) Oc;v Figura 12.25
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::=__:__<br />
DEFLEXÃO EM VIGAS E EIXOS 445<br />
O sinal negativo indica que a orientação do ângulo m<strong>ed</strong>ido<br />
da tangente em A até a tangente em B é em sentido horário.<br />
Isso está de acordo, uma vez que a viga inclina-se para baixo<br />
emB.<br />
De forma semelhante, a área sob o diagrama MIEI entre os<br />
pontos A e C é igual a 8 0 A . Temos<br />
1<br />
( PL)<br />
8c = 8c;A = l L<br />
-<br />
EI<br />
PL2<br />
2EI<br />
Resposta<br />
Determine o deslocamento dos pontos B e C da viga<br />
mostrada na Figura 12.24a. EI é constante.<br />
Teorema dos momentos de área. Aplicando o Teorema<br />
2, t8 1 A é igual ao momento da área sombreada sob o diagrama<br />
MIEI entre A e B calculado em torno do ponto B (o ponto<br />
sobre a linha elástica), visto que esse é o ponto no qual o<br />
desvio tangencial deve ser determinado. Por consequência,<br />
pela Figura 12.24b,<br />
l::.s = ts;A = ()[ (-;; )() J = -2 Resposta<br />
Da mesma forma, para t c 1A temos de determinar o momento<br />
da área sob todo o diagrama MIEI de A a C em torno do<br />
ponto C (o ponto sobre a linha elástica). Temos<br />
(L)[( Mo)<br />
J<br />
M 0 L2<br />
!::.c = tc;A = Z \- EI<br />
(L) =<br />
-<br />
2EI Resposta<br />
(a)<br />
OBSERVAÇÃO: Como ambas as respostas são negativas,<br />
elas indicam que os pontos B e C encontram-se abaixo da<br />
tangente em A, o que está de acordo com a "Figura 12.24c.<br />
M<br />
EI<br />
Determine a inclinação no ponto C da viga na Figura<br />
12.25a. EI é constante.<br />
p<br />
(b)<br />
SOLUÇÃO<br />
(c)<br />
Figura 12.24<br />
tgA<br />
c tg c<br />
Diagrama MIEI. Veja Figura 12.24b.<br />
linha elástica. O momento conjugado em C provoca a deflexão<br />
da viga como mostra a Figura 12.24c. As tangentes em<br />
B e C são indicadas já que são necessárias para determinar<br />
/:18 e !::.c<br />
. A tangente no apoio (A) também é mostrada, uma<br />
vez que ela é horizontal. Os deslocamentos exigidos agora<br />
podem ser relacionados diretamente com os desvios entre as<br />
tangentes em B e A e C e A. Especificamente, 1:18 é igual ao<br />
desvio da tg A em relação à tg B; isto é,<br />
M<br />
EI<br />
PL<br />
4EI<br />
11- ---:::--<br />
tg C<br />
(a)<br />
PL<br />
SEI<br />
t---t<br />
I -::--<br />
(b)<br />
c -x<br />
e c<br />
D<br />
C ___,--J _jL<br />
--=..-=::._---"',----- tg D (horizontal)<br />
(c)<br />
Oc;v<br />
Figura 12.25