Livro Hibbeler - 7ª ed Resistencia Materiais (Livro)
462 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 13 kN t .. · A 4kN/m I I I I i 58 kN·m :--2m 11 4kN/m 8kN I I I l t .A 8kN·m '--2m + 30 kN·m 5kN t 20 kN·m ' A •-2m ---I A + 30 kN·m 5kN 2m 30 kN·m 5kN i I 4m I Superposição de carregamentos (a) Figura 12.39 M(kN·m) -58 M(kN·m) -8 M(kN·m) 2 4 x (m) , - 10 -40 11 2 4 x (m) I + 2 4 JOI ------+--------+1 - x (m) - + M(kN·m) -mi 2 4 r-------------1 x (m) Superposição de diagramas de momento I (b) Diagrama de momentos construído pelo método da superposição. Visto que a aplicação dos teoremas dos momentos de área requer o cálculo da área sob o diagrama MIEI e da localização do centroide dessa área, muitas vezes é conveniente usar diagramas MIEI separados para cada uma das cargas conhecidas e redundantes, em vez de utilizar o diagrama resultante para calcular essas quantidades geométricas. Isso se aplica especialmente ao caso em que o diagrama de momento resultante apresente uma forma complicada. O método para traçar o diagrama de momento em partes baseia-se no princípio da superposição. A maioria das cargas em vigas ou eixos será uma combinação das quatro cargas mostradas na Figura 12.38. A construção dos diagramas de momento associados, também mostrada nessa figura, foi discutida nos exemplos do Capítulo 6. Com base nesses resultados, mostraremos agora como usar o método da superposição para representar o diagrama de momento resultante para a viga em balanço mostrada na Figura 12.39a por uma série de diagramas de momento separados. Para tal, em primeiro lugar substituiremos as cargas por um sistema de cargas estaticamente equivalentes. Por exemplo, as três vigas em balanço mostradas na Figura 12.39a são estaticamente equivalentes à viga resultante, visto que a carga em cada ponto sobre a viga resultante é igual à superposição ou adição das cargas sobre as três vigas separadas. Na verdade, a reação ao cisalhamento na extremidade A é 13 kN quando se somam as reações nas vigas separadas. Da mesma maneira, o momento interno em qualquer ponto sobre a viga resultante é igual à soma dos momentos internos em qualquer ponto sobre as vigas separadas. Assim, se representarmos os diagramas de momento para cada viga separada (Figura 12.39b ), a superposição desses diagramas dará o diagrama de momento para a viga resultante, mostrado na parte superior da figura. Por exemplo, pelos resultados de cada um dos diagramas de momento separados, temos que o momento na extremidade A é M A = -8kN·m - 30 kN·m - 20 kN·m = -58 kN·m, como verificado no diagrama de momento na parte superior da figura. Esse exemplo demonstra que às vezes é mais fácil construir uma série de diagramas de momento estaticamente equivalentes separados para a viga, em vez de construir seu diagrama de momento resultante mais complicado. É óbvio que a área e a localização do centroide para cada parte são mais fáceis de determinar do que as do centroide para o diagrama resultante.
DEFLEXÃO EM VIGAS E EIXOS 463 5kN/m 20 kN·mi I I I I I I I I I pokN·m I • J#\4, 12m 11 5kN/m i I I I I I I I I I l ''\ ' JIT\ú/ I 12m """'( "'"( I I M(kN·m) 70 I -20 6 -20 Diagrama de momento resultante M(kN·m) 11 90 I 12 6 12 x (m x (m + M(kN·m) + 20 kN·m 12 m -20 6 12 -f-- x (m + 12m Superposição de carregamentos (a) 20 kN·m + M(kN·m) I 6 12 I I x (m -20 Superposição de diagramas de momento (b) Figma 12.40 De forma semelhante, também podemos representar o diagrama de momento resultante para uma viga simplesmente apoiada utilizando uma superposição de diagramas de momento para uma série de vigas simplesmente apoiadas. Por exemplo, a carga na viga mostrada na parte superior da Figura 12.40a equivale à soma das cargas nas vigas mostradas abaixo dela. Por consequência, podemos usar a soma dos diagramas de momento para cada uma dessas três cargas em vez do diagrama de momento resultante mostrado na parte superior da Figura 12.40b. Para completo entendimento, esses resultados devem ser verificados. Os exemplos a seguir também devem esclarecer alguns desses pontos e ilustrar como usar o teorema de momentos de área para obter as reações redundantes em vigas e eixos estaticamente indeterminados. As soluções seguem o procedimento para análise descrito na Seção 12.4. A viga está sujeita à carga concentrada mostrada na Figura 12.41a. Determine as reações nos apoios. EI é constante. SOLUÇÃO Diagrama MIEI. O diagrama de corpo livre é mostrado na Figura 12.41b. Usando o método da superposição, os diagramas MIEI separados para a reação redundante B Y e para a carga lP são mostrados na Figura 12.4lc. linha elástica. A curva da linha elástica para a viga é mostrada na Figura 12.4ld. As tangentes nos apoios A e B foram traçadas. Visto que D.8 = O, temos fEIA = 0 Teorema dos momentos de área. Aplicando o Teorema 2, temos
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5kN/m<br />
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I<br />
I<br />
M(kN·m)<br />
70<br />
I<br />
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Diagrama de momento resultante<br />
M(kN·m)<br />
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Superposição de carregamentos<br />
(a)<br />
20 kN·m<br />
+<br />
M(kN·m)<br />
I<br />
6 12<br />
I I x (m<br />
-20<br />
Superposição de diagramas de momento<br />
(b)<br />
Figma 12.40<br />
De forma semelhante, também podemos representar<br />
o diagrama de momento resultante para uma viga<br />
simplesmente apoiada utilizando uma superposição<br />
de diagramas de momento para uma série de vigas<br />
simplesmente apoiadas. Por exemplo, a carga na viga<br />
mostrada na parte superior da Figura 12.40a equivale<br />
à soma das cargas nas vigas mostradas abaixo dela. Por<br />
consequência, podemos usar a soma dos diagramas de<br />
momento para cada uma dessas três cargas em vez do<br />
diagrama de momento resultante mostrado na parte<br />
superior da Figura 12.40b. Para completo entendimento,<br />
esses resultados devem ser verificados.<br />
Os exemplos a seguir também devem esclarecer alguns<br />
desses pontos e ilustrar como usar o teorema de<br />
momentos de área para obter as reações r<strong>ed</strong>undantes<br />
em vigas e eixos estaticamente indeterminados. As soluções<br />
seguem o proc<strong>ed</strong>imento para análise descrito<br />
na Seção 12.4.<br />
A viga está sujeita à carga concentrada mostrada na<br />
Figura 12.41a. Determine as reações nos apoios. EI é constante.<br />
SOLUÇÃO<br />
Diagrama MIEI. O diagrama de corpo livre é mostrado na<br />
Figura 12.41b. Usando o método da superposição, os diagramas<br />
MIEI separados para a reação r<strong>ed</strong>undante B Y<br />
e para a<br />
carga lP são mostrados na Figura 12.4lc.<br />
linha elástica. A curva da linha elástica para a viga é mostrada<br />
na Figura 12.4ld. As tangentes nos apoios A e B foram<br />
traçadas. Visto que D.8 = O, temos<br />
fEIA = 0<br />
Teorema dos momentos de área. Aplicando o Teorema<br />
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