Livro Hibbeler - 7ª ed Resistencia Materiais (Livro)

luis.carlos.silva
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444 RESISTÊNCIA DOS MATERIAISO 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 pelosteorema dos momentos de área serão relativamente fáceis de calcular. Se a carga consistir em uma série de cargasdistribuídas, o diagrama MIEI consistirá em curvas parabólicas ou, talvez, de ordens mais altas, e sugerimos que atabela 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 deslocamentonulos 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, commomento negativo, a flexão resultante na viga será côncava para baixo. Além disso, um ponto de inflexão ou mudançana 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 modocomo 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 nosapoios 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 Teorema2 para determinar o desvio tangencial." O sinal algébrico da resposta pode ser verificado pelo ângulo ou desvio indicado na linha elástica.• Um() BIApositivo representa uma rotação em sentido anti-horário da tangente em B em relação à tangente em A, e umt 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 Figura12.23a nos pontos B e C. EI é constante.APL2EIPLA BpfcLL2 2ME!L2(a)E! (b)IA tg B _%:::Is ;-lc(c)esFigma 12.23c ectg CXSOLUÇÃODiagrama MIEI. Veja Figura 12.23b.Curva elástica. A força P provoca deflexão na viga comomostra a Figura 12.23c. (A linha elástica é côncava para baixo,visto que MIEI é negativo.) As tangentes em B e C sãoindicadas, já que serão necessárias para determinar 88 e O c.A tangente no apoio (A) também é mostrada. Ela tem umainclinação conhecida, zero. Pelo desenho, o ângulo entre tg Ae tg B, isto é, 8 81A , é equivalente a 8 8, ouAlém dissoTeorema dos mom,emtos de área. Aplicando o Teorema1, 881A é igual à área sob o diagrama MIEI entre os pontos Ae B; isto é,Os = 8s;A = ( -::J() + (-::J()3PL28EIResposta

::=__:__DEFLEXÃO EM VIGAS E EIXOS 445O sinal negativo indica que a orientação do ângulo medidoda tangente em A até a tangente em B é em sentido horário.Isso está de acordo, uma vez que a viga inclina-se para baixoemB.De forma semelhante, a área sob o diagrama MIEI entre ospontos A e C é igual a 8 0 A . Temos1( PL)8c = 8c;A = l L-EIPL22EIRespostaDetermine o deslocamento dos pontos B e C da vigamostrada na Figura 12.24a. EI é constante.Teorema dos momentos de área. Aplicando o Teorema2, t8 1 A é igual ao momento da área sombreada sob o diagramaMIEI entre A e B calculado em torno do ponto B (o pontosobre a linha elástica), visto que esse é o ponto no qual odesvio tangencial deve ser determinado. Por consequência,pela Figura 12.24b,l::.s = ts;A = ()[ (-;; )() J = -2 RespostaDa mesma forma, para t c 1A temos de determinar o momentoda área sob todo o diagrama MIEI de A a C em torno doponto C (o ponto sobre a linha elástica). Temos(L)[( Mo)JM 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 datangente em A, o que está de acordo com a "Figura 12.24c.MEIDetermine a inclinação no ponto C da viga na Figura12.25a. EI é constante.p(b)SOLUÇÃO(c)Figura 12.24tgAc tg cDiagrama MIEI. Veja Figura 12.24b.linha elástica. O momento conjugado em C provoca a deflexãoda viga como mostra a Figura 12.24c. As tangentes emB e C são indicadas já que são necessárias para determinar/:18 e !::.c. A tangente no apoio (A) também é mostrada, umavez que ela é horizontal. Os deslocamentos exigidos agorapodem ser relacionados diretamente com os desvios entre astangentes em B e A e C e A. Especificamente, 1:18 é igual aodesvio da tg A em relação à tg B; isto é,MEIPL4EI11- ---:::--tg C(a)PLSEIt---tI -::--(b)c -xe cDC ___,--J _jL--=..-=::._---"',----- tg D (horizontal)(c)Oc;vFigura 12.25

::=__:__

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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