Prévia do material em texto
Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 1 – Figura 14-57 Na figura abaixo, estão mostradas as linhas de influência de momentos fletores na seção F e de esforços cortantes na seção A. Com base na LIMF, calcule a ordenada da LIQA na seção I indicada. LIMF F I A LIQA valor pedido I [m] [ ] Solução Este é o valor da reação no apoio A para que MF = -0.990. F Este é o valor do momento fletor MF na seção F quando a carga unitária passa pela seção I. Isto é obtido pela LI MF. I A M Portanto, o valor do esforço cortante na seção A quando a carga passa pela seção I é igual a: QA = –0.11. Esta é a ordenada da LI QA pedida. Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 2 – Figura 14-58 Na figura abaixo, estão mostradas as linhas de influência de momentos fletores nas seções S4 e S10 de uma ponte. Calcule a ordenada da LIMS4 na seção indicada. LIMS4 LIMS10 S4 S10 valor pedido [m] [m] Solução MS10 = VA x 15 – 1 x 9 = – 1.20 ⇒ VA = 0.52 MS10 = – 1.20 P = 1 (obtido da LI MS10) VA MS4 (valor solicitado) MS4 = VA x 6 ⇒ MS4 = + 3.12 ⇒ Ordenada solicitada = + 3.12 m Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 3 – Figura 14-59 Na figura abaixo, estão mostradas as linhas de influência de momentos fletores na seção S7 e de esforços cortantes na seção S1 de uma ponte. Calcule a ordenada da LIMS7 na seção indicada. Sugestão: explore a simetria da estrutura. [m] [ ] LIMS7 S7 valor pedido LIQS1 S1 Solução MB = VA x 20 – 1 x 15 = – 1,06 MB P = 1 (obtido da LI QS1 = LI VA) VA = 0,697 MS7 = (MB + MC)/2 ⇒ Ordenada solicitada = – 0,37 m (obtido da LI VD, que é simétrica à LI VA) VD = 0,016 MS7 (valor solicitado) MC MC = VD x 20 = + 0,32 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 4 – Figura 14-60 Na figura abaixo, estão mostradas as linhas de influência de esforços cortantes nas seções A e D de uma ponte. Os valores das ordenadas estão indicados a cada 2 metros. Também está indicada a linha de influência de momentos fletores na seção S2. Calcule a ordenada indicada na LIMS2. [m] [ ] LIQD D LIMS2 S2 LIQA A [ ] valor pedido Solução P = 1 Ordenada solicitada = + 3.343 m VA = QA = –0.209 (obtido da LI QA) VD = –QD = –0.051 (obtido da LI QD) 1·20/4 = 5 –(2.090+1.224)/2 = –1.657 5 – 1.657= 3.343 0.051 · 24 = 1.224 0.209 · 10 = 2.090 M (carga unitária sobre S2) Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 5 – Figura 14-61 Na figura abaixo, estão mostradas as linhas de influência de momentos fletores e de esforços cortantes na seção S6 de uma ponte. Calcule a ordenada da LIMS6 na seção indicada. [m] [ ] LIMS6 S6 LIQS6 valor pedido Solução VA = – 0.0667 P = 1 (obtido da LI QS6) MS6 = VA x 10 ⇒ Ordenada solicitada = – 0.667 m Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 6 – Figura 14-62 Na figura abaixo, estão mostradas as linhas de influência de esforços cortantes na seção S5 e de momentos fletores na seção S13 de uma ponte. Calcule as ordenadas indicadas (valores pedidos) da LIQS5. [m] [ ] LIQS5 S13 valores pedidos LIMS13 S13 S5 S5 A B C Solução P = 1 VC = –0.13025 (obtido da LI MS13) VC = –1.0420 ÷ 8 A B C P = 1 VC = –0.13025 VA = +0.3958 VB ΣMB = 0 ⇒ – VA x 20 + P x 10 + VC x 16 = 0 ΣMB = 0 ⇒ – VA x 20 + 1 x 10 + (–0.13025) x 16 = 0 VA +0.3958 –0.6042 +0.13025 LI QS5 valores pedidos S5 A B C –0.6042 +0.3958 (esforço cortante em S5 quando a carga unitária está imediatamente à esquerda de S5) (esforço cortante em S5 quando a carga unitária está imediatamente à direita de S5) M Q S5 S5 MS13 = –1.0420 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 7 – Figura 14-63 Na figura abaixo, estão mostradas as linhas de influência de momentos fletores nas seções S3 e S7 de uma ponte. Calcule a ordenada da LIMS3 na seção indicada. [m] LIMS7 S7 valor pedido S3 LIMS3 [m] Solução S3 P = 1 S7 (obtido da LI MS7) MS7 = –0.900 VC VA = +0.425 MS7 = –0.900 ⇒ VA x 12 – P x 6 = –0.900 M MS3 = VA x 4 = +1.700 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 8 – Figura 14-64 Na figura abaixo, estão mostradas as linhas de influência de momentos fletores nas seções B e C de uma ponte. Os valores das ordenadas estão indicados a cada 2 metros. Também está indicada a linha de influência de momentos fletores na seção S2. Calcule a ordenada indicada na LIMS2. LIMB B LIMC C [m] LIMS2 S2 valor pedido [m] [m] Solução P = 1 Ordenada solicitada = +3.0596 m (obtido da LI MB) (obtido da LI MC) 1·8·12/20 = 4.8 –(2.2188·12 +1.0229·8)/20 = –1.7404 4.8 – 1.7404 = +3.0596 –1.0229 –2.2188 M (carga unitária sobre S2) Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 9 – Figura 14-65 Para uma viga de ponte, cujo modelo estrutural é apresentado na figura abaixo, calcule os valores mínimo e máximo de momento fletor na seção S3 devidos às cargas permanente e móvel indicadas. Utilize o processo de Cross para determinar os momentos fletores dos casos de carregamento identificados. Sabe-se que o valor mínimo da linha de influência de momentos fletores na seção S3 está localizado na extremidade esquerda da viga. Todas as barras têm a mesma inércia à flexão EI. S3 Carga permanente: g = 18 kN/m Carga móvel: q = 30 kN/m Q = 200 kN (carga de multidão) Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução LI MS3 Carregamento para MS3 mínimo Carregamento para MS3 máximo Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS3 mínimo: 0 1 1 0 .52 .48 -1184 +600 -600 +1936 -1936 +144 +896 +1792 -580 -1161 -1071 -535 +1164 +582 -151 -303 -279 -139 +337 +674 -87 -175 -162 -81 +238 +119 -31 -62 -57 -28 +54 +109 -14 -28 -26 -13 +45 +22 -5 -11 -11 -5 +9 +18 -2 -5 -4 -2 +7 +3 -1 -2 -1 0 +1 0 +1 +2 0 -1 0 -1184 +1184 -1622 +1622 -144 +144 -200⋅4 - 48⋅4 2 /2 18⋅20 2 /12 48⋅22 2 /12 18⋅4 2 /2 20 6 14 18 1184 1622 21.9 21.9 180 180 158.1 1184 18 (MS3)mín = 158.1 x 6 –1184 – 18 x 6 x 3 (MS3)mín = – 559 kNm 180 – 21.9 Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS3 máximo: 0 1 1 0 .52 .48 -144 +2188 -1852 +726 -726 +384 -2044 -1022 +558 +1117 +1031 +515 -558 -279 +72 +145 +134 +67 -120 -240 +31 +62 +58 +29 -103 -51 +13 +27 +24 +12 -20 -41 +5 +10 +10 +5 -18 -9 +2 +5 +4 +2 -3 -7 +1 +2 +1 0 -3 -1 0 +1 0 -144 +144 -1845 +1845 -384 +384 -18⋅4 2 /2 48⋅20 2 /12 + 200⋅6⋅14 2 /20 2 18⋅22 2 /12 48⋅4 2 /2 -48⋅20 2 /12 - 200⋅6 2 ⋅14/20 2 200 20 6 1448 144 1845 85.1 85.1 480 480 140 60 534.9 144 48 (MS3)máx = 534.9 x 6 –144 – 48 x 6 x 3 (MS3)máx = + 2201 kNm 180 + 480 – 85.1 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução alternativa eliminando os balanços e substituindo as suas cargas por momentos concentrados Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS3 mínimo: .52 .48 +1184 -308 +2832 -144 -1312 -1212 +1184 -1620 +1620 -144 200⋅4 + 48⋅4 2 /2 -18⋅20 2 /8 + 1184/2 48⋅22 2 /8 - 144/2 18⋅4 2 /2 1184 144 Observa-se que o valor final do momento fletor na seção do apoio central difere um pouco da solução anterior. Isto é devido às aproximações feitas nos passos do Processo de Cross. 20 6 14 18 1184 1620 21.8 21.8 180 180 158.2 1184 18 (MS3)mín = 158.2 x 6 –1184 – 18 x 6 x 3 (MS3)mín = – 559 kNm 180 – 21.8 Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS3 máximo: .52 .48 +144 -2874 +897 -384 +1028 +949 +144 -1846 +1846 -384 48⋅4 2 /2 -48⋅20 2 /8 - 200⋅6 2 ⋅14/20 2 - (200⋅6⋅14 2 /20 2 )/2 + 144/2 18⋅22 2 /8 - 384/2 18⋅4 2 /2 144 384 Observa-se que o valor final do momento fletor na seção do apoio central difere um pouco da solução anterior. Isto é devido às aproximações feitas nos passos do Processo de Cross. 200 20 6 14 48 144 1846 85.1 85.1 480 480 140 60 534.9 144 48 (MS3)máx = 534.9 x 6 –144 – 48 x 6 x 3 (MS3)máx = + 2201 kNm 180 + 480 – 85.1 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 10 – Figura 14-66 Para a estrutura cujo modelo é apresentado na figura abaixo, calcule os valores mínimo e máximo de momento fletor na seção S8 devidos às cargas permanente e acidental indicadas. Utilize o processo de Cross para analisar a estrutura. Todas as barras são inextensíveis e têm a mesma inércia à flexão EI. Utilize duas casas decimais para os coeficientes de distribuição de momentos e uma casa decimal para momentos fletores. S8 Carga permanente: g = 9 kN/m Carga acidental: q = 12 kN/m Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução 0,25 0,25 0,26 0,39 g+q g+q g Carregamento que provoca MS8 mínimo Carregamento que provoca MS8 máximo LI MS8 Solução pelo Processo de Cross para carregamento que provoca MS8 mínimo: 0,0 -94,5 +48,0 -48,0 +42,0 0,0 +23,3 +11,6 +11,6 +5,8 0,0 +0,1 +0,1 0,0 0,25 0,25 0,26 0,39 Solução pelo Processo de Cross para carregamento que provoca MS8 máximo: 0,0 -40,5 +112,0 +18,0 0,0 -41,9 +12,2 -20,9 +24,4 -10,4 +32,9 +36,7 +16,4 -112,0 -20,9 -20,9 +2,7 +4,1 +3,6 +1,8 +1,3 -0,7 -0,3 -0,3 -0,3 -0,1 +0,1 +0,0 +0,0 -82,9 +23,3 +59,6 -42,2 +42,1 +0,1 0,0 +11,6 +11,6 -61,7 -42,6 +104,3 -95,4 +58,9 +36,5 +18,2 -21,2 g g g+q 104,3 95,4 168,0 59,6 42,2 72,0 MS8 mínimo = +21,1 kNm M MS8 máximo = +68,2 kNm M (Os trechos da LI MS8 nas colunas da estrutura não interessam pois as cargas permanente e acidental só atuam nas vigas.) Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 11 – Figura 14-67 Considere o modelo estrutural de uma ponte rodoviária mostrado na figura abaixo. A carga permanente, constituída do peso próprio da estrutura, é uniformemente distribuída, tendo sido avaliada em g = 16 kN/m. A carga móvel está indicada na figura, sendo que q representa a carga de multidão e as cargas P1 e P2 representam as cargas dos eixos do veículo de projeto. Trace as linhas de influência de momentos fletores nas seções A, S1, B e S2, indicando valores das ordenadas e das áreas positivas e negativas. Com base na carga permanente e na carga móvel, monte uma tabela de momentos fletores mínimos e máximos nas seções A, S1, B e S2. Desenhe as envoltórias de momentos fletores máximos e mínimos baseadas nos valores obtidos. Carga permanente: g = 16 kN/m Carga móvel: q = 10 kN/m A S1 B S2 P1 = 50 kN P2 = 100 kN Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução Traçado das linhas de influência de momentos fletores nas seções selecionadas e posicionamentos críticos da carga móvel S1 S2 A B Carga móvel para MS1 mínimo Carga móvel para MS1 máximo Carga móvel para MB mínimo Carga móvel para MB máximo Carga móvel para MS2 mínimo Carga móvel para MS2 máximo LI MS1 LI MS2 LI MB LI MA Carga móvel para MA mínimo Carga móvel para MA máximo – + – – – + q q q q q q P1 P2 (descarregado) (descarregado) (descarregado) P1 P2 P2 P1 P1 P2 P2 P1 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Determinação dos momentos fletores mínimos e máximos nas seções selecionadas (c.p. → carga permanente; c.m. → carga móvel) ( ) kNm00.32)0.2(25.016.. −=−⋅⋅⋅=pcAM ( ) kNm00.220)0.2(25.010)0.2(100)0(50.. . −=−⋅⋅⋅+−⋅+⋅= mc mínAM ( ) kNm0.. . = mc máxAM ( ) [ ] kNm00.8)0.1(85.0)5.1(65.0)0.1(25.016..1 −=−⋅⋅+⋅⋅+−⋅⋅⋅= pc SM ( ) [ ] kNm33.183)0.1(85.0)0.1(25.010)0.1(100)667.0(50.. .1 −=−⋅⋅+−⋅⋅⋅+−⋅+−⋅= mc mínSM ( ) kNm00.220)5.1(65.010)5.1(100)5.0(50.. .1 +=⋅⋅⋅+⋅+⋅= mc máxSM ( ) kNm00.128)0.2(85.016.. −=−⋅⋅⋅=pcBM ( ) kNm67.346)0.2(85.010)0.2(100)333.1(50.. . −=−⋅⋅⋅+−⋅+−⋅= mc mínBM ( ) kNm0.. . = mc máxBM ( ) kNm00.72)5.1(65.016..2 +=⋅⋅⋅= pc SM ( ) kNm0.. .2 = mc mínSM ( ) kNm00.220)5.1(65.010)5.1(100)5.0(50.. .2 +=⋅⋅⋅+⋅+⋅= mc máxSM Momentos Fletores [kNm] Seção Carga Carga Móvel Envoltórias Permanente mínimo máximo mínimo máximo A –32.00 –220.00 0.00 –252.00 –32.00 S1 –8.00 –183.33 +220.00 –191.33 +212.00 B –128.00 –346.67 0.00 –474.67 –128.00 S2 +72.00 0.00 +220.00 +72.00 +292.00 Envoltórias de Momentos Fletores [kNm] Seção A S1 B S2 Mín. –252.00 –191.33 –474.67 +72.00 Máx. –32.00 +212.00 –128.00 +292.00 Traçado das Envoltórias de Momentos Fletores [kNm] M [kNm] Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 12 – Figura 14-68 Para uma viga de ponte, cujo modelo estrutural é apresentado na figura abaixo, calcule os valores mínimo e máximo de momento fletor na seção S3 devidos às cargas permanente e móvel indicadas. Sabe-se que o valor mínimo da linha de influência de momentos fletores na seção S3 está localizado na seção S2 indicada. Todas as barras têm a mesma inércia à flexão EI. Utilize o processo de Cross para determinar os momentos fletores, com precisão de uma casa decimal para momentos fletores e de duas casas decimais para coeficientes de distribuição de momentos. Carga permanente: g= 18 kN/m Carga móvel: q= 30 kN/m Q= 150 kN (carga de multidão) S3 S2 Solução LI MS3 Carregamento para MS3 mínimo Carregamento para MS3 máximo Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS3 mínimo: 0 –225.0 +544.0 –616.0 +576.0 0 –137.2 –181.8 –90.6 +44.4 +88.8 +41.8 –19.1 –25.3 –12.6 +4.3 +8.6 +4.0 –1.8 –2.5 –1.2 +0.4 +0.8 +0.4 –0.2 –0.2 –0.1 0 +0.1 0 0 –383.3 +383.3 –622.2 +622.2 0 – 150⋅6 2 ⋅4/10 2 – 48⋅10 2 /12 18⋅16 2 /8 .43 .57 .68 .32 18⋅10 2 /8 + 150⋅6⋅4 2 /10 2 + 48⋅10 2 /12 –383.3 –622.2 576 (MS3)mín = +264.9 kNm 18⋅16 2 /8 –622.2/2 = –311.1 [kNm] M Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS3 máximo: 0 –600.0 +150.0 –150.0 +1986.0 0 –624.2 –1248.5–587.5 +461.9 +612.3 +306.1 –104.0 –208.1 –98.0 +44.7 +59.3 +29.6 –10.0 –20.1 –9.5 +4.3 +5.7 +2.8 –0.9 –1.9 –0.9 +0.4 +0.5 +0.2 0 –0.1 –0.1 0 –88.7 +88.7 –1290.0 +1290.0 0 + 3⋅150⋅16/16 + 48⋅16 2 /8 .43 .57 .68 .32 48⋅10 2 /8 18⋅10 2 /12 –88.7 –1290.0 2136 (MS3)máx = +1491.0 kNm 150⋅16/4 + 48⋅16 2 /8 –1290.0 / 2 = –645.0 [kNm] M Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 13 – Figura 14-69 Considere o modelo estrutural de uma ponte rodoviária mostrado na figura abaixo. A carga permanente, constituída do peso próprio da estrutura, é uniformemente distribuída, tendo sido avaliada em g = 10 kN/m. O carregamento móvel está indicado na figura, sendo que q representa a carga de multidão e as cargas P1 e P2 representam as cargas dos eixos do veículo de projeto. Trace as linhas de influência de esforços cortantes nas seções A, Besq, Bdir, C, Desq, Ddir, E, F e G, indicando valores das ordenadas e das áreas positivas e negativas. Com base na carga permanente e na carga móvel, monte uma tabela de esforços cortantes mínimos e máximos nessas seções. Desenhe as envoltórias de esforços cortantes máximos e mínimos baseadas nos valores obtidos. Carga permanente: g = 10 kN/m Carregamento móvel: q = 12 kN/m P1 = 40 kN P2 = 80 kN A Besq Bdir Desq Ddir C E F G Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução Traçado das linhas de influência de esforços cortantes nas seções selecionadas e posicionamentos críticos da carga móvel LI QBesq LI QC LI QA LI QBdir A Besq Bdir C Desq LI QDesq Carreg. móvel para QA mínimo Carreg. móvel para QA máximo Carreg. móvel para QBesq mínimo Carreg. móvel para QBesq máximo Carreg. móvel para QBdir mínimo Carreg. móvel para QBdir máximo Carreg. móvel para QC mínimo Carreg. móvel para QC máximo Carreg. móvel para QDesq mínimo Carreg. móvel para QDesq máximo Nenhum carregamento Nenhum carregamento LI QG LI QF Ddir E F G LI QDdir Carreg. móvel para QDdir mínimo Carreg. móvel para QDdir máximo Carreg. móvel para QE mínimo Carreg. móvel para QE máximo Carreg. móvel para QF mínimo Carreg. móvel para QF máximo Carreg. móvel para QG mínimo Carreg. móvel para QG máximo Nenhum carregamento LI QE Nenhum carregamento Nenhum carregamento Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Determinação dos esforços cortantes mínimos e máximos nas seções (c.p. → carga permanente; c.m. → carregamento móvel) ( ) kN0.. =pcAQ ( ) [ ] kN0.30)0.1(310 .. −=−⋅⋅= pc BesqQ ( ) kN0.80)0.1(80.. . −=−⋅= mc mínAQ ( ) [ ] kN0.156)0.1(312)0.1(40)0.1(80 .. . −=−⋅⋅+−⋅+−⋅= mc mínBesq Q ( ) kN0.. . = mc máxAQ ( ) kN0 .. . = mc máxBesq Q ( ) [ ] kN5.52)25.0(95.0)0.1(125.0)25.0(35.010.. +=−⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅⋅=pcBdirQ ( ) [ ] kN5.38)25.0(95.012)125.0(40)25.0(80.. . −=−⋅⋅⋅+−⋅+−⋅= mc mínBesq Q ( ) [ ] kN5.186)0.1(125.0)25.0(35.012)75.0(40)0.1(80.. . +=⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅+⋅= mc máxBesq Q ( ) [ ] kN5.7)25.0(95.0)5.0(65.0)5.0(65.0)25.0(35.010.. −=−⋅⋅+−⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅⋅=pcCQ ( ) [ ] kN5.81)25.0(95.0)5.0(65.012)5.0(80)25.0(40.. . −=−⋅⋅+−⋅⋅⋅+−⋅+−⋅= mc mínCQ ( ) [ ] kN5.72)5.0(65.0)25.0(35.012)25.0(40)5.0(80.. . +=⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅+⋅= mc máxCQ ( ) [ ] kN5.67)25.0(95.0)0.1(125.0)25.0(35.010.. −=−⋅⋅+−⋅⋅+⋅⋅⋅=pcDesqQ ( ) [ ] kN5.195)25.0(95.0)0.1(125.012)0.1(80)75.0(40.. . −=−⋅⋅+−⋅⋅⋅+−⋅+−⋅= mc mínDesq Q ( ) [ ] kN5.24)25.0(35.012)0(40)25.0(80.. . +=⋅⋅⋅+⋅+⋅= mc máxDesq Q ( ) [ ] kN0.60)0.1(65.0)0.1(310.. +=⋅⋅+⋅⋅=pcDdirQ ( ) kN0.. . = mc mínDdirQ ( ) [ ] kN0.192)0.1(65.0)0.1(312)0.1(40)0.1(80.. . +=⋅⋅+⋅⋅+⋅+⋅= mc máxDdirQ ( ) [ ] kN0.30)0.1(65.010.. +=⋅⋅⋅=pcEQ ( ) kN0.. . = mc mínEQ ( ) [ ] kN0.136)0.1(65.012)5.0(40)0.1(80.. . +=⋅⋅⋅+⋅+⋅= mc máxEQ ( ) [ ] kN0)5.0(35.0)5.0(35.010.. =⋅⋅+−⋅⋅⋅=pcFQ ( ) [ ] kN0.49)5.0(35.012)5.0(80)0(40.. . −=−⋅⋅⋅+−⋅+⋅= mc mínFQ ( ) [ ] kN0.49)5.0(35.012)0(40)5.0(80.. . +=⋅⋅⋅+⋅+⋅= mc máxFQ ( ) [ ] kN0.30)0.1(65.010.. −=−⋅⋅⋅=pcGQ ( ) [ ] kN0.136)0.1(65.012)0.1(80)5.0(40.. . −=−⋅⋅⋅+−⋅+−⋅= mc mínGQ ( ) kN0.. . = mc máxGQ Tabela das envoltórias de esforços cortantes mínimos e máximos Seção A Besq Bdir C Desq Ddir E F G Esforço cortante mínimo (kN) -80.0 -186.0 +14.0 -89.0 -263.0 +60 +30.0 -49.0 -166.0 Esforço cortante máximo (kN) 0.0 -30.0 +239.0 +65.0 -43.0 +252.0 +166.0 +49.0 -30.0 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Traçado das Envoltórias de Esforços Cortantes [kN] Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 14 – Figura 14-70 Na figura abaixo estão mostradas as linhas de influência de esforços cortantes na seção S2 e de momentos fletores na seção B de uma ponte. Calcule as ordenadas indicadas (valores pedidos) da LI QS2. LI QS2 valores pedidos LI MB S2 S2 A B C B [m] [ ] Solução P = 1 VC = +0.42788 (obtido da LI MB) VC = (–0.7212 + 1x5) ÷ 10 A B C VB VA M S2 MB = –0.7212 P = 1 +0.57212 –0.42788 Q S2 VC = +0.42788 +0.57212 –0.42788 valores pedidos LI QS2 A B C (esforço cortante em S2 quando a carga unitária está imediatamente à esquerda de S2) (esforço cortante em S2 quando a carga unitária está imediatamente à direita de S2) VB VA Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 15 – Figura 14-71 Na figura abaixo estão mostradas as linhas de influência de momentos fletores na seção S7 e de esforços cortantes na seção S1 de uma ponte. Calcule a ordenada da LI MS7 na seção que está indicada. Sugestão: explore a simetria da estrutura. LI MS7 S7 valor pedido LI QS1 S1 [m] [ ] Solução MB = VA x 20 – 1 x 15 = – 1,06 MB P = 1 (obtido da LI QS1 = LI VA) VA = 0,697 MS7 = (MB + MC)/2 ⇒ Ordenada solicitada = – 0,37 m (obtido da LI VD, que é simétrica à LI VA) VD = 0,016 MS7 (valor solicitado) MC MC = VD x 20 = + 0,32 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 16 – Figura 14-72 Na figura abaixo estão mostradas as linhas de influência de esforços cortantes na seção S1 e de momentos fletores na seção B de uma ponte. Calcule as ordenadas indicadas (valores pedidos) da LI QS1. [m] [ ] LI QS1 valores pedidos LI MB S1 S1 A B C B Solução P = 1 VA = +0.42788 (obtido da LI MB) VA = (–0.7212 + 1x5) ÷ 10 A B C VB VA M S1 MB = –0.7212 P = 1 +0.42788 Q S1 VA = +0.42788 +0.42788 valores pedidos LI QS1 A B C (esforço cortante em S1 quando a carga unitária está imediatamente à esquerda de S1) (esforço cortante em S1 quando a carga unitária está imediatamente à direita de S1) VB VA –0.57212 –0.57212 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 17 – Figura 14-73 Você está envolvido no projeto de um edifício e a sua tarefa é determinar as envoltórias de momentos fletores de uma viga cujo sistema estrutural está mostrado na figura abaixo. A viga tem inércia à flexão EI constante ao longo de toda a sua extensão. A carga permanente, constituída do peso próprio da estrutura, é uniformemente distribuída, tendo sido avaliada em g = 4 kN/m. A carga acidental de projeto também é uniformemente distribuída e está estipulada em q = 8 kN/m. A carga acidental não tem extensão definida, isto é, sua atuação deve ser obtida de forma a majorar ou minorar o momento fletor em uma determinadaseção. A B C D S1 S2 S3 Figura 14.73 – Exercício proposto 17. As envoltórias de valores mínimos e máximos de momentos fletores devem ser traçadas com base em valores calculados nas seções S1, B, S2, C, S3 e D. Momentos fletores são considerados positivos quando tracionam as fibras inferiores e negativos quando tracionam as fibras superiores. Pede-se: (a) Desenhe os aspectos das linhas de influência (LI) de momentos fletores nas seções S1, B, S2, C, S3 e D. (b) Com base nas linhas de influência traçadas, defina os carregamentos que devem atuar na viga de forma a minorar e majorar os momentos fletores nas seções indicadas. Indique, para cada carregamento, os vãos onde atuam somente a carga permanente e os vãos onde atuam a carga permanente e a carga acidental. (c) Identifique e numere todos os diferentes casos de carregamento que aparecem no item (b). Com base na carga permanente e na carga acidental, para cada caso de carregamento identificado, determine o diagrama de momentos fletores utilizando o processo de Cross. Adote precisão de 1 kNm, isto é, faça as aproximações para os valores de momentos fletores sem nenhuma casa decimal. Para os coeficientes de distribuição de momentos utilize duas casas decimais. (d) Monte uma tabela com os valores mínimos e máximos de momentos fletores calculados nas seções S1, B, S2, C, S3 e D. (e) Desenhe as envoltórias de momentos fletores mínimos e máximos baseadas nos valores obtidos no item (d). Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução Itens (a) e (b) – Traçado das Linhas de Influência e definição dos casos de carregamento Carregamento para MS1 mínimo Carregamento para MS1 máximo Carregamento para MB mínimo Carregamento para MB máximo Carregamento para MS2 mínimo Carregamento para MS2 máximo Carregamento para MC mínimo Carregamento para MC máximo Carregamento para MS3 mínimo Carregamento para MS3 máximo + – – – – – – – – – – + + + + + + + Carregamento (I) Carregamento (II) Carregamento (III) Carregamento (IV) Carregamento (II) Carregamento (I) Carregamento (II) Carregamento (I) Carregamento (V) Carregamento (VI) Carregamento (I) Carregamento (II) A B C D S1 S2 S3 g+q g g g g+q g+q LI MS1 LI MS2 LI MS3 LI MB LI MC LI MD Carregamento para MD mínimo Carregamento para MD máximo g+q g+q g g+q g g g+q g g+q g g g+q g+q g+q g g g g+q g g g+q g+q g g+q g+q g g+q g g+ g g+q Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Item (c) – Soluções dos casos de carregamento pelo Processo de Cross Carregamento (I) 0.36 0.64 0.50 0.50 0 –32 +36 –36 +12 –12 +6 ← +12 +12 → +6 –4 –6 → –3 0 ← +1 +2 → +1 0 –36 +36 –26 +26 –5 MI [kNm] –36 –26 –5 –18 –31 –15 32 54 18 +14 +23 +3 (sinal positivo ⇒ traciona as fibras de baixo; sinal negativo ⇒ traciona as fibras de cima) Carregamento (II) 0.36 0.64 0.50 0.50 0 –96 +12 –12 +36 –36 +30 +54 → +27 –12 ← –25 –26 → –13 +4 +8 → +4 –1 ← –2 –2 → –1 0 +1 → 0 0 –62 +62 –8 +8 –50 MII [kNm] 18 96 –62 –50 –8 54 –31 +65 –17 –35 –29 +25 (sinal positivo ⇒ traciona as fibras de baixo; sinal negativo ⇒ traciona as fibras de cima) Carregamento (III) 0.36 0.64 0.50 0.50 0 –96 +36 –36 +12 –12 +22 +38 → +19 +1 ← +2 +3 → +1 0 –1 → 0 0 –74 +74 –15 +15 –11 MIII [kNm] 96 –74 –11 –15 54 18 –13 –37 +59 +9 +5 –45 (sinal positivo ⇒ traciona as fibras de baixo; sinal negativo ⇒ traciona as fibras de cima) Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Item (c) – Soluções dos casos de carregamento pelo Processo de Cross (cont.) Carregamento (IV) 0.36 0.64 0.50 0.50 0 –32 +12 –12 +36 –36 –6 ← –12 –12 → –6 +9 +17 → +8 –2 ← –4 –4 → –2 +1 +1 → 0 0 –22 +22 –20 +20 –44 32 MIV [kNm] –22 18 54 –20 –44 –21 –11 –32 +21 –3 +22 (sinal positivo ⇒ traciona as fibras de baixo; sinal negativo ⇒ traciona as fibras de cima) Carregamento (V) 0.36 0.64 0.50 0.50 0 –32 +36 –36 +36 –36 –1 –3 → –1 0 ← +1 0 0 –33 +33 –36 +36 –36 MV [kNm] 32 –33 54 54 –36 –36 –34 –16 –36 +16 +20 +18 (sinal positivo ⇒ traciona as fibras de baixo; sinal negativo ⇒ traciona as fibras de cima) Carregamento (VI) 0.36 0.64 0.50 0.50 0 –96 +12 –12 +12 –12 +30 +54 → +27 –6 ← –13 –14 → –7 +2 +4 → +2 0 ← –1 –1 → 0 0 –64 +64 +3 –3 –19 MVI [kNm] 96 –64 18 18 +3 –19 –30 –32 –8 +64 –12 +10 (sinal positivo ⇒ traciona as fibras de baixo; sinal negativo ⇒ traciona as fibras de cima) Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Item (d) – Tabela de Envoltórias de Momentos Fletores Seção S1 B S2 C S3 D Mín. +14 –74 –17 –36 +3 –50 Máx. +65 –22 +23 +3 +25 –5 (sinal positivo ⇒ traciona as fibras de baixo; sinal negativo ⇒ traciona as fibras de cima) Item (e) – Traçado das Envoltórias de Momentos Fletores Mmín [kNm] Mmáx [kNm] –74 +3 –50 +23 +14 +3 +65 –17 +25 –22 –36 –5 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 18 – Figura 14-74 Na figura abaixo estão mostradas as linhas de influência de momentos fletores na seção F e de esforços cortantes na seção K de uma ponte. Com base na LI MF, calcule a ordenada da LI QK na seção C indicada. LI MF F C LI QK valor pedido [m] [ ] K C Solução F Portanto, o valor do esforço cortante na seção K quando a carga passa pela seção C é igual a: QK = +0.11, pois, pela convenção de sinais, o esforço cortante para uma força transversal que vem pela direita com sentido para baixo é positivo. Esta é a ordenada da LI QK pedida: +0.11. K C Este é o valor da reação no apoio K para que MF = -0.990. Este é o valor do momento fletor MF na seção F quando a carga unitária passa pela seção I. Isto é obtido pela LI MF. M Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 19 – Figura 14-75 Para uma viga de ponte, cujo modelo estrutural é apresentado na figura abaixo, calcule os valores mínimo e máximo de momento fletor na seção S3 devidos às cargas permanente e móvel indicadas. Sabe-se que o valor mínimo da linha de influência de momentos fletores na seção S3 está localizado na seção S2 indicada. Todas as barras têm a mesma inércia à flexão EI. Utilize o processo de Cross para determinar os momentos fletores, com precisão de uma casa decimal para momentos fletores e de duas casas decimais para coeficientes de distribuição de momentos. Carga permanente: g= 18 kN/m Carga móvel: q= 30 kN/m Q= 200 kN (carga de multidão) S2 S3 Solução LI MS3 Carregamento para MS3 mínimo Carregamento para MS3 máximo Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS1 mínimo: 0 –729.0 +592.0 –688.0 +225.0 0 +131.9 +263.9 +199.1 +1.5 +3.6 +1.8 –0.5 –1.0 –0.8 +0.1 +0.4 +0.2 0 –0.1 –0.1 0 –727.4 +727.4 –423.2 +423.2 0 – 200⋅4⋅6 2 /10 2 – 48⋅10 2 /12 18⋅10 2 /8 18⋅18 2 /8 + 200⋅4 2 ⋅6/10 2 + 48⋅10 2 /12 –727.4 –423.2 225 (MS3)mín = +13.4 kNm –423.2/2 = –211.6 [kNm] M .29 .71 .57 .43 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz FernandoMartha Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS1 máximo: 0 –1944.0 +150.0 –150.0 +975.0 0 +520.3 +1273.7 +636.8 –416.6 –833.2 –628.6 +120.8 +295.8 +147.9 –42.1 –84.3 –63.6 +12.2 +29.9 +14.9 –4.2 –8.5 –6.4 +1.2 +3.0 +1.5 –0.4 –0.9 –0.6 +0.1 +0.3 +0.1 0 –0.1 0 0 –1289.4 +1289.4 –275.8 +275.8 0 48⋅18 2 /8 + 3⋅200⋅10/16 + 48⋅10 2 /8 18⋅10 2 /12 [kNm] M .29 .71 .57 .43 –1289.4 –275.8 1100 (MS3)máx = +962.1 kNm 200⋅10/4 + 48⋅10 2 /8 –275.8/2 = –137.9 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 20 – Figura 14-76 Para a viga Gerber mostrada na figura abaixo, trace as linhas de influência de esforços cortantes nas seções A, Besq, Bdir, C, Desq, Ddir, E, F e G, indicando valores das ordenadas positivas e negativas. A Besq Bdir Desq Ddir C E F G Solução LI QBesq LI QC LI QA LI QBdir A Besq Bdir C Desq LI QDesq LI QG LI QF Ddir E F G LI QDdir LI QE Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 21 – Figura 14-77 Para uma viga de ponte, cujo modelo estrutural é apresentado na figura abaixo, calcule os valores mínimo e máximo de momento fletor na seção S3 devidos à carga permanente e à carga móvel, indicadas na figura. Todas as barras têm a mesma inércia à flexão EI. Utilize o processo de Cross para determinar os momentos fletores, com precisão de 1 kNm para momentos fletores (nenhuma casa decimal) e de duas casas decimais para coeficientes de distribuição de momentos. Considere que o valor mínimo da LI S3 está localizado na extremidade do balanço da direita da viga. S3 Carga permanente: g = 18 kN/m Carga móvel: q = 30 kN/m Q = 200 kN (carga de multidão) Solução LI MS3 Carregamento para MS3 mínimo Carregamento para MS3 máximo 3S Solução eliminando os balanços e substituindo as suas cargas por momentos concentrados Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS3 mínimo: .48 .52 +144 –2832 +308 –1184 +1212 +1312 +144 –1620 +1620 –1184 200⋅4 + 48⋅4 2 /2 +18⋅20 2 /8 –1184/2 –48⋅22 2 /8 + 144/2 18⋅4 2 /2 48⋅22 2 /8 18⋅20 2 /8 144 1184 144/2 1184/2 144 1184 22 m 20 m 20 6 14 18 1184 1620 21.8 21.8 180 180 3 18 14 (20 14) 2 1620 6 1184 14 20 SM ⋅ ⋅ − = + ⋅ + ⋅ − ( )3 mín 559 kNmSM = − 3S 3S Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha [kNm] M 3S Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS3 máximo: +384 –897 +2874 –144 –949 –1028 +384 –1846 +1846 –144 18⋅4 2 /2 200⋅(2⋅14⋅6 2 +14 2 ⋅6)/(2⋅20 2 ) + 48⋅20 2 /8 – 144/2 –18⋅22 2 /8 + 384/2 48⋅4 2 /2 .48 .52 18⋅22 2 /8 48⋅20 2 /8 384 144 384/2 144/2 384 144 22 m 20 m 200⋅(2⋅14⋅6 2 +14 2 ⋅6)/(2⋅20 2 ) 200 6 14 200 48 144 1846 85.1 85.1 480 480 140 60 20 6 14 3 48 14 (20 14)200 14 6 20 2 1846 6 144 14 20 S M ⋅ ⋅ −⋅ ⋅ = + + ⋅ + ⋅ − ( )3 máx 2201 kNmSM = + 3S 3S 3S [kNm] M 3S Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução alternativa sem eliminar os balanços Observa-se que os valores finais do momento fletor na seção do apoio central diferem um pouco da solução anterior. Isto é devido às aproximações feitas nos passos do Processo de Cross. Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS3 mínimo: 0 1 1 0 .48 .52 –144 +1936 –1936 +600 –600 +1184 –1792 –896 +535 +1071 +1161 +580 –582 –1164 +139 +279 +303 +151 –674 –337 +81 +162 +175 +87 –119 –238 +28 +57 +62 +31 –109 –54 +13 +26 +28 +14 –22 –45 +5 +11 +11 +5 –18 –9 +2 +4 +5 +2 –3 –7 0 +1 +2 +1 –2 –1 0 +1 0 0 –1 –144 +144 –1622 +1622 –1184 +1184 +200⋅4 + 48⋅4 2 /2 18⋅20 2 /12 48⋅22 2 /12 –18⋅4 2 /2 20 6 14 18 1184 1622 21.9 21.9 180 180 3 18 14 (20 14) 2 1622 6 1184 14 20 SM ⋅ ⋅ − = + ⋅ + ⋅ − ( )3 mín 559 kNmSM = − 3S 3S Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca MS3 máximo: –384 +726 –726 +1852 –2188 +144 +1022 +2044 –515 –1031 –1117 –558 +279 +558 –67 –134 –145 –72 +240 +120 –29 –58 –62 –31 +51 +103 –12 –24 –27 –13 +41 +20 –5 –10 –10 –5 +9 +18 –2 –4 –5 –2 +7 +3 0 –1 –2 –1 +1 +3 0 –1 0 –384 +384 –1845 +1845 –144 +144 +18⋅4 2 /2 –48⋅20 2 /12 – 200⋅6⋅14 2 /20 2 18⋅22 2 /12 –48⋅4 2 /2 +48⋅20 2 /12 + 200⋅6 2 ⋅14/20 2 0 1 1 0 .48 .52 200 48 144 1845 85.1 85.1 480 480 140 60 20 6 14 3 48 14 (20 14)200 14 6 20 2 1845 6 144 14 20 S M ⋅ ⋅ −⋅ ⋅ = + + ⋅ + ⋅ − ( )3 máx 2202 kNmSM = + 3S 3S 3S Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 22– Figura 14-78 Na figura abaixo estão mostradas a linha de influência de esforços cortantes na seção A e a linha de influência de momentos fletores na seção C de uma ponte. Os valores das ordenadas das linhas de influência estão indicados a cada 2 metros. Também está indicada a linha de influência de momentos fletores na seção S2. Calcule a ordenada indicada na LI MS2. LI MS2 S2 valor pedido LI MC C LI QA A [m] [ ] [m] Solução MS2 = +2.9847 m P = 1 (obtido da LI MC) VA = – 0.1451 MS2 (valor solicitado) (obtido da LI QA) VA x 12 = 2 1.7412 10 1.1080 8 1 8 10 18 18 S M ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ = − + Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 23– Figura 14-79 Para a viga mostrada na figura abaixo, calcule os valores mínimo e máximo do esforço cortante na seção Cdir (seção transversal localizada imediatamente à direita do apoio C) devidos à carga permanente e à carga acidental indicadas na figura. Todas as barras têm a mesma inércia à flexão EI. Utilize o processo de Cross para determinar os momentos fletores na viga, com precisão de 1 kNm para momentos fletores (nenhuma casa decimal) e de uma casa decimal para coeficientes de distribuição de momentos. Carga permanente: g = 8 kN/m Carga acidental: q = 12 kN/m A B C Cdir D E Solução Carregamento para QCdir mínimo Carregamento para QCdir máximo LI QCdir dirC Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca QCdir mínimo: 0.4 0.6 +40 –16 –4 –40 +8 +12 +40 –8 +8 –40 20⋅2 2 /2 +8⋅4 2 /8 –40/2 –8⋅6 2 /8 + 40/2 20⋅2 2 /2 8⋅6 2 /8 8⋅4 2 /8 40 40 40/2 40/2 40 40 [kNm] M 40 8 8 8 16 16 ( )dir mín 8 kNCQ = + dirC dirC Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução pelo Processo de Cross para o carregamento que provoca QCdir máximo: +16 –82 +32 –16 _+20 +30 +16 –62 +62 –16 8⋅2 2 /2 + 20⋅4 2 /8 – 16/2 –20⋅6 2 /8 + 16/2 8⋅2 2 /2 0.4 0.6 20⋅6 2 /8 20⋅4 2 /8 16 16 16/2 16/2 16 16 [kNm] M 16 62 11.5 11.5 40 40 ( )dir máx 51.5 kNCQ = + dirC dirC Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 24– Figura 14-80 Na figura abaixo estão mostradas a linha de influência de momentos fletores na seção S1 e a linha de influência de momentos fletores na seção C de uma viga. Os valores das ordenadas das linhas de influência estão indicadosa cada metro. Calcule a ordenada indicada na LI MS1. LI MS1 S1 valor pedido LI MC C [m] [m] Solução MS1 = VA x 2 VA x 6 – P x 3 = –0.6750 VA = +0.3875 MS1 = +0.7750 m P = 1 (obtido da LI MC) VA MS1 (valor solicitado) MC = – 0.6750 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 25– Figura 14-81 Na figura abaixo estão mostradas as linhas de influência de esforços cortantes nas seções S1 e S3 de uma ponte. Os valores das ordenadas estão indicados a cada 2 metros. Também está indicada a linha de influência de momentos fletores na seção S2. Calcule a ordenada indicada na LI MS2. S1 LI MS2 valor pedido S2 LI QS1 S3 LI QS3 [m] [ ] [ ] Solução P = 1 Ordenada solicitada = + 3.3199 m VA = QS1 = –0.15681 (obtido da LI QS1) VD = –QS3 = –0.08214 (obtido da LI QS3) 1·20/4 = 5 –(1.8817 + 1.4785) / 2 = –1.6801 5 – 1.6801 = 3.3199 –0.08214 · 18 = –1.4785 –0.15681 · 12 = –1.8817 M (carga unitária sobre S2) Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 26– Figura 14-82 Considere o modelo estrutural de uma ponte. Na figura abaixo estão mostradas as linhas de influência de momentos fletores nas seções S7 e S9 e a linha de influência de esforço cortante na seção S1. Calcule a ordenada da LI MS7 na seção que está indicada. LI MS7 S7 valor pedido S9 LI MS9 LI QS1 S1 [m] [ ] [m] Solução MS5 = VA x 20 – 1 x 10 = – 1,7260 MS5 P = 1 (obtido da LI QS1 = LI VA) VA = 0,4137 MS7 = (MS5 + MS9)/2 ⇒ Ordenada solicitada = –0,5820 m (obtido da LI MS9) MS7 (valor solicitado) MS9 MS9 = +0,5621 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 27– Figura 14-83 Você está envolvido no projeto de uma ponte rodoviária cujo sistema estrutural está mostrado na figura abaixo. A carga permanente, constituída do peso próprio da estrutura, é uniformemente distribuída (g), com valor indicado na figura. O carregamento móvel está indicado na figura, sendo que q representa a carga acidental de multidão e as cargas P1 e P2 representam as cargas dos eixos do veículo de projeto. A carga de multidão não tem extensão definida, isto é, a sua área de atuação deve ser obtida de forma a majorar ou minorar um determinado efeito. Pede-se: (a) Trace as Linhas de Influência (LI) de esforços cortantes na seções A, Besq, Bdir, C, Desq, Ddir, Eesq, Edir e F, indicando valores das ordenadas e das áreas positivas e negativas. (b) Indique as posições do carregamento móvel que provocam os valores mínimo e máximo do esforço cortante para cada uma dessas seções. (c) Com base na carga permanente e na carga móvel, monte uma tabela de esforços cortantes mínimos e máximos nessas seções. (d) Desenhe as envoltórias de esforços cortantes máximos e mínimos baseadas nos valores obtidos no item (c). A Carga permanente: g = 12 kN/m Carga móvel: q = 4 kN/m Besq Bdir C Desq Ddir Eesq Edir F P1 = 10 kN P2 = 20 kN (carga acidental de multidão) Solução Esforços cortantes da carga permanente Carga Permanente: Esforços Cortantes [kN] A Besq Bdir C Desq Ddir Eesq Edir F Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Itens (a) e (b): Determinação dos esforços cortantes mínimos e máximos da carga móvel Posição da carga móvel para QA mínimo Posição da carga móvel para QA máximo (carga móvel não atuando) LIQA A ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 20.0 kN c m A mín Q = ⋅ − = − ( ) 0.. . = mc máxAQ Posição da carga móvel para QBesq mínimo Posição da carga móvel para QBesq máximo (carga móvel não atuando) LIQBesq Besq ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 10 ( 1.00) 4 4 ( 1.00) 46.0 kN c m Besq mín Q = ⋅ − + ⋅ − + ⋅ ⋅ − = − ( ) 0.. . = mc máxBesq Q Posição da carga móvel para QBdir mínimo Posição da carga móvel para QBdir máximo LIQBdir Bdir (carga móvel não atuando) ( ) . . . 0 c m Bdir mín Q = ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 10 ( 0.50) 4 0.5 4 ( 1.00) 4 0.5 4 ( 1.00) 41.0 kN c m Bdir máx Q = ⋅ + + ⋅ + + ⋅ ⋅ ⋅ + + ⋅ ⋅ ⋅ + = + Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Posição da carga móvel para QC mínimo Posição da carga móvel para QC máximo LIQC C ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 10 ( 0.50) 4 0.5 4 ( 1.00) 33.0 kN c m C mín Q = ⋅ − + ⋅ − + ⋅ ⋅ ⋅ − = − ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 10 ( 0.50) 4 0.5 4 ( 1.00) 33.0 kN c m C máx Q = ⋅ + + ⋅ + + ⋅ ⋅ ⋅ + = + Posição da carga móvel para QDesq mínimo Posição da carga móvel para QDesq máximo LIQDesq Desq ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 10 ( 1.00) 4 0.5 4 ( 1.00) 4 4 ( 1.00) 54.0 kN c m Desq mín Q = ⋅ − + ⋅ − + ⋅ ⋅ ⋅ − + ⋅ ⋅ − = − ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 10 ( 0.50) 4 0.5 4 ( 1.00) 33.0 kN c m Desq máx Q = ⋅ + + ⋅ + + ⋅ ⋅ ⋅ + = + Posição da carga móvel para QDdir mínimo Posição da carga móvel para QDdir máximo LIQDdir Ddir ( ) [ ] . . . 20 ( 0.67) 10 ( 0.33) 4 0.5 4 ( 0.67) 4 0.5 3 ( 0.50) 25.0 kN c m Ddir mín Q = ⋅ − + ⋅ − + ⋅ ⋅ ⋅ − + ⋅ ⋅ ⋅ − = − ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 10 ( 0.67) 4 0.5 8 ( 0.67) 4 0.5 6 ( 1.00) 49.3 kN c m Ddir máx Q = ⋅ + + ⋅ + + ⋅ ⋅ ⋅ + + ⋅ ⋅ ⋅ + = + Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Posição da carga móvel para QEesq mínimo Posição da carga móvel para QEesq máximo LIQEesq Eesq ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 10 ( 0.67) 4 0.5 4 ( 0.67) 4 0.5 6 ( 1.00) 4 0.5 3 ( 0.50) 47.0 kN c m Eesq mín Q = ⋅ − + ⋅ − + ⋅ ⋅ ⋅ − + ⋅ ⋅ ⋅ − + ⋅ ⋅ ⋅ − = − ( ) [ ] . . . 20 ( 0.67) 10 ( 0.33) 4 0.5 8 ( 0.67) 27.3 kN c m Eesq máx Q = ⋅ + + ⋅ + + ⋅ ⋅ ⋅ + = + Posição da carga móvel para QEdir mínimo Posição da carga móvel para QEdir máximo LIQEdir Edir (carga móvel não atuando) ( ) . . . 0 c m Edir mín Q = ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 10 ( 1.00) 4 3 ( 1.00) 42.0 kN c m Edir máx Q = ⋅ + + ⋅ + + ⋅ ⋅ + = + Posição da carga móvel para QF mínimo Posição da carga móvel para QF máximo LIQF (carga móvel não atuando) F ( ) . . . 0 c m F mín Q = ( ) [ ] . . . 20 ( 1.00) 20.0 kN c m F máx Q = ⋅ + = + Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Item (c): Envoltórias de Esforços Cortantes [kN] Seção Carga Carga Móvel Envoltórias Permanente mínimo máximo mínimo máximo A 0.0 –20.0 0.0 –20.0 0.0 Besq –48.0 –46.0 0.0 –94.0 –48.0 Bdir +48.0 0.0 +41.0 +48.0 +89.0 C 0.0 –33.0 +33.0 –33.0 +33.0 Desq –48.0 –54.0 +33.0 –102.0 –15.0 Ddir +43.0 –25.0 +49.3 +18.0 +92.3 Eesq –29.0 –47.0 +27.3 –76.0 –1.7 Edir +36.0 0.0 +42.0 +36.0 +78.0 F 0.0 0.0 +20.0 0.0 +20.0 Item (d): Envoltórias: Esforços Cortantes [kN] Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 28– Figura 14-84 Na figura abaixo estão mostradas as linhas de influência de momentos fletores na seção S33 e na seção S27 de uma ponte. Calcule a ordenada da LI MS33 na seção que está indicada. LI MS33 S33 valor pedido S27 LI MS27 [m] [m] Solução MS27 = –1.0912 (obtido da LI MS27) P = 1 MS33 (valor solicitado) VD = MS27 / 10 = –0.10912 MS33 = VD x 4 = –0,43648 Ordenada solicitada = –0,43648 m Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 29– Figura 14-85 Considere a viga contínua com dois vãos mostrada na figura abaixo. A carga permanente é uniformemente distribuída, tendo sido avaliada em g = 20 kN/m. A carga móvel está indicada na figura, sendo que q representa acarga acidental de multidão e a carga P1 representa o veículo de projeto. A carga de multidão não tem extensão definida, isto é, a sua área de atuação deve ser obtida de forma a majorar ou minorar um determinado efeito. Também estão indicadas os pontos de mínimos e máximos das linhas de influência (LIs) de momentos fletores nas seções C, F e I da viga contínua. Com base na carga permanente e na carga móvel, monte uma tabela de momentos fletores míninos e máximos nas seções C, F e I e desenhe as envoltórias de momentos fletores míninos e máximos baseadas nos valores obtidos. Utilize o processo de Cross para calcular os valores do momentos fletores da tabela. Utilize uma casa decimal para representar momentos fletores com unidade kNm e duas casas decimais para coeficientes de distribuição de momentos. P1 = 100 kN A B D C q = 10 kN/m E F G I H J K Carga permanente: g = 20 kN/m atuando nos dois vãos. LI MC Ponto de mínimo da LI MC no segundo vão Ponto de máximo da LI MC no primeiro vão LI MF Ponto de maior mínimo em módulo da LI MF LI MI Ponto de máximo da LI MI Ponto de mínimo da LI MI [m] [m] [m] Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução Posições críticas das cargas móveis de acordo com as Linhas de Influência de momentos fletores nas seções Posição da carga móvel para MC máximo Posição da carga móvel para MI mínimo Posição da carga móvel para MI máximo Posição da carga móvel para MF mínimo Sem carga móvel para MF máximo A B D C E F G I H J K Posição da carga móvel para MC mínimo LI MC LI MF LI MI Processos de Cross para os carregamentos das posições críticas da carga móvel, incluindo carga permanente Processo de Cross para MC máximo Processo de Cross para MF mínimo Processo de Cross para MC mínimo 0.55 0.45 0.55 0.45 0.55 0.45 –202.5 0 0 +645.2 –243.5 –199.2 –446.0 +446.0 0 0 –455.0 0 0 +291.6 +89.9 +73.5 –365.1 +365.1 0 0 –303.8 0 0 +645.2 –187.8 –153.6 –491.6 +491.6 0 0 –20⋅9.0 2 /8 100⋅(2⋅4.52⋅6.28 2 +4.52 2 ⋅6.28)/(2⋅10.8 2 ) + 30⋅10.8 2 /8 –100⋅(2⋅3.6 2 ⋅5.4+3.6⋅5.4 2 )/(2⋅9.0 2 ) – 30⋅9.0 2 /8 20⋅10.8 2 /8 –30⋅9.0 2 /8 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Processo de Cross para MI mínimo Processo de Cross para MI máximo Processo de Cross para MF máximo 0.55 0.45 0.55 0.45 0.55 0.45 –202.5 0 0 +291.6 –49.0 –40.1 –251.5 +251.5 0 0 –476.9 0 0 +291.6 +101.9 +83.4 –375.0 +375.0 0 0 –202.5 0 0 +618.8 –229.0 –187.3 –431.5 +431.5 0 0 –100⋅(2⋅5.25 2 ⋅3.75+5.25⋅3.75 2 )/(2⋅9 2 ) – 30⋅9 2 /8 100⋅(2⋅6.48⋅4.32 2 +6.48 2 ⋅4.32)/(2⋅10.8 2 ) + 30⋅10.8 2 /8 Diagramas de momentos fletores para os carregamentos das posições críticas da carga móvel, incluindo carga permanente Diagrama de momentos fletores para MC máximo Diagrama de momentos fletores para MF mínimo Diagrama de momentos fletores para MC mínimo 30 3.60 5.40 100 3.60 5.40 2 9.00 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + –446.0 16.0 365.1 3.60 9.00 − ⋅ –146.0 507.6 361.6 –365.1 MC máximo (kNm) (kNm) 446.0 3.60 9.00 − ⋅ 20 3.60 5.40 2 ⋅ ⋅ 194.4 (kNm) –178.4 MC mínimo MF mínimo –491.6 Diagrama de momentos fletores para MF máximo –251.5 MF máximo Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Diagrama de momentos fletores para MI mínimo Diagrama de momentos fletores para MI máximo 30 6.48 4.32 100 6.48 4.32 2 10.80 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + 431.5 4.32 10.80 − ⋅ –172.6 679.1 506.5 –431.5 MI máximo (kNm) 375.0 4.32 10.80 − ⋅ –150.0 –375.0 20 6.48 4.32 2 ⋅ ⋅ 279.9 129.9 MI mínimo Envoltórias de Momentos Fletores [kNm] Seção mínimo máximo C +16.0 +361.6 F –491.6 –251.5 I +129.9 +506.5 Envoltórias de momentos fletores (kNm) A C F I K 16.0 361.6 –491.6 –251.5 506.5 129.9 Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Capítulo 14 – Cargas Acidentais e Móveis – Exercício proposto 30– Figura 14-86 Considere a viga mostrada na figura abaixo, com carga permanente e carga acidental uniformemente distribuídas mostradas. A linha de influência de momentos fletores na seção E (LI ME) é conhecida, conforme indicado na figura. +0.6 +0.4 –1.6 / 3 –2 / 3 –0.3 Diagrama de momentos fletores para carga unitária em A LI ME P = 1 P = 1 P = 1 P = 1 P = 1 Diagrama de momentos fletores para carga unitária em C Diagrama de momentos fletores para carga unitária em D Diagrama de momentos fletores para carga unitária em F Diagrama de momentos fletores para carga unitária em H [m] Carga permanente: g = 8 kN/m Carga acidental: q = 16 kN/m A B D C E F G H Pede-se: (a) Com base na LI ME, determine os diagramas de momentos fletores para uma carga vertical unitária aplicada nas seções indicadas, conforme indica a figura acima. Os valores dos diagramas devem ser calculados nas seções indicadas (a cada 2 metros). (b) Mostre os aspectos das linhas de influência de momentos fletores para as seções B, C, D, E, F e G. Com base no item (a), calcule as ordenadas dessas linhas de influência nas seções indicadas (a cada 2 metros). (c) Com base nas linhas de influência traçadas no item (b), defina os carregamentos que devem atuar na viga de forma a minorar e majorar os momentos fletores nas seções indicadas. Indique, para cada carregamento, os vãos onde atuam somente a carga permanente e os vãos onde atuam a carga permanente e a carga acidental. (d) Utilize a regra dos trapézios para calcular as áreas dos trechos negativos e positivos das linhas de influência. Isto é, calcule aproximadamente as áreas considerando que as linhas de influência são linhas poligonais com valores conhecidos nas seções indicadas. Com base nas áreas das linhas de influência, calcule os valores mínimos e máximos de momentos fletores nas seções indicadas para a carga permanente e carga acidental. (e) Crie uma tabela com os valores mínimos e máximos de momentos fletores calculados no item (d) nas seções indicadas. Adote precisão de 0.1 kNm para momentos fletores (uma casa decimal). Desenhe as envoltórias de momentos fletores mínimos e máximos. Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Solução Item (a): Diagramas de momentos fletores para carga vertical unitária nas seções indicadas +0.6 +0.4 –1.6 / 3 –2 / 3 –0.3 (obtido da LI ME) +0.6 –2 +0.3 –3.4 / 3 –0.8 / 3 –1.6 / 3 –0.8 / 3 –2 / 3 –1 / 3 +4 / 9 +8 / 9 +10.4 / 9 +2.8 / 9 (obtido da LI ME) (obtido da LI ME) –0.1 –0.2 –0.3 (obtido da LI ME) +1.7 / 2 +0.4 (obtido da LI ME) +0.4 / 3 +0.8 / 3 –2 –0.8 Diagrama de momentos fletores para carga unitária em A LI ME A B D C E F G H P = 1 P = 1 P = 1 VB x 6 – 1 x 2 = –2 / 3 VB = +2 / 9 VB x 6 – 1 x 4 = –1.6 / 3 VB = +5.2 / 9 VB x 6 – 1 x 8 = +0.6 VB = +4.3 / 3 VG x 4 = +0.6 VG = +0.15 VG x 4 = –1.6 / 3 VG = –0.4 / 3 VG x 4 = –2 / 3 VG = –1 / 6 VB x 6 = –0.3 VB = –0.05 VG x 4 – 1 x 2 = –0.3 VG = +1.7 / 4 P = 1 VB = +0.2 / 3 VB x 6 = +0.4 P = 1 VG x 4 – 1 x 6 = +0.4 VG = +1.6 Diagrama de momentos fletores para carga unitária em C Diagrama de momentos fletores para carga unitária em D Diagrama de momentos fletores para carga unitária em F Diagrama de momentos fletores para carga unitária em H Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Itens (b) e (c): +0.6 +0.4 –1.6 / 3 –2 / 3 –0.3 –2 –2 –3.4 / 3 –0.8 / 3 +0.3 +10.4 / 9 +2.8 / 9 –0.8 / 3 +4 / 9 +8 / 9 –1 / 3 –0.1 –0.2 +1.7 / 2 +0.4 / 3 +0.8 / 3 –0.8 LI ME A B D C E F G H LI MB LI MC LI MD LI MF LI MG Carregamento para MBmínimo – Caso ( I ) Carregamento para MB máximo – Caso ( II ) Carregamento para MC mínimo – Caso ( III ) Carregamento para MC máximo – Caso ( IV ) Carregamento para MD mínimo – Caso ( III ) Carregamento para MD máximo – Caso ( IV ) Carregamento para ME mínimo – Caso ( V ) Carregamento para ME máximo – Caso ( VI ) Carregamento para MF mínimo – Caso ( IV ) Carregamento para MF máximo – Caso ( III ) Carregamento para MG mínimo – Caso ( VII) Carregamento para MG máximo – Caso ( II ) Análise de Estruturas: Conceitos e Métodos Básicos – Luiz Fernando Martha Item (d): Cálculo dos valores mínimos e máximos de momentos fletores nas seções indicadas com base no cálculo aproximado das áreas negativas e positivas das Linhas de Influência Seção B ( ) ( )min 0.5 2 2 24 48.0 kNmBM = ⋅ − ⋅ ⋅ = − ( ) ( )max 0.5 2 2 8 16.0 kNmBM = ⋅ − ⋅ ⋅ = − Seção C ( ) ( ) ( ) ( ) ( )min 0.5 3.4 /3 2 24 10.4 /9 4 /9 2 8 0.1 2 24 0.5 0.4 /3 2 8 5.3 kNmCM = ⋅ − ⋅ ⋅ + + + ⋅ ⋅ + − ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ = − ( ) ( ) ( ) ( ) ( )max 0.5 3.4 /3 2 8 10.4 /9 4 /9 2 24 0.1 2 8 0.5 0.4 /3 2 24 69.3 kNmCM = ⋅ − ⋅ ⋅ + + + ⋅ ⋅ + − ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ = + Seção D ( ) ( ) ( ) ( ) ( )min 0.5 0.8 /3 2 24 2.8 /9 8 /9 2 8 0.2 2 24 0.5 0.8 /3 2 8 5.3 kNmDM = ⋅ − ⋅ ⋅ + + + ⋅ ⋅ + − ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ = + ( ) ( ) ( ) ( ) ( )max 0.5 0.8 /3 2 8 2.8 /9 8 /9 2 24 0.2 2 8 0.5 0.8 /3 2 24 58.7 kNmDM = ⋅ − ⋅ ⋅ + + + ⋅ ⋅ + − ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ = + Seção E ( ) ( ) ( ) ( ) ( )min 0.5 0.6 2 8 1.6 /3 2 /3 2 24 0.3 2 24 0.5 0.4 2 8 64.0 kNmEM = ⋅ + ⋅ ⋅ + − − ⋅ ⋅ + − ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ = − ( ) ( ) ( ) ( ) ( )max 0.5 0.6 2 24 1.6 /3 2 /3 2 8 0.3 2 8 0.5 0.4 2 24 0.0 kNmEM = ⋅ + ⋅ ⋅ + − − ⋅ ⋅ + − ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ = Seção F ( ) ( ) ( ) ( ) ( )min 0.5 0.3 2 8 0.8 /3 1 /3 2 24 1.7 /2 2 8 0.5 0.8 2 24 32.0 kNmFM = ⋅ + ⋅ ⋅ + − − ⋅ ⋅ + + ⋅ ⋅ + ⋅ − ⋅ ⋅ = − ( ) ( ) ( ) ( ) ( )max 0.5 0.3 2 24 0.8 /3 1 /3 2 8 1.7 /2 2 24 0.5 0.8 2 8 32.0 kNmFM = ⋅ + ⋅ ⋅ + − − ⋅ ⋅ + + ⋅ ⋅ + ⋅ − ⋅ ⋅ = + Seção G ( ) ( )min 0.5 2 2 24 48.0 kNmGM = ⋅ − ⋅ ⋅ = − ( ) ( )max 0.5 2 2 8 16.0 kNmGM = ⋅ − ⋅ ⋅ = − Item (e): Tabela de Envoltórias de Momentos Fletores [kNm] Seção B C D E F G Mín. –48.0 –5.3 +5.3 –64.0 –32.0 –48.0 Máx. –16.0 +69.3 +58.7 0.0 +32.0 –16.0 Traçado das Envoltórias de Momentos Fletores [kNm] A B D C E F G H –48.0 –16.0 –5.3 +69.3 +5.3 +58.7 –64.0 0.0 –32.0 +32.0 –48.0 –16.0