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CRM 2024 ENGENHARIA CIVIL...... Fonte: adaptado de Prof. Marcio Nascimento e Prof. Rene - UNIP. Profº. Me. Engº. Aldo Roberto Diniz Mestre em Engenharia Civil; UNICAMP Engenheiro Civil; IES Tecnólogo em Construção Civil: FATEC Ex- Sabesp: 1996-2014. Profº. UNIP - 2013 Empresário – Ardiniz Engenharia e Meio Ambiente - 2014 COMPLEMENTOS DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS PLANO DE ENSINO CURSO: Engenharia Civil DISCIPLINA: Complementos de Resistência dos Materiais - Civil SÉRIE: 6o Semestre CARGA HORÁRIA SEMANAL: 03 horas-aula CARGA HORÁRIA SEMESTRAL: 60 horas-aula EMENTA Flexão, cisalhamento transversal, cargas combinadas, projetos de vigas, transformação de tensões, torção, flambagem de colunas, deflexões em vigas. OBJETIVOS GERAIS Fornecer ao aluno de engenharia civil os conhecimentos básicos das propriedades mecânicas dos sólidos reais, com vistas à sua utilização no projeto e cálculo de estruturas. Capacitar o aluno ao cálculo de tensões e deformações causadas pelos esforços simples, no regime da elasticidade, bem como à resolução de problemas de dimensionamento, avaliação e verificação. COMPLEMENTOS DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 1) Flexão. Diagramas de força cortante e momento fletor, Deformação por flexão de um elemento reto. A fórmula da flexão. Flexão assimétrica 2) Cisalhamento Transversal. Cisalhamento de elementos retos. A fórmula do cisalhamento. Tensões de cisalhamento em vigas 3) Torção. Deformação por torção de um eixo circular. A formula da torção COMPLEMENTOS DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 4) Cargas Combinadas. Estado de tensão causado por cargas combinadas. 5) Projetos de Vigas. Base para o projeto de vigas. Projeto de vigas prismáticas. 6) Transformação de Tensões. Transformações de tensões no plano. Tensões principais e tensão de cisalhamento máxima no plano. Círculo de Mohr. 7) Flambagem de colunas. Carga crítica. Coluna ideal com apoios de pinos •Colunas com vários tipos de apoios. 8) Deflexões em vigas; A linha elástica. Inclinação e deslocamento por integração. Método de superposição COMPLEMENTOS DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS COMPLEMENTOS DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AVALIAÇÃO O desempenho do aluno será avaliado bimestralmente, de acordo com as normas de avaliação do curso. (NP1 + NP2) / 2 deve ser > 7pts SUBSTITUTIVA EXAME (Média + Exame)/2 deve ser > 5pts COMPLEMENTOS DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS BIBLIOGRAFIA BEER, F. O.; JOHNSTON, E. R. “Resistência dos Materiais”, Editora Pearson Makron Books, São Paulo, 2010. HIBBELER, R. C. “Resistência dos Materiais”, Editora Pearson Education do Brasil, São Paulo, 2000-2011. TIMOSHENKO e GERE. “Mecânica dos Sólidos”, Livros Técnicos e Científicos, São Paulo, 2001. Complementar MARGARIDO, A. F. “Fundamentos de Estruturas”, São Paulo: Zigurate, 2001. BOTELHO, M. H. C. “Resistência dos Materiais para Entender e Gostar”, Editora Edgard Blucher, São Paulo, 2008. POPOV, E. P. “Introdução à Mecânica dos Sólidos”, Editora Edgard Blucher, São Paulo, 2006. ALMEIDA. M. C. F. “Estruturas Isostáticas”, Editora Oficina de Textos, Rio de Janeiro, 2008. SUSSEKIND, J.CARLOS, “Curso de Análise Estrutural: Estruturas Isostáticas”, Editora Oficina de Textos, Rio de Janeiro, 2000. Revisão dos conceitos básicos Conversão de Unidades Revisão dos conceitos básicos Revisão dos conceitos básicos Revisão dos conceitos básicos Diagrama tensão-deformação Forças internas Cargas Internas Se um sistema de forças coplanares atua sobre um membro, então em geral uma resultante interna da força normal N, da força cortante V e do momento fletor M atuarão em qualquer seção transversal ao longo do membro. As direções positivas dessas cargas estão mostradas na Figura Figura 1 – Convenção de sinais para os esforços internos. Forças internas A resultante interna da força normal, da força cortante e do momento fletor são determinadas usando-se o método das seções. Para encontrá-las, o membro é seccionado no ponto C onde as cargas internas devem ser determinadas. Um diagrama de corpo livre de uma das partes seccionada é então desenhado e as cargas internas são mostradas em suas direções positivas, conforme mostrado na Figura 2. Figura 2 – Método das seções. Forças internas A resultante da força normal é determinada somando as forças normais na seção transversal. A resultante da força cortante é encontrada somando-se as forças tangentes à seção transversal, e a resultante do momento fletor é encontrado somando-se os momentos em relação a um ponto qualquer da estrutura. Forças internas Para construir os diagramas de esforço cortante e de momento fletor para um membro, é necessário seccionar o membro em um ponto qualquer, localizado a uma distância x da extremidade esquerda. Se a carga externa consiste em variações na carga distribuída, ou uma série de forças e momentos de binários concentrados atuando sobre o membro, então diferentes expressões para V e M devem ser determinadas dentro das regiões entre quaisquer descontinuidades de carga, conforme ilustrado na Figura 3. Figura 3 – Método das seções. Forças internas O esforço cortante e o momento incógnitos são indicados na seção transversal na direção positiva, de acordo com a convenção de sinais estabelecida, e depois o esforço cortante e momento fletor internos são determinados com funções de x. Cada uma das funções de esforço cortante de do momento fletor é então expressa graficamente para criar os diagramas de esforço cortante e momento fletor. Flexão Diagramas de forças cortantes e momento fletor são representações gráficas do cisalhamento interno e do momento fletor no interior de uma viga. A construção desses diagramas requer um corte na viga a uma distância arbitrária x da extremidade esquerda, a determinação de V e M em função de x, e por fim, a construção dos gráficos com os resultados. Conforme mostrado na Figura 4, é necessário adotar uma convecção de sinais para força cortante e momento positivos. Figura 4 – Convenção de sinais Flexão Também é possível fazer a representação gráfica de diagramas de força cortante e momento fletor se considerarmos que, em cada ponto, a inclinação do diagrama de força cortante correspondente a uma negativa do carregamento distribuído. A inclinação do diagrama de momento é o cisalhamento. Assim, 𝑤 =− 𝑑𝑉 / 𝑑𝑥 𝑒 𝑉 = 𝑑𝑀/ 𝑑𝑥 A Figura 5, apresenta a representação gráfica dessas equações. Flexão Figura 5 – Diagramas de V e M. Flexão Um momento fletor a produzir uma variação linear da deformação no interior da viga. Contanto que o material seja homogêneo e a lei de Hooke se aplique, o equilíbrio pode ser utilizado para relacionar o momento interno na viga com a distribuição de tensão. O resultado é equação da flexão. 𝜎 = 𝑀𝑐 / 𝐼 onde I e c são o momento de inércia e a distância do centroide ao ponto de análise, respectivamente. Flexão 𝜎 = 𝑀𝑐 / 𝐼 onde I e c são o momento de inércia e a distância do centroide ao ponto de análise, respectivamente. Figura 6 – Tensão normal devido a flexão. A Figura 6 ilustra a distribuição de tensão normal na seção transversal de uma viga. A tensão normal devido a flexão é nula sobre o eixo centroidal e varia linearmente até o máximo. Flexão Se a seção transversal da viga não for simétrica em torno de um eixo perpendicular ao eixo neutro, então ocorrerá flexão assimétrica, Figura 7. Figura 7 – Tensão normal devido a flexão. Flexão A tensão máxima pode ser determinada por fórmulas ou o problema pode ser resolvido considerando-se a superposição da flexão em torno de dois eixos separados, tal que: 𝜎max=−(𝑀𝑧𝑐 / 𝐼𝑧)+ (𝑀𝑦𝑐 / 𝐼𝑦) Referência de Estudo Capítulo 6. Seções 6.1 a 6.4 HIBBELER, R. C. “Resistência dos materiais”, São Paulo, PrenticeHall, 7ª edição, 2010. Tabe la Mo men to máxi mo Flexão Flexão composta Flexão Flexão TORÇÃO Torque é um momento que tende a torcer um elemento em torno de seu eixo longitudinal. Se o ângulo de rotação for pequeno, o comprimento e o raio do eixo permanecerão inalterados. A Figura ilustra a deformação de um eixo circular devido a aplicação de um torque. Figura – Deformação por torção. TORÇÃO O conjunto das tensões de cisalhamento internas resulta em um torque igual e oposto ao torque aplicado. Tal que: Embora o torque devido às tensões de cisalhamento seja conhecido, a distribuição das tensões não é. Ao contrário da tensão normal devido a cargas axiais, a distribuição das tensões de cisalhamento, devido a carga de torção, não pode ser assumida uniforme. TORÇÃO A experiência mostra que o ângulo de torção da barra é proporcional ao torque aplicado e ao comprimento da barra, conforme mostrado na Figura. Figura – Ângulo de torção. Quando submetida à torção, cada seção transversal de um eixo circular permanece plana e indeformada. As seções transversais de barras circulares vazadas também permanecem planas e indeformadas após a aplicação de um torque. No entanto, seções transversais de barras não circulares são distorcidas quando submetidas à torção. A tensão de cisalhamento devido a aplicação de um torque varia linearmente com a posição radial na seção Consideremos uma viga prismatica ( secao transversal constante) horizontal com secao transversal retangular com lados b e h sendo b