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Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos ▪ Deflexão: deslocamento em um ponto de uma viga (ou eixo) ▪ Deflexões de estruturas podem ocorrer de várias fontes, como cargas, temperatura, erros de fabricação, ou recalques. ▪ No projeto, deflexões têm de ser limitadas a fim de proporcionar integridade e estabilidade às coberturas, e evitar fissuras em materiais frágeis anexados como concreto, reboco ou vidro. ▪ A deflexão de uma estrutura é causada por seu carregamento interno como a força normal, força cortante, ou momento fletor. Deflexão em ponte sobre o Rio Paranaíba BR-153 – Araporã (MG)/ Itumbiara (GO) Deflexão Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos A Linha Elástica O carregamento das prateleiras provoca deflexão considerável nas vigas de suporte • Os apoios que resistem a uma força, como um pino, restringem o deslocamento, e os apoios que resistem a um momento, como uma parede fixa, restringem a rotação ou a inclinação bem como o deslocamento. • O diagrama da deflexão do eixo longitudinal que passa pelo centroide de cada área da seção transversal da viga é denominado linha elástica. A Linha Elástica • Para curva elástica,o momento positivo interno tende a curvar a viga com a concavidade para cima, e vice versa. • Se parecer difícil estabelecer a curva elástica, sugerimos que o diagrama de momento para a viga ou estrutura seja traçado primeiro. • Deve haver um pondo de inflexão em C, onde a curva passa de côncava para cima a côncava para baixo, visto que o momento neste ponto é nulo. Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos Por motivos de segurança, essas vigas em balanço forma projetadas tanto para resistir como para evitar a deflexão A Linha Elástica • Nesse caso, a viga está em balanço, engastada no apoio fixo em A e, portanto, a curva elástica deve ter deslocamento e inclinação nulos nesse ponto. Além disso, o maior deslocamento ocorrerá em D, onde a inclinação é nula, ou em C. Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos Teoria da viga elástica/ Relação Momento-Curvatura ▪ Quando o momento interno M deforma o elemento da viga, cada seção transversal permanece plana e o ângulo entre elas torna-se dθ. ▪ Se o material é homogêneo e comporta-se de uma maneira elástica linear, então a lei de Hooke aplica-se ▪ Tendo em vista que dx = ρ dθ, então Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos Inclinação e Deslocamento por Integração ρ = raio de curvatura em um ponto específico M = momento fletor interno na viga no ponto ρ E = módulo de elasticidade do material I = momento de inércia calculado em torno do eixo neutro EI = rigidez à flexão ▪ Tendo em vista que a inclinação da curva elástica para a maioria das estruturas é muito pequena, usaremos a teoria das pequenas deformações e presumiremos dυ/dx ≈ 0. Quando M é positivo, ρ prolonga-se acima da viga, ou seja, na direção positiva de υ; quando M é negativo, ρ prolonga-se abaixo da viga, na direção negativa de υ. Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos ▪ Ao aplicar a equação anterior, é importante usar o sinal apropriado para M como estabelecido pela convenção de sinais que foi usada na derivação dessa equação. ▪ Além disso, lembre-se que a deflexão positiva, υ, é para cima, e como resultado, o ângulo de inclinação positivo θ será medido no sentido anti-horário do eixo x. Convenção de sinais Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos ▪ As constantes de integração são determinadas avaliando as funções para inclinação ou deslocamento em um ponto em particular na viga onde o valor da função é conhecido. ▪ Estes valores são chamados de condições de contorno. ▪ Por exemplo, se a viga é suportada por um rolo ou pino, então é necessário que o deslocamento seja zero nesses pontos. ▪ Também, em um apoio fixo a inclinação e o deslocamento são, ambos, zero. Condições de contorno Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos • Se não for possível usar uma única coordenada x para expressar a equação para a inclinação ou para a linha elástica de uma viga, deve-se usar as condições de continuidade para calcular algumas das constantes de integração. Condições de continuidade Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos Condições de continuidade: Condições de continuidade: Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos Ex. 12.1. A viga em balanço mostrada na Figura está sujeita a uma carga vertical P em sua extremidade. a) Determine a equação da linha elástica. EI é constante. b) Determine a inclinação e o deslocamento máximos c) Considere que a viga tenha 5 m comprimento, suporta uma carga P = 30 kN e é feita de aço A-36 (Eaço = 200 Gpa). Se essa viga tiver o perfil W310 x 39 [I = 84,4(10^6) mm^4], determine a inclinação e o deslocamento máximos. Avalie o quadrado da inclinação. Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos Ex. 9.4. A viga prismática biapoiada AB suporta uma força uniformemente distribuída w por unidade de comprimento. Determine a equação da linha elástica e a deflexão máxima da viga. 12.6. Determine as equações da linha elástica para a viga utilizando as coordenadas x1 e x3. Especifique a deflexão máxima da viga. EI é constante. Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos 12.19. Determine as equações da linha elástica utilizando as coordenadas x1 e x2 e especifique a inclinação em A. EI é constante. *12.20. Determine as equações da linha elástica utilizando as coordenadas x1 e x2 e especifique a inclinação e a deflexão em B. EI é constante. Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos 12.25. Determine as equações da linha elástica utilizando as coordenadas x1 e x2 e especifique a inclinação em C e o deslocamento em B. EI é constante. 12.22. Determine a inclinação máxima e a deflexão máxima da viga simplesmente apoiada submetida ao momento M0. EI é constante. Resistência dos Materiais Aplicada Professor: George Miranda Deflexão em Vigas e Eixos 12.28. Determine a curva da linha elástica para a viga em balanço utilizando a coordenada x. Determine também a inclinação máxima e a deflexão máxima. EI é constante. 12.27. Determine a linha elástica para a viga simplesmente apoiada utilizando a coordenada x onde 0 ≤ x ≤ L/2. Determine também a inclinação em A e a deflexão máxima da viga. EI é constante.