ENG285 4ª Unidade 1 - WordPress

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Adriano AlbertoENG285 4ª UnidadeFonte: Arquivo da resolução da lista 1 (Adriano Alberto), Slides do Prof. Alberto B. VieiraJr., RILEY - Mecânica dos Materiais.Momento de Inércia (I)Para seção retangular:I . Para seção triangular reta:I . Semi-círculo: Momento estático (Q)Q A . (distância do centróide à L.N.) - . ; . . . - Módulo de resistência (W) W á á Wreq 1

Adriano AlbertoPROBLEMAS ENVOLVENDO FLEXÃONas questões abaixo, de acordo com as respostas da lista, não são calculadas astensões máximas. Para isso, seria necessário calcular também as tensõescisalhantes e, a partir do estado de tensão resultante, calcular as tensões máximas,que podem ou não coincidir com os resultados das questões abaixo.1) A viga carregada como mostrado tem a seção transversal da figura. Determine a tensãolongitudinal: (a) num ponto a 4,5 m a contar da extremidade esquerda e 125 mm acima dasuperfície neutra; (b) num ponto 75 mm abaixo da superfície neutra numa seção a 1,2 mdo extremo direitoRA RD 30 15 30 75 kN # 0 - 30 . 1,5 - 15 . 4 5 . RD – 6 . 30 0 RD 57 kNRA 18 kNPara 0 x 3:V(x) - 10x 18Para V(x) 0 x 1,8 mDiagrama:2

Adriano Alberto3a)M(4,5) ?Para 4 x 5:V(x) - 27 kNM(x) - 27x CM(4) - 3 kN.m - 27 . 4 C C 105M(x) - 27x 105 M(4,5) - 27 . 4,5 105 M(4,5) - 16,5 kN.mCálculo da Posição da Linha Neutra (L.N.)Obs: não era preciso calcular para esse caso, devido a simetria da seção.AT 200 . 50 . 3 30 000 mm²A1 200 . 50 10 000 mm²²A2 200 . 50 10 000 mm²m²A3 200 . 50 10 000 mm²m² 275 mm 150 mm 25 mm

Adriano Albertoyi # . ) # . ) # .#* , ,,, . -./ ) /, ) -/ 0, ,,, 150 mmys 300 – 150 150 mmCálculo do momento de inérciaIz . 1 A1 . 3 -,, . /, 4 - 10 000 . 275 150 - 158 333 333,3. 78 m4 . 1 A2 . 3 /, . -,, 4 - 10 000 . 150 150 - 33 333 333,33. 78 m4 . 1 A3 . 3 -,, . /, 4 - 10 000 . 25 150 - 158 333 333,3 . 78 m4 Iz 350 000 000 . 78 m4 - . 9: -;8 ,/ . ,4 . -/ . ,?40/, ,,, ,,, . ,?@A 5 892 857,143 Pab)x 7 – 1,2 5,8 mM(5,8) ?Para 5 x 7:V(x) - 15x CV(5) 30 - 15 . 5 C C 105 V(x) - 15x 105M(x) - 7,5 . x² 105 . x CM(5) - 30 kN.m - 7,5 . 25 105 . 5 C C - 367,5M(x) - 7,5 . x² 105 . x - 367,5 M(5,8) - 7,5 . (5,8)² 105 . 5,8 - 367,5 M(5,8) - 10,8 kN.m - . 9: -;8 ,,B . ,4 . 8./ . ,?40/, ,,, ,,, . ,?@A - 2 314 285,714 Pa4

Adriano Alberto2) (a) Determine a tensão longitudinal em um ponto 100 mm abaixo da superfície neutranuma seção a 1,3 m do extremoxtremo direito da viga carregada da figura; (b) determine amáxima tensão longitudinal numa seção a 1 m do extremo esquerdo. C 0 RA RB 39 000 N # 0 9 000 – 30 000 . 1,5 3 . RB 0 RB 12 000 NRA 27 000 NPara 1,5 x D 3,5:V(x) - 15 000 . x CV(1,5) 18 000 - 15 000 . 1,5 C C 40 500V(x) - 15 000 . x 40 500Para V(x) 0 x 2,7 mDiagrama:5

Adriano AlbertoCálculo da Posição da Linha Neutra (L.N.)6AT 150 . 50 150 . 50 15 000 mm²A1 150 . 50 7 500 mm²A2 150 . 50 7 500 mm² 175 mm 75 mmyi # . ) # .#* . /,, . ./ ) . /,, . ./ / ,,, 125 mmys 200 – 125 75 mmCálculo do momento de inérciaIz . 1 . 1 A1 . 3 A2 . 3 /, . /, 4 /, . /, 4 - 7 500 . 175 125 - 20 312 500 . 78 m4 7 500 . 75 125 - 32 812 500 . 78 m4 Iz 53 125 000 . 78 m4a)x 4 – 1,3 2,7 mM(2,7) 10,8 kN.m - . 9: -; ,,B . ,4 . 8 ,, . ,?4/0 -/ ,,, . ,?@Ab) M(1) - 9 kN.mCálculo das tensões acima da L.N.: 20 329 411,76 Pa

Adriano Alberto - . F 9: -;8 G . ,4 . ./ . ,?4/0 -/ ,,, . ,?@A 12 705 882,35 PaCálculo das tensões abaixo da L.N.: - . 3 9: -;8 G . ,4 . 8 -/ . ,?4/0 -/ ,,, . ,?@A - 21 176 470,59 Pa , á 3) Uma barra de aço de 200 mm de diâmetro é carregada e apoiada como mostrado nafigura. Determine a máxima tensão longitudinal numa seção a 1,5 m a partir da parede.R 12 kN12 . 3 M 0 M - 36 kN.mM(3) - 18 kN.mIz HI JK H ,, ,, JKA LM - L 0,100 yi ys 100 mm7

Adriano Alberto - . F -;8 B . ,4 . ,, . ,?4O P,@PP JJ 22 918 311,81 Pa84) Para a viga mostrada, as tensões longitudinais admissíveis na seção sob a carga são de42 MPa T e 70 MPa C. Determine a máxima carga admissível P.RA RC P (I) QR 0 - 1 . P 3,5 . RC 0 RC S ,T(II)Substituíndo em (I):SRA ,T P RA ,T . S ,TRA 2,5 . RCPara o trecho 0 x 1:V(0) V(1) RAM(x) RA . x CM(0) 0 C 0 M(x) RA . xM(1) RAPara o trecho 1 x 3,5:V(1) V(3,5) RA – PM(x) (RA - P). x CM(1) RA (RA - P). 1 C C P M(x) (RA - P). x PM(3,5) (RA - P). 3,5 P 3,5 . RA – 3,5 . P P 3,5 . RA – 2,5 . P 3,5 .Para x 3,5:V(3,5) RA – P RC RA – P P – RA 0-,/ . U0,/– 2,5 . P 0

Adriano AlbertoM(3,5) 0Mmáx RA 9 ,T . S ,TCálculo da Posição da Linha Neutra (L.N.)AT 200 . 25 100 . 25 7 500 mm²A1 200 . 25 5 000 mm²A2 100 . 25 2 500 mm² 125 mm 12,5 mmyi # . ) # .#* / ,,, . -/ ) - /,, . -,/. /,, 87,5 mmys 225 – 87,5 37,5 mmCálculo do momento de inérciaIz . 1 A1 . . 1 A2 . 3 3 -/ . -,, 4 - ,, . -/ 4 - 5 000 . 125 87,5 - 23 697 916,67. 78 m4 2 500 . 12,5 87,5 - 14 192 708,33. 78 m4 Iz 37 890 625 . 78 m4Para o trecho AB:Mmáx ,T . S ,TCálculo das tensões acima da L.N.: - . F 6 - 70 . 10 -WA,X . YZ.4,X0.,/ . ,?40. BG, -/ . ,?@A P 99 020,83334 N

Adriano AlbertoCálculo das tensões abaixo da L.N.:10 - . 3 42 . 106 -WA,X . YZ.4,X 8B.,/ . ,?40. BG, -/ . ,?@A P 25 462,5 N Padm5) e 6) Se o momento mostrado atua no plano vertical, determinar a tensão no: (a) pontoA; (b) ponto B.5)a)Como o ponto A vai ser comprimido, será negativo.Mz 15 kN.myi ys 60 mmCálculo do momento de inérciaComo a seção é simétrica, e a área interna é concêntrica com a área externa, Iz [ - 3 : [ - 3 -B, . -, 4 - . --K, . B, 4 - 9 813 333,333 . 78 m4; / . ,4 . K, . ,?4G B 0 000,000 . ,?@A - 61 141 304,35 Pab)Como o ponto B vai ser tracionado, será positivo.Mz 15 kN.m - . 3 -; / . ,4 . 8 , . ,?4G B 0 000,000 . ,?@A 91 711 956,52 Pa

Adriano Alberto*** 6)11a)Como o ponto A vai ser comprimido, será negativo.Mz 2,8 kN.myi ys 30 mmCálculo do momento de inérciaIz [ - 2 . 3 - . - -, . , 4 -- 2.H . -, JK;-,B . ,4 . 0, . ,?4 G,B .-,/BB . ,?@A 1 908 672,588 . 78 m4 - 44 009 643,42 Pab)Como o ponto B vai ser tracionado, será positivo.Mz 2,8 kN.m - . -;-,B . ,4 . 8 -, . ,?4 G,B .-,/BB . ,?@A 29 339 762,28 PaResposta da lista:6) σa 44,1 MPa C σb 29,3 MPa T7) A viga mostrada é feita de aço com tensão de escoamento igual a 250 MPa. Determinaro maior momento que pode ser aplicado à viga quando ela encurva em torno do eixo z,considerando um coeficiente de segurança de 2,5.

Adriano AlbertoPosição da Linha Neutra (L.N.)12yi 130 mmCálculo do momento de inérciaA1 200 . 16 3 200 mm²A2 228 . 10 2 280 mm²A3 200 . 16 3 200 mm² 252 mm 130 mm 8 mmIz . 1 A1 . . 1 A2 . 3 , . --B 4 - 2 280 . 130 130 - 9 876 960 . 78 m4 . 1 A3 . 3 -,, . 4 - 3 200 . 8 130 - 47 697 066,67 . 78 m43 -,, . 4 - 3 200 . 252 130 - 47 697 066,67 . 78 m4 Iz 105 271 093,3 . 78 m4 . 3 -/, . ,]-,/ . 0, . ,?4 ,/ -. ,G0,0 . ,?@A 80 977,76408 N.m8) Sabendo-se que uma viga de seção transversal, como mostrado, é encurvada em tornode um eixo horizontal e está submetida a um momento fletor de 5,7 kN.m, determinar aintensidade total da força atuando: (a) na aba superior; (b) na porção sombreada da alma.

Adriano Alberto13Posição da Linha Neutra (L.N.)yi 87,5 mmCálculo do momento de inérciaA1 150 . 37,5 5 625 mm²A2 50 . 100 5 000 mm²A3 150 . 37,5 5 625 mm² 156,25 mm 87,5 mm 18,75 mmIz . 1 A1 . . 1 A2 . 3 3 /, . 0.,/ 4 - 5 625 . 156,25 87,5 - 27 246 093,75. 78 m4/, . ,, 4 - 5 000 . 87,5 87,5 - 4 166 666,667 . 78 m4 Iz 58 658 854,17 . 78 m4a)

Adriano AlbertoPara y 68,75 mm (distância da L.N. ao centróide da figura)14 - . 3 -/,. . ,4 . B,./ . ,?4/B /B B/K, . . ,?@A - 6 680 577,136 PaF . A1 F - 6 680 577,136 . 5 625 . 10-6 m² F - 37 578,24639 Nb)Para y - 25 mm (distância da L.N. ao centróide da figura) - . -/,. . ,4 . 8 -/ . ,?4/B /B B/K, . . ,?@A 2 429 300,777 PaF . A F 2 429 300,777 . 50 . 50 . 10-6 m² F 6 073,251943 N*** 9) Duas forças verticais são aplicadas a uma viga de seção transversal mostrada.Determinar as máximas tensões de tração e compressão numa seção transversal na porçãoBC da viga.RA RD 20 kNRA RD 10 kNMz 1,5 kN.m

Adriano AlbertoCálculo da Posição da Linha Neutra (L.N.)15AT 10 . 50 10 . 30 10 . 50 1 300 mm²A1 10 . 50 500 mm²A2 10 . 30 300 mm²A3 10 . 50 500 mm² 35 mm 5 mm 35 mmyi # . ) # . ) # .#* /,, . 0/ ) 0,, . / ) /,, . 0/ 0,, 28,07692308 mmys 60 - 28,07692308 31,92307692 mmCálculo do momento de inérciaIz . 1 A1 . 3 , . /, 4 - 500 . 35 28,07692308 - 128 131,1637 . 78 m4 . 1 A2 . 3 0, . , 4 - 300 . 5 28,07692308 - 162 263,3137. 78 m4 Iz 418 525,6411 . 78 m4Cálculo acima da L.N. - . F - ,/ . ,4 . 0 ,G-0,. G- . ,?4K B /-/, K . ,?@ACálculo abaixo da L.N. - 114 412 620,6 Pa

Adriano Alberto - . 3 - ,/ . ,4 . 8 -B,,. G-0,B . ,?4K B /-/, K . ,?@A16 100 627 967,5 PaA resposta da lista deu diferente, mas acredito que meus cálculos estão certos.9) 73,2 MPa T 102,4 MPa C10) Sabendo-se que uma viga de seção transversal mostrada é encurvada sobre um eixohorizontal, e que está submetida a um momento fletor de 4 kN.m, determinar aintensidade total da força que atua na porção sombreada da viga.yi ys 44 mmA1 12 . 88 1 056 mm²A2 40 . 40 1 600 mm²A3 12 . 88 1 056 mm² 44 mm 44 mm 44 mmCálculo do momento de inércia Iz 2 . . 1 A1 . 3 - . BB 4 - . 1 A2 . 3 K, . K, 4 - 681 472 . 78 m4 213 333,3333 . 78 m4

Adriano Alberto Iz 1 576 277,333 . 78 m417Cálculo do centróide da figuraAT 12 . 44 20 . 20 928 mm²A1 12 . 44 528 mm²A2 20 . 20 400 mm²A3 10 . 50 500 mm² 22 mm 10 mm # . - . ) # .#* - /-B . -- ) K,, . ,G-BK . ,4 . ,B-./B - . ,?4 /. -.,000 . ,?@A 16,82758621 mm y - 42 702 095,26 PaF . A F - 42 702 095,26 . 928 . 10-6 - 39 627,5444 N11) Para a viga com seção transversal mostrada, determine a tensão longitudinal máximaentre as seções A e C, e localize onde ela ocorre.Aproveitando os cálculos da questão 6 da Lista 1:

Adriano AlbertoPara 0 x D 2:V(x) b c. de C1 V(x) b 3 . de C1 V(x) 3x C1V(0) 0 3 . 0 C1 0 C1 0 V(x) 3xV(0) 0V(2) 3 . 2 6 kNM(x) b f e . de C2 M(x) b 3x . de C2 M(x) 1,5 x² C2M(0) - 12 1,5 (0)² C2 - 12 C2 - 12 M(x) 1,5 x² - 12M(0) - 12 kN.mM(2) 1,5 . (2)² - 12 M(2) - 6 kN.mPara 2 x D 5:V(x) - b c. de C3 V(x) - b 5 . de C3 V(x) - 5x C3V(2) 6 5,5 11,5 kN - 5 . 2 C3 11,5 C3 21,5 V(x) - 5x 21,5 (OK)V(2) 11,5 kNV(5) - 5 . 5 21,5 V(5) - 3,5 kNPara V(x) 0 - 5x 21,5 0 x 4,3 mM(x) b f e . de C4 M(x) b 5x 21,5 . de C4 M(x) - 2,5 x² 21,5 . x C4M(2) - 6 kN.m - 2,5 (2)² 21,5 . 2 C4 - 6 C4 - 39 M(x) - 2,5 x² 21,5 . x – 3918

Adriano AlbertoM(2) - 6 kN.m19M(5) - 2,5 (5)² 21,5 . 5 - 39 M(5) 6 kN.mMf,máx M(4,3) - 2,5 . (4,3)² 21,5 . 4,3 - 39 Mf,máx 7,225 kN.mPara 5 x D 7:3 . 2 5,5 – 5 . 3 - 3 - V(x) 0 V(x) - 6,5 kNM(x) b f e . de C5 M(x) b 6,5 . de C5 M(x) - 6,5x C5M(5) 6 kN.m - 6,5 . 5 C5 6 C5 38,5 M(x) - 6,5x 38,5M(5) 6 kN.mM(7) - 6,5 . 7 38,5 M(7) - 7 kN.mDiagrama:

Adriano Alberto20Cálculo da Posição da Linha Neutra (L.N.)AT 100 . 25 40 . 100 6 500 mm²A1 100 . 25 2 500 mm²A2 100 . 40 4 000 mm² 112,5 mm 50 mmyi # . ) # .#* - /,, . -,/ ) K ,,, . /, /,, 74,03846154 mmys 125 - 74,03846154 50,96153896153846 mmCálculo do momento de inérciaIz . 1 A1 . 3

Adriano Alberto . 1 hi@ ,, . -/ 4 -hiA A2 . K, . ,, 4 - 3 21 2 500 . 112,5 74,03846154 - 3 828 433,185 . 78 m4 4 000 . 50 74,03846154 - 5 644 723,866 . 78 m4 Iz 9 473 157,051 . 78 m4Para o trecho AB:Mmáx - 12 . 10³ N.mCálculo das tensões acima da L.N.: - . F 9: -;8 - . ,4 . /,,G /0BK . ,?4G K.0 /.,,/ . ,?@A 64 554 874,18 PaCálculo das tensões abaixo da L.N.: - . 3 9: -;8 - . ,4 . 8 .K,,0BK /K . ,?4G K.0 /.,,/ . ,?@A - 93 787 270,04 PaPara o trecho BC:Mmáx 7,225 . 10³ N.mCálculo das tensões acima da L.N.: - . F 9: -;.,--/ . ,4 . /,,G /0BK . ,?4G K.0 /.,,/ . ,?@ACálculo das tensões abaixo da L.N.: - 38 867 413,83 Pa

Adriano Alberto - . 3 9: -;.,--/ . ,4 . 8 .K,,0BK /K . ,?4G K.0 /.,,/ . ,?@A 56 467 752,17 Pa12) e 13) Para a viga com seção transversal mostrada, determine: (a) a tensão trativamáxima longitudinal na viga e onde ela ocorre; (b) a tensão compressiva máxima na viga eonde ela ocorre.12)30 RC 37,5 kN RC 7,5 kN Qj 0 7,5 . 1 . 0,5 – 7,5 . 4 . 2 7,5 . 4 M 0 M 26,25 kN.mPara o trecho 0 x 1:V(x) - 7,5 . x CV(0) 0 - 7,5 . 0 C C 0 V(x) - 7,5 . xV(1) - 7,5 kNM(x) -.,/ . : A- CM(0) 0 0 C M(x) -.,/ . : A-M(1) - 3,75 kN.mPara o trecho 1 x 5:V(x) - 7,5 . x CV(1) - 7,5 30 22,5 kN - 7,5 . 1 C C 30 V(x) - 7,5 . x 30Para V(x) 0 x 4 mM(x) -.,/ . : A- 30x C22

Adriano AlbertoM(1) - 3,75 kN.m M(x) -k,T . .,/ . - 30 . 1 C C - 30 30x – 30M(4) -.,/ . - 30 . 4 – 30 30 kN.mM(5) -.,/ . -/- 30 . 5 – 30 26,25 kN.mPara x 5:M(5) 26,25 – M 0Cálculo da Posição da Linha Neutra (L.N.)AT 100 . 50 100 . 50 10 000 mm²A1 100 . 50 5 000 mm²A2 100 . 50 5 000 mm² 125 mm 50 mmyi # . ) # .#* / ,,, . -/ ) / ,,, . /, , ,,, 87,5 mmys 150 – 87,5 62,5 mmCálculo do momento de inérciaIz . 1 A1 . 3 ,, . /, 4 - 5 000 . 125 87,5 - 8 072 916,667 . 78 m4 . 1 A2 . 3 /, . ,, 4 - 5 000 . 50 87,5 - 11 197 916,67 . 78 m4 Iz 19 270 833,33 . 78 m4Para o trecho AB:Mmáx - 3,75 kN.m23

Adriano Alberto24Cálculo das tensões acima da L.N.: - . F 9: -;80,./ . ,4 . -,/ . ,?4 G -., B00,00 . ,?@A 12 162 162,16 PaCálculo das tensões abaixo da L.N.: - . 3 9: -;80,./ . ,4 . 8 B.,/ . ,?4 G -., B00,00 . ,?@A - 17 027 027,03 PaPara o trecho BC:Mmáx 30 . 10³ N.mCálculo das tensões acima da L.N.: - . F 9: -;0, . ,4 . -,/ . ,?4 G -., B00,00 . ,?@A - 97 297 297,31 PaCálculo das tensões abaixo da L.N.: - . 3 9: -;0, . ,4 . 8 B.,/ . ,?4 G -., B00,00 . ,?@A 136 216 216,2 PaLogo:a) ; , á * 136 216 216,2 Pa (no trecho BC, abaixo da L.N.)b) ; , á l - 97 297 297,31 Pa (no trecho BC, acima da L.N.)13)

Adriano Alberto25Utilizando os cálculos da questão 13 da lista 1RA – 7 . 2 – 7 – 14 . 2 RD – 7 . 2 0 RA RD 63 kN (I) QR 0 25 – 7 . 2 . 1 – 7 . 2 – 14 . 2 . 3 – 11 7 . RD – 7 . 2 . 8 0 RD - ,. 30 kNSubstituíndo em (I):RA 30 63 RA 33 kNPara 2 x D 4:V(x) 33 – 7 . 2 – 7 – 14(x – 2) V(x) - 14x 40Para V(x) 0 x 2,857142857 mCálculo do momento fletor à partir da área do diagrama do esforço cortante:(- 25) (14 38) (0,857142857 .Diagrama: )-– (1,142857143 . )- (11) – (16 . 3) (14) 0 (OK)

Adriano Alberto26Cálculo da Posição da Linha Neutra (L.N.)AT 120 . 30 240 . 30 10 800 mm²A1 120 . 30 3 600 mm²A2 240 . 30 7 200 mm² 255 mm 120 mmyi # . ) # .#* 0 ,, . -// ) . -,, . -, , B,, 165 mmys 270 - 165 105 mmCálculo do momento de inérciaIz . 1 A1 . 3 -, . 0, 4 - 3 600 . 255 165 - 29 430 000 . 78 m4 . 1 A2 . 3 0, . -K, 4 - 7 200 . 120 165 - 49 140 000 . 78 m4 Iz 78 570 000 . 78 m4

Adriano AlbertoPara o trecho AB:27Mmáx - 25 . 10³ N.mCálculo das tensões acima da L.N.: - . F 9: -;8-/ . ,4 . ,/ . ,?4 33 409 698,36 Pa.B /., ,,, . ,?@ACálculo das tensões abaixo da L.N.: - . 3 9: -;8-/ . ,4 . 8 / . ,?4.B /., ,,, . ,?@A - 52 500 954,56 PaPara o trecho CD:Mmáx 34 . 10³ N.mCálculo das tensões acima da L.N.: - . F 9: -;0K . ,4 . ,/ . ,?4.B /., ,,, . ,?@A - 45 437 189,77 PaCálculo das tensões abaixo da L.N.: - . 3 9: -;0K . ,4 . 8 / . ,?4.B /., ,,, . ,?@A 71 401 298,21 PaLogo:a) ; , á * 71 401 298,21 Pa (no trecho CD, abaixo da L.N.)b) ; , á l - 52 500 954,56 Pa(no trecho AB, abaixo da L.N.)

Adriano AlbertoPROBLEMAS ENVOLVENDO FLEXÃO DE SEÇÃO HETEROGÊNEA2814) Duas barras de latão são unidas firmemente a duas barras de alumínio, formando aseção composta mostrada. Determinar o maior momento fletor permissível, quando a vigaé encurvada em torno de um eixo horizontal.Dados:; mn 100 MPa ; m o 160 MPaEalum 70 GPa ; Elat 105 GPaPosição da L.N.:yi p . # . mn ) p . # . m o p . # mn ) p . # m o ., . ,q . B,, . ,?] . 0, . ,?4 ) ,/ . ,q . K,, . ,?] . / . ,?4 ) ,/ . ,q . K,, . ,?] . // . ,?4., . ,q . B,, . ,?] ) ,/ . ,q . B,, . ,?] yi 30 mm (OK)Cálculo do momento de inércia mn 2 . r . s . 1 m o 2 . r . s . 1 . p . mn - p . mn 3 t4 2 . r , . - K, 400 . 30 30 -t t4 2 . rK, . - , 400 . 55 30 -t 7 777 T 7 777 . 78 m4. 78 m4 mn ) p . m o9uvw uxyw 100 . 106 . p . m o mn ) p . m o m o - p . 3 70 . 109. . 70 . 109 . 20 . 10 34AP PPP@ XAP PPP. 10 12 ) 105 . 109 .44. 10 12 Mz 777 N.m

Adriano Alberto9uvw xuz 160 . 106 -70 . 109. . 105 . 10 . 30 . 104AP PPP@ XAP PPP. 10 12 ) 105 . 109 .449 3. 10 12 Mz 3 081,481481 N.m (resposta)Obs: se as diferentes partes do latão e/ou do alumínio estivessem em posições diferentesem relação à L.N, seria necessário calcular as tensões correspondentes em cada parte(sendo que quanto mais distante o ponto estiver da L.N., maior será a tensão). No presenteproblema, devido à simetria de ambos em relação à L.N, as tensões acima e abaixo da L.N.são iguais em módulo (tração e compressão).15) Uma barra de aço e uma de alumínio são unidas firmemente, para formar a vigacomposta mostrada. O módulo de elasticidade para o alumínio é de 70 GPa e para o aço éde 200 GPa. Sabendo-se que a viga é curvada em torno de um eixo horizontal por ummomento M 1500 N.m, determinar a máxima tensão no: (a) alumínio; (b) aço.29

Adriano Alberto30Figura: Slide do Prof. Alberto B. Vieira Jr.

Adriano Alberto31Figura: Slide do Prof. Alberto B. Vieira Jr.15) a) 66,2 MPa T b) 112,4 MPa C*** 16) Uma viga de concreto é reforçada por três barras de aço, colocadas como indicado.Os módulos de elasticidade são de 20 GPa para o concreto e de 200 GPa para o aço.Usando uma tensão admissível de 10 MPa para o concreto e de 150 MPa para o aço,determinar o maior momento fletor que pode ser aplicado à viga.Econc 20 GPa ; Eaço 200 GPaAaço 3 . 7, 7 m²; { }{ 10 MPa ; ç 150 MPaAconc 0,225 . 0,500 - 3 . L . 0,012 - 0,1125 - 3 . 7, 7 m²

Adriano AlbertoPosição da L.N.:yi p . # . { }{ ) p . # .32 ç p . # { }{ ) p . # ç 22-, . ,q . r0,1125 3 . L . 0,012 t . -/, . ,?4 ) -,, . ,q . 3 . L . 0,012 . /, . ,?422-, . ,q . r0,1125 3 . L . 0,012 t ) -,, . ,q . 3 . L . 0,012 yi 228,2356038 mmys 500 - 228,2356038 271,7643962 mmCálculo do momento de inérciaIaço 3 . r. s ç . W ç 3 Z t 3.rH . - L . 12 - . 50 228,2356038 - t KJ 43 163 277,54 . 78 m4 . s . 1 I2 3 . 1 s . 4 --/ . - K,, 225 . 400 . 300 228,2356038 - 1 663 511 571. 78 m4 3 -Iaço I2 690 365 157,9 . 78 m4--/ . ,, 4 100 . 225 . 50 228,2356038 -- 43 163 277,54Iconc I1 I2 2 353 876 729 . 78 m4 . p . { }{ { }{ ) p . ç { }{ - p .9uvw 10 . 106 --, . ,q . -, . ,q . -. ,. K0G - . ,?4. - 0/0 B. .-G . ,?@A ) -,, . ,q . K0 0 -.,/K . ,?@A Mz 102 497,2198 N.m (resposta) . p . ç - p . ç { }{ ) p . ç

Adriano Alberto9uvw uç 150 . 106 - -, . . -,, . ,q . 8 --B,-0/ ,0B80B . ,?4 ,q . - 0/0 B. .-G . ,?@A ) -,, . ,q . K0 0 -.,/K . ,?@A Mz 219 636,2917 N.m (não serve)Obs: a resposta da lista deu 79,1 kN.m, mas acredito que meus cálculos estão corretos.Conferir com o método da homogeneização.PROBLEMAS ENVOLVENDO CARGA EXCÊNTRICA17) Duas forças de 10 kN são aplicadas a uma barra de seção retangular de 20 mm x 60mm, como mostrado. Determinar a tensão no ponto A, quando: (a) b 0; (b) b 15 mm;(c) b 25 mm.N 10 10 20 kNPosição da L.N.:yi ys 0,03 m # -, . , 4 - 360 000 . 78 m4a)b 0Mz 10 000 . 0,025 250 N.m-, ,,,. ,,, ,9: ,,,-,-/, . ,,,0- 0 , ,,, . ,?@A - 4 166 666,667 Pab)b 15 mmMz 10 000 . 0,025 – 10 000 . 0,015 100 N.m33

Adriano Alberto9: -, ,,,,,,-, . ,,, ,- ,, . ,,,00 , ,,, . ,?@A34 8 333 333,333 Pac)b 25 mmMz 10 000 . 0,025 – 10 000 . 0,025 0-, ,,,. ,,, ,9: ,,,-,, . ,,,0- 0 , ,,, . ,?@A 16 666 666,67 Pa18) Uma pequena coluna de 120 mm x 180 mm suporta três cargas axiais mostradas.Sabendo-se que a seção ABD é suficientemente afastada das cargas, para que permaneçaplana, determinar a tensão no: (a) canto A; (b) canto B.Figura: Slide do Prof. Alberto B. Vieira Jr.18) a) 926 kPa T b) 14,81 MPa C19) Sabendo-se que a tensão admissível é 90 MPa, determinar a maior força P que podeser aplicada ao elemento de máquina mostrado.

Adriano Alberto35N P ?S # - Cálculo da Posição da Linha Neutra (L.N.)yi # . ) # .#* KK . -, . ., ) , . B . 0,KK . -, ) , . B 47,95918367 mmys 80 - 47,95918367 32,04081633 mmCálculo do momento de inérciaIz . 1 A1 . 3 KK . -, 4 - 44 . 20 . 70 47,95918367 - 456 835,2077 . 78 m4 . 1 A2 . 3 B . , 4 - 18 . 60 . 30 47,95918367 - 672 334,8603 . 78 m4 Iz 1 129 170,068 . 78 m4Mz ?Considerando o eixo x passando pela L.N.:Mz P . (47,95918367 – 40)90 . 106 ,,,KK .U,,,-, ) ,,, , . ,,, B- . ;K.,G/G B0 . – K, . ,?4 . 8 K.,G/G B0 . . ,?4 -G .,,, B . ,?@A

Adriano AlbertoU 90 . 106 ,,,, G 338,0500089 . P 176 400 P 0,662578017 . P P 106 100,2841 N20) A força axial excêntrica P atua no ponto D, que está localizado a 30 mm abaixo daborda superior da barra de aço mostrada. Para P 90 kN, determinar: (a) a largura d dabarra para que a tensão no ponto A seja máxima; (b) o correspondente valor da tensão noponto A.N P 90 kNPosição da L.N.: yi ys # ,,,/, . v 4 -a)vMz - 90 000 . W - 0,030ZG, ,,,. v9: ,,,/,G, ,,,,,,/, . v 1 3 –- AP,PXP . 4@A8 G, ,,, . W – ,,,0,Z . AP,PXP . 4@AG, ,,, . W – ,,,0,Z .,, Bv ,, Bv A A 1 AW – ,,,0,Z . A@A A 2 d 0,09 m 90 mmb)9: G, ,,,,,,/, . ,,,G-P,Pq– ,,,0,ZAP,PXP . P,Pq 4@A8 G, ,,, . W.P,PqA 40 MPav W - – 0,030Z . v 36

Adriano AlbertoPROBLEMAS ENVOLVENDO FLEXÃO ASSIMÉTRICA3721) e 22) A viga com uma seção transversal mostrada está submetida a um momento fletorM aplicado no plano a – a. Determine: (a) a intensidadeintensidade da máxima tensão de flexão; (b) aorientação do eixo neutro, mostre o resultado num esboço.21) M 1.200 N.m0tg K arctg(0,75)My - 1 200 . sen[arctg(0,75)]arctg(0,75)]Mz 1 200 . cos[arctg(0,75)][arctg(0,75)]Iz 2 . r -, . 0, 4 -Iy 2 . r0, . -, 4 - . tg .tg 120 . 30 . 165 90 - t t -, . 0,0, 4 -0, . -, 4 - 45 360 000 . 78 m4 8 910 000 . 78 m48 -,, . ,,./ . K/ 0 , ,,, . ,?@A -,, . ,,./ . B G , ,,, . ,?@A. tg A e B são os pontos mais distantes da L.N. - 75,32360686

Adriano Alberto38Para o ponto A: - . . - -,, . ,,./ . ,,,G,K/ 0 , ,,, . ,?@A 8 -,, . ,,./ . ,,, ,B G , ,,, . ,?@A - 6 753 246,753 PaPara o ponto B:9: - -,, . ,,./ . 8 ,,,G, K/ 0 , ,,, . ,?@A 8 -,, . ,,./ . 8 ,,, , B G , ,,, . ,?@A 6 753 246,753 Pa22) M 20 kN.mMy 20 000 . sen(10 )Mz 20 000 . cos(10 )Iz Iy G, . , 4 - 90 . 60 . 210 150 - , . G, 4 - . tg .tg B, . 0, 4 - -4 180 . 30 . 90 150 - 55 080 000 . 78 m 4 050 000 . 78 m4-, ,,, . , . 55 080 000 .10 12 , . K ,/, ,,, . ,?@A -, ,,, . tg 0, . B, 4 67,36356998

Adriano Alberto39A e B são os pontos mais distantes da L.N.Para o ponto A: - . . --, ,,, . , . ,,,G,55 080 000 .10 12 -, ,,, . , . 8,,,K/ K ,/, ,,, . ,?@A - 70 771 743,83 Pa (resposta)Para o ponto B:9: --, ,,, . , . 8 ,, /, 55 080 000 .10 12 -, ,,, . , . ,,, /K ,/, ,,, . ,?@A 66 501 594,48 Pa*** 23) Uma cantoneira de 200 x 200 x 24 mm é usada numa viga que suporta ummomento fletor de 10.000 N.m aplicado no plano yx. Os momentos de inércia obtidos emum manual de aço estrutural são Iz Iy 33,3 x 106 mm4, e Iyz 19,5 x 106 mm4.Determine: (a) a tensão de flexão no ponto A; (b) a máxima tensão de flexão e sualocalização na seção transversal; (c) a orientação do eixo neutro, mostre a localização numesboço.

Adriano Alberto . 8 .) . . 8 ; . . 8 . . 8 ; 40Ou - . ) . . 8 ; .y . ) . . 8 ; .z #.y.ztg . ) . . ) . a)My 0; - Mz 10 000 N.m . . 8 ; .y . . 8 ; .zou . 8 .) . . 8 ; 10 000 . r– 00,0 . ,] . ,?@A . /B,K . ,?4 ) G,/ . ,] . ,?@A . 8 /B,K . ,?4 00,0 . ,] . ,?@A . 00,0 . ,] . ,?@A 8 G,/ . ,] . ,?@A A - 42 318 840,58 Pac)tg 19,5 . 106 . 10 12 33,3 . 106 . 10 12 30,35262473 t

Adriano Alberto41b) A maior distância à L.N. é em relação ao ponto B, onde ocorre a maior tensão. 10 000 . r– 00,0 . ,] . ,?@A . 8 K , . ,?4 ) G,/ . ,] . ,?@A . 8/B,K . ,?4 00,0 . ,] . ,?@A . 00,0 . ,] . ,?@A 8 G,/ . ,] . ,?@A At 49 084 321,48 PaAcredito que a resposta da lista esteja errada:23) a) 42,3 MPa T b) 55,8 MPa Cc) 75,4 a partir do eixo z24) Uma viga com uma seção cantoneira está carregada com um momento fletor de 20kN.m aplicado num plano yx. Determine: (a) a tensão de flexão no ponto A; (b) aorientação do eixo neutro, mostre a localização num esboço.Iz , . B, 4 - 180 . 60 . 90 75 - , . , 4 -4 60 . 60 . 30 75 - 39 960 000 . 78 m4 , . , . , 4Iy B, 180 . 60 . 30 45 - 60 . 60 . 90 45 - 14 040 000 . 78 m 4 #.y.zh i 60 . 180 . 15 . 15 60 . 60 . 45 . 45 9 720 000 . 78 m4My 0;Mz 20 000 N.m

Adriano Albertoa) . 8 .) . . 8 ; 42 20 000 . r– K,,K . ,] . ,?@A. 8 ,/ . ,?4 ) G,.- . ,] . ,?@A. / . ,?4 K,,K . ,] . ,?@A . 0G,G . ,] . ,?@A – G,.- . ,] . ,?@A At 69 444 444,44 Pab)tg 9,72 . 106 . 10 1214,04 . 106 . 10 12 34,69515353 25), 26) e 27) O momento M é aplicado a uma viga de seção transversal mostrada, em umplano formando um ângulo β com a vertical. Determinar: (a) a tensão no ponto A; (b) oângulo que a linha neutra forma com o plano horizontal.25)My 2 800 . sen(20 )Mz 2 800 . cos(20 )Iz Iy ,, . -,, 4 --,, . ,, 4 - 77 777 777 . 78 m4T7 777 777 . 78 m4 a)Para o ponto A:

Adriano Alberto - . . -- B,, . -, . ,, ,,APP PPP PPP4. ,?@A - B,, . -, . ,,,/,XP PPP PPP4. ,?@A - 1 073 739,803 PaPara o ponto B:9: -- B,, . -, . 8 ,, ,, APP PPP PPP4. ,?@A - B,, . -, . ,,,/,XP PPP PPP4. ,?@A 6 819 678,211 Pab)tg . tg APP PPP PPP. ,?@A4XP PPP PPP. ,?@A4. tg 20 75,96375653 26)My 10 000 . sen(55 )Mz - 10 000 . cos(55 )Iz 2 . r160 . 10 312 160 . 10 . 175 90 2 t 10 . 160 312 26 560 000 . 78 m443

Adriano AlbertoIy 2 . r10 . 160 312t 160 . 10 312 6 840 000 . 78 m444a)Para o ponto A:9: -8 , ,,, . // . ,,,G,- / , ,,, . ,?@A , ,,, . // . ,,,B, BK, ,,, . ,?@A 115 243 205,2 PaPara o ponto B: - . . -8 , ,,, . // . ,,,G,- / , ,,, . ,?@A , ,,, . // . 8 ,,,B, BK, ,,, . ,?@A - 76 371 308,12 Pab)tg . tg - / , ,,, . ,?@A BK, ,,, . ,?@A. tg 55 79,77801655 27)My 25 000 . sen(15 )Mz 25 000 . cos(15 )Iz G, . B, 4 - 90 . 80 . 120 100 - 0, . B, 4 - 30 . 80 . 40 100 - 16 640 000 . 78 m4

Adriano Alberto4Iy B, . - G, B, . 0, 4 - 5 040 000 . 78 m445a)Para o ponto A: - . . --/ ,,, . / . ,,, , K, ,,, . ,?@A -/ ,,, . / . ,,,K// ,K, ,,, . ,?@A - 29 300 532,31 PaPara o ponto B:9: --/ ,,, . / . ,,, , K, ,,, . ,?@A -/ ,,, . / . 8 ,,,K/ / ,K, ,,, . ,

Adriano Alberto 1 ENG285 4ª Unidade Fonte: Arquivo da resolução da lista 1 (Adriano Alberto), Slides do Prof. Alberto B. Vieira Jr., RILEY - Mecânica dos Materiais.

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