Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Resistência dos materiais - 7ª Edição - Russel C. Hibbeler- Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 79
A cantoneira está sujeita a um cisalhamento . Faça um rascunho da distribuição do fluxo de cisalhamento ao longo da aba AB. Indique os valores numéricos em todos os picos. A espessura é , e as abas (AB) têm .
Passo 1
Fala!
Dados da questão:
A questão pede a distribuição de cisalhamento na aba AB.
Estratégia de resolução: Vamos calcular o centroide e o momento de inércia e depois o fluxo de cisalhamento na aba AB.
Bora!
Passo 2
Encontrar o centroide da seção parece complicado. Mas se lembrarmos da fórmula do momento de inércia, vamos perceber que a inclinação não faz diferença. A única coisa que nos interessa é a base e a altura da estrutura. Então temos uma equivalência como mostrado abaixo. Uma barra inclinada é equivalente a uma barra reta de mesma altura
Dessa forma, tal qual uma barra, o centroide é na metade da altura:
Passo 3
Aqui entra um bizu para calcular o momento de inércia. Como nossas barras tem espessuras muito finas, a gente pode troca-las por barras verticais (porque a altura delas é muito maior que a largura).
Sempre que estivermos trabalhando com barras de pequenas espessuras, podemos simplificar as diagonais como uma barra vertical, porque a espessura seria irrisória na contribuição do momento. Calcularemos então nossas dimensões equivalentes.
A gente pode “des-inclinar” as abas da figura e formar dois retângulos com base e altura
Vamos calcular o momento de inércia em relação ao centroide. Agora que transformamos a aba em dois retângulos, é fácil calcular o momento de inércia!
Passo 4
O cálculo do momento estático será da mesma forma. Como nosso interesse é a distribuição de tensão, precisamos calcular o momento estático máximo:
Vamos calcular o momento estático máximo (destacado em laranja)
Só que aqui também vale que a contribuição da expessura vai ser desprezível. Então o é mais um caso onde a gente pode aproximar barras finas diagonais por barras verticais:
Para essa situação equivalente, temos que
Aplicamos os valores que já conhecemos:
Logo:
Passo 5
Calculando o fluxo de cisalhamento máximo
Substituindo os valores:
Passo 6
A distribuição de cisalhamento é fácil de determinar!
Nas extremidades e é igual a zero.
Então, a distribuição cresce de forma parabólica até o centro, onde atinge o máximo!