Enunciado

3. Uma coluna de aço A - 36   tem comprimento de 4,0   m   e está presa por pinos em ambas as extremidades. Se a área da seção transversal tiver as dimensões mostradas na figura, determine a carga crítica.

Passo 1

Falaaa! Queremos achar a carga crítica para essa coluna. Vamos usar a fórmulinha:

P c r = π 2 E I ( K L ) 2

Onde K vale 1 porque nossa coluna está presa por pinos. E:

L = 4   m

E = 200   G P a   ( t a b e l a d o )

Só falta achar o momento de inércia I , né? Vamos partir para cima dele então!

Passo 2

Vamos determinar os momentos de inércia em relação aos eixos x e y , respectivamente I x e I y .

Calculemos o momento de inércia em relação ao eixo x :

I x = 1 12 b 1 h 1 3 + 2 ⋅ 1 12 b 3 h 3 2

Logo, substituindo os valores numéricos pertinentes, chegamos à:

I x = 1 12 10 m m 60 m m 3 + 2 12 25   m m 10 m m 3

I x = 184166,667   m m 4

Não vamos fazer a bobagem de perder tempo calculando o momento de inércia em relação ao eixo y , né? A nossa coluna de aço tem a mesma simetria em relação ao eixo x e y . Logo o momento de inércia I y vai ser igual à I x .

I y = 184166,667   m m 4

Na fórmulinha a gente usa o menor momento de inércia. Isso porque usamos o momento do eixo em tornodo qual nossa coluna tende a flambar. Como nesse caso eles são iguais. Usamos qualquer um.

Passo 3

Agora que já conhecemos nossos momentos de inércia, vamos usar a fórmula de Euler, para a carga crítica da flambagem:

P c r = π 2 E I ( K L ) 2

Vamos então, substituir os valores numéricos de cada variável:

P c r = π 2 ( 200 ⋅ 10 9   P a ) ( 1,84166667 ⋅ 10 - 7   m 4 ) ( 1 ⋅ 4,0   m ) 2

P c r = 22720,65   N ≅ 22,72   k N

Passo 4

Só falta a gente verificar se nossa carga é satisfatória, calculando o valor da tensão crítica também, né ?! Porque essa carga não pode causar uma tensão que ultrapasse a tensão de escoamento do material, beleza?

Sabemos que ela é dada pela seguinte fórmula (a divisão da carga crítica pela área da seção transversal):

σ c r = P c r A

σ c r = 22720,65   N ( 2 ⋅ 25   m m ⋅ 10   m m ) + ( 60   m m ⋅ 10   m m )

σ c r = 20,66   M P a

Esse valor é muito menor do que a tensão admissível para o aço ( σ e = 250   M P a ) . Então, tudo ok com nossa coluna!

Resposta

P c r = 22720,65  

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4. Resolva o Problema 13.3 se a coluna for engastada na base e presa por pinos no topo.
Determinar a carga crítica de uma respiga redonda de madeira que tem 900mm de comprimento e um diâmetro de (a) 10mm e;(b) 15mm. Usar E= 12GPa
Determinar a carga crítica de um sarrafo de madeira, que tem 0,9m de comprimento e seção transversal retangular de 4,8x32mm usar E = 12GPa
Determinar a carga crítica de uma régua de madeira, que tem uma seção transversal de 4x28mm. Usar E=12GPa
Se m=150kg, h=500mm e a constante de cada uma das molas é k-2,5kN/m, determinar a variação dos valores da distância d para que o equilíbrio da barra rígida AB seja estável na posição mostrada. Cada um