Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Beer - Resistência dos Materiais- Ed: 3º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 150
Duas placas de cobertura, cada uma com de espessura e de largura, são soldadas a uma viga de perfil laminado , como mostrado. Sabendo-se que uma força vertical pode ser aplicada em qualquer ponto ao longo da viga e que e , determinar: (a) a maior força que pode ser aplicada, se as placas de cobertura são estendidas por todo o comprimento da viga: (b) o mentor comprimento das placas de cobertura, para que a intensidade da força , encontrada na parte , não seja diminuída.
Passo 1
Fala aí, pessoal!!!
Para resolver esse problema e achar a máxima força a gente vai ter que calcular o módulo resistente da seção composta.
Depois disso a gente vai calcular o momento fletor no ponto centro da viga e através da seguinte relação vamos conseguir encontrar a nossa tensão:
Depois, para resolver a letra da mesma maneira mas considerando o tamanho da cabertura como .
Passo 2
Vamos achar o módulo resistente da seção , que é dado pelo momento de inércia dividido pela maior distância que se pode achar entre a linha neutra e a superfície.
Mas a gente tem que reparar que é uma figura composta, é o perfil mais as duas placas de cobertura. Se a gente for lá na tabela de perfis de abas largas vamos encontrar que o momento de inércia desse perfil é:
Além disso vamos precisar também da altura da viga:
A gente pegou esses valores para que possamos calcular o módulo resistente da viga com as duas placas soldadas, como essas placas são retangulares podemos calcular o momento de inércia como:
Então para cada barra vamos ter:
Aplicando o teorema dos eixos paralelos podemos obter o momento de inércia da viga com as coberturas. Lembrando que o teorema dos eixos paralelos diz que:
Onde a área é a área de cada barra e a distância é a distância entre o centro da viga até o centro da barra:
Show! Esse é o momento de inércia da nossa viga composta. Agora para achar o módulo de resistência basta dividir por , sendo que é a distância do centro da viga até a superfície da barra:
Portanto, vamos ter:
Passo 3
Agora vamos calcular o momento fletor máximo que esta viga suporta. Para isso que tal fazermos um desenho simplificado dessa viga?
Já podemos perceber que a força é nula porque é a única força em . Agora vamos partir para o omatório das forças em :
Fazendo o somatório dos momentos:
Logo,
Passo 4
Agora vamos considerar que as placas de cobertura se estendem por todo o comprimento da viga e vamos calcular a máxima tensão normal e igualar esse valor ao dado pelo problema , a gente tem que lembrar que essa tensão máxima sempre ocorre no ponto mais superficial da viga, e é calculada como:
Lembrando que vamos utilizar o módulo resistente para a viga com a cobertura:
E vamos ter que achar o máximo momento fletor:
Substituindo os valores que achamos:
Passo 5
Agora vamos calcular o menor comprimento para que esse força continue com esse valor. Vamos fazer isso calculando a tensão imediatamente antes do ponto . Então vamos utilizar o módulo resistente da viga sem a cobertura:
E vamos calcular o momento fletor nesse ponto:
Substituindo na equação:
Lembrando que:
Vamos ter:
Isolando :
Resposta
a)
b)