Enunciado

Duas placas de cobertura, cada uma com 12,7   m m de espessura, são soldadas a uma viga de perfil W 530 × 92 , como mostrado. Sabendo-se que l = 4,2 m e b = 250   m m , determinar a máxima tensão normal em uma seção transversal: (a) no centro da viga; (b) imediatamente à esquerda de D .

Passo 1

Fala aí, pessoal!!!

Para resolver esse problema e achar a máxima tensão normal na seção 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:

σ = M W

Passo 2

Vamos achar o módulo resistente da seção W , que é dado pelo momento de inércia I dividido pela maior distância c que se pode achar entre a linha neutra e a superfície.

W = I c

Mas a gente tem que reparar que é uma figura composta, é o perfil W   530 × 92 mais as duas placas de cobertura. Se a gente for lá na tabela de perfis de abas largas vamos encontrar que o módulo de resistência desse perfil é:

I = 554 × 10 6   m m 4

I = 554 × 10 - 6   m 3

Além disso vamos precisar também da altura da viga:

d = 533   m m

d = 0,533   m

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:

I b a r r a = 1 12 b h 3

Então para cada barra vamos ter:

I b a r r a = 1 12 0,250 0,0127 3

I b a r r a = 4,27 × 10 - 5   m 3

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:

I = I 0 + A d 2

I = I v i g a + 2 × ( I b a r r a + A d 2 )

Onde a área A é a área de cada barra e a distância d é a distância entre o centro da viga até o centro da barra:

d = 0,533 2 + 0,0127 2 = 0,273   m

I = 554 × 10 - 6   + 2 × ( 4,27 × 10 - 5 + 0,250 × 0,0127 × 0,273 2 )

I = 1,11 × 10 - 3   m 4

Show! Esse é o momento de inércia da nossa viga composta. Agora para achar o módulo de resistência W basta dividir por c , sendo que c é a distância do centro da viga até a superfície da barra:

c = 0,533 2 + 0,0127 = 0,279   m  

Portanto, vamos ter:

W = I c

W = 1,11 × 10 - 3 0,279

W = 3,98 × 10 - 3   m 3

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 B x é nula porque é a única força em x . Agora vamos partir para o omatório das forças em y :

∑ F y = 0

A y - 120 × 6 + B y = 0

A y + B y = 720

Como a viga possui um carregamento simétrico então os termos A y e B y serão iguais:

A y = B y = 360   k N

Além disso, o momento fletor no ponto médio da barra será igual a:

M = 120 × 3 × 3 2

M = 540   k N . m

Passo 4

Agora para calcular a máxima tensão normal a gente tem que lembrar que essa tensão máxima sempre ocorre no ponto mais superficial da viga, e é calculada como:

σ = M W

Substituindo os valores que achamos:

σ = 540 × 10 3 3,98 × 10 - 3

σ = 135,68   M P a

Resposta

σ = 135,68   M P a

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