Enunciado

Pede-se: (a) Para a viga com o carregamento mostrado e usando funções singulares, escrever as equações que definem as curvas do diagrama de força cortante e de momento fletor; (b) determinar a localização e a intensidade o máximo momento fletor na viga e a máxima tensão normal devido à flexão.

Passo 1

Para fazer a letra B a gente vai precisar das nossas equações da força cortante e momento fletor calculados na letra A. Eles são:

V x = 138 - 40 x - 60 × x - 1,8 0 - 60 × x - 3,6 0

M x = 138 x - 20 x 2 - 60 × x - 1,8 1 - 60 × x - 3,6 1

Passo 2

Agora para achar o maior momento fletor a gente tem que igualar a força cortante a zero (porque a cortante é a derivada do momento fletor, por isso, quando igual a zero, representa seu máximo).

V x = 138 - 40 x - 60 × x - 1,8 0 - 60 × x - 3,6 0

A gente vai ter que pensar em três situações, para x < 1,8 :

V x = 138 - 40 x = 0

x = 3,45   m

Um absurdo!!! Que blasfémia!!! x não pode ser menor que 1,8 e igual a 3,45 ao mesmo tempo não é mesmo? Então resta a segunda opção:

Pegando 1,8 ≤ x < 3,6 :

V x = 138 - 40 x - 60 = 0

x = 1,95   m

Vamos fazer para a terceira opção também, x ≥ 3,6

V x = 138 - 40 x - 60 - 60 = 0

x = 0,45

Também não pode ser não é mesmo?

Já achamos o ponto x = 1,95 ! Agora vamos achar o valor do máximo momento fletor:

M x = 138 x - 20 x 2 - 60 × x - 1,8 1 - 60 × x - 3,6 1

M m á x = 138 × 1,95 - 20 1,95 2 - 60 × 1,95 - 1,8 1

M m á x = 184,05   k N ⋅ m

Passo 3

Agora a gente tem que achar a máxima tensão normal devido à flexão, que é dada pela equação:

σ = M c I

Onde M é o momento fletor, c a distância da linha neutra até o ponto que estamos calculando (como queremos o valor máximo será sempre na superfície) e I o momento de inércia, dado na tabela do livro.

O momento fletor a gente já calculou e vale 184,05   k N . O nosso perfil W   530 × 66 pode ser achado no final do livro e tem momento fletor de:

I = 351 × 10 6   m m 4 = 351 × 10 - 6   m 4

Além desse dado a tabela fornece a altura total da viga que é de 525   m m . Sendo assim a maior distância será igual à metade dessa altura, porque a linha neutra se encontra exatamente no meio da nossa viga, logo:

c = D 2 = 525 2 = 262,5   m m

Agora podemos calcular a máxima tensão normal:

σ = M c I

σ = 184,05 × 10 3 × ( 262,5 × 10 - 3 ) 351 × 10 - 6

σ = 137,64   M P a

Resposta

b)

x = 0,45

M m á x = 184,05   k N ⋅ m

σ = 137,64   M P a

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Desenhar os diagramas de força cortante e de momento fletor para a viga com o carregamento mostrado.
Desenhar os diagramas de força cortante e de momento fletor para a viga com o carregamento mostrado.
Desenhar os diagramas de força cortante e de momento fletor para a viga com o carregamento mostrado.
Desenhar os diagramas de força cortante e de momento fletor para a viga com o carregamento mostrado.