Enunciado

Resolver o Prob. 7,148, considerando a = 1,5 m e l = 3 m .

Passo 1

Fala aí, pessoal!!!

Para resolver esse problema e achar a máxima força P 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:

sigma = (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 360 xx 79 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:

I = 225 xx 10^6 m m^4

I = 225 xx 10^(- 6) m^3

Além disso vamos precisar também da altura da viga:

d = 354 m m

d = 0,354 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 xx 10^(- 8) 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 xx ( 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 = (0,354)/(2) + (0,0127)/(2) = 0,0 , 179 m

I = 225 xx 10^(- 6) + 2 xx ( 4,27 xx 10^(- 8) + (0,250 xx 0,0127) xx 0,179^2 )

I = 4,28 xx 10^(- 4) 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 = (0,354)/(2) + 0,0127 = 0,190 m

Portanto, vamos ter:

W = (I)/(c)

W = (4,28 xx 10^(- 4))/(0,190)

W = 2,25 xx 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 :

sum F_y = 0

A_y - P + F_y = 0

A_y + F_y = P

Fazendo o somatório dos momentos:

sum M_C = 0

(P xx 1,5) - (F_y xx 4,8) = 0

F_y = 0,3125 P k N

Logo,

A_y = P - 0,3125 . P = 0,6875 . P k N

Passo 4

Agora para calcular a máxima tensão normal e igualar esse valor ao dado pelo problema sigma_a d m = 150 M P a , a gente tem que lembrar que essa tensão máxima sempre ocorre no ponto mais superficial da viga, e é calculada como:

sigma = (M)/(W)

Galera, ainda não dá para saber qual será o ponto onde a tensão será máxima então a gente vai ter que calcular para três pontos distintos:

  1. Ponto logo antes de B
  2. Ponto D
  3. Ponto logo após E

Vamos começar pelo primeiro teremos, portanto:

M = V . x

M = 0,6875 . P xx 0,9

M = 0,61875 P k N . m

Além disso vamos precisar do módulo resitente da viga sem a cabertura, que é dado pela tabela e vale:

W = 1271 xx 10^(- 6) m^3

Substituindo os valores que achamos:

sigma = (M)/(W)

150 xx 10^6 = (0,61875 P xx 10^3)/(1271 xx 10^(- 6))

P = 308 k N

Passo 5

Agora vamos para o ponto 2. Então vamos considerar o módulo resistente com a cobertura:

W = 2,25 xx 10^(- 3) m^3

E a gente vai ter que calcular o valor do momento fletor em D :

M = V . x - P a

M = (0,6875 . P - P) . (2,4) - ( P ) ( 1,5 )

M = 2,25 P k N . m

Agora vamos substituir esse valor na nossa equação.

sigma = (M)/(W)

150 xx 10^6 = (2,25 P xx 10^3)/(2,25 xx 10^(- 3))

P = 150 k N

Passo 6

Finalmente vamos fazer a mesma coisa mas considerando o ponto 3. Então vamos considerar o módulo resistente sem a cobertura novamente:

W = 1271 xx 10^(- 6) m^3

E a gente vai ter que calcular o valor do momento fletor em E :

M = V . x

M = 0,3125 P ( 2,4 - 1,5 )

M = 0,28125 P k N . m

Agora vamos substituir esse valor na nossa equação.

sigma = (M)/(W)

150 xx 10^6 = (0,28125 P xx 10^3)/(1271 xx 10^(- 6))

P = 678 k N

Como temos de pegar o menor valor de P

P = 161,4 k N

Resposta

P = 150 k N

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