Enunciado

Para a viga com o carregamento indicado, considerar a seção n - n e determinar: (a) a maior tensão normal.

Passo 1

Para achar a maior tensão normal vamos fazer o seguinte:

  1. Calcular o momento fletor da barra.
  2. Calcular onde a linha neutra se encontra.
  3. Calcular o momento de inércia da barra.
  4. Substituir na equação da tensão.

Passo 2

Vamos calcular o momento fletor. Para isso temos que achar as forças de reação em cada suporte. Para sermos bem práticos vamos pegar o suporte da direita e fazer o momento em relação a ele:

M B = R A ⋅ 2,3 - 72 ⋅ 1,5 = 0

Assim vamos ter a reação em A

R A = 72 ⋅ 1,5 2,3 = 46,96   k N

Agora vamos fazer aquele desenho maneira de um corte dessa barra, vamos cortar exatemente em n :

A gente nem precisa calcular a força cisalhante é só fazer o momento aplicado ao ponto n e temos, lembrando que vamos considerar o sentido horário positivo:

M n = - M + 46,96 ⋅ x = 0

M = 46,96 ⋅ x

Como estamos em x = 0,5   m :

M = 46,96 ⋅ 0,5 = 23,48   k N ⋅ m

Passo 3

Cálculo da linha neutra:

Y - = ∑ A ⋅ y - ∑ A

Aí, gente, se liga no macete monstro! A área da seção transversal é simétrica então nem precisa calcular a linha neutra, ela vai estar exatamente no meio da figura!

Y - = 20 + 20 + 40 + 20 + 20 2 = 60   m m

Passo 4

Agora vamos calcular o momento de inércia da barra, lembrando que ssa barra é composta por diversos retângulo podemos realizar da seguinte forma:

I = I 1 + 2 ⋅ I 2 + 2 ⋅ I 3

Lembrando que o momento de inércia de um retângulo é:

I = 1 12 ⋅ b ⋅ h ³

Vamos calcular I 1 como se a peça fosse toda maciça:

I 1 = 1 12 ⋅ 0,090 ⋅ ( 0,040 ) ³

I 1 = 4,8 × 10 - 7   m 4

I 2 = 1 12 ⋅ b ⋅ h 3 + A ⋅ d ²

I 2 = 1 12 ⋅ 0,060 ⋅ 0,020 3 + 0,060 ⋅ 0,020 ⋅ ( 0,030 ) ²

I 2 = 4,0 × 10 - 8 + 1,08 × 10 - 6

I 2 = 1,12 × 10 - 6   m 4

I 3 = 1 12 ⋅ b ⋅ h 3 + + A ⋅ d ²

I 3 = 1 12 ⋅ 0,030 ⋅ 0,020 3 + 0,030 ⋅ 0,020 ⋅ 0,050 2

I 3 = 2,0 × 10 - 8 + 1,5 × 10 - 6

I 3 = 1,52 × 10 - 6   m 4

Fazendo:

I = I 1 + 2 ⋅ I 2 + 2 ⋅ I 3

I = 4,8 × 10 - 7   + 2 ⋅ ( 1,12 × 10 - 6 ) + 2 ⋅ ( 1,52 × 10 - 6 )

I = 5,76 × 10 - 6   m 4

Passo 5

Agora vamos substituir na equação da tensão:

σ = M ⋅ c I

A maior tensão normal ocorrerá no ponto mais distante do centroide, logo em c = 60   m m .

σ = 23480   ⋅ 0,060 5,76 × 10 - 6

σ = 244,58   M P a

obs: O problema não pediu a máxima tensão normal de compressão ou tração, então vamos deixar dessa forma. Entretanto, é válido lembrar que, neste caso, as tensões de compressão estarão abaixo da linha neutra e as de tração acima. Para visualizar isso olha como a força de 72   k N “estica” a parte de cima da barra e comprime a parte de baixo =D.

Resposta

σ = 244,58   M P a

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