Enunciado

A viga simplesmente apoiada suporta uma carga uniforme de 30   k N / m . Em razão do forro de gesso, as restrições determinam que a deflexão máxima não pode ultrapassar 1 / 360 do comprimento do vão. Selecione no Apêndice B a viga de abas largas de aço A-36 de menor peso que satisfará esse requisito e suportará a carga com segurança. A tensão de flexão admissível é σ a d m = 168   M P a e a tensão de cisalhamento admissível é τ a d m = 100   M P a . Considere que A é um pino e B é um apoio de rolete.

Passo 1

Fala, meu querido! Essa é uma questão de projetar dimensões e escolher uma seção para essa viga. Então a gente precisa achar as piores situações a que a essa viga está submetida. Para isso, precisamos descobrir os esforços de cortante e momento máximo.

Por simetria, as reações de apoio precisam ser iguais. Temos que:

F A = F B

Assim:

∑ F y = 0 F A + F B - 40 - 40 - 30 ( 4.8 ) = 0 F A = F B = 112   k N

Passo 2

Agora vou te dar um bizu: para vigas biapoiadas, sem balanço e com carregamento simétrico, o momento fletor máximo ocorre no meio da viga e o cortante máximo nas extremidades.

Aí o cortante vai ser a própria reação de apoio:

V m á x = 112   k N

E o momento a gente pode calcular:

↺ ∑ M = 0 ∴ M - 112 2.4 + 40 1.2 + 30 2.4 1.2 = 0

M m á x = 134,4   k N . m

Passo 3

Para escolher a viga na tabelinha, precisamos do S , que é esse cara:

S = M m á x σ a d m = 134,4 × 10 3 168 × 10 6 S = 800 × 10 3   m m 3

Aí a gente vai na tabela. Uma viga que tem um S um pouco maior que esse é W 360 × 51 ( S = 794 × 10 3   m m 3 ,   I x = 141 × 10 6   m m 4 ,   d = 355   m m ,   t = 7,24 ) .

Precisamos testar se ela aguenta o cisalhamento máximo. Vamos usar a expressão de cisalhamento máximo para vigas de abas largas:

τ m á x = V m á x d × t

Portanto, a tensão de cisalhamento máxima vai ser de:

τ m á x = V m á x d × t = 112 × 10 3 7,24 × 355 τ m á x = 43,58   M P a

Podemos observar que este valor é menor do que a tensão admissional de 100   M P a , logo a condição está satisfeita.

Passo 4

Por fim, precisamos chegar se ela atende o critério de deformação máxima. Para a deformação admissível, ela é de:

∆ a d m = 1 360 4800 ∆ a d m = 13,33   m m

A deformação máxima vai ocorrer no meio da viga, porque nosso carregamento é simérico.

Para achar esse valor para a nossa viga, a gente vai usar as tabelinhas do fim do livro. Fica assim:

∆ m á x = 5 w L 4 384 E I + P b a 6 E I L L 2 - b 2 - a 2

Como monta ela? Ela é a soma de deflexões de vários tipos de viga, que juntas, dão a nossa. O primeiro termo é a fórmula para a deflexão no meio de uma viga biapoiada com carga distribuída w , de comprimento L .

O segundo é a fórmula para a deflexão em uma viga biapoiada com carga pontual distante b do apoio mais próximo e a do mais distante. Temos duas cargas nessa situação. Como eslas estão em posições simétricas, podemos só multiplicar o resultado de uma por 2.

Substituindo:

∆ m á x = 5 30 ( 10 3 ) 4,8 4 384 E I + 2 ( 40 ( 10 3 ) ) ( 3,6 ) ( 1,2 ) 6 E I ( 4,8 ) 4,8 2 - 1,2 2 - 3,6 2

∆ m á x = 5 30 ( 10 3 ) 4,8 4 384 ( 200 ( 10 9 ) ) 141 × 10 - 6 + 2 ( 40 ( 10 3 ) ) ( 3,6 ) ( 1,2 ) 6 ( 200 ( 10 9 ) ) 141 × 10 - 6 ( 4,8 ) 4,8 2 - 1,2 2 - 3,6 2

∆ m á x = 11,03   m m

Nota-se que a condição também é satisfeita, pois ∆ m á x = 11,03   m m < ∆ a d m = 13,33   m m .

Resposta

τ m á x = 43,58   M P a

∆ m á x = 11,03   m m

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