EM 421 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 3. Prova Data: 06/12/96 Profs. Marco Lúcio Bittencourt e Euclides de Mesquita Neto GABARITO



Documentos relacionados
Terceira Lista de Exercícios

Capítulo 8 Dimensionamento de vigas

Resistência dos Materiais

Universidade Federal de Pelotas Centro de Engenharias. Resistência dos Materiais II Estruturas III. Capítulo 2 Torção

Lista de exercícios sobre barras submetidas a força normal

A Figura 1a) ilustra uma ponte rolante com um v~ao central L =25m, a qual deve suportar

Resistência dos Materiais

Exercícios do item 1.6: 1) Calcule as reações nos apoios da viga abaixo.

Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Mecânica Grupo de Análise e Projeto Mecânico

Flambagem de Colunas Introdução

140 Nm 140 Nm 25. Linha Neutra

Esforços axiais e tensões normais

Critérios de Resistência

Vibrações Mecânicas. Vibração Livre Sistemas com 1 GL. Ramiro Brito Willmersdorf ramiro@willmersdorf.net

2) A área da parte mostarda dos 100 padrões é ) A área total bordada com a cor mostarda é ( ) cm 2 = 9100 cm 2

mecânica e estruturas geodésicas II FLAMBAGEM PROF. DR. CARLOS AURÉLIO NADL

Eletricidade e Magnetismo - Lista de Exercícios I CEFET-BA / UE - VITÓRIA DA CONQUISTA COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

Capítulo 6 Transformação de tensões e critérios de falhas

Torção Deformação por torção de um eixo circular

Conceito de Tensão. Índice

PROVAESCRITA CARGO: ENGENHARIA CIVIL I

UNIVERSIDADE PAULISTA

6. Erosão. Início do transporte sólido por arrastamento

Fig Exemplos de aumento de aderência decorrente de compressão transversal

MANUAL DE BOAS PRÁTICAS - ABPE 2013 MÓDULO PROCEDIMENTOS E DIMENSIONAMENTO DE INSTALAÇÃO AÉREA

E Flexão Pura. Σ F y = 0 Q = q (x) dx + (Q + dq)

CISALHAMENTO EM VIGAS CAPÍTULO 13 CISALHAMENTO EM VIGAS

CAP. 3 - EXTENSÔMETROS - "STRAIN GAGES" Exemplo: extensômetro Huggenberger

Curso de Engenharia Civil. Universidade Estadual de Maringá Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil CAPÍTULO 6: TORÇÃO

Universidade Federal de Pelotas Centro de Engenharias. Resistência dos Materiais II Estruturas III. Capítulo 5 Flambagem

FLAMBAGEM DE BARRAS UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS PROF DR. NILSON TADEU MASCIA

LISTA 3 EXERCÍCIOS SOBRE ENSAIOS DE COMPRESSÃO, CISALHAMENTO, DOBRAMENTO, FLEXÃO E TORÇÃO

TABELA DE VÃOS E CARGAS

Consolos Curtos Notas de aula Parte 1

Assinale a alternativa que contém o gráfico que representa a aceleração em função do tempo correspondente ao movimento do ponto material.

UNIDADE 2 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

Potenciação no Conjunto dos Números Inteiros - Z

Cálculo de Vigas e Colunas mistas aço-concreto

COMPARATIVO ENTRE MODELOS DE ESCADAS ENCLAUSURADAS EM AÇO PARA EDIFICAÇÕES Thiago Guolo (1), Marcio Vito (2).

Mecânica dos Fluidos. Unidade 1- Propriedades Básicas dos Fluidos

M Questões Corte / Torção Questões de Testes e Provas Corte Puro Torção Pura. 4 cordões de solda a = 4 mm; l =160 mm. 60 k N

Resumidamente, vamos apresentar o que cada item influenciou no cálculo do PumaWin.

ANÁLISE DE PROGRAMAS DE CÁLCULO PARA ESTRUTURAS DE ALVENARIA RESISTENTE. Ivone Maciel 1 Paulo Lourenço 2 ivone@civil.uminho.pt pbl@civil.uminho.

Introdução à condução de calor estacionária

S T E E L D E C K A S O L U Ç Ã O D E F I N I T I V A E M L A J E S

TECNOLOGIA MECÂNICA. Aula 04. Carregamento Axial Tensão Normal

TORÇÃO EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO

UNIVERSIDADE SALGADO DE OLIVEIRA Campus RECIFE. Curso: Engenharia de Produção Disciplina: Materiais para Produção Industrial

5ª LISTA DE EXERCÍCIOS PROBLEMAS ENVOLVENDO FLEXÃO

e a temperatura do gás, quando, no decorrer deste movimento,

Facear Concreto Estrutural I

Vigas UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL. SNP38D44 Estruturas de Concreto Armado I. Flavio A. Crispim (FACET/SNP-UNEMAT)

Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Civil. Mecânica Vetorial ENG01035

Introdução Objetivos Justificativa Desenvolvimento Conclusões Referências Bibliográficas

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS CONTROLE DE QUALIDADE INDUSTRIAL Aula 06 CISALHAMENTO

MDF: Conceitos Básicos e algumas Aplicações na Engenharia Estrutural

APOSTILA RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS XI

CÁLCULO DE VIGAS. - alvenaria de tijolos cerâmicos furados: γ a = 13 kn/m 3 ; - alvenaria de tijolos cerâmicos maciços: γ a = 18 kn/m 3.

Processos Estocásticos

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

A UTILIZAÇÃO DA ANALOGIA DE GRELHA PARA ANÁLISE DE PAVIMENTOS DE EDIFÍCIOS EM CONCRETO ARMADO

Propriedades Mecânicas. Prof. Hamilton M. Viana

5 Caixas D água em Concreto Armado

Introdução: momento fletor.

RESOLUÇÃO DE EQUAÇÕES DIFERENCIAIS ORDINÁRIAS DE ORDEM 2 HOMOGÊNEAS, COM COEFICIENTES CONSTANTES

Sexta Lista - Fontes de Campo Magnético

Estruturas de Betão Armado II 12 Método das Escores e Tirantes

INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE DE PROCESSOS TRANSFORMADAS DE LAPLACE

AULA 9. Volume II do Livro Texto. Cálculo do Diâmetro das Tubulações. A Tubulação Considerada como um Elemento Estrutural.

Problemas de Mecânica e Ondas

Introdução às equações diferenciais

Comprimentos de Curvas e Coordenadas Polares Aula 38

OTIMIZAÇÃO DE VIGAS CONSIDERANDO ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS, DE UTILIZAÇÃO E DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS

Revisão Extra UECE. 1. (Espcex- 2013) A figura a seguir apresenta o gráfico de um polinômio P(x) do 4º grau no intervalo 0, no intervalo 0,5 é

11 - PROJETO ESTRUTURAL DO EDIFÍCIO DA ENGENHARIA CIVIL

Texto 07 - Sistemas de Partículas. A figura ao lado mostra uma bola lançada por um malabarista, descrevendo uma trajetória parabólica.

VIGAS E LAJES DE CONCRETO ARMADO

Resolução dos Exercícios sobre Derivadas

ELEMENTOS DE MÁQUINAS I

0,2. Propriedades do pilar. Contribuição do aço δ obtêm-se através da expressão: N pl,rd. é a resistência plástica à compressão da secção.

Licença de uso exclusiva para Petrobrás S.A. Licença de uso exclusiva para Petrobrás S.A.

Olimpíada Brasileira de Física ª Fase

Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Elétrica ENG04037 Sistemas de Controle Digitais

1 a QUESTÃO: (1,5 ponto) Avaliador Revisor

PUCGoiás Física I. Lilian R. Rios. Rotação

RAIOS E FRENTES DE ONDA

MATERIAIS PARA CONCRETO ARMADO

V = 0,30. 0,20. 0,50 (m 3 ) = 0,030m 3. b) A pressão exercida pelo bloco sobre a superfície da mesa é dada por: P p = = (N/m 2 ) A 0,20.

Lançamento de carga movel no CAD/TQS Parte 2 Ponte Rolante. Escrito por Eng. Pedro Bandini Seg, 12 de Agosto de :42 -

D - Torção Pura. ω ω. Utilizador

4.1 MOVIMENTO UNIDIMENSIONAL COM FORÇAS CONSTANTES

CAPÍTULO IX CISALHAMENTO CONVENCIONAL

Materiais e sistemas para protensão DEFINIÇÕES

Direitos do Consumidor. Série Matemática na Escola

Elementos de Fixação uma nova visão. Roberto Garcia 11 Agôsto 2011

EXERCÍCIOS DE ESTRUTURAS DE MADEIRA

CPV 82% de aprovação dos nossos alunos na ESPM


TEORIA DAS TENSÕES UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS PROF DR. NILSON TADEU MASCIA

ASPECTOS TECNOLÓGICOS DOS AÇOS ESTRUTURAIS

Transcrição:

EM 421 - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I 3. Prova Data: 06/12/96 Profs. Marco Lúcio Bittencourt e Euclides de Mesquita Neto GABARITO 1. QUESTÃO (VALOR 6.0) A viga bi-engastada abaio mostrada deverá ser construída com um material cuja tensão normal admissível de trabalho é no máimo σ ma =200 N/mm 2. O material do qual a viga será construída possue um módulo de elasticidade longitudinal (Young) E=2,010 6 N/mm 2. A viga deve suportar uma carga uniformemente distribuída q o = 10.000 N/m ao longo de um vão L=5m. Outro dado de projeto é que a flecha máima não deve ultrapassa v ma =L/1000. Por razões construtivas a seção transversal de viga deverá ser um retângulo com dimensões B3B, tal como mostrado. Para esta viga solicita-se: a) as equações e os diagramas de esforço cortante, momento fletor, defleão angular (rotação) e defleão linear (flecha), b) as reações de apoio, c) a dimensão mínima B para que os requisitos de tensão e deslocamento máimo sejam respeitados. y qo EIzz=cte L y z 3B B SOLUÇÃO: 1) Equação do carregamento q()= - q o (1) 2) Condições de contorno v(=0)=0 (2) θ z (=0)=0 (3) v(=l)=0 (4) θ z (=L)=0 (5) 3) Integração da equação diferencial EI zz d 4 v/d 4 = -q o (6) integrando com relação a E I zz d 3 v/d 3 = V y ()= -q o +C 1 (7) EI zz d 2 v/d 2 =M z ()= -q o 2 /2 +C 1 + C 2 (8) EI zz dv/d=θ z ()= -q o 3 /6 +C 1 2 /2 + C 2 +C 3 (9) EI zz v()= -q o 4 /24 +C 1 3 /6 + C 2 2 /2 +C 3 + C 4 (10) 4) Determinação das constantes de integração. de (2) em (10) E I zz v(0)= -q o (0) 4 /24 +C 1 (0) 3 /6 + C 2 (0) 2 /2 +C 3 (0) + C 4 =0

logo: C 4 =0 (11) de (3) em (9) EI zz dv/d=θ z (0)=-q o (0) 3 /6 +C 1 (0) 2 /2 + C 2 (0) +C 3 = 0 logo: C 3 = 0 (12) de (4), (11,12) em (10) EI zz v(l)= -q o (L) 4 /24 + C 1 (L) 3 /6 + C 2 (L) 2 /2 +(0) (L) + (0)= 0 ainda, -q o L 4 /24 +C 1 L 3 /6 +C 2 L 2 /2 =0 (13) de (5) e (11, 12) em (9) EI zz dv/d=θ z (L)= -q o (L) 3 /6 +C 1 (L) 2 /2 + C 2 (L) = 0, ainda, -q o L 3 /6 +C 1 L 2 /2 + C 2 L = 0 (14) As equações (13) e (14) devem ser resolvidas simultaneamente para as constantes C 1 e C 2. A solução formece: C 1 = q o L/2 (15) C 2 = - q o L 2 /12 (16) 5) Equações finais, valores e gráficos. 5.1 Equações finais de (15) e (16) em (7) a (10): V y ()= -q o + q o L/2 (17) M z ()=-q o 2 /2 + q o L /2 - q o L 2 /12 (18) E I zz θ z ()= -q o 3 /6 + q o L 2 /4 - q o L 2 /12 (19) E Izz v()= -q o 4 /24 + q o L 3 /12 - q o L 2 2 /24 (20) 5.2 Valores e gráficos Esforço Cortante V y () V y [0.0]= 25000. V y [0.5]= 20000. V y [1.0]= 15000. V y [1.5]= 10000. V y [2.0]= 5000. V y [2.5]= 0.0 V y [3.0]=-5000. V y [3.5]=. V y [4.0]=-15000. Vy() 20000 10000-20000

V y [4.5]=-20000. V y [5.0]=-25000. Momento Fletor, M z () M z [0.0]=-20833.3 M z [0.5]=-9583.33 M z [1.0]=-833.333 M z [1.5]= 5416.67 M z [2.0]= 9166.67 M z [2.5]= 10416.7 M z [3.0]= 9166.67 M z [3.5]= 5416.67 M z [4.0]=-833.333 M z [4.5]=-9583.33 M z [5.0]=-20833.3 Mz() 10000 5000-5000 -15000-20000 Defleão Angular, E I zz θ z () E I zz θ z [0.0]=0. E I zz θ z [0.5]=-7500. E I zz θ z [1.0]=. E I zz θ z [1.5]=-8750. E I zz θ z [2.0]=-5000. E I zz θ z [2.5]=0. E I zz θ z [3.0]=5000. E I zz θ z [3.5]=8750. E I zz θ z [4.0]=10000. E I zz θ z [4.5]=7500. E I zz θ z [5.0]=0. EI Teta z() 10000 5000-5000 Defleão linear, E I zz v() E I zz v[0.0]= 0. E I zz v[0.5]=-2109.38 E I zz v[1.0]=-6666.67 E I zz v[1.5]=-11484.4 E I zz v[2.0]=-15000. E I zz v[2.5]=-16276. E I zz v[3.0]=-15000. E I zz v[3.5]=-11484.4 E I zz v[4.0]=-6666.67 E I zz v[4.5]=-2109.38 E I zz v[5.0]= 0. v() -2500-5000 -7500-12500 -15000

5.3 Reações nos apoios. Uma análise dos diagramas acima e dos correspondentes valores indica que as reações de apoio procuradas são: Forças: R ay = R by = + 25 000 N Momentos M az = M bz = - 20 833,3 N.m 6) Dimensionamento 6.1) Dimensionamento à tensão, σ. Módulo de resistência da seção W z = I zz / y ma I zz = B H 3 /12 = B (3B) 3 /12 = 9 B 4 /4 y ma = 3B/2 logo W z = (9 B 4 /4)/( 3B/2) = 3 B 3 /2 (21) Dimensinamento da seção: (considerando o módulo do momento fletor máimo) σ zzma = M zma / W z = M zma / (3 B 3 /2) logo: 3 B 3 /2 = M zma /σ zzma ; B= { (2 M zma )/(3 σ zzma ) } 1/3 = { (220 833,4 N.m)/(3200 N/mm 2 ) } 1/3 B= { (220 833,4 N.m [10^3mm/m])/(3200 N/mm 2 ) } 1/3 B= { (220 833,4 10^3 N.mm)/(3200 N/mm 2 ) } 1/3 Largura associada à tensão. B= 41.1 mm 6.2) Dimensionamento à flecha máima. O diagrama mostra que a flecha máima ocorre quanto =L/2. Assim vamos determinar algebricamente o valor da defleão linear máima. E Izz v()= -q o 4 /24 + q o L 3 /12 - q o L 2 2 /24 E Izz v(=l/2)= -q o (L/2) 4 /24 + q o L (L/2) 3 /12 - q o L 2 (L/2) 2 /24 E Izz v(=l/2)= -q o (L/2) 4 /24 + q o L (L/2) 3 /12 - q o L 2 (L/2) 2 /24 E Izz v(=l/2)= - q o L 4 /384, ou ainda v ma = v(=l/2)= - q o L 4 /( E Izz 384) Igualando o módulo deste resultado com a epressão para a flecha máima admissível, temos: L/1000 = q o L 4 /( E Izz 384) 1 = 1000 q o L 3 /( E Izz 384) Izz = 1000 q o L 3 /( E 384) Substituindo a epressão para Izz em função de B, já determinada em 5.1), temos:

I zz = 9 B 4 /4 = 1000 q o L 3 /( E 384) B 4 = 4000 q o L 3 /(9384 E ) B = [4000 q o L 3 /(9384 E )] 1/4 = [4000 (10 N/mm) (5000mm) 3 /(93842.010^6 N/mm 2 )] 1/4 B=29.16 mm 2. QUESTÃO (VALOR 4.0) Considere o eio ilustrado abaio de seção circular com diâmetro d submetido ao carregamento indicado. Pede-se: a) determinar o diâmetro mínimo d para que o eio permaneça na fase elástica; b) determinar a equação do ângulo de torção; c) suponha agora que a seção do eio seja circular vazada com diâmetros interno di e eterno de, com di/de = 0,8. Pede-se determinar os diâmetros di e de. d) para esta nova seção, determinar a equação do ângulo de torção. e) baseado nos resultados obtidos, determinar qual eio é mais pesado e qual sofre a maior rotação. Dados: L = 2m Mt = 1000 N.m, τ ma = 50 MPa G = 80 GPa to = 1600 N.m/m y to Mt L/2 L/2 1) Equação do carregamento t() = t 0 <-L/2> 0 2) Condições de contorno = 0 θ = 0 = L M = M t 3) Integração da equação diferencial do ângulo de torção GI p d 2 θ / d 2 = -t() = -t 0 <-L/2> 0 3.1) primeira integração momento torçor: M = GI p dθ / d = -t 0 <-L/2> 1 + C 1 3.2) segunda integração: GI p θ = -( t 0 /2) <-L/2> 2 + C 1 + C 2 4) Determinação das constantes de integração. =0 : GI p θ( = 0) = 0 + C 1.0 +C 2 = 0 C 2 = 0

=L : M ( = L) = -t 0 <L-L/2> 1 + C 1 = M t C 1 = M t + t 0. L/2 5) Equações Finais 5.1) Momento Torçor M () = -t 0 <-L/2> 1 + M t + t 0. L/2 M () = -1600<-1> 1 +2600 5.2) Ângulo de torção θ() =1/ GI p [-800< -1> 2 + 2600 ] 6) Diagrama i) 0 < < L/2 : M () = 2600 M ( 0 + ) = 2600 N.m M ( 1 - ) = 2600 N.m ii) L/2 < < L : M () = -1600 (-1) +2600 = -1600. + 4200 M ( 1 + ) = 2600 N.m M ( 2 - ) = 1000 N.m 7) Secção mais solicitada = 0 + M = 2600 N.m 8) Dimensionamento 8.1) Secção circular τ = ( M / I p ). ( d / 2 ) = [ M / ( π d 4 / 32 ) ]. ( d / 2 ) = 16 M / π d 3 = τmá d = (16 M / π τmá )1/3 = ( 16 2600 / π 50 10 6 ) d = 6,42 cm

8.2) Secção circular vazada d 1 = diâmetro interno d 2 = diâmetro eterno τ = ( M / I p ). ( d 2 / 2 ) = M / N = τ má W = ( M / τmá ) = 2600/ 50 106 = 5,2 10-5 m 3 W = (I p / (d 2 / 2)) = [( π / 32 )( d 2 4 - d 1 4 )] / (d 2 / 2) = ( π / 16 ). ( d 2 4 - d 1 4 ) / d 2 d 1 / d 2 = 0,8 N = ( π / 16 ). [ d 2 4 - ( 0,8d 2 4 ) ] / d 2 = 5,2 10-5 d 2 = [(16/π ). (5,2 10-5 / 0,5904 )] 1/2 = 7,65 cm d 1 = 6,12 cm 9) Equação do ângulo de torção 9.1) Secção circular I p = π.d 4 / 32 = (π / 32). ( 6,4210-2 ) 4 = 1,67 10-6 m 4 tem-se que G I p = 133422,78 θ c ( ) = 7,49 10-6 [ -800.<-1> 2 + 2600. ] 9.2)Secção circular vazada I p = ( π / 32 ) ( d 2 4 - d 1 4 ) = ( π / 32 ) [ ( 7,6510-2 ) 4 - ( 6,1210-2 ) 4 ] = 1,98 10-6 m 4 tem-se que Gi p = 158811,51 θ v ( ) = 6,30 10-6 [ -800.<-1> 2 + 2600. ] 10) Relação entre os pesos massas : m c = ρ. V c V c = volume da secção circular m v = ρ. V v V v = volume da secção vazada m c = V c = L. ( π / 4 ). d 2 = d 2 = 6,42 2 = 1,95 m v V v L. ( π / 4 ). (d 2 2 - d 1 2 ) (d 2 2 - d 1 2 ) 7,65 2-6,12 2 11) Relação entre as rotações θ c = 7,49 10-6 = 1,19 θ v 6,30 10-6