Tensões internas em vigas

ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL FERREIRA VIANA

RESISTÊNCIA DE MATERIAIS

VIGAS

Aluno: Marcelo de Souza N° 08 TURMA: E211

Professor: José Claudio

2° Período Técnico Mecânico

Objetivo:

O objetivo deste trabalho é estudar os esforços internos em vigas. Para isso, devemos realizar um estudo de caso, detalhando as etapas no desenvolvimento dos cálculos até a montagem dos diagramas de esforços internos solicitantes.

Para tal, devemos avaliar todas as forças atuantes no sistema, calcular as reações de apoio e, trecho a trecho, utilizando a convenção de sinais, montar o diagrama de esforços solicitantes.

Introdução:

Na engenharia, a resistência dos materiais é estudada para que o engenheiro possa entender e para que ele possa usar cada material no local certo e de maneira correta, tendo em mãos, dados que estudamos nessa matéria como, por exemplo: a capacidade do material resistir a uma força a ele aplicada. A resistência de um material é dada em função de seu processo de fabricação e dentre eles estão: encruamento (deformação a frio), adição de elementos químicos, tratamento térmico e alteração do tamanho dos grãos.

Entretanto, tornar materiais mais fortes pode estar associado a uma deterioração de outras propriedades mecânicas, por exemplo: na alteração do tamanho dos grãos, embora o limite de escoamento seja maximizado com a diminuição do tamanho dos grãos, grãos muito pequenos tornam o material quebradiço.

O dimensionamento de peças, que é um dos maiores objetivos de resistência dos materiais, se resume em analisar as forças atuantes na peça para que a inércia da mesma continue existindo e para que ela suporte os esforços empregados. Para isso é preciso conhecer o limite do material. Isso pode ser obtido através de ensaios como, por exemplo: ensaio de tração e impacto.

Mas para fins de segurança é utilizado um coeficiente de segurança, que faz com que dimensionemos a peça para suportar uma tensão maior que a tensão limite mencionada acima. Tudo isso é necessário para que se obtenha total certeza nos resultados, já que pequenos erros podem acarretar grandes problemas mais adiante.

A ciência de resistência dos materiais é também muito importante para que não se tenha prejuízos gastando mais material do que o necessário, acarretando também em outro problema que é o excesso de peso e gastos desnecessários, que através de um cálculo bem feito, podem ser reduzidos.

Esforços Internos Solicitantes:

A elaboração de Diagramas de Esforços Internos Solicitantes (D.E.I.S.) é largamente utilizada para a análise de como forças internas à estrutura (forças normais, esforços cortantes, momentos fletores e momentos torçores) se distribuem nas diversas seções da viga em função de carregamentos atuantes. Esse tipo de diagrama é a representação gráfica dos esforços nas seções ao longo de um elemento. Graças a esse tipo de diagrama, podemos calcular com determinada precisão os pontos mais frágeis da estrutura para uma determinada solicitação para que assim possam-se tomar providências para um eventual reforço na estrutura ou para uma melhor distribuição dos esforços, por exemplo.

Considerando uma estrutura isostática (que possui sua liberdade restringida) em equilíbrio e sujeita a um carregamento qualquer, podemos efetuar um ‘corte’ de seção transversal ‘S’. Com isso, o equilíbrio fica dividido (evidência que prova a existência de forças internas à estrutura). Tais forças geram dois sistemas de vetores que se distribuem com mesmo módulo e direções opostas em ambas às partes cortadas, graças à lei de Newton de ação e reação.

Vigas:

Uma viga é um elemento estrutural das edificações. A viga é geralmente usada no sistema laje-viga-pilar para transferir os esforços verticais recebidos da laje para o pilar ou para transmitir uma carga concentrada, caso sirva de apoio a um pilar.

A parte da engenharia civil que se dedica ao estudo das tensões recebidas pela estrutura e ao seu dimensionamento é a engenharia estrutural. As edificações basicamente apresentam três tipos de vigas, que diferem na forma em que são ligados aos seus apoios.

As vigas podem ser:

1. Viga em balanço ou em console: é uma viga de edificação com um só apoio. Toda a carga recebida é transmite a um único ponto de fixação;

2. Viga bi apoiada ou simplesmente apoiada: diz-se das vigas com dois apoios, que podem ser simples e/ou engastados, gerando-se vigas do tipo simplesmente apoiadas, vigas com apoio simples e engaste, vigas bi engastadas;

3. Viga contínua: diz-se da viga com múltiplos apoios.

As viga feitas em concreto armado, são dimensionadas de forma que apenas a sua ferragem longitudinal resista aos esforços de tração, não sendo levado em conta a resistência a tração do concreto, por este ser muito baixa. As vigas de concreto armado recebem uma ferragem secundária distribuída transversalmente ao logo da viga denominada estribos. Possuem a finalidade de levar até os apoios as forças cisalhantes.

Vigas de concreto que são fundidas juntamente com a laje, o seu dimensionamento a compressão pode levar em conta parte laje junto a viga, ajudando a diminuir a quantidade de ferragem para resistir aos esforços de compressão.

Em viadutos e em pontes, as vigas são do tipo bi apoiadas. Seus apoios são chamados livres. Assim a estrutura pode oscilar em seus apoios, evitando o aparecimento de trincas e permitindo a estrutura oscilar com o deslocamento das cargas móveis recebidas, sem afetar a sua estabilidade.

Elemento estrutural de madeira, ferro ou concreto (betão em Portugal) armado, responsável pela sustentação das lajes. A viga transfere o peso das lajes e dos demais elementos (paredes, portas, etc.) para as colunas.

Perfis:

Vigas são estruturas amplamente utilizadas na engenharia. Elementos obrigatórios no dimensionamento de estruturas simples ou complexas, as vigas possuem diferentes formas de seção,