2B Educação

Concurso da Marinha 2020: aprenda Análise Estrutural

14/02/2020

 
O edital do concurso da Marinha prevê, entre outros assuntos, a Análise Estrutural. O assunto possui algumas regras e especificidades que podem te confundir caso você não estude. Como não queremos que isso aconteça, preparamos este material para você.
 
Escrevemos uma série de matérias sobre o concurso da Marinha de 2020, então, se quiser saber mais, é só clicar:
 
- Informações do edital
- O quê e como estudar
- Desvendando a Redação do concurso da Marinha
 
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Vamos começar a estudar Análise Estrutural?
 

CARACTERÍSTICAS - TRAÇADO DOS DIAGRAMAS DE VIGAS

 
Vigas são elementos longos e retos que suportam carregamentos aplicados perpendicularmente a seu eixo longitudinal. Em virtude dos carregamentos aplicados, as vigas desenvolvem uma força de cisalhamento interna e momento fletor que, em geral, variam ao longo do eixo da viga.
 
Os diagramas de força cortante e momento fletor são as representações gráficas das funções de cisalhamento e de momento. Essas funções devem ser determinadas para cada região da viga localizada entre quaisquer duas descontinuidades de carregamento.
 
Os diagramas fornecem informações detalhadas sobre a variação do cisalhamento (V) e do momento (M) ao longo do eixo da viga, bem como os valores máximos de V e M.
 
Por convenção, as direções positivas são: a carga distribuída age para baixo; a força cortante interna provoca uma rotação em sentido horário no segmento de viga sob ação da carga; e o momento interno causa tração nas fibras inferiores (HIBBELER, 2009).
 
 
A construção dos diagramas de força cortante e de momento fletor podem seguir um método gráfico baseado em duas relações diferenciais entre a carga distribuída, cisalhamento e momento fletor.
 
Simplificadamente, as características dos diagramas são:
 
• Em regiões com carregamento uniformemente distribuído
Cortante será linear e o momento fletor será uma parábola.
 
• Em regiões com carregamento linearmente distribuído
Cortante e momento serão parábolas.
 
Em regiões de força e momento concentrados
Se a força F age para baixo, o esforço cortante saltará para baixo na intensidade de F. Se F age para cima, o salto do cortante será de F para cima.
 
Se o momento M for aplicado no sentido horário, o diagrama de momentos saltará para cima. De maneira semelhante, se M for aplicado no sentido anti-horário, o diagrama saltará para baixo.
 
Os movimentos das vigas são restringidos (ou permitidos) através do tipo de apoio que vinculam a estrutura. Estes apoios podem ser divididos em três classificações, de acordo com o grau de restrição ao movimento da estrutura.
 
O apoio de primeiro gênero, também chamado de apoio móvel ou rolete, restringe um movimento de translação da estrutura.
 

 
O apoio de segundo gênero, também chamado de apoio fixo ou pino, restringe dois movimentos de translação da estrutura
 

 
O apoio de terceiro gênero, também chamado de apoio engastado, restringe dois movimentos de translação e um movimento de rotação da estrutura.
 

 
Os diagramas de força cortante e momento fletor de uma viga podem ser construídos de acordo com o procedimento a seguir.
 
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Determinação das reações nos apoios
 
• Decompor todos os carregamentos atuantes em termos de suas forças resultantes que atuam perpendicular e paralelamente ao eixo da viga;
 
• Utilizar as equações de equilíbrio estático para encontrar os valores das forças de reações e momentos.
 
Por exemplo, em vigas biapoiadas com apoios extremos, os momentos são nulos nos apoios.
 
Determinação do diagrama de força cortante
 
• A força cortante é obtida pela soma das forças que atuam perpendicularmente ao eixo da viga;
 
• Deve ser obedecida a convenção de sinais e os valores positivos devem ser marcados acima do eixo da viga.
 
Determinação do diagrama de momento fletor
 
O momento fletor é obtido pela soma dos momentos (força resultante multiplicada pela distância) em torno da extremidade de uma seção.
 
Por convenção, os momentos positivos tracionam as fibras inferiores e comprimem as fibras superiores. Portanto, os valores positivos devem ser marcados abaixo do eixo da viga.
 
 

FLECHAS E DESLOCAMENTOS

 
O diagrama da deflexão do eixo longitudinal de uma viga é chamado de linha elástica. Ela mostra o deslocamento da viga sob atuação dos carregamentos que incidem sobre a estrutura.
 
A maneira mais rápida e intuitiva de traçar o rascunho da linha elástica é pelo traçado do diagrama de momento fletor da viga. Um momento interno positivo tende a curvar a viga com a concavidade para cima (tração nas fibras inferiores e compressão nas fibras superiores).

De forma semelhante, o momento interno negativo tende a curvar a viga com a concavidade para baixo (tração nas fibras superiores e compressão nas fibras inferiores.

 


 
A curva da linha elástica para uma viga pode ser representada pela equação diferencial de segunda ordem, que relaciona o momento interno da vigam em função de x.
 
 
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TRELIÇAS PLANAS
 

Treliças são estruturas reticuladas compostas por barras interligadas em suas extremidades através de pinos, soldas, rebites, parafusos etc., formando uma estrutura rígida capaz de suportar grandes cargas de esforços normais e vencer grandes vãos.

Os materiais mais comuns nesse tipo de estrutura são a madeira, o metal e o alumínio

A relação entre o número de barras, nós e reações de apoio de uma treliça fornece informações acerca do grau de estaticidade da estrutura. O sistema rígido mais simples é constituído por três barras articuladas entre si.

endo b o número de barras e n o número de nós, a condição necessária – mas não suficiente – para a estabilidade interna da treliça é dada pela relação b+3=2?n. A estaticidade externa é garantida pela restrição dos três graus de liberdade através das condições de apoio da estrutura.
 

Para o dimensionamento das barras de uma treliça, é necessário o cálculo dos esforços normais atuantes na estrutura. Os métodos mais utilizados para a resolução dos esforços são o Método dos Nós (ou Método de Cremona) e o Método das Seções (ou Método de Ritter.

 

MÉTODO DOS NÓS


Nó é o encontro de duas ou mais barras de uma treliça. O cálculo dos esforços consiste em verificar o equilíbrio de cada nó da treliça. A resolução pode ser feita seguindo os passos a seguir:
 
- Determinar das reações nos apoios;
 
- Iniciar e prosseguir à verificação pelos nós que possuem apenas duas incógnitas a determinar;
 
- Aplicar as equações de equilíbrio estático em cada nó;
 
- Deve-se ter atenção quanto ao sentido do esforço normal (tração ou compressão) atuante na barra que será transferida aos nós.

 
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Bons estudos!