Toda estrutura existe para conduzir forças até o solo. Entender quais esforços atuam em cada elemento é o primeiro passo para dimensioná-lo com segurança.
Tipos de esforços simples
Forças que tendem a alongar a peça em direções opostas.
Os quatro esforços simples
Em uma seção transversal qualquer de uma peça estrutural, os esforços resultantes podem ser decompostos em quatro tipos básicos:
- Normal (N)tração ou compressão axial — atua na direção do eixo da peça.
- Cortante (V)força perpendicular ao eixo, tendendo a 'cortar' a seção.
- Momento fletor (M)tendência de girar a seção, gerando flexão.
- Momento torçor (T)tendência de torcer a peça em torno do próprio eixo.
As três equações fundamentais
Toda análise estrutural parte das equações de equilíbrio da estática. Em duas dimensões:
- ΣFx
- Soma das forças horizontais
- ΣFy
- Soma das forças verticais
- ΣM
- Soma dos momentos em qualquer ponto
Da força à tensão
A força sozinha não diz se uma peça falha — é preciso compará-la com a área que a recebe. Daí o conceito de tensão, expressa em pascals (Pa) ou megapascals (MPa).
- σ
- Tensão normal (MPa)
- τ
- Tensão de cisalhamento (MPa)
- N
- Força normal (N)
- V
- Força cortante (N)
- A
- Área da seção (mm²)
Tensão normal em uma barra
Calcule σ a partir da carga e da área.
Como o momento aparece
Quando uma carga atua perpendicularmente ao eixo de uma viga, ela tende a curvá-la. O efeito dessa curvatura é o momento fletor, medido em kN·m. Em uma viga biapoiada com carga concentrada P no meio do vão L, o momento máximo é:
- Mmáx
- Momento máximo (kN·m)
- P
- Carga concentrada (kN)
- L
- Vão da viga (m)