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RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS UM CURSO LEGAL !!!
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA DEPARTAMENTO DO PROJETO MECÂNICO – DPM 2.º SEMESTRE DE 2005 CURSO PARA ALUNOS DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO, QUÍMICA, ALIMENTOS, ELÉTRICA
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QUEM É O PROFESSOR ? PROF. EDUARDO COELHO
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VAMOS NOS CONHECER MELHOR ?
PEGUE UMA FOLHA DE PAPEL ESCREVA SEU NOME NA VERTICAL PERGUNTE OS NOMES DOS COLEGAS AO SEU LADO DÊ UM ABRAÇO OU APERTO DE MÃO EM CADA COLEGA QUE CONHECEU COLOQUE OS NOMES NA HORIZONTAL, APROVEITANDO AS LETRAS DO SEU NOME, ATÉ QUE TODAS AS LETRAS SEJAM USADAS SERÁ QUE VOCÊ CONSEGUE ?
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MATERIAIS MADEIRA CERÂMICA TITÂNIO ESTRUTURAS CONCRETO INOXIDÁVEL AÇO
ALUMÍNIO RESISTÊNCIA
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MINHAS EXPECTATIVAS COM O CURSO E COM MINHA PROFISSÃO
NO VERSO DO PAPEL, ESCREVA : 3 IDÉIAS REPRESENTATIVAS SOBRE O QUE ESPERA DO CURSO FAZER EM SUAS ATIVIDADES PROFISSIONAIS
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OBJETIVOS DO CURSO CONHECER AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS CAPAZES DE RESISTIR ESFORÇOS EM DIFERENTES TIPOS DE ESTRUTURAS VER NO AMBIENTE TELEDUC, MATERIAL DE APOIO, O ITEM PROPRIEDADES DOS MATERIAS, TABELAS DAS TENSÕES DE RESISTÊNCIA CONTRA ESCOAMENTO E RUPTURA CONHECER OS DIFERENTES TIPOS DE ESTRUTURAS E ANALISAR SEU COMPORTAMENTO E POTENCIALIDADES PARA USO EM EDIFICAÇÕES E EQUIPAMENTOS ESTUDAR OS ESFORÇOS SOBRE AS PARTES E A TOTALIDADE DA ESTRUTURA, ANALISANDO SEUS EFEITOS DIMENSIONAR (DEFINIR AS DIMENSÕES) AS BARRAS E A ESTRUTURA COMO UM TODO, PARA QUE RESISTAM ÀS SOLICITAÇÕES COM SEGURANÇA E ECONOMIA
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METODOLGIA DE CÁLCULO DEFINIÇÃO DA GEOMETRIA DA ESTRUTURA E DAS CARGAS EXTERNAS ESCOLHA DO MATERIAL (PROJETO ARQUITETÔNICO OU DECISÃO DO CALCULISTA); CÁLCULO DOS ESFORÇOS INTERNOS, NAS SEÇÕES MAIS SOLICITADAS (PARA COMPOSIÇÃO MAIS DESFAVORÁVEL DAS CARGASDAS CARGAS); CÁLCULO DAS TENSÕES, DESLOCAMENTOS E DEFORMAÇÕES (SOFTWARES APLICATIVOS); COMPARAÇÃO COM OS LIMITES ACEITÁVEIS; DEFINIÇÃO FINAL DA GEOMETRIA DA ESTRUTURA COMO UM TODO; ORÇAMENTAÇÃO, DESENHOS DE EXECUÇÃO.
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PLANEJAMENTO DA DISCIPLINA CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
OS MATERIAIS E AS ESTRUTURAS - PROPRIEDADES, ANÁLISE E COMPORTAMENTO ESFORÇOS SOLICITANTES PEÇAS AXIALMENTE COMPRIMIDAS PEÇAS SOB TORÇÃO PEÇAS SOB FLEXÃO TENSÕES, DESLOCAMENTOS E DEFORMAÇÕES DIMENSIONAMENTO E VERIFICAÇÃO DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS VEJA NO TELEDUC – MATERIAL DE APOIO, ITEM PLANEJAMENTO DA DISCIPLINA, COM MAIORES DETALHES
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PLANEJAMENTO DA DISCIPLINA BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFIA BÁSICA E COMPLEMENTAR TODOS OS LIVROS CONSTAM DAS BIBLIOTECAS DA UNICAMP VEJA MAIS NO TELEDUC – MATERIAL DE APOIO, ITEM BIBLIOGRAFIA MAIOR USO: Nash, William. Resistência dos Materiais. Editora Mc Graw Hill e Gere, James. Resistência dos Materiais. Thomson Editora.
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PLANEJAMENTO DA DISCIPLINA AVALIAÇÃO
PROVAS ESCRITAS : 2 TRABALHOS PRÁTICOS EM SALA DE AULA INTERAÇÕES NO TELEDUC (ALUNOS – ALUNOS E ALUNOS – DOCENTE) PESQUISAS
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METODOLOGIA DE ENSINO METAS DE APRENDIZAGEM
MÓDULOS PRESENCIAIS: 3 HORAS AULAS SEMANAIS, 2.ª FEIRA, 14:00 ÀS 17:00 HS; EXPOSIÇÃO DOS CONTEÚDOS; TIRA-DÚVIDAS; EXERCÍCIOS E TRABALHOS PRÁTICOS; PESQUISAS DE TEMAS; APRESENTAÇÕES PELOS ALUNOS; META: DESENVOLVER OS CONTEÚDOS, FAVORECER A APRENDIZAGEM
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METODOLOGIA DE ENSINO METAS DE APRENDIZAGEM
MÓDULOS A DISTÂNCIA – AMBIENTE TELEDUC: USO CONTÍNUO E COMPLEMENTAR DO AMBIENTE TELEDUC; LOGIN E SENHA PARA CADA ALUNO; MATERIAL DE APOIO, INTERAÇÕES, TIRA-DÚVIDAS, AVALIAÇÕES, PERFIL DO ALUNO, PARADA OBRIGATÓRIA, DINÂMICA DO CURSO, AGENDA META : BUSCAR INFORMAÇÕES, PROPICIAR INTERAÇÃO/COMPARTILHAMENTO
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O AMBIENTE TELEDUC SOFTWARE LIVRE DA UNICAMP
Estrutura do Ambiente Agenda Dinâmica do Curso Avaliações Atividades Parada Obrigatória Material de Apoio Bate-Papo Mural Fóruns de Discussão Grupos Correio Portfólio Perfil Acessos Intermap Configurar Sair MODERNIZAÇÃO, QUALIFICAÇÃO DO ENSINO, INTERAÇÃO
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OS MATERIAIS E SUAS PROPRIEDADES
AÇO COMUM, AÇO DE ALTA RESISTÊNCIA, AÇO INOXIDÁVEL CONCRETO ARMADO ALUMÍNIO MADEIRAS CERÂMICAS
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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
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ESTRUTURAS DE AÇO
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ESTRUTURAS DE AÇO
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ESTRUTURAS DE MADEIRA
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ALUMÍNIO ESTRUTURAS E PEÇAS
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RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS
DISCIPLINA BÁSICA DAS ENGENHARIAS; APLICAÇÃO EM PROJETOS, OBRAS, EQUIPAMENTOS, SOFTWARES; INTEGRAÇÃO TEORIA E PRÁTICA; RACIOCÍNIO, SIMULAÇÃO, DEDUÇÃO, EXERCÍCIO, ANÁLISE; ESTABILIDADE ESTRUTURAL.
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NORMAS REGULATÓRIAS PARA USO DE MATERIAIS E DIMENSIONAMENTO
UTILIZADAS POR PROFISSIONAIS E EMPRESAS PARA PROJETAR, CALCULAR, EXECUTAR SERVIÇOS, EQUIPAMENTOS, OBRAS; VARIAM DE PAÍS PARA PAÍS; APLICAM-SE A CADA TIPO DE MATERIAL: NB-1: CONCRETO ARMADO, NB-11: MADEIRAS, NB-14: AÇO, NB 6.120: CARGAS, NB-6.123: VENTO; ASTM (American Society for Testing of Materials) ISO
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CONDIÇÕES DE SEGURANÇA
UMA ESTRUTURA COMO UM TODO OU SUAS PARTES PRECISAM: EVITAR ATINGIR TENSÕES DE RUPTURA OU ESCOAMENTO; DEFORMAR-SE ABAIXO DE LIMITES NORMATIVOS (ACUIDADE VISUAL, CONFORTO DOS USUÁRIOS); TER CUSTO ECONÔMICO (RACIONALIDADE DE PROJETO E EXECUÇÃO); TER BOM ASPECTO ESTÉTICO.
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COEFICIENTES DE SEGURANÇA (TAXA DE AMOR AO DIPLOMA)
AMPLIAM AS CARGAS NORMATIVAS, IMAGINANDO QUE PODEM SER NA REALIDADE MAIORES QUE AS PREVISTAS (EX: VENTO, SISMOS, NEVE, ETC); REDUZEM AS CAPACIDADES DOS MATERIAIS, IMAGINANDO NÃO CUMPRIREM ESPECIFICAÇÕES DE CATÁLOGOS;
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ZONAS DE RUPTURA E SEGURANÇA
TENSÕES RUPTURA ESCOAMENTO área de segurança zona elástica DEFORMAÇÕES DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO NO AÇO COMUM
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DIMENSIONAR A ESTRUTURA E SEUS ELEMENTOS ( antes da execução)
ESCOLHER OS MATERIAIS; CONHECIDAS AS CARGAS, CALCULAR AS DIMENSÕES DOS ELEMENTOS E DA ESTRUTURA PARA QUE OBEDEÇAM LIMITES DE TENSÃO E DESLOCAMENTOS, COM SEGURANÇA E ECONOMIA; P= 5 tf p = 1 tf/m viga 6,0 m 2,0 m (qual a dimensão do perfil metálico a ser usado?)
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VERIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS (após a execução)
VERIFICAR SE OS MATERIAIS USADOS E SUAS DIMENSÕES SÃO COMPATÍVEIS COM OS LIMITES NORMATIVOS OU AS CARGAS APLICADAS TESTES (EXTENSÔMETROS PARA ANALISAR DEFORMAÇÕES, ULTRA-SOM) seção transversal da viga 30 cm 8 cm p = ? 50 cm 2,0 m 6,0 m 6 cm
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CARGAS EXTERNAS PERMANENTES ACIDENTAIS OU VARIÁVEIS
DIREÇÃO, INTENSIDADE, SENTIDO, PONTO DE APLICAÇÃO CONSTANTES AO LONGO DA VIDA ÚTIL DA ESTRUTURA (EX: PESO PRÓPRIO) ACIDENTAIS OU VARIÁVEIS VARIAM AO LONGO DA VIDA ÚTIL (EX: VENTOS, PÚBLICO, TEMPERATURA ETC)
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CARGAS CARGAS CONCENTRADAS CARGAS DISTRIBUÍDAS F momento fletor
Atuam em um ponto ou em área pequena, comparada com as dimensões da barra CARGAS DISTRIBUÍDAS vento empuxo de água linearmente distribuídas uniformemente distribuídas
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CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS VÍNCULOS EXTERNOS E INTERNOS
APOIO FIXO (transmite esforços horizontais e verticais; não transmite momento fletor) APOIO MÓVEL (transmite esforço na direção perpendicular ao movimento) ENGASTE (transmite esforços e momento fletor) H V H = 0 V M H V
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CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS
b = n.º de barras (transmitem só esforços na direção de seu eixo longitudinal) F F n = n.º de nós ( pontos de encontro de barras ) nó c = n.º de chapas (transmitem esforços na horizontal, vertical e momentos)
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CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS (quanto à geometria)
HIPOSTÁTICAS (b<3c+2n) - Exemplos chapa b=2 c=1 2 < (1 grau de mobilidade) (movimento) (1) (1) 111 São estruturas com algum grau de mobilidade
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CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS (quanto à geometria)
Estruturas Isostáticas (b=3c+2n) – geometricamente determinadas b=2 n=1 c=1, b=3, n=0 c=1, b=3, n=0 viga barra (2) (1) poste nó (3) treliça plana Treliça plana (2) pórtico plano b=20, n=10, c=0 (2) (1) c=1, n=0 b=6 c=1, n=0 b=3 (2) (2) (2) (1)
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ESTRUTURAS ISOSTÁTICAS
treliça em balanço articulação entre 2 chapas (2) chapa (2) chapa b=16, n=8,c=0 (1) arco (2) (2) b=6, c-2, n=0 chapa H H V V (2) (1) b=3, c=1, n=0
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ESTRUTURAS HIPERESTÁTICAS ( b>3c + 2n)
3 x hiper b=4, c=1, n=0 (3) (3) (2) (2) (2( engaste (1 vez hiperestática) b=4, c=1, n=0 1 vez hiper (2) (2) (2) (2) b= 23, n=10, c=0 3 x hiper arco bi-engastado b=6, c=1, n=0 3 vezes hiper (3) (3) engaste
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CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS (QUANTO AO N.º DE ESFORÇOS)
No plano, a estrutura fica equilibrada se: Soma de forças em x = 0 soma de forças em y = 0 soma de momentos em relação a qualquer ponto = 0 Na estrutura hipostática, o número de incógnitas, (reações de apoio) é menor que o n.º de equações de equilíbrio equações de equilíbrio M A B movimento (3 equações, 2 incógnitas) V V A B
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ESTRUTURA ISOSTÁTICA N.º de equações de equilíbrio = n.º de reações de apoio + forças nos vínculos internos y A C N ab N bc α α B x P P (carga externa) Soma de forças em x = N = N Soma de forças em y = N = P / 2 x cos ab bc α ab
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EXEMPLO 1 1 tf 1 tf 1 tf 0,5 tf 0,5 tf H A B
y 1 tf 1 tf 1 tf 0,5 tf 1.0 m 0,5 tf H A 1.0 m A B x 1,50 m 1,50 m 1,50 m 1,50 m V V B A ∑ F em x = H = 1,0 tf ∑ F em y = V + V = 3 tf A B ∑ M em A = , , ,5 – 0,5.2,0 – 0,5.1,0 – V .6,0 =0 V = 1,25 tf V = 1,75 tf B A B
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EXEMPLO 2 y R = p . L p M H x F V ∑ F em x = 0 .... H = 0
A H A A x engaste F V A ( L ) ( L / 2 ) ∑ F em x = H = 0 A ∑ F em y = V = p . L + F ∑ M = M = p . L . L / 2 + F . L = p . L ² / 2 + F . L A A
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ESTRUTURAS HIPERESTÁTICAS ( N. º DE EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO < N
ESTRUTURAS HIPERESTÁTICAS ( N.º DE EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO < N.º DE INCÓGNITAS) C N E N BC DE (Barrra rígida) H A A B B D D A F F 2 m 3 m 2 m 3 m V A V + N + N = F H = 0 A BC DE A ∑ M = N . 2,0 + N . 5,0 - F . 5,0 = 0 A BC DE Compatibilidade de deslocamentos (EQUAÇÃO COMPLEMENTAR) A B D Δ Δ Δ Δ B = D (barra deslocada) D B 2,0 5,0 Δ 2 m 3 m B = DESLOCAMENTO DA BARRA BC ( propor. a N ) BC Δ D = DESLOCAMENTO DA BARRA DE ( propor. a N ) DE
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EXEMPLO 3 + H V V ∑ F em x = 0 ... H = 4 . cos 60º = 2,0 tf V = 9,2 tf
Y F = 4 tf + p = 1 tf/m X H A 60 º V V B A 2 m 3 m 5 m 2 m ∑ F em x = H = 4 . cos 60º = 2,0 tf A V = 9,2 tf A ∑ F em y = V + V = sen 60º A B V = 6,3 tf ∑ M = , sen 60º . 3,0 – V . 8,0 = 0 B A B
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EXEMPLO 4 + ∑ F em x = 0 ... H = 0,5 tf ∑ F em y = 0 .... V + V = 7 tf
A B A X 0,5 m 0,5 tf 1 tf 1 tf V V 1 tf 1 tf B A 0,5 m 1,0 m 1,0 m 1,0 m 0,5 m ∑ F em x = H = 0,5 tf A ∑ F em y = V + V = 7 tf A B ∑ M = V . 4,0 – 0,5 . 0,5 – 1 (3,5 + 3,0 + 2,5 + 2,0 + 1,5 + 1,0 + 0,5) = 0 B A V = 3,56 tf e V = 2,44 tf A B
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EXEMPLO 5 ∑ F em x = 0 ... 0,5 . 4 – H = 0 H = 2,0 tf
y 2 tf / m + ∑ F em x = ,5 . 4 – H = 0 H = 2,0 tf 0,5 tf / m 0,8 tf A 4 m A M A x H A V A 1 m 4 m ∑ F em y = V ,0 – 0,8 = V = 10,8 tf A A ∑ M = ,0 . 1,5 + 0,5 . 4,0 . 2,0 + 0,8 . 4,0 – M = 0 M = 22,2 tf . m A A
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EXEMPLO 6 1 tf / m Chapa 2 1 tf 0,5 tf / m β 1,5 m cos β = 4/5 = 0,8 Chapa 1 β 1,5 m sen β = 3/5 = 0,6 H H A C V V C A 4 m 2 m 2 m Sem abrir a estrutura : V ,8 + V = V + V = 4,8 tf 0, H ,6 - H = H H = 0,9 t 0, , , ,6 . 1,5 - V . 8 = V = 1,77 tf V = 3,03 tf A C A C A C A C C C A
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Chapa 1 ... V = V = 3,03 tf H = H = 0,5 . 3 / 2 = 0,75 tf (simetria)
Separando a estrutura na articulação B 1 tf / m Chapa 2 H B 1 tf Chapa 0, ,6 - H = H = 0,75 tf 3,03 – – 1 . 0,8 + V = 0 V = 1,77 tf ( bate!! ) B 1,5 m C C V β 1,5 m B H C C V C C 4 m 2 m 2 m V B Chapa 1 H B Chapa 1 ... V = V = 3,03 tf H = H = 0,5 . 3 / 2 = 0,75 tf (simetria) H 0,5 tf / m B A B H A A A B V A
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