2) Faça os diagramas de esforço cortante e momento fletor das seguintes vigas: a)

Questão

  1. Faça os diagramas de esforço cortante e momento fletor das seguintes vigas:

a)

Imagem 1

Figura de uma viga biapoiada (apoio tipo pino à esquerda em A e apoio tipo rolete à direita) com dois carregamentos concentrados verticais para baixo.

  • Cargas: 20 kN aplicada no ponto B e 30 kN aplicada mais à direita.
  • Geometria (vão total): 6 m, dividido em três trechos de 2 m.
  • Posições ao longo da viga (medidas a partir do apoio esquerdo A):
    • A em x = 0 m
    • Carga de 20 kN no ponto B em x = 2 m
    • Carga de 30 kN em x = 4 m
    • Apoio direito em x = 6 m

Representação em texto:

A (pino) ──2 m── B (↓20 kN) ──2 m── (↓30 kN) ──2 m── apoio (rolete)

Resposta

Reações de apoio: RA=23,33 kNR_A=23{,}33\,\text{kN} e RC=26,67 kNR_C=26{,}67\,\text{kN}.

Diagrama de esforço cortante V(x)V(x) (kN), com xx em metros a partir de A:

  • 0<x<20<x<2: V=+23,33V=+23{,}33
  • Salto em x=2x=2 (carga 20 kN): ΔV=−20⇒V=+3,33\Delta V=-20 \Rightarrow V=+3{,}33
  • 2<x<42<x<4: V=+3,33V=+3{,}33
  • Salto em x=4x=4 (carga 30 kN): ΔV=−30⇒V=−26,67\Delta V=-30 \Rightarrow V=-26{,}67
  • 4<x<64<x<6: V=−26,67V=-26{,}67
  • Salto em x=6x=6 (reação RCR_C): ΔV=+26,67⇒V=0\Delta V=+26{,}67 \Rightarrow V=0

Diagrama de momento fletor M(x)M(x) (kN·m):

  • M(0)=0M(0)=0
  • 0≤x≤20\le x\le 2: M(x)=23,33 xM(x)=23{,}33\,x
    • M(2)=46,67M(2)=46{,}67
  • 2≤x≤42\le x\le 4: M(x)=46,67+3,33 (x−2)M(x)=46{,}67+3{,}33\,(x-2)n - M(4)=53,33M(4)=53{,}33 (máximo)
  • 4≤x≤64\le x\le 6: M(x)=53,33−26,67 (x−4)M(x)=53{,}33-26{,}67\,(x-4)
    • M(6)=0M(6)=0

Explicação

A viga é biapoiada, com cargas concentradas de 20 kN em x=2x=2 m e 30 kN em x=4x=4 m, e apoios em x=0x=0 (A) e x=6x=6 (direito, vou chamar de C).

  1. Reações de apoio Equilíbrio vertical: ∑Fy=0⇒RA+RC−20−30=0⇒RA+RC=50 kN.\sum F_y=0\Rightarrow R_A+R_C-20-30=0\Rightarrow R_A+R_C=50\,\text{kN}. Momento em torno de A (sentido anti-horário positivo): ∑MA=0⇒6RC−20⋅2−30⋅4=0.\sum M_A=0\Rightarrow 6R_C-20\cdot2-30\cdot4=0. 6RC−40−120=0⇒6RC=160⇒RC=26,67 kN.6R_C-40-120=0\Rightarrow 6R_C=160\Rightarrow R_C=26{,}67\,\text{kN}. Então: RA=50−26,67=23,33 kN.R_A=50-26{,}67=23{,}33\,\text{kN}.

  2. Esforço cortante VV

  • Começando à direita de A: V=+RA=+23,33V=+R_A=+23{,}33 kN.
  • Em x=2x=2 m há uma carga para baixo de 20 kN, então o cortante sofre um salto negativo de 20: 23,33−20=3,3323{,}33-20=3{,}33 kN.
  • Em x=4x=4 m há uma carga para baixo de 30 kN: novo salto negativo de 30: 3,33−30=−26,673{,}33-30=-26{,}67 kN.
  • Em x=6x=6 m entra a reação RCR_C (para cima): salto positivo de 26,67 que zera o cortante, como deve ocorrer ao final.
  1. Momento fletor MM O momento é a integral do cortante; como entre cargas o cortante é constante, o momento é linear em cada trecho.
  • Trecho 00–22: inclinação +23,33+23{,}33; logo M(x)=23,33xM(x)=23{,}33x e M(2)=46,67M(2)=46{,}67 kN·m.
  • Trecho 22–44: inclinação +3,33+3{,}33; cresce pouco até M(4)=46,67+3,33⋅2=53,33M(4)=46{,}67+3{,}33\cdot2=53{,}33 kN·m.
  • Trecho 44–66: inclinação −26,67-26{,}67; decresce até zerar em x=6x=6 (condição de apoio simples): M(6)=0M(6)=0.
  1. Máximo momento O máximo ocorre onde o cortante muda de sinal. Aqui o cortante é positivo até x=4x=4 e negativo após x=4x=4, então o máximo é em x=4x=4: Mmax⁡=53,33 kN\cdotpm.M_{\max}=53{,}33\,\text{kN·m}.

Se você quiser, eu também posso desenhar os diagramas em formato ASCII (com escala aproximada) para ficar visualmente parecido com o que se entrega na prova.

Carregando…

Questões relacionadas

Ver últimas questões