Resistência dos Materiais PDF

1.7. Resistência ao corte A resistência ao corte refere-se à capacidade de um material suportar forças que atuam paralelamente às suas superfícies. Este tipo de esforço provoca a separação ou deslizamento das camadas internas do material. Em estruturas, é crucial compreender a resistência ao corte,...

1.7. Resistência ao corte A resistência ao corte refere-se à capacidade de um material suportar forças que atuam paralelamente às suas superfícies. Este tipo de esforço provoca a separação ou deslizamento das camadas internas do material. Em estruturas, é crucial compreender a resistência ao corte, especialmente em componentes como vigas e placas, onde as forças transversais podem induzir falhas. Os materiais apresentam comportamentos distintos sob esforços de corte, sendo que os metais, por exemplo, costumam ter boa resistência, enquanto materiais como o betão podem ser mais suscetíveis a fraturas. A resistência ao corte é avaliada através de ensaios específicos, como o ensaio de cisalhamento, onde uma amostra é submetida a forças até atingir o ponto de rutura. É vital garantir que a tensão de corte não ultrapasse a tensão admissível, evitando assim falhas estruturais. O conhecimento desta propriedade é essencial na engenharia civil e na construção de estruturas seguras e eficientes.  1.8. Resistência à flexão, módulo de inércia e momento fletor Resistência à flexão: Resistência á flexão é a capacidade de um material resistir a cargas que provocam a sua flexão. Este tipo de resistência é fundamental para materiais expostos a momentos fletores, como vigas, pois determina a quantidade de força que o material consegue suportar sem falhar estruturalmente. Módulo de inércia: O Módulo de Inércia também conhecido como "momento de inércia", o módulo de inércia é uma propriedade geométrica da secção transversal de uma viga que indica a distribuição da área em torno de um eixo. Quanto maior for o módulo de inércia, maior será a capacidade da secção de resistir à flexão, uma vez que este influencia diretamente a rigidez estrutural. Momento Fletor: O momento fletor pode ser definido como o momento resultante de todas as forças que são aplicadas na estrutura. Quando se trata de flexão, é possível conhecer o valor do momento fletor em cada ponto da estrutura. O momento fletor também pode ser positivo ou negativo. - Quando as fibras inferiores da estrutura são comprimidas, o momento fletor é negativo. - Quando as fibras inferiores da estrutura são tracionadas, o momento fletor é positivo. 1.9. Diagrama dos momentos fletores e esforços transversos Diagrama dos momentos fletores Representa a variação dos momentos fletores ao longo de uma viga ou estrutura. O momento fletor está associado à capacidade de uma secção da estrutura resistir à flexão. Este é um diagrama de esforços cortantes e momentos fletores (DMF), a seguir está a explicação sobre os elementos apresentados no diagrama: 1. DMF (kN·m): Indica o momento fletor ao longo da viga, geralmente expresso em quilonewtons-metros (kN·m). O momento fletor representa a tendência da viga de dobrar sob a ação das forças. 2. Mₘáx: O valor máximo do momento fletor ocorre no ponto de maior solicitação estrutural, geralmente no meio do vão ou próximo a uma carga concentrada. Esse tipo de diagrama é crucial para projetar vigas, pois ajuda a determinar onde reforçar a estrutura para resistir aos esforços. Esforços transversos Apresenta a distribuição dos esforços cortantes ao longo da mesma estrutura. Estes esforços correspondem a forças internas que atuam no sentido de cortar a secção transversal. Seções Transversais: Exibe uma seção com um perfil "T" e uma forma mais estreita na parte inferior, sugerindo um design de conexão que proporciona resistência estrutural. bw (largura da base):Indica a largura da parte mais larga do perfil "T", que é essencial para calcular a resistência e a estabilidade da estrutura. Elementos de fixação:Os pontos pretos podem representar locais para soldagem ou para o uso de parafusos, essenciais para a junção das partes na construção Esforços transversos são comuns em estruturas metálicas, como em edifícios e pontes, onde a resistência e a estabilidade são fundamentais. 1.10. Resistência à torção, momento torsor A resistência à torção é a capacidade de um material ou estrutura para resistir a esforços que provocam uma rotação ou torção ao longo do seu eixo longitudinal. Este tipo de esforço surge quando forças de torção (ou momentos torsores) são aplicadas em direções opostas nas extremidades de um objeto, causando uma deformação angular. Materiais sujeitos a torção, como eixos, barras e cilindros, devem ser cuidadosamente projetados para suportar estes momentos sem sofrer falhas estruturais. Na engenharia, a resistência à torção é essencial para eixos, vigas e componentes de máquinas, garantindo que suportem forças rotacionais sem falhas estruturais. O momento torsor, ou momento de torção, é o valor da força que causa a torção de um objeto. Esse momento é calculado como o produto da força aplicada e a distância entre o ponto de aplicação da força e o centro de rotação. A fórmula geral para o momento torsor é: Mt=F×r onde:  Mt é o momento torsor (em N·m), F é a força aplicada (em N), r é a distância radial do ponto de aplicação da força ao centro do eixo (em metros). 1.11. Fadiga e concentração de tensões A fadiga é um processo de falha de um material causado pela aplicação repetida ou cíclica de cargas, mesmo que a tensão aplicada seja inferior à resistência máxima do material. Com o tempo, essa repetição de tensões origina microfissuras, que podem se expandir, resultando na fratura do material. Este fenômeno é comum em componentes sujeitos a forças variáveis, como peças de veículos, aviões e pontes. A concentração de tensões refere-se ao aumento local da tensão em regiões específicas de um material, como em entalhes, furos ou descontinuidades geométricas. Nessas áreas, a tensão pode ser muito superior à média aplicada, o que facilita o início da fadiga. O fator de concentração de tensões (𝐾𝑡) quantifica esse aumento e é um parâmetro importante para a previsão da vida útil do material. A fadiga é mais comum em locais com concentração de tensões, como entalhes ou descontinuidades, que aceleram as falhas. 1.12. Rotura frágil; rotura dúctil; temperatura Rotura frágil A rotura frágil ocorre quando um material se parte sem sofrer deformações significativas. Este tipo de fratura é comum em materiais com baixa capacidade de deformação plástica, como alguns metais e cerâmicas. Geralmente, acontece sob tensões baixas, com o crescimento das fissuras a ocorrer de forma instável e rápida, sem que o material sofra grandes deformações antes de se romper. Rotura Dúctil A rotura dúctil caracteriza-se pela capacidade do material de se deformar consideravelmente antes de se romper. Este tipo de fratura ocorre em materiais mais flexíveis, como certos metais, que podem esticar ou contrair sob tensão. A deformação plástica é bem visível, permitindo que o material absorva mais energia antes da falha, o que é essencial para a segurança estrutural. Temperatura A temperatura tem um impacto direto no tipo de fratura de um material. Em temperaturas mais baixas, os materiais tornam-se mais frágeis, resultando em fraturas do tipo frágil. À medida que a temperatura aumenta, a ductilidade do material tende a melhorar, o que permite uma maior capacidade de deformação antes da falha, favorecendo uma fratura dúctil.