Explique os procedimentos para cálculo dos esforços normais.
Passo 1
O enunciado pede para mostrar como se calcula o esforço normal interno em barras submetidas a carregamentos axiais. O conteúdo envolve mecânica dos materiais (teoria das linhas de influência e equilíbrio) e a definição de tensão normal. Para resolver, vamos precisar:
– Desenhar o diagrama de corpo– livre (DCL) da barra ou seção cortada;
– Aplicar as equações de equilíbrio em direção axial;
– Usar a definição de tensão normal como razão entre força axial e área da seção transversal.
– Desenhar o diagrama de corpo– livre (DCL) da barra ou seção cortada;
– Aplicar as equações de equilíbrio em direção axial;
– Usar a definição de tensão normal como razão entre força axial e área da seção transversal.
Passo 2
Desenhe o diagrama de corpo– livre da barra completa, mostrando todas as forças externas aplicadas ao longo do eixo (por exemplo, cargas concentradas
ou reações em apoios). Em seguida, faça um corte imaginário na seção onde se deseja conhecer o esforço normal interno e substitua tudo o que está de um lado do corte por uma força interna
atuando na linha neutra e com sentido a determinar.
Passo 3
Aplique a condição de equilíbrio das forças ao longo do eixo da barra. Escolha, por convenção, o sentido positivo para o eixo (por exemplo, da esquerda para a direita). Então imponha:
Se a única força externa for
puxando para a direita e a interna
puxando para a esquerda, a equação fica
Use sempre o mesmo critério de sinais: se
retira a barra do restante do corpo e “ puxa”, considera– se
(tração); se empurra,
(compressão).
Passo 4
Tendo calculado
, obtenha a tensão normal média na seção através da definição
onde
é a área da seção transversal. Se
variar ao longo da barra, use a área específica da seção considerada no corte.
Passo 5
Interprete o sinal de
:
– indica tração (a seção tende a alongar),
– indica compressão (a seção tende a encurtar).
Se houver várias cargas axiais , some– as algébrica ou corte em diferentes trechos, repetindo os passos de equilíbrio e cálculo de
.
–
–
Se houver várias cargas axiais
Resposta
O procedimento geral para calcular esforços normais consiste em:
isolar a barra e/ou seção com um diagrama de corpo– livre;
aplicar equilíbrio axial (
) para encontrar
;
calcular a tensão normal pela fórmula
;
interpretar o sinal de
quanto a tração ou compressão.