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7/26/2019 TeoriadasEstruturasI
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Maria Fernanda Fvero Menna Barreto
Daniel Tregnago Pagnussat
Carina Mariane Stolz
Teoria dasEstruturas I
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Maria Fernanda Fvero Menna Barreto
Daniel Tregnago Pagnussat
Carina Mariane Stolz
Teoria das
Estruturas I
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Reitor: Marcelo Palmrio
NEAD - Ncleo de Educao a Distncia
Pr-Reitora de Ensino Superior: Inara Barbosa Pena Elias
Pr-Reitor de logstica para Educao a Distncia: Fernando Csar Marra e Silva
Capa e Editorao:Andresa G. Zam; Diego R. Pinaffo; Fernando T. Evange lis ta; Renata Sguissardi
Reviso Textual e Normas: ?????????????????????????
Ficha catalogrfica realizada pela bibliotecria.
Este livro publicado pelo Programa de Publicaes Digitais da Universidade de Uberaba.
FICHA CATALOGRFICA - SERVIO DE BIBLIOTECA EDOCUMENTAO UNIVERSIDADE DE UBERABA
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Xxxxxxxxx xx xxxxxx xxxxxx xxxxxxxxxxxxx x xxxxx xxxxxxxxxxxx
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xxxxxxxxxxxx xxxxxx.
ISBN: ???????????????????????
Xxxxxxxxxx, xxxxxxxxxxxxxxxx, xxxxxxxxxxx, xxxxxxxxxxxxxx,
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CDD: ???
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A histria da hoje Universidade de Uberaba, Instituio sem ns lucrativos, manti-da pela Sociedade Educacional Uberabense, remonta ao ano de 1940, quando Mrio
Palmrio funda o Lyceu do Tringulo Mineiro, com sede, inicialmente, na Rua Manoel
Borges. Com essa iniciativa, o educador dava os primeiros passos na direo de um
projeto muito mais ousado: dotar a pacata Uberaba da poca, de uma escola voltada
para a oferta do ensino superior.
At que a ideia se transformasse em realidade, Mrio Palmrio ps em prtica ou -
tras duas aes. Transferiu a sede do Lyceu, mais tarde chamado de Colgio Tringulo
Mineiro, para um conjunto de edifcios onde, hoje, funciona o Campus Centro e criou a
Escola Tcnica de Comrcio do Tringulo Mineiro.
Em 1947 o governo federal autorizou a abertura da Faculdade de Odontologia do
Tringulo Mineiro. Em menos de dez anos, outras duas escolas entraram em funciona -
mento: a Faculdade de Direito do Tringulo Mineiro, em 1951, e a escola de Engenharia
do Tringulo Mineiro, em 1956. Uberaba, ento, passa a se projetar tambm em razode sua importante estrutura, voltada para o ensino superior, privilgio de poucas cida-
des mineiras, no incio dos anos 50. Junto com essas importantes conquistas, veio a
necessidade de expanso da estrutura fsica. Por isso, em 1976, comeou a funcionar o
Campus Aeroporto, instalado na Avenida Nen Sabino.
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Teoria dasEstruturas ICarina Mariane Stolz; Daniel Tregnago Pagnussat; Maria Fernanda Fvero
Menna Barreto
Caro(a) aluno(a),
Seja bem-vindo(a) disciplina de Teoria das Estruturas I, cujo material didtico foi ela-
borado pelos professores Eng. Civil Carina Mariane Stolz, Dra; Eng. Civil Daniel Tregnago
Pagnussat, Dr.; e Eng. Civil Maria Fernanda Fvero Menna Barreto, Me..
Os autores deste material tiveram sua formao de ps-graduao toda no NORIE/
PPGEC/UFRGS. Atualmente, a prof. Carina M. Stolz realiza seu ps-doutorado na mesma
instituio. A prof. Carina tambm exerce atividades como consultora tcnica, alm de ser
professora convidada do IPOG (Instituto de Ps-Graduao). A prof. Maria Fernanda ti -
tular do curso de Engenharia Civil da Universidade de Cuiab (Unic). Por m, o prof. Daniel
T. Pagnussat professor das Universidades de Caxias do Sul (UCS) e do Vale do Rio dosSinos (UNISINOS), professor convidado do IPOG (Instituto de Ps-Graduao) e consultor.
Dentre as diversas atividades vinculadas prosso dos engenheiros, faz-se necessrio
um profundo conhecimento e interao com importantes conceitos da Fsica aplicada a
APRESENTAO
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corpos rgidos. No estudo de sistemas estruturais, estamos sempre respaldados por dois
ramos da Fsica: a fsica ESTTICA e a fsica DINMICA. Estes conceitos de mecnica
estrutural e de resistncia dos materiais constituem-se na base terica para grande parte
do clculo das estruturas projetadas pelos engenheiros.
Neste material, abordaremos importantes conceitos relacionados a cargas mveis e
deslocamentos em estruturas isostticas. Tambm sero discutidos os primeiros conceitos
relacionados a estruturas hiperestticas, e o chamado mtodo das foras.
Esperamos que este material sirva de base para um primeiro contato com o assunto,
de modo a instig-lo(a) a desenvolver e pesquisar mais a respeito do tema, bem como lhepreparar para o clculo de estruturas que necessitem de tais conceitos.
timo estudo!
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SUMRIO
CAPTULO 1: CARGAS MVEIS E LINHAS DE INFLUNCIA
EM ESTRUTURAS ISOSTTICAS 11
Cargas mveis em estruturas .............................................................. 13
Cargas mveis: trens-tipo .................................................................... 16
Linhas de inuncia ............................................................................. 19
CAPTULO 2: LINHAS DE INFLUNCIA 25
Exemplos resolvidos de linhas de inuncia em estruturas isostticas27
CAPTULO 3: PRINCPIO DE MLLER-BRESLAU 39
O mtodo de mller-breslau ................................................................. 41
CAPTULO 4: DIAGRAMAS DE VALORES EXTREMOS E ENVOLTRIAS 51
Diagramas de valores extremos e envoltrias ...................................... 53
CAPTULO 5: PRINCPIO DOS TRABALHOS VIRTUAIS 69
Princpio dos trabalhos virtuais ............................................................ 72Princpio das foras virtuais ................................................................. 76
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CAPTULO 6: DESLOCAMENTOS EM ESTRUTURAS ISOSTTICAS 85
Equao da linha elstica .................................................................... 87
Mtodo da superposio ...................................................................... 94
CAPTULO 7: MTODO DAS FORAS 99
Mtodo das foras ............................................................................... 102
CAPTULO 8: MTODO DOS DESLOCAMENTOS 115
Introduo ........................................................................................... 117
Mtodo dos deslocamentos ................................................................. 118
CONCLUSO 135
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Captulo
1
Cargas mveis elinhas de influncia
em estruturasisostticasCarina Mariane Stolz; Daniel Tregnago Pagnussat;
Maria Fernanda Fvero Menna Barreto
INTRODUO
Em algumas situaes especcas, faz-se necessrio o estudo de sistemas onde as
cargas movimentam-se atravs do corpo da estrutura. A existncia de uma chamada
carga mvel torna mais complexo a resoluo de sistemas isostticos em relao a
aqueles onde as cargas so todas xas.
Nesta unidade vamos conhecer um pouco mais sobre a base conceitual para a resoluo de
exerccios desta natureza. Bons estudos!
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Identificar cargas mveis em estruturas.
Correlacionar o conceito de cargas mveis com sistemas estruturais.
Estabelecer a base conceitual para o futuro dimensionamento de
estruturas com a presena de cargas mveis.
ESQUEMA
Conceito de cargas mveis em estruturas
Conceito de trem tipo
Conceito de linhas de influncia
Exemplos e exerccios
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13Teoria das Estruturas I
CARGAS MVEIS EM ESTRUTURAS
Para entender o conceito de cargas mveis preciso retomar o conceito original
de cargas, bem como sua classicao.
Uma carga, dentro de um curso de anlise estrutural, nada mais do que o efeito
de uma fora aplicada sobre um corpo. Essas foras so originadas a partir da fora
gravitacional, da ao do vento, de cargas ssmicas etc. Essas foras, atuando sobre
um corpo rgido, por exemplo, uma edicao, so chamadas, portanto, de CARGAS
que atuam sobre estas estruturas.
A forma como estas cargas atuam sobre um determinado sistema estrutural pode
variar bastante. Uma edicao, por exemplo, possui vrias foras (cargas) atuando
sobre ela: o peso prprio dos pilares, vigas e lajes; o peso prprio das paredes, dos
revestimentos de piso, dos forros e das coberturas. A esse tipo de carga atuante cha-
mamos de CARGAS PERMANENTES; alm destas existem as chamadas CARGAS
ACIDENTAIS. As cargas acidentais em uma edicao podem ter diversas nature-
zas, mas talvez a mais relevante seja aquela oriunda da utilizao da prpria edica-
o. O peso das pessoas, dos mveis, de eletrodomsticos so cargas acidentais.
A norma brasileira NBR 6120: Cargas para o clculo de estruturas de edica-
es (ABNT, 1980), utiliza exatamente esse critrio de classicao para separar as
cargas a serem consideradas em uma edicao. Assim, na considerao do pesoprprio de uma viga de concreto armado de um prdio necessrio calcular seu
peso prprio a partir do peso especco aparente dado pela referida norma (no caso
25 KN/m). Da mesma forma, ao considerar o clculo da carga acidental de uma sala
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14 Captulo 1
de leitura de uma biblioteca, deve-se considerar a carga vertical de norma do mesmo
(que a NBR 6120/80 estabelece como 4 KN/m).
Como se pode notar, no caso de uma edicao, a carga acidental a ser considerada um
valor de certo modo xo independente de eventuais variaes de posio das pessoas e mobi-
lirio. Essa simplicao de clculo suciente e funciona bem nestes casos, mas existem cer-
tos tipos de estruturas onde o conceito e o clculo das cargas ca um pouco mais complexo.
REFLITA
Imagine que voc responsvel pelo
projeto de uma ponte rodoviria. Por ela
iro circular todos os dias diversos vecu-
los, com diferentes pesos, capacidades de
carga, nmero de eixos. Em algumas situ-
aes estes veculos iro transpassar ra-
pidamente a ponte; em outros momentos,congestionamentos podero fazer com que
alguns destes veculos quem durante um
tempo sobre a ponte. Como saber qual a
pior situao de clculo? Alis, como saber
quais as cargas possveis nestas situaes
para a elaborao do projeto? A partir des-
tes questionamentos, parece fcil entender
a importncia do assunto que estamos porconhecer: as cargas mveis.
Sssekind (1981, p.298) vai alm deste conceito inicial e coloca que:
As cargas ditas acidentais, conforme a prpria denominao, so aquelas
que podem ou no ocorrer na estrutura e so provocadas por ventos, em-
puxos de terra ou gua, impactos laterais, foras centrfugas, frenagens ou
aceleraes de veculos, sobrecargas (cargas de utilizao) em edifcios,
peso de materiais que vo preencher a estrutura (caso de reservatrios de
gua, silos, etc.), efeitos de terremoto (de importncia fundamental para os
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15Teoria das Estruturas I
projetos em regies sujeitas a abalos ssmicos), peso de neve acumulada
em regies frias e, nalmente, pelas assim denominadas cargas mveis.
No caso de estruturas como pontes, viadutos, passarelas suspensas, arquibanca-
das e ans, preciso considerar, portanto, aquilo que chamamos de cargas mveis.
As cargas mveis so originadas a partir de uma fora que conhecida (por
exemplo, o peso prprio de um caminho), entretanto esta fora muda de po-
sio em relao ao elemento estrutural (um tabuleiro de viaduto, por exemplo).
Diferentemente da situao do peso do mobilirio e de pessoas sobre uma laje de
um pavimento, no h como, nesta situao, atribuir um valor xo de carga acidental
em uma determinada rea; se fossemos considerar uma pretensa carga acidental de
projeto padronizada, precisaramos vericar cada uma das innitas posies da car-
ga em relao ao elemento estrutural. O conceito de carga mvel surge justamente
para garantir um clculo mais apropriado a estas situaes.
Cabe lembrar que as cargas mveis so diferentes de cargas acidentais dinmi-
cas, onde preciso levar em conta tambm, alm da variao da posio relativa, a
questo temporal. Para estes casos, deve-se recorrer a teorias vinculadas especi-
camente a Dinmica das Estruturas.
FIQUE POR DENTROO correto dimensionamento de uma estru-
tura sujeita a cargas acidentais como veculos
circulando e ao do vento fundamental para
garantir a segurana e estabilidade, durante
toda a vida til do sistema estrutural. Hoje, o
desenvolvimento das teorias das estruturas, o
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16 Captulo 1
conhecimento tcnico e o auxlio de softwares
computacionais facilitam muito a vida dos pro-
jetistas. Mas nem sempre foi assim. Um dos
exemplos mais conhecidos de ponte que entrouem colapso a famosa ponte Tacoma. Famosa
pelo seu balano, ruiu no nal de 1940. Tacoma
foi uma ponte pnsil localizada em Washington,
Estados Unidos. A ao do vento gerou o seu
colapso. A Ponte de Tacoma movimentava-se
levemente atraindo inclusive vrios curiosos
que queriam conhecer a ponte que balanava.Em um determinado dia, porm, o vento atingiu
uma velocidade de aproximadamente 65 km/h;
com isto comeou a gerar movimentos de tor-
o, aumentando progressivamente seu balan-
o at o colapso total. Segundo a WIKIPEDIA(2016), ao contrrio do que se publica em alguns
livros de fsica, acredita-se que os grandes mo-
vimentos foram causados devido ao fenme-
no de futter aeroelstico e no de ressonn-
cia. Um vdeo da ponte entrando em colapso
pode ser visto em: .
CARGAS MVEIS: TRENS-TIPO
Em uma ponte ou viaduto, o nmero de pessoas e veculos, bem como seu peso
e sua posio relativa uns em relao aos outros geram innitas combinaes de
cargas. Imagine as situaes abaixo. Como calcular para cada caso especco?
Foto: Site destaknews.blogspot.com.br
Acesso em: 06 jan. 16 Disponvel em:
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17Teoria das Estruturas I
Foto: Site g1.globo.com
Acesso em: 06 jan. 16 Disponvel em:
Foto: Site esporte.uol.com.br
Acesso em: 06 jan. 16 Disponvel em:
Foto: Site notcias.uol.com.br
Acesso em: 06 jan. 16 Disponvel em:
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18 Captulo 1
Para conseguirmos efetivamente calcular a estabilidade de uma estrutura submetida
a cargas mveis, preciso estabelecer alguns critrios. Estes esto denidos em nor-
mas especcas que denem os chamados TRENS-TIPO. Essa denominao, confor-
me cita Sssekind (1981), se originou por inuncia da necessidade de clculo de car-
gas em pontes ferrovirias, onde era preciso estabelecer um padro de carregamento.
Trens-tipo seriam, ento, veculos ideais que variam conforme normas especcas de
cada pas e do tipo de utilizao das estruturas (rodoviria, ferroviria, pessoas).
Marchetti (2008) cita que para realizar um clculo de um carregamento mvel em
uma estrutura como uma ponte preciso utilizar o conceito do trem-tipo, sendo que
esse elemento criaria um conjunto que soma cargas dos diferentes veculos e de
pessoas. O trem-tipo colocado no sentido longitudinal da estrutura e a sua ao
obtida por meio do carregamento, com correspondente linha de inuncia (conceito
importante que veremos na sequncia).
Como exemplo, a norma brasileira NBR 7188:2013: Carga mvel rodoviria e de
pedestres em pontes, viadutos, passarelas e outras estruturas (ABNT, 2013) considera
como carga mvel rodoviria padro, chamada TB-450, um veculo tipo de 450 kN, com
seis rodas, carga esttica concentrada aplicada no nvel do pavimento igual a 75 kN,
trs eixos de carga afastados entre si em 1,5 metros, com rea de ocupao de 18,0
m, circundada por uma carga uniformemente distribuda constante igual a 5,0 kN/m.
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19Teoria das Estruturas I
Fonte: ABNT NBR 7188, 2013
Uma vez denidas as cargas mveis atuantes, a resoluo de um sistema estru-
tural nestas condies dada pela determinao dos esforos mximos e mnimos
provocados nas estruturas por estas cargas. Conhecendo tambm os esforos devi-
dos as cargas permanentes e acidentais (no mveis), saberemos entre que valores
extremos ocorrer a variao dos esforos em cada parte da estrutura.
O procedimento de resoluo leva em conta, ainda a questo das linhas de inu-
ncia, que ser nosso prximo tpico de discusso.
LINHAS DE INFLUNCIA
A partir do momento que uma carga em movimento transpassa por uma estrutu-
ra, alterando sua posio relativa no conjunto, as foras internas em cada ponto desta
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20 Captulo 1
estrutura tambm sofrem algum tipo de variao. Dessa forma, as linhas de inuncia
se constituem em elementos grcos que representam como as deformaes ocorrem
nas estruturas e como as mesmas se alteram, conforme uma carga se move sobre elas.
As imagens a seguir, exemplicam a alterao nas deformaes em relao a
um momento aplicado estrutura, supondo-se que uma carga de 100kN se move ao
longo de uma viga de 10 metros biapoiada. No entanto, no confunda esta linha de
inuncia com diagrama solicitante.
Leet, Uang e Gilbert (2010) resumem linha de inuncia como sendo:
um diagrama cujas ordenadas, que so plotadas como uma funo da dis-
tncia ao longo do vo, fornecem o valor de uma fora interna, uma reao
ou um deslocamento em um ponto especco de uma estrutura quando uma
carga unitria de 1 kip ou 1 kN se move pela estrutura.
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21Teoria das Estruturas I
A construo da linha de inuncia ir nos auxiliar a determinar a seo crtica de
uma estrutura ao receber uma carga mvel. Para determinarmos a linha de inuncia,
deveremos estabelecer a localizao de uma dada seo S deste elemento, avaliando
a inuncia da carga concentrada que percorre a estrutura nesta seo predenida.
O procedimento, a seguir, descreve a resoluo de uma linha de inuncia em
uma viga isosttica biapoiada e similar ao que propem Leet, Uang e Gilbert (2010):
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22 Captulo 1
imagine uma viga isosttica como a do desenho acima. Ao colocarmos uma carga
concentrada de 1 KN sobre essa viga, e deslocarmos esta carga ao longo da viga da
esquerda para a direita (a), teremos diferentes valores das reaes Ra e Rb medida
que a carga muda de posio. Quando a carga est aplicada diretamente sobre o apoio
A, temos Ra=1 e Rb=0 (b); analogamente quando a carga for deslocada a uma distncia
L/4, temos Ra=0,75 e Rb=0,25 (c); quando a carga atinge o meio da viga (L/2), temos
que Ra=0,5 e Rb=0,5 (d); nalmente, quando a carga mvel atinge a posio do apoio B,
temos Ra=0 e Rb=1 (e). Para construir a linha de inuncia deste exemplo, basta dese-
nharmos o grco com os valores da reao Ra diretamente na posio correspondente
da carga unitria associada ao valor de Ra (f). Se o mesmo procedimento fosse aplicado
a uma carga pontual de 1kN que se desloca da direita para a esquerda a partir do apoio
B, teramos o grco da linha de inuncia devido a Rb (g). Esse procedimento pode ser
aplicado tanto para a vericao das linhas de inuncia devidos aos esforos cortantes
como para os momentos etores de sistemas isostticos.
INDICAO DE LEITURA
Livro: Curso de anlise estrutural I Estruturas Isostticas
A ideia de escrever este Curso de Anlise Estrutural nasceu
da necessidade encontrada de um texto que servisse de su-porte para o ensino da Isosttica e da Hiperesttica aos futu-
ros engenheiros civis, ideia esta que cresceu com o estmulo
recebido da parte de diversos colegas de magistrio, que se
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23Teoria das Estruturas I
vem deparando com o mesmo problema, e cuja concretizao se tomou possvel a
partir do interesse demonstrado pela Editora Globo em edit-lo.
Autor: Jos Carlos Sssekind
Disponvel em: . Acesso em: 04 jan. 16.
CONSIDERAES FINAIS
Caro(a) aluno(a), nesta unidade tivemos o primeiro contato com as bases con-
ceituais para a vericao do comportamento de cargas mveis em sistemas estru-
turais. Estes conceitos sero agora ampliados para que possamos traar os diagra-
mas de extremos e as envoltrias destes sistemas. Estes so justamente os nossos
prximos passos, que complementaro o que vimos aqui.
Lembramos que este livro uma primeira referncia para o(a) aluno(a) que est to-
mando contato com o assunto, e seu estudo deve ser complementado pelas sugestes
de leitura e/ou outras fontes de referncia para o aprofundamento do seu conhecimento.
Antes disso, atente para as atividades de autoestudo abaixo. Lembre-se que o
estudo de sistemas estruturais exige, alm da nossa capacidade de compreenso
do problema em si, que gastemos algumas horas praticando os procedimentos de
clculo envolvidos no processo. A dedicao leva a excelncia!
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ANOTAES
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Captulo
2
Linhas de
influnciaCarina Mariane Stolz; Daniel Tregnago Pagnussat;
Maria Fernanda Fvero Menna Barreto
INTRODUO
No momento em que desejamos dimensionar certos tipos de estrutura, necessrio
estabelecer quais os esforos mximos e mnimos que ela apresentar ao ser sub-
metida a um determinado carregamento mvel. No caso destas cargas mveis (con-
ceito que j detalhamos na unidade anterior), necessrio identicar e desenhar as
linhas de inuncia, para depois determinar um diagrama, chamado diagrama de
envoltria de esforos, indicando os valores mximos e mnimos das sees trans-
versais da estrutura em anlise. Agora chegou o momento de exercitarmos a deter-
minao destas linhas de inuncia, para nas prximas unidades desenvolvermos a
questo das envoltrias.
Mantenha a ateno e pratique conosco!
Bons estudos!
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OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Correlacionar o conceito de cargas mveis com o dimensionamento de
linhas de influncia.
Calcular linhas de influncia em estruturas isostticas.
ESQUEMA
Resoluo de exerccios sobre linhas de influncia em estruturas
isostticas
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27Teoria das Estruturas I
EXEMPLOS RESOLVIDOS DE LINHAS DE INFLUNCIA EM
ESTRUTURAS ISOSTTICAS
Retomando os conceitos que foram discutidos na Unidade I, chegou o momento
de entendermos o passo a passo do clculo de linhas de inuncia em vigas isost-
ticas, por meio de alguns exerccios resolvidos.
Exerccio resolvido 1
Considerando a viga biapoiada abaixo, determine as linhas de inuncia nos
apoios A e C.
Passo 1:
Estabelecer uma posio qualquer, entre os pontos A e C, para a carga unitria (1
kN), visando gerar uma equao geral para os valores de RA. Consideraremos que
a carga unitria est a uma distncia X1 do apoio A.
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28 Captulo 2
Passo 2:
Calcular o momento atuante sobre o apoio C, convencionando-se positivo o mo-
mento no sentido horrio.
Passo 3:
Calcular RA para diferentes valores de X1.
X1 RA
0 1
2,5 0,58
5 0,17
7,5 -0,25
10 -0,67
Passo 4:
Determinar a equao geral de RA para os casos em que a carga unitria estiver
localizada entre os apoios C e D mediante o somatrio dos momentos no ponto C.
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29Teoria das Estruturas I
Passo 5:
Calcular RA para diferentes valores de X2.
X2 RA
0 0
1 -0,17
2 -0,33
3 -0,5
Passo 6:
Desenhar a linha de inuncia de RA.
Passo 7:Considerando-se que o valor da soma da carga unitria aplicada em cada uma
das sees da viga deve ser igual a 1, para desenhar a linha de inuncia em RC
pode-se simplesmente subtrair os valores obtidos para RA de 1.
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30 Captulo 2
Outra forma de se obter os valores de Rc repetir os clculos realizados para
RA, porm em relao a RC.
Assim, podemos denir os valores de Rc:
Exerccio resolvido 2
Considere um objeto que est se movimentando ao longo da viga abaixo do pon-
to P1 ao ponto P5. Denida a seo S, desenhe as linhas de inuncia do cortante e
do momento nesta seo para cada uma das posies deste objeto.
Considere as seguintes convenes para cortante e momento:
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31Teoria das Estruturas I
Passo 1:
Quando o objeto de carga 1kN est na posio P1, podemos considerar que a
reao na seo S igual a zero, j que a reao sua carga ser dada pelo ponto
A, ou seja, RVA= 1 kN e RVS= 0.
Passo 2:
Quando o objeto de carga 1kN est na posio P2, imediatamente antes da se-
o S, teremos a seguinte situao:
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32 Captulo 2
Passo 3:
Quando o objeto de carga 1kN est na posio P3, imediatamente aps a seo
S, teremos a seguinte situao:
Passo 4:
Quando o objeto de carga 1kN est na posio P4, teremos a seguinte situao:
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33Teoria das Estruturas I
Passo 5:
Quando o objeto de carga 1kN est na posio P5, podemos considerar que a
reao na seo S igual a zero, j que a reao sua carga ser dada pelo ponto
A, ou seja, RVA= 1 kN e RVS= 0.
Passo 6:
Realizados os clculos dos valores dos cortantes e dos momentos, podemos
ento desenhar as linhas de inuncia para a seo S analisada.
Linha de inuncia do cortante em S:
Linha de inuncia do momento em S:
Exerccio resolvido 3
Considerando a viga engastada isosttica abaixo, determine as linhas de inun-
cia devidas ao cortante e ao momento etor em relao a seo S.
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34 Captulo 2
Passo 1:
Estabelea uma posio X1 qualquer, entre os pontos A e B, para uma carga
unitria (1 kN), visando gerar uma equao geral para os valores de Ra em relao
a seo S que est a uma distncia X.
Passo 2:
Calcular as reaes no engaste, convencionando-se positivo o momento no sen-
tido horrio.
Passo 3:
Calcular o cortante e o momento para diferentes valores de X1 em relao a X.
X1 Qs Ms
X1 < X 0 0
X1 > X 1 -X1+X
X1 = L 1 -L+X
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35Teoria das Estruturas I
Passo 4:
Realizados os clculos dos valores dos cortantes e dos momentos, podemos
ento desenhar as linhas de inuncia para a seo S analisada.
Linha de inuncia do cortante e do momento em S:
REFLITA
Todos os exemplos resolvidos acima so a
base conceitual para o clculo de qualquer outroexemplo numrico. Se colocarmos valores de car-
gas permanentes e acidentais adicionais a uma
viga, o procedimento no muda. Procure entender
a lgica da resoluo, pois somente assim voc
ser capaz de resolver exerccios mais complexos.
Hoje em dia o acesso a informao est
cada vez mais facilitado. Diferente de alguns
anos atrs, onde a informao estava restrita
s bibliotecas por meio de mdias impressas,
hoje praticamente possvel acessar bancos
de dados de todas as partes do mundo. Se
voc se interessa por esta parte de clculo
estrutural de pontes, viadutos e outras estru-
turas que utilizem o clculo de cargas m-veis, os links abaixo podem ser interessantes
para complementar seus estudos:
(site da
Associao Brasileira de Pontes e Estruturas,
possui um link de publicaes).
(site dedicado a discusses de
engenharia de pontes).
(base
de pesquisa de artigos cientcos em geral,
vale a pena buscar artigos tcnicos a partir
de palavras-chave em ingls).
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Captulo 2
FIQUE POR DENTRO
Abaixo alguns links interessantes para vocque est estudando esta parte da esttica dos
corpos rgidos to importante para a concep-
o de estruturas como pontes. Voc conhece
algumas das pontes mais incrveis do mundo?
Seguem algumas para voc conhecer!!!
.
.
CONSIDERAES FINAISE ento, com essa unidade conseguimos praticar bastante a questo das linhas
de inuncia. Esperamos que voc, neste momento, j esteja familiarizado com a
mesma, pois o clculo imprescindvel para a resoluo de estruturas com cargas
mveis. Se voc ainda est com diculdades, no desanime. Na prxima unidade
vamos desenvolver uma metodologia alternativa para a determinao das linhas de
inuncia que pode ajudar. Vamos trabalhar?
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Teoria das Estruturas I
ANOTAES
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ANOTAES
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Captulo
3
Princpio demller-breslau
Carina Mariane Stolz; Maria Fernanda Fvero
Menna Barreto; Daniel Tregnago Pagnussat
INTRODUO
O princpio de Mller-Breslau, tambm conhecido como Mtodo Cinemtico para
traado de Linhas de Inuncia (LI), permite que as linhas de inuncia para as reaes,
cortante e momento de vigas sejam determinadas de forma qualitativa e rapidamente.
Segundo Leet et al. (2010), este mtodo pode ser utilizado principalmente para
as seguintes aplicaes:
vericar se o aspecto de uma linha de inuncia, produzida pelo movimento de
uma carga unitria em uma estrutura, est correto;
estabelecer onde se deve posicionar a carga mvel em uma estrutura para maximi-
zar uma funo especca, sem avaliar as ordenadas da linha de inuncia. Uma vez es-
tabelecida a posio crtica da carga, ca mais simples analisar diretamente certos tipos
de estruturas para a carga mvel especicada do que desenhar a linha de inuncia;
determinar a localizao das ordenadas mximas e mnimas de uma linha de
inuncia, para que apenas algumas posies da carga unitria precisem ser consi-
deradas quando as ordenadas da linha de inuncia forem calculadas.
Bons Estudos!
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OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Calcular linhas de influncia em estruturas isostticas.
ESQUEMA
Princpio de Mller-Breslau
Resoluo de exerccios sobre linhas de influncia em estruturas
isostticas mediante o uso do mtodo
Exemplos e exerccios
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41Teoria das Estruturas I
O MTODO DE MLLER-BRESLAU
Resumidamente, deve-se seguir trs etapas para traar as LI pelo Mtodo de
Mller-Breslau (SSSEKIND, 1980):
a. rompe-se o vnculo capaz de transmitir o efeito E cuja linha de inuncia se
deseja determinar;
b. na seo onde atua o efeito E, atribui-se estrutura, no sentido oposto ao de
E positivo, um deslocamento generalizado unitrio, que ser tratado como
sendo muito pequeno;
c. a congurao deformada (elstica) obtida a linha de inuncia.
A tabela, a seguir, apresenta exemplos de deslocamentos generalizados em vn-
culos pelo mtodo de Mller-Breslau.
Fonte: Nunes e Martha (2001)
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42 Captulo 3
REFLITA
Voc sabia que a ponte suspensa que
possui o maior vo livre do mundo est no
Japo?
A Ponte Akashi-Kaikyo est localizada
entre a cidade de Kobe e a ilha Awaji, no
estreito de Akashi, no Japo. Foi inaugu-
rada em abril de 1998, aps 10 anos de
construo, com 3911m de comprimento
total e 1991m de vo central, sendo as-
sim a maior ponte suspensa do mundo. A
Akashi-Kaikyo conquistou trs recordes: o
de vo mais extenso, o de ponte com torre
mais alta, com 283m e o de ponte mais
cara (4,3 bilhes de dlares). O compri-
mento total de fios de ao usados na pon-
te de 300.000 km, quantidade suficiente
para dar 7,5 voltas ao redor da Terra.
Percebeu a importncia do entendimento
do comportamento das estruturas para colo-
car em prtica um projeto ousado como este?
Disponvel em: . Acesso
em: 16 jan. 16.
Vamos ver alguns exemplos de aplicao para simplicar o entendimento do m-
todo de Mller-Breslau?
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43Teoria das Estruturas I
Exemplo 1:
Linha de Inuncia de reao vertical em A:
Linha de Inuncia de cortante em B:
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44 Captulo 3
Exemplo 2:
Linhas de inuncia das reaes em A, C e D.
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45Teoria das Estruturas I
Linha de inuncia do corte em C:
A B
C
FIQUE POR DENTRO
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46 Captulo 3
Quer simular o comportamento de es-
truturas? Visualizar suas deformaes?
Entender as consequncias das foras que
so aplicadas? Calcular cargas mveis e li-
nhas de inuncia? O programa FTOOL pode
ser uma tima ferramenta para te ajudar!
Desenvolvido pelo Professor Associado
da Pontifcia Universidade Catlica do Rio
de Janeiro (PUC-Rio) Luiz Fernando Martha,
o FTOOL um programa que se destina
ao ensino do comportamento estrutural de
prticos planos, ocupando um espao pouco
explorado por programas educativos, que se
preocupam mais com o ensino das tcnicas
numricas de anlise, ou por verses educa-
cionais de programas comerciais, mais preo-
cupados em introduzir os estudantes s suas
interfaces. Seu objetivo bsico motivar oaluno para aprender o comportamento estru-
tural. A experincia de ensino nesta rea tem
mostrado que o processo de aprendizado dos
mtodos de anlise estrutural no eciente
sem o conhecimento sobre o comportamento
estrutural. muito difcil motivar o aluno pa-
dro a aprender a teoria dos mtodos de
anlise sem entender como o modelo sendo
analisado se comporta na prtica. O proces-
so de aprendizado dos mtodos de anlise
melhoraria bastante se o estudante pudesse
aprender sobre o comportamento estrutural
simultaneamente. Do seu objetivo bsico
decorre a necessidade do FTOOL ser uma
ferramenta simples, unindo em uma nica in-
terface recursos para uma eciente criao e
manipulao do modelo (pr-processamen-
to) aliados a uma anlise da estrutura rpida
e transparente e a uma visualizao de resul-
tados rpida e efetiva (ps-processamento).
O download gratuito do programa, bem
como explicaes de como utiliz-lo podem
ser encontrados no site: . Voc ainda pode encontrar na inter-
net diversas apostilas de diferentes instituies
de ensino que ensinam o uso do programa.
Disponvel em: . Acesso em: 04 jan. 16.
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47Teoria das Estruturas I
INDICAO DE LEITURA
Livro: Sistemas de Estruturas
Nesta obra bilngue, explcitas ilustraes mostram
o comportamento complexo dos sistemas estrutu-
rais e a relao entre estrutura e forma arquitetnica.
Consequentemente, o projetista - arquiteto, engenheiro
ou estudante - pode adquirir desde uma viso geral ao
conhecimento especco para elaborar ideias estrutu-
rais. Aps mais de 30 anos de existncia, este livro con-
tinua sendo hoje, nesta viso atualizada, o manual de referncia na matria.
Autor: Heino Engel
Disponvel em: . Acesso em: 16 jan. 16.
CONSIDERAES FINAIS
Caro(a) aluno(a), estamos chegando ao nal de mais uma unidade e com ela
o encerramento do estudo terico referente a linhas de inuncia. Para facilitar o
emprego das linhas de inuncia em vigas isostticas, Soriano (2010) apresenta em
seu livro um formulrio para uma viga engastada e uma biapoiada, com os perstpicos de LI para cada uma delas, apresentado na tabela a seguir.
Facilitou um pouquinho a vida, no?
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Captulo 3
Neste momento voc deve estar pensado: por que este formulrio foi apresen-
tado somente nas consideraes nais da unidade?. Esta sistemtica proposital,
caro(a) aluno(a). Primeiramente, indispensvel que se entenda o comportamento
das estruturas que estamos analisando, para posteriormente utilizarmos as frmulas
prontas. O mesmo se aplica a softwares de clculo estrutural, sendo que de nada
adianta eu comprar um software carssimo e de excelente qualidade se eu no sou-
ber analisar os resultados que ele me d. No acha?
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Teoria das Estruturas I
ANOTAES
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ANOTAES
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Captulo
4
Diagramas devalores extremose envoltrias
Carina Mariane Stolz; Maria Fernanda Fvero
Menna Barreto; Daniel Tregnago Pagnussat
INTRODUO
Estamos chegando no momento nal de reunir todos os conceitos abordados at o
momento e sua aplicao prtica no dimensionamento de estruturas. Nos falta, ca-
ro(a) aluno(a), buscar compreender como fundamental, dentro de uma distribuio
de esforos devido a uma carga mvel que muda de posio ao longo do elemento
estrutural, saber identicar os valores extremos e as envoltrias. Em termos prticos,
o objetivo de vericar as situaes mais desfavorveis das cargas mveis aplica-
das, pois estas sero a base para nosso futuro dimensionamento.
Fique atento(a) metodologia de resoluo, pois a mesma exige vrios passos
at a resposta nal.
Bons estudos!
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OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Conceituar Diagramas de valores Extremos e Envoltrias.
Correlacionar o conceito de cargas mveis com o dimensionamento delinhas de influncia, valores extremos e envoltrias.
ESQUEMA
Valores Extremos e Envoltrias
Exemplos e exerccios
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53Teoria das Estruturas I
DIAGRAMAS DE VALORES EXTREMOS E ENVOLTRIAS
O diagrama de valores extremos representa os mximos efeitos (sejam eles esfor-
os ou deslocamentos), devido a uma carga mvel ao qual a estrutura est submeti-
da. Esses diagramas sero gerados pelas chamadas linhas de mximos e mnimos.
Segundo Chameki (1956), o traado da linha de mximos se d de diferentes formas:
a. Escolhe-se um determinado nmero de pontos em uma estrutura para em
seguida, em cada ponto, determinar a posio da carga mvel que provoca o
mximo efeito procurado (mediante as linhas de inuncia), ou:
b. Determina-se, por meio de um processo analtico, a posio da carga mvel
que provoca o mximo efeito procurado, em relao a um determinado ponto
desta estrutura (Exemplo 1), ou:
c. Outros processos especiais, para estruturas especcas, como o processo de
Winkler (que no abordaremos aqui).
FIQUE POR DENTRO
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54 Captulo 4
Voc tem diculdade em visualizar o
comportamento das estruturas ao serem
submetidas aos diferentes esforos ou pos-
surem rigidez distintas? Que tal reproduzir
o comportamento dessas estruturas me-
diante maquetes exveis? Esta foi a ideia
dos idealizadores do Kit Mola.
O kit composto por um conjunto de
esferas, molas, os, tringulos e placas de
ao, plstico e ms e tem como objetivo
inovar no ensino de estruturas nos cursos de
engenharia e arquitetura.
Ficou interessado(a)? Acesse os vdeos
com demonstraes do kit mola no YouTube.
Segue o link de um deles: .
Exemplo 1: (adaptado de Chamechi, 1956, p.133)
A partir da carga concentrada P aplicada nas diferentes sees da viga isosttica
abaixo, traar a linha dos mximos momentos etores.
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55Teoria das Estruturas I
RESPOSTA: na gura a), temos a descrio da viga em estudo. Ao traarmos a
linha de inuncia do momento etor em uma seo S, temos o grco apresentado
em b); A carga P ir gerar um momento etor mximo em S quando estiver exatamente
sobre a seo (como indica abaixo a gura c). A frmula deste momento dada por:
Sendo a=x e b=(L-x) a equao anterior pode ser desdobrada em:
Essa equao uma parbola do segundo grau, representada pela linha da -
gura d), e corresponde a linha de mximos momentos nas sees. O valor mximo
dessa equao vale quandoExemplo 2: determine os valores mximos de momento etor na seo S da viga abaixo
(Fonte: . Acesso em: 15 jan. 16):
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56 Captulo 4
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58 Captulo 4
Finalmente, sobre envoltrias limite, Holtz (2005, p.56) descreve:
As envoltrias limites de um determinado esforo em uma estrutura descrevem
para um conjunto de cargas mveis ou acidentais, os valores mximos e m-
nimos deste esforo em cada uma das sees da estrutura, de forma anloga
a que descreve o diagrama de esforos para um carregamento xo. Assim, o
objetivo da Anlise Estrutural para o caso de cargas mveis ou acidentais
a determinao de envoltrias de mximos e mnimos de momentos etores,
esforos cortantes, etc., o que possibilitar o dimensionamento da estrutura
submetida a este tipo de solicitao. As envoltrias so, em geral, obtidas por
interpolao de valores mximos e mnimos, respectivamente, de esforos cal-
culados em determinado nmero de sees transversais ao longo da estrutura.
Vamos desenvolver ainda mais este conceito?
As chamadas ENVOLTRIAS determinam uma faixa de trabalho de uma estru-
tura. Para entendermos melhor: quando temos uma estrutura submetida a cargas
mveis, tambm temos que considerar os prprios carregamentos permanentes
nela existentes. Para realizar a incluso dos efeitos das cargas permanentes aos
valores extremos calculados de cada uma das reaes de apoio em funo das car-
gas mveis, estes valores devem ser somados s reaes correspondentes a estes
tipos de carregamento. O resultado da soma destes valores aos valores extremos
(mximos e mnimos, que aprendemos a calcular anteriormente) gera uma tabela
que nos fornece pontos para plotarmos um grco, que denem a ENVOLTRIA
DE MXIMO ESFORO e a ENVOLTRIA DE MNIMO ESFORO. Estas envolt-
rias denem uma faixa de trabalho na qual o Engenheiro pode dimensionar, com a
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59Teoria das Estruturas I
devida segurana, cada seo de uma ponte, viaduto ou passarela submetida a car-
regamentos permanentes e cargas mveis. Vamos, ento, ver um exemplo resolvido
para aprendermos a calcular envoltrias.
Exemplo 3:
Determine a envoltria de esforos internos da viga biapoiada com balanos,
carga permanente e carga mvel apresentada a seguir (fonte: . Acesso em: 16 jan. 16).
Inicialmente, determinaram-se os diagramas de esforo cortante e de momento
etor devidos carga permanente.
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60 Captulo 4
Em um segundo momento, calculou-se os esforos cortantes mximos e mni-
mos devido carga mvel para cada seo transversal adotada da estrutura.
O diagrama, a seguir, apresenta o clculo do cortante mximo e mnimo para a seo Besq:
O diagrama, a seguir, apresenta o clculo do cortante mximo e mnimo para a seo Bdir
:
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Esforo cortante mximo e mnimo na seo C:
Esforo cortante mximo e mnimo na seo D:
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62 Captulo 4
A tabela e a gura apresentadas a seguir apresentam os resultados do esforo
cortante mximo e mnimo nas sees da estrutura devido a cada carregamento
atuante e o valor nal das envoltrias de esforo cortante.
SeoCarga
Permanente
Carga Mvel Envoltrias
Mnimo Mximo Mnimo Mximo
A 0 -20 0 -10 0
BESQ
-60 -60 0 -120 -60
BDIR
+120 -8,75 +91,25 +111,25 +211,25
C +60 -12,50 +57,50 +47,50 +117,50
D 0 -31,25 +31,25 -31,25 +31,25
E -60 -57,50 +12,50 -117,50 -47,50
FESQ
+120 -91,25 +8,75 -211,25 -111,25
FDIR
+60 0 +60 +60 +120
G 0 0 +20 0 +20
As guras, a seguir, mostram como foi feita a determinao dos momentos etores
mximos e mnimos devidos carga mvel para cada seo transversal da estrutura.
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63Teoria das Estruturas I
Momento etor mximo e mnimo na seo B:
Momento etor mximo e mnimo na seo C:
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64 Captulo 4
Momento etor mximo e mnimo na seo D:
Os resultados do momento etor mximo e mnimo nas sees da estrutura de-
vido a cada carregamento atuante e o valor nal das envoltrias de momento etor
esto apresentados na tabela abaixo:
SeoCarga
Permanente
Carga Mvel Envoltrias
Mnimo Mximo Mnimo Mximo
A 0 0 0 0 0
B -90 -105 0 -195 -90
C +180 -90 +195 +90 +375
D +270 -75 +255 +195 +525
E +180 -90 +195 +90 +375
F -90 -105 0 -195 -90
G 0 0 0 0 0
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65Teoria das Estruturas I
Envoltrias de momento etor:
INDICAO DE LEITURA
Livro: Arquiteturas da Engenharia - Engenharias da
Arquitetura
Neste livro, trs professores universitrios explicam o fun-
cionamento estrutural de edifcios, pontes e torres de for-
ma simples, quase intuitiva. A ideia central mostrar que
as melhores obras nascem do encontro feliz de compe-
tncias na arquitetura e na engenharia. A publicao re-
sulta da experincia didtica dos autores, que desenvolveram um mtodo de ensino
inovador, ajustado a futuros arquitetos, mas tambm indispensvel aos prossionais
de engenharia. Mais do que pretender rever o tema com uma abordagem fechada
que resultaria em um texto com princpio, meio e m, os autores optaram por manter a
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Captulo 4
possibilidade de fragmentos que, com ajuda de dezenas de exemplos reais entrelaa-
dos, acabam por congurar outros sentidos teis ao esclarecimento e ao aprendizado.
Autores: Yopanan C. P. Rebello, Joo Marcos Lopes, Marta Boga.
Disponvel em: . Acesso em: 16 jan. 16.
REFLITA
A disponibilidade de informaes nainternet constitui-se em uma importante
ferramenta de pesquisa para estudantes
em qualquer lugar do mundo. Hoje em dia,
possvel pesquisar sobre qualquer as-
sunto. No raro, existem diversas videoau-
las para estudantes de engenharia sobre
Esttica das estruturas. Elas podem serteis para complementar seus estudos.
Contudo, tenha bastante ateno quantoa fonte de pesquisa que est sendo utili-
zada. Muitas vezes, os vdeos disponibi-
lizados na internet so produzidos pelos
prprios estudantes como parte de uma
disciplina, ou por pessoas sem o devido
preparo, que geram material com erros
conceituais. Fique bem atento(a) ao tipode material que est pesquisando!
CONSIDERAES FINAIS
Encerrando esta etapa deste livro, agora estamos com todos os conceitos com-
pletos para a compreenso das bases de clculo de estruturas submetidas a cargas
mveis. Lembramos, novamente, que este material uma base inicial para seusestudos no tema, que devem ser complementados com mais horas de trabalho por
meio de leituras, exerccios etc. Mas ainda temos bastante matria para aprender!
Sigamos em frente!
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ANOTAES
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Captulo
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Princpio dostrabalhosvirtuais
Carina Mariane Stolz; Maria Fernanda Fvero
Menna Barreto; Daniel Tregnago Pagnussat
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Compreender o conceito e aplicar o Princpio dos Trabalhos Virtuais, a
partir do qual resolveremos o problema do clculo de deformaes nas
estruturas.
ESQUEMA
Princpio dos Deslocamentos Virtuais
Corpos rgidos
Corpos elsticos
Princpio das Foras Virtuais
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71Teoria das Estruturas I
INTRODUO
O Princpio dos Trabalhos Virtuais estabelece a relao entre as foras () atuan-
tes em um ponto e seus possveis deslocamentos (), sendo esta ou aquela virtual1.
Desta forma, o trabalho () pode ser descrito como:
(5.1)
Conforme dito anteriormente, o Trabalho Virtual pode ser gerado a partir de duas
situaes:
Trabalho realizado por foras reais durante um deslocamento virtual;
Trabalho realizado por foras virtuais durante um deslocamento real.
O termo virtual, empregado acima, remete a algo ctcio. Ou seja, o deslocamen-
to virtual e a fora virtual so arbitrariamente impostos sobre o sistema estrutural,
eles no ocorrem realmente.
Segundo Beer, Johnston, Mazurek e Eisenberg (2012, p.123), o Princpio do
Trabalho Virtual para uma partcula estabelece que, se uma partcula est em equi-
lbrio, o trabalho virtual total das foras atuantes sobre ela zero para qualquer
deslocamento virtual desta partcula. Ou seja, se a partcula est em equilbrio, a
resultante das foras () zero. Substituindo este valor na equao 5.1, se tem que o
trabalho virtual tambm igual zero.
1 Todas as grandezas virtuais sero denotadas por um trao superior na equao, por exemplo,
signica trabalho virtual.
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72 Captulo 5
PRINCPIO DOS TRABALHOS VIRTUAIS
Princpio dos Deslocamentos Virtuais
O Princpio dos Deslocamentos Virtuais pode ser utilizado para determinar qual-
quer um dos esforos seccionais das estruturas (SORIANO; LIMA, 2006). Ele apli-
cvel aos corpos rgidos e elsticos, descritos a seguir.
Corpos rgidos
Para um corpo rgido em equilbrio, o trabalho virtual total das foras externas
atuantes sobre o corpo rgido zero para qualquer deslocamento virtual desse corpo
(SSSEKIND, 1980; BEER; JOHNSTON; MAZUREK; EISENBERG, 2012).
(5.2)
Nas estruturas isostticas o deslocamento do apoio no provoca deformaes
nem esforos internos. Desta forma, considera-se que as estruturas isostticas fun-
cionam como corpos rgidos (SORIANO; LIMA, 2006). Sendo assim, as reaes
de apoio de estruturas isostticas podem ser calculadas utilizando o Princpio dos
Trabalhos Virtuais.
Exemplo 1 (SORIANO; LIMA, 2006) Calcule a reao no apoio A da estrutura
abaixo.
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73Teoria das Estruturas I
Para uma fora real (reao de apoio A), aplica-se um deslocamento virtual.
O Princpio dos Trabalhos Virtuais para corpos rgidos fornece:
(a)
Da geometria da congurao virtual mostrada anteriormente, tem-se:
(b)
Substituindo a equao (b) em (a), obtm-se:
(c)
Corpos elsticos
Corpos elsticos so corpos deformveis, onde um ponto em seu interior se move
em relao aos outros. Neste caso, as foras internas e externas realizam trabalho.
Quando a estrutura hiperesttica, a congurao virtual uma congurao defor-
mada, de trabalho interno diferente de zero (SORIANO; LIMA, 2006).
Sendo assim, para um corpo elstico que atingiu o equilbrio, o trabalho virtualtotal das foras externas igual ao trabalho virtual das foras internas, para to-
dos os deslocamentos virtuais impostos sobre ele (SSSEKIND, 1980; SORIANO;
LIMA, 2006; MARTHA, 2010).
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74 Captulo 5
(5.3)
(5.4)
A deformao interna virtual pode ser desmembrada em parcelas que conside-
ram os efeitos relativos de suas sees: deformao axial devido ao esforo normal,
deformao de exo devida ao momento etor, deformao de cisalhamento de-
vido cortante e deformao de toro devido ao momento torsor. Sendo assim, o
trabalho interno a energia de deformao total.
(5.5)
Da equao 5.5 tem-se:
- Esforos normal, momento etor, cortante e torsor no sistema vir-
tual provocado por P;
N, M, V, T Esforo normal, momento etor, cortante e torsor no sistema real
provocado pelo carregamento real;
Comprimento do elemento estrutural;
E Mdulo de elasticidade longitudinal do material;A rea da seo transversal do elemento;
I Momento de inrcia da seo transversal em relao ao seu eixo neutro;
G Mdulo de elasticidade transversal;
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75Teoria das Estruturas I
rea de cisalhamento referente seo transversal, , valores na tabela
abaixo;
J Momento de inrcia toro da seo, valores na tabela a seguir.
Fonte: Soriano e Lima (2006)
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76 Captulo 5
Substituindo-se a equao 5.4 e 5.5 na equao 5.3, se alcana a equao nal.
(5.6)
PRINCPIO DAS FORAS VIRTUAIS
Em estruturas de material elstico linear, o Princpio das Foras Virtuais ape-
nas uma forma alternativa de se escrever o Princpio dos Deslocamentos Virtuais
(SORIANO; LIMA, 2006).
(5.7)
A equao 5.7 expressa o Teorema das Foras Virtuais que se enuncia: conside-
rando em uma estrutura um sistema de foras equilibradas quaisquer, denominadas
foras virtuais, o trabalho virtual das foras externas igual ao trabalho virtual das
foras internas (SORIANO; LIMA, 2006).
uma das principais ferramentas para a determinao de deslocamentos em
estruturas, por meio da qual se utiliza um sistema virtual diferente do sistema real
que se deseja calcular um deslocamento ou rotao. O sistema virtual trabalha com
a mesma estrutura, porm com carregamento unitrio compostos de uma fora (oumomento) escolhidos arbitrariamente na direo do deslocamento (ou rotao) que
se deseja calcular e de suas correspondentes reaes de apoio (MARTHA, 2010).
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77Teoria das Estruturas I
Consideraes gerais
Para as estruturas que lidamos usualmente na prtica, podemos acrescentar as
seguintes informaes, segundo Sssekind (1980):
A parcela pode ser desprezada em presena das demais, com erro
mnimo (somente em caso de vos muito curtos e cargas muito elevadas em
que a inuncia do esforo cortante considervel);
A parcela tambm pode ser desprezada em peas de estruturas que
no trabalhem fundamentalmente ao esforo normal;
A parcela pode ser obtida pelo uso de tabelas:
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78 Captulo 5
Fonte: . Acesso em: 24 jan. 2016
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79Teoria das Estruturas I
Exemplo 2 (SSSEKIND, 1980) Calcular o deslocamento horizontal de D, para
o quadro abaixo, que tem para todas as barras.
Para um deslocamento real, aplica-se uma fora virtual (unitria) no local em que
se deseja obter tal deslocamento (Figura a), desta forma se tem o estado de defor-
mao virtual (Figura b):
a. Aplicao da fora virtual para ob-
ter o deslocamento real.
b. Estado de carregamento (momento)
da fora virtual.
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80 Captulo 5
Em seguida, calcula-se o estado real, ou seja, o estado de deformao da es-
trutura com o carregamento real aplicado (Figura c), obtendo-se assim o estado de
deformao real (Figura d):
c. Estrutura com o carregamento
real aplicado.
d. Estado de deformao (momento)
da fora real.
Com o estado de deformao real (Figura e) e virtual (Figura f), calcula-se o des-
locamento real pela equao 5.7.
e. Estado de deformao real. f. Estado de deformao virtual.
Por se tratar de uma estrutura que trabalha fundamentalmente a exo, conside-
raremos s o momento no clculo da deformao em cada barra:
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81Teoria das Estruturas I
(a)
(b)
(c)
Com a forma dos estados de deformaes e equao c, entra-se na tabela en-
contrando o valor do deslocamento:
Sendo o sinal do deslocamento negativo, indica que o sentido da fora unitria
se ope ao deslocamento, logo o deslocamento real no ponto D para sua direita.
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82 Captulo 5
FIQUE POR DENTRO
Aprender o Princpio dos TrabalhosVirtuais essencial para resoluo de
estruturas hiperesttica pelo Mtodo dasForas, logo no o ignore ou subestime-o.
REFLITA
extremamente importante o domnio
da isosttica para traar os diagramas de
esforos seccionais (normal, momento, cor-tante e torsor) das estruturas, pois qualquer
deslize nos diagramas causar um erro na
obteno da deformao, visto que esta de-
pende daquele.
Por isso, caso encontre diculdades emtraar os diagramas, no deixe de rever os
contedos passados de isosttica.
INDICAO DE LEITURA
Livro: Curso de anlise estrutural 2
A ideia de escrever este Curso de Anlise Estrutural nas-
ceu da necessidade encontrada de um texto que nos
servisse de suporte para o ensino da Isosttica e da
Hiperesttica aos futuros engenheiros civis, ideia esta
que cresceu com o estmulo recebido da parte de diver-
sos colegas de magistrio, que se vem deparando com o
mesmo problema e cuja concretizao se tornou possvel
a partir do interesse demonstrado pela Editora Globo em edit-lo.
Autor: Jos Carlos Sssekind
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83Teoria das Estruturas I
CONSIDERAES FINAIS
Conforme visto, o Princpio dos Trabalhos Virtuais est diretamente relacionado
com as foras e os deslocamentos da estrutura, sendo um dos dois virtuais.
Ou seja, o trabalho virtual pode ser realizado por uma fora real gerando um des-
locamento virtual ou por uma fora virtual gerando um deslocamento real. A partir dis-
so, surgem o Princpio dos Deslocamentos Virtuais e o Princpio das Foras Virtuais.
Aprender o Princpio dos Trabalhos Virtuais muito importante, pois ele lar-
gamente utilizado no Mtodo das Foras para resoluo de estruturas hiperest-
tica. Sendo assim, a aprendizagem do tema em questo o passo inicial e ser
explorado mais adiante.
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ANOTAES
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Captulo
6
Deslocamentosem estruturasisostticas
Carina Mariane Stolz; Maria Fernanda Fvero
Menna Barreto; Daniel Tregnago Pagnussat
INTRODUO
A deformao mxima de uma viga sob um carregamento tem importncia espe-
cial, pois as especicaes de projeto geralmente incluem um valor mximo admis-
svel para sua deformao (BEER; JOHNSTON; DEWOLF, 2010).
Uma viga prismtica submetida exo pura exionada em um arco de circun-
ferncia que, dentro do regime elstico, a curvatura da superfcie neutra pode ser
expressa como:
(6.1)
Da equao 6.1, tem-se:
M Momento etor;
x Distncia da seo a partir da extremidade esquerda da viga;
E Mdulo de elasticidade;
I Momento de inrcia da seo transversal.
A informao da curvatura em vrios pontos da viga permite concluses gerais
referentes deformao da viga sob determinado carregamento.
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OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Obter, sem a aplicao do Princpio dos Trabalhos Virtuais, as
deformaes elsticas de uma viga:
Deslocamento transversal (flecha).
Inclinao.
ESQUEMA
Equao da linha elstica
Mtodo da superposio
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87Teoria das Estruturas I
EQUAO DA LINHA ELSTICA
Para encontrar a inclinao e o deslocamento transversal da viga em qualquer
ponto, determina-se a equao diferencial linear de segunda ordem dada a seguir,
que governa a linha elstica caracterizando a forma da viga deformada (BEER;
JOHNSTON; DEWOLF, 2010).
(6.2)
A inclinao dada pela equao 6.3, que nada mais do que a integrao da
equao anterior.
(6.3)
A deformao vertical (echa) dada pela equao 6.4, que nada mais do que
duas integraes sucessivas da equao 6.2 ou uma nica integrao da equao 6.3.
(6.4)
As constantes de integrao e so determinadas pelas condies de contorno
ou, mais precisamente, pelas condies impostas viga pelos seus apoios (BEER;
JOHNSTON; DEWOLF, 2010):
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88 Captulo 6
Fonte: Beer, Johnston e Dewolf (2010)
Exemplo 1 (BEER; JOHNSTON; DEWOLF, 2010) A viga em balano AB abaixo,
tem seo transversal uniforme e suporta uma fora P na sua extremidade livre A.
Determine a equao da linha elstica, a echa e a inclinao em A.
a) Carregada.
b) Deformada.
Primeiramente, se dene a equao de momento, que ser integrada at chegar
na equao da linha elstica.
Substituindo-se M(x) na equao 6.3:
(a)
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89Teoria das Estruturas I
Pelas condies de contorno, sabe-se que no ponto B e .e .
Inserindo essas informaes na equao a, tem-se que:
Inserindo o valor de na equao da inclinao (equao a) e integrando tudo
novamente, obtm-se a equao da linha elstica:
(b)
Pelas condies de contorno, sabe-se que no ponto B e e
Inserindo essas informaes na equao b, obtm-se:
Inserindo o valor de na equao b, tem-se a equao da linha elstica:
Para obter a echa no ponto A, basta inserir na equao da linha elstica a dis-tncia x do ponto A, .:
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90 Captulo 6
Para obter a inclinao no ponto A, basta inserir na equao da inclinao (equa-
o a) a distncia x do ponto A, , .
Exemplo 2 (BEER; JOHNSTON; DEWOLF, 2010) A viga biapoiada AB est
submetida a uma fora w uniformemente distribuda por unidade de comprimento.
Determine a equao da linha elstica e a echa mxima da viga.
1. Carregada.
2. Deformada.
Primeiramente, se calculam as reaes de apoio.
Em seguida, dene-se a equao de momento que representa a viga.
Substituindo-se M(x) na equao 6.3:
(a)
Integrando-se novamente, obtm-se a equao da linha elstica:
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91Teoria das Estruturas I
(b)
Pelas condies de contorno, sabe-se que no ponto A e e no
Ponto B e e . Inserindo essas informaes na equao b, obtm-se
um sistema que fornece o valor de e :
;
Inserindo os valores de e na equao b, tem-se a equao da linha elstica:
Sabe-se que a maior echa ocorre no centro da viga. Desta forma, substituindo x
por na equao da linha elstica, tem-se a echa mxima da viga.
Exemplo 3 (BEER; JOHNSTON; DEWOLF, 2010) Para a viga prismtica e o
carregamento mostrado, determine a inclinao e a echa no ponto D.
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92 Captulo 6
3. Carregada.
4. Deformada.
Primeiramente, se calculam as reaes de apoio.
Em seguida, dene-se a equao de momento. So necessrias duas equaes
de momento, uma para parte AD outra para parte DB.
Substituindo-se M na equao 6.3:
(a)
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93Teoria das Estruturas I
Integrando-se novamente, obtm-se a equao da linha elstica:
(
Pelas condies de contorno, para o trecho AD, enquanto e para
o trecho DB, enquanto . Inserindo isto na equao a, tem-se que:
(c)
Novamente pelas condies de contorno, quando e
e , logo:
(d)
(e)
A partir das equaes c, d, e, forma-se um sistema que fornecer as incgnitas
, , :
Substituindo esses valores na equao a e equao b, tem-se:
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94 Captulo 6
(f)
(g)
Fazendo em qualquer uma das equaes f, tem-se a inclinao no
ponto D e fazendo a mesma coisa em qualquer uma das equaes g, tem-se a echa
no mesmo ponto.
MTODO DA SUPERPOSIO
A deformao e a declividade de vigas submetidas a vrios carregamentos po-
dem ser obtidas pela superposio do efeito de cada carregamento individualmente
que, aps somados, do o resultado do carregamento como um todo.
Fonte: Beer, Johnston e Dewolf (2010)
Para facilitar, abaixo h uma tabela que fornece a echa mxima, a inclinao e
a equao da linha elstica para vrias estruturas. Desta forma, a estrutura da gura
anterior pode ser facilmente obtida pela tabela abaixo.
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95Teoria das Estruturas I
Fonte: Beer, Johnston e Dewolf (2010)
FIQUE POR DENTROPor meio do mtodo apresentado nes-
ta unidade, tambm se pode calcular
inclinaes e deformaes em estruturas
hiperestticas.
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96 Captulo 6
REFLITA
Quais os fatores que inuenciam direta-mente na echa e na inclinao da estrutura?
Em uma estrutura, deseja-se aumentar o seu
carregamento mantendo a deformao verti-cal mxima (echa) constante. Isso poss-
vel? Como?
INDICAO DE LEITURA
Livro: Resistncia dos Materiais
O objetivo principal de um curso bsico de mec-
nica desenvolver no estudante de engenharia a
habilidade para analisar um dado problema de ma-
neira simples e lgica e aplicar alguns princpios
fundamentais e bem compreendidos na sua solu-
o. Esse texto destinado ao primeiro curso em
mecnica dos materiais ou mecnica dos slidos
ou resistncia dos materiais oferecido aos estu-
dantes de engenharia nos dois primeiros anos do curso de graduao. Os autores
esperam que o livro auxilie os professores a atingir este objetivo neste curso em
particular, da mesma maneira que seus outros livros-textos Mecnica Vetorial para
Engenheiros ajudam na esttica e na dinmica.Autor: Mario Moro Fecchio
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97Teoria das Estruturas I
CONSIDERAES FINAIS
Nesta unidade foi abordada a determinao de inclinaes e echas de vigas
isostticas sob carregamentos transversais. Os deslocamentos transversais e incli-
naes podem ser obtidos por integraes ou por meio de tabelas. Quando carrega-
das com diferentes cargas, o mtodo da superposio vem auxiliar a sua resoluo.
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ANOTAES
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Captulo
7
Mtodo das
forasCarina Mariane Stolz; Maria Fernanda Fvero
Menna Barreto; Daniel Tregnago Pagnussat
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Determinar um conjunto de reaes e/ou esforos secionais
superabundantes ao equilbrio esttico de estruturas hiperestticas,
permitindo que as demais reaes e/ou esforos seccionais sejam
calculados com as equaes da esttica (SORIANO; LIMA, 2006).
ESQUEMA
Mtodo das Foras
Sistemtica
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101Teoria das Estruturas I
INTRODUO
O Mtodo das Foras utilizado para auxiliar a resoluo de estruturas hipe-
restticas, por meio da determinao dos esforos superabundantes ao equilbrio
esttico das estruturas.
Sendo assim, o primeiro passo para sua aplicao a identicao da estrutura
hiperesttica, seguido de seu grau de indeterminao esttica.
A estrutura est em equilbrio quando a resultante-fora e a resultante-momen-
to (em relao a um eixo qualquer) das aes e das reaes de apoio so nulas.
Isso matematicamente representado pelas equaes de equilbrio da esttica
(SORIANO; LIMA, 2006).
(7.1)
Quando essas equaes so sucientes para determinar as reaes de apoio
(vnculos externos) e os esforos seccionais (vnculos internos), tem-se uma es-
trutura isosttica. Quando elas no so sucientes, pois os vnculos externos e/ou
internos so superabundantes, tem-se uma estrutura hiperesttica. O nmero de
reaes de apoio e esforos seccionais superabundantes para o equilbrio denomi-nado grau de indeterminao esttica (SSSEKIND, 1980; SORIANO; LIMA, 2006).
A Figura a hiposttica, porque no tem vnculo que impea seu deslocamento
horizontal. A Figura b isosttica, pois as reaes de apoio so sucientes para
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102 Captulo 7
impedir seus deslocamentos e as equaes de equilbrio tambm so sucientes
para o clculo de suas reaes. A Figura c hiperesttica externamente, porque as
equaes de equilbrio so capazes de fornecer apenas 3 das 4 reaes, logo essa
diferena o grau de indeterminao esttica da estrutura. A Figura d isosttica
externamente e hiperesttica internamente, pois as equaes de equilbrio fornecem
as 3 reaes de apoio, mas no conseguem fornecer o momento, cortante e normal
da barra interna da estrutura, logo ela hiperesttica de grau 3. A Figura e hipe-
resttica interna e externamente, pois as equaes de equilbrio so capazes de
fornecer 3 das 4 reaes de apoio, e no conseguem fornecer o momento, cortante
e normal da barra interna da estrutura, logo ela hiperesttica de grau 4.
a)Estrutura
hiposttica
b)Estrutura
isosttica
c)Estrutura
hiperesttica
externamente
d)Estrutura
isosttica ex-
ternamente e
hiperestt ica
internamente
e)Estrutura
hiperestt ica
externa e
internamente
MTODO DAS FORASSegundo Martha (2010), a metodologia utilizada no Mtodo das Foras para
analisar uma estrutura hiperesttica : Somar uma srie de solues bsicas que
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103Teoria das Estruturas I
satisfazem as condies de equilbrio, mas no satisfazem as condies de compa-
tibilidade da estrutura original, para na superposio restabelecer as condies de
compatibilidade (p.38).
Ou seja, a sistemtica do Mtodo das Foras consiste no seguinte:
10 Identicar o grau de indeterminao esttica da estrutura.
A estrutura abaixo possui 5 reaes de apoios dos quais apenas 3 podem ser for-
necidas pelas equaes de equilbrio no plano. Logo, ela hiperesttica de grau 2.
Fonte: Soriano e Lima (2006)
20Escolher um sistema principal isosttico.
O sistema principal (SP) pode ser obtido por meio da retirada das redundantes
esttica ( da estrutura hiperesttica. Exemplos de sistema principal da gura anterior
esto expostos a seguir:
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104 Captulo 7
Fonte: Soriano e Lima (2006)
30Traar os diagramas do sistema real e sistemas virtuais.
O sistema real ( ) consiste no sistema principal isosttico com o carrega-
mento real da estrutura. Os sistemas virtuais ( ) consistem no sistema principal
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105Teoria das Estruturas I
carregado com um valor unitrio no local da redundante esttica ( )retirada da
estrutura hiperesttica, conforme os estados abaixo.
a) Real ();
b) Virtual 1 ();
c) Virtual 2 ().
40Calcular os deslocamentos ( ).
O clculo do deslocamento ser dado pela equao 7.2, por meio da combinao
dos diagramas dos estados (real e virtuais) e com o auxlio da tabela fornecida no
captulo 5.
(7.2)
50 Montagem e resoluo do sistema de equaes de compatibilidade de
deslocamento.
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106 Captulo 7
Com os valores dos deslocamentos das combinaes possveis, inseri-los na
equao de compatibilidade 7.3 para obteno da redundante esttica ( retirados
inicialmente da estrutura hiperesttica.
(7.3)
60Calcular as reaes de apoio e traar os diagramas nais
Com as redundantes estticas da estrutura hiperesttica calculadas, restam-se
apenas os vnculos externos e internos da estrutura isosttica que podem ser facil-
mente obtidos por meio das equaes de equilbrio 7.1.
Exemplo 1 Obter os diagramas solicitantes e as reaes de apoio para a estru-
tura abaixo.
10Identicar o grau de indeterminao esttica da estrutura
As equaes de equilbrio so capazes de fornecer 3 das 5 reaes de apoio.
Logo, trata-se de uma estrutura hiperesttica de grau 2.20Escolher um sistema principal isosttico.
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107Teoria das Estruturas I
30Traar os diagramas do sistema real e sistemas virtuais.
40Calcular os deslocamentos ( ).
Conforme dito no item 1.3 do captulo 5, a contribuio da cortante e da normal
pode ser desprezada. Desta forma, neste exemplo ser considerada apenas a par-
cela do momento para o clculo das deformaes.
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108 Captulo 7
50 Montagem e resoluo do sistema de equaes de compatibilidade de
deslocamento.
60Calcular as reaes de apoio e traar os diagramas nais
DM
DV
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109Teoria das Estruturas I
Exemplo 2 Obter os diagramas solicitantes e as reaes de apoio para a estru-
tura abaixo.
10Identicar o grau de indeterminao esttica da estrutura
As equaes de equilbrio so capazes de fornecer 3 das 4 reaes de apoio.
Logo, trata-se de uma estrutura hiperesttica de grau 1.
20Escolher um sistema principal isosttico.
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110 Captulo 7
30Traar os diagramas do sistema real e sistemas virtuais.
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111Teoria das Estruturas I
40Calcular os deslocamentos ( ).
Conforme dito no item 1.3 do captulo 5, a contribuio da cortante e da normal
pode ser desprezada. Desta forma, neste exemplo ser considerada apenas a par-
cela do momento para o clculo das deformaes.
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112 Captulo 7
50 Montagem e resoluo do sistema de equaes de compatibilidade de
deslocamento.
(a)
60Calcular as reaes de apoio e traar os diagramas nais
DM DV
FIQUE POR DENTRO
O Mtodo das Foras no o nico m-
todo para resoluo de estruturas hiperes-
ttica, existem outros, como por exemplo,
o Mtodo dos Deslocamentos. Entretanto o
Mtodo das Foras essencial para o desen-
volvimento do Mtodo dos Deslocamentos.
REFLITA
Qual a principal diferena entre os mto-
dos de resoluo de estruturas hiperesttica?
Quais desses mtodos so mais utilizados
em programas computacionais?
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113Teoria das Estruturas I
INDICAO DE LEITURA
Livro: Anlise de Estruturas Mtodo das Foras e
Mtodo dos Deslocamentos.
A motivao para a publicao desta Anlise de
Estruturas, em que o primeiro volume, foi disponi-
bilizar material didtico atualizado para as disciplinas
tradicionalmente denominadas Hiperestticas e/ou
Anlise de Estruturas dos cursos de Engenharia Civil.
Na linha de conhecimento, essas disciplinas vem
aps as disciplinas Mecnica (Tcnica), Isosttica e Resistncia dos Materiais.
Autor: Humberto Lima Soriano e Slvio de Souza Lima.
CONSIDERAES FINAIS
Conforme visto, o Mtodo das Foras um mtodo que auxilia a resoluo de
estruturas hiperestticas. Ele no o nico, entretanto, ele essencial para o desen-
volvimento de outros mtodos, como o Mtodo dos Deslocamentos.
No existe um clculo nico para o desenvolvimento deste mtodo. Ele varia de
acordo com o sistema principal adotado. Sendo assim, importante saber a siste-
mtica, o passo a passo, para no se perder ou se esquecer de qualquer detalhedurante sua resoluo.
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ANOTAES
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Captulo
8
Mtodo dos
deslocamentosCarina Mariane Stolz; Maria Fernanda Fvero
Menna Barreto; Daniel Tregnago Pagnussat
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
Resolver estruturas hiperestticas pelo Mtodo dos Deslocamentos.
ESQUEMA Mtodo dos Deslocamentos
Sistemtica
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117Teoria das Estruturas I
INTRODUO
O Mtodo dos Deslocamentos utilizado na resoluo de estruturas hiperestti-
cas. Para sua resoluo, so adotados como incgnitas, deslocamentos em pontos
estratgicos na estrutura, os quais so obtidos por meio da resoluo de um sistema
de equaes (SORIANO; LIMA, 2006).
Tais deslocamentos so denominados graus de liberdade e sua quantidade, grau de
indeterminao cinemtica. Eles so usualmente escolhidos nas extremidades das bar-
ras. Os deslocamentos dos pontos nodais no restringidos esto representados na Figura
b. Para facilitar a resoluo, despreza-se a deformao do esforo normal (Figura c).
a) Identicao dos ns e das barras.
b) Deslocamentos considerando deformao axial.
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118 Captulo 8
c) Deslocamentos desconsiderando deformao axial.Fonte:Soriano e Lima (2006)
Sendo assim, na estrutura da Figura c, tem-se apenas dois deslocamentos para
determinar, o deslocamento horizontal da barra 2 ( ) e a rotao do ponto 1 ( ).
MTODO DOS DESLOCAMENTOS
O Mtodo dos Deslocamentos consiste na identicao dos deslocamentos da
estrutura analisada e na restrio dos mesmos. Tais deslocamentos sero calcula-
dos no desenvolver do mtodo.
Desta forma, o Mtodo dos Deslocamentos consiste em:
10 Escolha de um sistema principal no qual se restringe os deslocamentos
(Figura d).
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119Teoria das Estruturas I
5. Sistema Principal.
6. Estrutura para clculo dos esfor-
os de engastamento perfeito.Fonte: Soriano e Lima (2006)
Os deslocamentos restringidos so as incgnitas primrias a determinar (com
sentidos positivos arbitrados). O smbolo , no ponto nodal 1, expressa restrio da
rotao e o apoio do primeiro gnero restringe o deslocamento horizontal .
20Clculo dos esforos de engastamento perfeito para obteno das foras no-
dais combinadas (Figura e).
Para isso, sero utilizadas as tabelas 2.1, 2.2 e 2.3 expostas a seguir:
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120 Captulo 8
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121Teoria das Estruturas I
Fonte: Soriano e Lima (2006)
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122 Captulo 8
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123Teoria das Estruturas I
Fonte: Soriano e Lima (2006)
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30 Clculo dos coecientes de rigidez das barras.
7. Estado virtual 1. 8. Estado virtual 2.
Para isso, ser utilizada a tabela 2.4, anteriormente exposta, para obter os esta-
dos virtuais.
40 Montagem e resoluo do sistema de equaes de equilbrio para determina-
o dos referidos deslocamentos.
Este passo ser realizado por meio da seguinte equao:
(8.1)
o vetor das foras nodais combinadas, calculadas no estado real ( );
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k coecientes de rigidez, calculados nos estados virtuais ( ;
d deslocamentos restringidos;
foras externas diretamente aplicadas segundo os deslocamentos.
50Obteno dos esforos nais.
Poder ser executado pela isosttica ou pela equao:
(8.2)
Exemplo 1 - Obter os diagramas solicitantes e as reaes de apoio para a estru-
tura abaixo.
10Escolha de um sistema principal no qual se restringe os deslocamentos.
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20Clculo dos esforos de engastamento perfeito para obteno das foras no-
dais combinadas.
30Clculo dos coecientes de rigidez das barras.
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40 Montagem e resoluo do sistema de equaes de equilbrio para determina-
o dos referidos deslocamentos.
50Obteno dos esforos nais.
Sero calculados os momentos na esquerda e abaixo da .
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128 Captulo 8
Com esta informao, as reaes de apoio podem ser encontradas com as equa-
es de equilbrio da isosttica.
Exemplo 2 - Obter os diagramas solicitantes e as reaes de apoio para a estru-
tura abaixo.
10 Escolha de um sistema principal no qual se restringe os deslocamentos.
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20Clculo dos esforos de engastamento perfeito para obteno das foras no-
dais combinadas.
30Clculo dos coecientes de rigidez das barras.
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130 Captulo 8
40Montagem e resoluo do sistema de equaes de equilbrio para determina-
o dos referidos deslocamentos.
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50Obteno dos esforos nais.
Sero calculados os momentos na esquerda e direita do primeiro e do se-
gundo .
Primeiro
Segundo
Com esta informao, as reaes de apoio podem ser encontradas com as equa-
es de equilbrio da isosttica. Em seguida, s traar os diagramas.
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132 Captulo 8
FIQUE POR DENTRO
O Mtodo dos Deslocamentos, por ser
vastamente utilizado em programaes
automticas, o mtodo mais importante de
anlise de estruturas.
REFLITA
O que torna o Mtodo dos Deslocamentos
o mais utilizado em programao? Qual sua
principal caracterstica que o destaca dos ou-
tros mtodos?
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133Teoria das Estruturas I
INDICAO DE LEITURA
Livro: Anlise de Estruturas Mtodo das Foras e
Mtodo dos Deslocamentos
A motivao para a publicao desta Anlise de Estruturas,
em que o primeiro volume, foi disponibilizar material di-
dtico atualizado para as disciplinas tradicionalmente
denominadas Hiperestticas e/ou Anlise de Estruturas
dos cursos de Engenharia Civil. Na linha de conhecimen-
to, essas disciplinas veem aps as disciplinas Mecnica
(Tcnica), Isosttica e Resistncia dos Materiais.
Autor: Humberto Lima Soriano e Slvio de Souza Lima.
CONSIDERAES FINAIS
Conforme visto, o Mtodo dos Deslocamentos, assim como o Mtodo das
Foras, um mtodo que auxilia a resoluo de estruturas hiperestticas.
Embora no seja o nico, o mais importante por ser vastamente utilizado em
programaes automticas.
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ANOTAES
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CONCLUSO
Chegamos ao nal de mais uma disciplina.
Ao longo deste perodo juntos, aprofundamos o nosso conhecimento relacionado
a estruturas isostticas e iniciamos nossos estudos em estruturas hiperestticas.
Lembre-se que voc deve sempre complementar seus estudos com livros, apos-
tilas, vdeos e demais materiais disponveis na internet ou bibliotecas, mas nunca
esquecendo de vericar a conabilidade das informaes acessadas.
O aprendizado das disciplinas de estruturas torna-se sempre mais prazeroso
quando tentamos correlacionar a teoria com situaes reais do nosso dia a dia.
Tente analisar as estruturas de edicaes, pontes e tneis quando voc caminhar
pela cidade. Com certeza esta prtica ir te surpreender.
Bons estudos!
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REFRENCIAS
1. A HORA DA NET. Disponvel em: . Acesso em:
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Teoria das Estruturas I
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12. FTOOL. Um Programa Grco-Interativo para Ensino de