Aula Prática Resistência dos materiais avançados

Aula Prática Resistência dos materiais avançados

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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA

NOME DA DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AVANÇADO

Unidade: CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS, ESFORÇOS EXTERNOS E INTERNOS

Seção: Diagramas dos esforços internos solicitantes

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

Aplicar os conceitos teóricos para determinar (desenhar) os diagramas de esforço cortante e de

momento fletor em uma viga isostática, utilizando um software de análise estrutural.

Aprender a como utilizar um software para análise de estrutura.

INFRAESTRUTURA

Instalações – Materiais de consumo – Equipamentos:

LABORATÓRIO DE INFORMÁTICA

Equipamentos:

• Desktop Engenharia Positivo Master D3400

~ 1 un para cada aluno

SOLUÇÃO DIGITAL

• FTOOL (Software)

Ftool: é um software de análise estrutural para engenheiros civis.

• MDSOLIDS (Software)

MDSolids é um software para tópicos ensinados no curso de Mecânica dos Materiais (também

comumente chamado de Resistência dos Materiais ou Mecânica dos Sólidos Deformáveis).

 

EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL (EPI)

Não se aplica

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PROCEDIMENTOS PRÁTICOS

Procedimento/Atividade nº 1 (Físico)

Atividade proposta:

Para a viga bi-apoiada, apresentada na figura 1, desenhar os diagramas de esforço cortante e

de momento fletor utilizando o software Ftool e considerar que a viga é de concreto. Realize os

cálculos manualmente, inclusive do momento de inércia da seção transversal, e, após, utilize o

software para validar dos resultados.

Figura 1 – Esquema estrutura de uma viga bi-apoiada

Fonte: elaborada pelo autor

Procedimentos para a realização da atividade:

Para a realização desta atividade, inicialmente deve-se abrir o software FTool. Na sequência,

realizar os passos de (a) a (i), descritos a seguir.

a) Defina o Grid e o Snap

Criar uma grade de pontos na tela com espaçamento determinado e o Snap, para que o cursor

da tela só acesse os pontos definidos pelo Grid, auxiliando na precisão. Em seguida, na parte

inferior da tela, selecionar as caixas Grid e Snap. Defina em 0,2m o espaçamento para o grid

em x e y, conforme ilustra a figura 2. A magnitude do espaçamento depende do comprimento da

barra e das distâncias entre as cargas. Por exemplo, uma barra com comprimento 3,50m

necessita de espaçamento 0,5m, mas se ela tiver uma carga posicionada a 1,83m o

espaçamento deve ser de 0,01m.

Figura 2 – Tela inicial do software Ftool.

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Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool

b) Para inserir uma barra

Na lateral esquerda da tela, clique na ferramenta Insert Member ou aperte a tecla M, como

mostra a figura 3. Essa ferramenta permite inserir um membro na estrutura, entendendo que

membro é uma barra reta da estrutura (uma viga, ou apenas um trecho de uma viga, um pilar

ou qualquer barra em uma treliça).

Figura 3 – Ferramenta Insert Member

Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Clique em qualquer ponto do grid para inserir a extremidade A (também chamado nó A) da

barra. Desloque o mouse para a direita até atingir o comprimento da barra (6,20m). Clique para

inserir a extremidade B da barra, como na figura 4 (Obs.: manter a barra na horizontal).

Figura 4 – Inserindo as extremidades A e B

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Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Você pode inserir quantas barras a estrutura possuir, como no caso de treliças, pórticos,

grelhas e vigas contínuas (vigas com mais de um vão).

c) Para inserir um apoio ou conexão

Após inserir a extremidade B, para colocar os apoios clique em Support conditions. Aparecerá o

menu na parte direita da tela, conforme a figura 5.

Figura 5 – Ferramenta Support conditions

Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Aperte a tecla ESC ou selecione a ferramenta Select mode. Como o apoio do nó A é do tipo

fixo, isto é, ele restringe movimentos em x e y, na janela da lateral direita escolha as opções Fix

para Displac. X e Displac. Y. Depois, clique no nó A para selecioná-lo. Em seguida, clique na

ferramenta Apply suport conditions to selected nodes para inserir um apoio no nó A, como

mostra a figura 6

Figura 6 – Inserindo o apoio fixo na extremidade A.

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Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Após colocar o apoio no nó A, para inserir um apoio móvel no nó B, na janela lateral direita

selecione a opção Free para Displac. X (livre para deslocar em X), depois selecione o nó B e,

por fim, selecione a ferramenta Apply suport conditions to selected nodes, como indicado na

figura 7. Você pode inserir quantos apoios ou engastes a estrutura possuir, como no caso de

vigas isostáticas com vários vãos e rótulas ou vigas contínuas, treliças e pórticos hiperestáticos.

Figura 7 – Inserindo o apoio móvel na extremidade B

Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Salve seu trabalho se quiser experimentar vários carregamentos, tipos de materiais ou outras

seções transversais.

d) Para inserir a seção transversal

Clique na ferramenta Section properties. Abrirá uma janela na lateral direita da tela. Nessa

janela, clique na ferramenta Create new section properties (outra janela abrirá no lugar dessa

última), conforme a figura 8.

Figura 8 – Ferramenta Section properties.

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Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Forneça o nome para a nova seção transversal, escolha o tipo de seção que deseja (no nosso

caso, a opção T-shape) e clique em Done (nova janela será aberta nesse lugar da tela),

conforme mostrado na figura 9.

Figura 9 – Escolha da forma da seção transversal.

Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Forneça os dados do problema para a seção T (d=650mm; b=550mm, tw=150mm e tf=120mm).

Após clique na ferramenta Apply current section to all members, conforme figura 10.

Figura 10 – Inserindo os dados da seção transversal

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Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Obs.: Você pode criar várias seções transversais de dimensões ou tipos diversos e atribuí-las

às barras diferentes, como no caso de treliças. Para isso, você deverá clicar na ferramenta

Select members by current section em vez de clicar na ferramenta Apply current section to all

members. Aconselha-se salvar o arquivo antes de prosseguir.

e) Para inserir o tipo de material

Clique na ferramenta Material parameters. Abrirá uma janela na lateral direita da tela. Clique na

opção Create a new material parameters, como mostra a figura 11.

Figura 11 – Ferramenta Material parameters

Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Na janela aberta após clicar em Create a new material parameters, forneça um nome para o

novo material (em nosso caso, chamaremos de concreto), forneça os dados do material

(módulo de elasticidade longitudinal, coeficiente de Poison e coeficiente de dilatação térmica) se

ele for um material especial; se for comum, clique na ferramenta Generic Isotropic (se ele não

constar na lista que se abre, devem ser fornecidos os parâmetros como no caso dos materiais

especiais) e, neste trabalho, escolha a opção Concrete Isotropic, conforme a figura 12.

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Figura 12 – Definindo o material.

Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Criado o material, clique em Done. Nova janela se abrirá na lateral direita da tela. Escolha a

ferramenta Apply current material to all members para atribuir o material que foi criado para

todas as barras da estrutura.

Figura 13 – Atribuindo o material à barra da estrutura

Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.

Você pode atribuir materiais diferentes para barras diversas, como no caso de treliças metálicas

apoiadas em pilares de concreto. Para tanto, escolha a ferramenta Setect members by current

material no lugar de clicar na ferramenta Apply current material to all members. Escolha as

barras da estrutura que serão do tipo do material que está ativado.

Continua na Atividade 2

Checklist:

Apresentado no Checklist da Atividade 2

Procedimento/Atividade nº 2 (Físico