Atividade Prática Supervisionada de Resistência de MateriaisEngenharia Mecânica Turma– 5ª série ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA Atividade prática supervisionada de resistência de materiais. Resumo Neste trabalhos iremos aprender á respeito de tensões, começaremos a ver primeiro os conceitos de tensão admissível, coeficiente de segurança os tipos de materiais e logo em seguida vamos colocar em prática estes conceitos com vários cálculos durante as etapas 1 e 2. Conforme contéudo passadoem sala de aula vamos poder colocar em prática se realmente quanto maior a tensão menor a área do material em uso, também vamos majorar alguns essforços e analisar a tensão de cisalhamento com duas chapas e um parafuso. Acreditamos que neste ATPS iremos aprender e ampliar os conhecimentos referente a estrutura pois tem muitos cálculos importantes e conceitos que devemos levar para nossa carreira como engenheiros mecânicos. o aluno entrará em contato com algumas das diversas aplicações onde conceitos de tensão. Passo 2 (Equipe) Observar as figuras abaixo: [pic] [pic] [pic] [pic][pic] Figura 2 – Detalhe da ligação dos tirantes [pic] Figura 3 – Vista do portal em perspectiva Passo 3 (Equipe) . A equipe deve ser composta de no máximo 5 alunos.Data 09/04/12 ETAPA 1 Aula-tema: Apresentação do Projeto e Conceito de Tensão Nesta primeira etapa. PASSOS Passo 1 (Aluno) Escolher a sua equipe de trabalho e entregue ao seu professor os nomes. Para realizá-la á importante seguir os passos descritos. além da apresentação do projeto a ser desenvolvido. RAs e e-mails dos alunos. tensão admissível e coeficiente de segurança são indispensáveis no dimensionamento ou prédimensionamento de partes componentes de uma estrutura. Majorar os esforços. pois a mesma está distribuída nos dois parafusos. τmédiav = [pic] 120 . Para o cálculo do diâmetro do parafuso dividiremos essa força peso do painel por dois. Apostila de Resistência dos Materiais.57KN.57KN. Para isso nós utilizaremos da fórmula de cálculo da tensão média de cisalhamento para duplo corte. [pic] O valor da tensão de cisalhamento varia da superfície para o interior da peça. [pic] = [pic] . força de tração no tirante. ou seja. Temos então o seguinte: Ft = 12. NBR 8800/2008: Projeto de Estrutura de Aço e de Estrutura Mista de Aço e Concreto de Edifícios. 2 Ft majorada = 25. Majorando esta força por um coeficiente de segurança igual a 2. ASSOCIACAO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.57 KN . por um coeficiente de segurança igual a 2. 2008 237p. Vamos calcular o diâmetro o diâmetro do parafuso necessário para resistir a uma tensão de 120 Mpa conforme dado proposto de desafio.fu = 415 Mpa A força de tração na qual os tirantes estão submetidos é igual à 12. onde pode atingir valores bem superiores ao da tensão média.57KN Resposta: Ft para cada parafuso é igual a 12. considerando que a tensão resistente de cisalhamento do aço do parafuso τvd á de 120 MPa.57 KN Coeficiente de segurança = 2 Ft majorada = 12. [pic] =[pic] 120 . Ft = [pic] = 12. Aço do parafuso Tensão de ruptura a tração . Capítulo 2 – Tensão.14 KN Porém o painel está sendo segurado por dois tirantes preso por dois parafusos. τmédiav = [pic] conforme nos mostra a figura 2 – Detalhe da ligação dos tirantes.Calcular o diâmetro do parafuso necessário para resistir as tensões de cisalhamento provocadas pela ligação de corte simples do tirante com a viga metálica. O valor da tensão resistente foi obtido com base nas especificações da NBR 8800:2008. Rio de Janeiro. PLT da Disciplina Resistência dos Materiais. 5225mm. enquanto para outros materiais. Apostila de Resistência dos Materiais. ASSOCIACAO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. segundo a NBR 8800:2008 (texto fornecido em sala de aula).120 . por exemplo. Capítulo 2 – Tensão. podem-se escolher coeficientes mais baixos. e dever ter em conta alguns fatores aleatórios ou imprevistos através da adoção de um coeficiente de segurança. com vibrações ou sujeito a choques). A sua determinação efetua-se considerando quer as propriedades mecânicas do material escolhido. Passo 4 (Equipe) Descrever as especificações. como. A relação entre a resistência mecânica do material e a tensão admissível para o cálculo (coeficiente de segurança) deve ser tanto maior quanto mais complexo ou indefinido for o estado de tensão ou quanto mais imprevisível for o comportamento do material. [pic]= [pic] . [pic] d = [pic] d = [pic]m .2095 . para a pedra natural e a madeira deve-se partir de coeficientes de segurança maiores. quer o tipo de solicitações a que vai estar sujeito (carga estática ou variável. Rio de Janeiro. os aços. NBR 8800/2008: Projeto de Estrutura de Aço e de Estrutura Mista de Aço e Concreto de Edifícios. 1000 d = 8. 2008 237p.16 mm O primeiro diâmetro do parafuso comercial em polegadas mais próximo ao resultado encontrado é de 3/8 que corresponde a 9. Coeficiente de Segurança: É a relação entre o carregamento último e o carregamento admissível. Em conseqüência. Resposta: Tensão admissível A tensão admissível consiste no valor-limite da tensão a que um determinado órgão num certo material está sujeito e que servirá para o dimensionamento das suas secções resistentes. A escolha de um coeficiente de segurança baixo pode levar à estrutura a possibilidade . [pic] = 0. [pic] =[pic] [pic] . quanto a verificação de parafusos ao corte e interprete o valor de τvd fornecido no Passo 2. A importância de certo membro para a integridade de toda a estrutura. Explicar porque se admite uma tensão superior a tensão de ruptura do aço. força P. O modo de ruptura que pode ocorrer. por um coeficiente de segurança igual a 2. que é de 400 MPa. Apostila de Resistência dos Materiais. Consideração de alguns fatores que influenciam na escolha do coeficiente de segurança. Aço das chapas e tirantes Tensão de escoamento fy = 250 Mpa Tensão de ruptura fu = 400 Mpa 5. Observações: Quando se aplica a carga admissível. Passo 5 (Equipe) Calcular as tensões de esmagamento provocadas pelo parafuso em todas as chapas da ligação da Figura 2. Verificar a necessidade de se aumentar a espessura de uma ou mais chapas da ligação considerando uma tensão admissível de esmagamento de 700 MPa. ou que poderá atuar futuramente. Carregamento menor → Carregamento admissível. Chapa central . apenas uma parte da capacidade de resistência do material está sendo utilizada.de ruptura e a escolha de um coeficiente de segurança alto pode levar a um projeto antieconômico. Modificações que ocorrem nas propriedades dos materiais O número de vezes em que a carga é aplicada durante a vida da estrutura ou máquina. outra parte é reservada para assegurar ao material condições de utilização segura. [pic] [pic] Majorar os esforços. Projeto de uma peça estrutural ou componente de máquina No projeto a carga última deve ser maior que o carregamento que essa peça ou elemento irão suportar em condições normais de utilização. O tipo de carregamento para o qual se projeta. Deterioração que poderá ocorrer no futuro devido à falta de manutenção ou por causas naturais imprevisíveis. Métodos aproximados e análise.Calcular as tensões de esmagamento provocadas pelo parafuso em todas as chapas da ligação da Figura 2.1. Capítulo 2 – Tensão. PLT da Disciplina Resistência dos Materiais. carga de utilização ou carga de projeto. [pic] . [pic] [pic]esmagamento = [pic] [pic]esmagamento = 0.Verificar a necessidade de se aumentar a espessura de uma ou mais chapas da ligação considerando uma tensão admissível de esmagamento de 700 MPa.d t = espessura da chapa d = diâmetro do parafuso. 1000 t = 2mm . 0.d A = 0. 0. A = 3 .009525 A = 57. [pic] t = [pic] t = 1. [pic] [pic]esmagamento = 440 Mpa Chapas laterais A=t.88 .A=t.006 .15 .22 . [pic] [pic][pic] [pic]esmagamento = [pic] [pic]esmagamento = [pic] [pic]esmagamento = 0.009525 = [pic] t .575 . 700[pic] = [pic] t .0018 .2. [pic] [pic]esmagamento = 220Mpa em cada chapa lateral Resposta: 440 MPa na chapa central e 220Mpa e cada chapa lateral 5.00925 = 0. [pic] A = 28. 0.44 . [pic]) 217.003x . por um coeficiente de segurança igual a 2. Considerar o diâmetro do furo igual ao diâmetro do parafuso acrescido de 1. (0. 5. [pic] τt = [pic] área do furo = 0.003x – 33 .4 . 0.003 .Explicação do porque se admite uma tensão superior a tensão de ruptura do aço.5 mm.003x – 33 . nós calculamos uma tensão que assegura que o material não se romperá. [pic]) = 12.33 . força Ft de tração no tirante.4 . por questão de segurança. [pic] = [pic] . que é de 400 MPa.15. [pic] = [pic] 217.011 Área do furo = 33 . Admite uma tensão superior a tensão de ruptura do aço.15 P = 217. [pic] .3. [pic] Área útil = (área total – área do parafuso) Área útil = (0.4 .57 .Não será necessário aumentar a espessura das chapas pois através dos cálculos foi possível constatar que uma chapa com espessura de 2mm suporta a tensão de esmagamento admissível de 700Mpa. Majorar os esforços. [pic] 0. A tensão admissível de tração das chapas deve ser adotada igual a 250 MPa dividida por um coeficiente de minoração de 1. Passo 6 (Equipe) Calcular a largura da chapa de ligação do tirante (chapa vermelha) com base na tensão sobre a área útil. P = 250 / 1. [pic] τ = [pic] 350 .003x = 57.006Lr = [pic] 0.5mm .33 .5mm Resposta: Lr = 11. [pic] = 57. [pic] . [pic] Lr = [pic] Lr = 6 . por um coeficiente de segurança igual a 2. [pic] 0. [pic] 0. 1000 Lr = 6mm + raio do furo 5.82 . Capítulo 2 – Tensão.003x .006Lr = 35.27mm Apostila de Resistência dos Materiais.27mm Resposta: 30.91 . [pic] x = [pic] x = 0. Majorar os esforços.82 . força Ft de tração no tirante.003x = 90.82 . PLT da Disciplina Resistência dos Materiais. A tensão admissível de rasgamento das chapas deve ser adotada igual a 350 MPa. [pic] + 33 .0.03027m x = 30. [pic] = [pic] 0. [pic] Passo 7 (Equipe) Calcular as distâncias do centro do furo até a borda das chapas de ligação para ambas as chapas com base na tensão sobre as áreas de rasgamento. |edifícios.ETAPA 2 Aula-tema: Tensão e deformação Esta atividade e importante para que você compreenda. Para realizá-la. Constantes físicas dos aços estruturais. chapas e barras |Construção soldada e parafusada. PASSOS Passo 1 (Aluno) Pesquisar as constantes físicas do material aço. com base nas propriedades físicas dos materiais. torres e uso estrutural geral. torres e uso estrutural geral. |Perfis. a relação entre tensão e deformação nos diversos materiais e como este conceito nos auxilia na verificação e previsão do comportamento das estruturas. Limite de escoamento: fy = 250 Mpa (ASTM A-36) Limite de resistência: fu = 400 Mpa (ASTM A-36) Módulo de elasticidade: E = 205000 Mpa Módulo transversal de elasticidade = E / [2(1+n)]: G = 78000 Mpa Coeficiente de dilatação térmica: β= 12 X 10-6oC-1 Massa específica: g= 77 kN/m3 Coeficiente de Poisson no regime elástico: n= 0.3 Coeficiente de Poisson no regime plástico: np = 0. chapas e barras |Construção soldada e parafusada. |edifícios. é importante seguir os passos descritos. PLT da Disciplina Resistência dos Materiais.5 |ESPECIFICAÇÃOASTM | | pontes. |A242 | | | | | |TIPOS DE PRODUTOS |UTILIZAÇÃO |Perfis. A . |A36 | | pontes. A resistência à corrosão Passo 2 (Equipe) Calcular o alongamento e a tensão de tração atuante no tirante sem majoração de cargas. | com parafusos | |A570 | | | | |resistência à corrosão atmosférica é cerca de | |vezes maior que o do aço carbono. Capítulo 4 – Tensão e deformação. | |A606 outras finalidades onde | | de peso e a maior | | | |durabilidade | |baixa liga. laminadas a quente. A = [pic] A = [pic] .| 4| | | usados em edifícios. |Perfis formados a frio |em bobinas ou cortadas |construção soldada. parafusada | |comuns ou auto-atarrachantes |Perfis. | |Chapas finas e tiras. Apostila de Resistência dos Materiais. PLT da Disciplina Resistência dos Materiais. laminadas a quente e a frio |for importante a economia |Chapas finas e tiras de alta resistência e|Uso em estruturas e em | |é cerca de 4 vezes maior que o do aço |resistência e baixa liga |edifícios. chapas e barras de alta |Usado principalmente em pontes soldadas e em | | atmosférica | |A588 carbono. PLT da Disciplina Resistência dos Materiais.A = 314. Nosso grupo discutiu bastante de como se a tensão for maior a área será menor e na etapa 1 calculamos a tensão de cisalhamento de um determinado parafuso com duas chapas de aço e logo em seguida podemos analisar e calcular a área útil de uma chapa.1mm Resposta: alongamento de 0. Apostila de Resistência dos Materiais. Pois estudamos muitos a respeito de tensões que um determinado material sofre numa estrutura e conseguimos verificar melhor o quanto é importante o coeficiente de segurança para que não haja nenhum transtorno em um projeto futuro. Conclusão Depois de vários cálculos e conceitos estudados.16m[pic]/ 1000 = 314 . Capítulo 4 – Tensão e deformação. [pic]mm = 0. Adicionalmente. podemos concluir que este trabalho que realizamos nos ajudará futuramente. interpretar e descrever o significado da divisão da tensão limite de escoamento do aço pela tensão atuante. . [pic]m . 1000 ρ = 100 . [pic]m ρ = [pic] ρ = [pic] = [pic] ρ = 100 .1mm Passo 3 (Equipe) Classificar o tipo de comportamento ou regime de trabalho do tirante com base nestas verificações. Agora podemos dizer que já colocamos uma estrutura de pé e que nada de errado acontecerá.Estamos satisfeitos com os objetivos por nós atingidos já que foi um trabalho que precisou de muita atenção e comprometimento do grupo para encontrarmos todas soluções possíveis do ATPS. Bibliografia . pois estamos com conceitos e cálculos extremamente precisos a nosso favor e estamos nos preparando para sermos grandes engenheiros.
Report "Atividade Prática Supervisionada de Resistência de Materiais.docx"