RESISTNCIA DOS MATERIAIS Viso Geral

BARROS JR, Juraci S.

Faculdade de Cincias Sociais e Agrrias de Itapeva

RESUMO

A Resistencia dos Materiais um fenomeno muito importante para area da Engenharia Civil e

abrange um grande conhecimento sobre todos os esforos existentes sobre as mais variadas

estruturas que fazem parte do dia a dia de um canteiro de obras, porm para que se possa entender

e se aprofundar em um assunto mais complexo e especifico desta area, primeiro precisa-se criar uma

viso geral sobre o tema e seguindo este pensamento que baseado este estudo bibliogrfico.

Palavras Chaves: Resistncia; Materiais; Tenso; Esforos

ABSTRACT

The Resistance of Materials is a very important phenomenon to area of Civil Engineering a wide

knowledge about all existing efforts on the most varied structures that are part of everyday life of a

construction site, but order to be able understand and delve into a subject more complex and specific

in this area, it first need to create an overview about the topic and it is following this thinking that this is

based bibliographic study.

Keywords: Resistance; Efforts; Tension; Structure

INTRODUO

A problemtica do presente estudo pretende buscar conhecimentos sobre a

resistencia dos materias, visando conhecer os diversos materias e suas utilizaes

no ramo da Engenharia Civil, e assim buscar a compreenso das diversas foras e

esforos aos quais so submetidos estes objetos estruturais. Esta temtica teve

inicio pela curiosidade em compreender os aspectos fisicos que um objeto pode

sofrer durante sua utilizao em uma dada construo, j que dentro da engenharia

civil este conhecimento me possibilitar um grande alicerce, para que eu possa

buscar novos conhecimentos nesta area e posteriormente exercer minha profisso.

O problema que se tem encontrado neste inicio de estudo, dentro desta

temtica, so as diversas foras e as formas de atuao destas sobre as estruturas

e assim entender o desempenho das estruturas mediante atuao destes esforos.

O objeto de pesquisa que se pretende investigar inicialmente um estudo

bibliogrfico sobre a Resistncia dos Materias: isto porque tem se como hiptese

que concluindo este estudo, poderei alicerar meu conhecimento terico, para num

futuro, unindo este conhecimento com pratica buscar o desenvolvimento de

novasestruturas, que tenham melhor desempenho visando a economia e a

segurana das obras.

CONTEDO

1. Entendendo o que Resistncia dos Materiais.

Para poder transformar a Natureza, o homem precisa de

ferramentas e tecnologia. Para criar tecnologia, precisa de teorias que

correspondam sistematizao de conhecimentos e descoberta de

leis naturais que orientam seu trabalho. Depois de criar uma srie de

teorias, algumas das quais superam e substituem outras, o homem

procura sistematiz-las dando-lhes nomes, delimitando suas validades

e estabelecendo um grau de hierarquia entre elas (BOTELHO, 2008,

p. 01).

Com este entendimento de Botelho dar-se inicio ao estudo bibliogrfico sobre

Resistncia dos Materias, buscando compreender e entender os esforos que so

aplicados em uma estrutura, a sua resistncia e a sistematizao de classes.

Quando entramos no mrito de sistematizao de classes temos segundo

estudos de Sales e Rocco Lahr (1996), tendo como material estrutural a madeira, a

proposta de um sistema de classes aonde deve verificar as resistncias para as

madeiras brasileiras e as aqui cultivadas ainda muito recente e estas se referem

aos estudos que foram realizados para revisar a norma sobre NBR 7190/82, norma

responsvel pela normatizao de Projetos em Estruturas de Madeira no Brasil.

Ento as maiores partes dos conhecimentos que foram adquiridos nesta rea ficam

restritas e relacionadas caracterizao de espcies nativas e de reflorestamento, e

a determinao dos valores das propriedades fsicas e mecnicas e assim com

poucas pesquisas desenvolvidas para estabelecimento de sistema de classificao

de forma visual e mecnica, e o agrupamento de espcies (p. 5).

Assim pode se perceber nos estudos de Sales e Rocco Lahr (1996) que dentro

da especificao da classe de resistncia 3, com C.V. (Coeficiente de variao)

sendo 0.21, para as dicotiledneas (arvores pertencentes subdiviso vegetal das

angiospermas, cujas sementes so protegidas por ovrios e so mais evoludas que

as conferas, possuindo um maior numero de elementos celulares), escolher

qualquer uma desta espcie, com isto poder se obter maior flexibilidade ao projeto

e viabilizando a construo de estrutura em funo da disponibilidade das espcies

dentro do centro consumidor em que as mesmas se encontram, alm da procura de

um custo final mais vantajoso (p.18).

1.1. Tipos de Estrutura.

Quando a temtica estruturas importante destacar o funcionamento,

conhecendo, os tipos de apoio que estas estruturas possuem, sendo que estes

apoios nada mais so do que um corpo fsico que recebe e transfere esforos das

estruturas em estudo, tem-se ento: Apoio simples, engastamento (encaixe),

articulao (pino), rtula, carrinhos (roletes), engastamento mvel, mancal de apoio

e mancal de escora (BOTELHO, 2008, p. 41-44).

De acordo com Botelho (2008, p.15) a estrutura se encontra em equilbrio

devido aos esforos ativos e reativos que se aplicam sobre a mesma, dando a ela

um estado de repouso. Porm se estes esforos ativos e reativos forem muito

grandes pode levar esta estrutura ao seu cisalhamento (rompimento), isto pode

ocorrer se alguma parte desta estrutura sofrer algum valor extremo de tenso de

compresso, tenso de trao, tenso de cisalhamento puro (ao de tesoura) ou

tenso de toro em sua face, esta estrutura no suportando tal toro, levaria ento

a ocorrer sua desintegrao material

Tambm se deve conhecer os 3 tipos de estrutura que se tem analisando os

seus pontos de apoios dado as quatro equaes (famosas) da esttica, sendo

FH=0 (somatria da fora horizontal = 0), FV=0 (somatria da fora vertical = 0),

MT=0 (somatria do momento de toro = 0) e MF=0 (somatria do momento de

flexo = 0) as quais so necessrias e suficientes para determinarmos as reaes

nos apoios, temos ento 3 tipos de estruturas para ser estudado, sendo que a

estrutura que tem um numero de vnculos possveis de soluo verificando estas

quatro leis, uma estrutura isosttica, caso a estrutura necessite algo alm das

quatro equaes da esttica, como o estudo das deformaes por exemplo, para

que possamos descobrir os valores das reaes de apoios, temos ento uma

estrutura hiperesttica e quando a estrutura no estvel, no tem estabilidade,

pela falta de vnculos necessrios, sendo estruturas moveis, so chamadas de

hipostticas (BOTELHO, 2008, p. 45).

Para os casos de estruturas que utilizam barras e vigas, segundo estudos de

Botelho (2008), sendo que sua seo no tem eixo de simetria, podemos utilizar um

conceito evoludo sobre tais eixos. Estes novos eixos denominam-se eixos principais

de inrcia, sendo dois eixos ortogonais entre si, que passam pelo centro de

gravidade da viga, para um o mximo o momento de inrcia da seo (sendo

momento de inrcia a integral de um elemento de rea pelo quadrado de sua

distncia a um eixo considerado) e ento para o outro, temos obrigatoriamente um

momento de inrcia mnimo. E para sees com eixos simtricos, que so os eixos

que coincidem com os eixos principais de inrcia. Tambm existem os casos de

vigas que alm da flexo, sofrem a ao de foras normais de trao e compresso,

quais so denominadas flexo composta(p. 50).

1.2. Esforos.

Nos casos de esforos, normalmente temos deformaes no visveis a olho

nu causadas por foras normais de compresso, foras normais de trao, foras

tangencias, momentos fletores e momentos torores, pelo fato destas deformaes

no poderem ser notadas facilmente por uma analise visual, pois estas deformaes

so menores que nossa acuidade visual nos permite detectar, significativamente

muito importante termos dados tericos a respeito destas deformaes, podendo

assim analisar os efeitos das mesmas nas estruturas, sendo que estes esforos

citados acima no visveis a olho nu pode ser denominado Esforos Solicitantes

(BOTELHO, 2008, p. 95).

Mudando o enfoque para a madeira temos que a mesma, leva certa

desvantagem, quando comparada ao ao e ao concreto para ser utilizada como

material estrutural, pois a variabilidade mecnica da mesma dificulta a sua aplicao,

sua variabilidade est relacionada ao crescimento e fisiologia das arvores, sua

classificao botnica, e aos aspectos de sua estrutura microscpica e

macroscpica. Por isso enquanto o coeficiente de variao (CV) do escoamento do

ao para construo ser geralmente inferior a 0,04 e o da resistncia do concreto

oscilar entre 0,10 e 0,15, se tratando da madeira este Coeficiente de Variao para

as suas propriedades de resistncia so da ordem de 0,18, considerando um teor de

umidade em torno de 12 % (FREITAS, 1978 e ROCCO LAHR, 1990 apud SALES e

ROCCO LAHR, 1996, p. 3).

Voltando o foco para os estudos de Botelho (2008) temos que a mxima

energia de deformao que uma estrutura consegue suportar ao sofrer deformaes

elsticas, mas sem sofrer alguma alterao permanente, chamada ento de

Resilincia desta estrutura. Temos como um bom exemplo de resilincia as molas

helicoidais ou mesmo uma prancha de saltos (trampolim) (p. 163-164).

No caso das estruturas como cabos, fios, correntes e similares, que tenham

pouca espessura, so estruturas que no tem caracterstica a trabalhar sobre

compresso e flexo, pois nesta utilizao estas estruturas sofreriam um

empenamento, concluiu Botelho (2008) ento que estas estruturas devem apenas

trabalhar sobre efeito de uma trao (p. 167).

2. Tenso e Deformao.

Como segundo passo deste pr-projeto, vamos dar continuidade ao nosso

estudo bibliogrfico e assim ampliar o nosso conhecimento sobre o tema, para num

futuro prximo alcanar xito em uma analise tcnica sobre o assunto.

Nesta nova etapa, vamos atuar direcionando os estudos para um enfoque

sobre dois pontos essenciais ligados ao tema principal: Tenso e Deformao.

2.1. Tenso.

Com relao a Tenso temos que, se seccionarmos uma rea de um dado

objeto (com duas caractersticas materiais importantes, sendo continuo e coeso), e

est rea seccionada subdividi-la em pequenas reas, que podemos denominar

como rea A, teremos sobre estapequenarea uma fora F tpica finita, porem

muito pequena agindo sobre este ponto, est fora com direo nica, pode ser

substituda por suas componentes em x, y e z, tangentes e normais rea

especificada, respectivamente.E ento ao ponto que est rea A vai ficando menor

tendendo a Zero, est mesma tendncia ocorrer tambm com a fora F e suas

componentes, sendo que o quociente desta diviso, entre a rea A e Fora F

tender a um limite finito. Este quociente de limite finito, segundo Hibbeler

(2010),podemos denominar como Tenso, que nada mas que a descrio da fora

interna sobre um plano especifico (rea) que passa por um ponto.(p. 13-14).

Segundo o mesmo Hibbeler (2010), temos que a Tenso normal, seria a

intensidade da fora (fora por unidade de rea), que age perpendicularmente

rea A e aonde se ocorrer desta fora normal tracionar est rea A, teremos

ento como denominao est de tenso de trao e caso ao contrrio est

comprimir teremos ento sua denominao como tenso de compressoe como

simbologia adota-se a letra grega sigma () para tais tenses. Agora se a

intensidade da fora agir tangente a rea A, est fora ter sua denominao como

tenso de cisalhamento, com uma orientao pelo eixo z e duas direes sendo

indicadas pelo eixo de x e y, e adota-se como simbologia para Tenso de

Cisalhamento a letra grega tau () formando os dois prospectos zxe zy(p. 14).

2.2. Deformao

Segundo o prprio Hibbeler (2010) podemos tambm obter como conceito para

Deformao, sendo as mudanas no comprimento de segmentos de reta e nos

ngulos entre eles, e ainda que as medies de deformao sejam experimentais,

uma vez obtidas, ests estodiretamente relacionadas com as cargas aplicadas, ou

tenses, que agem no interior do corpo. (p.47).

Neste estudo de Hibbeler (2010), o mesmo especifica dois tipos de

deformaes a Deformao Normal, que se d pelo alongamento ou contrao de

um segmento de reta por unidade de comprimento e a Deformao por

cisalhamento que se d na mudana que ocorre no ngulo entre os dois segmentos

que originalmente devem ser perpendiculares um ao outro (p. 48).

Diante dos dados estudados pode-se compreender e reconhecer as varias

estruturas existentes e os esforos bsicos que atuam sobre as mesmas, alm de

ter um entendimento mnimo sobre resistncia e utilizao dos materiais e at

mesmo a introduo a sistematizao dos mesmos.

CONCLUSO

Diante dos dados estudados pode-se compreender e reconhecer as varias

estruturas existentes e os esforos bsicos que atuam sobre as mesmas, alm de

ter um entendimento mnimo sobre resistncia e utilizao dos materiais e at

mesmo a introduo a sistematizao dos mesmos, com isso conclui-se que o tema

bastante extenso e complexo porm a viso geral que o estudo proporciona

facilitar os estudos especficos necessrios para um bom desempenho da

profisso.

REFERNCIAS

BOTELHO, Manoel Henrique Campos; MARCHETTI, Resistncia dos Materiais - para entender e gostar. So Paulo: Editora Blucher, 2008, 236 p. GIL, Antonio Carlos. Mtodos e Tcnicas de Pesquisa Social. 5. ed. So Paulo: Atlas, 2006. HIBBELER, Russell Charles; Resistncia dos materiais. So Paulo: Editora Pearson Prentice Hall, 2010, pag. 1 47, 642 p. SALES, Almir; LAHR, Francisco Antonio Rocco. Proposio de Classes de Resistncia para Madeira. So Paulo, 1996. Disponvel em Acessos em 18 de Abril 2011.