Forças Externas e Reações de Apoio:

Antes de calcular as forças internas e as tensões, é crucial determinar as forças externas atuantes sobre o corpo e as reações de apoio. Esse passo envolve:

• Diagrama de Corpo Livre (DCL): Representar o corpo isolado, indicando todas as forças externas e as reações nos apoios.
• Equações de Equilíbrio:
  • Somatório das forças horizontais: Somatório das forças em X, igual a zero.
  • Somatório das forças verticais: Somatório das forças em Y, igual a zero.
  • Somatório dos momentos em torno de um ponto: Somatório dos momentos no ponto, igual a zero.

Essas equações permitem calcular as reações de apoio necessárias para manter o equilíbrio.

Cálculo das Forças Internas: Método das Seções

As forças internas são aquelas que atuam dentro de uma estrutura e garantem que ela resista às forças externas aplicadas. Quando uma estrutura está submetida a forças externas, como cargas, essas forças criam esforços internos que mantêm o corpo coeso. Esses esforços são fundamentais para determinar se o material ou a estrutura pode suportar as cargas sem falhar.

O cálculo das forças internas ajuda a prever onde podem ocorrer falhas, garantir a segurança e dimensionar corretamente componentes estruturais. O método das seções é utilizado para determinar essas forças em pontos específicos da estrutura. Ele envolve dividir a estrutura em partes e aplicar as equações de equilíbrio em cada uma. As forças internas calculadas são:

• Força Normal (N): Atua perpendicularmente à seção transversal e é gerada por forças externas que puxam (tração) ou empurram (compressão) as partes do corpo.
• Força Cortante (V): Atua no plano da seção transversal e causa deslizamento entre as partes do corpo, provocando cisalhamento.
• Momento Fletor (M): Momento que provoca a flexão do corpo em relação ao eixo da seção, causando curvatura.
• Torque (T): Resultante de forças externas que tendem a torcer a estrutura em torno de seu eixo longitudinal.

Procedimento:

• Escolher um ponto de interesse.
• Cortar o corpo na seção que passa pelo ponto.
• Aplicar as equações de equilíbrio para a porção restante.

Cálculo da Tensão no Material

Uma vez determinadas as forças internas, o próximo passo é calcular as tensões no material, que são diretamente relacionadas às forças internas e à geometria da seção.

• Tensão Normal Média (σ): É a razão entre a força normal e a área da seção transversal. Pode ser uma tensão de tração (quando puxa) ou tensão de compressão (quando empurra).
• Tensão de Cisalhamento Média (τ): Relaciona-se à força cortante aplicada paralelamente à seção transversal.
• Tensão Admissível: A tensão máxima que o material pode suportar sem falhar, geralmente na região de deformação elástica, e é calculada com base no coeficiente de segurança.

Considerações Finais:

• Para garantir a segurança estrutural, a tensão admissível nunca deve ser excedida.
• Em casos de cargas dinâmicas, o coeficiente de segurança deve ser maior.
• Materiais dúcteis e frágeis possuem critérios de falha diferentes para dimensionamento.