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UNIVRSIDADE ZAMBEZE
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL
AULA 2
- INTRODUÇÃO AO CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS DA ESTÁTICA
DISCIPLINA: MECÂNICA DE CONSTRUÇÃO I
DOCENTE: ENG. GOLDEN GARFO
Beira
2024
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Introdução à Estática: Fundamentos e Aplicações em Engenharia Civil - Prof. Garfo, Slides de Mecânica
Este documento, elaborado para a disciplina de mecânica de construção i da universidade zambeze, apresenta uma introdução aos conceitos fundamentais da estática, explorando definições, princípios, tipos de forças e métodos de representação gráfica e analítica. Aborda também o equilíbrio dos corpos rígidos e a classificação de estruturas, com foco em estruturas reticuladas. Útil para estudantes de engenharia civil que buscam compreender os princípios básicos da estática e suas aplicações práticas.
Tipologia: Slides
2024
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AULA 2
- INTRODUÇÃO AO CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS DA ESTÁTICA
DISCIPLINA : MECÂNICA DE CONSTRUÇÃO I DOCENTE: ENG. GOLDEN GARFO Beira 2024
2
CAP. I – INTRODUÇÃO AOS FUNDAMENTOS DA ESTÁTICA
Definição da Estática
A estática, é a teoria do equilíbrio das forças. Tem como
finalidade o estudo das condições ou relações entre as forças
que, atuando num corpo ou sistema de corpos, implicam em
equilíbrio. A estática, aplicada a engenharia, é utilizada para a
análise e dimensionamento de estruturas e também para cálculo de
suas deformações.
4
PRINCÍPIOS ELEMENTARES DA ESTÁTICA
Conceito de força O conceito de força é introduzido na Mecânica Clássica como sendo a ação de um corpo sobre outro, causando deformação ou movimento. Esta ação se manifesta por contato ou a distância, como é o caso das forças gravitacionais -- os pesos que têm sempre sentido vertical para baixo. As forças encontradas na natureza, na verdade, são distribuídas sobre os elementos de seu volume, como o peso de um corpo, ou sobre os elementos de superfície, como a pressão da água sobre as paredes de um recipiente que a contém.
5 Para definir uma força e necessário conhecer:
Cont.
Vector fixo
- Intensidade da forca
- Direção
- Sentido
- Ponto de aplicação Vector designante
- Intensidade
- Linha de Acão (direção)
- Sentido
7 Cont. As pressões P B , e Pc , , entre os blocos B , C e o bloco A , não são consideradas na análise do sistema ABC, pois são agora forças internas. No estudo das partes estas forças aparecem sempre aos pares, com o mesmo valor mas com sentido contrário.
8 TIPOS DE FORÇAS São de dois tipos as forças de interação entre sólidos:
- Forças de superfície (de contato): forças que atuam na superfície dos sólidos, como a pressão de um líquido, as forças de atrito.
- Forças de volume (de massa): forças que atuam nas partículas que compõe o sólido, sem existir contato entre os sólidos, como a força gravitacional e as forças eletromagnéticas. Existem dois importantes tipos de forças idealizadas, definidos a partir das resultantes parciais ou totais das forças mencionadas anteriormente.
10 Representação gráfica da forca Representação vectorial da força – é representar sob suas componentes Segundo os eixos das coordenadas (x, y e z). Fx, Fy e Fz. Quando a força e’ definida por um angulo esta e representada por Fx = Fcosα e Fy = Fsenoα. MÉTODO DE REPRESENTAÇÃO DE FORÇAS Resultante das forças
11 Noção de Momento Seja a barra da figura abaixo, suportada em C e tendo um peso de 10 KN suspenso em B. Deseja-se contrabalançar por um peso suspenso em A. É fácil notar que o peso a ser colocado em A, a fim de contrabalançar o efeito da rotação da barra em torno do apoio (em C) deve ser inferior a 10 KN, por estar mais afastado de C do que este ultimo.
FORÇAS PARALELAS
13 Binário – é um sistema de duas forças iguais e com sentidos contrários Teorema de Varignon O momento resultante em relação a um ponto é igual a soma dos momentos de cada uma das forças em relação a esse mesmo ponto. MR = F1X1+F2X2+F3X MR=RXg R=F1+F2+F
Cont.
14 Método de paralelogramo Procedimentos 1 – Unificação da origem dos vectores 2 – Criação de linhas paralelas nos terminais dos vectores 3 – Representação do vector resultante pela unificação da origem dos vectores e o encontro entre as linha paralelas REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DAS FORÇAS NB: Aplicável somente para 2 vectores
16 Determina-se projectando a igualidade vectorial em relação aos eixos das coorsdenadas, obtendo três ( 3 ) componentes. DETERMINAÇÃO ANALÍTICA DA RESULTANTE
F
1
(F
1 x
;F
1 y
;F
1 z
) R
x
= ∑ F
nx
F
2
(F
2 x
;F
2 y
;F
2 z
) R
y
= ∑ F
ny
F
3
(F
3 x
;F
3 y
;F
3 z
) R
z
= ∑ F
nz R = R xi
+ R
yi
+ R
zk 𝑅 = 𝑅𝑥𝑖 2
- 𝑅𝑦𝑗 2
- 𝑅𝑘𝑧 2 cos 𝛼 = σ (^) 𝐹𝑛𝑥 |𝑅| = 𝑅𝑥 |𝑅| cos 𝛽 = σ (^) 𝐹𝑛𝑦 |𝑅| = 𝑅𝑦 |𝑅| cos 𝛼 = σ (^) 𝐹𝑛𝑧 |𝑅| = 𝑅𝑧 |𝑅| 𝐈𝐧𝐭𝐞𝐧𝐬𝐢𝐝𝐚𝐝𝐞 𝐝𝐚 𝐫𝐞𝐬𝐮𝐥𝐭𝐚𝐧𝐭𝐞 𝐑𝐞𝐬𝐮𝐥𝐭𝐚𝐧𝐭𝐞 𝐯𝐞𝐜𝐭𝐨𝐫𝐢𝐚𝐥 𝑫𝒊𝒓𝒆𝒄çã𝒐
17 Dadas as seguintes forças complanares: F 1 = 120 i + 80 j [KN] F 3 = 60 j [KN] F 1 = 200 i - 200 j [KN] F 4 = 100 i [KN] a) Calcule as suas intensidades b) Calcule a resultante na forma vectorial, sua intensidade e direção
EXERCÍCIOS
19 Equilíbrio dos corpos rígidos O equilíbrio dos corpos rígidos é definido como a situação em que as forças externas, atuantes em um corpo rígido, formam um sistema equivalente a zero. Decompondo cada força e cada momento em suas componentes cartesianas, as condições necessárias e suficientes para o equilíbrio de um corpo rígido são expressas através das seguintes seis equações: Assim, determinam-se as eventuais forças desconhecidas aplicadas ao corpo rígido ou as reações exercidas pelos vínculos.
20 CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS Estrutura é o conjunto das partes resistentes de um objeto. Tal objeto pode ser uma casa, uma cadeira, aviões, carros, enfim, qualquer objeto que contenha partes que são capazes de transmitir esforços, sem se deformar significativamente. Para compreender o funcionamento de uma estrutura é necessário identificar cada um dos seus diversos elementos, seja pela forma ou pela função.