Aula Prática Resistência dos Materiais Avançado

Aula Prática Resistência dos Materiais Avançado

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AVANÇADO
Unidade: U1_CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS, ESFORÇOS EXTERNOS E INTERNOS
Aula: A3_DIAGRAMAS DOS ESFORÇOS INTERNOS SOLICITANTES

OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Aplicar os conceitos teóricos para determinar (desenhar) os diagramas de esforço
cortante (DEC) e de momento fletor (DMF) em uma viga isostática, utilizando um software
de análise estrutural.
– Aprender a como utilizar um software para análise de estrutura.

SOLUÇÃO DIGITAL: FTOOL
O Ftool é um programa para a análise estrutural de pórticos planos. Tem como objetivo principal
a prototipagem simples e eficiente de estruturas. Inicialmente foi desenvolvido com um enfoque
educacional, mas evoluiu para uma ferramenta frequentemente utilizada inclusive em projetos
executivos de estruturas profissionais. Procurando atender de forma mais adequada as
necessidades dos projetistas de estruturas, lançou-se uma versão avançada, com licença
comercial, mantendo a versão básica gratuita. Importante ressaltar que a versão básica gratuita
atende perfeitamente para o desenvolvimento da atividade proposta. Isso pelo fato da versão
básica do Ftool permitir que o usuário defina modelos de forma eficiente e simples.
O Ftool analisa um modelo estrutural fornecendo tanto resultados simples, como diagramas de
esforços internos e deformadas, quanto de linhas de influência em qualquer ponto da estrutura e
envoltórias de esforços para trens-tipo. Seções transversais podem ser definidas de forma
paramétrica de acordo com diversos templates (retangular, seção T, L, I, etc.), selecionando
seções tabeladas de diversas entidades (Gerdau, AISC, etc.), ou de forma genérica (definindo as
propriedades geométricas como área e momento de inércia). Membros estruturais podem ser
calculados pelas teorias de Euler-Bernouilli ou Timoshenko. Apoios podem ser rígidos ou
elásticos e podem ser rotacionados, ou aceitar deslocamentos impostos. Isso permite que
diversos tipos de estruturas, das mais simples às mais complexas, possam ser modeladas no
Ftool em poucos minutos.
O software pode ser acessado em: https://www.ftool.com.br/Ftool/
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PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1

DIAGRAMA DE ESFORÇO CORTANTE E MOMENTO FLETOR
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, considerando que a viga é
de concreto.
Figura 1 – Esquema estrutura de uma viga bi-apoiada
Fonte: elaborada pelo autor.
Procedimentos para a realização da atividade:
Para a realização da atividade proposta, 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.
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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
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
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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.
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). Feito isso, 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
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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.
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.
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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
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
Público9
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.
Figura 12 – Definindo o material.
Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.
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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.
f) Para inserir mais nós na estrutura
Em termos estruturais, nó é definido como o encontro de duas ou mais barras (não
necessariamente barras diferentes; pode ser a mesma barra que foi dividida, por exemplo, ao
meio). As cargas concentradas devem sempre estar em um nó e as distribuídas começam e
terminam em um. Assim, para poder aplicar na viga o carregamento dado no problema,
primeiramente, temos que criar nela dois nós: um para aplicar a carga concentrada de 12kN e
outro para iniciar a carga distribuída de 7kN/m. Não necessitamos criar o nó final da carga
distribuída porque ele já existe (nó B). Para inserir um nó, clique na ferramenta Insert node ou
aperte a tecla N, como mostrado na Figura 14.
Figura 14 – Ferramenta Insert node
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Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.
Passe o mouse sobre a barra até chegar na posição 1,60 m e clique para inserir o nó onde será
aplicada a força concentrada (nó C). Continue com o mouse “caminhando” sobre a barra até a
posição 3,20 m. Clique para inserir o nó onde começará a aplicação da carga distribuída (nó D).
Veja na Figura 15.
Figura 15 – Inserindo os nós C e D.
Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.
g) Para inserir uma carga concentrada
O programa permite que sejam atribuídas aos nós da estrutura forças concentradas e momentos
fletores. Para atribuir a carga de 12kN atuante no nó C, clique na ferramenta Nodal forces. Irá
abrir uma janela na lateral direita da tela, como mostra a Figura 16.
Figura 16 – Ferramenta Nodal forces.
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Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.
Clique na opção Create new nodal force. Na janela que abrir digite o nome da carga concentrada
(neste trabalho estamos chamando de P1) e clique na opção Done, como mostra a Figura 17.
Figura 17 – Nomeando a carga concentrada.
Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.
Na janela que abrirá, digite o valor para a carga em y considerando o sentido para cima como
positivo (neste trabalho, digite -12), como mostra a Figura 18.
Figura 18 – Inserindo o valor da carga concentrada.
Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.
Público13
Selecione o nó que irá receber a carga (neste caso, o nó C). Para selecionar o nó, clique em um
ponto qualquer acima e a esquerda do nó, mantenha o botão do mouse pressionado, arraste o
mouse até envolver o nó quando, então, deverá soltar o botão do mouse. Após o nó ser
selecionado, aparecerão mais duas opções. Clique na opção Apply nodal forces to selected
nodes, como mostra a Figura 19.
Figura 19 – Aplicando a carga concentrada no nó C.
Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool
Após a última etapa, a tela deverá exibir a carga concentrada aplicada no nó, como mostra a
Figura 20.
Figura 20 – Exibindo a carga concentrada atuando no nó C.
Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.
h) Para inserir uma carga distribuída
Para inserir a carga distribuída, clique na ferramenta Uniform loads. Abrirá uma janela na lateral
direita da tela, conforme a Figura 21 a seguir. Selecione a opção Create new uniform load.
Figura 21 – Ferramenta Uniform loads
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Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.
Após selecionar Create a new uniform load, outra janela será aberta sobre a última. Digite o nome
para a carga distribuída (q1 neste trabalho) e selecione a opção Done, conforme a Figura 22.
Figura 22 – Nomeando a carga distribuída
Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool
Considerando o sentido para cima positivo, digite o valor da carga distribuída no eixo y (neste
caso, -7). Com o mouse, selecione a barra onde essa carga atua (barra DB) e clique na
ferramenta Apply uniform load to selected members, conforme mostra a Figura 23.
Figura 23 – Inserindo o valor da carga distribuída e aplicando ela na barra DB
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Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.
A carga distribuída será mostrada lançada sobre a barra DB, como mostra a Figura 24 a seguir.
Figura 24 – Exibindo a carga distribuída atuando na barra DB.
Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool
i) Para ver o resultado da análise estrutural
Para visualizar o diagrama de esforço cortante, clique na ferramenta Shear force, e para visualizar
o diagrama de momento fletor, clique na ferramenta Bending moment, como mostram as Figuras
25 e 26 a seguir.
Figura 25 – Diagrama de esforço cortante
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Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool
Figura 26 – Diagrama de momento fletor.
Fonte: Elaborada pelo autor com captura de tela do FTool.
Avaliando os resultados:
1. Faça o cálculo de reação para a estrutura bi-apoiada apresentada na Figura 1 e encontre as
reações que os apoios A e B oferecem para manterem a estrutura e equilíbrio.
2. Com os valores das reações, compare com o DEC obtido e verifique se os resultados são
equivalentes.

Checklist:
 Acessar o Ftool;
 Definir o Grid e o Snap;
 Inserir a barra;
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 Inserir os apoios;
 Inserir a seção transversal;
 Inserir o tipo de material;
 Inseri os nós;
 Inserir os carregamentos;
 Construir os diagramas DEC e DMF;
 Avaliar os resultados.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível construir o DEC e DMF nas estruturas isostáticas,
podendo avaliar os pontos da estrutura em que o carregamento é mais atuante, verificando se há
necessidade de reforço estrutural, ou não. E ainda, compreender como realizar o cálculo de
reação em estrutas isostáticas, encontrando as reações que os apoios oferecem para mater a
estrutura em equilíbrio.
Público18
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AVANÇADO
Unidade: U2_FLEXÃO EM BARRAS
Aula: A3_FLEXÃO ASSIMÉTRICA
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Aplicar os conceitos teóricos de cálculo da deformação da linha elástica em uma viga
isostática utilizando um software de análise estrutural.
– Compreender a utilização do software para análise de estrutura.
SOLUÇÃO DIGITAL: FTOOL
O Ftool é um programa para a análise estrutural de pórticos planos. Tem como objetivo principal
a prototipagem simples e eficiente de estruturas. Inicialmente foi desenvolvido com um enfoque
educacional, mas evoluiu para uma ferramenta frequentemente utilizada inclusive em projetos
executivos de estruturas profissionais. Procurando atender de forma mais adequada as
necessidades dos projetistas de estruturas, lançou-se uma versão avançada, com licença
comercial, mantendo a versão básica gratuita. Importante ressaltar que a versão básica gratuita
atende perfeitamente para o desenvolvimento da atividade proposta. Isso pelo fato da versão
básica do Ftool permitir que o usuário defina modelos de forma eficiente e simples.
O Ftool analisa um modelo estrutural fornecendo tanto resultados simples, como diagramas de
esforços internos e deformadas, quanto de linhas de influência em qualquer ponto da estrutura e
envoltórias de esforços para trens-tipo. Seções transversais podem ser definidas de forma
paramétrica de acordo com diversos templates (retangular, seção T, L, I, etc.), selecionando
seções tabeladas de diversas entidades (Gerdau, AISC, etc.), ou de forma genérica (definindo as
propriedades geométricas como área e momento de inércia). Membros estruturais podem ser
calculados pelas teorias de Euler-Bernouilli ou Timoshenko. Apoios podem ser rígidos ou
elásticos e podem ser rotacionados, ou aceitar deslocamentos impostos. Isso permite que
diversos tipos de estruturas, das mais simples às mais complexas, possam ser modeladas no
Ftool em poucos minutos.
O software pode ser acessado em: https://www.ftool.com.br/Ftool/
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PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
CÁLCULO DO DESLOCAMENTO VERTICAL DA LINHA ELÁSTICA
Atividade proposta: Para a viga de concreto (módulo de elasticidade longitudinal igual a 25 000
MPa) bi-apoiada apresentada na Figura 1, determinar o deslocamento vertical da linha elástica
no ponto C, localizado a 2m do apoio A, e no ponto D, localizado a 3,5m do mesmo apoio.
Figura 1 – viga bi-apoiada
Fonte: Elaborada pelo autor.
Procedimentos para a realização da atividade:
Para a realização desta atividade, deve-se abrir o software Ftool. Depois você precisa “lançar” a
estrutura (entrar com os dados) definindo a barra, os apoios, a ST, o material que compõe a viga
e o carregamento, como foi mostrado na aula prática anterior. Note que, no caso desta estrutura,
você pode definir o Grid em 0,5 m.
Crie dois nós, um para o ponto C (a 2 m do apoio A) e outro para o ponto D, no meio do vão da
viga (a 3,5 m do apoio A). Antes de prosseguir, salve seu trabalho (clique no comando File e
escolha a opção Save).
a) Determinando o valor da flecha (deformação da linha elástica) nos pontos C e D
Depois que entrar com os dados da estrutura e salvar seu trabalho, clique na ferramenta
Deformed configuration. Note que existem dois “botões” com o nome dessa ferramenta, um ao
lado do outro. Nesta etapa, você deve clicar na pequena seta para baixo, localizada no extremo
da região à direita da tela, conforme indica a Figura 2.
Figura 2 – configurando qual a deformação que será exibida na tela pelo diagrama
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Fonte: Elaborado pelo autor com captura de tela do FTool
Na janela que será aberta, escolha a opção Vertical displacement values, conforme indicado na
Figura 3 a seguir.
Figura 3 – escolhendo a exibição do deslocamento vertical da linha elástica (flecha)
Fonte: Elaborado pelo autor com captura de tela do FTool
A janela que será aberta mostra os valores da deformação da linha elástica (flechas) nos pontos
C e D, conforme mostra a Figura 4.
Figura 4 – mostrando a posição deformada da linha elástica com evidência para pontos C e D
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Fonte: Elaborado pelo autor com captura de tela do FTool
Caso a escala do diagrama dos deslocamentos não seja satisfatória, ajuste-a arrastando para a
direita (amplia) ou para a esquerda (reduz) a ferramenta Scale result display, como mostrado na
Figura 5.
Figura 5 – ajustando a escala do diagrama (essa ferramenta serve, também, para ajustar a escala
de exibição das cargas)
Fonte: Elaborado pelo autor com captura de tela do FTool
Salve seu trabalho.
Avaliando os resultados:
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1. Desenvolva o experimento e apresente o diagrama que contenha a posição deformada da linha
elástica com evidência para pontos C e D.
2. Faça o cálculo de reação para a estrutura bi-apoiada apresentada na Figura 1 e encontre as
reações que os apoios A e B oferecem para manterem a estrutura e equilíbrio.
3. O deslocamento máximo ocorre próximo ao meio da viga. Em que isso está relacionado com
o carregamento aplicado ser do tipo distribuído?

Checklist:
 Acessar o Ftool;
 Definir o Grid e o Snap;
 Inserir a barra;
 Inserir os apoios;
 Inserir a seção transversal;
 Inserir o tipo de material;
 Inseri os nós;
 Inserir os carregamentos;
 Determinar o valor da flecha;
 Avaliar os resultados.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível obter o valor da deformação da linha elástica nos
pontos indicados, compreendendo como esse valor está relacioando com o tipo de carregamento
e o local de aplicação na estrutura.
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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AVANÇADO
Unidade: U3_FLAMBAGEM EM BARRAS
Aula: A2_FLAMBAGEM PARA BARRAS BI-ARTICULADAS
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Aplicar os conceitos teóricos de cálculo da carga crítica de colunas utilizando um
software de análise estrutural;
– Compreender a utilização do software para análise de estrutura.
SOLUÇÃO DIGITAL: FTOOL
MDSolids é um software para tópicos ensinados no curso de Resistencia dos Materiais. O
software também possui vários módulos para tópicos ensinados no curso de Estática. O MDSolids
consiste em procedimentos para o cálculo de vigas e elementos de flexão, torção, treliças,
colunas, vasos de pressão, propriedades da seção transversal, análise de círculo de Mohr
(incluindo transformações de tensão e deformação) e muitos mais tópicos.
O software pode ser acessado em: https://static-archives.git-pages.mst.edu/mdsolids/
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
CÁLCULO DA CARGA CRÍTICA
Atividade proposta: Uma coluna com perfil W150x13 (mostrada pela Figura 1) é utilizada para
suportar uma cobertura. O comprimento da coluna é 2 m, o módulo de elasticidade do aço é E =
200 GPa e a tensão de escoamento é σ𝛾 = 250 MPa.
Figura 1 – Seção transversal de perfil W150x13
Fonte: elaborada pelo autor.
Público24
Quais são, respectivamente, as cargas críticas para a coluna caso ela tenha as vinculações: 1.
Biarticulada; 2. Biengastada; 3. Engastada/articulada; 4. Engastada/livre?
Procedimentos para a realização da atividade:
Inicialmente, abra o software MDSolids. Em seguida, realize os passos de (a) a (k).
(a) Clique na opção Colums para acessar o menu de colunas.
Figura 2 – Acessar o menu colunas
Fonte: Captura de tela do MDSolids
(b) Ainda não mude nenhuma configuração. Antes de iniciarmos, devemos definir a seção
transversal da coluna. Na barra de ferramentas, clique na opção Cross Section e em seguida
clique em Select. Isso irá abrir o módulo de escolha da seção transversal.
Figura 3 – Definição da seção transversal
Público25
Fonte: Captura de tela do MDSolids
(c) Na janela aberta, clique em Standard >> Steel – AISC Metric Designations >> Flange Shapes
(W, M, S, HP).
Figura 4 – Definição do material
Fonte: Captura de tela do MDSolids
(d) A seguinte janela se abrirá. Em 1, mude o eixo para a opção x-y. Em 2, selecione o perfil do
aço estrutural. Para ficar similar ao exercício realizado na unidade 3.2, selecione W150x13. Em
Público26
3, selecione o material do aço. Idem ao item anterior, selecione Aço A36. Note que em 5, a tensão
de escoamento, dada por Yield Stress é de 248 MPa, o que poderá causar uma pequena variação
com os resultados encontrados no exercício teórico. Por fim, clique em Compute (4).
Figura 5 – Nova janela para definição de material
Fonte: Captura de tela do MDSolids
(e) A seguinte janela se abrirá com as propriedades da seção transversal. Em 1 temos o módulo
de elasticidade. Em 2 a área da seção transversal. Em 3 e 4 os momentos de inércia máximo e
mínimo, respectivamente. Essa janela é apenas para visualização. Ao fim da leitura dos dados,
feche a janela.
Figura 6 – Propriedades da seção transversal
Público27
Fonte: Captura de tela do MDSolids
(f) Você retornará para a janela do passo d. Clique em Back no canto superior esquerdo. Você
retornará para a janela de configuração da coluna do passo b.
Figura 7 – Janela de configuração de coluna
Fonte: Captura de tela do MDSolids
Público28
Aqui são realizadas as configurações para o cálculo do problema. Em 1 você seleciona a fixação
do suporte superior em relação ao eixo y. Em 2 você seleciona a fixação do suporte inferior em
relação ao eixo y. Em 3 você seleciona a fixação do suporte superior em relação ao eixo x. Em 4
você seleciona a fixação do suporte superior em relação ao eixo x. No item 5, não altere nada,
pois apenas utilizaremos a fórmula de Euler. No item 6 é adicionada o comprimento da coluna.
Para alterar o valor, você deve selecionar a caixa que fica ao lado item. Similar ao item 6, em 7 e
8 você pode selecionar a carga crítica de Euler e a tensão de escoamento do aço. Lembrando
que você não consegue selecionar todos ao mesmo tempo, pois o item desmarcado será o item
a ser calculado. Em 9 e 10 você pode adicionar suportes intermediários. Por fim, em 11 você
confirma os dados e o programa irá realizar os cálculos.
(g) Inicialmente, altere apenas o comprimento da coluna (6) e a tensão de escoamento (8), para
2 m e 250 MPa, respectivamente. Mantenha todos os suportes como Pinned (articulado).
Figura 8 – Definições
Fonte: Captura de tela do MDSolids
(h) Os resultados serão exibidos da seguinte forma:
Figura 9 – Dados exibidos
Público29
Fonte: Captura de tela do MDSolids
Em 1 temos o resultado da carga crítica para a coluna biarticulada (408,602 KN). Note que o valor
é similar a questão 2 da seção 3.2. O valor não é idêntico devido a pequena diferença dos
momentos de inércia utilizados na questão e dos calculados pelo programa. No item 2 temos uma
breve explicação do cálculo da carga crítica. Em 3 e 4 temos os índices de esbeltez em cada
eixo. Note que em 5 a coluna flambou em relação ao maior índice de esbeltez (3). No item 5,
temos a visualização deformada da coluna.
(i) Vamos agora repetir o problema para a situação bi-engastada. Configure todos os suportes
para Fixed. Os resultados são exibidos a seguir.
Figura 10 – Repetição para situação bi-engastada
Público30
Fonte: Captura de tela do MDSolids
Em 1 temos o valor da carga crítica para a coluna biengastada (1634,406 KN). Note que o valor
é similar a questão 2 da seção 3.2. Em 2, 3, 4, 5 note que todos os suportes foram configurados
como FIxed. Em 6 e 7 note o comprimento efetivo utilizado (K = 0,5).
(j) Repita o procedimento para a próxima vinculação (engastada/articulada). Configure os
suportes inferiores para Fixed e os superiores para Pinned. Os resultados são exibidos a seguir.
Figura 11 – Repetição para engastada/articulada
Público31
Fonte: Captura de tela do MDSolids
Em 1 temos o valor da carga crítica para a coluna engastada/articulada (835,896 KN). Note que
o valor é similar a questão 2 da seção 3.2. Em 2 e 3 note o comprimento efetivo utilizado (K =
0,69916 ~ 0,7).
(k) Repita o procedimento para a próxima vinculação (engastada/livre). Configure os suportes
inferiores para Fixed e os superiores para Free. Os resultados são exibidos a seguir.
Figura 12 – Repetição para engastada / livre
Público32
Fonte: Captura de tela do MDSolids
Em 1 temos o valor da carga crítica para a coluna engastada/livre (102,50 kN). Note que o valor
é similar a questão 2 da seção 3.2 do livro texto da disciplina. Em 2 e 3 note o comprimento
efetivo utilizado (K = 2). Portanto, para a coluna apresentada, as cargas críticas são
respectivamente: 408,602 kN, 1634,406 kN, 835,896 kN e 102,50 kN.
Avaliando os resultados:
Apresente os resultados experimentais e as cargas críticas para a coluna em cada vinculação: 1.
Biarticulada; 2. Biengastada; 3. Engastada/articulada; 4. Engastada/livre

Checklist:
 Acessar o MDSolids;
 Clique na opção Colums;
 Defina a seção transversal da coluna;
 Defina o material;
 Forneça as propriedades da seção transversal;
 Configure a coluna;
 Faça o cálculo para a coluna biarticulada;
 Repita os procedimentos para as demais vinculações;
 Avaliar os resultados.
Público33
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível compreender como obter a carga critica de
flambagem de uma coluna segundo os tipos de vinculações que possue.
Público34
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS AVANÇADO
Unidade: U4_ CRITÉRIOS DE RESISTÊNCIA E TEOREMAS ENERGÉTICOS
Aula: A2_CRITÉRIOS DE RESISTÊNCIA PARA MATERIAIS DÚCTEIS
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Aplicar os conceitos teóricos de cálculo dos critérios de falha utilizando um software de
análise estrutural;
– Ter noção de como utilizar software para análise de estrutura.
SOLUÇÃO DIGITAL: FTOOL
MDSolids é um software para tópicos ensinados no curso de Resistencia dos Materiais. O
software também possui vários módulos para tópicos ensinados no curso de Estática. O MDSolids
consiste em procedimentos para o cálculo de vigas e elementos de flexão, torção, treliças,
colunas, vasos de pressão, propriedades da seção transversal, análise de círculo de Mohr
(incluindo transformações de tensão e deformação) e muitos mais tópicos.
O software pode ser acessado em: https://static-archives.git-pages.mst.edu/mdsolids/
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
ANÁLISE DOS CRITÉRIOS DE FALHA PARA MATERIAIS DÚCTEIS
Atividade proposta: Para os seguintes estados planos de tensões apresentados na Figura 1a e
1b, verifique se o material aço estrutural A-36 sofrerá escoamento pelos critérios de falha da
máxima tensão cisalhante e da máxima energia de distorção.
Figura 1 – Estados planos de tensão (a) Tipo A (b) Tipo B.
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Fonte: Livro texto da disciplina.
Procedimentos para a realização da atividade:
Inicialmente, abra o software MDSolids. Em seguida, realize os passos de (a) a (h).
(a) Clique na opção Mohr’s Circle para acessar o menu do círculo de Mohr.
Figura 2 – Opção Mohr’ Circle
Fonte: Captura de tela do MDSolids
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(b) Na janela aberta, insira os valores do enunciado para o caso (a). Em 1, 2 e 3 você deve
adicionar a tensão na direção x, y e cisalhamento em xy, respectivamente. O sinal da tensão deve
ser alterado em 4, 5 e 6, caso necessário. Em 7 é possível ter uma visualização de como as
tensões estão orientadas. Compare com a imagem do enunciado. Em 8 você deve definir a
unidade das tensões. Por fim, clique em 9 para calcular as tensões principais e o círculo de Mohr.
Figura 3 – Parâmetros Mohr’ Circle
Fonte: Captura de tela do MDSolids
(c) Agora é exibido o círculo de Mohr para o estado de tensões inserido. Em 1 são destacadas
as tensões principais.
Público37
Figura 4 – Círculo de Mohr
Fonte: Captura de tela do MDSolids
Clique agora em 2 (Failure Theories), para abrir a janela dos critérios de falha.
(d) Antes de verificar a falha, deve-se selecionar a tensão de escoamento do material. Em 1,
procure por Steel A-36 Structural. Ao selecionar, o valor da tensão de escoamento será exibido.
Clique então em Compute (2), para verificar a falha.
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Figura 5 – Opção Failure Theories
Fonte: Captura de tela do MDSolids
Note que em 3, a teoria da máxima tensão cisalhante está pré-selecionada.
(e) Agora o diagrama de falha é exibido para os dados inseridos. Note que no diagrama (1) é
informado que o material falhou, pois, as tensões principais excederam os limites do gráfico.
Figura 6 – Failure Theories (diagrama 1)
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Fonte: Captura de tela do MDSolids
Clique agora em 2, para selecionar a teoria da máxima energia de distorção.
(f) Agora o diagrama para a teoria da máxima energia de distorção é exibido em 1. Note que desta
vez, o material não falha.
Figura 7 – Failure Theories (diagrama 2)
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Fonte: Captura de tela do MDSolids
(g) Feche a janela e reinsira os dados para o caso (b) em 1. Atenção para a convenção de sinais
em 2. Clique em compute (3) para exibir o círculo de Mohr e as tensões principais (4).
Figura 8 – Círculo de Mohr (opção compute)
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Fonte: Captura de tela do MDSolids
Por fim, clique em Failure Theories (5) para exibir os critérios de falha.
(h) Os diagramas de falha serão automaticamente exibidos. Altere o critério de falha para alternar
entre ambas as teorias para materiais dúcteis.
Figura 9 – Comparação dos diagramas
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Fonte: Captura de tela do MDSolids
Note que em ambas as teorias o material não falha.
Avaliando os resultados:
Apresente os dados experimentais e as análises que podem ser realizadas e responda o
questionamento: em qual teoria o material apresentará falha?

Checklist:
 Acessar o MDSolids;
 Clique na opção Mohr’s Circle;
 Coloque os parâmetros solicitados;
 Selecione a opção da teoria que será utilizada;
 Verifique se ocorrerá a falha;
 Repita os procedimentos para a outra teoria solicitada;
 Avaliar os resultados.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível compreender, ainda no desenvolvimento do projeto,
como verificar se um material apresentará falha segundo os carregamentos que serão aplicados
quando solicitado.