Veículos na escola

DESAFIO

No cenário atual, as empresas estão buscando profissionais capazes de enfrentar desafios e resolve-los de forma eficiente. O aluno, ao final do desafio, deverá apresentar um relatório contendo a memória de cálculo com base nas informações de cada uma das etapas.

Objetivo do desafio

Neste contexto, a equipe irá desenvolver um portal de entrada para veículos em sua escola, fornecendo o pré-dimensionamento da estrutura.

ETAPA 1

* Aula-tema: Apresentação do Projeto e Conceito de Tensão

Nesta primeira etapa, além da apresentação do projeto a ser desenvolvido, o aluno entrará em contato com algumas das diversas aplicações onde conceitos de tensão, tensão admissível e coeficiente de segurança são indispensáveis no dimensionamento ou pré-dimensionamento de partes componentes de uma estrutura.

Para realizá-la é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Passo 1:

Escolher a sua equipe de trabalho e entregue ao seu professor os nomes, RAs e e-mails dos alunos. A equipe deve ser composta de no máximo 5 alunos.

Passo 2:

Observar as figuras.

Passo 3:

Calcular o diâmetro do parafuso necessário para resistir às tensões de cisalhamento provocadas pela ligação de corte simples do tirante com a viga metálica, considerando que a tensão resistente de cisalhamento do aço do parafuso é de 120 MPa. Majorar os esforços, força de tração no tirante, por um coeficiente de segurança igual a 2.

d²=4 . Pπ .σ = 4 . 12570π . 120x106 = 1,33-4 = 0,01154m ou 11,54mm

O parafuso que será usado deverá ter um diâmetro de 12mm.

O valor da tensão de cisalhamento varia da superfície para o interior da peça, onde pode atingir valores bem superiores ao da tensão média. O valor da tensão resistente foi obtido com base nas especificações da NBR 8800:2008.

Aço do parafuso

Tensão de ruptura à tração fu = 415 MPa.

Passo 4:

Descrever as especificações, segundo a NBR 8800:2008 quanto à verificação de parafusos ao corte e interprete o valor da tensão resistente de cisalhamento, fornecido no Passo 2.

NBR 8800:2008 – Cisalhamento

A força de cisalhamento resistente de cálculo de um parafuso ou barra redonda rosqueada é, por plano de corte, igual a (deve ser atendido também o exposto em 6.3.3.3):

* para parafusos de alta resistência e barras redondas rosqueadas, quando o plano de corte passa pela rosca e para parafusos comuns em qualquer situação:

Fv, Rd= 0,4 . A . Fuγa2 = 0,4 . 0,25 . π . 0,0122. 415x106 1,35 = 13,9kN

Passo 5:

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. Explicar porque se admite uma tensão superior à tensão de ruptura do aço, que é de 400 MPa.

σe= Pd .t = 125700,0122 . 0,003=343,44Mpa

Majorar os esforços, força P, por um coeficiente de segurança igual a 2.

Aço das chapas e tirantes

Tensão de escoamento fy = 250 MPa Tensão de ruptura fu = 400Mpa

CS= σuσadm 2=400σadm σadm=4002=200MPa

Passo 6:

Calcular a largura da chapa de ligação do tirante (chapa vermelha) com base na tensão sobre a área útil. Considerar o diâmetro do furo igual ao diâmetro do parafuso acrescido de 1,5 mm. A tensão admissível de tração das chapas deve ser adotada igual a 250 MPa dividida por um coeficiente de minoração de 1,15. Majorar os esforços, força Ft de tração no tirante, por um coeficiente de segurança igual a 2.

Pci=PpNc= 125704=3.142,50

Portanto, a carga aplicada na chapa é 2 x 3.142,50 = 6.285 N

Onde: Pci = Peso do painel interno, Pp = peso do painel e Nc = número de chapas.

σadm=2501,15=217,39 MPa

Diâmetro do furo = Diâmetro do parafuso + 1,50mm

Diâmetro do furo = 12,00mm + 1,50mm

Diâmetro do furo = 13,50mm

σt=FtA=Ft3,00 . (a-13,50)

a-13,50=Ftσt . 3,00

a=6285,00217,39 . 3,00+13,50

a=23,00mm

Passo 7:

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. A tensão admissível de rasgamento das chapas deve ser adotada igual a 350 MPa. Majorar os esforços, força Ft de tração no tirante, por um coeficiente de segurança igual a 2.

σadm=350MPa

Ft=3.142,50 . 2

Ft=6.285,00 N

Área de Rasgamento:

Ar=Ftσadm=6285350x106

Ar=18mm²

ETAPA 2

* Aula-tema: Tensão e deformação

Esta atividade é importante para que você compreenda, com base nas propriedades físicas dos materiais, a relação entre tensão e deformação nos diversosmateriais e como este conceito nos auxilia na verificação e previsão do comportamento das estruturas.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Passo 1:

Pesquisar as constantes físicas do material aço.

3.6.1. Constantes Físicas do Aço

As seguintes características físicas são comuns a todos