ATPS - 6_Resistencia_Materiais

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Engenharia de Produção

6ª Série Resistência dos Materiais

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de

ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas

programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:

� Favorecer a aprendizagem.

� Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz.

� Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

� Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.

� Oferecer diferentes ambientes de aprendizagem.

� Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

� Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas

práticos relativos à profissão.

� Direcionar o estudante para a busca do raciocínio crítico e a emancipação

intelectual.

Para atingir estes objetivos a ATPS propõe um desafio e indica os passos a

serem percorridos ao longo do semestre para a sua solução.

A sua participação nesta proposta é essencial para que adquira as

competências e habilidades requeridas na sua atuação profissional.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTORIA:

Paulo Cavalcante Ormonde

Centro Universitário Anhanguera de Jundiaí (FPJ)

Engenharia de Produção - 6ª Série - Resistência dos Materiais


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COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e habilidades descritas a seguir.

� Identificar, formular e resolver problemas de engenharia; � Desenvolver e/ou utilizar novas ferramentas e técnicas; � Capacidade de elaborar um relatório contendo a memória de cálculo do projeto; � Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica.

Produção Acadêmica Descrição do que será produzido. • Elaboração de um relatórios com os resultados obtidos nas etapas. • Organizar um debate.

Participação Esta atividade será, em parte, desenvolvida individualmente pelo aluno e, em parte, pelo

grupo. Para tanto, os alunos deverão: • organizar-se, previamente, em equipes no máximo de 6 participantes; • entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina e • observar, no decorrer das etapas, as indicações: Aluno e Equipe.

Padronização O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as normas

da ABNT1, com o seguinte padrão: • em papel branco, formato A4; • com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; • fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; • espaçamento de 1,5 entre linhas; • se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com um

recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas; • com capa, contendo:

• nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; • nome e RA de cada participante; • título da atividade; • nome do professor da disciplina; • cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.

1 Consulte o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em:

<http://www.unianhanguera.edu.br/anhanguera/bibliotecas/normas_bibliograficas/index.html>.



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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 (tempo para realização: 5 horas)

� 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 (Aluno) 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 (Equipe) Observar as figuras abaixo:



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C D

Painel elet rônicoP = 12,57 kN

Alvenaria

Tirante ø 20 mm

Bloco de fundação Bloco de fundação

Viga Metálica - Perf il I laminado

Coluna ø 60 cm

seção t ransversal circular

Solo

sadm = 150 kN/ m²

P = 2,5 kN/ m²

LigaçãoDet . 1

RA = ? RB = ? Figura 1 – Projeto do portal de entrada para veículos

CHAPA # 3 mmPARAFUSO

Ft = ?A A

Corte A-A

DETALHE 1



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Figura 2 – Detalhe da ligação dos tirantes

Figura 3 – Vista do portal em perspectiva



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Passo 3 (Equipe) 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.

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 (Equipe) 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. Passo 5 (Equipe) 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.



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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 = 400 MPa

Passo 6 (Equipe) 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.

Ft = ?



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Passo 7 (Equipe) 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.


� 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 diversos materiais 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 (Aluno) Pesquisar as constantes físicas do material aço. Passo 2 (Equipe) Calcular o alongamento e a tensão de tração atuante no tirante sem majoração de cargas. Passo 3 (Equipe)



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Classificar o tipo de comportamento ou regime de trabalho do tirante com base nestas verificações. Adicionalmente, interpretar e descrever o significado da divisão da tensão limite de escoamento do aço pela tensão atuante.


� Aula-tema: Classificação da Estrutura, vinculações e carregamentos Esta atividade é importante para que você adquira a capacidade de definir um modelo

teórico de análise estrutural a partir de uma situação real de projeto, identificando adequadamente os elementos estruturais que compõem a estrutura e definindo o esquema estático com suas vinculações e carregamentos.


PASSOS Passo 1 (Equipe) Identificar e nomear os elementos estruturais componentes da estrutura da Figura 1 da Etapa 1. Passo 2 (Equipe) Definir e representar graficamente o esquema estático da viga metálica de modo que ela possa ser classificada como uma viga isostática. Passo 3 (Equipe) Calcular e representar graficamente o diagrama de carregamentos sobre e sob a viga metálica com base nos dados da Figura 1 da Etapa 1.


� Aula-tema: Diagramas de esforços Nesta atividade você reconhecerá a importância das equações da estática nos processos de

cálculo das reações de apoio e dos diagramas de esforços das estruturas, etapa fundamental ao dimensionamento. Esta etapa é fundamental para que você possa se iniciar no uso de softwares de análise de estruturas.


PASSOS Passo 1 (Equipe) Calcular as reações de apoio da viga metálica. Passo 2 (Equipe) Calcular e representar graficamente os diagramas de esforços da viga metálica.



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Passo 3 (Equipe) Reproduzir os resultados das reações de apoio e dos diagramas de esforços da viga metálica por meio do software educacional Ftool.

Sites sugeridos para pesquisa

• Disponivel em: <http://www.tecgraf.puc-rio.br/ftool>. Acesso em 15 fev. 2010.

Figura 4 – Tela do Software Ftool a ser utilizado no projeto

Os conceitos para utilização do software Ftool são apresentados ao aluno na aula de laboratório. O programa e respectivo manual são disponibilizados na sala virtual da disciplina.


� Aula-tema: Tensões normais e de cisalhamento em vigas, tensões Esta etapa ensina a você, pré-dimensionar vigas com base nas atividades desenvolvidas nas

etapas anteriores e nos conceitos da teoria de flexão. A pesquisa por um produto comercial que atenta as suas necessidades de projeto permite a você vivenciar um processo de tomada de decisão com base em aspectos técnicos e comerciais.


PASSOS Passo 1 (Aluno) Pesquisar e selecionar um perfil metálico laminado tipo “I” de um fabricante nacional, escolhendo a bitola comercial mais adequada em termos de capacidade resistente em relação as tensões normais na flexão e em termos de consumo de aço. A tensão de escoamento do aço escolhido deve ser dividida por um coeficiente de minoração de 1,15. Majorar os esforços por um coeficiente de segurança igual a 1,4.



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Incluir o peso próprio da viga no pré-dimensionamento. As máximas tensões normais atuantes devem permitir um comportamento elástico para a viga. Passo 2 (Equipe) Calcular as propriedades geométricas do perfil metálico selecionado no Passo 1.

Passo 3 (Equipe) Definir as dimensões dos blocos de fundação (sapatas) com base na tensão admissível do solo Sadm de 150 kN/m². Considere blocos com seção horizontal quadrada. Para cálculo do peso próprio do concreto considerar um peso específico de 25 kN/m³.


� Aula-tema: Apresentação do trabalho Esta etapa é importante para que você adquira a capacidade de organizar e apresentar seu

trabalho por meio de um relatório contendo a memória de cálculo de todas as etapas realizadas. A entrega do relatório é individual. Esta etapa serve para que você consiga avaliar a importância de se documentar um projeto por meio de sua memória de cálculo e o que isso representa em termos de segurança e qualidade para o profissional, para as empresas e para o consumidor final.


PASSOS Passo 1 (Equipe) Elaborar e entregar ao professor um relatório em formato eletrônico contendo a memória de cálculo de todas as etapas realizadas neste desafio. O relatório deve ser em impresso em folhas de formato A4 encadernadas e seu conteúdo composto minimamente por:

• Capa informando o curso, disciplina, série, título do trabalho, nomes dos alunos, RAs, data e local;

• Objetivos;

• Descrição da estrutura;

• Conteúdo das etapas realizadas destacando-se os resultados e conclusões;

• Referências bibliográficas e bibliografia.

Gráficos, fórmulas e cálculos devem ser preferencialmente digitalizados e incorporados ao arquivo do editor de textos utilizado. A maioria dos editores de texto inclui ferramentas para anotação de fórmulas e símbolos matemáticos. Também os gráficos desenhados manualmente podem ser digitalizados por meio de scanners ou máquinas fotográficas digitais para inserção no relatório. Passo 2 (Equipe) Debater em sala de aula sobre a importância e as vantagens da elaboração de memórias de cálculo e documentação de projetos.



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Livro Texto da disciplina: BEER, F. P.; DEWOLF, John T. Resistência dos Materiais. 4a ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2006.

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