Nesta postagem do blog, você aprenderá:

O que são diagramas de força interna?
Quais forças internas estão desenhadas no diagrama?
Diagrama de força interna - viga com suporte simples
Diagrama de força interna - viga com restrição

Diagramas de força interna é a representação gráfica das forças de seção transversal que surgem em nosso sistema (por exemplo, em uma viga, treliça ou estrutura). Essas forças surgem sob a influência de uma carga aplicada.

Diagramas de força interna - tipos

Fazemos a distinção entre o seguinte diagramas de força interna:

diagrama de força normal - N
diagrama de força de corte - V
diagrama de momento de flexão - M

As regras para desenhar diagramas de força interna para todas as estruturas são as mesmas. Não importa se é uma viga, uma estrutura ou uma treliça.

Viga com apoio simples

Para podermos desenhar um diagrama de forças, precisamos primeiro calcular essas forças. Com a compreensão do método de determinação das forças internas em vigas, esta postagem do blog o ajudará: Forças internas em vigas.

Desenharemos os diagramas de força para a viga na figura abaixo

Como você se lembra, começamos verificando determinabilidade estática e determinação de reações para o feixe.

N=R-J-3
Onde:
N - grau de estática inconclusivo
R - o número de reações de suporte. Ou seja, a soma de todas as reações de nossos suportes
J - número de juntas internas - se não estiver presente P=0
3 - o número de equações de equilíbrio. Em sistemas estáticos, é 3

Depois de contarmos as reações de suporte, podemos passar a determinar o forças internas em compartimentos. Teremos 3 compartimentos em nossa viga de exemplo. Para cada compartimento, escrevemos uma equação para o força normal N(x), a força de corte T(x) e momento de flexão M(x). Os valores das forças individuais são uma função de x, o que significa que podemos substituir qualquer valor de x de nosso intervalo e obter o resultado. Para desenhar os gráficos, precisamos apenas do início e do fim do intervalo. Dessa forma, calcularemos o chamado marcos históricos.

Abaixo, você encontrará as equações escritas e os inícios e fins calculados dos compartimentos para nossa viga.

O diagrama da viga, todos os cálculos e diagramas de força interna são gerados em meu calculadora de vigas. Você pode criar diagramas de vigas on-line e obter uma solução detalhada para cada viga estaticamente determinada.

Compartimento 1

Com as forças calculadas para o primeiro intervalo, vamos tentar desenhar diagramas. Abaixo, na Fig. 5, tracei os pontos característicos de N, T e M no primeiro compartimento. Em seguida, conectamos esses pontos com linhas.

Se a função N(x), T(x) ou M(x) for:
1. um valor constante independente de x é o gráfico é linha horizontal
2. Uma função linear de x é o gráfico de uma linha reta inclinada em um ângulo
3. Uma função quadrática de x é o gráfico de parábola

No compartimento 1, temos máximo local momento de flexão. Esse é o ponto mais alto da parábola. Como você o determina? De forma muito simples. É o ponto em que o valor da força de cisalhamento é zero.

Após determinar a coordenada xmax, calculamos o momento de flexão para essa coordenada M1(xmax) = 34,613 [kNm].

Compartimento 2

No compartimento dois, fazemos exatamente o mesmo que no primeiro compartimento. Aplicamos pontos e os conectamos com linhas. Produzimos as seguintes partes dos gráficos, que foram mostradas na Fig.

Observe que a função do momento de flexão no segundo intervalo não é mais uma função quadrática, portanto, o gráfico é linear.

Compartimento 3

No terceiro último compartimento, temos os seguintes valores de forças internas:

Assim, desenhamos diagramas completos das forças da seção transversal: força normal N(x), força de cisalhamento T(x) e momento de flexão M(x).

Às vezes, encontramos diagramas de momento de flexão invertidos. Ou seja, os valores positivos estão abaixo e os negativos acima do eixo horizontal.

Abaixo, incluí gráficos obtidos de Calculadora de Vigas. Como você pode ver, todos os valores são idênticos. Esse é exatamente o tipo de gráfico que meu aplicativo de cálculo de vigas gera.

Viga com restrição (cantilever)

Abaixo está um exemplo que abordaremos.

Como em uma viga simplesmente apoiada, precisamos calcular as forças internas para desenhar o diagrama.

começamos verificando determinabilidade estática e determinação de reações para o feixe.

Depois de contarmos as reações de suporte, podemos passar a determinar o forças internas em compartimentos. Teremos 2 compartimentos em nosso exemplo de viga com restrição. Para cada compartimento, escrevemos uma equação para o a força de corte V(x) e momento de flexão M(x). Desta vez, pulamos o cálculo e o desenho do gráfico das forças normais N(x).

Em algumas vigas, não há necessidade de calcular as forças normais porque o valor é zero para toda a viga. Essas são vigas nas quais não há componente horizontal da carga.

Abaixo, você encontrará as equações escritas e os inícios e fins calculados dos compartimentos para nossa viga.

Compartimento 1

Com as forças calculadas para o primeiro intervalo, desenhamos gráficos.

Compartimento 2

No compartimento dois, fazemos exatamente o mesmo que no primeiro compartimento. Aplicamos pontos e os conectamos com linhas. Produzimos as seguintes partes dos gráficos, que foram mostradas na Fig.