Resistência Ao Rolamento: Entendendo A Estabilidade Estrutural

Como engenheiro, √© meu trabalho projetar e construir estruturas que n√£o sejam apenas √ļteis, mas tamb√©m seguras e dur√°veis.

Compreender a resistência do rolamento é uma parte importante da engenharia estrutural.

Quando você divide a área de suporte efetiva pela carga máxima que uma coluna, parede, sapata ou junta pode suportar até quebrar, você obtém a resistência do rolamento.

√Č o que impede que meus pr√©dios caiam.

Como estudante de engenharia ou como engenheiro, você terá que projetar estruturas que resistam tanto às forças naturais quanto às forças humanas.

√Č por isso que preciso saber muito sobre a resist√™ncia do rolamento para garantir que meus edif√≠cios sejam seguros e durem muito tempo.

Neste artigo, vou mergulhar mais fundo no mundo da resistência do rolamento, explorando os diferentes fatores que o afetam e como os engenheiros podem calcular e garantir a estabilidade estrutural.

Então, coloque seu capacete e seu boné de pensamento e vamos explorar juntos o fascinante mundo da resistência ao rolamento!

Compreendendo a resistência do rolamento


Definição formal:

A carga máxima que uma coluna, parede, sapata ou junta suportará até a falha, dividida pela área de suporte efetiva.

A resist√™ncia ao rolamento √© uma ideia muito importante na engenharia, especialmente em √°reas como constru√ß√£o e projeto de avi√Ķes.

Refere-se à quantidade máxima de peso ou pressão que uma estrutura pode suportar antes de entrar em colapso.

Falaremos sobre resistência ao rolamento, resistência ao escoamento e resistência máxima ao rolamento neste artigo.

Força de rolamento

A carga máxima de rolamento que pode ser colocada em uma estrutura antes que ela falhe, dividida pela área que está suportando a carga, é conhecida como resistência ao rolamento.

Como já foi dito, a força de sustentação de uma estrutura não é a quantidade máxima de peso ou pressão que ela pode suportar antes de desmoronar.

Em vez disso, é a área de suporte efetiva dividida pela carga máxima que uma coluna, parede, sapata ou junta pode suportar até quebrar.

A resistência do rolamento pode ser medida pela resistência à tração, compressão, flexão e flexão, bem como a dureza do rolamento.

No entanto, é crucial entender que a resistência à tração, compressão e flexão não estão diretamente relacionadas à resistência do rolamento.

Na construção, é importante conhecer a resistência de estruturas como paredes e colunas para garantir que elas possam suportar as cargas que devem suportar.

Da mesma forma, ao projetar uma aeronave, a resist√™ncia da fuselagem deve ser capaz de suportar diferentes press√Ķes e for√ßas que s√£o aplicadas durante a decolagem, voo, subida, pouso e outras manobras operacionais.

Força de Rendimento

Outra maneira importante de medir o quão forte é algo é por sua resistência ao escoamento.

√Č definida como a tens√£o m√°xima que um material s√≥lido pode suportar quando √© deformado dentro de seu limite el√°stico.

A resistência ao escoamento é a tensão ou carga máxima que um material sólido pode suportar quando é deformado até seu limite elástico, o que significa que pode voltar à sua forma original quando a carga é removida.

A tensão ou carga necessária para alterar permanentemente a forma de um material é chamada de tensão de escoamento.

Após este ponto, o material não voltará a ser como era.

Em materiais d√ļcteis, o limite de escoamento √© muito menor do que o limite de resist√™ncia, enquanto em materiais fr√°geis n√£o h√° limite de escoamento e, portanto, nenhum limite de escoamento.

Força final do rolamento

A resistência máxima do rolamento é a maior pressão que um material sólido pode suportar antes de quebrar.

Muitas vezes é usado da mesma forma que "resistência à tração final". A resistência máxima do rolamento e a resistência máxima à tração são formas de falar sobre quanta tensão um material sólido pode suportar antes de quebrar.

A partir dos testes de rolamentos, você pode descobrir a tensão de escoamento do rolamento e sua tensão máxima.

A resistência ao escoamento do rolamento (BYS) é encontrada desenhando uma linha paralela à inclinação inicial da curva de deformação da tensão do rolamento em uma deformação de deslocamento de 0,002.

No final, resistência ao rolamento, resistência ao escoamento e resistência máxima ao rolamento são ideias importantes na engenharia.

A resistência ao rolamento é o maior peso que uma estrutura pode suportar antes de quebrar, e a resistência ao escoamento é a maior tensão que um material pode suportar antes de começar a mudar de forma permanentemente.

A resistência máxima do rolamento e a resistência máxima à tração são formas de falar sobre quanta tensão um material pode suportar antes de quebrar.

Compreendendo essas ideias, os engenheiros podem criar estruturas e materiais seguros e confi√°veis.

Ultrapassando os limites: a import√Ęncia da resist√™ncia ao rolamento no projeto de edif√≠cios

Ainda difícil de entender? Deixe-me mudar um pouco o ponto de vista:

Se você deseja projetar um edifício que não desmorona como um castelo de cartas, a chave é garantir que ele possa suportar o peso de todas as suas expectativas irracionais, exigências irracionais e erros inevitáveis.

Porque, convenhamos, se você não está forçando os limites da resistência do seu prédio, você está realmente vivendo a vida ao máximo?

Ok, isso foi apenas uma piada feita para parecer um an√ļncio de TV.

Agora vamos voltar para a explicação.

Fatores que afetam a resistência do rolamento

Fatores do Solo

Uma das coisas mais importantes que afetam a resistência de uma estrutura é quanto peso ela pode suportar.

Os seguintes fatores do solo afetam a capacidade de suporte do solo:

  • Resist√™ncia ao cisalhamento: A resist√™ncia ao cisalhamento do solo √© uma maneira de medir o qu√£o bem um solo pode resistir √†s for√ßas que tentam separ√°-lo.
  • Largura e profundidade da funda√ß√£o: A largura e a profundidade de uma funda√ß√£o podem ter um grande efeito na quantidade de peso que ela pode suportar.

Em geral, uma fundação pode suportar mais peso se for mais larga e profunda.

  • Peso do solo e qualquer peso extra sobre ele: O peso do solo e qualquer peso extra sobre ele podem afetar quanto peso o solo pode suportar.

Resistência à Compressão do Concreto

Outra coisa que afeta a resistência do rolamento é a resistência do concreto quando é comprimido.

A resistência à compressão do concreto após 28 dias é usada para dimensionar as sapatas das paredes, e é importante usar uma mistura de concreto com a resistência certa para a finalidade da estrutura.

Forma e Dimens√Ķes da Estrutura

A resistência de uma estrutura também pode ser afetada por sua forma e tamanho, como largura, comprimento e espessura.

Uma estrutura com uma área de superfície maior geralmente terá uma capacidade de suporte maior.

Distribuição de Carga e Tipo de Carga

A resistência de uma estrutura pode ser afetada pelo tipo de carga que será colocada sobre ela.

A resistência de uma estrutura pode ser afetada por cargas vivas, cargas permanentes e cargas de vento.

Localização e Orientação da Estrutura

A força da estrutura também pode ser afetada por onde ela está e como está montada.

A capacidade do solo de manter o peso pode ser afetada por coisas como o tipo de solo e o n√≠vel das √°guas subterr√Ęneas.

A resistência de uma estrutura também pode ser afetada pelo clima, como vento, chuva e mudanças de temperatura.

Código Internacional de Construção

O C√≥digo Internacional de Constru√ß√£o tem sugest√Ķes sobre que tipo de funda√ß√£o usar e como ela deve ser constru√≠da.

Entre essas sugest√Ķes, mas n√£o todas, est√£o as seguintes:

  • Capacidade do solo natural ou compactado para suportar o peso.
  • Provid√™ncias para diminuir os efeitos de solos que se movem muito.
  • Profundidade da linha de gelo.
  • Armadura m√≠nima para sapatas de concreto.
  • Profundidades m√≠nimas para postes de madeira a serem colocados em sapatas de concreto.

Fator de Segurança do Rolamento

O fator de segurança do rolamento é usado para garantir a estabilidade estrutural.

O fator de segurança é a relação entre a carga máxima que pode ser colocada em um rolamento e a carga máxima que pode ser colocada nele.

Pensa-se que a falha ocorrerá quando o fator de segurança for menor que 1.

Voc√™ pode descobrir a capacidade de carga permitida com uma equa√ß√£o que leva em considera√ß√£o os par√Ęmetros do solo e o formato da funda√ß√£o.

Padr√Ķes de avalia√ß√£o

A qualidade do reconhecimento de campo, amostragem de solo e testes de cisalhamento podem afetar a precis√£o dos c√°lculos de estabilidade.

Para garantir que o fator de seguran√ßa seja correto e confi√°vel, foram feitos padr√Ķes de avalia√ß√£o para o fator de seguran√ßa na an√°lise de estabilidade da funda√ß√£o.

No final, há muitas coisas que afetam a resistência de uma coluna, parede, sapata ou junta.

Os engenheiros devem pensar sobre o solo, a resistência à compressão do concreto, a forma e o tamanho da estrutura, como a carga é distribuída e que tipo de carga é, onde e como a estrutura é colocada e o que o Código Internacional de Construção diz.

Al√©m disso, o fator de seguran√ßa do rolamento √© usado para garantir a estabilidade estrutural, e os padr√Ķes de avalia√ß√£o est√£o em vigor para garantir c√°lculos precisos e confi√°veis.

Determinando a resistência de rolamento dos materiais

Fatores que afetam a resistência do rolamento

A resistência de uma coluna, parede, sapata ou junta depende de vários fatores, como o solo, o projeto da fundação, a forma e o tamanho da estrutura, como a carga é distribuída e o ambiente.

Fatores do solo: A capacidade de suporte do solo é determinada por três fatores do solo: resistência ao cisalhamento, largura e profundidade da fundação e peso e sobrecarga do solo.

Quando uma sapata é colocada sobre um solo que não gruda, sua capacidade de suportar o peso depende de sua largura.

Os c√°lculos de estabilidade podem estar errados se o reconhecimento de campo, a amostragem de solo e os testes de cisalhamento n√£o forem bem feitos.

Projeto de funda√ß√£o: O C√≥digo Internacional de Constru√ß√£o fornece recomenda√ß√Ķes para tipo de funda√ß√£o e crit√©rios de projeto, incluindo, entre outros, capacidade de suporte de solo natural ou compactado, provis√Ķes para mitigar os efeitos de solos expansivos, profundidade da linha de congelamento, refor√ßo m√≠nimo para sapatas de concreto e m√≠nimo profundidades de embutimento para postes de madeira em sapatas de concreto.

Dimens√Ķes e forma do edif√≠cio: Paredes e colunas devem ser apoiadas o mais pr√≥ximo poss√≠vel do centro das sapatas para evitar falha por cisalhamento unidirecional (viga), que ocorre quando a viga quebra em um √Ęngulo de cerca de 45 graus em rela√ß√£o √† parede .

A distribuição de carga é a maneira como as cargas da estrutura, como cargas vivas, cargas permanentes e cargas de vento, são distribuídas.

Os fatores ambientais incluem a localiza√ß√£o e a orienta√ß√£o do edif√≠cio, bem como as condi√ß√Ķes do solo e como ele est√° exposto a coisas como vento, chuva e mudan√ßas de temperatura.

Determinando a resistência de rolamento dos materiais

Madeira, aço e cobre, por exemplo, têm diferentes resistências de rolamento que dependem de sua resistência à tração, resistência à compressão, dureza, ductilidade, elasticidade e outras propriedades exclusivas de cada material.

Por exemplo, a resist√™ncia da madeira depende de seu gr√£o, densidade e quantidade de umidade, enquanto a resist√™ncia do a√ßo depende de coisas como a composi√ß√£o da liga, tratamento t√©rmico e dimens√Ķes f√≠sicas, como di√Ęmetro externo, espessura da parede, e comprimento.

Resistência à tração: A resistência à tração de um material é a quantidade de força necessária para separá-lo até que se quebre.

Resistência à compressão: Para descobrir a resistência à compressão de um material, você mede quanta força é necessária para esmagá-lo até que se quebre.

Resistência do rolamento da tubulação de aço

O di√Ęmetro externo, a espessura da parede e o comprimento de um tubo de a√ßo, bem como as propriedades do material do a√ßo, como resist√™ncia ao escoamento e resist√™ncia √† tra√ß√£o, determinam quanto peso ele pode suportar.

Uma calculadora pode ser usada por qualquer pessoa que conheça os requisitos de carga de sua aplicação e se o tubo será usado como viga ou coluna para descobrir o tamanho do tubo necessário.

A resist√™ncia de carga do tubo de a√ßo pode ser calculada com a ajuda de equa√ß√Ķes matem√°ticas ou programas de computador que levam em considera√ß√£o todas essas coisas.

Por exemplo, a capacidade de carga de um tubo de aço pode ser calculada usando a fórmula de Euler, que leva em consideração o comprimento do tubo, o comprimento sem apoio e o momento de inércia.

Outras equa√ß√Ķes, como a f√≥rmula AISC do Instituto Americano de Constru√ß√£o em A√ßo, podem ser usadas para descobrir a resist√™ncia de um tubo de a√ßo sob diferentes cargas.

Teste de Solo para Capacidade de Carga

O teste de solo é uma maneira importante de descobrir o quão forte é a fundação de um edifício e quanto peso ele pode suportar.

Envolve colocar amostras de solo em testes de laboratório para descobrir quais são suas propriedades e usar outros métodos para descobrir o quão estável é o solo.

Testes de laboratório para as propriedades do solo:

As amostras de solo podem ser submetidas a uma série de testes em laboratório para descobrir suas propriedades.

Esses testes incluem o teste consolidado não drenado (CU), o teste de compressão não confinada, o teste de compressão triaxial, o teste de caixa de cisalhamento, o teste de palhetas, o teste de consolidação, o teste de expansão e sucção, o teste de permeabilidade e as análises químicas.

Esses testes são necessários para descrever e classificar o solo e anotar a cor, a textura e a consistência das amostras perturbadas e não perturbadas do local.

Maneiras de descobrir o quão forte é o solo:

Diferentes maneiras podem ser usadas para descobrir a capacidade de carga do solo, como a Teoria da Capacidade de Carga M√°xima de Terzaghi, que calcula a capacidade de carga m√°xima para funda√ß√Ķes rasas cont√≠nuas.

Ele usa uma equa√ß√£o que leva em considera√ß√£o os par√Ęmetros do solo, como coes√£o, peso unit√°rio efetivo, profundidade da sapata e largura da sapata.

Outra maneira de descobrir quanto peso um solo insaturado de granulação fina pode suportar é usar a resistência ao cisalhamento de testes de compressão não confinados.

A equação da capacidade portante (drenada) só funciona para sapatas rasas que suportam cargas verticais não excêntricas.

Usando a resistência à compressão não confinada para estimar a capacidade de carga:

A resistência à compressão não confinada só funciona para solos que se unem.

N√£o pode ser usado para descobrir quanto peso um solo n√£o coesivo pode suportar porque precisa de um conjunto diferente de par√Ęmetros.

O teste de solo é uma maneira importante de descobrir o quão forte é a fundação de um edifício e quanto peso ele pode suportar.

As propriedades do solo são encontradas por meio de testes de laboratório e existem diferentes maneiras de descobrir quanto peso um solo pode suportar com base em suas propriedades.

Para solos coesivos e n√£o coesivos, √© importante usar os m√©todos corretos e levar em considera√ß√£o os diferentes par√Ęmetros do solo para cada m√©todo.

Resistência de suporte da alvenaria

Tens√£o M√°xima Utiliz√°vel para Alvenaria de Concreto

Na fibra de compressão extrema da alvenaria de concreto, a deformação máxima que pode ser utilizada é de 0,0025.

Alvenaria Armada

Para alvenaria armada, tens√Ķes de compress√£o e tra√ß√£o no refor√ßo abaixo do limite de escoamento especificado s√£o iguais ao m√≥dulo de elasticidade do refor√ßo vezes a deforma√ß√£o do a√ßo.

Capacidade de Cisalhamento da Alvenaria

Você também pode descobrir a resistência nominal da alvenaria observando o quanto ela pode suportar sob tensão.

Em uma viga de vão simples, a capacidade de cisalhamento vai de 0 no apoio até o infinito no meio.

Nos códigos e diretrizes de projeto relevantes, você pode encontrar a fórmula para descobrir a capacidade de cisalhamento em função de M/Vd.

Considera√ß√Ķes importantes para o projeto de alvenaria

√Č importante lembrar que esses c√°lculos s√£o baseados em certas suposi√ß√Ķes e c√≥digos de projeto.

Ao projetar alvenaria, você deve pensar cuidadosamente em coisas como os tipos de cargas, as propriedades dos materiais e como a estrutura é configurada.

Antes de fazer qualquer c√°lculo ou tomar decis√Ķes de projeto sobre estruturas de alvenaria, √© melhor verificar os c√≥digos e diretrizes de projeto relevantes.

Efeitos da Alta Temperatura no Aço

O aço é frequentemente usado na construção e engenharia, mas quando fica muito quente, perde sua capacidade de suportar o peso.

Cerca de 425¬įC √© a temperatura mais alta acima da qual o a√ßo come√ßa a perder sua capacidade de manter o peso.

Entre 600¬įC e 650¬įC, o a√ßo perde metade de sua resist√™ncia e, dependendo do peso que carrega, pode quebrar.

Por volta de 500¬įC, a resist√™ncia do a√ßo estrutural laminado a quente perde muito de sua capacidade de carga √† temperatura ambiente.

A 1100¬įF (593,33¬įC), o a√ßo ainda tem cerca de 50% de sua resist√™ncia.

Quando o a√ßo funde a cerca de 2700¬įF (1482,22¬įC), ele desiste de toda a sua resist√™ncia.

Na maioria das vezes, ao projetar, assume-se que toda a capacidade √© perdida em cerca de 2200¬įF (1204,44¬įC).

Efeito do Fogo no Aço Estrutural

No a√ßo BS EN 10025 grau S275, uma se√ß√£o de a√ßo estrutural laminado a quente grau S275 que esteve em um inc√™ndio e ficou mais quente do que 600¬įC pode perder algumas de suas propriedades depois de esfriar.

Não importa quão quente seja o fogo, porém, a tensão de escoamento à temperatura ambiente ou substituição não será necessária se o membro atender a todos os outros requisitos de engenharia, como ser reto.

Quando o a√ßo estrutural de grau S355 √© aquecido a mais de 600¬įC em um inc√™ndio, sua resist√™ncia ao escoamento residual e resist√™ncia √† tra√ß√£o tamb√©m diminuem.

Resistência ao Cisalhamento do Parafuso - Cálculos de capacidade de carga de rolamento, ruptura e cisalhamento

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Usos de força de rolamento

Construção de Edifícios:

Edifícios e estruturas de todos os tipos precisam ser fortes o suficiente para suportar seu peso.

Ele informa quanto peso uma coluna, parede, sapata ou junta pode suportar antes de quebrar.

Os engenheiros usam cálculos chamados de "resistência de suporte" para garantir que o edifício possa suportar seu próprio peso, bem como o peso extra proveniente de pessoas, equipamentos e meio ambiente.

Projeto da Ponte:

As pontes devem ser construídas para que possam lidar com cargas pesadas, como carros, vento e terremotos.

A resistência da fundação e estruturas de suporte, como pilares e pilares, é um fator chave para descobrir quanto peso eles podem suportar.

Os engenheiros também usam a resistência do rolamento para descobrir quanto peso uma viga, viga mestra ou cabo pode suportar.

Engenharia Matem√°tica:

Na engenharia mec√Ęnica, a resist√™ncia do rolamento √© muito importante porque √© usada para descobrir quanto peso as engrenagens, rolamentos e eixos podem suportar.

Os engenheiros usam c√°lculos de resist√™ncia do rolamento para garantir que as pe√ßas possam lidar com as for√ßas e tens√Ķes da aplica√ß√£o, como em m√°quinas pesadas, ve√≠culos e avi√Ķes.

Negócios Aeroespaciais:

A resist√™ncia do rolamento tamb√©m √© importante na ind√ļstria aeroespacial, onde √© usada para descobrir quanto peso pe√ßas como asas, fuselagens e trens de pouso podem suportar.

Os engenheiros usam c√°lculos chamados de "for√ßa de sustenta√ß√£o" para garantir que o avi√£o possa lidar com as for√ßas e tens√Ķes que v√™m com o v√īo, como turbul√™ncia, decolagem e pouso.

Edifícios offshore:

Ao projetar e construir estruturas como plataformas de petróleo, turbinas eólicas e plataformas que estão no mar, a resistência do rolamento é um fator importante.

Esses edif√≠cios devem resistir a condi√ß√Ķes clim√°ticas adversas, como ventos fortes, ondas e correntes.

A resistência do rolamento é usada para descobrir quanto peso a fundação e as estruturas de suporte podem suportar, bem como quanto peso o equipamento e o maquinário podem suportar no máximo.

O negócio de mineração:

Na ind√ļstria de minera√ß√£o, a resist√™ncia do rolamento √© muito importante porque √© usada para descobrir quanto peso pode ser colocado em estruturas de suporte subterr√Ęneas, como pilares e vigas.

Os engenheiros usam c√°lculos chamados de "resist√™ncia de suporte" para garantir que as estruturas possam suportar o peso da rocha acima, bem como as for√ßas e tens√Ķes causadas pelo processo de minera√ß√£o, como detona√ß√£o e perfura√ß√£o.

Conclus√£o

Ao terminarmos de falar sobre a resistência do rolamento, é importante lembrar que essa ideia é importante não apenas na engenharia, mas na vida em geral.

Assim como um edifício precisa de uma base forte para se manter alto, precisamos de uma base forte para enfrentar os desafios da vida.

Precisamos estar enraizados em nossas crenças, valores e princípios para enfrentar as coisas que tentam nos derrubar.

Edif√≠cios n√£o s√£o a √ļnica coisa que precisa ser forte. Nossas vidas tamb√©m precisam ser fortes.

Precisamos descobrir quanto peso podemos carregar, encontrar a ajuda certa e garantir que tenhamos uma base sólida para nos apoiarmos.

Portanto, antes de sair deste artigo, reserve um minuto para pensar em quão forte você é.

Sobre o que você constrói sua casa? Quanto você pode carregar? E como você pode ter certeza de ter a ajuda necessária para enfrentar os desafios da vida? Lembre-se de que uma vida bem projetada pode durar tanto quanto uma construção bem projetada.

Ent√£o saia e construa uma vida que possa sustentar seus sonhos.

Links e referências

ACI 318-14 Requisitos do Código de Construção para Concreto Estrutural e Comentários

Capítulo 3: Cargas de Projeto para Edifícios Residenciais

Requisitos mínimos recomendados para a construção de paredes de alvenaria

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