(a) Carregamento externo P atuando sobre um elemento. (b) Vista secionada mostrando o esforço cortante V gerado pelo carregamento externo.
Exemplo de viga carregada, reações de apoio e gráfico de esforço cortante

Esforço cortante, força cortante ou força de cisalhamento é a força interna desenvolvida em membros estruturais que atua tangencialmente sobre a área de seção transversal de uma peça[1][2]. Em engenharia é o termo usado para descrever a força que tende a cortar um objeto sem que haja curvatura[3]. Este tipo de esforço atua contra a resistência ao cisalhamento do material, e é responsável por gerar a tensão de cisalhamento e a deformação por cisalhamento

Na engenharia o esforço cortante de um componente é importante para o projeto das dimensões e seleção de materiais a serem usados para a manufatura/produção do componente, (e.g. vigas, sapatas, ou parafusos). Em uma viga de concreto armado, o um dos propósito da colocação de vergalhões é aumentar a resistência ao cisalhamento.

A convenção de sinal usual considera a uma força cortante positiva, se ela for capaz de gerar um rotação no sentido horário.[1]

A tensão de cisalhamento que é gerada por um certo esforço cortante pode ser definida pela razão entre a força cortante e a área de seção transversal[4]:

Efeito de forças externas (esforço cortante positivo)
Esforço de cisalhamento e convenção usual de sinal

Diagrama de esforço cortanteEditar

O diagrama de esforço cortante é um gráfico que define a intensidade da força de cisalhamento para qualquer ponto do elemento, corpo ou viga. É um gráfico que relaciona no eixo das ordenadas o a intensidade do esforço cortante, e no eixo das abicissas a distância em relação a um ponto do corpo (normalmente um dos pontos extremos)[5].

O gráfico de esforço cortante é diretamente relacionado com outros diagramas importantes na análise de vigas, uma vez que integrando o diagrama de esforço cortante obtemos o diagrama de momento fletor[5].

Ação sob materiaisEditar

Em geral, materiais dúcteis falham em cisalhamento em cortante (ex. alumínio), enquant o materiais frágeis (ex. ferro fundido) falham sob tração. Como um guia muito grosseiro[6][7]:

Material Relação de forças limites Relação de força de cisalhamento
Aços ECL = aprox. 0.75*ETL TEC = approx. 0.58*TYS
Ferro dúctil ECL = aprox. 0.9*ETL TEC = aprox. 0.75*TET
Ferro maleável ECL = aprox. 1.0*ETL
Ferro forjado ECL = aprox. 0.83*ETL
Ferro fundido ECL = aprox. 1.3*ETL
Ligas de alumínio ECL = aprox. 0.65*ETL TEC = aprox. 0.55*TET

ECL: Esforço cortante limite, ETL: Esforço de tração limite, TEC: Tolerância ao esforço de cisalhamento, TET: Tolerância ao esforço de tração

Referências

  1. a b Hibbeler, R. C. (2011). Estática : mecânica para engenharia 12. ed ed. São Paulo (SP): Pearson Prentice Hall. 250 páginas. ISBN 9788576058151. OCLC 817258833 
  2. Melconian, Sarkis. Mecânica técnica e resistência dos materiais. 17ª ed. [S.l.]: Érica. 135 páginas 
  3. «Introdução a análise estrutural - Engenharia». InfoEscola. Consultado em 3 de maio de 2019 
  4. Beer, Ferdinand P. (2011). Mecânica dos materiais. Porto Alegre: AMGH. 30 páginas 
  5. a b Beer, Ferdinand. Mecânica vetorial para engenheiros : estâatica 9a. edição ed. Porto Alegre: [s.n.] ISBN 9788580550481. OCLC 880434782 
  6. Shear Stress vs Tensile Stress - Relationship between Shear stress and tensile Stress - www.roymech.co.uk
  7. Machine design Theory and Practice .A.D.Deutschman, W.A Michels & C.E. Wilson.. MacMillan Publishing 1975. Machinery's Handbook 27 th ed.

Ver tambémEditar