Variações de temperatura

 

Quando submetidos a um aumento de temperatura, os sólidos sofrem um aumento de volume, isto é, se expandem. No caso de elementos como pilares e vigas, há um alongamento do comprimento. Já quando ocorre uma diminuição da temperatura, os sólidos se contraem, diminuindo seu volume, havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares e vigas.

Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante várias horas, veremos que haverá um pequeno mas significativo aumento do seu comprimento. Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados, restringindo-se a sua liberdade de movimentação. Aquela mesma variação de temperatura causará uma tendência de alongamento da placa. Porém, neste caso, ela estará impedida, e começará a “empurrar” os apoios dos extremos, que, por sua vez, comprimirão a ponte. Assim surgem esforços internos (de compressão) em todo o comprimento da placa, que podem até causar a ruína da ponte. 

Considere-se agora, a mesma situação, porém, a placa exposta num ambiente  frio. Analogamente, pode-se concluir que a placa terá tendência de se encurtar e os apoios impedirão tal movimento, tracionando-a, eventualmente provocando fissuras e uma possível ruína da ponte.

 

     A figura ao lado mostra uma outra situação em que uma variação de temperatura deforma uma estrutura: quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas. A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face oposta, o que leva ao encurvamento da estrutura.

 

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http://eislab.gatech.edu/tiger/pbam/AboutAnl.html

 

    Essa situação é mais comum do que se imagina. Qualquer edifício com ar condicionado, em dias quentes, terá uma diferença de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes expostas ao sol. E, dependendo de quão exposta estiver a sua estrutura, os esforços surgidos poderão comprometer a segurança se este efeito não tiver sido levado em conta ao projetá-la.

     Sempre que a deformação de uma estrutura produzida por uma variação de temperatura puder ocorrer livremente, a variação de temperatura não introduzirá esforços na estrutura, como ocorre com a viga da figura abaixo:

                                                              

        O comprimento desta viga irá aumentar, mas ela não ficará submetida a esforços.

        Sempre que a deformação produzida por uma variação de temperatura for total ou parcialmente impedida pelos apoios da estrutura, a variação de temperatura introduzirá esforços na estrutura, como ocorre com a viga abaixo

                                                             

          O comprimento desta viga não mudará, mas ela ficará comprimida.

          Da mesma forma, a primeira viga abaixo não ficará submetida a esforços, mas a segunda sim.