Lista de Exercícios Resolvidos - Vasos de Pressão Esféricos e Cilíndricos - Resistência dos Materiais

PROBLEMAS 798 Um vaso de pressão esférico tem um diâmetro externo de 3 m e parede com espessura de 12 mm Sabendo que para o aço utilizado σadm 80 MPa E 200 GPa e v 029 determine a a pressão manométrica admissível e b o aumento correspondente no diâmetro do vaso 799 Um reservatório de gás esférico com um diâmetro externo de 5 m e espessura de parede de 24 mm é feito de um aço para o qual E 200 GPa e v 029 Sabendo que a pressão manométrica no reservatório pode aumentar de zero a 18 MPa determine a a tensão normal máxima no reservatório e b seu aumento de diâmetro 7100 Sabese que a pressão manométrica máxima é de 1150 psi em um vaso de pressão esférico com um diâmetro externo de 10 in e espessura de parede de 025 in Sabendo que o limite de tensão no aço utilizado é σL 60 ksi determine o coeficiente de segurança em relação à falha por tração 7101 Um vaso de pressão esférico com diâmetro externo de 750 mm deve ser fabricado com um aço que tem um limite de tensão σL 400 MPa Sabendo que se deseja um coeficiente de segurança de 4 e que a pressão manométrica pode alcançar 42 MPa determine a menor espessura de parede que deve ser usada 7102 Um reservatório de gás esférico feito de aço tem um diâmetro externo de 6096 mm e parede com espessura de 111 mm Sabendo que a pressão interna é de 5171 kPa determine a tensão normal máxima e a tensão de cisalhamento máxima no reservatório 7103 Determine a tensão normal em uma bola de basquete de 300 mm de diâmetro externo e espessura de parede de 30 mm que é inflada a uma pressão manométrica de 120 kPa 7104 O tanque de armazenagem cilíndrico não pressurizado indicado na figura tem uma parede com espessura de 5 mm e é feito de aço com um limite de resistência de 400 MPa na tração Determine a altura máxima h com que ele pode ser preenchido com água quando se deseja um coeficiente de segurança de 40 Peso específico da água 1000 kgm³ 7105 Para o tanque de armazenagem do Problema 7104 determine a tensão normal máxima e a tensão de cisalhamento máxima na parede cilíndrica quando o tanque estiver totalmente cheio h 145 m 7114 O tanque de pressão feito de aço mostrado na figura tem um diâmetro interno de 750 mm e uma espessura de parede de 9 mm Sabendo que as emendas de solda de topo formam um ângulo β 50 com o eixo longitudinal do tanque e que a pressão manométrica no tanque é de 15 MPa determine a a tensão normal perpendicular à solda e b a tensão de cisalhamento paralela à solda 7115 O tanque pressurizado mostrado na figura foi fabricado soldandose tiras de chapa ao longo de uma hélice formando um ângulo β com um plano transversal Determine o maior valor de β que pode ser utilizado considerando que a tensão normal perpendicular à solda não deve ser maior que 85 da tensão máxima no tanque 7116 Chapas quadradas cada uma com 05 in de espessura podem ser curvadas e soldadas entre si de duas maneiras conforme mostra a figura para formar a parte cilíndrica de um tanque de ar comprimido Sabendo que a tensão normal admissível perpendicular à solda é de 12 ksi determine a maior pressão manométrica possível em cada caso 7117 O tanque de pressão mostrado na figura tem uma parede com espessura de 0375 in e possui emendas de solda de topo formando um ângulo β 20 com um plano transversal Para uma pressão manométrica de 85 psi determine a a tensão normal perpendicular à solda e b a tensão de cisalhamento paralela à solda 7118 Para o tanque do Problema 7117 determine a maior pressão manométrica admissível sabendo que a tensão normal admissível perpendicular à solda é de 18 ksi e a tensão de cisalhamento admissível paralela à solda é de 10 ksi 7119 Para o tanque do Problema 7117 determine o intervalo de valores de β que podem ser utilizados considerando que a tensão de cisalhamento paralela à solda não deve ultrapassar 1350 psi quando a pressão manométrica for de 85 psi 7120 Um vaso de pressão com diâmetro interno de 254 mm espessura de parede de 635 mm e comprimento de 1219 mm é soldado em espiral e possui duas tampas laterais rígidas A pressão manométrica dentro do vaso é de 2069 kPa e são aplicadas forças axiais centradas P e P de 445 kN nas tampas laterais Determine a a tensão normal perpendicular à solda e b a tensão de cisalhamento paralela à solda 7121 Resolva o Problema 7120 considerando que a intensidade P das duas forças é elevada para 1334 kN 7122 Um torque de intensidade T 12 kNm é aplicado à extremidade de um tanque que contém ar comprimido sob uma pressão de 8 MPa Sabendo que o tanque tem um diâmetro interno de 180 mm e uma espessura de parede de 12 mm determine a tensão normal máxima e a tensão de cisalhamento máxima no tanque 7123 O tanque mostrado tem um diâmetro interno de 180 mm e uma espessura de parede de 12 mm Sabendo que ele contém ar comprimido sob pressão de 8 MPa determine a intensidade T do torque aplicado para o qual a tensão normal máxima é 75 MPa 7124 O tanque de ar comprimido AB tem um diâmetro externo de 250 mm e espessura de parede de 8 mm Ele é equipado com um anel no qual é aplicada uma força P de 40 kN horizontal em B Sabendo que a pressão manométrica no tanque é de 5 MPa determine a tensão normal máxima e a tensão de cisalhamento máxima no ponto K 7125 No Problema 7124 determine a máxima tensão normal e a máxima tensão de cisalhamento no ponto L 7126 Um anel de latão com diâmetro externo de 127 mm e espessura de 635 mm se encaixa exatamente dentro de um anel de aço com diâmetro interno de 127 mm e 318 mm de espessura quando a temperatura de ambos é de 10C Sabendo que a temperatura dos dois anéis é então aumentada para 517C determine a a tensão de tração no anel de aço e b a pressão correspondente aplicada pelo anel de latão no anel de aço 7127 Resolva o Problema 7126 considerando que o anel de latão tem espessura de 318 mm e o anel de aço tem espessura de 635 mm 668 a 1022 mm b 0 a B e E 411 MPa em A 685 MPa logo acima de D 1371 MPa situado à direita de D 777 MPa logo abaixo de D 818 MPa situado no centro de DE 669 0727 in 670 202 mm 671 1265 in 672 614 mm 675 237 in 676 217 mm 677 400 mm 678 750 mm 681 máximo Pat 682 máximo 1333 Pat 683 a 1446 Nm b 659 MPa 684 a 1446 Nm b 1066 MPa 689 738 N 690 a 1763 MPa b 1301 MPa 691 1433 kips 693 1896 lb 694 a 414 MPa b 414 MPa 696 539 kips 697 a 1461 kNm b 1999 MPa 699 400 mm 6100 0433 in 6C1 a h 1732 mm b h 379 mm 6C2 a L 953 cm b 318 cm b L 1786 cm b 298 cm c L 15189 b 355 cm 6C4 a τmax 140 MPa τB 1241 MPa b 1338 MPa 6C5 Prob 666 a678 mm b τB 632 MPa τD 232 MPa τmax 295 MPa Capítulo 7 71 σ 946 ksi τ 1013 ksi 72 σ 329 MPa τ 710 MPa 73 σ 1093 ksi τ 0536 ksi 74 σ 0521 MPa τ 564 MPa 75 a 370 530 b 1360 MPa c 864 MPa 77 a 266 634 b 1900 MPa 1000 MPa 79 a 80 980 b 364 MPa c 500 MPa 710 a 266 634 b 500 ksi c 600 ksi 711 a 184 1084 b 1000 MPa c 900 MPa 712 a 310 590 b 1700 ksi c 300 ksi 713 a σx 240 ksi τxy 01498 ksi σy 1040 ksi b σx 1951 ksi τxy 607 ksi σy 605 ksi 715 a σx 902 ksi τxy 380 ksi σy 1302 ksi b σx 534 ksi τxy 906 ksi σy 934 ksi 717 a 217 psi b 1250 psi 718 a 0300 MPa b 292 MPa 719 1658 kN 723 a 174 1074 1434 MPa 141 MPa b 798 MPa 724 a 251 ksi 0661 ksi 1288 ksi 725 512 ksi 1640 ksi 338 ksi 726 1218 MPa 487 MPa 305 MPa 727 205 MPa 729 a 289 MPa b 1277 MPa 1226 MPa 753 866 MPa b 1700 MPa 300 MPa 755 338 1238 1686 MPa 642 MPa 756 0 90 σ0 σ0 757 30 60 3 τ0 3 τ0 758 1200 MPa τxy 1200 MPa 761 165 θ 1101 762 51 θ 1320 763 a 337 1237 b 1241 MPa c 448 MPa 765 b τr σr στ σmax σmin 766 a 593 MPa b 745 MPa 768 a 943 MPa b 726 MPa 769 a 1000 MPa b 1100 MPa 770 a 910 MPa b 910 MPa c 1080 MPa 771 a 1130 MPa b 910 MPa c 1430 MPa 774 a 400 MPa b 20 MPa 775 600 MPa 777 200 ksi 933 ksi 779 400 MPa 1300 MPa 780 a 457 MPa b 929 MPa 781 a 1228 b 1098 c escoamento 782 a 1083 b escoamento c escoamento 783 a 1287 b 1018 c escoamento 784 a 1119 b escoamento c escoamento 787 819 kip in 788 946 kip in 789 Ruptura 790 Ruptura 791 Ruptura 792 Não ruptura 794 τ0 491 MPa 795 τ0 500 MPa 796 1969 N m 798 a 1290 MPa b 0853 mm 7102 353 MPa 7103 294 MPa 7104 1276 m 7105 σmax 1137 MPa τmax 568 MPa 7106 σmax 1035 MPa τmax 518 MPa 7109 251 psi 7111 0307 in 7113 380 MPa 7114 a 390 MPa b 136 MPa 7115 568 7117 a 3750 psi b 1079 psi 7118 387 psi 7120 a 217 MPa b 137 MPa 7121 a 1486 ksi b 316 ksi 7124 774 MPa 387 MPa 7126 a 389 MPa b 194 MPa 7127 a 157 MPa b 157 MPa 7128 936 µ 1358 µ 641 µ 7129 1150 µ 285 µ 572 µ 7131 367 µ 283 µ 227 µ 7132 936 µ 136 µ 641 µ 7133 1150 µ 285 µ 57 µ 7135 367 µ 283 µ 227 µ 7136 a 644 266 750 µ 1500 µ 300 µ b 900 µ c 1050 µ 7139 a 337 563 100 µ 420 µ 160 µ b 520 µ c 580 µ 7140 a 310 1210 513 µ 875 µ 0 b 425 µc 513 µ 7143 a 113 1013 310 µ 50 µ b 260 µc 310 µ 7146 a 300 106 mmmm b 435 106 mmmm 315 106 mmmm 750 106 mmmm