Calculadora de diagramas de força cortante e momento fletor

Insira seus valores. A resposta e a solução completa resolvida se atualizam enquanto você digita.

Viga
Cargas pontuais (positivas para baixo, x a partir de A)
Carga distribuída (positiva para baixo)
Momento aplicado

Resultado

RA21 kN
RB23 kN
Esforço cortante máximo (x = 8 m)−23 kN
Momento fletor máximo (x = 4,167 m)44,08 kN·m
Força cortante nula emx = 4,167 m
Pontos de inflexão do momentonenhum
x (m)V⁻ (kN)V⁺ (kN)M (kN·m)
0—210
221142
41144
4,167 (V = 0)0044,08
8−23—0

Convenção de sinais: a força cortante é positiva quando as forças à esquerda da seção atuam para cima; um momento fletor positivo traciona as fibras inferiores. Os valores positivos são desenhados acima do eixo.

Desenhe o diagrama de força cortante (DFC) e o diagrama de momento fletor (DMF) de uma viga isostática. Escolha uma viga biapoiada, em balanço ou com balanço, adicione até três cargas pontuais, uma carga distribuída e um momento concentrado, e a calculadora encontra as reações de apoio, a maior força cortante e o maior momento fletor com suas posições, o ponto de cortante nulo e os eventuais pontos de inflexão. Todos os números são resolvidos passo a passo, para que você confira o seu cálculo à mão linha por linha.

Diagramas de força cortante e momento fletor

w = 6 kN/mP1​ = 20 kNABRA​ = 21 kNRB​ = 23 kN224mForça cortante V (kN)+−−23x = 4,167212111Momento fletor M (kN·m)+44,0842

Solução passo a passo

Resultante da carga distribuída

W = w·ℓ = 6·4 = 24 kN
x̄ = (4 + 8)/2 = 6 m

Reações de apoio pelo equilíbrio

ΣMA = 0: RB·8 = 20·2 + 24·6 = 184 kN·m
RB = 184/8 = 23 kN
ΣFy = 0: RA = 44 − 23 = 21 kN

Força cortante nas seções-chave

Caminhe de A para a direita: forças para cima somam, forças para baixo subtraem, e uma carga distribuída reduz V em w por unidade de comprimento.
V(0⁺) = 21 kN
V(2⁻) = 21 kN
V(2⁺) = 21 − 20 = 1 kN
V(4) = 1 kN
V(8⁻) = 1 − 6·4 = −23 kN
V(8⁺) = −23 + 23 = 0 kN

Momento fletor nas seções-chave

dM/dx = V, então a variação de M entre duas seções é a área do diagrama de força cortante entre elas.
M(0) = 0 kN·m
M(2) = 0 + 21·2 = 42 kN·m
M(4) = 42 + 1·2 = 44 kN·m
M(8) = 44 + ½·(1 + (−23))·4 = 0 kN·m

Onde o momento fletor é máximo

V = 0: x = 4 + 1/6 = 4,167 m
M = 44 + 1²/(2·6) = 44,08 kN·m
|M|max = 44,08 kN·m, x = 4,167 m (sagging)

Verificação na extremidade direita

V(8⁺) = 0 kN, M(8) = 0 kN·m ✓

Fórmulas principais

Cortante e momento
V = ΣF de um lado, M = ΣF·d de um lado
Viga biapoiada, carga uniforme
Mmax = wL²/8

Como desenhar diagramas de força cortante e momento fletor

  1. Desenhe o diagrama de corpo livre da viga inteira. Substitua uma carga distribuída pela sua resultante: a intensidade vezes o comprimento carregado, atuando no meio desse comprimento.
  2. Encontre as reações de apoio. Tome momentos em relação a um apoio para obter a reação no outro e depois use a soma das forças verticais. O engaste de uma viga em balanço recebe a carga inteira mais um momento de reação.
  3. Marque as seções-chave: os apoios, cada carga pontual e momento concentrado, e o início e o fim de cada carga distribuída. Entre duas seções-chave os dois diagramas têm uma forma simples.
  4. Força cortante: comece em zero na extremidade esquerda e avance para a direita. Uma força para cima faz o diagrama saltar para cima pelo seu valor, e uma carga pontual para baixo o faz saltar para baixo. Sob uma carga uniforme a linha desce com inclinação w por unidade de comprimento; sem carga ela permanece horizontal.
  5. Momento fletor: a variação do momento entre duas seções é igual à área do diagrama de força cortante entre elas, porque dM/dx = V. O momento é uma reta onde V é constante e uma parábola sob uma carga uniforme. Um momento concentrado horário o faz saltar para cima pelo seu valor.
  6. Leia os resultados. O momento atinge o pico onde a força cortante passa por zero. Ele é zero em uma extremidade livre e em um apoio de extremidade, articulado ou móvel, e onde muda de sinal há um ponto de inflexão.

Perguntas e respostas

Que convenção de sinais a calculadora usa?

A força cortante é positiva quando as forças à esquerda de uma seção somam uma força para cima. O momento fletor é positivo quando faz a viga fletir para baixo, com a face inferior tracionada. Os valores positivos são desenhados acima do eixo. Insira cargas para baixo e momentos horários como números positivos, e use um número negativo para uma carga para cima ou um momento anti-horário.

Onde o momento fletor é máximo?

Como dM/dx = V, o momento fletor atinge o pico onde a força cortante é zero ou muda de sinal. Sob uma carga uniforme isso ocorre dentro do comprimento carregado, a uma distância V/w do início do trecho. Com apenas cargas pontuais ocorre exatamente sob uma das cargas. Em uma viga em balanço com cargas para baixo ocorre no engaste. Verifique também as duas extremidades e cada ponto onde atua um momento concentrado: ali o momento dá um salto, e o maior valor absoluto pode estar nesse ponto.

O que é um ponto de inflexão?

Uma seção em que o momento fletor muda de sinal, de positivo para negativo ou o contrário. A curvatura da viga se inverte ali. Vigas com balanço costumam ter um entre os apoios, o que importa para a posição da armadura em uma viga de concreto.

Por que o diagrama de força cortante dá um salto em uma carga pontual?

Uma carga pontual atua sobre um trecho muito curto da viga, então a força cortante imediatamente à esquerda e à direita dela difere pela carga inteira. A tabela de seções-chave dá os dois valores, V⁻ e V⁺, em cada carga e em cada apoio.

Posso usar kip e ft?

Sim. Mude as unidades para o sistema americano e todos os resultados serão dados em kip, ft e kip·ft. O método é o mesmo nos dois sistemas.

Que vigas ela resolve?

Vigas isostáticas: biapoiadas, em balanço e biapoiadas com balanço à direita. Vigas contínuas e vigas engastadas e apoiadas são hiperestáticas e exigem também as deflexões, por isso não são abrangidas.

Pratique desenhá-los você mesmo

Pratique Esforço cortante e momento fletor

Uma calculadora dá a resposta. Na prova você precisa do método: pratique-o com exercícios novos, dicas e soluções resolvidas.

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