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

(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

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 cortante

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 materiais

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]:

MaterialRelação de forças limitesRelação de força de cisalhamento
AçosECL = aprox. 0.75*ETLTEC = approx. 0.58*TYS
Ferro dúctilECL = aprox. 0.9*ETLTEC = aprox. 0.75*TET
Ferro maleávelECL = aprox. 1.0*ETL
Ferro forjadoECL = aprox. 0.83*ETL
Ferro fundidoECL = aprox. 1.3*ETL
Ligas de alumínioECL = aprox. 0.65*ETLTEC = 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

Ver também

Referências