O que significa resistência ao cisalhamento?
A resistência ao cisalhamento de um material é definida como sua capacidade de resistir às forças que fazem com que a estrutura interna do material deslize contra si mesma. A resistência ao cisalhamento de um material pode ser medida na direção vertical ou horizontal. Por exemplo, se a força fizer com que as camadas do objeto deslizem na direção horizontal, o material exibirá resistência ao cisalhamento horizontal. Por outro lado, se a força fizer com que as camadas do material deslizem na direção vertical, o material exibirá resistência ao cisalhamento vertical.
Para entender melhor a resistência ao cisalhamento, considere levantar uma pilha horizontal de livros pressionando-os nas duas extremidades (cada mão atuando como um suporte). A força compressiva induzida pela compressão da pilha de livros gera uma força de atrito entre os livros. Esse atrito é uma força vertical que impede que os livros deslizem uns contra os outros e se desfaçam.
Este mesmo princípio se aplica a objetos sólidos. Suponha que a força vertical (ou horizontal) seja maior que a resistência ao cisalhamento do material. Nesse caso, o objeto pode sofrer falha por cisalhamento, onde o objeto se separa em duas ou mais partes deslizantes. Por exemplo, uma força aplicada à viga I de um edifício pode causar uma falha de cisalhamento que separa a viga I em duas partes conforme elas deslizam uma contra a outra devido a uma carga vertical.
A resistência ao cisalhamento de um objeto pode ser fortemente influenciada pela corrosão. A corrosão é um processo de deterioração que diminui a espessura dos componentes metálicos. O afinamento devido à corrosão pode reduzir a área da seção transversal de um componente, reduzindo assim sua resistência ao cisalhamento.
Se a seção corroída for submetida a cargas que excedam sua capacidade de cisalhamento reduzida, pode ocorrer falha por cisalhamento, o que pode levar a uma falha estrutural geral catastrófica.
Industriapedia explica a resistência ao cisalhamento
Na engenharia estrutural e mecânica, a resistência ao cisalhamento dos materiais desempenha um papel essencial no projeto seguro de componentes, como vigas, colunas, parafusos, etc. Por exemplo, em vigas de concreto armado, o reforço na forma de estribos é usado para aumentar resistência ao cisalhamento do membro.
A resistência ao cisalhamento de um material é fortemente dependente de sua área de seção transversal. Quanto mais larga e espessa for uma seção, maior será a resistência ao cisalhamento do componente.
Por exemplo, em engenharia estrutural, a resistência ao cisalhamento da alma de uma viga de aço é dada por:
0,6 Fy x Ac
Onde:
Fy = Resistência ao escoamento do aço
Ac = A área da seção transversal do material
Como visto na equação acima, uma área maior fornece uma resistência ao cisalhamento maior.
Outros usos da resistência ao cisalhamento
Além de ser útil na previsão dos mecanismos de falha de estruturas e componentes, a resistência ao cisalhamento também pode ser utilizada das seguintes formas:
Analisando o comportamento do solo
Apesar de ser um material relativamente “macio”, o solo possui resistência ao cisalhamento. A resistência ao cisalhamento do solo depende das forças de atrito (e outras forças intergranulares) entre as partículas. A resistência ao cisalhamento do solo desempenha um papel essencial na determinação da estabilidade do talude e na concepção de muros de contenção.
Prevendo o desempenho do adesivo
Os adesivos são conhecidos por sua alta resistência ao cisalhamento. Por exemplo, se a pilha de livros (mencionada anteriormente) estiver colada, provavelmente poderá atuar como uma viga. Os engenheiros frequentemente avaliam a resistência ao cisalhamento dos adesivos epóxi para determinar sua eficácia em aplicações industriais.