Encontre o módulo da seção e o momento de inércia de um retângulo, círculo, círculo oco ou seção transversal de viga I, mais a tensão de flexão que ele produz sob um momento aplicado.
Seção Transversal
Largura da seção transversal, em milímetros.
Altura da seção transversal (profundidade), em milímetros.
Diâmetro da seção maciça redonda, em milímetros.
Diâmetro externo do tubo, em milímetros.
Diâmetro interno (furo) do tubo, em milímetros. Deve ser menor que o diâmetro externo.
Largura dos flanges superior e inferior, em milímetros.
Profundidade total da viga, em milímetros.
Espessura de cada flange, em milímetros.
Espessura da alma vertical, em milímetros.
Momento fletor aplicado. Deixe em branco e pule o cálculo da tensão de flexão.
Resultado
—
Insira as dimensões da seção transversal acima para calcular.
5 min de leitura3 etapas7 termos3 exemplos6 perguntasS = I / c
O módulo da seção informa com que eficiência a seção transversal de uma viga resiste à flexão, independentemente do material de que é feita.
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Etapas
Como usar esta calculadora
3 etapas▸
1
Escolha uma forma de seção transversal
Escolha Retângulo, Círculo, Círculo oco ou Viga em I no menu suspenso de formas. Cada forma muda nos campos de dimensão necessários - largura e altura para um retângulo, um diâmetro único para um círculo sólido, diâmetro interno e externo para um tubo e dimensões de flange/rede para uma viga I.
2
Insira as dimensões da seção transversal
Preencha todos os campos de dimensão em milímetros. A calculadora é atualizada instantaneamente e calcula o momento de inércia (I) e o módulo de seção (S = I/c) para a forma selecionada.
3
Adicione um momento fletor para tensão (opcional)
Insira um momento de flexão aplicado em kN·m para ver a tensão de flexão resultante (σ = M/S) em megapascais. Deixe em branco se precisar apenas das propriedades da seção.
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Referência
Fórmula e metodologia
2 fórmulas▸
Módulo de seção
S = I / c
O módulo da seção S é o momento de inércia I dividido por c, a distância do eixo neutro (centroidal) até a fibra extrema da seção transversal. Possui unidades de comprimento cúbico (mm³) e mede a eficiência com que uma seção transversal resiste à flexão – um S maior significa uma tensão de flexão menor para o mesmo momento aplicado.
Tensão de flexão
σ = M / S
Para uma viga em flexão pura, a tensão máxima de flexão σ na fibra extrema é igual ao momento fletor aplicado M dividido pelo módulo da seção S. Com M em kN·m e S em mm³, a calculadora converte internamente para que σ saia em megapascais (MPa = N/mm²).
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Glossário
Principais termos explicados
7 termos▸
Módulo de seção (S)Uma propriedade geométrica de uma seção transversal, S = I/c, que relaciona o momento fletor aplicado à tensão fletora máxima. Módulo de seção maior significa que a forma resiste à tensão de flexão com mais eficiência para seu tamanho.
Momento de inércia (I)Também chamado de segundo momento da área. Uma medida de como a área de uma seção transversal é distribuída em relação ao seu eixo neutro - maior I significa que a forma resiste mais à deflexão por flexão, independente da rigidez do material.
Eixo neutroA linha que passa pela seção transversal de uma viga onde a tensão de flexão é zero - tudo de um lado está em tração, o outro lado em compressão, para uma viga dobrada por um momento em torno desse eixo.
Tensão de flexãoA tensão interna produzida por um momento fletor, máximo na fibra extrema (ponto mais distante do eixo neutro) e zero no próprio eixo neutro. Calculado como σ = M/S.
Fibra extremaO ponto em uma seção transversal mais distante do eixo neutro — onde a tensão de flexão atinge sua magnitude máxima. A distância do eixo neutro até a fibra extrema é denotada c.
feixe em ISeção estrutural de aço em formato da letra I, com duas flanges horizontais conectadas por uma alma vertical. A maior parte de seu material fica longe do eixo neutro nos flanges, proporcionando um módulo de seção alto em relação ao seu peso – um formato eficiente para resistir à flexão.
Elástico (flexão)Comportamento de flexão onde a tensão é proporcional à deformação e a viga retorna à sua forma original quando a carga é removida. As fórmulas S = I/c e σ = M/S assumem flexão elástica com tensão abaixo do ponto de escoamento do material.
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Situações comuns
Exemplos práticos
3 exemplos▸
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Projetista estrutural
Viga retangular de madeira
Forma RetânguloLargura (b) 200 mmAltura (h) 400 mm
Para um retângulo, S = b·h²/6 = 200 × 400² / 6 ≈ 5.333.333 mm³, e I = b·h³/12 ≈ 1.066.666.667 mm⁴. Dobrar a altura multiplicaria S por 4 (é dimensionado com h²) - a altura é de longe a alavanca mais poderosa para a resistência à flexão de uma seção retangular.
🔧
Projetista de máquinas
Eixo redondo sólido
Forma Círculo (sólido)Diâmetro (d) 150 mm
Para um círculo sólido, S = π·d³/32 = π × 150³ / 32 ≈ 331.340 mm³. Um eixo redondo tem um módulo de seção menor do que um retângulo de tamanho geral semelhante porque seu material é distribuído mais próximo do centro, em vez de empurrado para os extremos.
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Detalhe de aço
Viga em I sob um momento fletor
Forma feixe em ILargura do flange (B) 150 mmAltura total (H) 300 mmEspessura do flange (tf) 12 mmEspessura da teia (tw) 8 mmMomento fletor (M) 50 kN·m
Com essas dimensões o módulo de seção da viga é de aproximadamente 940.000 mm³. A tensão de flexão é σ = M/S = (50 kN·m × 1.000.000) / 940.000 mm³ ≈ 53 MPa - confortavelmente abaixo dos limites de escoamento típicos do aço estrutural de 250–350 MPa, de modo que a seção tem margem restante antes do escoamento.
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Referência
Citar esta calculadora
APA e MLA▸
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MLA
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Análise detalhada
Compreendendo o módulo da seção e a tensão de flexão
O módulo da seção informa com que eficiência a seção transversal de uma viga resiste à flexão, independentemente do material de que é feita. Engenheiros e construtores amadores usam-no para comparar formatos de seções transversais e para verificar se uma viga sob uma carga conhecida permanecerá dentro de um limite seguro de tensão de flexão.
Como funciona a Calculadora de Módulo de Seção
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A calculadora primeiro calcula o momento de inércia (I) para a forma selecionada em torno de seu eixo centroidal (neutro) e depois divide por c — a distância desse eixo até a fibra extrema — para obter o módulo da seção, S = I/c. As fórmulas de retângulo e círculo sólido são formas fechadas exatas (bh²/6 e πd³/32 respectivamente). O círculo vazio subtrai o momento de inércia do círculo interno do círculo externo antes de dividir por c. A viga I trata a seção como um retângulo B×H completo com dois retângulos laterais removidos para deixar a alma e os flanges, ignorando os pequenos filetes que as seções laminadas reais têm na junção alma-flange – uma simplificação padrão que permanece precisa dentro de um ou dois por cento para proporções típicas.
Entradas e o que elas significam
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Todas as dimensões são inseridas em milímetros, correspondendo à prática comum de desenho estrutural. O módulo da seção (S) sai em mm³ e o momento de inércia (I) em mm⁴ - ambos números grandes para tamanhos de vigas realistas, o que é esperado. O momento de flexão opcional é inserido em quilonewton-metros (kN·m), uma unidade padrão de engenharia estrutural, e a tensão de flexão resultante é relatada em megapascais (MPa = N/mm²) para que possa ser comparada diretamente com a resistência ao escoamento publicada de um material. A altura é a entrada com maior efeito em I e S para seções retangulares e de viga I, uma vez que entra nas fórmulas elevadas à segunda ou terceira potência - pequenos aumentos na altura produzem ganhos descomunais na resistência à flexão.
Limites e casos extremos
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Esta calculadora lida com flexão elástica pura apenas em torno do eixo centroidal horizontal - ela não leva em conta flambagem por torção lateral, tensão de cisalhamento, carga axial e de flexão combinada ou flexão assimétrica em torno de um eixo inclinado. A fórmula da viga I ignora os raios do filete e assume uma seção duplamente simétrica (flanges superiores e inferiores iguais), portanto, não corresponderá exatamente ao valor de catálogo publicado de cada fabricante para um formato laminado específico - use-a para estimar e comparar seções personalizadas ou construídas e verifique com as tabelas de um fabricante de aço para obter um perfil padrão específico. Para qualquer projeto de suporte de carga, verifique os resultados em relação ao código estrutural local e, quando necessário, peça a um engenheiro licenciado para revisar o cálculo.
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Perguntas
Perguntas frequentes
6 perguntas▸
Qual é a fórmula para o módulo da seção?+
O módulo da seção é S = I/c, onde I é o momento de inércia da seção transversal em torno de seu eixo neutro (centroidal) e c é a distância desse eixo até a fibra extrema - o ponto mais distante da seção do eixo.
Qual é a fórmula do módulo de seção para um retângulo?+
Para um retângulo com largura b e altura h, S = b·h²/6. A altura é muito mais importante do que a largura porque é elevada ao quadrado na fórmula - duplicar a altura quadruplica o módulo da seção, enquanto duplicar a largura apenas o duplica.
Como calculo a tensão de flexão a partir do módulo da seção?+
A tensão de flexão é σ = M/S, onde M é o momento fletor aplicado e S é o módulo da seção. Isto dá a tensão máxima na fibra extrema da seção transversal para uma viga em flexão pura.
Por que um módulo de seção maior é importante?+
Um módulo de seção maior significa que uma viga produz menos tensão de flexão para o mesmo momento aplicado, de modo que a viga pode suportar uma carga maior - ou a mesma carga com mais segurança - antes de atingir a tensão de escoamento do seu material. Aumentar S é uma forma de tornar uma viga mais rígida contra ruptura por flexão sem necessariamente usar mais material, movendo o material para mais longe do eixo neutro.
Quais unidades esta calculadora usa?+
As dimensões da seção transversal são inseridas em milímetros. A calculadora informa o momento de inércia em mm⁴ e o módulo de seção em mm³. O momento de flexão opcional é inserido em quilonewton-metros (kN·m) e a tensão de flexão resultante é relatada em megapascais (MPa, equivalente a N/mm²).
Por que uma forma de viga I é tão eficiente para flexão?+
Uma viga I concentra a maior parte de sua área de seção transversal nos banzos, longe do eixo neutro, onde o material contribui mais para o momento de inércia e módulo de seção. Isto dá a uma viga I um módulo de seção muito maior por unidade de material do que um retângulo sólido ou círculo da mesma área - razão pela qual as vigas de aço estrutural são moldadas desta forma em vez de serem barras sólidas.
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