AULA 08

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Estruturas De Aço
Aula 8: Ligações parafusadas – parte 01
Apresentação
Nesta aula, estudaremos as ligações entre as peças, conceitos de dimensionamentos, tipo de ligações e tipos de
parafusos. Veremos também o dimensionamento de peças submetidas à tração e compressão.
Objetivos
Descrever ligações tracionadas com parafusos;
Descrever ligações comprimidas com parafusos;
Detalhar as ligações.
 Dimensionamento das ligações entre elementos através de
parafusos
Considerações preliminares
Nesta aula, estudaremos as ligações entre per�s, elementos ou peças metálicas por meio de rebites ou parafusos.
A NBR 8800:2008 traz várias informações e recomendações quanto ao(à):
1
Tipo de parafuso
2
Ligação com ou sem atrito.
3
Plano de cisalhamento do
parafuso.
4
Aperto com ou sem
protensão.
5
Detalhamento e
espaçamento entre os
parafusos.
Além disso, é necessário estudar a chapa na região dos furos e o
possível plano de ruptura.
Mas o que é ligação?
Ligação é a intececção entre dois ou mais elementos estruturais,
denominado, na teoria das estruturas, como nó.
Devem ser estudados e considerados todos os esforços solicitantes em que atua, para proporcionar um dimensionamento e
comportamento adequados.
Na �gura 1. podemos ver um exemplo de ligação entre elementos estruturais ligados por parafusos.
 Figura 1 – Exemplo de ligação parafusada.
Tipos de ligações de estruturas de aço
As estruturas de aço podem ter as seguintes ligações:
Ligações por soldas.
Ligações por parafusos.
Ligações por pinos.
Ligações por barras redondas rosqueadas.
Comentário
Nesta aula, veremos apenas os projetos de ligações parafusadas e na aula 10 falaremos sobre as ligações soldadas.
Componentes das ligações de estruturas de aço
Para realizar uma ligação de aço adequada, são necessários alguns componentes:
Chapa de ligação entre elementos.
Placas de base.
Cantoneiras.
Talas de emendas.
Enrijecedores.
Vantagens e desvantagem das ligações parafusadas
As vantagens das ligações parafusadas
são:
Facilidade na montagem e desmontagem das
estruturas.
Fácil inspeção e manutenção.
Economia de energia e equipamentos.
Mão de obra não quali�cada.
As desvantagens são:
Custo alto devido à furação e ao parafuso.
Enfraquece as peças ligas, o que exige peças
maiores.
Obras com maior precisão e sem possibilidade de
ajustes na obra.
A NBR 8800:2008, na seção 4, item 4.2.3, recomenda:
"Nas ligações com parafusos de alta resistência, os desenhos de projeto devem indicar se
o aperto será normal ou com protensão inicial e, neste último caso, se os parafusos
trabalharem a cisalhamento, se a ligação é por atrito ou por contato."
- NBR 8800:2008
Tipos de vinculações ou o comportamento das ligações
Outro ponto importante que devemos observar ao estudar as ligações são os tipos de vinculações ou o comportamento das
ligações propriamente dita, que são:
Ligações rígidas.
Ligações semi�exiveis.
Ligações �exíveis.
Pode-se a�rmar que as ligações rígidas têm grande capacidade de resistir aos momentos �etores, já nas �exíveis esse
comportamento é bem pequeno ou nulo.
Normalmente, usam-se ligações para:
Nós de treliças.
Emenda de vigas e pilares.
Ligação entre vigas e pilares.
Base ou apoio de pilares.
Ligações de elementos construtivos e de contraventamentos.
Comentário
Nesta aula, estudaremos as ligações por emendas, já na aula 9 veremos casos de ligações entre elementos, como vigas com
pilares, base de pilares e nós em ângulos de treliças.
O parafuso
Atualmente, há diversos tipos de parafusos no mercado. Dependendo do escolhido, existem particularidades no
dimensionamento.
Um exemplo é a possibilidade de protenção no parafuso, ou torque na rosca. Essa situação permite que haja atrito
entre elementos de ligação, o que ajuda na resistência �nal. Outro fator é o custo do parafuso, que acaba interferindo
na escolha e, por consequência, no dimensionamento dos elementos de ligação.
 Figura 2 – Parafuso de ligação de estruturas de aço.
A NBR 8800:2008, na seção 4, item 4.5.2.4, indica os tipos de parafusos, porcas e arruelas:
"Os parafusos de aço de baixo teor de carbono devem satisfazer a ASTM A307 ou a ISO
898-1 Classe 4.6. Os parafusos de alta resistência devem satisfazer a ASTM A325 ou a ISO
4016 Classe 8.8. Os parafusos de aço-liga temperado e revenido devem satisfazer a ASTM
A490 ou a ISO 4016 Classe 10.9. As porcas e arruelas devem satisfazer as especificações
compatíveis, citadas no ANSI/AISC 360."
Especificação f MPa f MPa
Diâmetro d
mm pol.
ASTM A307 - 415 - 1/2 ≤ d ≤ 4
ISO 898-1 Classe 4.6 235 400 12 ≤ d ≤ 36 -
ASTM A325 
635
560
825 725 16 ≤ d ≤ 24 24 < d ≤ 36 1/2 ≤ d ≤ 1 1 < d ≤ 1½
ISO 4016 Classe 8.8 640 800 12 ≤ d ≤ 36 -
ASTM A490 895 1035 16 ≤ d ≤ 36 1 ≤ d ≤ 1½
ISO 4016 Classe 10.9 900 1000 12 ≤ d ≤ 36 -
 Disponíveis também com resistência à corrosão atmosférica comparável à dos aços AR 350 COR ou à dos aços ASTM A588.
Quadro 1 – Tabela para dimensionamento de ligações parafusadas (NBR 8800:2008 – tabela A.3)
yb ub
b
b
b
a
b b b b
b
b b
b
a
Os dimensionamentos dos parafusos são para evitar 4 tipos de falhas:
1
Cisalhamento do parafuso propriamente dito.
2
Esmagamento da chapa.
3
Rasgamento do furo.
4
Ruptura da chapa estrutural – corte.
A �gura 3 mostra os diferentes tipos de ruptura.
 Figura 3 – Tipos de falhas e ruptura de ligações parafusadas.
 Dimensionamento das ligações parafusadas
Área do parafuso efetiva A
 com 
1 - Determinação da força de tração
f – Resistência do parafuso dado no quadro 1
2 - Determinação do cisalhamento
be
= 0,75 ⋅Abe Ab = 0,25 ⋅ π ⋅Ab d
2
b
=Ft,Rd
⋅Abe fub
γa2
ub
 Figura 4 – Esforços de cisalhamento nos parafusos.
Para parafuso comum ou quando o plano de corte passa pela rosca nos parafusos de alta resistência.
Para parafuso de alta resistência quando o plano de cisalhamento não passa pela rosca.
3 - Pressão de contato em furos
Para furos-padrão, furos alargados, furos pouco alongados em qualquer direção e furos muito alongados na direção da força,
para:
a) Sem limitação da deformação do furo em projeto:
b) Com limitação da deformação do furo em projeto:
Onde:
t – espessura da chapa;
f – resistência à ruptura da chapa;
 - Distância entre bordas de furos e/ou da borda.
4 - Disposição de projeto
Espaçamento mínimo entre furos
e - distância de centro a centro de furo;
e - distância de borda a borda de furo.
Espaçamento máximo entre furos
=FV ,Rd
0,4⋅ ⋅Ab fub
γa2
=FV ,Rd
0,5⋅ ⋅Ab fub
γa2
= ≤ 3,0 ⋅ ⋅ t ⋅Fc,Rd
1,5⋅ ⋅t⋅lf fu
γa2
db
fu
γa2
= ≤ 2,4 ⋅ ⋅ t ⋅Fc,Rd
1,2⋅ ⋅t⋅lf fu
γa2
db
fu
γa2
u
lf
≥ 3,0 ⋅efuro db
≥eb db
furo
b
Ambientes não agressivos
≤ {efuro
24 ⋅ db
300mm
Ambientes agressivos
≤ {efuro
14 ⋅ db
180mm
Espaçamento entre furos e a borda
Conforme quadro abaixo:
Diâmetro d Borda laminada ou cortada a
maçarico b mm
Borda laminada ou cortada a
maçarico b mmmm pol.
1/2 22 19
5/8 16 29 22
3/4 32 26
20 35 27
7/8 22 38 29
24 42 31
1 44 32
1 1/8 27 50 38
30 53 39
1 1/4 57 42
36 64 46
> 1 1/4 > 36 1,75d 1,25d
 São permitidas distâncias inferiores às desta Tabela, desde que a equação aplicável de 6.3.3.3 seja satisfeita.
 Nesta coluna, as distâncias podem ser reduzidas de 3 mm, quando o furo está em um ponto onde a força solicitante de cálculo não
exceda 25 % da força resistente de cálculo.
 Nas extremidades de cantoneiras de ligação de vigas e de chapas de extremidade para ligações flexíveis, esta distância pode ser igual a
32 mm.
Quadro 2 – Espaçamento mínimo entre furos e a borda (NBR 8800:2008 – tabela 14)
b
c
c
b b
a
b
c
Distância máxima da borda e do furo
≤ {eborda
12 ⋅ t
150mm
 Atividade
1. Dimensionar e detalhar uma emenda em uma chapa tracionada com uma forma de tração igual à N = 260kN, sabe-se que
a chapa tem largura de 150mm, fabricada em aço ASTM A36 (f =250MPa e f =400MPa).
Serão usadas duas chapas para a emenda com as mesmas características da chapa principal (largura e espessura). O
parafuso ser o ASTM A307 (f = 415MPa)com diâmetro de ½” (12mm).
t,d
y u
ub
2. Com o resultado da atividade 3 da aula 7, encontrou-se uma força de 1,16kN para as contenções do pilar dimensionado. Qual
o diâmetro do parafuso para ser instalado apenas um parafuso por contenção, sabendo-se que o per�l de cisalhamento terá
apenas uma única chapa? Adotar parafuso ASTM A307 (a chapa da contenção será de 4mm).
Notas
Referências
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 8800: projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de
aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro: ABTN, 2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6123: Força devido ao vento em edi�cações. Rio de Janeiro:
ABTN, 1988.
Próxima aula
Dimensionamento de elementos sob compressão simples e �exo-compressão.
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