Ligacoes parafusadas nota de aula

Prévia do material em texto

Instituto DOCTUM de Educação e Tecnologia – Unidade Caratinga 
Engenharia Civil 
Estruturas Metálicas 
Ligações em Estruturas de Aço 
 
Os elementos de ligação são os responsáveis pela transmissão de esforços entre as partes 
conectadas e são constituídos por chapas de ligação (chapa de nó ou gusset), placas de base, 
enrijecedores e cantoneiras de apoio (ou cantoneiras de assento). Já os dispositivos de ligação 
são os responsáveis pela união entre os diversos elementos de ligação. Atualmente, os 
dispositivos de ligação mais comumente usados são as soldas e os parafusos. 
 
 
Ligações Parafusadas 
 
Uma ligação deve ser dimensionada de forma que a sua resistência de cálculo seja igual ou 
superior à: 
 Solicitação de cálculo 
 Uma porcentagem especificada da resistência de cálculo da barra 
Ligações parafusadas pode ser de dois tipos: 
 Ligação do tipo contato 
o Parafusos comuns 
o Parafusos de alta resistência (sem protensão) 
 Ligação tipo atrito 
o Parafusos de alta resistência (com protensão) 
Modos de ruptura (falhas) das ligações parafusadas: 
 Cisalhamento do corpo do parafuso 
 Deformação excessiva da parede do furo (esmagamento) 
 Cisalhamento da chapa (rasgamento) 
 Ruptura da chapa por tração na seção líquida 
 
 
Ligações parafusadas: Conexões do tipo contato 
 Parafusos tracionados 
 Parafusos cisalhados 
 Parafusos submetidos à tração e ao cisalhamento simultaneamente. 
 
a) Tração 
𝐹𝑡,𝑅𝑑 =
0,75𝐴𝑏𝑓𝑢𝑏
𝛾𝑎2
 
 
b) Cisalhamento do corpo do parafuso 
𝐹𝑣,𝑅𝑑 =
∅𝑣𝐴𝑏𝑓𝑢𝑏
𝛾𝑎2
 
 
∅𝑣 = 0,4 para parafusos de alta resistência quando o plano de corte passa pela rosca e para 
parafusos de baixo carbono para qualquer posição do plano de corte. 
∅𝑣 = 0,5 para parafusos de alta resistência quando o plano de corte não passa pela rosca. 
Instituto DOCTUM de Educação e Tecnologia – Unidade Caratinga 
Engenharia Civil 
Estruturas Metálicas 
c) Pressão de contato no furo 
𝐹𝑐,𝑅𝑑 =
∅𝑐 ∙ 𝑙𝑓 ∙ 𝑡 ∙ 𝑓𝑢
𝛾𝑎2
≤
2∅𝑐 ∙ 𝑑𝑏 ∙ 𝑡 ∙ 𝑓𝑢
𝛾𝑎2
 
 
lf é a distância, na direção da força, entre as bordas dos furos, ou do furo até a borda 
∅𝑐 = 1,2 ELS: deformações no furo para forças de serviço 
∅𝑐 = 1,5 ELU 
∅𝑐 = 1,0 furos muito alongados na direção perpendicular à força 
 
d) Tração e cisalhamento combinados 
(
𝐹𝑡,𝑆𝑑
𝐹𝑡,𝑅𝑑
)
2
+ (
𝐹𝑣,𝑆𝑑
𝐹𝑣,𝑅𝑑
)
2
≤ 1,0 
 
 
Ligações parafusadas: Conexões do tipo atrito 
 Parafusos de alta resistência (com protensão); 
 Não deve haver deslizamento entre os componentes da ligação. 
 
a) Nas situações em que o deslizamento é um ELU – furos alargados e furos pouco ou muito 
alongados com alongamentos paralelos à direção da força aplicada, a força resistente de 
cálculo é dada por: 
𝐹𝑓,𝑅𝑑 =
1,13𝜇𝐶ℎ𝐹𝑇𝑏𝑛𝑠
𝛾𝑒
(1 −
𝐹𝑡,𝑆𝑑
1,13𝐹𝑇𝑏
) 
Onde: 
FTb é a força de protensão mínima por parafuso, conforme o Quadro 1. Também dada pela 
expressão 𝐹𝑇𝑏 = 0,70 ∙ 𝐴𝑟 ∙ 𝑓𝑢𝑏 
Ft,Sd é a força de tração solicitante de cálculo no parafuso que reduz a força de protensão, 
calculada com as combinações últimas. 
ns é o número de planos de deslizamento. 
e é o coeficiente de ponderação da resistência. 
 e= 1,20 – combinações normais, especiais ou de construção; 
 e= 1,00 – combinações excepcionais. 
 é o coeficiente médio de atrito 
 
Ch é um fator de furo dado no Quadro 2. 
 
b) Nas situações em que o deslizamento é um ELS, ou seja, nas ligações com furos-padrão e 
furos pouco alongados ou muito alongados com alongamentos transversais à direção da força 
Instituto DOCTUM de Educação e Tecnologia – Unidade Caratinga 
Engenharia Civil 
Estruturas Metálicas 
aplicada e está relacionado ao desempenho da estrutura e não à segurança, a força resistente 
nominal de um parafuso ao deslizamento é dada por: 
𝐹𝑓,𝑅𝑘 =
0,80𝜇𝐶ℎ𝐹𝑇𝑏𝑛𝑠
𝛾𝑒
(1 −
𝐹𝑡,𝑆𝑘
0,80𝐹𝑇𝑏
) 
Onde: 
Ft,Sk é a força de tração solicitante característica no parafuso que reduz a força de protensão, 
calculada com as combinações de ações raras de serviço, ou tomada como 70% da força de 
tração solicitante de cálculo. 
 A área efetiva à tração ou área resistente de um parafuso é um valor compreendido 
entre a área bruta e a área da raiz da rosca: 
𝐴𝑒 = 0,25 ∙ 𝑑𝑏
2 (1 − 𝑘
𝑃
𝑑𝑏
)
2
 
Onde: 
P é p passo da rosca 
K = 0,9743 para roscas UNC (parafusos ASTM) 
K = 0,9383 para roscas métrica ISSO 
 
Quadro 1 – Força de protensão mínima. 
 
Fonte: INSTITUTO AÇO BRASIL, 2011. 
 
Quadro 2 – Fator de Furo 
Tipo de furo Fator de furo Ch 
Furos padrão 1,00 
Furos alargados ou pouco alongados 0,85 
Furos muito alongados 0,70 
Fonte: INSTITUTO AÇO BRASIL, 2011.