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1 PUC CampinasPUC – Campinas CEATEC Estruturas Metálicas 2 ligações Profa.: Ana Elisabete P. G. A. Jacintho 11 BIBLIOGRAFIA 22 2 Metálicas ÎASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – NBR 8800:2008; ÎMARGARIDO, A. F.. O uso do aço na arquitetura. E-book. 2004.ÎMARGARIDO, A. F.. O uso do aço na arquitetura. E book. 2004. ÎDIAS, Luís Andrade de Mattos. Estruturas de Aço: Conceitos, técnicas e linguagem. 1998. ÎSILVA, Valdir Pignatta. Dimensionamento de Estruturas de Aço. Notas de Aula. PEF-USP. ÎManual da Construção Metálica. Ligações em Estruturas M táli 2001Metálicas. 2001. 33 ÃINTRODUÇÃO 44 3 Observações ÎChapas e perfis → tamanhos padronizados; ÎAtendimento ao projeto → ligações e cortes; ÎConexões (ligações): soldadas (verificação dasÎConexões (ligações): soldadas (verificação das linhas de solda) ou parafusadas (verificação do grupo de parafusos) . ÎA escolha depende: ¾Comportamento da ligação: Rígida ou Flexível. ¾Limitações construtivas facilidade de fabricação:¾Limitações construtivas, facilidade de fabricação: Acesso para soldagem; Uso de equipamentos automáticos, etc; ¾Montagem: Acesso para parafusamento; Suporte provisório, etc. 55 ÕTIPOS DE CONEXÕES 66 4 Tipos de Conexões ÎLigações rígidas e flexíveis: 77 Conexões ÎNo mundo real não há ligações totalmente rígidas nem totalmente flexíveis; ÎVi áli i t l d d t i dÎVia análise experimental pode-se determinar o grau de rigidez de cada tipo de ligação, ou seja, o ângulo de rotação entre as partes conectadas; ÎAgrupa-se em: ¾Ligações mais rígidas; ¾Li õ í id (fl í i )¾Ligações menos rígidas (flexíveis) 88 5 Ligações Flexíveis ÎSão aquelas em que os deslocamentos são impedidos, entretantoimpedidos, entretanto a rotação dos elementos é liberada. 99 1010 6 1111 1212 7 1313 1414 8 1515 1616 9 1717 Ligações Rígidas ÎSão aquelas em os deslocamentos mais a rotação são impedidos entre os elementosp 1818 10 1919 2020 11 2121 2222 12 2323 2424 13 2525 2626 14 2727 ÕCONEXÕES PARAFUSADAS 2828 15 Parafusos ÎOs parafusos são formados por três partes: ¾Cabeça; ¾Fuste;¾Fuste; ¾Rosca. ÎSão identificados pelo diâmetro nominal mas a resistência à tração é função do diâmetro efetivo; ÎA área efetiva é cerca de 75% da área nominal 2929 Parafusos Comuns ÎTem baixa resistência mecânica; ÎO mais comum: ASTM A-307 (fu = 415MPa);(fu 415MPa); ÎInstalação com chave comum sem controle de torque; ÎSão utilizados para peças secundárias: ¾Guarda-corpo; ¾Corrimão;¾Corrimão; ¾Terças e longarinas de fechamento pouco solicitadas; 3030 16 Parafusos de Alta Resistência ÎEmpregados nas ligações mais importantes; ÎMais utilizado: ¾ASTM A-325 (fu = 825MPa) para φ ≤ 25,4mm; ¾ASTM A-325 (fu = 725MPa) para φ > 25,4mm; ÎInstalado com controle de torque, após o aperto inicial com chave comum; ÎConsidera-se o atrito entre as chapas – maior rigidez na ligação. 3131 Controle do Torque ÎAtrito entre as chapas → impede a movimentação das partes conectadas; ÎM i i id d ãÎMaior rigidez da conexão; ÎProteção contra a corrosão nas faces de contato; ÎMaior resistência à fadiga (parafuso não é solicitado a esforços alternados); ÎSegurança contra afrouxamento das porcas (vibração). 3232 17 Classificação ÎLigação à tração: ÎLigação à força cortante por contato: ¾Deslocamento devido à folga. ÎLigação à força cortante por atrito: ¾Devido ao torqueamento. 3333 3434 18 3535 Condições Î3 condições devem ser evitadas: ¾o cisalhamento do parafuso; ¾ t d h ¾o esmagamento da chapa; e ¾o rasgamento da chapa. 3636 19 Cisalhamento do Parafuso ÎQuanto maior for o número de superfícies de corte, maior deve ser a resistência do parafuso; ÎResistência de uma superfície de cisalhamento:ÎResistência de uma superfície de cisalhamento: ÎOnde: ¾F = força de tração da ligação; 4 2d F π τ = 24d F πτ = τ π 4 2dF = ¾d = diâmetro nominal do parafuso; ¾ τ = tensão de cisalhamento. 3737 Cisalhamento do Parafuso ÎSe existe 2 superfícies de cisalhamento: τπ2 2dF = τπ 2dF = ÎSe existe 4 superfícies de cisalhamento: ÎAdmite-se τ (tensão de cisalhamento) como τ 4 2F = τπ 4 4 2dF = τ 2 F = τπ 2dF = ÎAdmite se τ (tensão de cisalhamento) como uniformemente distribuída na seção transversal do parafuso: 3838 20 Força Resistente de Cálculo ÎForça de tração: ¾Abe = área efetiva ¾ fub = resistência à ruptura do parafuso à tração; 2, , a ubbe Rdt fAF γ= ¾ fub resistência à ruptura do parafuso à tração; ¾ γa2 = 1,35 para ações normais. ÎForça de Cisalhamento: ¾Parafusos comuns e parafusos de alta resistência quando o plano de corte passa pela rosca: 4,0 ubb fAF = ¾Parafusos de alta resistência quando o plano de corte não passa pela rosca: 3939 2, , a RdvF γ= 2, , 5,0 a ubb Rdv fAF γ= Resistência dos Elementos Tracionados ÎVerificação das condições de resistência dos elementos que compõe a ligação – NBR 8800:2008 ¾Para escoamento da seção bruta: fA¾Para escoamento da seção bruta: Ag = área bruta da seção transversal da barra; fy = resistência ao escoamento; γa1 = 1,10 ¾Para ruptura da seção líquida: 1 , a yg Rdt fA N γ= fA¾Para ruptura da seção líquida: Ae = área líquida efetiva da seção transversal da barra; fu = resistência à ruptura; γa1 = 1,35 4040 2 , a ue Rdt fAN γ= 21 Chapas ou Cantoneiras com Furos Alinhados ÎÁrea líquida: ¾dh = diâmetro do furo considerando uma folga padrão de 1 5mm; ∑−= φbbn tbA nn = uma folga padrão de 1,5mm; ¾φ = diâmetro nominal do furo para cálculo: 4141 mmdh 2+=φ ÎÁrea líquida: Chapas ou Cantoneiras com Furos Alternados tbA = ¾ s e g = espaçamento longitudinal e transversal entre os furos. ∑∑ +−= gsbbn 4 2 φ tbA nn ÎObs: para perfis, a área líquida é: 4242 ∑∑ +−= gtstAAn 4 2 φ 22 Esmagamento da Chapa ÎA força resistente de cálculo à pressão de contato na parede de um furo, já levando em conta o rasgamento entre dois furos consecutivos ou entre um furo extremo eentre dois furos consecutivos ou entre um furo extremo e a borda, é dada por: ¾No caso de furos-padrão: Quando a deformação no furo para forças de serviço for uma limitação de projeto: , 4,22,1 ubuf Rdc ftdftF γγ ≤= l Quando a deformação no furo para forças de serviço não for uma limitação de projeto: 4343 2,2, aa γγ 2,2, , 0,35,1 a ub a uf Rdc ftdftF γγ ≤= l Esmagamento da Chapa ÎOnde: ¾ lf = é a distância, na direção da força, entre a borda do furo e a borda do furo adjacente ou a borda livre;borda do furo adjacente ou a borda livre; ¾db = é o diâmetro do parafuso; ¾ t = é a espessura da parte ligada; ¾ fu = é a resistência á ruptura do aço da parede do furo 4444 23 Esmagamento da Chapa ¾No caso de furos muito alongados na direção perpendicular á força: 0,20,1 ubuf ftdftF ≤= l ÎOnde: ¾ lf = é a distância, na direção da força, entre a borda do furo e a borda do furo adjacente ou a borda livre; ¾db = é o diâmetro do parafuso; 2,2, , aa RdcF γγ ≤= ¾db é o diâmetro do parafuso; ¾ t = é a espessura da parte ligada; ¾ fu = é a resistência á ruptura do aço da parede do furo 4545 Rasgamento da Chapa Î Disposições construtivas: ¾Quando o parafuso ou rebite é colocado próximo à borda da chapa, como precaução para evitar a ruptura deve-se prever o afastamento como precaução para evitar a ruptura, deve-se prever o afastamento mínimo da borda da chapa: 1,5d 1,5d 3,0d 3,0d 4646 2d 3d 3d 244747 4848 25 4949 5050 26 5151 5252
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