Aula_10_Estruturas_de_Aço

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CAMPUS CATALÃO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
Estruturas de Aço
Tópico:
Distribuição de Esforços nas Soldas e Exercícios de 
Aplicação.
1Estruturas de Aço – Prof. Wellington Andrade
1 – Composição dos Esforços em Soldas de Filete
‰ Nas soldas de filete, qualquer que seja direção do esforço aplicado,
d i f i d ál l ld j dadmite-se, para efeito de cálculo, que as tensões na solda sejam de
cisalhamento na seção da garganta.
Composição de forças de cisalhamento no filete de solda
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1 – Composição dos Esforços em Soldas de Filete
‰As tensões de corte na garganta de solda são calculadas com as equações:
tl
Fx
x =τ tl
Fy
y =τ
‰Multiplicando as tensões pela espessura t, obtém-se os esforços por
unidade de comprimento. Essas forças são somadas vetorialmente,
produzindo uma força resultante que deve ser inferior ao valor dado por:
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/)60,0( wwft γ
2 – Emendas Axiais Soldadas
‰As maiores tensões ocorrem nas extremidades do cordão de solda;
‰ No estado limite último, próximo à ruptura, as deformações plásticas nas
regiões extremas promovem uma redistribuição de tensões que tendem para
um diagrama uniforme;
‰ Se a ligação for longa (L > 100b), a redistribuição de tensões não atingirá
a região central da solda antes da ruptura das regiões extremas. Neste caso a
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norma NBR 8800 (item 6.2.2.2) reduz o comprimento L, para soldas de
filete nas ligações extremas de elementos axialmente solicitados, para o
comprimento efetivo (l = βL).
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2 – Emendas Axiais Soldadas
‰ Nas emendas com filetes transversais, as tensões também são
consideradas uniformemente distribuídas (figura b – a seguir). Para esse
lw é o comprimento total da solda;
dw é o tamanho da perna do filete de solda.
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tipo de emenda o comprimento mínimo é indicado na figura c, que tem a
finalidade de evitar rotações excessivas na ligação, como mostrado na
figura d.
2 – Emendas Axiais Soldadas
Distribuição de tensões cisalhantes em regime elástico nos filetes longitudinais de solda.
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3 – Ligação Excêntrica por Corte
‰ Ligação soldada com carga cisalhante excêntrica: (a) esquema da ligação; (b) área de
cálculo do cordão de solda obtida por rebatimento da garganta sobre o plano da chapacálculo do cordão de solda, obtida por rebatimento da garganta sobre o plano da chapa.
Admite-se que o eixo do cordão de solda coincide com as borda da chapa.
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3 – Ligação Excêntrica por Corte
‰ Para efeito de cálculo, considera-se as áreas das gargantas rebatidas no
l d lplano do console;
‰A força F tem uma excentricidade e em relação ao centro de gravidade
da área da solda. Ela pode ser reduzida a uma força concentrada F e um
momento Fe.
‰A tensão cisalhante τF provocada pelo esforço centrado F em um ponto
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qualquer do cordão de solda é dado pela equação:
∑= tl
F
Fτ
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3 – Ligação Excêntrica por Corte
‰A tensão cisalhante τM provocada pelo momento Fe é calculada com a
equação:
r
I
Fe
p
M =τ
‰ ou decompondo-se na duas direções x e y:
y
I
Fe
p
x =τ xI
Fe
p
y =τ
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p p
‰ Ip é o momento polar da área de solda referida ao centro de gravidade.
Pode ser calculado com a soma dos momentos de inércia retangulares Ix e Iy
da seção da solda.
3 – Ligação Excêntrica por Corte
‰ Reescrevendo as equações em termos de esforços por unidade de
icomprimento, tem-se:
tp fF τ= tp MM τ=
‰ Esses esforços devem somados vetorialmente e comparados aos esforços
resistentes da equação:
/)600( ft
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/)60,0( wwft γ
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4 – Soldas com Esforços Combinados de
Cisalhamento e Tração ou Compressão
‰ Soldas Longitudinais. Considere a seção transversal de um perfil I. A
ligação da alma com a solda pode ser solda de entalhe (figura b) ou solda de
filete (figura c).
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4 – Soldas com Esforços Combinados de
Cisalhamento e Tração ou Compressão
‰ Se, na seção considerada, atuarem um esforço cortante V e um momento
fletor M, os diagramas de tensão cisalhante (τ) e normal (σ) são dados pela
resistência dos materiais:
lb
VS=τ y
I
M=σ
S = momento fletor estático da chapa de mesa do perfil referido ao eixo x;
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I = momento de inércia do perfil em relação ao eixo x.
‰ Para solda de entalhe, a largura b é a espessura t0 da chapa da alma. Para
solda de filete b representa a soma das gargantas dos dois cordões de solda.
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4 – Soldas com Esforços Combinados de
Cisalhamento e Tração ou Compressão
‰ Para carga concentrada (figura e), a tensão vertical nas soldas deve ser
combina vetorialmente com a tensão horizontal, respectivamente.
)2'(2 ftat
P
+=τ
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lb
VS=τ
4 – Soldas com Esforços Combinados de
Cisalhamento e Tração ou Compressão
‰ Soldas Transversais. Ligação entre uma viga e uma coluna com chapa de
topo soldada à viga.
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4 – Soldas com Esforços Combinados de
Cisalhamento e Tração ou Compressão
‰ O esforço de cisalhamento produz uma tensão cisalhante vertical (figura
c). Como as mesas do perfil transmitem tensões cisalhantes muito baixas,
devemos contar nesse caso somente com os cordões da alma da viga. Temos
então:
02th
V=τ
‰ O momento fletor produz tensões σ (tensão cisalhante horizontal),
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‰ O momento fletor produz tensões σ (tensão cisalhante horizontal),
combinando-se vetorialmente com a tensão cisalhante vertical devido ao
esforço cortante, tem-se:
resdddmáx ττστ ≤+= 22
6 – Combinação de Soldas com Conectores
‰ O trabalho de solda e conectores é influenciado pela rigidez de cada um
dos tipos de ligação utilizados;dos tipos de ligação utilizados;
‰ Em construções novas, os parafusos não podem ser considerados atuando
em conjunto com soldas, exceto parafusos em ligações por corte. Neste
caso, com soldas longitudinais de filete, a contribuição dos parafusos deve
ser limitada a 50% de resistência do grupo de parafusos em ligação por
apoio;
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‰ Em construções existentes, reforçadas por soldas, os rebites ou parafusos
de alta resistência em ligações por atrito já existentes podem ser
considerados para resistir às solicitações de carregamento permanente já
atuando. As solicitações devidas aos novos carregamentos devem ser
resistidas pelas soldas de reforço que forem acrescentadas à ligação.
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7 – Exemplos
1 – Uma placa de aço de 12 mm, sujeita à tração axial de 40 kN, está ligada
a uma outra placa de 12 mm formando um perfil T, por meio de solda.a uma outra placa de 12 mm formando um perfil T, por meio de solda.
Dimensionar a solda usando eletrodo E60 e aço ASTM A36.
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7 – Exemplos
2 – Qual o comprimento e qual a espessura da solda de filete requeridos
para a conexão da figura? Admitir aço ASTM A36 e eletrodo E60. Opara a conexão da figura? Admitir aço ASTM A36 e eletrodo E60. O
esforço solicitante é variável.
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7 – Exemplos
3 – Calcular a ligação de um perfil L 127 (5”) x 24,1 kg/m, submetido à
tração axial permanente normal, com uma chapa gusset indicada na figura.tração axial permanente normal, com uma chapa gusset indicada na figura.Aço MR250; eletrodo E70.
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