Aula 5 - EMM - Ligações parafusadas

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11/09/2020

Estruturas Metálicas e de Madeira

Aula 05 Ligações parafusadas

Centro Universitário UDF:

FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL

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1 – CONSIDERAÇÕES INICIAIS  O termo LIGAÇÃO se aplica aos detalhes construtivos que promovem a união de partes da estrutura.  As ligações devem ser convenientemente concebidas de modo que as mesmas se comportem em termos de rotações e deslocamentos conforme consideradas na análise da estrutura.  É fundamental que os elementos de ligação (chapas, parafusos, soldas, etc.) apresentem resistência mecânica compatível com o aço utilizado na estrutura.  A escolha criteriosa entre um sistema de ligação soldado e/ou parafusado, pode significar uma obra mais econômica e tornar a montagem mais rápida e funcional. Aula 05

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1 – CONSIDERAÇÕES INICIAIS  Aspectos importantes para a escolha:  condições de montagem no local da obra;  grau de dificuldade para fabricação da peça;  padronização das ligações.

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2 – CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAÇÕES QUANTO À RIGIDEZ  LIGAÇÕES RÍGIDAS  ENGASTADAS  LIGAÇÕES SEMI-RÍGIDAS  LIGAÇÕES FLEXÍVEIS  ROTULADAS Na realidade não existem ligações perfeitamente rígidas ou perfeitamente flexíveis. Elas são agrupadas com essas nomenclaturas de acordo com seu “GRAU DE RIGIDEZ” (ou de ENGASTAMENTO).

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2 – CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAÇÕES QUANTO À RIGIDEZ

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2 – CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAÇÕES QUANTO À RIGIDEZ

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2.1 – LIGAÇÕES FLEXÍVEIS - PROPRIEDADES  As LIGAÇÕES FLEXÍVEIS são caracterizadas por NÃO APRESENTAREM RESTRIÇÃO À ROTAÇÃO, permitindo uma rotação relativa da ordem de 80% ou mais daquela teoricamente esperada se ela fosse livre para girar.  TRANSMITE APENAS ESFORÇO CORTANTE.

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2.2 – LIGAÇÕES RÍGIDAS - PROPRIEDADES  As LIGAÇÕES RÍGIDAS são caracterizadas por IMPEDIR A ROTAÇÃO RELATIVA ENTRE A VIGA E O PILAR. Após o carregamento da estrutura, deverá existir na ligação, uma restrição igual ou superior a 90% daquela teoricamente necessária à ocorrência de nenhuma rotação.  É MAIS ONEROSA EM COMPARAÇÃO ÀS FLEXÍVEIS, pois TRANSMITE, ALÉM DO ESFORÇO CORTANTE, MOMENTO FLETOR.

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3 – LIGAÇÕES PARAFUSADAS  Parafusos comuns  ASTM A307 ou A307 Apresentam baixa resistência mecânica, sendo, portanto, utilizados em ligações de pequenas treliças, estruturas leves, peças secundárias como guardacorpos, corrimãos, terças e outras pouco solicitadas.  Parafusos de alta resistência Especificados para ligações de responsabilidade. Devido à característica resistência, as ligações geralmente têm um mais reduzido de parafusos e chapas de menores.

maior de alta número ligação

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3 – LIGAÇÕES PARAFUSADAS  Parafusos de alta resistência Por atrito  A325-F e A490-F (F  Friction) Neste tipo de parafuso é dada uma protensão que é medida pelo torque dado na porca. A protensão faz com que as chapas a serem ligadas tenham uma grande resistência ao deslizamento relativo.

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3 – LIGAÇÕES PARAFUSADAS  Parafusos de alta resistência Por contato  A 325-X eA490-X (X  eXcluded) No parafuso tipo X (excluded) a rosca do parafuso está cisalhamento do parafuso.

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fora

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plano

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3 – LIGAÇÕES PARAFUSADAS  Parafusos de alta resistência Por contato  A325-N e A490-N (N  Normal) No parafuso tipo N (Normal) a rosca do parafuso se encontra no plano de corte da ligação. Como a área da seção transversal do parafuso na região da rosca é menor que a área do corpo, sua resistência é menor que a do parafuso tipo (X).

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4 – LIGAÇÕES PARAFUSADAS – DIMENSIONAMENTO Para o dimensionamento de ligações parafusadas precisamos determinar a menor resistência entre a peça (na região com e sem furos) e: a) o cisalhamento no corpo do parafuso; b) a pressão de contato nos furos (esmagamento e rasgamento). Para os parafusos do tipo (F) devemos verificar a resistência ao deslizamento e, caso essa resistência seja superada, verificar os itens (a) e (b) como se fosse parafuso do tipo (N).

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4.1 – TIPOS DE RUPTURA Ruptura por corte do fuste do conector

Ruptura por rasgamento da chapa entre o furo e a borda ou entre dois furos consecutivos Aula 05

Ruptura por esmagamento da chapa na superfície de apoio do fuste do conector Ruptura por tração da chapa na seção transversal líquida Professor Nataniel Wontoon

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4.2 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS À TRAÇÃO  A força de tração resistente de cálculo de um parafuso tracionado ou de uma barra redonda rosqueada tracionada é dada por :

 fub é a resistência à ruptura do material do parafuso ou barra redonda rosqueada à tração, especificada no AnexoA;  Abe é a área efetiva, definida em 6.3.2.2 da ABNT NBR 8800/2008.  No caso de barras redondas rosqueadas, a força resistente de cálculo não deve ser superior a Ab f y /γa1. Aula 05

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4.2 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS À TRAÇÃO

Abe = 0,75*Ab Ab = 0,25**db² Abe é a área resistente ou área efetiva de um parafuso ou de uma barra redonda rosqueada, para tração; Ab é a área bruta, baseada no diâmetro do parafuso ou barra redonda rosqueada db.

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4.2 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS AO CISALHAMENTO  A força de cisalhamento resistente de cálculo de UM parafuso ou barra redonda rosqueada é, POR PLANO DE CORTE, igual a:  Para parafusos de alta resistência e barras redondas rosqueadas, quando o plano de corte passa pela rosca e para parafusos comuns em qualquer situação:

 Para parafusos de alta resistência e barras redondas rosqueadas, quando o plano de corte não passa pela rosca:

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4.2 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS AO CISALHAMENTO  OBS: No caso de cisalhamento duplo multiplicar Ae por 2

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4.3 – DIMENSIONAMENTO DA PRESSÃO DE CONTATO A força resistente de cálculo à pressão de contato na parede de um furo, Fc,Rd, já levando em conta o rasgamento entre dois furos consecutivos ou entre um furo extremo e a borda, é dada por (deve ser atendido também o exposto no item 6.3.3.2 da NBR 8800/2008):  No caso de furos-padrão, furos alargados, furos pouco alongados em qualquer direção e furos muito alongados na direção da força:

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4.3 – DIMENSIONAMENTO DA PRESSÃO DE CONTATO Quando a deformação no furo para forças de serviço for uma limitação de projeto. Quando a deformação no furo para forças de serviço não for uma limitação de projeto. No caso de furos muitos alongados na direção perpendicular à da força: lf é a distância, na direção da força, entre a borda do furo e a borda do furo adjacente ou a borda livre; db é o diâmetro do parafuso; t é a espessura da parte ligada; fu é a resistência à ruptura do aço da parede do furo. Aula 05

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4.4 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS EM LIGAÇÕES POR ATRITO O DIMENSIONAMENTO AO CISALHAMENTO É DIFERENCIADO. CONDIÇÃO BÁSICA

Não deve ocorrer deslizamento entre os componentes da ligação

A força cortante no parafuso deve ser menor que a resistência ao deslizamento. Caso ocorra o deslizamento o parafuso irá se comportar como um parafuso do tipo (N) devendo então ser verificada a resistências ao cisalhamento conforme abordado em 3.2.4. Aula 05

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4.4 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS EM LIGAÇÕES POR ATRITO  O projeto de ligações por atrito com parafusos de alta resistência precisa levar em conta se o deslizamento é um estado-limite de serviço ou um estado-limite último.  Nas ligações com furos alargados e furos pouco alongados ou muito alongados com alongamentos paralelos à direção da força aplicada, o deslizamento deve ser considerado estado-limite último (ver NBR 8800/2008 - item 6.3.4.3).  Nas ligações com furos-padrão e furos pouco alongados ou muito alongados com alongamentos transversais à direção da força aplicada, o deslizamento deve ser considerado estado-limite de serviço (ver NBR 8800/2008 - item 6.3.4.4).

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4.4 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS EM LIGAÇÕES POR ATRITO (NBR 8800 - 6.3.4)  Nas situações em que o deslizamento é um ESTADO-LIMITE ÚLTIMO, a força resistente de cálculo de um parafuso ao deslizamento, Ff,Rd, deve ser igual ou superior à força cortante solicitante de cálculo no parafuso, calculada com as combinações últimas de ações conforme NBR 8800/2008 – item 4.7.7.2.

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4.4 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS EM LIGAÇÕES POR ATRITO  FTb é a força de protensão mínima por parafuso, conforme NBR 8800/2008 – item 6.7.4.1; Ft,Sd é a força de tração solicitante de cálculo no parafuso que reduz a força de protensão, calculada com as combinações últimas de ações conforme NBR 8800/2008 – item 4.7.7.2; ns é o número de planos de deslizamento; e é o coeficiente de ponderação da resistência, igual a 1,20 para combinações normais, especiais ou de construção e 1,00 para combinações excepcionais;

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4.4 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS EM LIGAÇÕES POR ATRITO

  é o coeficiente médio de atrito, definido a seguir: 0,35 para superfícies classe A, isto é, superfícies laminadas, limpas, isentas de óleos ou graxas, sem pintura, e para superfícies classe C, isto é, superfícies galvanizadas a quente com rugosidade aumentada manualmente por meio de escova de aço (não é permitido o uso de máquinas); 0,50 para superfícies classe B, isto é, superfícies jateadas sem pintura; 0,20 para superfícies galvanizadas a quente; Ch é um fator de furo, igual a: 1,00 para furos-padrão; 0,85 para furos alargados ou pouco alongados; 0,70 para furos muito alongados. Aula 05

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4.4 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS EM LIGAÇÕES POR ATRITO  Nas situações em que o deslizamento é um ESTADO-LIMITE DE SERVIÇO (ver NBR 8800/2008 – item 6.3.4.2), a força resistente nominal de um parafuso ao deslizamento, Ff,Rk, deve ser igual ou superior à força cortante solicitante característica, calculada com as combinações de ações raras de serviço, conforme NBR 8800/2008 – item 4.7.7.3.4, ou, simplificadamente, tomada igual a 70% da força cortante solicitante de cálculo.

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4.4 – DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS EM LIGAÇÕES POR ATRITO  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, conforme NBR 8800/2008 – item 4.7.7.3.4, ou, simplificadamente, tomada igual a 70% da força de tração solicitante de cálculo. Todas as considerações feitas anteriormente, relacionadas a acabamento de superfície e calços, permanecem válidas.

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Exemplo

Duas chapas de 204 mm X 12,7 mm ( 1 /2") em aço ASTM A36 são emendadas com chapas laterais de 9,5 mm (3/8") e parafusos comuns (A307) Ф22 mm..

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OBRIGADO PELA ATENÇÃO! DÚVIDAS: [email protected]

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