ESTRUTURAS METÁLICAS. Maj Moniz de Aragão

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1 SEÇÃO DE ENSINO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO ESTRUTURAS METÁLICAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS (NBR 8800/2008) Maj Moniz de Aragão 1. Resistência dos parafusos pág Área bruta e área efetiva à tração Resistência de cálculo à tração Resistência de cálculo à força cortante Interação de tração com cisalhamento Resistência à pressão de contato em furos Espaçamento entre furos e entre furo e borda Resistência de cálculo em ligações por atrito Colapso por rasgamento 43 1

2 Vantagens Permitem montagens mais rápidas e de inspeção fácil; Permitem desmontagens para alteração e reparo; Economia de energia; Menor MDO (não qualificada); Boa resposta à fadiga; Desvantagens Áreas líquidas reforço Necessidade de pré-montagem Dificuldade para modificações 2

3 Descrição Geral dos Parafusos: Parafuso Sextavado rosca parcial Arruela Porca Parafuso Sextavado rosca inteira 3

4 Descrição Geral dos Parafusos: Cabeça Fuste (Ø nominal ) Rosca ~ 0,85 Ø nom pega/conexão 4

5 PARAFUSOS ASTM A-325 5

6 Resistência dos Parafusos LIGAÇÕES PARAFUSADAS Resistência i dos Parafusos 6

7 Tabela 3 NBR 8800 Cálculo do Parafuso 7 Resistências de cálculo NBR 8800:2008 Força resistente de cálculo de parafusos f d Aço estrutural, pinos e parafusos ( a ) Combinações Escoamento e Ruptura f Instabilidade k ( ( a1 ) a2 ) Normais 110 1, ,35 m f d - resistência de cálculo ou projeto f k - resistência característica m - coeficiente de ponderação Especiais ou de construção 1,10 1,35 Excepcionais 1,00 1,15

8 Classificação quanto à solicitação: 8

9 item NBR 8800:2008 Área bruta e efetiva para tração: 2 d b A be = 075 0,75 A b Ab 4 d b diâmetro nominal (externo) do parafuso Força resistente de cálculo à tração: F A be ub t, R R d d a2 f 9

10 Exemplo de verificações: ligação rígida pilar-viga i Ref: ANÁLISE DO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DE LIGAÇÕES PARAFUSADAS VIGA-PILAR COM CHAPA DE TOPO ESTENDIDA, YURI IVAN MAGGI, Tese de Doutorado, USP - São Carlos. 10

11 11 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Colapso por tração: efeito alavanca :

12 12 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Colapso por tração nos parafusos: ruptura do parafuso x espessura da mesa efeito alavanca

13 EFEITO ALAVANCA NBR 8800:2008 item a b LIGAÇÕES PARAFUSADAS Figura 17 NBR

14 EFEITO ALAVANCA NBR 8800:2008 item Na determinação das espessuras t 1 e t 2 das partes ligadas: Na determinação dos parafusos: Momento resistente t plástico Z f y F, 0, 67 F, t Rd t Rd ou... Momento resistente elástico W f y F t, R d 0, 75 F t, R d 14

15 Ligações de cisalhamento Ligações por contato: Ligações por atrito: 15

16 Ligações por contato: 16

17 Resistência de Cálculo devido ao corte do parafuso Item NBR 8800 R d 0,4 0,5 A b f ub a22 A f b f ub a2 parafusos A307, barras rosqueadas e parafusos A325N (corte na rosca) A325X (corte no fuste) 17

18 Interação de Tração com Cisalhamento Item NBR 8800 Tração com Cisalhamento: 18

19 Resistência à pressão de contato em furos (item ) Pressão de contato na parede de um furo (longitudinal ao carregamento): A resistência de cálculo à pressão de contato na parede de um furo, já levando em conta a resistência ao rasgamento entre dois furos consecutivos ou entre um furo extremo e a borda, é dada por: esmagamento rasgamento é a distância livre, na direção da força, entre a borda do furo e a borda do furo adjacente ou a borda da parte ligada; f d b é o diâmetro do parafuso; t é a espessura da parte ligada. 19

20 Furação para parafusos LIGAÇÕES PARAFUSADAS R-8800:2007 ABNT NBR Tab. 12 NBR

21 Limitações relativas ao emprego de furos alargados ou alongados LIGAÇÕES PARAFUSADAS R-8800:2007 ABNT NBR Tab. 13 NBR

22 Verificação na chapa devido à presença de furos 22

23 Verificação na chapa devido à presença de furos Ref: Análise numérica de ligações parafusadas em chapas finas e em perfis formados a frio, Rezende, P. G.; Neto, J. M.; Malite M., Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, v. 27, n. 1, p , jan./jun

24 Ligações por atrito: Ref: Apresentação Comercial do Fabricante Parafusos Ciser, Valdecir Furtado,

25 POR ATRITO Aperto do parafuso (item 6.7.4) - método da rotação da porca; - chave calibrada - indicador direto de tração - parafusos com controle de tração 25

26 POR ATRITO Aperto do parafuso (item 6.7.4) 26

27 POR ATRITO Técnicas de aparafusamento Chave de torque calibradora (Torquímetro estalo/sinal/relógio) l/ ló i - As chaves devem ser calibradas pelo menos uma vez por dia de trabalho para cada diâmetro de parafuso a instalar; 27

28 Arruela com indicador de carga (DTI) 28

29 Arruela com indicador de carga g.com/ edbolting w.applie ttp://www Ref: ht 29

30 Arruela com indicador de carga Para parafusos não revestidos e quando o DTI está instalado sob a cabeça do parafuso a eapocaé porca girada para apertar, certifique-se que o gabarito de 0,015 não vai entrar pelo menos em metade das lacunas da arruela. Isso significa que a diferença DTI residual é menor que uma folga de 0,015. Ref: 30

31 Arruela com indicador de carga g.com/ edbolting w.applie ttp://www Ref: ht 31

32 Arruela com indicador de carga Ref: 32

33 Arruela com indicador de carga 33

34 Parafuso com controle de tensão Conjunto ASTM A 325 TC com Controlador de Tensão Estágios do aperto Ref: Apresentação Comercial do Fabricante Parafusos Ciser, Valdecir Furtado,

35 Ligações por atrito: Parafusos de alta resistência Coeficiente de atrito em função da superfície de contato As exigências de ligação por contato tem que satisfeitas Verificação da Resistência ao Deslizamento 35

36 Resistência ao Deslizamento - item Nas ligações com furos padrão e furos com alongamentos transversais à direção da força aplicada: F O deslizamento constitui Estado Limite de Serviço (E.L.S.) Coef. de atrito fator de furo Força de protensão mínima do parafuso Redução da força de protensão pela força de tração solicitante característica no parafuso número de planos de deslizamento 36

37 Resistência ao Deslizamento - item

38 Resistência ao Deslizamento - item Nas ligações com furos com alongamentos paralelos à direção da força aplicada: F o deslizamento constitui Estado Limite Último (E.L.U.) Coeficiente de ponderação da resistência: = 1,2 (comb. normais, especiais ou de construção) =1,0 (comb. excepcionais) Redução da força de protensão pela força de tração solicitante de cálculo no parafuso 38

39 Força de Protenção Mínima em parafusos ASTM 39 Tabela 15 NBR F Tb 0 70A 0,70A be f u

40 Espaçamento entre furos (itens e ) 3d Espaçamento mínimo entre furos: 3d Espaçamento máximo entre parafusos: d a) em elementos pintados ou não sujeitos à corrosão, o espaçamento não pode exceder 24 vezes a espessura da parte ligada menos espessa, nem 300 mm; b) para elementos sujeitos à corrosão atmosférica, executados com aços resistentes à corrosão, não pintados, o espaçamento não pode exceder 14 vezes a espessura da parte ligada menos espessa, nem 180 mm. 40

41 Espaçamento mínimo furo-borda (item ) 41

42 Espaçamento máximo furo-borda (item ) Distância máxima de um parafuso ou barra rosqueada às bordas A distância do centro do parafuso mais próximo até essa borda não pode exceder 12 vezes a espessura da parte ligada considerada, nem 150 mm. 12 t 150mm 42

43 Elementos de ligações (Item 6.5) Colapso por Rasgamento (Item 6.5.6) Estado Limite de Colapso por Rasgamento: cisalhamento de uma ou mais linhas de falha tração de um segmento perpendicular Fig. 18-a NBR 8800 Situações típicas nas quais deve ser verificado o estado-limite de colapso por rasgamento em ligações parafusadas 43

44 Elementos de ligações (Item 6.5) Colapso por Rasgamento (Item 6.5.6) Estado Limite de Colapso por Rasgamento: Fig. 18 NBR 8800 Situações típicas nas quais deve ser verificado o estado-limite de colapso por rasgamento em ligações soldadas 44

45 Elementos de ligações (Item 6.5) Colapso por Rasgamento (Item 6.5.6) Força resistente de cálculo ao colapso por rasgamento: é o coeficiente de redução da área líquida. 45

46 Elementos de ligações (item 6.5) Colapso por rasgamento (item 6.5.6) t n d 3, mm A 5 b 5 n b (2,5 no exemplo da figura) 2 mm + 1,5 mm (furo padrão) 46

47 Elementos de ligações (Item 6.5) Colapso por Rasgamento (Item 6.5.6) -coeficiente de redução da área líquida: =1,0 Tensão de tração na área líquida uniforme: =0,5 Tensão de tração na área líquida NÃO-uniforme: 47

48 EXERCÍCIOS 1. Dimensionar a ligação parafusada entre duas chapas com b=400mm e t=12,5mm de aço AR-345 solicitadas com Q=550kN de tração. Usar parafusos A-325 d=3/4 em corte simples. Dimensionar uma ligação por contato e outra por atrito. b F... t F Ref: Notas de Aula Prof. Jorge Hiijar,

49 EXERCÍCIOS 2. Verificar se a ligação parafusada abaixo é satisfatória se considerada: a) por contato ; b) por atrito. G=100kN 8 parafusos d=3/4 A325 Q=300kN 3 Considere: 4 Roscas no plano de corte; F Efeito de alavanca desprezível; Chapas espessas sem risco de esmagamento pelo parafuso; Não verificar a pressão de contato; Furos-padrão. 49

50 EXERCÍCIOS 3. Determinar o diâmetro dos parafusos para a ligação apresentada abaixo: parafusos A325 F=100kN 60 Considere: Ligação por atrito; 60 Sem rosca no plano de corte; Furos padrão; A chapa de ligação não governa a ligação y F x 50

51 EXERCÍCIOS Observações sobre ligações de cisalhamento excêntrico: T J F T T da da 2 J r J O 2 da F x T y r 2 F y T r x 2 51

52 EXERCÍCIOS Ref: Curso Básico de Estruturas de Aço, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA,

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