ESTRUTURAS METÁLICAS E DE MADEIRAS PROF.: VICTOR MACHADO

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1 ESTRUTURAS METÁLICAS E DE MADEIRAS PROF.: VICTOR MACHADO

2 UNIDADE II - ESTRUTURAS METÁLICAS LIGAÇÕES COM CONECTORES

3 TIPOS DE CONECTORES Rebites Conectores instalados a quente Aperto muito impreciso e variável Hoje foram substituídos por ligações com parafusos ou soldas Parafusos comuns Normalmente forjados com aço-carbono de baixo teor de carbono, normalmente ASTM A307 Instalados com aperto, porém sem ser possível garantir um valor mínimo a ser considerado calcula-se através das tensões de apoio do fuste nas chapas e de corte na seção transversal do fuste

4 TIPOS DE CONECTORES Parafusos comuns Ligação tipo apoio (ou contato) Tensão de corte no parafuso: τ = F/(πd 2 /4) Tensão de apoio do conector na chapa: σ o = F/dt F esforço transmitido por um conector em um plano de corte t espessura da chapa d diâmetro nominal do conector

5 TIPOS DE CONECTORES Parafusos de alta resistência Feitos com aço tratado termicamente, sendo o mais comum o aço ASTM A325 Instalados com esforços mínimos de tração garantidos, podendo ser levados em consideração nos cálculos Caso se deseja impedir qualquer movimento entre as chapas de conexão, dimensionam-se os parafusos com um coeficiente de segurança contra o deslizamento, obtendo-se uma ligação do tipo atrito Quando pequenos deslizamentos são tolerados, os parafusos de alta resistência podem ser usados em uma ligação do tipo apoio Dimensionam-se no ELU

6 TIPOS DE CONECTORES Classificação da ligação quanto ao esforço solicitante dos conectores Ligação por corte: ligações de peças tracionadas que funcionam por apoio das chapas no fuste do conector, este ficando sujeito a pressões de contato. Nestes casos o esforço cortante é determinante na resistência Ligação por tração: ligações de peças em que o esforço axial dos conectores é predominante, estando eles sujeitos a esforços de tração, sendo este determinante na resistência dos elementos Ligação por tração e corte: ligações em que os conectores estão submetidos tanto a esforços axiais quanto a esforços cortantes

7 DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS O furo-padrão para parafusos comuns deverá ter uma folga de 1,5mm em relação ao diâmetro nominal do parafuso, para permitir a montagem das peças Considera-se, para efeito de cálculo, um diâmetro fictício igual ao diâmetro do parafuso mais 3,5mm, considerando que 2mm ao redor do furo foram danificados por conta do puncionamento para abrir o furo Além do furo-padrão, usam-se furos alargados ou alongados, que podem ser usados para atender a dificuldades de montagem

8 DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS A NBR especifica o espaçamento mínimo entre furos-padrão, indicado na figura abaixo Para espaçamentos máximos, em função da espessura t da chapa mais fina: 24t (< 300mm) para elementos pintados ou não-sujeitos à corrosão 14t (< 180mm) para elementos sujeitos à corrosão, executados com aços resistentes à corrosão, não-pintados Distância máxima de um conector à borda da chapa: 12t, não maior que 150mm

9 DIMENSIONAMENTO DOS CONECTORES E DOS ELEMENTOS DA LIGAÇÃO Resistência dos aços utilizados nos conectores Tipo de conector f y (MPa) f u (MPa) Parafusos comuns ASTM A307 Parafusos de alta resistência ASTM A325 Parafusos de alta resistência ASTM A490 Tipos de rupturas Colapso do conector Colapso por rasgamento da chapa Colapso por ovalização do furo Colapso por tração da chapa d 102mm (4 ) ,7mm (1/2 ) d 25,4mm (1 ) ,4mm (1 ) d 38,1mm (1 ½ ) ,7mm (1/2 ) d 38,1 (1 ½ )

10 DIMENSIONAMENTO DOS CONECTORES E DOS ELEMENTOS DA LIGAÇÃO Dimensionamento a corte dos conectores R corte = R nv γ a2 γ a2 1,35 para solicitações originadas de combinações normais de ações R nv resistência nominal para um plano de corte R nv para parafusos em geral e barras rosqueadas R nv 0,40. A g. f u R nv para parafusos de alta resistência com rosca fora do plano de corte R nv = 0,50. A g. f u

11 DIMENSIONAMENTO DOS CONECTORES E DOS ELEMENTOS DA LIGAÇÃO Dimensionamento a rasgamento e pressão de apoio da chapa R rasg = R n γ a2 R rasg resistência à pressão de apoio entre o fuste do conector e a parede do furo e ao rasgamento da chapa entre conectores ou entre um conector e uma borda R n menor valor obtidos com as seguintes expressões: Pressão de apoio (contato conector-chapa): R n = 2,4. d. t. f u Rasgamento: R n = 1,2. a. t. f u a distância entre a borda do furo e a extremidade da chapa medida na direção da força solicitante para a resistência ao rasgamento entre um furo extremo e a borda da chapa, ou a distância entre a borda do furo e a borda do furo consecutivo, medida na direção da força solicitante para a determinação da resistência ao rasgamento da chapa entre furos, igual a (s - d), sendo s o espaçamento entre os centros de furos d diâmetro nominal do furo t espessura da chapa f u resistência à ruptura por tração do aço da chapa

12 DIMENSIONAMENTO DOS CONECTORES E DOS ELEMENTOS DA LIGAÇÃO Dimensionamento a tração dos conectores R tração = R nt γ a2 R nt resistência nominal à tração, dada pela expressão abaixo, para parafusos e barras rosqueadas com diâmetro nominal superior a 12mm: R nt = 0,75. A g. f u Dimensionamento a tração e corte simultâneos V d R nv /γ a2 2 + T d R nt /γ a2 2 1,0 Resistência ao deslizamento em ligações por atrito Ocorrência de deslizamento pode ser considerara um estado limite de serviço ou último, conforme a NBR 8800 Não veremos ligações por atrito neste curso

13 DIMENSIONAMENTO DOS CONECTORES E DOS ELEMENTOS DA LIGAÇÃO Resistência das chapas e elementos de ligação As chapas de ligação (p.ex., chapas de emendas e chapas gusset) sujeitas à tração devem ser verificadas conforme o dimensionamento de peças tracionadas Para elementos de ligação sujeitos à compressão e de pequena esbeltez (Kl/i < 25): R d < A g. f y γ a1 Para elementos de maior esbeltez (Kl/i > 25), verificar de acordo com o procedimento para dimensionamento de elementos a compressão Chapas e peças na região da ligação sujeitas a cisalhamento são dimensionadas com base na resistência ao escoamento da seção bruta e na ruptura da seção líquida, além do dimensionamento ao cisalhamento de bloco (ver aula de dimensionamento a tração): R d = A g. 0,6f y γ a1 R d = A n. 0,6f u γ a2

14 DISTRIBUIÇÃO DE ESFORÇOS ENTRE CONECTORES EM ALGUNS TIPOS DE LIGAÇÃO Ligação axial por corte Usualmente divide-se o esforço pelo número de parafusos Se a distância entre os parafusos extremos for superior a 1270mm multiplica-se a força solicitante por 1,25 para levar em consideração a distribuição não uniforme de esforços entre os parafusos Ligação excêntrica por corte Os parafusos ficam submetidos apenas ao corte, mas a linha de ação da força não passa pelo centro de gravidade dos parafusos. Combinam-se, então, os efeitos, admitindo esforços devidos a uma força centrada e a um momento fletor Força centrada: R = F/n Momento fletor: R x = M y / r 2 R y = Mx/ r 2

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