ESTRUTURAS METÁLICAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS Cap Moniz de Aragão

Transcrição

1 ESTRUTURAS METÁLICAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS Cap Moniz de Aragão 1. Limites de Resistência 2. Área bruta e área efetiva à tração 3. Resistência de cálculo à tração 4. Resistência de cálculo à força cortante 5. Interação de tração com cisalhamento 6. Resistência à pressão de contato em furos 7. Espaçamento entre furos e entre furo e borda 8. Resistência de cálculo em ligações por atrito 9. Exercícios

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

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

4 Descrição Geral dos Parafusos: Cabeça Fuste (Ø nominal ) Rosca ~ 0,7 Ø nom pega/conexão

5 Descrição Geral dos Parafusos Ref: Curso Básico de Estruturas de Aço, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA, 1994.

6 Classificação quanto à solicitação:

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

8 Colapso por tração: efeito alavanca :

9 Colapso por tração nos parafusos: ruptura do parafuso x espessura da mesa efeito alavanca

10 A r π d = 4 Nova NBR K P d 2 0,75

11 Área bruta e área efetiva à tração

12 Resistência de Cálculo à tração Item NBR 8800 ESTADO LIMITE DE RUPTURA À TRAÇÃO DA SEÇÃO LÍQUIDA R d = φ R t nt φ t = 0,75 parafusos A325 0,65 parafusos A307 e barras rosqueadas Rnt = 0,75 A p f u 0,95 A r f u d 12mm d>25mm

13 EFEITO ALAVANCA NOVA NBR 8800 ( ):

14 Ref: Ligações em Estruturas Metálicas, Instituto Brasileiro de Siderurgia, IBS/CBCA, 2004.

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

16 Ligações por contato:

17 Resistência de Cálculo devido ao corte do parafuso Item NBR 8800 R d = φ R v nv φ v = 0,65 parafusos A325 0,60 parafusos A307 e barras rosqueadas R nv = 0,60 A p f u 0,42 A p f u parafusos A325X (corte no fuste) parafusos A325N, A307 e barras rosqueadas

18 RESISTÊNCIA DE CÁLCULO DOS PARAFUSOS EM LIGAÇÕES POR CONTATO (kn) Ref: Ligações em Estruturas Metálicas, Instituto Brasileiro de Siderurgia, IBS/CBCA, 2004.

19 Interação de Tração com Cisalhamento Item NBR 8800 Tração com Cisalhamento: φ R t nt α A p f u β V d V d força cortante de cálculo no plano de corte

20 Interação de Tração com Cisalhamento: Ref: Curso Básico de Estruturas de Aço, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA, 1994.

21 Resistência à pressão de contato em furos Pressão de contato na parede de um furo: R = α A n b f u

22 Furação para parafusos LIGAÇÕES PARAFUSADAS ABNT NBR-8800:2007 Tab. 16 NBR 8800

23 Limitações relativas ao emprego de furos alargados ou alongados LIGAÇÕES PARAFUSADAS ABNT NBR-8800:2007 Tab. 17 NBR 8800

24 Pressão de contato na parede de um furo: R = α A 3,0 - esmagamento sem rasgamento 3,0 - rasgamento entre 2 furos ortog. à força s2 α = η1 3,0 - rasgamento entre 2 furos longit. à força d 3,0 - rasgamento entre furo e borda ortog. à força e2 η 3,0 - rasgamento entre furo e borda longit. à força 2 d n b f u

25 Verificação na chapa devido à presença de furos

26 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. 2006

27 Ref: Ligações em Estruturas Metálicas, Instituto Brasileiro de Siderurgia, IBS/CBCA, 2004.

28 Ref: Ligações em Estruturas Metálicas, Instituto Brasileiro de Siderurgia, IBS/CBCA, 2004.

29 Ligações por atrito: Ref: Apresentação Comercial do Fabricante Parafusos Ciser, Valdecir Furtado, 2007.

30 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Ligações por atrito: Controle de torque Chave de torque calibradora (Torquímetro) Arruela com indicador de carga Parafuso com controle de tensão

31 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Espaço Arruela com indicador de carga Antes do aperto Após s o aperto Ref: Notas de Aula Prof. Alexandre Landesmann/UFRJ

32 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, 2007.

33 Ligações por atrito: Parafusos de alta resistência Superfícies de contato atendendo condições Tab.15 / NBR-8800 As exigências de ligação por contato tem que satisfeitas Verificação da Resistência ao Deslizamento

34 Resistência de cálculo em ligações por atrito (item 7.3.3) Resistência ao Deslizamento: φ v = 1 μ φ R v coef de atrito 0, 28 nv = μξ (Tab.15) ( T T ) (compara-se às ações nominais, sem majoração) b ξ fator red. tipo furo = 1, 00 - furo padrão outros casos ver item T b força mínima de protensão no parafuso (Tab.19) T força de tração no parafuso, sem majoração de cargas (carga permanente multiplicada por 0,75, se for mais desfavorável)

35 Resistência ao Deslizamento: T ( ) b 0,70A r f u

36 Espaçamentos (itens à 7.3.8) Espaçamento mínimo entre furos: 3d 3d d

37 ELEMENTOS DE LIGAÇÕES (Item 7.5) Colapso por Rasgamento (Item ) Rasgamento por Ruptura da Seção Líquida: Fig. 11 NBR 8800 Exemplos de colapso por rasgamento R nv = φ = 0, 75 f ( 0,6 A + A ) u v t (Item )

38 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, 2005.

39 EXERCÍCIOS 2. Verificar se a ligação parafusada abaixo é satisfatória se considerada: a) por contato ; b) por atrito. G=100kN Q=300kN 8 parafusos d=3/4 A325 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; 3

40 EXERCÍCIOS 3. Verificar se a ligação parafusada de cisalhamento excêntrico apresentada abaixo é satisfatória. y F 6 parafusos d=3/4 A325 Q=80kN x Considere: Ligação por contato; Sem rosca no plano de corte; Corte simples

41 EXERCÍCIOS Observações sobre ligações de cisalhamento excêntrico: τ = T J ρ F T Tρ = τ da = ρ da = 2 J r J O 2 = ρ da F x Tρ x = 2 r F y Tρ y = 2 r

42 EXERCÍCIOS Ref: Curso Básico de Estruturas de Aço, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA, 1994.