42
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

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ESTRUTURAS METÁLICASLIGAÇÕES PARAFUSADASCap Moniz de Aragão

1. Limites de Resistência2. Área bruta e área efetiva à tração3. Resistência de cálculo à tração4. Resistência de cálculo à força cortante5. Interação de tração com cisalhamento6. Resistência à pressão de contato em furos7. Espaçamento entre furos e entre furo e borda8. Resistência de cálculo em ligações por atrito9. Exercícios

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

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;

DesvantagensÁreas líquidas reforço

Necessidade de pré-montagem

Dificuldade para modificações

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

Parafuso Sextavadorosca parcial

Descrição Geral dos Parafusos:

Parafuso Sextavado rosca inteira

Arruela Porca

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LIGAÇÕES PARAFUSADASDescrição Geral dos Parafusos:

Fuste (Ø nominal)Cabeça Rosca

~ 0,7 Ø nom

pega

/con

exão

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LIGAÇÕES PARAFUSADASDescrição Geral dos Parafusos

Ref: “Curso Básico de Estruturas de Aço”, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA, 1994.

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LIGAÇÕES PARAFUSADASClassificação quanto à solicitação:

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LIGAÇÕES PARAFUSADASExemplo 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.

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LIGAÇÕES PARAFUSADASColapso por tração:

“efeito alavanca”:

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LIGAÇÕES PARAFUSADASColapso por tração nos parafusos:

ruptura do parafuso x espessura da mesa

“efeito alavanca”

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

22

r dPK1

4d A ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

π

0,75

Nova NBR 8800

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LIGAÇÕES PARAFUSADASÁrea bruta e área efetiva à tração

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LIGAÇÕES PARAFUSADASResistência de Cálculo à tração

ESTADO LIMITE DE RUPTURA À TRAÇÃO DA SEÇÃO LÍQUIDA

nttd RR φ=

=tφ0,75 parafusos A325

0,65 parafusos A307 e barras rosqueadas

=ntR d≥12mm

d>25mmup fA0,75

ur fA0,95

Item 7.3.2.2 – NBR 8800

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

EFEITO ALAVANCA NOVA NBR 8800 (6.3.3.1):

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

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

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LIGAÇÕES PARAFUSADASLigações de cisalhamento

Ligações por contato: Ligações por atrito:

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LIGAÇÕES PARAFUSADASLigações por contato:

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LIGAÇÕES PARAFUSADASResistência de Cálculo devido ao corte do parafuso

nvvd RR φ=

=vφ0,65 parafusos A325

0,60 parafusos A307 e barras rosqueadas

=nvR parafusos A325X (corte no fuste)

parafusos A325N, A307 e barras rosqueadasup fA0,60

up fA0,42

Item 7.3.2.3 – NBR 8800

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RESISTÊNCIA DE CÁLCULO DOS PARAFUSOSEM LIGAÇÕES POR CONTATO (kN)

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

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LIGAÇÕES PARAFUSADASInteração de Tração com Cisalhamento

Tração com Cisalhamento:

dupntt VfAR βαφ −≤

força cortante de cálculo no plano de corte≡dV

Item 7.3.2.5 – NBR 8800

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LIGAÇÕES PARAFUSADASInteração de Tração com Cisalhamento:

Ref: “Curso Básico de Estruturas de Aço”, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA, 1994.

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LIGAÇÕES PARAFUSADASResistência à pressão de contato em furos

Pressão de contato na parede de um furo:

ubn fAR α=

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LIGAÇÕES PARAFUSADASFuração para parafusos

ABN

T N

BR-8

800:

2007

Tab. 16 – NBR 8800

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

ABN

T N

BR-8

800:

2007

Limitações relativas ao emprego de furos alargados ou alongados

Tab. 17 – NBR 8800

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

ubn fAR α=Pressão de contato na parede de um furo:

⎪⎪⎪⎪⎪

⎪⎪⎪⎪⎪

≤−

≤−=

força à longit. borda e furo entre rasgamento-

força à ortog. borda e furo entre rasgamento-

força à longit.furos 2 entre rasgamento-

força à ortog.furos 2 entre rasgamento- rasgamento sem oesmagament-

0,3de

0,3

0,3ds

0,30,3

22

12

η

ηα

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Verificação na chapa devido à presença de furos

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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.; MaliteM., Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, v. 27, n. 1, p. 23-37, jan./jun. 2006

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

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

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

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

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LIGAÇÕES PARAFUSADASLigações por atrito:

Ref: Apresentação Comercial do Fabricante “Parafusos Ciser”, Valdecir Furtado, 2007.

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LIGAÇÕESPARAFUSADAS

Ligações por atrito:

Chave de torque calibradora(Torquímetro)

Arruela com indicador de carga

Parafuso com controle de tensão

Controle de torque

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LIGAÇÕESPARAFUSADAS

Arruela com indicador de cargaArruela com indicador de carga

EspaEspaççoo

Antes do apertoAntes do aperto

ApApóós o apertos o aperto

Ref: Notas de Aula Prof. Alexandre Landesmann/UFRJ

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

Conjunto ASTM A 325 TCcom Controlador de Tensão

Parafuso com controle de tensão

Estágios do aperto

Ref: Apresentação Comercial do Fabricante “Parafusos Ciser”, Valdecir Furtado, 2007.

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LIGAÇÕES PARAFUSADAS

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”

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LIGAÇÕES PARAFUSADASResistência de cálculo em ligações por atrito (item 7.3.3)

( )TTR bnvv −= μξφResistência ao Deslizamento:

1v =φ

(Tab.15) atrito de coef 28,0≅≡μ

⎩⎨⎧

=≡7.3.3.2 item ver casos outros

padrão furo - , furo tipored.fator

001ξ

19) (Tab. parafuso no protensão de mínima força≡bT

cargas de majoração sem parafuso, no traçãode força≡T(carga permanente multiplicada por 0,75, se for mais desfavorável)

(compara-se às ações nominais, sem majoração)

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LIGAÇÕES PARAFUSADASResistência ao Deslizamento:

bT ( )ur fA700,

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LIGAÇÕES PARAFUSADASEspaçamentos (itens 7.3.6 à 7.3.8)

Espaçamento mínimo entre furos:

d3≥

d3≥

d≥

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ELEMENTOS DE LIGAÇÕES (Item 7.5)Colapso por Rasgamento (Item 7.5.3.2)

Fig. 11 NBR 8800 – Exemplos de colapso por rasgamento

Rasgamento por Ruptura da Seção Líquida:

=nvRφ ( )tvu AA6,0f75,0 +=

(Item 7.5.3.1)

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LIGAÇÕES PARAFUSADASEXERCÍCIOS

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”.

... t

b

FF

Ref: Notas de Aula Prof. Jorge Hiijar, 2005.

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LIGAÇÕES PARAFUSADASEXERCÍCIOS

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

Considere:• Roscas no plano de corte;• Efeito de alavanca desprezível;• Chapas espessas sem risco de esmagamento pelo parafuso;• Não verificar a pressão de contato;

F

34

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LIGAÇÕES PARAFUSADASEXERCÍCIOS

3. Verificar se a ligação parafusada de cisalhamento excêntrico apresentada abaixo é satisfatória.

6 parafusos d=3/4” A325

Q=80kN

Considere:• Ligação por contato;• Sem rosca no plano de corte;• Corte simples.

F

x

y

100

100

100 200

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LIGAÇÕES PARAFUSADASEXERCÍCIOS

Observações sobre ligações de cisalhamento excêntrico:

∫= dA J 2O ρ

ρτJT

=

∑=== 2r

TdAJTdAF ρρτ

∑= 2

xx r

TF ρ

∑= 2

yy r

TF

ρ

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LIGAÇÕES PARAFUSADASEXERCÍCIOS

Ref: “Curso Básico de Estruturas de Aço”, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA, 1994.