LIGAÇÕES EM .• Steel Framing: ... a todos os detalhes construtivos que promovam ... são usados

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LIGAES EM ESTRUTURAS METLICAS

VOLUME 14. Edio revisada e atualizada

Srie Manual de Construo em Ao

Galpes para Usos Gerais Ligaes em Estruturas Metlicas Vol. 1 e 2 Edifcios de Pequeno Porte Estruturados em Ao Alvenarias Painis de Vedao Resistncia ao Fogo das Estruturas de Ao Tratamento de Superfcie e Pintura Transporte e Montagem Steel Framing: Arquitetura Interfaces Ao-Concreto Steel Framing: Engenharia Pontes e Viadutos em Vigas Mistas Trelias tipo Steel Joist Viabilidade Econmica Dimensionamento de Perfis Formados a Frio conforme NBR 14762 e NBR 6355 (CD) Projeto e Durabilidade Estruturas Mistas Vol. 1 e 2 Preveno contra Incndio no Projeto de Arquitetura

INSTITUTO AO BRASILALEXANDRE LUIZ VASCONCELLOS(REV.)

LIGAES EM ESTRUTURAS METLICAS

VOLUME 14. Edio revisada e atualizada

INSTITUTO AO BRASILCENTRO BRASILEIRO DA CONSTRUO EM AO

RIO DE JANEIRO2011

2011 INSTITUTO AO BRASIL /CENTRO BRASILEIRO DA CONSTRUO EM AO

Nenhuma parte desta publicao pode ser reproduzida por quaisquer meio, sem a prvia autorizao desta Entidade.

Ficha catalogrfica preparada pelo Centro de Informaes do Instituto Ao Brasil/CBCA

1a Edio , 19872a Edio, Maio 20013a Edio, Outubro 20044.Edio, Agosto 2011

Instituto Ao Brasil / Centro Brasileiro da Construo em Ao Av. Rio Branco, 181 / 28o Andar 20040-007 - Rio de Janeiro - RJ

e-mail: cbca@acobrasil.org.brsite: www.cbca-acobrasil.org.br

I59l Instituto Ao Brasil Ligaes em estruturas metlicas. Volume 1 / Instituto Ao Brasil, Alexandre Luiz Vasconcellos(rev.). - Rio de Janeiro: Instituto Ao Brasil /CBCA, 2011.

59p.; 29 cm. -- ( Srie Manual de Construo em Ao)

ISBN 978-85-89819-27-5

1.Ligaes flexveis 2. Construo em ao 3. Ligaes rgidas 4. Ligao de pea tracionada I. Ttulos (srie) . II. Vasconcellos, Alexandre Luiz

CDU 692.1:691.714 4a edio rev.

SUMRIO

Captulo 1Dispositivos de ligao 091 Dispositivos de ligao 101.1 Parafusos 111.1.1 Parafusos de baixo carbono 111.1.2 Parafusos de alta resistncia 121.1.2.1Mtodos para aplicao da fora de protenso 141.2 Soldas 151.2.1 Soldagem com eletrodo revestido ou processo SMAW 161.2.2 Soldagem com proteo gasosa ou processo GMAW 181.2.3 Soldagem com fluxo no ncleo ou processo FCAW 191.2.4 Soldagem a arco submerso ou processo SAW 191.2.5 Compatibilidade entre metais para soldagem 191.2.6 Simbologia da soldagem 201.2.7 Controle de qualidade das soldas 30

Captulo 2Classificao das ligaes 332 Classificao das ligaes 342.1 Segundo os esforos 342.2 Segundo a rigidez 342.2.1 Ligao rgida 372.2.2 Ligao flexvel 382.3 Ligao semi-rgida 38

Captulo 3Resistncia de parafusos 393 Resistncia de parafusos 403.1 Generalidades 403.2 Parafusos 403.2.1 Conexes do tipo contato 413.2.1.1Trao 413.2.1.2Fora cortante 423.2.1.2.1Cisalhamento do corpo do parafuso 423.2.1.2.2Presso de contato no furo 423.2.1.2.3Trao e cisalhamento combinados 443.2.2 Resistncia de clculo em conexes do tipo atrito 453.2.3 Dimenses e uso de furos 483.2.3.1Pega longa e ligaes de grande comprimento 493.2.4 Efeito alavanca 493.2.4.1Determinao do efeito alavanca 50

Captulo 4Resistncia de soldas 534 Resistncia de soldas 544.1 Generalidades 544.2 Solda de filete 544.2.1 Disposies construtivas para solda de filete 554.3 Solda de entalhe 564.3.1 Penetrao parcial 564.3.2 Penetrao total 574.3.3 Disposies construtivas para soldas de entalhe 584.4 Solda de tampo 584.4.1 Disposies construtivas para solda de tampo 58

Atualmente, os dispositivos mais utilizados para a unio de elementos estruturais em ao so os parafusos (de baixo carbono ou de alta resistncia) e a solda eltrica.

Neste Manual esto apresentadas consideraes especficas e exemplos de clculo utilizando esses dois principais dispositivos de ligao em estruturas de ao, tornando-se necessria a consulta da NBR 8800:2008 durante a leitura, para perfeito entendimento do texto.

Vale observar a utilizao do Sistema Internacional de Unidades: - Caractersticas geomtricas das sees expressas em centmetros (cm); - Foras em quilonewtons (kN); - Momentos fletores em quilonewtons x cm (kNcm); - Tenses em quilonewtons / centmetros quadrados (kN/cm) ou megapascais (MPa).

Apresentao

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Captulo 1Dispositivos de Ligao

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1 - Dispositivos de Ligao

O termo ligao aplicado a todos os detalhes construtivos que promovam a unio de partes da estrutura entre si ou a sua unio com elementos externos a ela, como por exemplo, as funda-es.

A Figura 1 ilustra alguns exemplos dos principais tipos de ligao em estrutura de ao.

Dispositivos de ligao

Viga - viga

Viga coluna transmitindo apenas fora cortante

Viga coluna engastada

Ligao em trelias

Placa de base para colunas

Emenda de coluna

Emenda de viga

Figura 1 - Exemplos de ligao em estruturas de ao.

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As ligaes so compostas dos elemen-tos de ligao e dos meios de ligao.

Os elementos de ligao so todos os componentes includos no conjunto para per-mitir ou facilitar a transmisso dos esforos:

- enrijecedores;- chapas de ligao;- placas de base;- cantoneiras;- consolos;- talas de emenda e- parte das peas ligadas envolvidas lo-

calmente na ligao.

Os meios de ligao so os elementos que promovem a unio entre as partes da es-trutura para formar a ligao:

- soldas;- parafusos;- barras redondas rosqueadas e- pinos.

Uma ligao deve ser dimensionada de forma que a sua resistncia de clculo seja igual ou superior solicitao de clculo ou uma porcentagem especificada da resistncia de clculo da barra.

As solicitaes de clculo (foras e mo-mentos fletores) so calculadas por meio da anlise da ligao sujeita s aes respectiva-mente multiplicadas pelos coeficientes de pon-derao e combinao especficos. Em outras palavras, as ligaes devem ter resistncia suficiente para suportar as aes atuantes e satisfazer todos os requisitos bsicos apresen-tados na NBR 8800: 2008.

A resistncia de clculo da ligao ser determinada com base na resistncia dos ele-mentos e meios de ligao que a compem.

Alm disso, devem ser atendidos os se-guintes requisitos da NBR 8800:2008:

- Permitir a execuo de maneira ade-quada e em boas condies de segurana da fabricao, do transporte, do manuseio e da montagem da estrutura;

- Com exceo de diagonais e montantes de travejamento de barras compostas, barras redondas para tirantes, teras e longarinas, as ligaes devem ser dimensionadas para uma fora solicitante mnima de 45kN, com direo e sentido da fora atuante;

- Ligaes de barras tracionadas ou com-primidas devem ser dimensionadas no mnimo para 50% da fora axial resistente de clculo da barra;

Essa ltima condio estabelece uma compatibilidade entre a resistncia da barra e a da ligao, ou seja, independentemente do valor da solicitao, a ligao deve pelo menos apresentar uma resistncia de clculo igual metade da resistncia de clculo da barra.

Em algumas situaes especficas, o di-mensionamento tambm pode ter como base um estado-limite de servio (NBR 8800:2008, 6.1.1.2).

1.1 - Parafusos

1.1.1 - Parafusos de baixo carbono

Tambm conhecidos como parafusos co-muns, seguem as especificaes ASTM A307 ou ISO 898-1 Classe 4.6 e so fabricados a partir de fio mquina ou barras de ao com baixo teor de carbono, sendo mais utilizado o ASTM A307 (para resistncia mnima ruptura ver tabela 7)

Os parafusos de baixo carbono utilizados em estruturas de ao tm, em geral, cabea e porca sextavada, com rosca parcial ou ao longo de todo o corpo do parafuso (figura 2). A instalao feita sem especificao de tor-que de montagem (aperto), desconsiderando a resistncia ao deslizamento entre as partes conectadas.

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Dispositivos de ligao

Figura 2 Parafuso de baixo carbono

As ligaes envolvendo parafusos de baixo carbono so assumidas sempre como ligaes do tipo contato, ou seja, os parafusos so solicitados ao cisalhamento, trao ou a ambos os esforos simultaneamente. Os es-foros de trao so transmitidos diretamente por meio de trao no corpo do parafuso e os esforos de cisalhamento so transmitidos por cisalhamento do corpo do parafuso e o contato de sua superfcie lateral com a face do furo, devido ao deslizamento entre as chapas ligadas (figura 3).

Figura 3 Transmisso de esforos em parafusos de baixo carbono.

1.1.2 - Parafusos de Alta Resistncia

A utilizao de aos de alta resistncia mecnica na fabricao de parafusos permite a montagem desses parafusos com protenso evitando o deslizamento entre as partes co-nectadas, pois as superfcies de contato das chapas ficam firmemente pressionadas umas contra as outras. Assim, quanto maior o torque, maior a presso de contato imposta, maior a fora de atrito mobilizada e, consequentemen-te, maior a resistncia ao deslizamento (figura 4).

Figura 4 - Efeito do torque aplicado na porca.

Os esforos de cisalhamento nas ligaes com parafusos de alta resistncia so trans-mitidos ou por atrito, devido presso entre as partes ligadas, nas chamadas ligaes por atrito, ou por contato do corpo do parafuso com as paredes do furo, com cisalhamento do corpo do parafuso, nas chamadas ligaes por contato.

De acordo com a NBR 8800:2008, as duas formas de transmisso de esforos no podem ser superpostas, sendo a resistncia ltima do parafuso independente do atrito entre as partes. O projeto de ligaes por atrito preci-sa tambm levar em conta