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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.