Ligações Parafusadas segundo NBR 8800: Análise e Cálculo

SEÇÃO DE ENSINO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO Á ESTRUTURAS METÁLICAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS NBR 88002008 LIGAÇÕES PARAFUSADAS NBR 88002008 Maj Moniz de Aragão 1 Resistência dos parafusos pág 06 2 Área bruta e área efetiva à tração 09 2 Área bruta e área efetiva à tração 09 3 Resistência de cálculo à tração 09 4 Resistência de cálculo à força cortante 17 4 Resistência de cálculo à força cortante 17 5 Interação de tração com cisalhamento 18 6 Resistência à pressão de contato em furos 19 p 7 Espaçamento entre furos e entre furo e borda 36 8 Resistência de cálculo em ligações por atrito 40 9 Colapso por rasgamento 43 1 LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS Permitem montagens mais rápidas e de inspeção fácil Permitem desmontagens para alteração e reparo Vantagens Permitem desmontagens para alteração e reparo Economia de energia Menor MDO não qualificada Boa resposta à fadiga Áreas líquidas reforço Desvantagens Áreas líquidas reforço Necessidade de prémontagem Dificuldade para modificações 2 LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS G f Descrição Geral dos Parafusos Parafuso Sextavado rosca parcial Arruela Porca Parafuso Sextavado rosca inteira 3 LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS Descrição Geral dos Parafusos Descrição Geral dos Parafusos Fuste Ø nominal R Fust Ø nominal Cabeça Rosca 085 Ø nom nexão pegaco 4 PARAFUSOS ASTM A325 PARAFUSOS ASTM A325 5 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Resistência dos Parafusos LIGAÇÕES PARAFUSADAS R i ê i d P f Resistência dos Parafusos 6 Cálculo do Parafuso 7 Resistências de cálculo NBR 88002008 Força resistente de cálculo de parafusos Aço estrutural pinos e f Combinações Aço estrutural pinos e parafusos a Escoamento e Ruptura k d f f Instabilidade a1 Ruptura a2 N i 1 10 1 35 m Normais 110 135 Especiais ou de construção 110 135 f resistência de cálculo ou projeto construção Excepcionais 100 115 fd resistência de cálculo ou projeto fk resistência característica m coeficiente de ponderação Tabela 3 NBR 8800 LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS Classificação quanto à solicitação 8 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Ç item 63 NBR 88002008 A 0 75 A Área bruta e efetiva para tração 2 db A Abe 075 Ab 4 b b A db diâmetro nominal externo do parafuso Força resistente de cálculo à tração ub be d R t f A R F 2 a d t R d 9 LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS E l d ifi õ li ã í id il i Exemplo de verificações ligação rígida pilarviga Ref ANÁLISE DO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DE LIGAÇÕES PARAFUSADAS VIGAPILAR COM CHAPA DE TOPO ESTENDIDA YURI IVAN MAGGI Tese de Doutorado USP São Carlos 10 LIGAÇÕES PARAFUSADAS 11 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Colapso por tração efeito alavanca LIGAÇÕES PARAFUSADAS 12 LIGAÇÕES PARAFUSADAS C l t ã f Colapso por tração nos parafusos ruptura do parafuso x espessura da mesa p p p efeito alavanca efeito alavanca EFEITO ALAVANCA NBR 88002008 item 635 b a LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS Figura 17 NBR 8800 13 EFEITO ALAVANCA NBR 88002008 item 635 Na determinação das espessuras t1 e t2 das partes ligadas Na determinação dos parafusos F F 0 67 M t i t t lá ti t Rd t Rd F F 0 67 Momento resistente plástico Z fy ou Momento resistente elástico t Rd t Rd F F 75 0 W fy t Rd t Rd F F 75 0 14 LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS Ligações de cisalhamento Ligações por contato Ligações por atrito 15 LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS Ligações por contato 16 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Ç Resistência de Cálculo devido ao corte do parafuso Item 6332 NBR 8800 f A 2 40 a Ab fub parafusos A307 barras rosqueadas e parafusos A325N corte na rosca 2 a d f A R 2 50 a Ab fub A325X corte no fuste 17 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Ç Interação de Tração com Cisalhamento Tração com Cisalhamento Item 6334 NBR 8800 ç 18 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Ç Resistência à pressão de contato em furos item 6333 Pressão de contato na parede de um furo longitudinal ao carregamento A resistência de cálculo à pressão de contato na parede de um furo já levando em conta a p j resistência ao rasgamento entre dois furos consecutivos ou entre um furo extremo e a borda é dada por borda é dada por rasgamento esmagamento db f é a distância livre na direção da força entre a borda do furo e a borda do furo adjacente ou a borda da parte ligada é o diâmetro do parafuso t db é o diâmetro do parafuso é a espessura da parte ligada 19 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Furação para parafusos LIGAÇÕES PARAFUSADAS R88002007 ABNT NBR Tab 12 NBR 8800 20 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Limitações relativas ao emprego de furos alargados ou alongados LIGAÇÕES PARAFUSADAS R88002007 ABNT NBR Tab 13 NBR 8800 21 Verificação na chapa devido à presença de furos Verificação na chapa devido à presença de furos 22 Verificação na chapa devido à presença de furos 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 2337 janjun 2006 23 LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS Ligações por atrito Ref Apresentação Comercial do Fabricante Parafusos Ciser Valdecir Furtado 2007 24 LIGAÇÕES PARAFUSADAS POR ATRITO Aperto do parafuso item 674 método da rotação da porca método da rotação da porca chave calibrada chave calibrada indicador direto de tração indicador direto de tração parafusos com controle de tração parafusos com controle de tração 25 LIGAÇÕES PARAFUSADAS POR ATRITO Aperto do parafuso item 674 26 LIGAÇÕES PARAFUSADAS POR ATRITO Técnicas de aparafusamento Chave de torque calibradora T í t t l i l ló i Torquímetro estalosinalrelógio As chaves devem ser calibradas pelo menos As chaves devem ser calibradas pelo menos uma vez por dia de trabalho para cada diâmetro de parafuso a instalar 27 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Arruela com indicador de carga DTI 28 LIGAÇÕES LIGAÇÕES PARAFUSADAS PARAFUSADAS Arruela com indicador de carga Arruela com indicador de carga gcom edbolting wapplie ttpwww Ref ht 29 LIGAÇÕES LIGAÇÕES PARAFUSADAS PARAFUSADAS Arruela com indicador de carga Arruela com indicador de carga Para parafusos não revestidos e quando o DTI está instalado sob a cabeça do parafuso e a porca é girada pa a uso e a po ca é g ada para apertar certifiquese que o gabarito de 0 015 não vai o gabarito de 0015 não vai entrar pelo menos em metade d l d l das lacunas da arruela Isso significa que a diferença DTI residual é menor que uma folga de 0015 Ref httpwwwappliedboltingcompdfchininstructionpdf 30 LIGAÇÕES LIGAÇÕES PARAFUSADAS PARAFUSADAS Arruela com indicador de carga Arruela com indicador de carga gcom edbolting wapplie ttpwww Ref ht 31 LIGAÇÕES LIGAÇÕES PARAFUSADAS PARAFUSADAS Arruela com indicador de carga Arruela com indicador de carga Ref httpwwwappliedboltingcompdfchininstructionpdf 32 LIGAÇÕES LIGAÇÕES PARAFUSADAS PARAFUSADAS Arruela com indicador de carga Arruela com indicador de carga httpwwwturnasurecom3ddemohtml 33 LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS P f t l d t ã Parafuso com controle de tensão Conjunto ASTM A 325 TC com Controlador de Tensão Estágios do aperto Estágios do aperto Ref Apresentação Comercial do Fabricante Parafusos Ciser Valdecir Furtado 2007 34 LIGAÇÕES PARAFUSADAS LIGAÇÕES PARAFUSADAS Ligações por atrito Parafusos de alta resistência Coeficiente de atrito em função da superfície de contato As exigências de ligação por contato tem que satisfeitas Verificação da Resistência ao Deslizamento Verificação da Resistência ao Deslizamento 35 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Resistência ao Deslizamento item 634 Nas ligações com furos padrão e furos com alongamentos transversais à direção da força aplicada O deslizamento constitui Estado Limite de Serviço ELS F Coef de atrito Redução da força de protensão pela força de tração solicitante característica no parafuso fator de furo Força de protensão mínima do parafuso característica no parafuso ç p p número de planos de deslizamento 36 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Resistência ao Deslizamento item 634 37 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Resistência ao Deslizamento item 634 o deslizamento constitui Nas ligações com furos com alongamentos paralelos à direção da força aplicada o deslizamento constitui Estado Limite Último ELU F Redução da força de protensão Coeficiente de ponderação da resistência edução da o ça de p ote são pela força de tração solicitante de cálculo no parafuso Coeficiente de ponderação da resistência 12 comb normais especiais ou de construção construção 10 comb excepcionais 38 LIGAÇÕES PARAFUSADAS f S 39 Força de Protenção Mínima em parafusos ASTM Tabela 15 NBR 8800 FTb 0 70A f 0 70Abe fu LIGAÇÕES PARAFUSADAS Espaçamento entre furos itens 639 e 6310 3d Espaçamento mínimo entre furos 3d d E t á i t f d Espaçamento máximo entre parafusos a em elementos pintados ou não sujeitos à corrosão o espaçamento não pode exceder 24 vezes a espessura da parte ligada menos espessa nem 300 mm b para elementos sujeitos à corrosão atmosférica executados com aços resistentes à corrosão não pintados o espaçamento não pode exceder 14 vezes a espessura da parte ligada menos espessa nem 180 mm 40 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Espaçamento mínimo furoborda item 6311 41 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Espaçamento máximo furoborda item 6312 6312 Distância máxima de um parafuso ou barra rosqueada às bordas bordas A distância do centro do parafuso mais próximo até essa borda não pode exceder 12 vezes a espessura da parte ligada considerada pode exceder 12 vezes a espessura da parte ligada considerada nem 150 mm t 12 mm t 150 12 42 Elementos de ligações Item 65 C Colapso por Rasgamento Item 656 Estado Limite de Colapso por Rasgamento cisalhamento de uma ou mais tração de um cisalhamento de uma ou mais linhas de falha tração de um segmento perpendicular Fig 18a NBR 8800 Situações típicas nas quais deve ser verificado o estadolimite de colapso por rasgamento em ligações parafusadas 43 Elementos de ligações Item 65 C Colapso por Rasgamento Item 656 Estado Limite de Colapso por Rasgamento Fig 18 NBR 8800 Situações típicas nas quais deve ser verificado o estadolimite de colapso por rasgamento em ligações soldadas 44 Elementos de ligações Item 65 C Colapso por Rasgamento Item 656 Força resistente de cálculo ao colapso por rasgamento é o coeficiente de redução da área líquida 45 Elementos de ligações item 65 Colapso por rasgamento item 656 mm n d t A b 3 5 mm n d t A b n 53 2 mm 15 mm furo padrão 25 no exemplo da figura 46 Elementos de ligações Item 65 Colapso por Rasgamento Item 656 f coeficiente de redução da área líquida 10 Tensão de tração na área líquida uniforme 05 Tensão de tração na área líquida NÃOuniforme 47 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Í EXERCÍCIOS 1 Dimensionar a ligação parafusada entre duas chapas com b400mm e t125mm de aço AR345 solicitadas com Q550kN de tração Usar parafusos A325 d34 em corte simples Dimensionar uma ligação por parafusos A 325 d 34 em corte simples Dimensionar uma ligação por contato e outra por atrito b t F F Ref Notas de Aula Prof Jorge Hiijar 2005 48 LIGAÇÕES PARAFUSADAS Í EXERCÍCIOS 2 Verificar se a ligação parafusada abaixo é satisfatória se considerada a por contato b por atrito G100kN 8 parafusos d34 A325 Q300kN Q 300kN Considere 3 4 Roscas no plano de corte Efeito de alavanca desprezível Chapas espessas sem risco de esmagamento pelo parafuso F p p g p p Não verificar a pressão de contato Furospadrão 49 LIGAÇÕES PARAFUSADAS EXERCÍCIOS 3 Determinar o diâmetro dos parafusos para a ligação apresentada abaixo parafusos A325 F y F100kN 60 Considere Ligação por atrito Sem rosca no plano de corte x 60 Sem rosca no plano de corte Furos padrão A chapa de ligação não governa a ligação 100 100 100 100 50 LIGAÇÕES PARAFUSADAS EXERCÍCIOS Observações sobre ligações de cisalhamento excêntrico J T J T T 2 r T dA J T dA F dA J 2 O 2 T F y x 2 T F x y 2r r y 51 LIGAÇÕES PARAFUSADAS EXERCÍCIOS Ref Curso Básico de Estruturas de Aço Péricles Barreto de Andrade Ed IEA 1994 52