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Faculdade Presidente Antônio Carlos de Conselheiro Lafaiete Disciplina Curso Estruturas de Aço e Madeira Engenharia Civil Professora Tatiana Aparecida Rodrigues ATIVIDADE AVALIATIVA 2ª ETAPA Valor 10 pontos Entrega até 17052024 às 23h59 via Plataforma Blackboard em formato PDF Acessar a biblioteca na UNIPAC Lafaiete httpsunipaclafaietephlbibbr e pesquisar pelo livro PFEIL Walter Estruturas de aço Rio de Janeiro LTC 2021 ISBN 9788521637974 capa abaixo Atividade 1 6 pontos Explique todo o processo de dimensionamento de peças tracionadas e peças comprimidas consulte as aulas 4 e 7 postadas na pasta Saiba Mais em Conteúdo da Disciplina Informe cada passo do processo de dimensionamento citando o item em que se encontra estas considerações na norma brasileira NBR 8800 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 8800 projeto de estruturas de aço e de estrutura mista de aço e concreto de edifícios Rio de Janeiro ABNT 2008 237 p il ISBN 9788507009337 disponível na biblioteca da UNIPAC Estudar as questões resolvidas 234 capítulo 2 e 581 capítulo 5 livro Pfeil Refazer estas duas questões colocando toda a resolução e explicando DETALHADAMENTE cada passo do exercício Atividade 2 4 pontos Explique o processo de dimensionamento de ligações com conectores e ligações soldadas consulte as aulas 5 e 6 postadas na pasta Saiba Mais em Conteúdo da Disciplina Informe cada passo do processo de dimensionamento citando o item em que se encontra estas considerações na norma brasileira NBR 8800 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 8800 projeto de estruturas de aço e de estrutura mista de aço e concreto de edifícios Rio de Janeiro ABNT 2008 237 p il ISBN 9788507009337 disponível na biblioteca da UNIPAC Passoapasso para Verificação de Barras de Aço Tracionadas segundo a NBR 8800 ABNT 2008 1 Identificação do Tipo de Barra Antes de iniciar a verificação identifique o tipo de barra que será analisada Este procedimento é aplicável a barras prismáticas submetidas à força axial de tração o que inclui barras ligadas por pinos e barras redondas com extremidades rosqueadas Exploração da Zona de Ligação Como mencionado anteriormente no Item 524 desta norma a área de trabalho na zona de ligação de uma barra tracionada pode ser menor do que a área bruta da seção transversal Para determinar a área de trabalho a área bruta da seção transversal pode sofrer uma redução inicial devido à presença de furos para parafusos resultando na chamada área líquida Além disso uma segunda redução pode ocorrer devido à distribuição não uniforme da tensão de tração especialmente próxima aos parafusos e soldas o que resulta na chamada área líquida efetiva 11 Estudo da região de ligação Área líquida Elemento plano segundo o item 524 Linha de ruptura percurso que passa por um conjunto de furos segundo o qual esse elemento se rompe sob solicitação de tração Determinando a linha de ruptura que prevalece empregase um processo empírico no qual definese a largura líquida bn de cada uma das possíveis linhas de ruptura pela equação Em que bg largura total da seção transversal Σdh soma dos diâmetros de todos os furos da linha de ruptura considerada n número de segmentos diagonais não perpendiculares à linha de atuação da força de tração s espaçamento entre dois furos do segmento diagonal na direção paralela à linha de atuação da força de tração g espaçamento entre dois furos do segmento diagonal na direção perpendicular à linha de atuação da força de tração Fazemse nas estruturas de aço furospadrão com diâmetro nominal 15 mm maior que o diâmetro do parafuso Furos por broca possuem boa precisão na obtenção desse valor Em furos por punção o diâmetro resultante é da ordem de 20 mm superior ao valor nominal em torno de 35 mm superior ao diâmetro do parafuso dh db 35 mm Logo após obter a largura líquida de um elemento plano bn a área líquida An da seção transversal desse elemento é dada por An bn t em que t espessura do elemento Perfis parafusados A área líquida em qualquer perfil parafusado pode ser determinada ao se transformar o perfil em um ou mais elementos planos Área Líquida Efetiva segundo o item 523 Quando uma barra tracionada é conectada por parafusos ou soldas em apenas alguns elementos da sua seção transversal ocorre uma distribuição desigual de tensão na região da conexão Isso acontece porque a força precisa ser transmitida através dos elementos conectados os quais experimentam uma tensão média maior do que os elementos não conectados ou seja os elementos soltos Uma porção da seção transversal da barra trabalha sob uma tensão uniforme enquanto a parte restante é considerada insignificante para a análise A área dessa porção da seção transversal que está realmente sujeita à carga é denominada de área líquida efetiva representada por AeAe A fórmula para calcular a área líquida efetiva é dada por AeCtAn onde Ct é o coeficiente de redução da área líquida e An é a área líquida da seção transversal 12 Determinar o Coeficiente de Redução Ct segundo o item 525 121 Coeficiente de Redução para Transmissão Direta da Força Quando a força de tração é transmitida diretamente para cada elemento da seção transversal por soldas ou parafusos o coeficiente de redução é igual a 100 122 Coeficiente de Redução para Transmissão Apenas por Soldas Transversais Se a força de tração é transmitida apenas por soldas transversais o coeficiente de redução é dado pela relação entre a área da seção transversal dos elementos conectados Ac e a área total da seção transversal Ag 123 Coeficiente de Redução para Barras com Seções Transversais Abertas Quando a força de tração é transmitida apenas por parafusos ou apenas por soldas longitudinais ou por uma combinação de soldas longitudinais e transversais para alguns elementos da seção transversal o coeficiente de redução é calculado como Ct1lcec 060 Ct 090 Onde lc é o comprimento efetivo da ligação o comprimento da solda na direção da força axial para ligações soldadas ou a distância do primeiro ao último parafuso da linha de furação com maior número de parafusos para ligações parafusadas ec é a excentricidade da ligação igual à distância do centro geométrico da seção da barra G ao plano de cisalhamento da ligação Em perfis com um plano de simetria a ligação deve ser simétrica em relação a ele e são consideradas para cálculo de Ct duas barras fictícias e simétricas cada uma correspondente a um plano de cisalhamento da ligação Nos elementos planos ligados exclusivamente pelas bordas longitudinais por meio de solda o comprimento dos cordões de solda lw não pode ser inferior à largura da chapa b que não pode ser superior a 200 mm e os seguintes valores para o coeficiente Ct devem ser utilizados 2 Consideração da Condição de Dimensionamento aos Estadoslimites últimos Durante o processo de dimensionamento é fundamental atender a uma condição específica para garantir a segurança da estrutura Essa condição é expressa pela equação NtSd NtRd de acordo com o item 52 Onde NtSd é a força axial de tração solicitante de cálculo NtRd é a força axial de tração resistente de cálculo a ser determinada posteriormente Além disso é importante observar considerações adicionais estabelecidas em 528 relacionadas à limitação da esbeltez Ltrmáx 300 Isso se faz preciso para que se evita deformação excessiva e vibração de grande intensidade que pode se transmitir para toda a edificação quando houver ações variáveis ou quando existirem solicitações de equipamentos vibratórios 3 Determinação da Força Axial Resistente de Cálculo NtRd Para calcular a força axial de tração resistente de cálculo exceto para barras redondas com extremidades rosqueadas e barras ligadas por pinos devese considerar o menor dos valores obtidos utilizando os estados limites últimos de escoamento da seção bruta e ruptura da seção líquida Isso é feito pelas seguintes expressões Para escoamento da seção bruta NtRd Agfy γa1 Para ruptura da seção líquida NtRd Aefu γa2 Onde Ag é a área bruta da seção transversal da barra Ae é a área líquida efetiva da seção transversal da barra a ser determinada posteriormente fy é a resistência ao escoamento do aço fu é a resistência à ruptura do aço γa é um coeficiente de segurança sendo γa1 é igual a 110 para escoamento e instabilidade e γa2 é igual a 135 para ruptura do aço Por fim equacionase a condição de segurança imposta no item 52 da norma e dada por NtSd NtRd onde NtSd é a força axial de tração solicitante de cálculo obtida por meio da combinação de ação dos esforços internos precisa ser menor ou igual ao valor da força axial de tração resistente de cálculo dada pela norma passo 3 A verificação estará satisfeita se e somente se tal verificação for constatada 4 Caso especial referente a peças com extremidades rosqueadas o dimensionamento dessas barras é determinado pela ruptura da seção da rosca Em que Rd é a resistência de projeto das barras rosqueadas Ag é a área bruta da seção fu é a resistência última do material fy é a resistência de escoamento do material e γa2 é o coefiente de ponderação da resistência à ruptura do aço 135 e γa1 é o coefiente de ponderação da resistência ao escoamento do aço 110 Passoapasso para Verificação de Barras de Aço Comprimidas segundo a NBR 8800 ABNT 2008 Barras de aço sob Força Axial de Compressão aplicável quando as barras de aço estão sujeitas apenas à força axial de compressão devido a ações estáticas Essas barras são utilizadas na composição de vigas pilares treliçados e em certos tipos de contraventamentos como o contraventamento em K No processo de dimensionamento das barras comprimidas dois modos de colapso são considerados A instabilidade da barra conhecida como flambagem global onde se presume uma curvatura inicial A flambagem local dos elementos constituintes da seção transversal da barra Contudo para as Barras prismáticas submetidas à força axial de compressão Ao dimensionar essas barras é crucial satisfazer a seguinte condição NcSd NcRd Em que NcSd é a força axial de compressão solicitante de cálculo NcRd é a força axial de compressão resistente de cálculo determinada conforme indicado em 532 Além disso é importante observar as condições estabelecidas em 534 que dizem respeito à limitação da esbeltez 1 Entendimento da Expressão de Cálculo A força axial de compressão resistente de cálculo NcRd associada aos estadoslimites últimos de instabilidade por flexão por torção ou flexotorção e de flambagem local é determinada pela seguinte expressão NcRd χQfyAgγa1 Onde χ é o fator de redução associado à resistência à compressão Q é o fator de redução total associado à flambagem local Ag é a área bruta da seção transversal da barra fy é a tensão de escoamento do aço e γa1 é igual a 110 O χ está atrelado à verificação da possiblidade de flambagem global da barra e o Q à possibilidade de flambagem local dos elementos do perfil 2 Flambagem local Ver Anexo F da norma O índice Q é dado pela multiplicação entre Qa Elementos AA e Qs Elementos AL A depender do perfil metálico a ser utilizado se faz preciso calcular a Tabela F1 para calcular a relação entre a largura e a espessura dos elementos btlim Se bt bt lim Qa e Qs são iguais a 1 senão para o Qa devese calcular a largura efetiva bef do elemento AL dada pela equação abaixo Em seguida calcular a área efetiva para assim determinar Qa como sendo a relação entre AefAg Já para os elementos AL devese consultar o item F2 para enquadrar a condição do perfil e encontrar a equação correspondente para Qs 3 Flambagem Global Ver Anexo E da norma Devese determinas a força de flambagem global para o perfil metálico utilizado em relação aos eixos x y e z a depender tal como mostrado abaixo Em que KxLx é o comprimento de flambagem por flexão em relação ao eixo x o coeficiente de flambagem Kx é dado em E21 Ix é o momento de inércia da seção transversal em relação ao eixo x KyLy é o comprimento de flambagem por flexão em relação ao eixo y o coeficiente de flambagem Ky é dado em E21 Iy é o momento de inércia da seção transversal em relação ao eixo y KzLz é o comprimento de flambagem por torção o coeficiente de flambagem Kz é dado em E22 E é o módulo de elasticidade do aço Cw é a constante de empenamento da seção transversal G é o módulo de elasticidade transversal do aço J é a constante de torção da seção transversal ro é o raio de giração polar da seção bruta em relação ao centro de cisalhamento dado por rorx2ry2xo2yo2 Onde rx e ry são os raios de giração em relação aos eixos centrais x e y respectivamente e xo e yo são as coordenadas do centro de cisalhamento na direção dos eixos centrais x e y respectivamente em relação ao centro geométrico da seção Ressaltase que para o caso especial de perfis metálicos com seções monossimétrica assimétricas e cantoneiras simples devem ser consultados os itens E12 a E14 respectivamente O coeficiente de flambagem Kx e Ky são dependentes das condições de contorno reações de apoio referentes ao perfil analisado e é dado pela Tabela E1 Já o coeficiente Kz assumirá os valores de 100 quando ambas as extremidades da barra possuírem rotação em torno do eixo longitudinal impedida e empenamento livre ou 200 quando uma das extremidades da barra possuir rotação em torno do eixo longitudinal e empenamento livres e a outra extremidade rotação e empenamento impedidos 4 Determinação do Fator de Redução χ Devese calcular o índice de esbeltez reduzido da barra dado pela equação λ0 sqrtQAg fy Ne Sendo Ne é a força axial de flambagem elástica obtida conforme o Anexo E da norma passo 3 e Q passo 2 O fator de redução associado à resistência à compressão χ é calculado de acordo com as seguintes condições Para λ0 15 χ0658 λ02 e para λ0 λ051 χ 0877 λ02 5 Dimensionamento aos Estadoslimites últimos Por fim equacionase a condição de segurança imposta no item 53 da norma e dada por NcSd NcRd onde NcSd é a força axial de compressão solicitante de cálculo obtida por meio da combinação de ação dos esforços internos precisa ser menor ou igual ao valor da força axial de compressão resistente de cálculo dada pela norma passo 1 A verificação estará satisfeita se e somente se tal verificação for constatada Resolução detalhada da questão resolvida 234 capítulo 2 do livro PFEIL W PFEIL M Estruturas de aço Rio de Janeiro LTC 2021 ISBN 9788521637974 1 li 1 1 u 1 i 1 1 Oo 1 1 1 b tl 1J 9 s 1 3 f g J Í3 g Y 6 b J 36r j J l Oefm Q G ffi 1 o3 n Pm b n i 2i1S Q o ssvm b J 1 1 1 SE i Resolução detalhada da questão resolvida 581 capítulo 5 do livro PFEIL W PFEIL M Estruturas de aço Rio de Janeiro LTC 2021 ISBN 9788521637974 Q di 7 1 Q OJJm JL 9 i JYYl IDino Jç iJMO l d i 1 O J r 9 F p WJu i ci kx bc J I o 3 rn E9 J3 À Y1 r e mJ Um õ5 um 431i95 ó5um f5 tpt P vJISOx3l r 450ma Âo J t Ivo 31q2 SºJ1 J iT ex Tí MO OX Y Pa fu 200 ººº µu o O 93 3 11J i v J5 X OóSb xo904 51ol 4c lhM J v kff1 lbfl J9 hl I ti l b39mm 11d 2J 1 ot e Jebu bt OP6 loJ bl M v3m As Ai 4iúm2 o5 91brooA I v 1 11 ómm cSo rMa JJithwni r1Cõ 1t 011 ªªQsoJo rw tJcod ª¾A 9 fb1llb 01J104ri0rnz VJottvQ0 2 jQ1 JrJO JJo 2 A t J l rJR 9i0t AfV4 l Jll m f b 1 f llm WJfa 1LÔJ 10 ll 1 i1 1 r1 BZ1um l A 5 X0 i lJ Àofuk AnnÂ11nÃri ÀoÀ i 2 1 íl A JUWWn 1v 1 TT f 0v ÀCJ l Àii JQyoo o J1S osi à Orçsiº Oi93 l02 1 wi b X Q ls j lo j O J 1 j 5 5 Nc1i Q A i o13 Jo 1i 1i cmt Jo IQJ lwi2 Tb½ VN 1 j I o J 1 o 1 1 6 l Q do WJ tffo MJJ Passoapasso para Verificação de ligações com conectores e soldadas segundo a NBR 8800 ABNT 2008 1 Ligações com conectores Tanto as conexões por parafusos quanto as conexões soldadas são amplamente empregadas na montagem de estruturas metálicas tanto em fábricas quanto em locais de instalação É comum utilizar soldas nas conexões feitas na fábrica e parafusos nas conexões realizadas no campo As vantagens das conexões por parafusos são a Maior rapidez na realização das conexões durante a montagem no local b Não é necessário empregar mão de obra altamente especializada para instalar e inspecionar os parafusos ao contrário do que acontece com as conexões soldadas c O equipamento necessário para a instalação é simples e requer menos energia Por outro lado as desvantagens das conexões por parafusos incluem a Os furos realizados enfraquecem as peças conectadas o que às vezes requer reforços adicionais b As conexões por parafusos são mais complexas do que as conexões soldadas demandando mais trabalho de cálculo detalhamento e fabricação c É necessário planejamento cuidadoso com antecedência para garantir que haja parafusos suficientes disponíveis no local da obra Segundo o item 61 da norma se faz preciso subdividir os tipos de ligações parafusadas a saber As conexões parafusadas podem ser categorizadas de acordo com o tipo de esforço exercido nos parafusos que podem ser tração cisalhamento ou uma combinação de ambos A maneira como esses esforços são transmitidos para os parafusos é bastante diversificada emenda com tala dupla onde o esforço de tração proveniente da chapa emendada precisa ser transferido para outra chapa Esse esforço é distribuído entre os seis parafusos de uma metade da emenda os quais estão sujeitos a esforço de cisalhamento Esses parafusos transferem a carga para as duas talas da emenda que ficam tracionadas As talas por sua vez transferem o esforço de tração para os seis parafusos da outra metade da emenda que por sua vez transferem a carga para a outra chapa emendada Em qualquer conexão é crucial que o projetista compreenda a distribuição das cargas para dimensionar adequadamente os conectores e os componentes da conexão cargas são transferidas das barras para a chapa de nó e posteriormente para outras barras por meio do corte nos parafusos os parafusos estão sujeitos a esforços de corte causados pela carga de uma viga de rolamento que por ser excêntrica aumenta os esforços em alguns parafusos Ligações por contato nessas conexões o esforço de cisalhamento é transferido de um componente para outro através do contato entre o corpo do parafuso e a parede do furo ou por atrito nestas situações os parafusos são montados com protensão o que gera uma pressão significativa entre as peças na superfície de contato Próximo passo é identificar o tipo de parafuso pois segundo o item 6111 da norma os parafusos mais comumente utilizados em estruturas metálicas são os parafusos comuns geralmente feitos de ASTM A307 e os parafusos de alta resistência como ASTM A325 ou ASTM A490 Os parafusos de alta resistência podem exigir protensão durante a instalação torque de montagem e requerem cuidados especiais em relação às arruelas e às condições de acabamento das superfícies em contato das partes conectadas Por outro lado os parafusos comuns são instalados sem a necessidade de protensão e não demandam cuidados especiais No entanto a resistência desses parafusos é significativamente inferior à resistência dos parafusos de alta resistência O diâmetro do parafuso ou da barra redonda rosqueada é definido como db Notase que Em ligações que envolvem furos alargados ou alongados é crucial observar os tipos de conexão permitidos e as limitações indicadas abaixo segundo a Tabela 12 da norma Tabela 12 Dimensões máximas de furos para parafusos e barras redondas rosqueadas Quando parafusos ASTM A490 com diâmetro superior a 254 mm são utilizados em furos alongados ou alargados nas chapas externas da conexão arruelas endurecidas conforme a ASTM F436 deve ser empregadas em vez das arruelaspadrão com uma espessura mínima de 8 mm 11 Condições de Segurança para ligações A resistência de uma conexão parafusada é influenciada pela natureza específica da conexão É essencial verificar as condições limites dos parafusos e dos elementos de conexão 111 Condições de Segurança para Conexões por Contato A resistência total de uma conexão por contato considera a verificação das condições de segurança nos parafusos seja por cisalhamento tração ou ambos conforme aplicável bem como a verificação da condição de contato entre o parafuso e a borda do furo quando a conexão está sujeita a cisalhamento do parafuso As condições de segurança que devem ser verificadas em uma conexão por contato dependem da natureza da carga aplicada na conexão Conexão por contato sujeita a tração segundo o item 6322 Para uma conexão submetida a tração a seguinte condição deve ser verificada FtRd FtSd Onde FtSd é a força de tração solicitante de cálculo por parafuso ou barra redonda rosqueada FtRd é a força de tração resistente de cálculo por parafuso ou barra redonda rosqueada Conexão por contato sujeita a cisalhamento segundo os itens 6332 e 6333 da norma Para uma conexão submetida a cisalhamento as seguintes condições devem ser verificadas FvRd FvSd FcRdFcSd Onde FvRd e FcRd são as forças de cisalhamento e de compressão resistentes de cálculo respectivamente por parafuso ou barra redonda rosqueada FvSd e FcSd são as forças de cisalhamento e de compressão solicitantes de cálculo respectivamente Devese acrescentar à força de tração solicitante de cálculo o valor da resultante do efeito de alavanca quando aplicável 112 Resistências A determinação dos valores das resistências necessárias para verificar as condições de segurança nas conexões é definida conforme abaixo 1121 Resistência dos Parafusos As resistências necessárias para as verificações dos parafusos são fornecidas quando estes estão sujeitos ao cisalhamento eou à tração 1121 Resistência de um Parafuso ao Cisalhamento A força de cisalhamento resistente de cálculo de um parafuso ou barra redonda rosqueada por plano de corte é dada por Onde fub é a resistência à ruptura do material do parafuso ou barra redonda rosqueada à tração Ab é a área bruta de um parafuso baseada no diâmetro do parafuso ou barra redonda rosqueada dbdb que vale Ab025πd2Ab025πd2 Cpc é um coeficiente que depende de onde o plano de corte passa no parafuso e do tipo de parafuso Para parafusos de alta resistência e barras redondas rosqueadas quando o plano de corte passa pela rosca e para parafusos comuns em qualquer situação Cpc04Cpc04 Para parafusos de alta resistência e barras redondas rosqueadas quando o plano de corte não passa pela rosca Cpc05Cpc05 1122 Resistência de um Parafuso à Tração A força de tração resistente de cálculo de um parafuso tracionado é dada por Onde fub é a resistência à ruptura do material do parafuso ou barra redonda rosqueada à tração Ab é a área bruta de um parafuso No caso de barras redondas rosqueadas Onde fy é a resistência de escoamento do material do parafuso ou barra redonda rosqueada 1123 Resistência à Pressão de Contato do Parafuso com a Borda do Furo A força resistente de cálculo à pressão de contato na parede de um furo levando em consideração o rasgamento entre dois furos consecutivos ou entre um furo extremo e a borda é dada por lf é a distância na direção da força entre a borda do furo e a borda do furo adjacente ou a borda livre db é o diâmetro do parafuso t é a espessura da parte ligada fu é a resistência à ruptura do aço da parede do furo Cpl é um coeficiente de resistência da parte ligada dependente do tipo do furo e da condição da ligação em relação ao estado limite de serviço Cfp é um coeficiente de resistência do fuste do parafuso dependente do tipo do furo e da condição da ligação em relação ao estado limite de serviço Os valores dos coeficientes de resistência da parte ligada Cpl e do coeficiente de resistência do fuste do parafuso Cfp são os seguintes 1124 Deslizamento como estado limite último Nas situações em que o deslizamento é um estado limite último segundo o item 634 da norma a força resistente de cálculo de um parafuso ao deslizamento FfRd deve ser igual ou superior à força cortante solicitante de cálculo no parafuso calculada com as combinações últimas de ações O valor da força resistente de cálculo é dado por Sendo μ é o coeficiente médio de atrito definido como μ035 para superfícies classe A laminadas limpas sem óleos ou graxas sem pintura e para superfícies classe C galvanizadas a quente com rugosidade aumentada manualmente por meio de escova de aço μ050 para superfícies classe B jateadas sem pintura μ020 para superfícies galvanizadas a quente Ch é um fator de furo com os seguintes valores Ch100 para furospadrão Ch085 para furos alargados ou pouco alongados Ch070 para furos muito alongados FTb é a força de protensão mínima por parafuso conforme 6741 ns é o número de planos de deslizamento γe é o coeficiente de ponderação da resistência sendo igual a 120 para combinações normais especiais ou de construção e 100 para combinações excepcionais FtSd é a força de tração solicitante de cálculo por parafuso caso exista Se não existir deve ser considerada como zero 1125 Deslizamento é um Estado de Serviço Nas situações em que o deslizamento é um estado limite de serviço a força resistente nominal de um parafuso ao deslizamento FfRk deve ser igual ou superior à força cortante solicitante característica calculada com as combinações de ações raras de serviço ou de forma simplificada tomada como igual a 70 da força cortante solicitante de cálculo O valor da força resistente nominal é dado por FtSk representa a força de tração solicitante característica no parafuso calculada com as combinações de ações raras de serviço ou de forma simplificada considerada como 70 da força de tração solicitante de cálculo Todas as considerações anteriores relacionadas ao acabamento de superfície permanecem válidas 2 Ligações Soldadas As conexões soldadas oferecem a vantagem de simplificar as uniões porém requerem trabalhadores qualificados condições controladas durante a execução e inspeção adequada Dependendo do método de fabricação a maioria das uniões na fase de produção pode ser soldada enquanto as conexões parafusadas são reservadas para a fase de montagem no campo A soldagem em campo deve ser evitada devido às dificuldades de acesso necessidade de andaimes condições climáticas desfavoráveis e desafios no controle de qualidade Algumas empresas com processos automatizados tendem a preferir conexões parafusadas mesmo na fase de fabricação No entanto em muitos casos certos elementos de conexão ainda precisam ser soldados devido à complexidade envolvida como bases de colunas reforços de alma de colunas placas de extremidade de vigas etc É fundamental que as soldas sejam especificadas nos desenhos de projeto incluindo detalhes como comprimentos e retornos que devem ser indicados nos desenhos de fabricação De acordo com a norma NBR8800 os processos de soldagem e as técnicas de execução para estruturas soldadas devem estar em conformidade com a norma AWS D11 Structural Welding Code da American Welding Society 21 Resistências As soldas de filete podem ser submetidas à tração representada por NtSd ou compressão por NcSd além do cisalhamento representado por VSd No entanto para os esforços axiais de tração e compressão a falha não ocorrerá na solda mas sim no metal base portanto é suficiente verificar a resistência do metal base Em relação ao cisalhamento tanto a solda quanto o metal base devem ser verificados As condições de segurança são as seguintes Onde NMBRd é a resistência do metal base aos esforços axiais na região da solda VwRd é a resistência da solda ao cisalhamento VMBRd é a resistência do metal base ao cisalhamento na região da solda A resistência da solda de filete ao cisalhamento para um filete contínuo é determinada por O coeficiente de ponderação das soldas γw2 é determinado da seguinte maneira a 135 para combinações normais especiais ou de construção b 115 para combinações excepcionais As resistências do metal base na região da solda devem ser verificadas quanto ao cisalhamento e aos esforços axiais seja tração ou compressão Essa verificação é realizada em função da área do metal base AMB que é definida de acordo com o tipo de solicitação da solda na região de soldagem Os estados limites a serem verificados incluem o estado limite último ELU de escoamento e o estado limite último ELU de ruptura ou flambagem no caso de compressão Todos os estados limites aplicáveis devem ser verificado 211 Elementos tracionados O coeficiente Ct é definido em 433 e AtMB representa a área do metal base tracionada 212 Elementos comprimidos AcMB representa a área do metal base comprimida No caso do ELU de flambagem quando KLbr 25 os elementos devem ser dimensionados como barras comprimidas 213 Elementos submetidos ao cisalhamento O coeficiente Ct definido em 433 e AvMB representa a área do metal base sujeita ao cisalhamento A determinação das áreas do metal base depende do formato e da resultante dos esforços na ligação Numa ligação simples com uma resultante de tração e identifica as regiões tracionadas e cisalhadas A área do metal base tracionada é calculada como AtMB t1lw enquanto a área do metal base cisalhada como AvMB 2t2lw onde lw é o comprimento da solda na região 214 Colapso por rasgamento Por fim devese verificar se alguns tipos de ligações podem apresentar a possibilidade de colapso por rasgamento ao longo de seções críticas Para o estado limite de colapso por rasgamento a força resistente é determinada pela soma das forças resistentes ao cisalhamento de uma ou mais linhas de falha e à tração em um segmento perpendicular Esse estado limite deve ser verificado junto às ligações em extremidades de vigas com a mesa cortada para encaixe e em situações similares como em barras tracionadas e chapas de aço A força resistente de cálculo ao colapso por rasgamento é dada por Av representa a área sujeita a cisalhamento At representa a área sujeita à tração Cts é igual a 10 quando a tensão de tração na área líquida for uniforme e igual a 05 quando for não uniforme tal como mostra a Figura 18 da norma Ao seguir esse passo a passo e atestarse ao atendimento a todas as verificações aplicáveis a situação de projeto podese afirmar que a ligação cujo elemento de ligação seja parafuso ou solda está seguro conforme preconiza a NBR 8800 ABNT 2008
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Faculdade Presidente Antônio Carlos de Conselheiro Lafaiete Disciplina Curso Estruturas de Aço e Madeira Engenharia Civil Professora Tatiana Aparecida Rodrigues ATIVIDADE AVALIATIVA 2ª ETAPA Valor 10 pontos Entrega até 17052024 às 23h59 via Plataforma Blackboard em formato PDF Acessar a biblioteca na UNIPAC Lafaiete httpsunipaclafaietephlbibbr e pesquisar pelo livro PFEIL Walter Estruturas de aço Rio de Janeiro LTC 2021 ISBN 9788521637974 capa abaixo Atividade 1 6 pontos Explique todo o processo de dimensionamento de peças tracionadas e peças comprimidas consulte as aulas 4 e 7 postadas na pasta Saiba Mais em Conteúdo da Disciplina Informe cada passo do processo de dimensionamento citando o item em que se encontra estas considerações na norma brasileira NBR 8800 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 8800 projeto de estruturas de aço e de estrutura mista de aço e concreto de edifícios Rio de Janeiro ABNT 2008 237 p il ISBN 9788507009337 disponível na biblioteca da UNIPAC Estudar as questões resolvidas 234 capítulo 2 e 581 capítulo 5 livro Pfeil Refazer estas duas questões colocando toda a resolução e explicando DETALHADAMENTE cada passo do exercício Atividade 2 4 pontos Explique o processo de dimensionamento de ligações com conectores e ligações soldadas consulte as aulas 5 e 6 postadas na pasta Saiba Mais em Conteúdo da Disciplina Informe cada passo do processo de dimensionamento citando o item em que se encontra estas considerações na norma brasileira NBR 8800 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 8800 projeto de estruturas de aço e de estrutura mista de aço e concreto de edifícios Rio de Janeiro ABNT 2008 237 p il ISBN 9788507009337 disponível na biblioteca da UNIPAC Passoapasso para Verificação de Barras de Aço Tracionadas segundo a NBR 8800 ABNT 2008 1 Identificação do Tipo de Barra Antes de iniciar a verificação identifique o tipo de barra que será analisada Este procedimento é aplicável a barras prismáticas submetidas à força axial de tração o que inclui barras ligadas por pinos e barras redondas com extremidades rosqueadas Exploração da Zona de Ligação Como mencionado anteriormente no Item 524 desta norma a área de trabalho na zona de ligação de uma barra tracionada pode ser menor do que a área bruta da seção transversal Para determinar a área de trabalho a área bruta da seção transversal pode sofrer uma redução inicial devido à presença de furos para parafusos resultando na chamada área líquida Além disso uma segunda redução pode ocorrer devido à distribuição não uniforme da tensão de tração especialmente próxima aos parafusos e soldas o que resulta na chamada área líquida efetiva 11 Estudo da região de ligação Área líquida Elemento plano segundo o item 524 Linha de ruptura percurso que passa por um conjunto de furos segundo o qual esse elemento se rompe sob solicitação de tração Determinando a linha de ruptura que prevalece empregase um processo empírico no qual definese a largura líquida bn de cada uma das possíveis linhas de ruptura pela equação Em que bg largura total da seção transversal Σdh soma dos diâmetros de todos os furos da linha de ruptura considerada n número de segmentos diagonais não perpendiculares à linha de atuação da força de tração s espaçamento entre dois furos do segmento diagonal na direção paralela à linha de atuação da força de tração g espaçamento entre dois furos do segmento diagonal na direção perpendicular à linha de atuação da força de tração Fazemse nas estruturas de aço furospadrão com diâmetro nominal 15 mm maior que o diâmetro do parafuso Furos por broca possuem boa precisão na obtenção desse valor Em furos por punção o diâmetro resultante é da ordem de 20 mm superior ao valor nominal em torno de 35 mm superior ao diâmetro do parafuso dh db 35 mm Logo após obter a largura líquida de um elemento plano bn a área líquida An da seção transversal desse elemento é dada por An bn t em que t espessura do elemento Perfis parafusados A área líquida em qualquer perfil parafusado pode ser determinada ao se transformar o perfil em um ou mais elementos planos Área Líquida Efetiva segundo o item 523 Quando uma barra tracionada é conectada por parafusos ou soldas em apenas alguns elementos da sua seção transversal ocorre uma distribuição desigual de tensão na região da conexão Isso acontece porque a força precisa ser transmitida através dos elementos conectados os quais experimentam uma tensão média maior do que os elementos não conectados ou seja os elementos soltos Uma porção da seção transversal da barra trabalha sob uma tensão uniforme enquanto a parte restante é considerada insignificante para a análise A área dessa porção da seção transversal que está realmente sujeita à carga é denominada de área líquida efetiva representada por AeAe A fórmula para calcular a área líquida efetiva é dada por AeCtAn onde Ct é o coeficiente de redução da área líquida e An é a área líquida da seção transversal 12 Determinar o Coeficiente de Redução Ct segundo o item 525 121 Coeficiente de Redução para Transmissão Direta da Força Quando a força de tração é transmitida diretamente para cada elemento da seção transversal por soldas ou parafusos o coeficiente de redução é igual a 100 122 Coeficiente de Redução para Transmissão Apenas por Soldas Transversais Se a força de tração é transmitida apenas por soldas transversais o coeficiente de redução é dado pela relação entre a área da seção transversal dos elementos conectados Ac e a área total da seção transversal Ag 123 Coeficiente de Redução para Barras com Seções Transversais Abertas Quando a força de tração é transmitida apenas por parafusos ou apenas por soldas longitudinais ou por uma combinação de soldas longitudinais e transversais para alguns elementos da seção transversal o coeficiente de redução é calculado como Ct1lcec 060 Ct 090 Onde lc é o comprimento efetivo da ligação o comprimento da solda na direção da força axial para ligações soldadas ou a distância do primeiro ao último parafuso da linha de furação com maior número de parafusos para ligações parafusadas ec é a excentricidade da ligação igual à distância do centro geométrico da seção da barra G ao plano de cisalhamento da ligação Em perfis com um plano de simetria a ligação deve ser simétrica em relação a ele e são consideradas para cálculo de Ct duas barras fictícias e simétricas cada uma correspondente a um plano de cisalhamento da ligação Nos elementos planos ligados exclusivamente pelas bordas longitudinais por meio de solda o comprimento dos cordões de solda lw não pode ser inferior à largura da chapa b que não pode ser superior a 200 mm e os seguintes valores para o coeficiente Ct devem ser utilizados 2 Consideração da Condição de Dimensionamento aos Estadoslimites últimos Durante o processo de dimensionamento é fundamental atender a uma condição específica para garantir a segurança da estrutura Essa condição é expressa pela equação NtSd NtRd de acordo com o item 52 Onde NtSd é a força axial de tração solicitante de cálculo NtRd é a força axial de tração resistente de cálculo a ser determinada posteriormente Além disso é importante observar considerações adicionais estabelecidas em 528 relacionadas à limitação da esbeltez Ltrmáx 300 Isso se faz preciso para que se evita deformação excessiva e vibração de grande intensidade que pode se transmitir para toda a edificação quando houver ações variáveis ou quando existirem solicitações de equipamentos vibratórios 3 Determinação da Força Axial Resistente de Cálculo NtRd Para calcular a força axial de tração resistente de cálculo exceto para barras redondas com extremidades rosqueadas e barras ligadas por pinos devese considerar o menor dos valores obtidos utilizando os estados limites últimos de escoamento da seção bruta e ruptura da seção líquida Isso é feito pelas seguintes expressões Para escoamento da seção bruta NtRd Agfy γa1 Para ruptura da seção líquida NtRd Aefu γa2 Onde Ag é a área bruta da seção transversal da barra Ae é a área líquida efetiva da seção transversal da barra a ser determinada posteriormente fy é a resistência ao escoamento do aço fu é a resistência à ruptura do aço γa é um coeficiente de segurança sendo γa1 é igual a 110 para escoamento e instabilidade e γa2 é igual a 135 para ruptura do aço Por fim equacionase a condição de segurança imposta no item 52 da norma e dada por NtSd NtRd onde NtSd é a força axial de tração solicitante de cálculo obtida por meio da combinação de ação dos esforços internos precisa ser menor ou igual ao valor da força axial de tração resistente de cálculo dada pela norma passo 3 A verificação estará satisfeita se e somente se tal verificação for constatada 4 Caso especial referente a peças com extremidades rosqueadas o dimensionamento dessas barras é determinado pela ruptura da seção da rosca Em que Rd é a resistência de projeto das barras rosqueadas Ag é a área bruta da seção fu é a resistência última do material fy é a resistência de escoamento do material e γa2 é o coefiente de ponderação da resistência à ruptura do aço 135 e γa1 é o coefiente de ponderação da resistência ao escoamento do aço 110 Passoapasso para Verificação de Barras de Aço Comprimidas segundo a NBR 8800 ABNT 2008 Barras de aço sob Força Axial de Compressão aplicável quando as barras de aço estão sujeitas apenas à força axial de compressão devido a ações estáticas Essas barras são utilizadas na composição de vigas pilares treliçados e em certos tipos de contraventamentos como o contraventamento em K No processo de dimensionamento das barras comprimidas dois modos de colapso são considerados A instabilidade da barra conhecida como flambagem global onde se presume uma curvatura inicial A flambagem local dos elementos constituintes da seção transversal da barra Contudo para as Barras prismáticas submetidas à força axial de compressão Ao dimensionar essas barras é crucial satisfazer a seguinte condição NcSd NcRd Em que NcSd é a força axial de compressão solicitante de cálculo NcRd é a força axial de compressão resistente de cálculo determinada conforme indicado em 532 Além disso é importante observar as condições estabelecidas em 534 que dizem respeito à limitação da esbeltez 1 Entendimento da Expressão de Cálculo A força axial de compressão resistente de cálculo NcRd associada aos estadoslimites últimos de instabilidade por flexão por torção ou flexotorção e de flambagem local é determinada pela seguinte expressão NcRd χQfyAgγa1 Onde χ é o fator de redução associado à resistência à compressão Q é o fator de redução total associado à flambagem local Ag é a área bruta da seção transversal da barra fy é a tensão de escoamento do aço e γa1 é igual a 110 O χ está atrelado à verificação da possiblidade de flambagem global da barra e o Q à possibilidade de flambagem local dos elementos do perfil 2 Flambagem local Ver Anexo F da norma O índice Q é dado pela multiplicação entre Qa Elementos AA e Qs Elementos AL A depender do perfil metálico a ser utilizado se faz preciso calcular a Tabela F1 para calcular a relação entre a largura e a espessura dos elementos btlim Se bt bt lim Qa e Qs são iguais a 1 senão para o Qa devese calcular a largura efetiva bef do elemento AL dada pela equação abaixo Em seguida calcular a área efetiva para assim determinar Qa como sendo a relação entre AefAg Já para os elementos AL devese consultar o item F2 para enquadrar a condição do perfil e encontrar a equação correspondente para Qs 3 Flambagem Global Ver Anexo E da norma Devese determinas a força de flambagem global para o perfil metálico utilizado em relação aos eixos x y e z a depender tal como mostrado abaixo Em que KxLx é o comprimento de flambagem por flexão em relação ao eixo x o coeficiente de flambagem Kx é dado em E21 Ix é o momento de inércia da seção transversal em relação ao eixo x KyLy é o comprimento de flambagem por flexão em relação ao eixo y o coeficiente de flambagem Ky é dado em E21 Iy é o momento de inércia da seção transversal em relação ao eixo y KzLz é o comprimento de flambagem por torção o coeficiente de flambagem Kz é dado em E22 E é o módulo de elasticidade do aço Cw é a constante de empenamento da seção transversal G é o módulo de elasticidade transversal do aço J é a constante de torção da seção transversal ro é o raio de giração polar da seção bruta em relação ao centro de cisalhamento dado por rorx2ry2xo2yo2 Onde rx e ry são os raios de giração em relação aos eixos centrais x e y respectivamente e xo e yo são as coordenadas do centro de cisalhamento na direção dos eixos centrais x e y respectivamente em relação ao centro geométrico da seção Ressaltase que para o caso especial de perfis metálicos com seções monossimétrica assimétricas e cantoneiras simples devem ser consultados os itens E12 a E14 respectivamente O coeficiente de flambagem Kx e Ky são dependentes das condições de contorno reações de apoio referentes ao perfil analisado e é dado pela Tabela E1 Já o coeficiente Kz assumirá os valores de 100 quando ambas as extremidades da barra possuírem rotação em torno do eixo longitudinal impedida e empenamento livre ou 200 quando uma das extremidades da barra possuir rotação em torno do eixo longitudinal e empenamento livres e a outra extremidade rotação e empenamento impedidos 4 Determinação do Fator de Redução χ Devese calcular o índice de esbeltez reduzido da barra dado pela equação λ0 sqrtQAg fy Ne Sendo Ne é a força axial de flambagem elástica obtida conforme o Anexo E da norma passo 3 e Q passo 2 O fator de redução associado à resistência à compressão χ é calculado de acordo com as seguintes condições Para λ0 15 χ0658 λ02 e para λ0 λ051 χ 0877 λ02 5 Dimensionamento aos Estadoslimites últimos Por fim equacionase a condição de segurança imposta no item 53 da norma e dada por NcSd NcRd onde NcSd é a força axial de compressão solicitante de cálculo obtida por meio da combinação de ação dos esforços internos precisa ser menor ou igual ao valor da força axial de compressão resistente de cálculo dada pela norma passo 1 A verificação estará satisfeita se e somente se tal verificação for constatada Resolução detalhada da questão resolvida 234 capítulo 2 do livro PFEIL W PFEIL M Estruturas de aço Rio de Janeiro LTC 2021 ISBN 9788521637974 1 li 1 1 u 1 i 1 1 Oo 1 1 1 b tl 1J 9 s 1 3 f g J Í3 g Y 6 b J 36r j J l Oefm Q G ffi 1 o3 n Pm b n i 2i1S Q o ssvm b J 1 1 1 SE i Resolução detalhada da questão resolvida 581 capítulo 5 do livro PFEIL W PFEIL M Estruturas de aço Rio de Janeiro LTC 2021 ISBN 9788521637974 Q di 7 1 Q OJJm JL 9 i JYYl IDino Jç iJMO l d i 1 O J r 9 F p WJu i ci kx bc J I o 3 rn E9 J3 À Y1 r e mJ Um õ5 um 431i95 ó5um f5 tpt P vJISOx3l r 450ma Âo J t Ivo 31q2 SºJ1 J iT ex Tí MO OX Y Pa fu 200 ººº µu o O 93 3 11J i v J5 X OóSb xo904 51ol 4c lhM J v kff1 lbfl J9 hl I ti l b39mm 11d 2J 1 ot e Jebu bt OP6 loJ bl M v3m As Ai 4iúm2 o5 91brooA I v 1 11 ómm cSo rMa JJithwni r1Cõ 1t 011 ªªQsoJo rw tJcod ª¾A 9 fb1llb 01J104ri0rnz VJottvQ0 2 jQ1 JrJO JJo 2 A t J l rJR 9i0t AfV4 l Jll m f b 1 f llm WJfa 1LÔJ 10 ll 1 i1 1 r1 BZ1um l A 5 X0 i lJ Àofuk AnnÂ11nÃri ÀoÀ i 2 1 íl A JUWWn 1v 1 TT f 0v ÀCJ l Àii JQyoo o J1S osi à Orçsiº Oi93 l02 1 wi b X Q ls j lo j O J 1 j 5 5 Nc1i Q A i o13 Jo 1i 1i cmt Jo IQJ lwi2 Tb½ VN 1 j I o J 1 o 1 1 6 l Q do WJ tffo MJJ Passoapasso para Verificação de ligações com conectores e soldadas segundo a NBR 8800 ABNT 2008 1 Ligações com conectores Tanto as conexões por parafusos quanto as conexões soldadas são amplamente empregadas na montagem de estruturas metálicas tanto em fábricas quanto em locais de instalação É comum utilizar soldas nas conexões feitas na fábrica e parafusos nas conexões realizadas no campo As vantagens das conexões por parafusos são a Maior rapidez na realização das conexões durante a montagem no local b Não é necessário empregar mão de obra altamente especializada para instalar e inspecionar os parafusos ao contrário do que acontece com as conexões soldadas c O equipamento necessário para a instalação é simples e requer menos energia Por outro lado as desvantagens das conexões por parafusos incluem a Os furos realizados enfraquecem as peças conectadas o que às vezes requer reforços adicionais b As conexões por parafusos são mais complexas do que as conexões soldadas demandando mais trabalho de cálculo detalhamento e fabricação c É necessário planejamento cuidadoso com antecedência para garantir que haja parafusos suficientes disponíveis no local da obra Segundo o item 61 da norma se faz preciso subdividir os tipos de ligações parafusadas a saber As conexões parafusadas podem ser categorizadas de acordo com o tipo de esforço exercido nos parafusos que podem ser tração cisalhamento ou uma combinação de ambos A maneira como esses esforços são transmitidos para os parafusos é bastante diversificada emenda com tala dupla onde o esforço de tração proveniente da chapa emendada precisa ser transferido para outra chapa Esse esforço é distribuído entre os seis parafusos de uma metade da emenda os quais estão sujeitos a esforço de cisalhamento Esses parafusos transferem a carga para as duas talas da emenda que ficam tracionadas As talas por sua vez transferem o esforço de tração para os seis parafusos da outra metade da emenda que por sua vez transferem a carga para a outra chapa emendada Em qualquer conexão é crucial que o projetista compreenda a distribuição das cargas para dimensionar adequadamente os conectores e os componentes da conexão cargas são transferidas das barras para a chapa de nó e posteriormente para outras barras por meio do corte nos parafusos os parafusos estão sujeitos a esforços de corte causados pela carga de uma viga de rolamento que por ser excêntrica aumenta os esforços em alguns parafusos Ligações por contato nessas conexões o esforço de cisalhamento é transferido de um componente para outro através do contato entre o corpo do parafuso e a parede do furo ou por atrito nestas situações os parafusos são montados com protensão o que gera uma pressão significativa entre as peças na superfície de contato Próximo passo é identificar o tipo de parafuso pois segundo o item 6111 da norma os parafusos mais comumente utilizados em estruturas metálicas são os parafusos comuns geralmente feitos de ASTM A307 e os parafusos de alta resistência como ASTM A325 ou ASTM A490 Os parafusos de alta resistência podem exigir protensão durante a instalação torque de montagem e requerem cuidados especiais em relação às arruelas e às condições de acabamento das superfícies em contato das partes conectadas Por outro lado os parafusos comuns são instalados sem a necessidade de protensão e não demandam cuidados especiais No entanto a resistência desses parafusos é significativamente inferior à resistência dos parafusos de alta resistência O diâmetro do parafuso ou da barra redonda rosqueada é definido como db Notase que Em ligações que envolvem furos alargados ou alongados é crucial observar os tipos de conexão permitidos e as limitações indicadas abaixo segundo a Tabela 12 da norma Tabela 12 Dimensões máximas de furos para parafusos e barras redondas rosqueadas Quando parafusos ASTM A490 com diâmetro superior a 254 mm são utilizados em furos alongados ou alargados nas chapas externas da conexão arruelas endurecidas conforme a ASTM F436 deve ser empregadas em vez das arruelaspadrão com uma espessura mínima de 8 mm 11 Condições de Segurança para ligações A resistência de uma conexão parafusada é influenciada pela natureza específica da conexão É essencial verificar as condições limites dos parafusos e dos elementos de conexão 111 Condições de Segurança para Conexões por Contato A resistência total de uma conexão por contato considera a verificação das condições de segurança nos parafusos seja por cisalhamento tração ou ambos conforme aplicável bem como a verificação da condição de contato entre o parafuso e a borda do furo quando a conexão está sujeita a cisalhamento do parafuso As condições de segurança que devem ser verificadas em uma conexão por contato dependem da natureza da carga aplicada na conexão Conexão por contato sujeita a tração segundo o item 6322 Para uma conexão submetida a tração a seguinte condição deve ser verificada FtRd FtSd Onde FtSd é a força de tração solicitante de cálculo por parafuso ou barra redonda rosqueada FtRd é a força de tração resistente de cálculo por parafuso ou barra redonda rosqueada Conexão por contato sujeita a cisalhamento segundo os itens 6332 e 6333 da norma Para uma conexão submetida a cisalhamento as seguintes condições devem ser verificadas FvRd FvSd FcRdFcSd Onde FvRd e FcRd são as forças de cisalhamento e de compressão resistentes de cálculo respectivamente por parafuso ou barra redonda rosqueada FvSd e FcSd são as forças de cisalhamento e de compressão solicitantes de cálculo respectivamente Devese acrescentar à força de tração solicitante de cálculo o valor da resultante do efeito de alavanca quando aplicável 112 Resistências A determinação dos valores das resistências necessárias para verificar as condições de segurança nas conexões é definida conforme abaixo 1121 Resistência dos Parafusos As resistências necessárias para as verificações dos parafusos são fornecidas quando estes estão sujeitos ao cisalhamento eou à tração 1121 Resistência de um Parafuso ao Cisalhamento A força de cisalhamento resistente de cálculo de um parafuso ou barra redonda rosqueada por plano de corte é dada por Onde fub é a resistência à ruptura do material do parafuso ou barra redonda rosqueada à tração Ab é a área bruta de um parafuso baseada no diâmetro do parafuso ou barra redonda rosqueada dbdb que vale Ab025πd2Ab025πd2 Cpc é um coeficiente que depende de onde o plano de corte passa no parafuso e do tipo de parafuso Para parafusos de alta resistência e barras redondas rosqueadas quando o plano de corte passa pela rosca e para parafusos comuns em qualquer situação Cpc04Cpc04 Para parafusos de alta resistência e barras redondas rosqueadas quando o plano de corte não passa pela rosca Cpc05Cpc05 1122 Resistência de um Parafuso à Tração A força de tração resistente de cálculo de um parafuso tracionado é dada por Onde fub é a resistência à ruptura do material do parafuso ou barra redonda rosqueada à tração Ab é a área bruta de um parafuso No caso de barras redondas rosqueadas Onde fy é a resistência de escoamento do material do parafuso ou barra redonda rosqueada 1123 Resistência à Pressão de Contato do Parafuso com a Borda do Furo A força resistente de cálculo à pressão de contato na parede de um furo levando em consideração o rasgamento entre dois furos consecutivos ou entre um furo extremo e a borda é dada por lf é a distância na direção da força entre a borda do furo e a borda do furo adjacente ou a borda livre db é o diâmetro do parafuso t é a espessura da parte ligada fu é a resistência à ruptura do aço da parede do furo Cpl é um coeficiente de resistência da parte ligada dependente do tipo do furo e da condição da ligação em relação ao estado limite de serviço Cfp é um coeficiente de resistência do fuste do parafuso dependente do tipo do furo e da condição da ligação em relação ao estado limite de serviço Os valores dos coeficientes de resistência da parte ligada Cpl e do coeficiente de resistência do fuste do parafuso Cfp são os seguintes 1124 Deslizamento como estado limite último Nas situações em que o deslizamento é um estado limite último segundo o item 634 da norma a força resistente de cálculo de um parafuso ao deslizamento FfRd deve ser igual ou superior à força cortante solicitante de cálculo no parafuso calculada com as combinações últimas de ações O valor da força resistente de cálculo é dado por Sendo μ é o coeficiente médio de atrito definido como μ035 para superfícies classe A laminadas limpas sem óleos ou graxas sem pintura e para superfícies classe C galvanizadas a quente com rugosidade aumentada manualmente por meio de escova de aço μ050 para superfícies classe B jateadas sem pintura μ020 para superfícies galvanizadas a quente Ch é um fator de furo com os seguintes valores Ch100 para furospadrão Ch085 para furos alargados ou pouco alongados Ch070 para furos muito alongados FTb é a força de protensão mínima por parafuso conforme 6741 ns é o número de planos de deslizamento γe é o coeficiente de ponderação da resistência sendo igual a 120 para combinações normais especiais ou de construção e 100 para combinações excepcionais FtSd é a força de tração solicitante de cálculo por parafuso caso exista Se não existir deve ser considerada como zero 1125 Deslizamento é um Estado de Serviço Nas situações em que o deslizamento é um estado limite de serviço a força resistente nominal de um parafuso ao deslizamento FfRk deve ser igual ou superior à força cortante solicitante característica calculada com as combinações de ações raras de serviço ou de forma simplificada tomada como igual a 70 da força cortante solicitante de cálculo O valor da força resistente nominal é dado por FtSk representa a força de tração solicitante característica no parafuso calculada com as combinações de ações raras de serviço ou de forma simplificada considerada como 70 da força de tração solicitante de cálculo Todas as considerações anteriores relacionadas ao acabamento de superfície permanecem válidas 2 Ligações Soldadas As conexões soldadas oferecem a vantagem de simplificar as uniões porém requerem trabalhadores qualificados condições controladas durante a execução e inspeção adequada Dependendo do método de fabricação a maioria das uniões na fase de produção pode ser soldada enquanto as conexões parafusadas são reservadas para a fase de montagem no campo A soldagem em campo deve ser evitada devido às dificuldades de acesso necessidade de andaimes condições climáticas desfavoráveis e desafios no controle de qualidade Algumas empresas com processos automatizados tendem a preferir conexões parafusadas mesmo na fase de fabricação No entanto em muitos casos certos elementos de conexão ainda precisam ser soldados devido à complexidade envolvida como bases de colunas reforços de alma de colunas placas de extremidade de vigas etc É fundamental que as soldas sejam especificadas nos desenhos de projeto incluindo detalhes como comprimentos e retornos que devem ser indicados nos desenhos de fabricação De acordo com a norma NBR8800 os processos de soldagem e as técnicas de execução para estruturas soldadas devem estar em conformidade com a norma AWS D11 Structural Welding Code da American Welding Society 21 Resistências As soldas de filete podem ser submetidas à tração representada por NtSd ou compressão por NcSd além do cisalhamento representado por VSd No entanto para os esforços axiais de tração e compressão a falha não ocorrerá na solda mas sim no metal base portanto é suficiente verificar a resistência do metal base Em relação ao cisalhamento tanto a solda quanto o metal base devem ser verificados As condições de segurança são as seguintes Onde NMBRd é a resistência do metal base aos esforços axiais na região da solda VwRd é a resistência da solda ao cisalhamento VMBRd é a resistência do metal base ao cisalhamento na região da solda A resistência da solda de filete ao cisalhamento para um filete contínuo é determinada por O coeficiente de ponderação das soldas γw2 é determinado da seguinte maneira a 135 para combinações normais especiais ou de construção b 115 para combinações excepcionais As resistências do metal base na região da solda devem ser verificadas quanto ao cisalhamento e aos esforços axiais seja tração ou compressão Essa verificação é realizada em função da área do metal base AMB que é definida de acordo com o tipo de solicitação da solda na região de soldagem Os estados limites a serem verificados incluem o estado limite último ELU de escoamento e o estado limite último ELU de ruptura ou flambagem no caso de compressão Todos os estados limites aplicáveis devem ser verificado 211 Elementos tracionados O coeficiente Ct é definido em 433 e AtMB representa a área do metal base tracionada 212 Elementos comprimidos AcMB representa a área do metal base comprimida No caso do ELU de flambagem quando KLbr 25 os elementos devem ser dimensionados como barras comprimidas 213 Elementos submetidos ao cisalhamento O coeficiente Ct definido em 433 e AvMB representa a área do metal base sujeita ao cisalhamento A determinação das áreas do metal base depende do formato e da resultante dos esforços na ligação Numa ligação simples com uma resultante de tração e identifica as regiões tracionadas e cisalhadas A área do metal base tracionada é calculada como AtMB t1lw enquanto a área do metal base cisalhada como AvMB 2t2lw onde lw é o comprimento da solda na região 214 Colapso por rasgamento Por fim devese verificar se alguns tipos de ligações podem apresentar a possibilidade de colapso por rasgamento ao longo de seções críticas Para o estado limite de colapso por rasgamento a força resistente é determinada pela soma das forças resistentes ao cisalhamento de uma ou mais linhas de falha e à tração em um segmento perpendicular Esse estado limite deve ser verificado junto às ligações em extremidades de vigas com a mesa cortada para encaixe e em situações similares como em barras tracionadas e chapas de aço A força resistente de cálculo ao colapso por rasgamento é dada por Av representa a área sujeita a cisalhamento At representa a área sujeita à tração Cts é igual a 10 quando a tensão de tração na área líquida for uniforme e igual a 05 quando for não uniforme tal como mostra a Figura 18 da norma Ao seguir esse passo a passo e atestarse ao atendimento a todas as verificações aplicáveis a situação de projeto podese afirmar que a ligação cujo elemento de ligação seja parafuso ou solda está seguro conforme preconiza a NBR 8800 ABNT 2008