ENG01173 (Prof. Alexandre Pacheco)

15

5 LIGAES APARAFUSADAS Generalidades:

As ligaes aparafusadas, diferentemente das ligaes soldadas, tendem a diminuir a resistncia das sees, j que, para a instalao de parafusos, necessrio que se faam perfuraes nos elementos a serem unidos, diminuindo a seo transversal resistente destes elementos. Devido existncia destas perfuraes, vrias formas ou modos de ruptura podem ocorrer. Na seqncia, quatro possveis modos de ruptura esto sendo representados e so abordados, cada caso, mais adiante.

No caso (a), ocorre uma ruptura da seo transversal lquida da pea, ou seja, da seo que resulta da subtrao da rea de furos daquela de sua seo bruta. Quanto mais furos estiverem presentes na seo (bruta) da pea, menor ser a sua seo lquida e, por conseguinte, sua resistncia, o que pode levar sua ruptura. Esta ruptura pode ocorrer tanto por trao como por compresso. No caso (b), ocorre uma ruptura por rasgamento da pea devido presena do parafuso, mais resistente, provocando tenses cisalhantes no metal-base da pea. A ruptura s ocorre se, no metal-base, a distncia disponvel resistente ao rasgamento for insuficiente. Assim, um modo de ruptura que s provocado na trao, j que, em compresso, a distncia disponvel resistente ao rasgamento seria, praticamente, todo o comprimento de perfil sendo solicitao. No caso (c), ocorre uma ruptura por esmagamento da pea tambm devido presena de parafuso. Este esmagamento ocorre devido s altas tenses de compresso que se processam na face de contato do parafuso com o metal-base do perfil sendo solicitado, seja esta solicitao de compresso ou mesmo de trao. Finalmente, no caso (d) ocorre a ruptura de parafuso por cisalhamento, caracterizada quando um nmero mnimo de parafusos de um certo dimetro no adotado. Somente este ltimo modo de ruptura, portanto, pode ser usado para a determinao do nmero mnimo de parafusos de uma ligao, j que, nos outros trs modos de ruptura, o parafuso tido como um elemento indeformvel. Embora existam vrias classes de resistncia para conectores tipos parafusos, adotar-se-, sempre, uma resistncia de parafuso, fb, de 415 MPa. O dimensionamento ou verificao estrutural, mais uma vez, deve obedecer seguinte condio:

(a)

(b)

(c)

(d)

ENG01173 (Prof. Alexandre Pacheco)

16

Sd Rd ou seja, as solicitaes de projeto no devem ultrapassar os valores de resistncia de projeto exibidos pelas unies aparafusadas. Solicitao de Projeto: As solicitaes atuantes devem ser apropriadamentemajoradas. No caso (bastante comum) de serem devidas a carregamentos axiais, tem-se:

Sd = Nd Resistncia de Projeto: O esforo resistente de projeto deve, invariavelmente, seguir a seguinte expresso:

Rd = Rn sendo que cada um dos termos presentes nesta expresso devem ser ajustados de acordo com o modo de ruptura considerado. A seguir so apresentados estes ajustes para cada caso. (a) Ruptura da Seo Lquida:

= 0,75 Rn = An fu onde a rea da seo lquida, An, pode ser calculada como:

An = (b ns def)t sendo def o dimetro efetivo do furo, ou seja, o dimetro, d, do parafuso, acrescido de 3,5 mm, devido folgas e fragilizao do material quando da furao; ns, o nmero de parafusos na seo reta e t, a espessura do elemento tracionado considerado. Quanto resistncia ltima do metal-base, cabe lembrar que, para perfis feitos em ao MR250, esta resistncia, fu, de 400 MPa. (b) Ruptura por Rasgamento (na Trao):

t = 0,75 Rn = An fu onde a rea nominal resistente ao rasgamento, An, pode ser calculada como:

An = a t n onde n o nmero de parafusos ou tambm o nmero de

t

b

t

a a a a

ENG01173 (Prof. Alexandre Pacheco)

17

rasgos de comprimento a da unio; t a espessura do elemento tracionado considerado e fu, como no item anterior, vale 400 MPa. (c) Ruptura por Esmagamento:

= 0,75 Rn = An 3fu onde a rea nominal resistente ao esmagamento, An, pode ser calculada como:

An = d t n onde n o nmero de parafusos de dimetro d da unio; t a espessura do elemento solicitado considerado e fu, como nos itens anteriores, vale 400 MPa. (d) Ruptura dos Parafusos por Cisalhamento:

v = 0,60 Rn = An fvb onde a rea nominal resistente ao cisalhamento do(s) parafuso(s), An, pode ser calculada como:

An = 0,7 Ab n np fvb = 0,6 fb onde fb a resistncia ltima do parafuso (415 MPa); Ab, a sua rea de seo transversal (devidamente contabilizada em apenas 70% devido existncia de rosca); e n e np, so, respectivamente, o nmero de parafusos e o nmero de planos de corte da ligao. Assim, numa ligao onde estivesse ocorrendo um corte duplo, como na figura, haveria dois planos de corte, e np seria, portanto, igual a 2. Cabe salientar, ainda, que a estimativa da resistncia ao cisalhamento como sendo de 60% da resistncia ltima do parafuso bastante boa, sendo por isto adotada neste procedimento.

t

Corte Duplo

F F

2F