Estrutura metálicas 3-6

8/17/2019 Estrutura metálicas 3-6

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As ligações são classificadas como centradas quando a linha de ação dosesforços solicitantes passa pelo centro de gravidade do meio de ligação utilizado(soldas ou parafusos). Quando isto não ocorre a ligação é classificada comoexcêntrica e, devido a esta excentricidade, aparecem esforços adicionais nosmeios de ligação.


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CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM O LOCAL DE EXECUÇÃO DA LIGAÇÃO

De acordo com o local de execução, as ligações podem ser classificadas em:

− Ligações de campo – são as ligações executadas na obra. Estas ligaçõespodem ser emendas de peças muito longas para transportar ou ligações entrepeças diferentes. Normalmente as ligações de campo são executadas comparafusos.

− Ligações de fábrica – devido às melhores condições de trabalho, as ligaçõessoldadas devem preferencialmente ser executadas na fábrica. Isto não significaque as ligações de fábricas devem ser soldadas: de acordo com o tipo deequipamentos disponíveis na fábrica pode ser mais interessante executarligações parafusadas (fábricas mais automatizadas) ou soldadas (fábricas

menos automatizadas).


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Tanto as ligações parafusadas quanto as ligações soldadas são utilizadaslargamente nas ligações de fábrica e de campo de estruturas metálicas. É muitocomum a utilização de soldas nas ligações de fabrica e de parafusos nas ligaçõesde campo. As vantagens da utilização de ligações parafusadas são:

− Rapidez de execução das ligações de campo.

− A mão de obra utilizada para instalação e inspeção dos parafusos não precisa serespecializada como a utilizada em ligações soldadas.

− O equipamento de instalação é simples e não necessita de muita energia.

LIGAÇÕES PARAFUSADAS

Por outro lado, as desvantagens das ligações parafusadas são:

− Os furos enfraquecem as peças conectadas e, algumas vezes, pode sernecessário reforçar as mesmas.

− As ligações são mais complexas do que as ligações soldadas e exigem umtrabalho maior de cálculo, detalhamento e fabricação.

− Necessidade de previsão antecipada para evitar falta de parafusos na obra.


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TIPOS DE LIGAÇÕES PARAFUSADAS

As ligações parafusadas podem ser classificadas de acordo com o tipo de esforçoque atua nos parafusos. Estes esforços são tração , esforço cortante e umacombinação de tração com esforço cortante . A forma com que estes esforçossão introduzidos nos parafusos é bastante diversificada.

Na figura abaixo estão representadas algumas ligações que introduzem esforçocortante nos parafusos. A ligação (a) mostra uma emenda com tala dupla aonde oesforço de tração que chega pela chapa emendada deve ser transferido para aoutra chapa. Este esforço é transferido para os seis parafusos de metade daligação, os quais ficam submetidos a esforço cortante.


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A caso (b) a figura mostra que as cargas passam dos barras para a chapa de nó, edesta para as outras barras, por meio de corte nos parafusos. Na ligação (c) osparafusos estão submetidos a esforços de corte causados pela carga de uma vigade rolamento, a qual por ser excêntrica aumenta os esforços em alguns parafusos.


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O esforço no perfil “T” de ligação dos flanges é dado pelo binário, obtido dadivisão do momento pela altura do perfil. Os parafusos de ligação do perfil “T” àmesa da viga estão submetidos a esforço de corte enquanto que os parafusos deligação do perfil“T” com a mesa da coluna estão submetidos a esforço de tração.

Ligações Parafusadas com parafusos tracionados


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Na abaixo está representada a chegada de uma barra de contraventamento. Acomponente vertical da carga transmitida por esta barra causa cisalhamento nosparafusos de ligação do “T” com a mesa da coluna. A componente horizontal, porsua vez, causa tração nestes mesmos parafusos. Desta forma os parafusos deligação do perfil “T” com a mesa da coluna estão submetidos simultaneamente aesforços de corte e de tração.


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Para as ligações parafusadas submetidas a esforços de corte uma outra de formade classificação é de acordo com o mecanismo de transferência entre oscomponentes da ligação. Neste caso as ligações com parafusos submetidos aesforços cortantes são classificadas da seguinte maneira:

- Ligações por Contato – Nestas ligações o esforço de corte é transmitido de umcomponente para outro da ligação através do contato entre o corpo do parafuso ea parede do furo. Na abaixo (a) está representada uma ligação por contato,constando de apenas um parafuso.


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- Ligações por Atrito – nestas ligações os parafusos são montados comprotensão de modo que se desenvolve uma elevada pressão entre as peças nasuperfície de contato (Figura abaixo). Cada parafuso desenvolve um cone depressão constituído por regiões circulares das chapas, altamente comprimidas,com o parafuso no centro, altamente tracionado (a protensão dada nos parafusos

vale 70% da resistência nominal à tração do parafuso).


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TIPOS DE PARAFUSOS

Os tipos de parafusos maias utilizados em estruturas metálicas são os parafusoscomuns (normalmente o ASTM A307) e os parafusos de alta resistência (o ASTM A325 ou o ASTM A490).

Os parafusos de alta resistência podem necessitar de protensão na sua instalação(torque de montagem) e necessitam de cuidados especiais em relação às arruelas eàs condições de acabamento das superfícies em contato das partes conectadas.

Os parafusos comuns são instalados sem necessidade de protensão e nãonecessitam de cuidados especiais. Entretanto a resistência destes parafusos é beminferior à resistência dos parafusos de alta resistência.

Os parafusos de alta resistência são utilizados em ligações de maior responsabilidadeenquanto que os parafusos comuns são utilizados em ligações secundárias. Osparafusos comuns são utilizados em estruturas leves, peças secundárias,plataformas, passadiços, terças, pequenas treliças, etc., em que as cargas são baixase estáticas. Os parafusos de alta resistência são utilizados em ligações onde atuamcargas elevadas e nas ligações principais de estruturas submetidas a cargasdinâmicas. O item 7.1.10 da NBR 8800:1986, transcrito a seguir, define asligações de campo onde é necessário utilizar parafusos de alta resistência:


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Devem ser usados soldas ou parafusos de alta resistência nos seguintes casos:

a) ligações de vigas e treliças das quais depende o sistema de contraventamento,ligações de vigas e treliças com pilares, e emendas de pilares nas estruturas commais de 30 m de altura;

b) ligações e emendas de treliças de cobertura, ligações de treliças com pilares,emendas de pilares, ligações de contraventamentos de pilares, ligações de mãos

francesas ou mísulas usadas para reforço de pórticos, e ligações de peças suportesde pontes rolantes, nas estruturas com pontes rolantes de capacidade superior a 50kN;

c) emendas de pilares, nas estruturas com menos de 30 m de altura, caso a menordimensão horizontal da estrutura seja inferior a 25% da altura;

d) ligações de peças suportes de maquinário ou peças sujeitas a impactos oucargas cíclicas;

e) qualquer outra ligação que for especificada nos desenhos da estrutura


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DIMENSIONAMENTO À TRAÇÃO SIMPLES

As condições para o dimensionamento de peças metálicas à tração simples estãono item 5.2 da NBR 8800. Essa seção (seção 5) da NBR trata do

dimensionamento de elementos estruturais quando submetidos a ações estáticas.Condições adicionais de dimensionamento de peças onde, por exemplo, deva serconsiderado o comportamento de fadiga, estão no item 9 da NBR.

CONCEITOS GERAIS

O dimensionamento apresentado a seguir é aplicável a barras prismáticas e abarras redondas com roscas nas extremidades e submetidas à força axial detração.

A expressão geral do dimensionamento é basicamente proveniente da resistênciados materiais, nessa expressão estão adicionados coeficientes que levam emconsideração a distinção entre o comportamento de trechos do elemento comseção integral e o comportamento de outras regiões da peça que está sendodimensionada, que possua vazados, furos ou descontinuidade de sua ligação como elemento de fixação da peça dimensionada.

A figura a seguir ilustra esse conceito.


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EQUAÇÃO DE DIMENSIONAMENTO A expressão que representa o atendimento aos critérios de segurança doitem 4 do capítulo 2, para o dimensionamento de peças tracionadas, podeser escrita como (NBR 8800, 5.2.1.2):

Nt,Sd ≤ Nt,Rd

onde:

Nt,Sd é a força axial de tração solicitante de cálculo, definida conformeestabelecido no capítulo anterior, e Nt,Rd é a força axial de tração,resistente de cálculo, determinada como segue.

ÁREA LÍQUIDA EFETIVA (Ae) A área líquida efetiva é calculada como:

Ae = Ct.An

Na expressão de Ae, An é a área líquida da barra, item 3.2.1, e Ct é umcoeficiente de redução da área líquida, função das condições de ligação dabarra aos elementos adjacentes e que considera efeito da não uniformidadede tensões nessa região de ligação.


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CISALHAMENTO PURO

Um elemento de construção submete-se a esforço de cisalhamento, quandosofre a ação de uma força cortante. Além de provocar cisalhamento, a forçacortante dá origem a um momento fletor, que por ser de baixíssima intensidade,será desprezado a priori.


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FORÇA CORTANTE Q

Denomina-se força cortante, a carga que atua tangencialmente sobre a área

de secção transversal da peça.


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TENSÃO DE CISALHAMENTO

A ação da carga cortante sobre a área da secção transversal da peça causa

nesta uma tensão de cisalhamento, que é definida através da relação entre aintensidade da carga aplicada e a área da secção transversal da peça sujeita acisalhamento.


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DEFORMAÇÃO DO CISALHAMENTO

Ao receber a ação da carga cortante, o ponto C desloca-se para a posição C', e oponto D para a posição D', gerando o ângulo denominado distorção. A distorção é medida em radianos (portanto adimensional), através da relação entrea tensão de cisalhamento atuante e o módulo de elasticidade transversal domaterial.


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Em geral, a tensão admissível decisalhamento é recomendável emtorno de 0,6 a 0,8 da tensãoadmissível normal.

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