ENG01173 (Prof. Alexandre Pacheco)

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13 LIGAÇÕES EM MADEIRA INTRODUÇÃO

A madeira é um material que permite uma variedade muito grande de possibilidades de conexões, pois é fácil de ser perfurada, puncionada, cortada e ajustada da forma que se desejar. Na figura a seguir, apresentam-se algumas das formas de se executar a conexão entre elementos de madeira. Dentre estas alternativas, aquelas mais comuns são realizadas com a utilização de pregos e parafusos (com porcas e arruelas). Ainda, a combinação de algumas das alternativas apresentadas também é bastante interessante, como realizar conexões através de entalhes e encaixes com cola. Outra, apresentada na figura, é a utilização de anéis metálicos, que tornam as ligações muito rígidas, com fixação da união através de parafusos.

Das opções apresentadas, aquela com parafusos auto-atarrachantes, embora prática, não deve ser implementada em situações estruturais, pois tais parafusos tendem a afrouxar e a

Cola

Prego

Parafuso / Porca / Arruelas

Anel metálico

Parafuso auto-atarrachante

Entalhe / Encaixe

Pino

Chapa dentada

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se soltar muito facilmente. Chapas metálicas dentadas também podem estar sujeitas a se desprenderem, principalmente com alterações de umidade na madeira. O fabricante de tais chapas devem garantir sua resistência em ligações. DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS Os pregos devem ter resistência característica ao escoamento, fyk, de 600 MPa e os parafusos, de 310 MPa. A localização destes pregos ou parafusos nas ligações deve obedecer às medidas mínimas prescritas na figura a seguir.

No que se refere a anéis metálicos, estes devem ser mantidos na posição por parafusos, porém estes não devem ser levados em consideração no cálculo da resistência. RESISTÊNCIA Pregos, Pinos e Parafusos O cálculo da resistência de ligações tracionadas ou comprimidas formadas por pregos, pinos ou parafusos metálicos deve ser considerada sob duas possibilidades de ruptura: esmagamento na madeira e flexão no prego, pino ou parafuso. Se a menor espessura atravessada, t, for menor ou igual a uma espessura limite, tlim, então a madeira é esmagada. Em caso contrário, ocorre flexão no conector. A espessura limite, tlim, é dada por:

tlim = 1,25 d (fyd / fcd)0,5

1,5 d

1,5 d

3 d

6 d 7 d (tração) 4 d (compressão)

t1

t2 p

t1

12 d ≤ p ≥ t2

1/8 t ≤ d ≥ 1/10 t, onde t é a menor espessura atravessada.

t /2

10 mm≥ d, onde t é a menor espessura atravessada.

As arruelas devem ter espessuras ≥ 6 mm e diâmetros ou arestas ≥ 3d.

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sendo que a resistência ao escoamento de cálculo do conector metálico, fyd, é determinada dividindo-se sua resistência característica pelo coeficiente de minoração γs, com o valor 1,1. Assim, a resistência de projeto da ligação para o caso de esmagamento (t ≤ tlim) fica:

Rd = φ Rn onde φ vale 0,40 e a resistência nominal, Rn, para n conectores, vale:

Rn = d t fcd n Para o caso de flexão do conector (prego, pino ou parafuso com t > tlim), a resistência de projeto da ligação é calculada da mesma maneira, porém com φ igual a 0,50 e resistência nominal para n conectores igual a:

Rn = n d2 ( fyd fcd )0,5 Vale ressaltar que, além destas interações entre os conectores e a madeira-base, deve-se também verificar se a seção líquida do elemento (seção bruta descontada dos furos para a passagem dos conectores) é resistente o suficiente para o esforço sendo transmitido. Para o cálculo destes furos, deve-se considerar uma folga de 2 mm nos diâmetros dos conectores (def = d + 2 mm). Anéis Metálicos No caso de anéis metálicos, os modos de ruptura possíveis também são dois: esmagamento e cisalhamento da madeira. A resistência de projeto para n anéis segundo um modo de ruptura por esmagamento é:

Rd = D h/2 fcd n onde D e h são o diâmetro e a altura dos anéis, respectivamente. Segundo um modo de ruptura por cisalhamento:

Rd = n (π D2 / 4) fvd onde fvd é a resistência ao cisalhamento de projeto da madeira. O menor Rd calculado, dentre estas duas possibilidades apresentadas, será a resistência buscada para a conexão. Para o caso de se calcular a resistência da área da seção líquida do elemento de madeira a transmitir esforços, se há furos devido a n anéis metálicos unindo duas faces de elementos de madeira, então, a área de furos é dada por:

Ah = n (D h/2 + [ t – h/2] d ) onde d é o diâmetro do parafuso que apenas garante a estabilidade da conexão, mas que não têm a função de absorver esforços (já comentado anteriormente).