Conteúdo A2 – Conectores e Solda

ELU – Estado limite último – Determinam a paralização de tudo ou em parte do uso da estrutura.ELS – Estado limite de serviço – Causam o comprometimento da durabilidade da estrutura.Tipos de ações: Permanetes – peso próprio, peso de elementos construtivosVariáveis – Ação do vento, variação de temperatura, cargas acidentais.Excepcionais – duração curta, choque de veículos, incêndio.Coeficiente de ponderação de ações.Majorar as Ações e minorar as resistências.TAB. 1 – Coeficiente de ponderação, ações permanentes e variáveis.TAB 2 – Fatores de combinação ψ0, ψ1 e ψ2 Mk – Momento fletor de serviço ou característico.Md – Momento fletor cálculo ou de projeto após a majoração

Md = ɣg . Mg + ɣq . Mq + Σ ( ɣq . ψ0 . Mq )Obs.: É o momento mais desfavorável das estruturas.

Rdt – Estado limite de ruptura (seção líquida)Rdt = ( An . fu ) / ɣa2

ɣa2 = 1,35 – Coeficiente de minoração.Fu = Tensão resistente a tração do aço. ( caract. ou serviço )Na = área líquida efetiva

Rdt – Estado limite de escoamento (seção bruta)

Rdt = ( Ag . fy ) / ɣa1ɣa1 = 1,10 – Coeficiente de minoração.Fy = Tensão de escoamento a tração do aço (caract. ou serviço)Na = área líquida efetiva.

Área líquida de barras com furos.An = (b -Σ( (d+3,5mm) + Σ ( S² /4.G ) . t

Calcular a espessura necessária de uma chapa de aço 100mm de largura ....Ação variável de cálculo = Nd

Nd = (Ag . Fy) / ɣa1 (Kn)

Área brutaAg = (Nd .ɣa1)/ Fy

Espessura necessária = t (mm ou cm )Ag = t .w

Duas chapas de 22 x 300mm, são emendadas por meio de talas com 2 x 8 parafusos de diâmetros 22,2mm. Verificar se as dimensões das chapas são satisfatória....Espessura necessária = t (mm ou cm )

Ag = t .w

Área líquida da seção furada.An = Ag – área dos furos (cm²)

Esforço solicitante de cálculo - Coeficiente de ponderação

Nd = ɣq .N (Kn)

- Tensão do açoFy = tensão escoamentoFu = tensão ruptura

- Escoamento seção brutaNdy = (Ag . Fy) / ɣa1 (Kn)

- Ruptura da seção com furosNdu = (An . Fu) / ɣa2 (Kn)

Verificação das chapasNd = _____Kn<Ndy = _____Kn

Aprovado

Nd = _____Kn<Ndu = _____ KnAprovadoDuas chapas de 28cm x 20mm são emendadas por transpasse com parafuso de d=20mm, furos padrão, calcular o esforço resistente das chapas....Área bruta (cm2)

Ag = t .w

Área líquida na seção furadaAn = Ag – área dos furos

Linhas de rupturas1 – 1 – 1 ( furação reta )An = Ag – 2 ( 2 . 2,35 )

2 – 2 – 2 ( furação enviezada )An = (b - Σ ( (d+3,5mm) + Σ ( S² /4.G ) . tb = larguraS = espaçamento longitudinal entre furos de fila diferenteg = Espaçamento transversal entre duas filas de furot = espessura

Obs.: Escolher a menor área da seção líquida ( An (Kn))

Estado limite de escoamento da seção brutaNdy = (Ag .Fy) / ɣa1 (Kn)

Estado limite de ruptura na seção líquidaNdu = (An . Fu) / ɣa2 (Kn)

Esforço resistente de projetoÉ o menor dos valores ( Ndy / Ndu )

Furo padrão = 2mm + 1,5 = 3,5mm

Calcular o diâmetro do tirante capaz de suportar uma carga axial de 150Kn, sabendo-se que atransmissão de carga será feita por um sistema de roscas e porcas......

Dimensionamento barras rosqueadasResistência de cálculo (projeto)

Rd = (0,75 * Ag * Fu) / ɣa2 ≤ (Ag * Fy) / ɣa1 )

Força de tração de ruptura da seção brutaNdu = (0,75 * Ag * Fu) / ɣa2

Ndu = ɣg . Nu entãoɣg . Nu = (0,75 * Ag * Fu) / ɣa2 Ag = ( ɣg . Nu .ɣa2 ) / 0,75 Fu

Força de tração de escoamento da seção brutaNdy = (Ag * Fy) / ɣa1 Ndy = ɣg .Nyentãoɣg .Ny = (Ag * Fy) / ɣa1 Ag = ( ɣg . Ny .ɣa1 ) / Fy

Verificação da área brutaAgu = ___ cm2 > Agy = ___cm2

Adotar a maior área

Diâmetro do tiranteAg = (Pi d²) / 4

Duas chapas de 204mm x 12,7mm ( ½”) em aço ASTM A36, são emendadas com chapas laterais de 9,5mm (3/8”) e parafusos comuns A307, com diâmetro de 22,2mm. As chapas estão sujeitas as forças Ng, oriunda de carga permanente, igual a Ng = 200kN, Nq = 100kN, oriunda de carga variável decorrente do uso da estrutura. Verificar a segurança da emenda no ELU em combinação normal de ações, sabendo-se que a cara permanente decorrente do peso próprio de elementos construtivos industrializados e furo padrão.

Identificação das açõesAções permanentes ( Ng ) = 200kNAções variáveis ( Nq ) = 100kN

Determinação das combinaçõesELU – Combinação ultima normalNd = Esforço solicitante de cálculo

Nd = ɣg * Ng + Nq * ɣq = ___ kN

Tab 1 – Coeficientes ponderações das açõesɣg = 1,4ɣq = 1,5

Aço – Resistência de cálculo ou de projetoTab 3.1 – Parafuso Aço A307Fu = 415 Mpa 41,5 kN/cm²

Tab. A1.4 – Chapas ASTM A36 ( MR 250 )Fu = 400 Mpa 40 kN/cm²Fy = 250 Mpa 25 kN/cm²

Tensão de ruptura de cálculo ( Fud )Tab 3 - ɣa2 = 1,35

Fud = fu / ɣa2 = ___ kN / cm²

Tensão de escoamento de cálculo ( Fyd )Tab 3 - ɣa1 = 1,10

Fyd = fy / ɣa1 = ____ kN / cm²

Esforço resistente de cálculo a tração ( Rnv )A - Resistência ao corte (para um plano de corte) ( Rnv )

Rnv = 0,4 * Ag * Fu na roscaRnv = 0,5 * Ag * Fu no fuste

A1 - Esforço resistente ao cisalhamento (corte na rosca ) ( Rdt )

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Rdt = 0,4 * Ag * fud (parafuso) * (número plano de corte) * (número de parafuso) = _kN

A2 – Esforço resistente ao cisalhamento (corte no fuste) ( Rdt )

Rdt = 0,5 * Ag * fud (parafuso) * (número plano de corte) * (número de parafuso) = _kN

B – Resistência de apoio (pressão de apoio) e rasgamento da chapa Rasgamento da chapa- Parafusos externos (entre o furo e a borda)

φ Furo = φ conector + 1,5mm = __mm

a = (distância entre o furo e a borda) – (φ Furo / 2 ) = __cm

- Parafusos internos (entre furos)φ Furo = φ conector + 1,5mm = __mm

a = (distância entre bordas dos furos) – (φ Furo) = __cm

Resistência nominal ao rasgamento será o menor “a” acima.....

Esforço resistente rasgamento de cálculo (RdtPi)

RdtPI = 1,2 * a * t * fud( da chapa ) = __kNt = espessura da chapa principala = resistência nominal ao rasgamento do parafusofud da chapa = fu / ɣa2 = ___ kN / cm²

Esforço resistente de pressão de apoio e cálculo (RdtPE)

RdtPE = 2,4 * d * t * fud = __kNt = espessura da chapa principald = φ conectorfud da chapa = fu / ɣa2 = ___ kN / cm²

Resistência na ligaçãoRdt = NPI * RdtPI + NPE * RdtPE = __kN

NPI = n.º parafusos internosNPE = n.º parafusos externos

C – Tração na chapa principalÁrea bruta ( Ag )

Ag = L * t = cm²L = Largurat = espessura

Áreal líquida na seção furada ( An )φ Furo = φ conector + 3,5mm = __mm

An = Ag – área dos furos (cm²)An = Ag – (φFuro * t ) = __cm²

Ruptura na seção líquidaNdu = (An .Fu) / ɣa2 (kN)

Esforço resistente de ruptura de cálculo na chapa

Rdt = Na * Fud = __kN

Escoamento seção brutaNdy = (Ag .Fy) / ɣa1 (kN)

Esforço resistente de escoamento de cálculo (chapa)

Rdt = Ag * Fyd = __kN

Verificação de segurança na emendaEsforço solicitante = Nd ___kN

Esforço resistente de cálculoA = Rdt __kNB = Rdt __kNC = Rdt __kN eRdt = __ kNUtilizar o menor dos Rdt encontrados nos esforçosNota: O menor esforço resistente de cálculo (Rdt) tem que ser maior do que o esforço solicitante de cálculo ( Nd )Rdt>Nd = OK Atende.

Uma chapa de aço 12mm de espessura, sujeita a trção de 40kN está ligada a uma outra chapa de mesma espessura, formando perfil “T”, por meio de solda. Dimensionar a solda utilizando eletrodo E60 e aço ASTM A36, nas duas situações possíveis, ou seja, solda de filete ( corte A-A ) e solda de entalhe e penetração total ( corte B-B ). Admitir um carregamento variável de utilização e dos estados limites últimos em combinações normais de ações.

Identificação das açõesAções variáveis – Utilização/ocupação ( Nq ) = 40kN

Ação variável de cálculoNd = ɣq * Nq = __ kN

Esforço solicitante de cálculoSd = Nd

Dimensionamento da solda com filete ( Rd )Rd = Aw * ( 0,60 *fw )/ yw2(1,35)

Área da solda - Aw = t*l t*l = 0,7*b*l - b = menor lado do filete - t = espessura da garganta - l = comprimento da chapa de emenda/fileteTab 4.2 – Chapa 12mm bmín. 5mm - fw = Tensão de ruptura do metal da soldaEletrodo E60 fw = 415Mpa = 41,5kN/cm²Yw2 = Tab3 ɣa2 = 1,35 ( comb. Normais )

Fwd – Tensão de ruptura de cálculo Fwd = fw / Yw2 (1,35) = __ kN/cm2

Na solda de filete, o ELU é o da ruptura do metal da solda (fw)Na solda de entalhe de penetração total, o ELU é o do escoamento do metal base (fy)

Área efetiva para cálculo de um filete de solda de lados iguaist * l = 0,7 * b * l

Resistência de cálculo do filete de soldaRd = t * l * 0,60 *fwd

Se for dois filetes, tem que multiplicar por 2.

RdTotal = 2 * Rd

Verificação da solda de fileteRdTotal = __kN>Sd = __kNA resistência de cálculo (RdTotal), tem que ser maior do que o esforço solicitante de cálculo (Sd), para atender.

Dimensionamento com solda de entalhe depenetração total

Rd = AMB * (fy / ɣa1(1,10))

Fy = Tensão do escoamento do metal de base (kN/cm²)

AMB = área do metal da base AMB = te * l = __ cm²

te = espessura da chapal = comprimento da solda

Resistência de cálculo da solda de entalhe de penetração total

Rd = AMB * Fyd = __kN

Verificação da solda de entalheRd = __kN>Sd = __kNA resistência de cálculo (Rd), tem que ser maior do que o esforço solicitante de cálculo (Sd), para atender.

Verificar o comprimento e a espessura ( perna ) da solda de filete, requeridos para a ligação das chapas, conforme a figura. Admitir aço ASTM A36 e eletrodo E60. O esforço solicitante é devido ao peso próprio de elementos construtivos industrializados com adição “In-Loco”.

Identificação das açõesAção permanente – PP com adiçõesNg = 180kN

Determinação dos coeficientesTab1 ɣg = 1,4

Ação

permanente de cálculoNd = ɣg * Ng = __ kN

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Esforço solicitante de cálculoNd = Sd = __ kN

Na solda de filete, o ELU é o da ruptura do metal da solda (fw)Na solda de entalhe de penetração total, o ELU é o do escoamento do metal base (fy)

Tensão de ruptura do metal da soldaEletrodo E60fw = 415 Mpa 41,5 kN / cm²

Tensão de ruptura de cálculo do metal da soldaTab3 ɣw2 = 1,35

Fwd = fw / ɣw2 = __kN / cm²

Esforço resistente de cálculo do metal da solda

Rd = Aw ( 0,6 * ( fw / ɣw2 )Aw = t*l t*l = 0,7 * b * l

Perna ( lado ) mínimo do filete ( b )Tab4.2 Ch = 10mm

Ch = 12mmUsar a menor chapa ( 10mm b = 5mm )

Dimensão máxima da perna do fileteSe t < 6,3mm bmáx = tSe t ≥ 6,3mm bmáx = t – 1,5mm

Verificação da solda do fileteBmín = __mm <bmáx = __mmSe atender conforme acima, o filete atende.

Área efetiva de solda para um filete de lados iguaisAw = t * l t * l = 0,7 * b * l

Aw = 0,7 * bmin * lComo são 4 filetes:

Awtotal = 4 * Aw * l

Esforço resistente de cálculo do metal da solda

Rd = Awtotal * 0,6 * fwd

Igualando o esforço resistente ao solicitanteRd = Sd

Rd = __ kNSd = __ kN

L = Sd / Rd = __ cm

Comprimento da solda do fileteL = __ cm Arredonda para número inteiro.