estruturas de aço 9 - ligações conectores

8/17/2019 Estruturas de Aço 9 - Ligações Conectores

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ESTRUTURASMETÁLICAS DE AÇO

ESTRUTURAS METÁLICAS DE AÇO

Edson Cabral de Oliveira

LIGAÇÕES POR CONECTORES


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TIPOS DE CONECTORES E DE LIGAÇÕES

O conector é um meio de união que trabalha através de

furos feitos nas chapas.

Tipos de conectores:

- Rebites- Parafusos comuns

- Parafusos de alta resistência.

Após 1950 as ligações rebitadas foram substituídas porligações parafusadas ou soldadas.


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Rebites

São conectores instalados a quente.

O produto final apresenta duas cabeças.

Pelo resfriamento, o rebite aperta as chapas entre si.

O esforço de aperto é muito variável, não se podendo

garantir um valor mínimo a considerar nos cálculos.

Conseqüentemente, os rebites eram calculados pelos

esforços transmitidos por apoio do fuste nas chapas e por

corte na seção transversal.


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(a) Colocação do rebite no furo após seu aquecimento até

uma temperatura de cerca de 1000°C.

(b) Formação da cabeça arredondada por martelamento

(ferramenta pneumática) e com escoramento do ladooposto.

(c) Com o resfriamento, o rebite encolhe apertando as

chapas.

(d) Rebite trabalhando a corte.


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Parafusos Comuns

Os parafusos comuns são forjados com aços de baixo teor

de carbono, segundo a especificação ASTM A307.

Eles têm numa extremidade uma cabeça quadrada ou

sextavada e na outra uma rosca com porca.

No Brasil, utiliza-se com mais a rosca do tipo americano,embora o tipo padronizado seja a rosca métrica.


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Os parafusos comuns são instalados com aperto, que

provoca atrito entre as chapas.

O aperto nas chapas é muito variável, não garantindo um

valor mínimo a considerar nos cálculos.

Devido a isso, os parafusos comuns são calculados de

modo análogo ao dos rebites, através das tensões de

apoio e de corte.


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Parafusos de Alta Resistência

São feitos com aços tratados termicamente.

O mais usual é o ASTM A325, de aço-carbono temperado.

Podem ser instalados com esforços de tração mínimos

garantidos, que podem ser levados em conta nos cálculos.

Nos casos em que se deseja impedir qualquer movimentoentre as chapas de conexão, dimensionam-se os parafusos

com um coeficiente de segurança contra o deslizamento,

obtendo-se uma ligação do tipo atrito.

Embora os parafusos de alta resistência trabalhem através

do esforço de protensão que aplicam nas chapas, o

dimensionamento dos mesmos se faz no estado limite

último, utilizando tensões nominais de corte ou de apoio,

tal como nos casos de rebites e parafusos comuns.


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Ligação Quanto ao Esforço Solicitante dos Conectores

Além da rigidez à rotação, uma ligação pode também serIdentificada pelo tipo de solicitação nos conectores.

Ligações de peças tracionadas que funcionam por apoio

das chapas no fuste do conector, este fica sujeito apressões de contato gerando esforços de flexão (esforço

cortante e momento fletor) no conector.

Como os conectores são de pequeno comprimento, o

esforço cortante é determinante na resistência, e por Isso

denomina-se esta ligação por corte.


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DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS

Furação de Chapas

A execução desses furos é onerosa, tornando-se

necessária a padronização de dimensões e

espaçamentos, a fim de permitir furações múltiplas nasfábricas.

O furo-padrão deverá ter uma folga de 1,5 mm em relação

ao diâmetro nominal do parafuso; essa tolerância é

necessária para permitir a montagem das peças.


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Para chapas mais grossas, os furos deverão ser abertos

com broca ou por punção inicialmente com diâmetro pelomenos 3 mm inferior ao definitivo e, posteriormente,

alargados com broca.

Como o corte do furo por punção danifica uma parte do

material da chapa, considera-se, para efeito de cálculo daseção líquida da chapa furada, um diâmetro igual ao

diâmetro do furo acrescido de 2 mm.

Além do furo-padrão, as ligações podem ser feitas comfuros alargados ou alongados.


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O emprego dos furos alargados e alongados na direção

da força se restringe às ligações do tipo atrito, enquanto

os furos alongados com a maior dimensão do furo normalà direção da força podem ser usados em ligações do tipo

apoio.

Os furos alargados e alongados só devem ser usados emsituações especiais, para atender a dificuldades de

montagem, necessitando de aprovação do responsável

pelo projeto.


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Espaçamentos dos Conectores

Espaçamentos Máximos

Os espaçamentos máximos entre conectores são

utilizados para impedir penetração de água e sujeira nas

interfaces.

São dados em função da espessura da chapa mais fina

(NBR 8800):

24 t (


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Padronização de Espaçamentos

Os desenhos de projeto devem ser adequados aos

equipamentos de fabricação.

A padronização de espaçamento é condição essencial

para automatização das linhas de produção.


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DIMENSIONAMENTO DOS CONECTORES E DOSELEMENTOS DA LIGAÇÃO

Resistência de ligações com conectores sujeitos a corte e

tração, sem efeito de fadiga.

Resistência dos Aços Utilizados nos Conectores


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Tipos de Rupturas em Ligações com Conectores

O dimensionamento dos conectores no estado limite últimoé feito com base nas modalidades de rupturas da ligação.

- colapso do conector

- colapso por rasgamento da chapa ou ovalização do furo- colapso por tração da chapa


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Modalidades de ruptura de uma ligação com conectores:

(a) ruptura por corte do fuste do conector;

(b) ruptura por ovalização do furo por plastificação local da

chapa na superfície de apoio do fuste do conector;

(c) ruptura por rasgamento da chapa entre o furo e a borda ou

entre dois furos consecutivos;

(d) ruptura por tração da chapa na seção transversal líquida.


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Dimensionamento a Corte dos Conectores

A resistência de projeto de conectores a corte é dada por:

Rnv / Ya

Onde:Ya = 1,35 para solicitações originadas de combinações

normais de ações (Tabelado)

Rnv = resistência nominal para um plano de corte.

A resistência ao corte é calculada com a tensão de

ruptura do aço sob cisalhamento

0,6.f u

Onde: f u é a tensão de ruptura à tração do conector.


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Parafusos em Geral e Barras Rosqueadas

Rnv = (0,7 Ag)(0,6f u) = 0,40 Ag f u

A situação mais desfavorável de plano de corte passa pela

rosca.

Considera-se a área da seção efetiva da rosca igual a 0,7

da área da seção do fuste.


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Parafusos de Alta Resistência com Rosca Fora doPlano de Corte

Quando não se tiver certeza do posicionamento da rosca

em relação ao plano de corte, deve-se calcular a

resistência pelo caso mais desfavorável de plano de corte

passando pela rosca.

Parafusos de Alta Resistência em Ligações por Atrito

No caso de parafusos de alta resistência, em ligações poratrito, é necessário verificar adicionalmente a resistência

ao deslizamento da ligação.


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Conectores Longos

No caso de conectores longos, há perda de eficiênciadevido à flexão do conector.

O cálculo é feito com tensões reduzidas empiricamente,

sem considerar a flexão do fuste do conector.

Para conectores em ligações por apoio com pega superior

a cinco vezes seu diâmetro, adota-se uma redução, na

resistência, de 1% para cada 1,5 mm de excesso de pega.

Denomina-se pega do conector o comprimento de seu

fuste, entre as faces internas das cabeças.


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Dimensionamento a Rasgamento e Pressão de Apoioda Chapa

No caso de furação-padrão, a resistência Rd à pressão de

apoio entre o fuste do conector e a parede do furo ao

rasgamento da chapa entre conectores ou entre um

conector e uma borda é dada por:

Rn / Ya

com Ya tabelado.


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Rn é o menor dos valores obtidos das seguintes expressões:

Pressão de apoio (contato conector-chapa): Rn

= 2,4 dt f u

Rasgamento: Rn = 1 ,2 at f u

Onde:

Rn = resistência nominal.

a = distância entre a borda do furo e a extremidade da chapamedida na direção da força solicitante para a resistência ao

rasgamento entre um furo extremo e a borda da chapa;

a = distância entre a borda do furo e a borda do furo consecutivo,

medida na direção da força solicitante para a determinação da

resistência ao rasgamento da chapa entre furos; igual a (s -d),

sendo s o espaçamento entre os centros de furos;

d = diâmetro nominal do conector;

t = espessura da chapa;

f u = resistência à ruptura por tração do aço da chapa.

Á


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A resistência da chapa à pressão de apoio está

relacionada a uma restrição da ovalização do furo a 6 mm,

valor que pode ser excedido para tensões de apoiomaiores que 2,4 f u ,sem haver colapso.

Nas situações em que a deformação da ligação

decorrente de ovalização do furo for aceitável para cargasem serviço (por exemplo, nos casos em que as cargas

permanentes sejam predominantes e as contraflechas

possam ser executadas), a resistência da chapa pode ser

calculada por:

Rn = 3,0 dt f u Rn = 1 ,5 at f u

ESTRUTURAS METÁLICAS DE AÇO EXERCÍCIOS


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1) Quais os conectores são aplicados em estruturas metálicas?

2) Em uniões por conetores o que deve ser considerado nos cálculos?

3) Por qual motivo as uniões com parafusos comuns devem calculadossomente pelo cisalhamento?

4) Quais os tipos de furos utilizados em uniões por conectores?

5) Em uma ligação de estrutura metálica por parafusos como é determinada

a área da seção líquida da peça tracionada?

6) Em uma estrutura metálica tracionada com a ligação por conectores pode

apresentar falhas que podem provocar seu colapso. Cite estas falhas?

7) Nas uniões das figuras abaixo determine os esforços no qual os

conectores estão sujeitos.

ESTRUTURAS METÁLICAS DE AÇO EXERCÍCIOS

estruturas de aço 9 - ligações conectores

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