Aula III Estruturas Met

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Aula III Estruturas MetálicasDIMENSIONAMENTO
DE LIGAÇÕES
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Apresentação da aula

• 1. Dimensionamento de ligações soldadas
• 2. Dimensionamento de ligações parafusadas
• 3. Dimensionamento de ligações parafusadas de
  alta resistência

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Bibliografia

• ABNT NBR 8800/1986 Dimensionamento de barras de
  aço. ABNT Rio de Janeiro , RJ. 1986
• Queiroz, G. Dimensionamento de barras de aço.
  UFMG Belo Horizonte, MG. 1986
• AÇOMINAS/USIMINAS. Coletânia técnica do uso do
  aço / O aço na construção.
• Matos Dias, L. A . Estruturas de aço conceitos,
  técnicas e linguagem. Zigurate Ed. S. Paulo.1998.
• Andrade, P. B. Curso básico de estruturas de aço.
  IEA Ed. BH/MG. 1994.

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Aplicações
Ligações de barras solicitadas a esforços normais
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• Ligações flexíveis em extremidades de vigas

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Ligações rígidas
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Ligações rígidas
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Emendas
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Bases flexíveis
Barras rígidas
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Critérios de resistência(NBR 8800 item
7.1.4)barras tracionadas ou comprimidas

• Rc gt 40 kN
• Rc gt Nd
• Rc gt 50 Rcbarra

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Disposições construtivas(NBR 8800 itens 7.1.1
a 7.1.13)

• Grupos de solda ou de parafusos com centro de
  gravidade sobre o eixo que passa pelo centro de
  gravidade das barras
• Cantoneiras submetidas a solicitações normais têm
  desprezadas as excentricidades para solicitações
  estáticas
• Nos pontos de apoio, vigas e treliças devem ser
  impedidas de girar em torno de seu eixo
  longitudinal (vínculo de garfo)

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Ligações soldadas(NBR 8800 item 7.2)

• Definições
• Solda de entalhe
• Solda de filete

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• Definições
• SOLDA DE FILETE
• SOLDA DE ENTALHE
• - penetração total
• tipo 1
• - penetração parcial
• tipos 2 a 9

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• Características geométricas
• (NBR 8800 item 7.2.2)
• Aw Área efetiva de solda
• lw Comprimento efetivo de solda
• dw Garganta efetiva de solda
• Aw lw. dw

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• AMB Área efetiva do metal base
• lw Comprimento efetivo de solda
• b1, b2 - Perna do cordão de solda
• AMB lw. b

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Resistências do metal solda à tração fw 415
MPa metal solda E60XX fw 485 MPa
metal solda E70XX Resistências do metal base à
tração fy tensão de escoamento do metal base
dos elementos estruturais adjacentes à ligação
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1.1. Solda de Entalhe
Resistência de Cálculo - ?Rn (NBR 8800 item
7.2.5 tabela 8)

• Tração / Compressão
• Rn Aw . fy ? 0,90
• Cisalhamento (soma vetorial)
• Rn 0,6.Aw . fy ? 0,90 (metal base)
• Rn 0,6.Aw . fw ? 0,75 (metal solda)

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1.2. Solda de Filete

• Tração / Compressão paralelas ao eixo da solda
• Rn Aw . fy ? 0,90
• Cisalhamento (soma vetorial)
• Rn 0,6.AMB . fy ? 0,90 (metal base)
• Rn 0,6.Aw . fw ? 0,75 (metal solda)

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Exemplo Numérico

• Dimensionar a ligação soldada da figura
• Solda de filete E60XX, cantoneiras aço MR250
• Resistência da barra (Ct 0,75)
• Nc 0,9. Ag.fy 0,9.36,9.25 830 kN
• Nc 0,75. Ct .Ag.fy 0,75.0,75.36,9.40 830
  kN

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• b) Resistência da solda
• espessura da solda
• tmax 12,5 mm (chapa de extremidade)
• tmin 9,5 mm (aba da cantoneira)
• d gt 5,0 mm
• comprimento da solda
• (diferentes para dar equilíbrio à ligação devido
  à sua excentricidade em relação ao eixo do c.g.
  da barra)

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• metal base
• AMB 0,5.(10,397)l2 .2 1,397. l2
• Nc 0,9. 0,6.AMB.fy 0,9.0,6.1,397. l2 .25
  830 kN
• l2 44,0 cm - l1 17,5 cm gt 1,5 .10,2
• l 61,50 cm
• metal solda
• Aw 0,707.0,5.(10,397)l2 .20,987. l2
• Nc 0,75. 0,6.Aw.fw 0,75.0,6.0,987. l2
  .41,5 830 kN
• l2 45,0 cm - l1 17,9 cm
• l 62,90 cm

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• Utilizando a máxima espessura de solda
• bmax tcant 1,5 mm 9,5 1,5 8,0 mm
• metal base
• AMB 0,8.(10,397)l2 .2 2,235. l2
• Nc 0,9. 0,6.AMB.fy 0,9.0,6.2,235. l2 .25
  830 kN
• l2 27,5 cm - l1 10,9 cm lt 1,5 .10,2
  15,3 cm
• l 42,80 cm
• metal solda
• Aw 0,707.0,8.(10,397)l2 .2 1,58. l2
• Nc 0,75. 0,6.Aw.fw 0,75.0,6.1,58. l2
  .41,5 830 kN
• l2 28,1 cm - l1 11,2 cm lt 1,5 .10,2
  15,3 cm
• l 43,40 cm

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Ligações parafusadas(NBR 8800 item 7.2)

• Definições
• Tipo de ligação
• Ligação por contato
• Ligação por atrito
• Solicitação nos meios de ligação
• Tração no parafuso
• Cisalhamento no parafuso

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• Características geométricas
• (NBR 8800 item 7.3.1)
• Ar Área efetiva à tração do parafuso
• Ap Área bruta, relativa ao diâmetro nominal do
  parafuso
• Ab Área efetiva para pressão de contato,
  relativa ao diâmetro nominal do parafuso
  multiplicado pela espessura da chapa adjacente
• Ab d.tchapa
• d Diâmetro nominal do parafuso

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• Solicitação no elemento de ligação
• Tração no parafuso
• Cisalhamento no parafuso

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Resistências do metal do parafuso à tração (anexo
A) fu 415 MPa parafusos comuns ASTM
A307 fu 825 MPa parafusos alta
resistência ASTM A325 fu 1035 MPa
parafusos alta resistência ASTM A490
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Resistência de Cálculo - ?Rn(NBR 8800 item
7.3.2)

• Tração
• Rnt 0,75.Ap. fu d gt 12 mm
• Rnt 0,95.Ar. fu d gt 25 mm
• ?t 0,75 (ASTM A325 e A490)
• ?t 0,65 (ASTM A307 e barras)

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• Cisalhamento
• ASTM A325 e A490 com plano de corte pela rosca
  demais parafusos e barras
• Rnv 0,42.Ap. fu
• ASTM A325 e A490 com plano de corte fora da rosca
  
• Rnv 0,60.Ap. fu
• ?v 0,65 (ASTM A325 e A490)
• ?v 0,60 (ASTM A307 e barras)

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• Pressão de contato parafuso / parede de furos
• Rn a.Ab. fu ? 0,75
• para esmagamento sem rasgamento
• a 3,0
• para rasgamento entre furos consecutivos,
• distantes de s, na direção do esforço
• a (s/d)-?1 lt 3,0
• para rasgamento entre furos e borda
• distante de e do centro do furo
• a (e/d)-?2 lt 3,0

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Combinação tração / cisalhamento(item 7.3.2.5 -
tabela 14)

• Parafusos ASTM A307
• ?t Rnt lt 0,64.Ap. fu 1,93.Vd
• Parafusos ASTM A325 e A490
• ?t Rnt lt 0,69.Ap. fu 1,93.Vd (plano de
  corte na rosca)
• ?t Rnt lt 0,69.Ap. fu 1,50.Vd (plano de
  corte fora da rosca)

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Colapso por rasgamento

• Verificação do elemento de ligação (chapas)
• Áreas efetivas resistentes
• Av área de cisalhamento
• At área sujeita a tensões normais

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Resistência de Cálculo - ?Rn(NBR 8800 item
7.5.3)

• Escoamento da seção bruta ? 0,90
• Rn fy tensões normais
• Rn 0,6.fy tensões de cisalhamento
• Ruptura da seção líquida efetiva ? 0,75
• Rn fy tensões normais
• Rn 0,6.fy tensões de cisalhamento

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Exemplo Numérico

• Dimensionar a ligação parafusada da figura
• Parafusos ASTM A325, d ¾, cantoneiras aço
  MR250
• Resistência da barra (Ct 0,75)
• Nc 0,9. Ag.fy 0,9.36,9.25 830 kN
• Nc 0,75. Ct .Ag.fy 0,75.0,75.36,9.40 830
  kN

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• b) Resistência dos parafusos (cisalhamento)
• ?v Rnv 0,65.0,42.Ap. fu
• ?v Rnv 0,65.0,42.2,15. 82,5 48,4 kN
• Corte duplo Rc 2. ?v Rnv 96,85 kN
• número de parafusos n 380/96,85 3,92 (4)

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• c) Pressão de contato parafuso / parede de furos
• ? Rn 0,75.a.Ab. fu
• adotando distância recomendada entre furos (item
  7.3.6)
• s 3.d 3.19 57 (60) mm
• a (60/19) 0,5 2,65
• adotando distância recomendada entre furo e borda
• e 30 mm gt emin 26 mm (tabela 18)
• a (30/19) 0 1,58
• ? Rn 0,75.1,58.(1,9.0,95).40 85,56 kN
• ? Rn 85,56 lt Nd/(2.n) 380/2.4 47,5 kN

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• d) Colapso por rasgamento (na barra)
• Ruptura da seção líquida efetiva
• ? Rn 0,75.(AvAt)liquida.0,6. fu
• Escoamento da seção bruta
• ? Rn 0,90.(AvAt)bruta .0,6. fy
• com s 60 mm e e 30 mm
• Av (3,0 3.6,0).(0,95.2) 39,9 cm2
• At (10,2 2,9).(0,95.2) 13,87 cm2
• (AvAt)liquida (39,9 13,87) 2.3.0,95.1,9
  42,94
• (AvAt)bruta (39,9 13,87) 53,77 cm2

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• Resistências de cálculo ao colapso das áreas
• ? Rn 0,75.42,94.0,6.40 772,9 kN
• ? Rn 0,90.53,77.0,6.25 725,9 kN
• ? Rn gt Nd 380 kN