LIGAÇÕES EM ESTRUTURAS DE AÇO
“Uma corrente é tão forte quanto o
mais fraco dos seus elos”
Autoria desconhecida
Prof. Alexandre L. Vasconcellos
INTRODUÇÃO
Ligação: Ligação é todo detalhe construtivo que promova a união de
partes da estrutura entre si, ou a união da estrutura com
elementos externos a ela
As ligações devem representar o mais fielmente possível os vínculos
idealizados na análise estrutural
Partes que constituem as Ligações:
Elementos de ligação
São todos os componentes incluídos na
ligação para permitir a união e a transmissão
de esforços entre as peças (ex.: chapas, parafusos, cantoneiras, etc.).
Dispositivos de ligação
- Conectores
Parafusos
- Soldas
INTRODUÇÃO
Fatores Importantes no Projeto de Ligações
• Comportamento da ligação (rígida ou flexível)
• Facilidade de fabricação e montagem
- Acesso para soldagem, parafusamento,
inspeção, limpeza, etc..
Exemplos de Ligações
INTRODUÇÃO
Classificação das Ligações
Segundo a rigidez
Rígidas
Rígida
Semi-rígidas
Flexíveis
Segundo os dispositivos de ligação
Soldadas
Parafusadas
INTRODUÇÃO
Classificação das Ligações
Cisalhamento excêntrico
Segundo o esforço solicitante
Cisalhamento centrado
Tração ou compressão
Tração ou compressão com cisalhamento
LIGAÇÕES PARAFUSADAS
COMPORTAMENTO ESTRUTURAL
Ligação por contato
X
Ligação por atrito
F
F/2
F/2
Fu
d
Fase a – F>desliza/o
Fase b – desloca/o brusco
b
c
Fase c - conjunto
a
F
Fase d - inelástica
du d
LIGAÇÕES PARAFUSADAS
MODOS DE FALHA
Cisalhamento do parafuso
Rasgamento da chapa
Deformação excessiva do furo
Ruptura da chapa
LIGAÇÕES PARAFUSADAS
SOLICITAÇÕES EM PARAFUSOS
- Ligação viga-pilar flexível:
Transmissão de cortante
Grupo de parafusos sob
força excêntrica
Solução clássica:
cantoneiras de alma
LIGAÇÕES PARAFUSADAS
SOLICITAÇÕES EM PARAFUSOS
- Efeito alavanca (Prying action)
LIGAÇÕES PARAFUSADAS
SOLICITAÇÕES EM PARAFUSOS
- Efeito alavanca (Prying action)
Não há efeito alavanca
Há efeito alavanca
Bases de pilares
Tipos de bases - comportamento
Bases flexíveis
Bases rígidas
Bases de pilares
Pressão de contato em apoios de concreto
Esmagamento do concreto
E.L.U.
Resistência nominal do concreto à pressão de contato
R n  0 ,7 0fck
A2
 1,4 0fck
A1
Resistência de cálculo
dada Rn sendo  = 0,70
A1 = área carregada sob a placa de apoio.
A2 = área da superfície de concreto.
fck = resistência característica do concreto à compressão.
Bases de pilares
Detalhes e verificações de bases flexíveis
Procedimento do AISC - faixas de largura unitária em balanço
a) balanços externos
pd 
Nd
A1
pd 
Nd
A1
Esforços de cálculo
N
2
p d  dp dm
(Md )m A

1 2
p dp
m2n2
(M(dM
)m )  d
d n
22
p dn2
(Md )n 
2
pd = pressão de contato (valor de cálculo).
A1 = área da placa de base (B x H).
Momento resistente para plastificação total
da placa.
 t = espessura
2
p dm2
p dn2 
t 2 

t

Md )m0,9(Zf )  0b,M
),n9(Zf
,5d0Wf
0 ,9(1,5Wfy )  0 ,9 1M
,5 máximo
fy
momento de cálculo.
y )0
 b(M
9(n(1M
 d=

n
y) 
2y
2 ,9 1,5 6 fy 
6
  M = resistência



de cálculo ao momento fletor, admitin
b n
2p d
2pd
2

t
tm  m
tn  n


 bMn  0 ,9
(
Zf
)

0
,
9
(
1
,
5
Wf
)

0
,
9
1
,
5
f
0 ,9fyy
0 ,9fy
y
y
6


(espessura da chapa)
Bases de pilares
Detalhes e verificações de bases flexíveis
Procedimento do AISC
b)balanços internos
A H  2cd  4 b f  c  c  t f 
2
 2

c
Esforços de 2cálculo
Pressão de contato

A 2 
R n  0,7 0,7fck

b f d 

N0  p d (b f d)
onde
A2
4
bf d
N
p 0  0  R n ( porhipotese)
N0
p0  AH
 R n ( porhipotese)
AH
N
AH  0
N
A H  R0n
R n
1
d  b f  t f  (d  b f  t f )2  4(A H  b f t f )


4
p c
(Md )c  p00 c22
(M ) p 2c
(Mdd)cc  0 2
2
Mom. Resistente plastificação
total

t2 
 
 
 bMn  0 ,9 Zfy  0 ,91,5 t22fy 
 bMn  0 ,9 Zfy  0 ,9 1,5t6 fy
 bMn  0 ,9 Zfy  0 ,91,5 6 fy 


6


2p 0
tc  c
2p 0
t c  c 02,p
9f
t c  c 0 ,90fyy
Bases de pilares
Detalhes e verificações em bases rígidas
Pode se adotar o procedimento
para compressão simples
2o caso:
1o caso:
eH
eH
6
6
Caso mais comum
chumbadores tracionados
Bases de pilares
Detalhes e verificações em bases rígidas
2o caso:
eH
6
(ponto de aplicação da força fora do núcleo central)
Equações de compatibilidade de deformações
s
H G Y

Ec
a
T
 H2  G  Y  s   s E 

E
a
T
p
b
 2 Y
  cs  maxE  A s pmax Ec
b
Y
 c pmax Ec A s pmax E
Y 3  K 1EYc2  K 2 Y  K 3  0
3
2
Y  K1Y  K2 Y  K 3  0

E
T
Fazendon =
 s 

E
T
onde
onde
3
2 n = E c   cs  A s p max
Fazendo
Y  K 1 Y  K 2EY  K 3  0 A p
c
c
s max
1
1
n
n
Adotando um valor para
AsHresulta:


H

K

3
e


1
onde
2
Y3  K
 1 Y2  K 2 Y
Equações de equilíbrio
F
V
 0  N+ T = R =
M  0
p max Y .B
2
H Y 
 T .G+ ( N+ T )    N.e  0
2 3
K 1  3 e  
2
 K 3  0 (posição
6nA s
(G  e)
B
H

6nA
K
 3 es(G  e)
K
onde
21 
2
B
K2 
  H HG
6
nA
K


K
K31  32 e2s(G  e)
K

2
2
H

K 3  K 2   G 
2

B

da LN)
Bases de pilares
Detalhes e verificações em bases rígidas
2o caso:
eH
6
(ponto de aplicação da força fora do núcleo central)
Obtida a posição da LN pode-se calcular
Resultante de tração no chumbador
Y  eH 
2
T  N 3
H  Y  G 
3
 2

p max 
2( T  N)
Y .B
Y  eH 
2
T  N 3
H  Y  G 
 2 de3contato

Máxima pressão
p max 
2( T  N)
Y .B