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FOLHA DEO DOCENTE TRACCAO

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FOLHA DO DOCENTE SOBRE O TEMA : ELEMENTOS TRACCIONADOS
Antes de procedermos ao estudo de Elementos tracionados, e como mais adiante
efetuaremos o cálculo dos mesmos, seria importante recordar -mo –nos de algumas noções
importantes, que, sem as quais, efetuaremos o dimensionamento dos elementos estruturais de
forma não funcional, uma vez que esses elementos só são dimensionados tendo em conta os
coeficientes de segurança e das condições de trabalho das mesmas.
Estados Limites
O Estado Limite vem que podiam ser: Estados limites últimos ou Estados limites de serviço.
Estados Limites Últimos:
No projeto, usualmente devem ser considerados os estados limites últimos caracterizados
por:
a) perda do equilíbrio, global ou parcial, admitida a estrutura como um corpo rígido;
b) ruptura ou deformação plástica excessiva dos materiais;
c) transformação da estrutura, no todo ou em parte, em sistema hipostático;
d) instabilidade por deformação;
e) instabilidade dinâmica.
Estados Limites de Serviço:
No período de vida da estrutura, usualmente são considerados estados limites de serviço
caracterizados por:
a) danos ligeiros ou localizados, que comprometam o aspecto estético da construção
ou a durabilidade da estrutura;
b) deformações excessivas que afetem a utilização normal da construção ou seu
aspecto estético;
c) vibração excessiva ou desconfortável.
AÇÕES
Para o estabelecimento das regras de combinação das ações, estas são classificadas
Segundo sua variabilidade no tempo em três categorias:
Ações Permanentes
Consideram-se como ações permanentes:
a) ações permanentes diretas: os pesos próprios dos elementos da construção,Incluindo-se o
peso próprio da estrutura e de todos os elementos construtivos permanentes, os pesos dos
equipamentos fixos, empuxos devidos ao peso próprio de terras não removíveis e de outras
ações permanentes sobre elas aplicadas;
b) ações permanentes indiretas: recalques de apoio e retração dos materiais.
Ações Variáveis
São as cargas acidentais das construções, bem como efeitos, tais como forças de travagens,
forças de impacto e centrífugo, os efeitos do vento, das variações de temperatura, do atrito nos
Aparelhos de apoio e, em geral, as pressões hidrostáticas e hidrodinâmicas.
O DOCENTE : Angelo Sumana
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FOLHA DO DOCENTE SOBRE O TEMA : ELEMENTOS TRACCIONADOS
Em função de sua probabilidade de ocorrência durante a vida da construção, as ações variáveis
são classificadas em normais ou especiais.
a) ações variáveis normais: são aquelas com probabilidade de ocorrência Suficientemente
grande para que sejam obrigatoriamente consideradas no projeto das estruturas de um dado
tipo de construção;
b) ações variáveis especiais: são as ações sísmicas ou cargas acidentais de natureza ou de
intensidade especiais.
6.3.1.3 Ações Excepcionais: São as decorrentes de causas tais como explosões, choques de
veículos, incêndios, Enchentes os sismos excepcionais.
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ELEMENTOS TRACIONADOS
1 TIPOS CONSTRUTIVOS
Critérios tradicionais para dimensionamento de barras tracionadas, em geral baseados no
método das tensões admissíveis, limitam a tensão média na seção transversal mais enfraquecida
por furos ao valor da tensão de escoamento do aço. Critérios mais modernos fazem distinção
entre o problema de limitação da deformabilidade excessiva ao longo da barra, utilizando a
tensão de escoamento como limite, e o problema de ruptura do material em pontos de
concentração de tensões, por exemplo, junto a furos para conexões, em que a tensão
correspondente à ruptura do aço é considerada como limite. Com isso chega-se a um
dimensionamento mais lógico e geralmente mais econômico, sem sacrifício da segurança.
Perfis utilizados em barras tracionadas
Barras tracionadas são muito comuns em estruturas de aço. Aparecem como elementos
estruturais principais em treliças de pontes e coberturas, em estruturas treliçadas de torres de
transmissão e sistemas de contraventamentos em edifícios altos, entre outras aplicações. Barras
tracionadas podem ter seções transversais formadas por perfis isolados ou compostos por vários
perfis. Na prática, existem inúmeras situações em que encontramos elementos estruturais
sujeitos a tração, podendo citar: tirantes, contraventamentos de torres e barras de treliças.
Encontram-se diversas formas para estes elementos, como barras circulares, barras chatas ou
perfis laminados simples (todos estes constituídos de uma seção simples) ou perfis laminados
compostos (ou seja, constituídos por duas ou mais seções). A figura 1 apresenta algumas das
seções típicas para barras tracionadas.
O DOCENTE : Angelo Sumana
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Fig. 1 . -Elementos Metálicos Sob Efeito De Corte Originado Pela Tração.
3
Fig. 2. - Um Parafuso Sujeito ao corte originado por Tração.
Eis os perfis Utilizados em barras tracionadas:
Fig. 3 .-Perfis Laminados ( 1,2 e 3 ); Perfil Soldado ( 4 ) e Chapa Dobrada ( 5 ).
2. DISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES E CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
Os critérios de dimensionamentos verificados são: o escoamento da seção bruta, que é
responsável pelas deformações excessivas e ruptura da seção líquida efetiva, responsável pelo
colapso total da peça. Um dos conceitos de maior importância neste dimensionamento é a
determinação correta da área da seção transversal e os coeficientes envolvidos. A partir dos
resultados obtidos pelos dois critérios, admite-se o menor valor entre os dois.
a) Estado limite de escoamento da seção bruta
N d t Ag . y , com t = 0.90
onde Ag = área bruta
b) Estado limite de ruptura da seção líquida efetiva
N d t Ae . u , com t = 0.75
onde Ae = área liquida efetiva .
Tabela 1 - Valores de esbeltez limite para peças tracionadas.
Peças dos vigamentos principais
NB
SABS
AASHTO
240
210
200
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Peças de contraventamento e outros vigamentos secundários
300
230
240
Consideremos, agora, a peça tracionada da Figura 4, cuja conexão ao restante da estrutura é
feita através de parafusos. A presença dos furos enfraquece a seção transversal, causando uma
concentração de tensões. A tensão máxima, em regime elástico, chega a ser três vezes superior à tensão
média (Figura 5). Aumentando-se a força de tração, chega-se à ruptura. Porém, antes de se
alcançar a ruptura, toda a seção entrará em escoamento de forma que a concentração de tensões
pode ser deixada de lado. O escoamento da seção líquida conduz a um pequeno alongamento e não
constitui um estado limite.
4
Fig.4 : Peça Submetida a Tração.
Fig. 5 - Tensões normais de tração axial, em uma peça tracionada com furo.
ÁREA LÍQUIDA
Numa barra com furos (Figura 6a e 6b), a área líquida (An) é obtida subtraindo-se da área
bruta (Ag) as áreas dos furos contidos em uma seção reta da peça (linha de ruptura). Assim,
temos:
Ag = soma dos produtos largura bruta vezes a espessura (área bruta)
Ae = Ct An
Ct = coeficiente de redução;
An = área líquida: a definição desta área visa levar em consideração o enfraquecimento da
seção transversal devido aos furos. Caso não haja furos An = Ag.
Para fins de cálculo adota-se:
df = dp +2 mm
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df = dp +3,5 mm (furo padrão).
df = diâmetro do furo;
dp = diâmetro do parafuso.
5
(a)
(b)
Fig. 6 - Seção líquida de peças com furos.
Se a linha de ruptura fizer “zigue-zague” (Figura 6b), a área líquida será:
An =ln . t
Onde:
ln = lg –  d +  S2 / ( 4 . g )
Calcula-se para cada linha de ruptura, uma área líquida e utiliza-se a mais crítica. Ainda
considerando a Figura 7, podemos ter as seguintes linhas de ruptura:
Fig. 7 - Seção líquida de peças com furos.
No caso de cantoneiras com furos em abas opostas rebate-se uma aba no plano da outra para
transformá-la em uma chapa.
O valor de Ct é encontrado pelos seguintes critérios:
· Quando a força de tração é transmitida a todos os elementos da seção, por ligações
parafusadas ou soldadas:
Ct = 1
· Quando a força de tração é transmitida apenas a alguns elementos da seção, encontramos o
valor de Ct conforme os critérios descritos abaixo:
A) Para Perfis I ou H, quando (bf/d)>=(2/3)d, ou para perfis T obtidos a partir daqueles, com
ligações apenas nas mesas (Caso forem ligações parafusadas, deve ser composta de no mínimo 3
parafusos alinhados na direção da força)
Ct = 0,90
B) Para Perfis I ou H, quando (bf/d)<(2/3)d, para perfis T obtidos a partir daqueles ou para
todos os demais perfis (Caso forem ligações parafusadas, deve ser composta de no mínimo 3
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parafusos alinhados na direção da força)
Ct = 0,85
C) Para quaisquer perfis com ligações parafusadas, composto de apenas 2 parafusos alinhados
na direção da força
Ct = 0,75
D) Para chapas ligadas nas extremidades por soldas longitudinais, o valor de Ct é obtido
conforme o a relação entre l e b (comprimento mínimo da solda e largura da chapa
respectivamente):
b l 1,5b
1,5b l < 2b
l 2b
Ct = 0,75
Ct = 0,87
Ct = 1,00
6
Fig. 12 - Área líquida efetiva em ligações soldadas
LIGAÇÕES PARAFUSADAS
TIPOS DE PARAFUSOS
Em estruturas usuais, encontram-se os seguintes tipos de parafusos:
_ Parafusos comuns (ASTM A307): são forjados com aços-carbono de teor de carbono
moderado. Estes parafusos têm sua aplicação em estruturas leves e possuem baixa resistência
à tração (415 MPa).
_ Parafusos de alta resistência (ASTM A325 / ASTM A490): são feitos com aços tratados
termicamente. Estes parafusos são aplicáveis quando se deseja uma maior resistência na
ligação. Estes parafusos podem se enquadrar em duas categorias:
_ A325 – N e A490 – N : a rosca do parafuso está no plano de corte.
_ A325 – X e A490 – X : a rosca do parafuso está fora do plano de corte.
DIMENSIONAMENTO
É preciso, para o dimensionamento, a determinação da menor resistência entre a peça, na
região com furos e sem furos, e:
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a) o corte no corpo do parafuso;
b) a tensão de contato nos furos (esmagamento e rasgamento).
_ Dimensionamento ao corte do fuste do parafuso
Rn = Ae . u
u = 0,60 . u
A resistência do parafuso ao corte é:
7
Rnd =  . Rn
Rnd =  . Ae . (0,60 . u)
Tabela de Valores de u de alguns parafusos
Tipo de Parafuso v
Ae
diametro
fu (MPa)
A307
0,6 0,7 Ap 12,7 d 25,4
415
A325 – N
0,65 0,7 Ap 25,4 < d 38,1
725
A325 – X
0,65
Ap
825
12,7 d 25,4
A490 – N
0,65 0,7 Ap 12,7 d 38,1
1035
A490 – X
0,65
Ap
1035
12,7 d 38,1
Onde Ap é a área do parafuso:
Ap =  . d2 . ¼
A ter em conta:
a) No caso de cisalhamento duplo deve-se multiplicar Ae por 2;
b) Multiplicar o valor da expressão  v . R nv pelo número de parafusos;
Dimensionamento ao esmagamento e rasgamento no contato com a chapa
A resistência de contato é  v . R nv com  v = 0,75
R n = α . Ab .  u
e
Ab = t . d
Onde é:
a) 3,0 , para esmagamento sem rasgamento;
b) Para rasgamento entre dois furos consecutivos:
α = ( s / d ) – η1 ≤ 3,0
c) Para rasgamento entre uma borda situada à distância e do centro do furo:
α = ( e / d ) – η2 ≤ 3,0
Os valores de 1 e 2 podem ser extraídos da tabela a seguir.
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Tabela de Valores de 
Furo padrão
Alongado
Pouco alongado na
direção do rasgamento
1
2
0,50
0
0,72 0,12
0,83 0,20
8
α = ( e / d ) – η2 ≤ 3,0
α = ( s / d ) – η1 ≤ 3,0
Figure 1. A esquerda a medida do e e a direita a medição do s
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