Modelo de parafuso segundo o CBFEM
A IDEA StatiCa possui um método único no seu solver, o Método dos Elementos Finitos baseado em Componentes (CBFEM). O modelo de parafuso utilizado no CBFEM é descrito e verificado segundo vários códigos de dimensionamento de estruturas de aço. A resistência à carga e a capacidade de deformação são também comparadas com os principais programas de investigação experimental.
No Método dos Elementos Finitos baseado em Componentes (CBFEM), o parafuso com o seu comportamento à tração, ao corte e ao esmagamento é o componente descrito por molas não lineares dependentes. O parafuso à tração é descrito por uma mola com a sua rigidez axial inicial, resistência de cálculo, início de cedência e capacidade de deformação. Para o início de cedência e a capacidade de deformação, assume-se que a deformação plástica ocorre apenas na parte roscada do fuste do parafuso.
No nosso Enquadramento Teórico, pode encontrar mais informação sobre como o método CBFEM descreve e verifica parafusos. Se quiser saber um pouco mais sobre o CBFEM em geral, o Enquadramento teórico geral completo é definitivamente o melhor ponto de partida.
Parafusos segundo os códigos de dimensionamento
Vejamos como o CBFEM aborda os parafusos do ponto de vista dos diferentes códigos de dimensionamento. Até ao momento, a IDEA StatiCa suporta oito códigos de dimensionamento nos quais o dimensionamento e/ou a pormenorização de parafusos e parafusos pré-esforçados são tratados.
Verificação normativa de parafusos e parafusos pré-esforçados segundo o Eurocódigo
A rigidez inicial e a resistência de cálculo dos parafusos ao corte são modeladas no CBFEM de acordo com as Cl. 3.6 e 6.3.2 da EN 1993-1-8. A mola que representa o esmagamento e a tração tem um comportamento força-deformação bilinear com rigidez inicial e resistência de cálculo de acordo com as Cl. 3.6 e 6.3.2 da EN 1993-1-8.
Pormenorização
A verificação normativa dos parafusos é realizada se a opção estiver selecionada na configuração normativa. São verificadas as distâncias do centro do parafuso às bordas da chapa e entre parafusos. A distância à borda e = 1,2 e o espaçamento entre parafusos p = 2,2 são recomendados na Tabela 3.3 da EN 1993-1-8. Os utilizadores podem modificar ambos os valores na configuração normativa.
Verificação normativa de parafusos e parafusos pré-esforçados segundo o AISC
As forças nos parafusos são determinadas por análise de elementos finitos. As forças de tração incluem forças de alavanca. As resistências dos parafusos são verificadas de acordo com o AISC 360 - Capítulo J3.
Pormenorização
São verificados o espaçamento mínimo entre parafusos e a distância mínima do centro do parafuso à borda de uma peça ligada. O espaçamento mínimo de 2,66 vezes (editável na configuração normativa) o diâmetro nominal do parafuso entre centros de parafusos é verificado de acordo com o AISC 360-16 – J.3.3. A distância mínima do centro do parafuso à borda de uma peça ligada é verificada de acordo com o AISC 360-16 – J.3.4; os valores constam das Tabelas J3.4 e J3.4M.
Verificação normativa de parafusos e parafusos pré-esforçados segundo outras normas
Pormenorização de parafusos
Como definir as distâncias
As distâncias às bordas utilizadas para a resistência ao esmagamento dos parafusos devem ser relevantes para geometrias gerais de chapas, chapas com aberturas, recortes, etc.
O algoritmo lê a direção real do vetor da força de corte resultante num dado parafuso e calcula em seguida as distâncias necessárias para a verificação ao esmagamento.
As distâncias de extremidade (e1) e de borda (e2) são determinadas dividindo o contorno da chapa em três segmentos. O segmento de extremidade é indicado por um intervalo de 60° na direção do vetor de força. Os segmentos de borda são definidos por dois intervalos de 65° perpendiculares ao vetor de força. A distância mais curta de um parafuso a um segmento relevante é então tomada como distância de extremidade ou de borda.
As distâncias de espaçamento entre furos de parafusos (p1; p2) são determinadas ampliando virtualmente os furos de parafusos circundantes em metade do seu diâmetro, traçando depois duas linhas na direção e perpendicularmente ao vetor da força de corte. As distâncias aos furos de parafusos ampliados que são intersectados por estas linhas são então consideradas como p1 e p2 no cálculo.
Exemplos de verificação
Preparámos vários exemplos de verificação para comparar os resultados com outros métodos de cálculo.
EN
AISC
Tecnologia patenteada para engenheiros estruturais
Sabia que a nossa solução de modelo de parafuso faz parte de uma patente americana? Leia aqui sobre a nossa história de sucesso.
Junta com um parafuso - a nossa solução
Por vezes, o engenheiro necessita de criar uma junta com apenas um parafuso, especialmente quando se prevê, por exemplo, uma rótula, uma contraventamento, uma barra ou uma diagonal. Para modelar e calcular este tipo de operação, é necessário definir um Tipo de modelo adequado para o elemento. Pode ler mais sobre isso aqui.
Parafusos, soldaduras e rigidez de uma junta
Tanto os parafusos como as soldaduras têm as suas vantagens e desvantagens. Um dos aspetos importantes na escolha de uma junta é a sua rigidez prevista. Em geral, uma junta aparafusada nunca é tão rígida como uma junta soldada. Se optar por uma ligação aparafusada, recomendamos calcular a rigidez dessa ligação e ter em conta a rigidez resultante na estrutura global. Pode ler como é esse cálculo e o que implica aqui, ou ver este vídeo.
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