Verificação normativa de parafusos e parafusos pré-esforçados de acordo com as normas russas

Parafusos

Os parafusos são verificados de acordo com SP 16, Cl. 14.2. A força de tração e a força de corte em cada parafuso são determinadas por análise de elementos finitos. As forças de alavanca são determinadas por análise de elementos finitos e tomadas em consideração. Cada plano de corte é verificado individualmente. A chapa em apoio é verificada em relação à soma das forças de corte nos planos adjacentes.

Parafuso ao corte

Um parafuso sujeito a uma força de corte de cálculo é dimensionado de acordo com a Cl. 14.2.9 e deve satisfazer:

$$N_s \le N_{bs} = R_{bs} A_b \gamma_b \gamma_c$$

onde:

• N_s – força de corte num plano de um parafuso
• N_bs – resistência ao corte do parafuso
• R_bs – resistência de cálculo ao corte do parafuso – SP 16, Tabela 5
• A_b – área da secção bruta do parafuso
• γ_b – fator de serviço da ligação aparafusada – SP 16, Tabela 41 – γ_b = 1,0 para aparafusamento simples e múltiplo com classe de precisão A, γ_b = 0,9 para aparafusamento múltiplo e classe de precisão B e parafusos de alta resistência (R_bun ≥ 800 MPa)
• γ_c – fator de serviço – SP 16, Tabela 1, editável na configuração normativa

Cada plano de corte é verificado individualmente.

Parafuso à tração

Um parafuso sujeito a uma força de tração de cálculo é dimensionado de acordo com SP 16, Cl. 14.2.9 e deve satisfazer:

$$N_t ≤ N_{bt} = R_{bt} A_{bn} \gamma_c$$

onde:

• N_t – força de tração num parafuso
• N_bt – resistência à tração do parafuso
• R_bt – resistência de cálculo à tração – SP 16, Tabela 5
• A_bn – área da secção líquida do parafuso
• γ_c – fator de serviço – SP 16, Tabela 1, editável na configuração normativa

Parafuso sujeito a corte e tração combinados

Um parafuso solicitado simultaneamente por forças de corte e de tração é dimensionado de acordo com SP 16, Cl. 14.2.13 e deve satisfazer:

$$\sqrt{\left ( \frac{N_t}{N_{bt}} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_s}{N_{bs}} \right ) ^2} \le 1.0$$

onde:

• N_t – força de tração num parafuso
• N_bt – resistência à tração do parafuso
• N_s – força de corte num plano de um parafuso
• N_bs – resistência ao corte do parafuso

Parafusos em apoio

Uma chapa sujeita a uma força de apoio devida a um parafuso ao corte é dimensionada de acordo com SP 16, Cl. 14.2.9 e deve satisfazer:

$$N_s ≤ N_{bp} = R_{bp} d_b t \gamma_b \gamma_c$$

onde:

• N_s – força de corte num parafuso que atua sobre uma chapa
• N_bp – resistência de apoio de uma chapa
• R_bp – resistência de cálculo ao apoio; R_bp = 1,6 · R_u para classe de precisão A e R_bp = 1,35 · R_u para classe de precisão B – SP 16, Tabela 5
• R_un – resistência última do elemento ligado
• d_b – diâmetro do parafuso
• t – espessura da chapa
• γ_b – fator de serviço da ligação aparafusada – SP 16, Tabela 41
• γ_c – fator de serviço – SP 16, Tabela 1, editável na configuração normativa

Cada chapa é verificada individualmente e o caso mais desfavorável é apresentado. O SP 16 não indica o fator de serviço da ligação aparafusada, γ_b, para casos fora dos limites de pormenorização. Por conseguinte, a verificação ao apoio não é realizada para esses casos.

Ligações por atrito

Para ligações por atrito, o deslizamento deve ser limitado e verificado de acordo com SP 16, Cl. 14.3. Estes parafusos devem também ser verificados como ligações por apoio para o estado limite último após ocorrência do deslizamento. Um parafuso sujeito a força de corte deve satisfazer:

$$N_s \le N_{bf} = Q_{bh} \gamma_b \gamma_c$$

onde:

• N_s – força de corte que atua num parafuso pré-esforçado e num plano de atrito
• N_bf – resistência ao deslizamento por atrito de um parafuso pré-esforçado e um plano de atrito
• Q_bh = R_bh A_bn μ / γ_h – resistência de cálculo ao deslizamento de um parafuso pré-esforçado e um plano de atrito
• R_bh = 0,7 · R_bun – pré-esforço de cálculo no parafuso pré-esforçado – SP 16, Cl. 6.7
• R_bun – resistência última à tração do parafuso
• A_bn – área de tensão à tração
• μ – coeficiente de atrito para parafusos pré-esforçados – SP 16, Tabela 42, editável na configuração normativa
• γ_h – coeficiente em caso de aperto do parafuso – SP 16, Tabela 42

  • Furos normais: carga estática, Δ ≤ 4 mm; carga dinâmica, Δ ≤ 1 mm:

    • γ_h = 1,12 para μ ≥ 0,42
    • γ_h = 1,17 para 0,35 ≤ μ < 0,42
    • γ_h = 1,30 para μ < 0,35
  • Furos sobredimensionados: carga estática, Δ > 4 mm; carga dinâmica, Δ > 1 mm:

    • γ_h = 1,70 para μ < 0,35
    • γ_h = 1,35 para μ ≥ 0,35
• Δ – diferença entre os diâmetros do furo do parafuso e do parafuso
• γ_b – fator de serviço da ligação por atrito – SP 16, Cl. 14.3.4
• γ_c – fator de serviço – SP 16, Tabela 1, editável na configuração normativa

O tipo de carga estática ou dinâmica pode ser definido na configuração normativa.

O número de interfaces efetivas, κ, é sempre igual a 1, uma vez que cada interface é verificada separadamente.

De acordo com SP 16, Cl. 14.3.6, para parafusos em ligações por atrito solicitados por corte e tração combinados, o fator de serviço da ligação por atrito, γ_b, é multiplicado por:

$$\gamma_b = \gamma_b \cdot \left ( 1 - \frac{N_t}{P_b} \right )$$

onde:

• N_t – força de tração num parafuso
• P_b = R_bh A_bn – pré-esforço num parafuso
• R_bh = 0,7 · R_bun – pré-esforço de cálculo no parafuso pré-esforçado – SP 16, Cl. 6.7
• A_bn – área de tensão à tração

As ligações por atrito devem também ser verificadas para o estado limite último. O tipo de parafuso deve ser alterado para apoio – interação tração/corte, as cargas aumentadas adequadamente e a ligação deve ser verificada novamente.