Verificação normativa de parafusos e parafusos pré-esforçados (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 AISC 360 - Capítulo J3.

Parafusos

Resistência à tração e ao corte dos parafusos

A resistência de cálculo à tração ou ao corte, ϕR_n, e a resistência admissível à tração ou ao corte, R_n/Ω, de um parafuso apertado sem pré-esforço é determinada de acordo com os estados limite de rotura por tração e rotura por corte, da seguinte forma:

R_n = F_nA_b

ϕ = 0.75    (LRFD, editável em Code setup)

Ω = 2.00    (ASD, editável em Code setup)

onde:

A_b – área nominal do corpo não roscado do parafuso ou da parte roscada

F_n – tensão nominal de tração, F_nt, ou tensão de corte, F_nv, da Tabela J3.2

A resistência de tração requerida inclui qualquer tração resultante da força de alavanca produzida pela deformação das partes ligadas.

Tração e corte combinados em ligação do tipo apoio

A resistência de tração disponível de um parafuso sujeito a tração e corte combinados é determinada de acordo com os estados limite de rotura por tração e corte, da seguinte forma:

R_n = F'_nt A_b    (AISC 360-16 J3-2)

ϕ = 0.75    (LRFD, editável em Code setup)

Ω = 2.00    (ASD, editável em Code setup)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} F_{nt}}{\phi F_{nv}} \)   (AISC 360-16 J3-3a LRFD)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} \Omega F_{nt}}{F_{nv}} \)    (AISC 360-16 J3-3b ASD)

onde:

• F'_nt – tensão nominal de tração modificada para incluir os efeitos da tensão de corte
• F_nt – tensão nominal de tração da Tabela J3.2 do AISC 360-16
• F_nv – tensão nominal de corte da Tabela J3.2 do AISC 360-16
• f_rv – tensão de corte requerida utilizando combinações de ações LRFD ou ASD. A tensão de corte disponível do fixador deve ser igual ou superior à tensão de corte requerida, f_rv

Resistência ao esmagamento nos furos dos parafusos

As resistências ao esmagamento disponíveis, ϕR_n e R_n/Ω, nos furos dos parafusos são determinadas para o estado limite de esmagamento da seguinte forma:

ϕ = 0.75    (LRFD, editável em Code setup)

Ω = 2.00    (ASD, editável em Code setup)

A resistência nominal ao esmagamento do material ligado, R_n, é determinada da seguinte forma:

Para um parafuso numa ligação com furos normalizados:

R_n = 1.2 l_c t F_u ≤ 2.4 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6a, c)

Para um parafuso numa ligação com furos oblongos:

R_n = 1.0 l_c t F_u ≤ 2.0 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6e, f)

onde:

• F_u – resistência mínima especificada à tração do material ligado
• d – diâmetro nominal do parafuso
• l_c – distância livre, na direção da força, entre a extremidade do furo e a extremidade do furo adjacente ou a extremidade do material
• t – espessura do material ligado

Parafusos pré-esforçados

A resistência de cálculo ao deslizamento de parafusos pré-esforçados da classe A325 ou A490 com o efeito da força de tração Ft

Força de pré-esforço a utilizar AISC 360-10 tab. J3.1.

T_b = 0.7 f_ub A_s

Resistência de cálculo ao deslizamento por parafuso AISC 360-10 par. J3.8

R_n = k_SC μ D_u h_f T_b n_s

Utilização ao corte [%]:

U_ts = V / ϕR_n    (LRFD)

U_ts = Ω V / R_n    (ASD)

onde:

• A_s – área de tensão de tração do parafuso
• f_ub – resistência última à tração
• \( k_{SC}=1-\frac{F_t}{D_u T_b n_b} \)   – fator para tração e corte combinados (LRFD) (J3-5a)
• \( k_{SC}=1-\frac{1.5 F_t}{D_u T_b n_b} \)     – fator para tração e corte combinados (ASD) (J3-5b)
• μ – coeficiente médio de deslizamento editável em Code setup
• D_u = 1.13 – multiplicador que reflete a razão entre a pré-tensão média instalada no parafuso e a pré-tensão mínima especificada do parafuso
• h_f = 1.0 – fator para enchimentos
• n_s – número de superfícies de atrito; a verificação é calculada para cada superfície de atrito separadamente
• V – força de corte atuante no parafuso
• ϕ = 1.0 – fator de resistência para furos de dimensão normalizada (LRFD) editável em Code setup
• ϕ = 0.7 – fator de resistência para furos oblongos (LRFD)
• Ω = 1.5 – fator de resistência para furos de dimensão normalizada (ASD) editável em Code setup
• Ω = 2.14 – fator de resistência para furos oblongos (ASD)