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

As forças nos parafusos, incluindo as forças de alavanca, são determinadas por análise de elementos finitos. As resistências dos parafusos são verificadas pelo S16 – Capítulo 13.

Parafusos

Resistência à tração dos parafusos

A resistência à tração de um parafuso é avaliada de acordo com a Cláusula 13.12.1.3 e tomada como:

\[ T_r = 0.75 \phi_b A_b F_u \]

onde:

• ϕ_b = 0.8 – fator de resistência para parafusos, editável na configuração normativa
• A_b – área da secção transversal de um parafuso com base no seu diâmetro nominal
• F_u – resistência mínima especificada à tração para um parafuso

Quando as roscas do parafuso são intercetadas por um plano de corte, a resistência ao corte é tomada como 0.7 V_r.

Resistência ao corte dos parafusos

A resistência ao corte de um parafuso é avaliada de acordo com a Cláusula 13.12.1.2. Cada plano de corte de um parafuso é verificado separadamente. É tomada como:

\[ V_r=0.6 \phi_b A_b F_u \]

onde:

• ϕ_b = 0.8 – fator de resistência para parafusos, editável na configuração normativa
• A_b – área da secção transversal de um parafuso com base no seu diâmetro nominal
• F_u – resistência mínima especificada à tração para um parafuso

Quando as roscas do parafuso são intercetadas por um plano de corte, a resistência ao corte é tomada como 0.7 V_r.

Tração e corte combinados em ligação por apoio

A resistência de um parafuso solicitado por tração e corte combinados é avaliada de acordo com a Cláusula 13.12.1.4 e tomada como:

\[ \left ( \frac{V_f}{V_r} \right )^2 + \left ( \frac{T_f}{T_r} \right )^2 \le 1 \]

onde:

• V_f e T_f são, respetivamente, a força de corte de cálculo e a força de tração atuante no parafuso
• V_r e T_r são, respetivamente, a resistência ao corte de cálculo e a resistência à tração de cálculo do parafuso

Resistência ao esmagamento nos furos dos parafusos

A resistência desenvolvida no parafuso numa ligação aparafusada sujeita a esmagamento e corte é avaliada de acordo com a Cláusula 13.12.1.2 e tomada como

B_r = 3 ϕ_br t d F_u    para furos de parafuso regulares

B_r = 2.4 ϕ_br t d F_u    para furos oblongos carregados perpendicularmente a esses furos

onde:

• ϕ_br = 0.8 – fator de resistência ao esmagamento dos parafusos no aço
• t – espessura menor das chapas ligadas
• d – diâmetro do parafuso
• F_u – resistência à tração do material ligado

Rasgamento do furo de um parafuso

A resistência ao rasgamento do furo de um parafuso é verificada para parafusos individuais de acordo com a Cláusula 13.11 como:

\[ T_r = \phi_u 0.6 A_{gv} \frac{F_y+F_u}{2} \]

onde:

• ϕ_u = 0.75 – fator de resistência para aço estrutural
• A_gv = 2 ∙ l ∙ t – área bruta ao corte
• F_y – tensão de cedência do material ligado
• F_u – resistência à tração do material ligado
• l – distância da linha de centro do parafuso à extremidade na direção da força de corte
• t – espessura do material ligado

Para classes de aço com F_y > 460 MPa, (F_y + F_u) / 2 deve ser substituído por F_y na determinação de T_r.

Parafusos em ligações de deslizamento crítico

A resistência ao deslizamento de uma ligação aparafusada é avaliada de acordo com a Cláusula 13.12.2 como

V_s = 0.53 c_s k_s A_b F_u

onde:

• c_s – coeficiente determinado de acordo com k_s e a classe do parafuso:
• para k_s < 0.52     classe A    c_s = 1.00    (A325) ou 0.92 (A490) ou 0.78 (outros)
• para k_s ≥ 0.52    classe B    c_s = 1.04 (A325) ou 0.96 (A490) ou 0.81 (outros)
• k_s – coef. de atrito editável na configuração normativa, que deve ser definido de acordo com a Tabela 3 da S16-14; igual a 0.3 para a classe A ou 0.52 para a classe B
• A_b – área da secção transversal de um parafuso com base no seu diâmetro nominal
• F_u – resistência mínima especificada à tração para um parafuso

Quando são utilizados furos oblongos em ligações de deslizamento crítico, V_s = 0.75 ∙ 0.53 c_s k_s A_b F_u.

Um parafuso sujeito simultaneamente a tração e corte deve satisfazer a seguinte relação:

\[ \frac{V_f}{V_s}+1.9\frac{T}{A_b F_u} \]

onde:

• V_f e T_f são, respetivamente, a força de corte de cálculo e a força de tração atuante no parafuso

A Cláusula 13.12.2 estabelece que as resistências da ligação especificadas na Cláusula 13.12.1 devem ser verificadas. O utilizador deve, portanto, verificar o estado após a ocorrência do deslizamento, ou seja, alterar a transferência da força de corte dos parafusos de "Atrito" para "Apoio – interação tração e corte".

Pormenorização

Na pormenorização de ligações aparafusadas, o espaçamento mínimo e a distância mínima à extremidade são verificados de acordo com a S16-14 – 22.3. São verificados o espaçamento mínimo (2.7 d – editável na configuração normativa) e a distância mínima à extremidade (1.25 d).