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Ligações Parafusadas

As ligações parafusadas são largamente utilizadas na montagem final, já em obra, quando a estrutura está próxima de sua consolidação final. Por se tratar de uma ligação com maior grau de flexibilidade, existe a necessidade de cuidados especiais na sua execução para que o estado in loco da estrutura se aproxime ao máximo das previsões de projeto.

As ligações parafusadas substituíram na história o uso de rebites. Embora necessitem da previsão anterior de material (parafusos e porcas), da fabricação com medidas exatas e do maior controle das áreas líquidas para evitar esmagamentos, elas trazem consigo vantagens como: rapidez nas ligações, economia em relação à energia empregada, exigência de qualificação inferior do operário se comparada à solda, maior suporte à fadiga.

Existem, segundo CASTRO, três tipo básicos de problemas relacionados às ligações parafusadas. São eles: o colapso da ligação, os problemas de corrosão e o detalhamento incorreto.

(Clique nas imagens abaixo para ampliá-las)

1- Tipos de Ruínas em Ligações Parafusadas

A - Ruína por cisalhamento do fuste do parafuso:

O parafuso rompe devido à presença de uma tensão de cisalhamento superior à resistência de cálculo.

B - Ruína por rasgamento da chapa junto ao parafuso:

Ocorre devido a inadequações no projeto da chapa, normalmente com dimensões insuficientes para o carregamento que a solicitará. A chapa pode ter seu furo alargado, o que aumentará a flexibilidade da estrutura, ou pode ter sua superfície rasgada na direção da tensão.

C - Ruína por esmagamento/estriccionamento do fuste do parafuso:

Atua de forma semelhante ao cisalhamento do parafuso, causando grande deformação no parafuso e seu conseqüente escoamento. A conseqüência para a estrutura é o grande deslocamento que ela sofrerá.

D - Ruína por esmagamento da chapa:

É o caso em que a chapa não chega a rasgar, porém o escoamento nela ocasionado na região do furo pode gerar deslocamentos sérios à estrutura.

E - Ruína por tensionamento axial do fuste do parafuso:

Muitas ligações são feitas utilizando do parafuso apenas a sua resistência axial. Caso a tensão gerada pela tração do parafuso seja superior à resistência do fuste, o parafuso pode escoar e romper, levando a estrutura ao colapso.

Parafuso torto

F - Ruína por dobramento do parafuso:

Em parafusos longos, dependendo da solicitação, podem ocorrer momentos capazes de dobrar o parafuso.

Na figura ao lado, temos um exemplo de parafuso dobrado, que pode também ocorrer na fabricação da estrutura, quando essa se diferencia do projeto, com erros nas dimensões, problemas de locação dentro da construção em si ou problemas na locação dos furos.

G - Ruína por rasgamento global da chapa na ligação:

Caso em que a tensão normal é maior que a tensão de escoamento da chapa, rompendo-a não somente na região do parafuso mas em toda a sua secção transversal.

2 - Corrosão em Ligações Parafusadas

Corrosão por frestas Essa patologia ocorre devido à presença de água nas frestas. O problema é minimizado impedindo-se a entrada de umidade com argamassa no caso de estruturas revestidas, com pinturas anti-corrosivas ou com mastiques na borda da fresta.
O processo de corrosão ocorre principalmente pela presença de frestas sempre que uma ligação parafusada é executada.

Corrosão no parafuso

 

3- Detalhamento Incorreto em Projeto

Amassamento em Ligação para Acesso ao Furo
A - Dificuldade de Realização do Aperto

Um grande problema enfrentado em obra é a presença de locais inacessíveis para o aperto dos parafusos.

Em projeto, devem ser previstos espaços para facilitar a execução da montagem. Deve-se lembrar que para realizar a ligação, é preciso colocar o parafuso, colocar no outro lado a arruela e a porca e ainda ter espaço para a movimentação da chave de aperto e do braço do montador.

Na figura ao lado, na parte destacada, podem ser vistos dobramentos nos perfis para colocação dos parafusos, essa prática pode ser danosa à estrutura.

Falta de Furo no PilarB - Gabarito Errado

Esse problema ocorre quando o projetista detalha de maneira diferente as peças de uma mesma ligação. Esse problema pode ocorrer quando o projeto possui padrões de furação que se repetem inúmeras vezes causando uma predisposição para reprodução do estilo.

Outro problema que pode trazer esse erro ao projeto é a utilização de peças que apesar de possuírem simetrias, necessitam de fixações diferentes em cada lado.

Em geral essa patologia ocorre devido à não observância das diferenciações de um projeto. Muitas vezes o projetista realiza alterações e esquece de repassar para todos os níveis do projeto, chegando em obra um modelo de versão anterior, ao fabricante o modelo atualizado e no escritório um modelo com alterações sendo feitas.

ligacoes-parafusadas06-Pligacoes-parafusadas07-P

C - Erro de Cálculo do comprimento das peças

ligacoes-parafusadas08-PErro muito comum de acontecer e que revela a falta de atenção durante o projeto.

Normalmente ocorre por erros de cálculos pois envolve ângulos, distâncias e diminuições devido ao formato retangular das peças em geral.

Prejudicam o andamento da obra pois envolvem retrabalho da peça como novos furos devido ao corte das pontas ou soldas para completar o comprimento das peças.

Também podem ocorrer erros no cálculo do comprimento dos parafusos, de forma a atrasar a montagem.

ligacoes-parafusadas09-PAo lado temos dois exemplos de problemas relacionados ao comprimento das peças.

No superior, uma peça que teve de ser soldada devido a falta de comprimento na fabricação. Como pode ser visto, a estética da estrutura fica danificada e a peça permanece com furos inutilizados que diminuem sua resistência.

Na figura inferior, uma peça que fora fabricada com o comprimento maior do que o necessário, esse caso é menos problemático que o anterior pois envolve somente o corte e nova furação, não sendo necessária a solda.

D - Diâmetro errado do furo ou do Parafuso

Pode acarretar basicamente dois problemas: falta de resistência nos parafusos, se esses têm áreas inferiores às calculadas; suscetibilidade de escoamento ou ruptura na região dos furos, se esses tiveram de ser ampliados por divergências no projeto. Existe portanto a necessidade de recalcular a ligação para verificar a estabilidade desejada.

E - Parafuso incompatível com a ligação

Existe o risco da troca de parafusos em montagens, colocando-se parafusos comuns no lugar dos de alta resistência, especificados em projeto. Essa falha pode ser fatal e implica em cuidados no recebimento e na armazenagem dos materiais, bem como na confiabilidade do fornecedor.

F - Erros na locação de furos durante a fabricação

Muitas empresas não possuem um meio automático de furação, cabendo aos operários traçarem os furos com trenas e riscadores para o executarem manualmente. A peça toda é suscetível ao erro, chegando à obra com medidas erradas que impedem a montagem ou fazem o parafuso entrar de maneira inclinada, podendo dobrar quando carregado.

ligacoes-parafusadas10-PG - Falta de aperto do Parafuso

Em muitas obras, as estruturas metálicas são executadas de forma apressada, deixando para trás ligações incompletas ou mal finalizadas.
Os parafusos funcionam ou por atrito ou por contato, sendo regulado o seu aperto pela NBR 8800/86. A falta de aperto pode então inutilizar uma ligação, causando-lhe flexibilidade imprevista e possibilidade de colapso por sobrecarregar outros nós de ligação.

Fonte:

CESEC/UFPR – Centro de Estudos de Engenharia Civil da Universidade Federal do Paraná

     

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