7.1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS

Neste trabalho foram apresentados os resultados dos ensaios realizados em 158 cantoneiras formadas a frio, com diferentes dimensões de abas, espessuras e configurações de parafusos, visando a determinação de uma relação consistente que quantificasse a redução da eficiência da seção líquida do perfil parafusado quando conectado por apenas um dos elementos da seção transversal.

Foram, também, avaliadas e quantificadas as influências que algumas situações construtivas podem acarretar no desempenho da seção líquida de uma ligação parafusada, como o uso de arruelas, o puncionamento dos furos, as ligações excêntricas em relação o eixo da aba conectada, a conexão das duas abas das cantoneiras, o emprego de cantoneiras com abas desiguais conectadas pela maior ou pela menor aba e a aplicação de torque mínimo na instalação dos parafusos.

A modelagem numérica por elementos finitos de diversos perfis foi executada e seus resultados foram comparados com aqueles obtidos experimentalmente de modo a verificar a sua viabilidade no apoio e complementação das pesquisas experimentais envolvendo perfis de chapas finas.

7.2 – CONCLUSÕES

Após a realização da revisão bibliográfica, das análises dos resultados experimentais e numéricos obtidos dos ensaios, das modelagens estatística e por elementos finitos e das avaliações e validações realizadas neste trabalho, podem ser apresentadas as seguintes conclusões:

1. A equação prescrita pela norma brasileira destinada ao dimensionamento de perfis formados a frio, a NBR 14.762-2001, baseada na norma norte- americana AISI-2001, resulta, em um grande número de situações, em valores de cargas de ruptura da seção líquida de cantoneiras superiores àqueles efetivamente encontrados nos ensaios realizados neste trabalho e em trabalhos de outros pesquisadores;

2. Os modos de falha de esmagamento e de ruptura da seção líquida indicados pela norma NBR 14.762-2001 para cantoneiras, não foram comprovados na maioria dos ensaios, devido, principalmente, à estimativa inadequada da carga de ruptura da seção líquida, tanto para mais como para menos;

3. A equação prescrita pela NBR 14.762-2001 para a estimativa da carga de esmagamento forneceu valores adequados para este modo de falha, os quais foram comprovados por diversos resultados dos ensaios;

4. Cantoneiras com 2 parafusos por seção possuem maior resistência à ruptura da seção líquida do que seções com apenas 1 parafuso. Esta diferença pode ser considerada no dimensionamento do perfil, de modo a otimizar a sua seção e permitir a indicação adequada do modo de falha da ligação;

5. À medida que a largura da aba desconectada aumenta em relação à largura da aba conectada, acontece uma redução da eficiência da seção líquida da cantoneira, de maneira não proporcional à distância x, utilizada na equação

de cálculo do coeficiente Ct. Portanto, a consideração direta da relação

entre as abas desconectada e conectada, descreve melhor a performance da ligação nesta situação;

6. A variação da espessura da aba conectada do perfil provoca certa alteração na eficiência da seção líquida e uma medida da esbeltez do elemento conectado pode contribuir para uma melhor quantificação da redução da área líquida da cantoneira;

7. A distância entre a borda da cantoneira, na direção da solicitação, e o primeiro parafuso da ligação afeta, principalmente, o valor da carga de esmagamento. A ruptura da seção líquida parece ser menos afetada;

8. Cantoneiras compostas de uma linha de parafusos, executada próxima à borda livre da seção transversal, possui resistência à ruptura da seção líquida consideravelmente inferior àquelas obtidas com linhas de parafusos executadas entre o eixo da aba conectada e a aba desconectada. Ligações dessa natureza devem ter seu coeficiente de redução da área líquida (Ct)

reduzidos de 30% a 40%;

9. As cargas previstas pela norma NBR 14.762-2001 para a ruptura da seção líquida em cantoneiras com as duas abas conectadas e com 2 ou mais seções de parafusos estão condizentes com as cargas obtidas nos ensaios. Nos casos com duas abas conectadas, mas com apenas uma seção de parafusos, a norma subestimou consideravelmente aquela carga;

10. A presença de arruelas junto às porcas e às cabeças dos parafusos, assim como a execução dos furos dos perfis através do puncionamento não alterou de maneira significativa a carga de ruptura da seção líquida. Para o esmagamento, porém, o puncionamento dos furos deve ser considerado; 11. Para os níveis de carga aplicados nos ensaios, a não aplicação de torque

calibrado mínimo durante a instalação dos parafusos não provocou alteração importante nas cargas de ruptura da seção líquida.

12. A partir de regressão linear múltipla de resultados experimentais de 86 ensaios, propõe-se a seguinte equação para a determinação do coeficiente de redução da área líquida (

C

t) de cantoneiras formadas a frio, com abas

iguais ou desiguais, conectadas pela maior ou menor aba, com duas ou mais seções de parafusos, cujas seções possuam 1 ou 2 parafusos por seção:

t

1,12 0,29

(0,55

cn

0,13

d

2,51 )

c

b

b

x

C

L

b

t

+

−

=

−

−

onde

x

é a distância do plano da aba conectada até o centro de gravidade, L é o comprimento total da ligação parafusada,

bc é a largura total da aba conectada,

bd é a largura total da aba desconectada,

bcn é a largura líquida aba conectada, e

t é a espessura da aba do perfil.

13. O desempenho da equação proposta é superior àquele da equação prescrita pela norma NBR 14.762-2001, tanto nos resultados dos ensaios deste trabalho, quanto nos resultados de outros pesquisadores. A equação proposta apresenta as menores diferenças (absolutas e percentuais) entre os valores calculados e os valores experimentais.

14. Os seguintes valores dos coeficientes de redução da área líquida podem ser usados para o pré-dimensionamento de ligações parafusas em cantoneiras formadas a frio:

Tabela 7.1 – Coeficientes Ct para pré-dimensionamento de ligações

parafusadas em cantoneiras formadas a frio

1 Parafuso por Seção 2 Parafusos por Seção Tipo de Cantoneira 2 Seções 3 Seções 4 ou mais Seções 2 Seções 3 Seções 4 ou mais Seções Abas Iguais 0,40 0,45 0,45 0,43 0,53 0,58 Abas Desiguais

Conexão pela Menor Aba 0,35 0,40 0,45 0,50 0,53 0,60

Abas Desiguais

15. O número de perfis com apenas uma seção de parafusos, onde os resultados dos ensaios indicaram como modo de colapso a ruptura da seção líquida, foi insuficiente para propor equação confiável para a sua estimativa e, também, para avaliar a qualidade da equação proposta pela norma brasileira NBR 14.762-2001.

16. O emprego da equação de Ramberg-Osgood para a descrição da não- linearidade existente entre a tensão e a deformação obtidas nos ensaios uniaxiais de tração, com resultados expressos em termos de tensão e deformação real, apresentou-se como um procedimento para a modelagem numérica de cantoneiras formadas a frio por elementos finitos tipo casca que possibilitou a obtenção de resultados de carga de ruptura equivalentes àqueles determinados por ensaios experimentais.

17. As deformadas dos perfis ensaiados são bem representadas pelos modelos numéricos de elementos finitos que incorporam análises de grandes deformações e grandes deslocamentos, simulando adequadamente as deformações e tensões surgidas nas abas e nos furos das cantoneiras.

7.3 – RECOMENDAÇÕES

Após os ensaios e análises desenvolvidas neste trabalho, podem se apresentadas as seguintes recomendações e sugestões:

1. Sugere-se a realização de pesquisas de modo a quantificar o efeito da distância da borda do perfil até o primeiro parafuso, na direção da solicitação, sobre a carga de ruptura da seção líquida naqueles perfis com 2 ou mais parafusos por seção;

2. Sugere-se a realização de pesquisa experimental de modo a avaliar as respostas de cantoneiras conectadas por apenas uma aba, com uma seção de parafusos, cujo modo de falha predominante é a ruptura da seção líquida;

3. Uma importante pesquisa é a obtenção de uma equação ou coeficiente que quantifique a redução da resistência à ruptura da seção líquida ocorrida em ligações com parafusos instalados em uma única linha próxima à borda livre da aba conectada de cantoneiras;

4. Sugere-se a realização de ensaios empregando chapas de fixação com espessuras inferiores às utilizadas neste trabalho, de modo a quantificar a possível influência deste parâmetro nos resultados;

5. Sugere-se aplicar a metodologia apresentada neste trabalho para a obtenção de coeficientes de redução da área líquida em perfis U formados a frio e em perfis e cantoneiras de chapa grossa;

6. Sugere-se pesquisar uma relação que expresse com mais precisão o valor da carga de esmagamento em cantoneiras com as duas abas conectadas e apenas uma seção de parafusos;

7. Sugere-se realizar a modelagem numérica por elementos finitos de ligações parafusadas em cantoneiras de modo a avaliar o comportamento das mesmas na presença de furos em zig-zag, especialmente com relação à ruptura da seção líquida;

8. Uma relevante pesquisa a ser desenvolvida é a calibração de modelos numéricos que melhor representem curvas carga-deslocamento de perfis formados a frio com ligações parafusadas;

9. Sugere-se constar explicitamente na norma brasileira de perfis formados a frio, critérios ou recomendações para o uso do puncionamento na execução da furação e para o uso de arruelas nas ligações parafusadas;

No documento Análise experimental e numérica de cantoneiras de aço formadas a frio, sob tração e conectadas por parafusos (páginas 164-170)