11.1 Introdução
As ligações de elementos estruturais com secções de paredes finas são normalmente usadas para: • fixação de painéis metálicos a uma estrutura de suporte, ex.: uma madre;
• interligação de dois ou mais painéis metálicos, ex.: costuras longitudinais de chapas; • assemblagem de secções lineares enformadas a frio, ex: estruturas de armazenamento. Encontra-se disponível uma variedade de métodos de montagem de estruturas com elementos de secções de paredes finas. Em comparação com ligações mais espessas (t> 3 mm) o comportamento de ligações em elementos de paredes finas é caracterizado pela pequena rigidez das placas. Neste caso, podem surgir efeitos adicionais no Estados Limites Últimos e de Serviço e o nível de segurança pode depender do controle de qualidade. Exemplos de tais efeitos podem ser: a inclinação do ligador no esmagamento do orifício, rotação do ligador em roturas por escorregamento ou a grande distorção da placa quando o ligador está à tracção e a chapa é solicitada directamente em cima da cabeça do ligador. Esta é a razão pela qual foram desenvolvidas regras específicas para ligações em elementos enformados a frio, que são, nalguns casos, diferentes das regras previstas para elementos metálicos laminados.
11.2 Ligadores
Para construções com elementos de secções de paredes finas, podem-se utilizar os seguintes tipos de ligadores [Toma et al., 1993], [Yu, 2000]:
• ligadores mecânicos; • soldadura;
• colas.
11.2.1 Ligadores Mecânicos
O Quadro 1 apresenta as possíveis aplicações para os diferentes tipos de ligadores mecânicos, de acordo com Toma [Toma et al., 1993]. São ainda fornecidos alguns pormenores para cada um dos ligadores mecânicos. Parafusos com porcas constituem ligadores roscados a colocar em orifícios previamente executados nos elementos a unir
.
A utilização de elementos de secções de paredes finasrequer o uso de parafusos roscados até à cabeça. O diâmetro do parafuso varia normalmente entre M5-M16 e as classes mais utilizadas são 8.8 ou 10.9.
De acordo com resultados obtidos experimentalmente, podem ocorrer quatro tipos básicos de modos de rotura nas ligações aparafusadas de enformados a frio:
• corte longitudinal da chapa ao longo de duas linhas paralelas, Figura 11.1a; • esmagamento ou enrugamento de material na frente do parafuso, Figura 11.1b; • rotura da chapa à tracção, Figura 11.1c;
LIGAÇÕES DE PERFIS ENFORMADOS A FRIO
114 Manual de ligações metálicas
Quadro 11.1: Resumo dos campos de aplicação para ligadores mecânicos.
Finas - espessas
Aço - madeira
Espessas -
espessas Ligador Observação
X X Parafuso M5-M16
X
Parafusos auto-roscáveis φ 6,3 com anilhar ≥ 16 mm, 1 mm de espessura com material
elastomérico
X X
Parafusos com cabeça hexagonal φ 6,3 ou 6,5, com anilha ≥ 16 mm, 1 mm de espessura com
material elastomérico
X X
Parafusos auto-perfuradores, com diâmetros:
φ 4,22 ou 4,8 mm
φ 5,5 mm
φ 6,3 mm Rebites cegos, com diâmetros:・
φ 4,0 mm
φ 4,8 mm
φ 6,4 mm
X Pregos
Em muitos casos, a ligação está sujeita a uma combinação de modos de rotura. A fractura da chapa é muitas vezes causada pela rotação excessiva do parafuso e deformação da chapa. Os parafusos podem constituir um modo rápido e efectivo de ligar chapas metálicas em painéis de fachada e cobertura, como ilustrado nas Figura 11.2. Podem também ser usados em sistemas metálicos porticados e treliças de cobertura, bem como servir de ligadores de painéis de gesso cartonado a perfis metálicos. Existem dois tipos de parafusos:
• parafusos auto-roscáveis (por deformação ou furação); • parafusos auto-perfuradores.
Figura 11.1: Tipos de roturas em ligações aparafusadas: a) corte longitudinal da chapa, b) esmagamento da chapa, c) rotura à tracção da chapa, d) rotura por corte do parafuso.
LIGAÇÕES DE PERFIS ENFORMADOS A FRIO
Manual de ligações metálicas 115
A maior parte dos parafusos são combinados com anilhas de modo a aumentar a resistência ao esmagamento da ligação e/ou selar a ligação. Alguns tipos têm cabeças plásticas ou protectores plásticos para conferir resistência à corrosão ou a côr desejada.
Figura 11.2: Aplicação de parafusos auto-roscáveis.
A Figura 11.3 mostra dois exemplos de parafusos auto-perfuradores. A Figura 11.4 apresenta os vários tipos de rosca para parafusos auto-roscáveis por deformação. O tipo A é usado para ligar chapas finas. O tipo B é usado para fixações a bases de aço de espessura superior a 2 mm. O tipo C é usado normalmente para fixações de bases metálicas finas (espessura até 4 mm) a bases metálicas. Os parafusos auto-roscáveis são usualmente fabricados em aço-carbono (zincado e lubrificado). A Figura 11.5 apresenta alguns exemplos de parafusos auto roscáveis por furação. Os parafusos auto- roscáveis por furação são usados para ligações a bases metálicas espessas. Os parafusos auto- perfuradores abrem o seu próprio orifício e formam a rosca numa única operação.
7.7 drill flute drill point drill diameter scre w l en g th th re ad le n g th d ri ll le n g th
Figura 11.3: Exemplos de parafusos auto-perfuradores.
Tipo A Tipo B Tipo C
Figura 11.4: Exemplos de rosca para parafusos auto-roscáveis por deformação.
Figura 11.5: Exemplos de rosca para parafusos auto-roscáveis por furação.
...nervurado ...plano
V - viga de cobertura Chapa de cobertura ondulada
Diâmetro de furação Ponto de furação Compri mento do paraf us o Compri mento de fu ração Compri mento da ro sc a
LIGAÇÕES DE PERFIS ENFORMADOS A FRIO
116 Manual de ligações metálicas
Rebites cegos e rebites tubulares são muitas vezes usados na construção com perfis enformados a frio. São usados para simplificar a montagem, reduzir o custo da ligação bem como por questões estéticas. Um rebite cego é um ligador mecânico capaz de ligar peças onde o acesso é limitado e é feito apenas por um dos lados. De acordo com o método de aplicação, os rebites-cegos encontram-se ilustrados na Figura 11.3.
Os rebites tubulares são muitas vezes usados para ligar chapas metálicas. A resistência ao corte ou compressão é comparável à dos rebites sólidos. Os diâmetros do corpo dos rebites variam entre 0,8 e 7,9 mm. Os comprimentos mínimos variam entre 0,8 a 6,4 mm, respectivamente.
Cut at rivet head and grind