Tipos Básicos de Conexões na Construção de Estruturas de Aço
Em estruturas de pórtico, o detalhamento das ligações entre vigas e pilares incorpora uma variedade de tipos de ligação para considerar as ações aplicadas. Em geral, as ligações entre vigas e pilares são feitas por parafusos ou soldagem, ou ainda por meio de ligações fixas em I/J. A seleção do tipo de ligação depende dos requisitos da estrutura. Por exemplo, um pórtico não contraventado, submetido a momentos fletores, pode utilizar ligações fixas em I/J totalmente soldadas. Para uma estrutura móvel, ligações feitas com parafusos de classe 8.8 podem fornecer uma restrição semelhante à de cintos de segurança; essas ligações são fáceis de remover e substituir. Uma abordagem de projeto semelhante pode ser adotada para incorporar ligações que considerem movimentos potenciais, como, por exemplo, ligações articuladas (pin connections). Em estruturas de pontes, ligações articuladas podem ser utilizadas para acomodar movimentos. Já as ligações fixas em pórticos são empregadas em megaestruturas e arranha-céus para resistir às cargas laterais. Do ponto de vista econômico, outras estruturas de pórtico podem incorporar menos detalhamento. Do ponto de vista estético, as megaestruturas incluem um alto nível de detalhamento. Para elementos de grande diâmetro, as ligações soldadas atendem a mais disposições da norma EN 1993-1-8 do que as ligações parafusadas.
O uso de soldas nas ligações entre vigas de aço e pilares aumenta a rigidez global do quadro estrutural e ajuda a distribuir as cargas por todo o quadro. No caso de soldas de penetração total, a junta é considerada sólida. As cargas são aplicadas à junta durante um longo período e mantidas por muito tempo. Por conseguinte, prefere-se o uso de soldas de penetração total ao uso de vários parafusos. A frase «As disposições da norma EN 1993-1-8 apoiam a participação de pessoas competentes» significa que a envolvência dessas pessoas é recomendável. Cabe às referidas pessoas competentes determinar e verificar se uma solda foi executada em conformidade com as normas definidas. Uma oficina pode realizar ensaios por ultra-som para identificar eventuais defeitos numa solda. Tais soldas eliminam os problemas associados ao uso de parafusos. Contudo, sob a perspectiva da responsabilidade e da gestão do esforço, os trabalhadores devem ter especial cautela devido aos efeitos do ambiente circundante e das condições meteorológicas, especialmente às variações que ocorrem durante o processo de soldagem.
Ligações: Placas Finais, Ligações com Apoio, Sistemas de Placas em Lâmina
Na montagem de estruturas metálicas, as ligações parafusadas oferecem diversos benefícios. Os principais sistemas atualmente utilizados são:
– Ligações com placas finais, que facilitam a transmissão de momentos da mesa inferior para a superior sob tração ou da inferior para a superior sob compressão.
– Ligações com apoio, que fornecem suporte vertical com auxílio de uma cantoneira inferior.
– O uso de ligações com placas em lâmina ganhou certa popularidade. Diz-se que esse tipo de ligação reduz o tempo necessário no canteiro para a conexão dos elementos.
Como indicado acima, a principal finalidade de todos esses sistemas de ligação é reduzir os requisitos de tolerâncias de projeto e construção, conforme afetados por diversas modificações. Ensaios realizados recentemente em Placas Finais Estendidas (EEP) demonstraram um aumento na resistência a momentos de até 15% em comparação com um projeto baseado em espessura nula. A variabilidade nas alterações no canteiro é maior do que a normalmente admitida no projeto estrutural.
Fator de Conexão Soldado Parafusado
Velocidade de Instalação: Rápida (pré-fabricada) / Lenta (soldagem no local)
Flexibilidade de Modificação: Limitada (soldagem) / Flexível (pré-fabricada)
Complexidade de Inspeção: Exige ENS / Verificação Visual (pré-fabricada)
Resistência Superior à Vibração Exige o Uso de Porcas de Travamento
Vários Considerações de Projeto para Conexões de Aço Eficientes e Econômicas (pré-fabricada)
Transmissão de momentos, ductilidade e eficiência da junta
Em sistemas de contraventamento por momento, é necessária ductilidade para controlar a quantidade de deformação lateral do sistema. Para controlar a deflexão das conexões de momento, a ductilidade dessas conexões deve ser suficiente para acomodar a deformação do sistema. As conexões devem ser projetadas para atingir o nível exigido de ductilidade. Durante um evento sísmico, se as conexões forem projetadas de forma excessivamente rígida, elas podem falhar de maneira frágil e prematura. Isso não significa que se recomende uma conexão extremamente flexível. É necessário um compromisso ideal.
Projeto e Montagem de Seção em H
Na montagem no local, o protocolo é fixar os elementos com parafusos de alta resistência até aproximadamente 70% do torque total, alinhando as vigas dentro de um limite de L/500. Até que 75% das ligações atinjam a resistência total, as estruturas exigem escoramento temporário. Isso ajuda a minimizar complicações no local. Uma distribuição consistente de cargas contribui para melhorar o desempenho da estrutura.
Perguntas frequentes
Quais são os diferentes tipos de ligações em uma estrutura de aço?
Os diferentes tipos de ligações em estruturas de aço incluem, sem se limitar a eles, soldagem, parafusamento, rebite e ligações por pino.
Quais são as vantagens do uso de uma junta soldada em uma estrutura de aço?
O uso de uma junta soldada resulta em uma ligação com rigidez muito maior e, portanto, desempenha um papel fundamental no desempenho da estrutura de aço. Além disso, uma junta de estrutura permite que a estrutura suporte a carga de forma uniforme, distribuída sobre a área da junta.
Quais são as vantagens do uso de ligações parafusadas em uma estrutura de aço?
A principal vantagem de se utilizar uma conexão parafusada é que a estrutura do quadro pode ser facilmente montada, desmontada e transportada. As conexões parafusadas dos membros do quadro podem ser transportadas facilmente caso a estrutura seja grande.
Quais são as conexões do quadro para uma estrutura de aço e como são projetadas?
Os momentos de carga atuando em um determinado quadro são transferidos para membros adjacentes. As juntas em estruturas de aço são projetadas para proporcionar facilidade e economia na construção das estruturas.