Nota importante de especialista: Este é um texto educacional de arquivo, não uma especificação de projeto atual, cálculo estático ou instruções de fabricação e montagem. O dimensionamento e execução de estruturas metálicas devem seguir regulamentos e normas vigentes, projeto de engenheiro autorizado, documentação do fabricante, controle de materiais e juntas soldadas ou mecânicas, bem como medidas de segurança prescritas.
A concepção e construção de estruturas metálicas não faz parte da actual oferta pública de Savo Kusić. O foco de produção atual consiste em janelas de madeira, janelas de madeira-alumínio e portas personalizadas.
Nas construções em aço existem hastes, vigas, vasos, suportes de superfície, etc. compostos por perfis válidos. As conexões devem conectar perfis individuais de forma que formem peças estruturais que atuem como uma unidade única. Isto só é conseguido se as ligações puderem transferir com segurança as tensões que ocorrem entre as peças individuais. Quando existe apenas pressão na ligação entre as duas partes, a tensão é transferida por contacto directo entre o meio de ligação e o elemento. Além das conexões fixas, existem também conexões móveis que permitem determinados movimentos (juntas, bujões centrais, extratores, rolamentos, etc.).
Rebites
Somente o básico será dito sobre os rebites, porque hoje eles quase não são usados - foram substituídos por parafusos. São tampões, semelhantes a pregos, que ficam localizados em aberturas nas peças a serem unidas e depois rebitadas. Os rebites brutos (fig. 1) são feitos de aço redondo laminado. No caso de construções em aço, os rebites são rebitados com um brilho vermelho brilhante. Ao rebitar, a cabeça do rebite bruto existente é bem apoiada com uma ferramenta adequada. A cabeça final é moldada usando um martelo, principalmente acionado pneumaticamente, somente após o pescoço do rebite ter sido totalmente acionado. Para a qualidade da rebitagem é muito importante que o pescoço do rebite preencha completamente as aberturas. O diâmetro do rebite é 1mm menor que o diâmetro do furo, o pescoço do rebite deve ser compactado por pressão ou punções antes que a cabeça final tome forma.
Fig. 1 - a) Rebite bruto; b) Rebite com cabeça semicircular; c) Rebite com cabeça escareada; d) Rebite com cabeça semicircular para caldeiras
Estresse e resistência de rebites individuais (estático)
Conexões de cisalhamento (fig. 2) constituem o campo de aplicação mais importante de rebites em estruturas de aço. De acordo com o número de seções carregadas de cisalhamento do pescoço do rebite, as conexões de peça única, de duas peças e de múltiplas peças são diferenciadas (fig. 3). Com a conexão mostrada na fig. 4 (conexão de corte duplo) há um estado de tensão simétrico.
Fig. 2
Fig. 3 - Conexão de uma peça e duas peças
As pressões entre a porta e o revestimento dos furos dependem da espessura dos rebites e das dimensões das peças unidas; sua distribuição é dada pela fig. 4a. Para o cálculo prático, foi assumida uma distribuição uniforme de tensão ao longo da espessura da chapa (fig. 4b). A distribuição de tensões ao longo da circunferência do pescoço do rebite é dada na fig. 4c. Para o dimensionamento é calculado com distribuição uniforme ao longo do diâmetro conforme fig. 4d. O valor médio de σlm é a tensão no envelope do furo.
Fig. 4 - Tensões por envelope de furo; a) ec) reais; b) e d) premissas usuais de cálculo
Cálculo normal de rebites
A resistência ao cisalhamento depende principalmente do material do rebite. Ao avaliar os resultados dos testes, deve-se ter em mente que o material dos rebites é diferente daquele com que as chapas são unidas e que a resistência do material do rebite é aumentada pela rebitagem.
A resistência à compressão por envelope de furo, como o valor de carga mais alto, não é tão claramente expressa quanto a resistência ao cisalhamento. Quando a distância e da extremidade da chapa não é muito grande, os rebites rasgam-na; A Fig. 5 mostra imagens detalhadas. A tensão de esmagamento ao longo do envelope do furo, necessária para cisalhar as extremidades das chapas, pode ser para e < 2,5d prikazati obrascem σlB = σB e/d. Širina b je bez primetnog uticaja na jačinu gnječenja po omotaču rupe, σB je jačina na kidanje spojenih limova.
Fig. 5 - Tipos de fraturas
Regras históricas de rebites
Espaçamento de rebites. O espaçamento dos rebites e (distância entre eixos) é limitado para baixo devido à facilidade de rebitagem, picos de tensão e redução da resistência do furo. O espaçamento máximo dos rebites é limitado, portanto os conectores não devem ser abertos devido ao risco de ferrugem, nem as chapas devem ser dobradas sob pressão. A maior distância depende da espessura da chapa t. Os espaçamentos usuais dos rebites para pontes ferroviárias e outras estruturas de aço diferem dentro de certos limites. A distância do final é e1 e está na direção da força. A distância do final e2 é perpendicular à direção da ação da força.
Posição de rebitagem. Os rebites são principalmente dispostos em padrões regulares de rebites e colocados em linhas retas um atrás do outro. Para seções mais largas, são necessárias mais fileiras de rebites (fig. 6), devendo ser seguida a tabela 1. Para rebites estruturais internos de hastes de tensão largas, pode ser aumentado para dobrar os valores da tabela 1.
Fig. 6
Fig. 7 - Exemplo de rebites para aço perfilado
Parafusos e buchas
Os parafusos são quase sempre utilizados em construções onde é necessário proteger a conexão. Os parafusos feitos de material de alta qualidade devem transmitir forças por fricção, enquanto a resistência ao cisalhamento e as tensões de compressão no casco do plugue não contribuem significativamente. Nas estruturas de aço são utilizados parafusos com roscas métricas. As regras para aplicação de parafusos correspondem àquelas para rebites de mesmo diâmetro de furo d. Porém, a menor distância não deve ser menor que e = 3,5d, preferencialmente 4d. Outras distâncias, raízes e medidas lineares são iguais às dos rebites. Os parafusos devem estar mais afastados entre si do que os rebites, devido à maior necessidade de espaço para as porcas e a chave de parafuso.
Para estruturas de aço, são consideradas principalmente as seguintes formas:
Parafusos sextavados brutos: possuem porca sextavada e arruela Diâmetro da rosca d = 10 a 33 mm com diâmetros de furo d1 = 11 a 34 mm. Esses parafusos são usinados apenas nas roscas, portanto deixe um espaço de 0,5 a 2 mm entre o corpo e o furo. Deve-se ter cuidado com forças maiores, pois as conexões com parafusos geralmente apresentam deformações significativas.
Fig. 8 - Parafuso
Parafusos: suas dimensões correspondem aos parafusos sextavados brutos, mas possuem corpo usinado precisamente cilíndrico para que preencham bem o furo. Os parafusos montados substituem os brutos quando forças maiores precisam ser transmitidas ou quando os movimentos nas conexões precisam permanecer dentro de limites pequenos.
Placas de apoio: os parafusos são aplicados com placas de apoio. A espessura da placa depende do tamanho do parafuso utilizado.
Marcações: marcações, furos e tamanhos de parafusos são fornecidos na tabela a seguir:
Fig. 9 - Marcas de parafusos
Tensão estática de parafusos individuais
Conexões de cisalhamento: O estado de tensão nas conexões parafusadas é semelhante ao das conexões rebitadas. No dimensionamento é calculado com os valores médios da tensão de cisalhamento τm e da pressão no revestimento do furo σlm. Sabe-se que a pressão no revestimento do furo aumenta muito quando as roscas entram no furo, o que deve ser evitado.
A resistência ao atrito em conexões normais com parafusos é menor do que em conexões rebitadas, porque ao apertar as porcas, apenas forças de aperto relativamente pequenas podem ser alcançadas. Apertar demais danificará as roscas. Refere-se aos parafusos de alto valor que tornam a resistência ao atrito nas conexões crucial para o seu comportamento.
A resistência ao cisalhamento dos plugues cilíndricos instalados é a mesma dos rebites. Um teste de ruptura estático não pode, em circunstâncias normais, determinar qualquer diferença entre tampões e rebites instalados em termos de resistência à compressão por envelope de furo. Durante o carregamento de fadiga, a resistência ao atrito proporcionalmente menor é a causa de um comportamento significativamente diferente das conexões com parafusos.
Os parafusos brutos têm uma resistência menor em conexões com carga de cisalhamento até 20% devido à folga entre o furo e o corpo do parafuso. Por esta razão, as tensões admissíveis para parafusos brutos são inferiores às dos parafusos montados. Para dimensionamento, deve-se considerar o diâmetro real do corpo d.
Tampas de junta
As tampas das juntas fornecem uma conexão resistente à tensão e pressão, onde os elementos conectados podem ser girados. Aplicação nas juntas de suportes Gerber, cintas suspensas de pontes suspensas de corrente, ligações de hastes tensionadas em forma de juntas, etc. pontes com rolhas quase não se constroem mais. Altas forças de atrito, que ocorrem nos plugues, impedem o movimento, enquanto a rotação mútua é alcançada apenas com momentos maiores.
Fig. 10 - Tampas, a) tampa com parafuso; b) cortiça com fenda; c) tampão de uma ponte suspensa
O estado de tensão no plugue é principalmente semelhante ao das conexões rebitadas. Os plugues são, portanto, dimensionados de acordo com a tensão de cisalhamento média τm e a tensão de compressão média por envelope de furo σlm. Entretanto, como os plugues devem ser girados facilmente, σlm é obtido menos. As tensões de flexão nos plugues são em sua maioria insignificantes, mas podem atingir valores significativos quando as seções unidas são altamente concentradas.
Métodos de cálculo atuais, detalhes de juntas prescritos e documentação do projeto de um especialista autorizado são usados para cada objeto real. Este texto é preservado como um recurso educacional histórico.