NBR 8800 — Ligações: Parafusos e Soldas

Dimensionamento de ligações conforme ABNT NBR 8800:2008, Seções 6 e 7

As ligações são elementos críticos em estruturas metálicas — frequentemente governam o dimensionamento e representam a maior parcela do custo de fabricação. Este artigo cobre parafusos (por contato e por atrito), soldas (filete e entalhe), e dois exemplos resolvidos passo a passo.

Tipos de Ligação

Rígida (momento)

Transmite momento fletor integralmente entre os membros. Exemplos: ligação de base de pilar, emendas de viga com chapa de topo. Deve ser dimensionada para momento e cortante.

Flexível (somente cortante)

Transmite apenas cortante, permitindo rotação relativa. Exemplos: cantoneira de alma, shear tab. Dimensionada apenas para força cortante.

Semi-rígida

Comportamento intermediário — transmite momento parcial. Requer análise com curva momento-rotação. Pouco utilizada na prática brasileira.

Tipos de Parafuso

ASTM	ISO equiv.	$f_{ub}$ (MPa)	Uso
A307	4.6	415	Ligações secundárias, terças
A325	8.8	825	Ligações estruturais (mais comum)
A490	10.9	1035	Ligações de alta resistência

Áreas de parafusos comuns

Diâmetro	$A_b$ (mm²)	$A_r$ (mm²)
M16	201	157
M20	314	245
M22	380	303
M24	452	353

$A_b$ = área bruta (corpo), $A_r$ = área na rosca.

Ligações por Contato (Bearing-Type)

Cisalhamento do parafuso

Quando o plano de cisalhamento passa pela rosca:

F_{v,Rd} = \frac{0{,}40 \cdot A_b \cdot f_{ub}}{\gamma_{a2}}

Quando o plano de cisalhamento passa pelo corpo:

F_{v,Rd} = \frac{0{,}50 \cdot A_b \cdot f_{ub}}{\gamma_{a2}}

Tração do parafuso

F_{t,Rd} = \frac{0{,}75 \cdot A_b \cdot f_{ub}}{\gamma_{a2}}

Interação cisalhamento-tração

\left(\frac{F_v}{F_{v,Rd}}\right)^2 + \left(\frac{F_t}{F_{t,Rd}}\right)^2 \leq 1{,}0

Pressão de contato (bearing)

Para furos padrão e distância de borda adequada:

F_{c,Rd} = \frac{2{,}4 \cdot d_b \cdot t \cdot f_u}{\gamma_{a2}}

onde $d_b$ é o diâmetro do parafuso, $t$ a espessura da chapa e $f_u$ a resistência à ruptura do material da chapa.

Ruptura em bloco (block shear)

R_{bs} = \frac{1}{\gamma_{a2}} \min\!\left(0{,}60 f_u A_{nv} + f_u A_{nt},\; 0{,}60 f_y A_{gv} + f_u A_{nt}\right)

onde $A_{nv}$ = área líquida em cisalhamento, $A_{nt}$ = área líquida em tração, $A_{gv}$ = área bruta em cisalhamento.

Ligações por Atrito (Slip-Critical)

A resistência ao deslizamento por plano de contato por parafuso:

F_{at,Rd} = \mu \cdot T_b \cdot N_s

onde $\mu$ é o coeficiente de atrito, $T_b$ a força de protensão mínima, e $N_s$ o número de planos de deslizamento.

Coeficientes de atrito

Classe	$\mu$	Condição da superfície
A	0,35	Laminada limpa ou jateada com pintura Classe A
B	0,50	Jateada sem pintura ou com pintura Classe B
C	0,35	Galvanizada a quente, rugosidade controlada

Distâncias Mínimas

Espaçamento mínimo entre furos: $p_{\min} = 2{,}7 \cdot d_b$ . Distância mínima de borda ( $e_{\min}$ ) varia conforme o diâmetro do parafuso e o tipo de borda (laminada ou cortada).

Distância de borda inadequada pode reduzir a resistência de contato e provocar fendilhamento. Sempre verificar as tabelas da norma (NBR 8800, Tabela 16).

Soldas de Filete

Garganta efetiva

a = 0{,}707 \cdot b

onde $b$ é a perna (leg size) do filete.

Resistência do metal de solda

F_{w,Rd} = \frac{0{,}60 \cdot f_w \cdot A_w}{\gamma_{a2}}

Para eletrodo E70XX: $f_w = 485$ MPa. A área efetiva $A_w = a \cdot L$ (garganta × comprimento).

Resistência do metal base

F_{mb} = \frac{0{,}60 \cdot f_u \cdot A_w}{\gamma_{a2}}

Deve-se verificar ambos — metal de solda e metal base — e adotar o menor.

Resistência por mm de comprimento

Perna $b$ (mm)	$a$ (mm)	$F_{w,Rd}$ (kN/mm)
4	2,83	0,61
5	3,54	0,76
6	4,24	0,92
8	5,66	1,22
10	7,07	1,53

Valores para eletrodo E70XX com $\gamma_{a2} = 1{,}35$ . Soldas transversais ao esforço possuem resistência 1,5× maior que soldas longitudinais.

Soldas de Entalhe (Groove Welds)

Penetração total (CJP)

A solda de penetração total (Complete Joint Penetration) desenvolve a resistência integral do metal base. Não requer verificação separada da solda — a capacidade é a mesma do material conectado.

Penetração parcial (PJP)

A solda de penetração parcial (Partial Joint Penetration) possui garganta efetiva menor que a espessura da chapa. Utilizada quando a penetração total não é necessária ou economicamente viável. A resistência é proporcional à garganta efetiva.

Exemplo Resolvido 1 — Emenda Parafusada

Dados: Cantoneira L 102 × 102 × 9,5 mm, aço ASTM A36 ( $f_y = 250$ MPa, $f_u = 400$ MPa), 4 parafusos M20 A325, ligação em uma aba.

Passo 1 — Cisalhamento dos parafusos (rosca no plano)

F_{v,Rd} = \frac{0{,}40 \times 314 \times 825}{1350} = 76{,}8 \text{ kN/parafuso}

Para 4 parafusos: $4 \times 76{,}8 = 307 \text{ kN}$ .

Passo 2 — Pressão de contato (borda)

Com distância efetiva de borda $l_c = 24$ mm:

F_{c,Rd} = \frac{1{,}2 \times 24 \times 9{,}5 \times 400}{1350} = 81{,}1 \text{ kN}

Passo 3 — Ruptura em bloco

$A_{gv} = 950$ mm², $A_{nv} = 636{,}5$ mm², $A_{nt} = 437$ mm².

R_{bs} = \frac{1}{1{,}35} \min\!\left(0{,}60 \times 400 \times 636{,}5 + 400 \times 437,\; 0{,}60 \times 250 \times 950 + 400 \times 437\right)

R_{bs} = \frac{1}{1{,}35} \min(326{,}6;\; 317{,}8) = \frac{317{,}8}{1{,}35} = 235 \text{ kN}

Resultado

Cisalhamento: 307 kN | Contato: 81,1 kN (por paraf.) | Block shear: 235 kN ← GOVERNA

Lição: ruptura em bloco frequentemente governa em cantoneiras — não basta verificar apenas cisalhamento e contato dos parafusos.

Exemplo Resolvido 2 — Solda de Filete

Dados: Shear tab (chapa de cisalhamento), $V = 180$ kN, perna $b = 6$ mm, comprimento $L = 200$ mm por lado (dois filetes), eletrodo E70XX, aço com $f_u = 400$ MPa.

Passo 1 — Área efetiva

A_w = 2 \times 4{,}24 \times 200 = 1696 \text{ mm}^2

Passo 2 — Resistência do metal de solda

F_{w,Rd} = \frac{0{,}60 \times 485 \times 1696}{1350} = 365{,}6 \text{ kN}

Passo 3 — Resistência do metal base

F_{mb} = \frac{0{,}60 \times 400 \times 1696}{1350} = 301{,}5 \text{ kN} \;\leftarrow \text{GOVERNA}

O metal base governa porque $f_u = 400 < f_w = 485$ MPa.

Passo 4 — Verificação

\frac{V}{F_{mb}} = \frac{180}{301{,}5} = 59{,}7\% \;\checkmark

Utilização de 59,7% — a ligação atende com folga.

Ligações no CalcSteel

O CalcSteel atualmente não dimensiona ligações — o foco está na análise global (esforços, deslocamentos, verificação de barras). Os esforços obtidos na análise (cortante, momento, normal) são os dados de entrada para o projeto manual das ligações.

Comparação com Outras Normas

Aspecto	NBR 8800	AISC 360	Eurocode 3
Cisalhamento parafuso	0,40/0,50 Ab fub	Quase idêntico	$\alpha_v \cdot f_{ub} \cdot A$
Solda de filete	Simplificado (0,60 fw)	Quase idêntico	Método direcional (mais preciso)
Block shear	min de 2 expressões	Idêntico	Formulação diferente (EN 1993-1-8)
Segurança	$\gamma_{a2} = 1{,}35$	$\phi = 0{,}75$	$\gamma_{M2} = 1{,}25$

A NBR 8800 e o AISC 360 são praticamente idênticos para ligações parafusadas. O Eurocode 3 utiliza o método direcional para soldas de filete, decomposindo as tensões na garganta — mais preciso, mas mais trabalhoso.

Checklist de Dimensionamento

Definir tipo de ligação (rígida, flexível ou semi-rígida)
Escolher tipo e diâmetro do parafuso (A307, A325, A490)
Verificar cisalhamento: $F_{v,Rd}$
Verificar tração (se houver): $F_{t,Rd}$ e interação
Verificar pressão de contato: $F_{c,Rd}$
Verificar ruptura em bloco: $R_{bs}$
Para soldas: verificar metal de solda E metal base
Conferir distâncias de borda e espaçamentos mínimos
Se slip-critical: verificar $F_{at,Rd}$ com $\mu$ adequado

Erros comuns

Ignorar ruptura em bloco (frequentemente governa)
Usar $A_b$ quando o plano de cisalhamento passa pela rosca
Não verificar o metal base nas soldas (pode ser mais fraco que o metal de solda)
Esquecer que soldas transversais resistem 1,5× mais que longitudinais
Misturar parafusos e soldas na mesma ligação sem análise adequada

Calcular esforços para suas ligações no CalcSteel

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