Área de Tensão de Parafuso (Métrico)
Calcula a área de tensão (área resistente) de um parafuso de rosca métrica, A_t = (π/4)·(d − 0,9382·p)², a partir do diâmetro nominal d (mm) e do passo da rosca p (mm). A área de tensão é a seção transversal EFETIVA que resiste à tração em um parafuso rosqueado — e ela NÃO é a área do diâmetro nominal (que seria do cilindro liso) nem a área do diâmetro de raiz (o fundo do filete). Por causa da geometria helicoidal da rosca, a ruptura por tração ocorre em uma seção intermediária, e ensaios mostraram que ela corresponde a um diâmetro efetivo igual à média entre o diâmetro de passo e o de raiz, levando à fórmula com o termo 0,9382·p (uma constante geométrica da rosca métrica ISO, de perfil triangular a 60°). A área de tensão é o parâmetro fundamental para todos os cálculos de resistência do parafuso: a pré-carga, a tensão de tração, a carga de prova e a resistência última são todas calculadas multiplicando A_t pela tensão correspondente do material. Usar a área errada (a do diâmetro nominal, maior) superestimaria a resistência e levaria a uniões subdimensionadas. Tabelas de parafusos listam A_t para cada combinação de diâmetro e passo; esta fórmula a calcula para qualquer rosca métrica. Informe o diâmetro nominal e o passo da rosca.
Resultado
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Área de tensão de parafuso (métrico)
A área de tensão (área resistente) de um parafuso de rosca métrica é A_t = (π/4)·(d − 0,9382·p)², a partir do diâmetro nominal d e do passo da rosca p. É a seção transversal efetiva que resiste à tração em um parafuso rosqueado — e ela não é a área do diâmetro nominal (que seria do cilindro liso) nem a do diâmetro de raiz (o fundo do filete). Por causa da geometria helicoidal da rosca, a ruptura por tração ocorre em uma seção intermediária, e ensaios mostraram que ela corresponde a um diâmetro efetivo igual à média entre o diâmetro de passo e o de raiz, levando à fórmula com o termo 0,9382·p (uma constante geométrica da rosca métrica ISO, de perfil triangular a 60°). A área de tensão é o parâmetro fundamental para todos os cálculos de resistência do parafuso: a pré-carga, a tensão de tração, a carga de prova e a resistência última são todas calculadas multiplicando A_t pela tensão correspondente do material. Usar a área errada (a do diâmetro nominal, maior) superestimaria a resistência e levaria a uniões subdimensionadas. Tabelas de parafusos listam A_t para cada combinação de diâmetro e passo; esta fórmula a calcula para qualquer rosca métrica (por exemplo, M10 de passo 1,5 dá A_t ≈ 58 mm²). Informe o diâmetro nominal e o passo da rosca.
Ferramentas Relacionadas
Tensão de Tração em Parafuso
Calcula a tensão de tração em um parafuso, σ = F_b ÷ A_t, a partir da força total de tração no parafuso F_b (N) e da área de tensão A_t (mm²). É a verificação básica de resistência de um parafuso tracionado: a tensão atuante (força dividida pela área resistente) deve ser menor que a resistência do material com margem de segurança. A força F_b é a carga total que o parafuso suporta — em uma junta pré-carregada, é a pré-carga mais a parcela da carga externa que chega ao parafuso (F_i + C·P). A tensão resultante é comparada com a tensão de prova S_p (o limite até onde o parafuso pode ser carregado sem deformação permanente — tipicamente 85-90% do escoamento) ou com a resistência última, conforme o critério. A classe de resistência do parafuso (gravada na cabeça: 8.8, 10.9, 12.9 em métricos; ou graus SAE 2, 5, 8) define essas tensões admissíveis — um parafuso classe 8.8 tem tensão de prova de 580-600 MPa, um 12.9 chega a ~970 MPa. Verificar que σ não excede o admissível, considerando a pré-carga e a carga de serviço, é essencial: parafusos sobrecarregados escoam (perdem a pré-carga) ou rompem. Junto com a verificação de fadiga e de separação, define a segurança da união tracionada. Informe a força total no parafuso e a área de tensão.
Tensão de Cisalhamento em Parafuso
Calcula a tensão de cisalhamento em parafusos solicitados transversalmente, τ = F ÷ (n·A), a partir da força cortante total F (N), do número de parafusos (ou planos de corte) n e da área de cada parafuso A (mm²). Diferente das uniões tracionadas (em que o parafuso é apertado e a carga é axial), em uniões de CISALHAMENTO os parafusos resistem a uma força transversal que tende a deslizar uma peça sobre a outra (como em ligações estruturais de aço, talas de emenda, flanges sob carga lateral). A força é distribuída entre os parafusos e cada um trabalha ao corte — daí a tensão ser a força dividida pelo número de parafusos vezes a área. Pode haver corte SIMPLES (um plano de cisalhamento) ou DUPLO (dois planos, quando o parafuso atravessa três chapas), o que dobra a capacidade. A área usada depende de se o plano de corte passa pela parte rosqueada (usa-se a área de tensão) ou pela parte lisa do corpo (área do diâmetro nominal). A tensão de cisalhamento é comparada com a resistência ao cisalhamento do material do parafuso (tipicamente ~0,6 da resistência à tração). Em estruturas, distinguem-se ligações por contato (o parafuso trabalha ao corte/esmagamento) e por atrito (a pré-carga gera atrito que transmite a carga sem o parafuso cisalhar) — esta fórmula trata da resistência ao corte. Informe a força cortante, o número de parafusos e a área.
Tensão Verdadeira
Calcula a tensão verdadeira, σ_v = s × (1 + e), a partir da tensão de engenharia s (MPa) e da deformação de engenharia e. A tensão de engenharia usa a área inicial do corpo de prova, mas durante o ensaio de tração a seção real diminui; a tensão verdadeira corrige isso usando a área instantânea (assumindo volume constante na região uniforme), resultando sempre em valor maior que a de engenharia. É essencial para construir a curva tensão-deformação real e modelar o encruamento (σ = K·εⁿ). O resultado vem na mesma unidade da tensão de entrada. Informe a tensão de engenharia e a deformação de engenharia.
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