Número de Parafusos ao Cisalhamento
Calcula o número de parafusos necessários para resistir a uma força cortante, n = F ÷ (A·τ_adm), a partir da força cortante total a transmitir F (N), da área de cada parafuso A (mm²) e da tensão de cisalhamento admissível do material τ_adm (MPa). Em ligações estruturais e mecânicas solicitadas ao corte (emendas de vigas, ligações de treliças, flanges sob carga lateral, talas), distribui-se a força entre vários parafusos, cada um trabalhando ao cisalhamento. O número necessário é a força total dividida pela capacidade de corte de um parafuso (área × tensão admissível). O resultado é arredondado para cima, e na prática adota-se uma quantidade que também atenda a critérios de espaçamento mínimo entre parafusos, distância às bordas, e simetria da ligação. Este cálculo é a base do dimensionamento de ligações aparafusadas em estruturas de aço (onde compete com a soldagem) e em máquinas: define quantos parafusos e de que diâmetro são necessários. Há ainda outras verificações na mesma ligação: o ESMAGAMENTO da chapa (pressão de contato na parede do furo, que pode rasgar a chapa antes de o parafuso cisalhar), o rasgamento da borda e a resistência da própria chapa na seção líquida (descontando os furos). Mas o cisalhamento dos parafusos é o ponto de partida. Informe a força cortante, a área de cada parafuso e a tensão admissível.
Resultado
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Número de parafusos ao cisalhamento
O número de parafusos necessários para resistir a uma força cortante é n = F ÷ (A·τ_adm), a partir da força cortante total a transmitir F, da área de cada parafuso A e da tensão de cisalhamento admissível do material τ_adm. Em ligações estruturais e mecânicas solicitadas ao corte (emendas de vigas, ligações de treliças, flanges sob carga lateral, talas), distribui-se a força entre vários parafusos, cada um trabalhando ao cisalhamento. O número necessário é a força total dividida pela capacidade de corte de um parafuso (área × tensão admissível). O resultado é arredondado para cima, e na prática adota-se uma quantidade que também atenda a critérios de espaçamento mínimo entre parafusos, distância às bordas e simetria da ligação. Este cálculo é a base do dimensionamento de ligações aparafusadas em estruturas de aço (onde compete com a soldagem) e em máquinas: define quantos parafusos e de que diâmetro são necessários. Há ainda outras verificações na mesma ligação: o esmagamento da chapa (pressão de contato na parede do furo, que pode rasgar a chapa antes de o parafuso cisalhar), o rasgamento da borda e a resistência da própria chapa na seção líquida (descontando os furos). Mas o cisalhamento dos parafusos é o ponto de partida. Informe a força cortante, a área de cada parafuso e a tensão admissível.
Ferramentas Relacionadas
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.
Ângulo de Cisalhamento do Cavaco
Calcula o ângulo do plano de cisalhamento na formação do cavaco, φ = arctan[(r_c·cos α) ÷ (1 − r_c·sen α)], a partir da razão de corte r_c (espessura do cavaco indeformado ÷ espessura do cavaco deformado, sempre < 1) e do ângulo de saída α da ferramenta (graus). No modelo de corte ortogonal (a base da teoria da usinagem), o material não é 'raspado': ele sofre uma intensa DEFORMAÇÃO por cisalhamento ao longo de um plano inclinado — o plano de cisalhamento — onde passa de peça a cavaco quase instantaneamente. O ângulo desse plano, φ, é uma medida central da mecânica do corte: ângulos de cisalhamento MAIORES significam cavacos mais finos, menor deformação, menores força e energia de corte e menos calor — tudo desejável. O ângulo depende da razão de corte (que se mede comparando a espessura do cavaco com o avanço) e do ângulo de saída da ferramenta: ferramentas com ângulo de saída mais positivo geram ângulos de cisalhamento maiores e cortam com menos esforço (mas têm aresta mais frágil). A teoria de Merchant relaciona φ ao atrito cavaco-ferramenta e ao ângulo de saída, e prevê o ângulo que minimiza a energia. Este cálculo, a partir de medições do cavaco, permite analisar a eficiência do corte e a influência da geometria da ferramenta e da lubrificação. Informe a razão de corte e o ângulo de saída.
Força de Puncionamento (Corte de Chapa)
Calcula a força necessária para puncionar (cortar) um furo redondo em uma chapa metálica, F = π·D·t·τ, a partir do diâmetro do furo D (mm), da espessura da chapa t (mm) e da resistência ao cisalhamento do material τ (N/mm²). O produto π·D é o perímetro de corte; multiplicado pela espessura, dá a área que precisa ser cisalhada; e multiplicado pela resistência ao cisalhamento do material, dá a força. O puncionamento (e o corte de chapas em geral, como o recorte de blanks) é uma das operações mais comuns da estamparia: um punção desce contra uma matriz, com uma pequena folga entre eles, e cisalha o material, separando a peça ou o refugo. Calcular a força é essencial para selecionar a prensa (cuja capacidade, em toneladas, precisa superar a força com folga) e para dimensionar o ferramental. A força pode ser reduzida com artifícios como dar um ângulo de corte (cisalhamento) ao punção ou à matriz, fazendo o corte progressivo em vez de simultâneo em todo o perímetro — o que reduz o pico de força (mas aumenta o curso). Conhecer a força também permite estimar o trabalho e a energia da operação. Informe o diâmetro do furo, a espessura e a resistência ao cisalhamento.
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