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.
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Tensão de cisalhamento em parafuso
A tensão de cisalhamento em parafusos solicitados transversalmente é τ = F ÷ (n·A), a partir da força cortante total F, do número de parafusos (ou planos de corte) n e da área de cada parafuso A. 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.
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Tensão Máxima em Junta Colada Sobreposta (Volkersen)
Calcula a tensão de cisalhamento máxima na camada adesiva de uma junta sobreposta simples pelo modelo de Volkersen, que trata os aderentes como membranas elásticas em tração e o adesivo como cisalhamento puro: τ_máx = τ_méd·(λ/2)·coth(λ/2), com τ_méd = F/(b·L) e λ = L·√(2·G_a/(E·t·t_a)). Como os aderentes se alongam de forma desigual ao longo da sobreposição, o adesivo não trabalha por igual: a carga se concentra nas duas extremidades e o miolo fica quase descarregado, de modo que a tensão de pico pode valer várias vezes a média — no exemplo padrão, 3,35 vezes. Daí a conclusão mais útil do modelo, que é contraintuitiva: alongar a sobreposição rende cada vez menos, porque o comprimento extra não recebe carga; dobrar L de 25 para 50 mm corta a tensão MÉDIA pela metade mas reduz a tensão de PICO em apenas 0,25 %, e é o pico que rompe a junta. O modelo supõe junta balanceada, com os dois aderentes do mesmo material e da mesma espessura — é daí que vem o 2 dentro da raiz —, e como a espessura do aderente e a do adesivo entram só pelo produto, engrossar o aderente rende exatamente o mesmo que engrossar a cola. Ganha-se muito mais engrossando o adesivo ou usando um adesivo menos rígido, que é o que reduz λ. Informe a força, a largura e o comprimento da sobreposição, a espessura e o módulo do aderente e a espessura e o módulo de cisalhamento do adesivo.
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.
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.
Calculadora de tensao de cisalhamento em viga
Calcula a tensao de cisalhamento maxima em uma viga retangular submetida a uma forca cortante.
Tensão de Cisalhamento
Calcula tensão de cisalhamento τ = F/A (força paralela / área da seção). Resultado em Pa, kPa e MPa.
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.
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