Utilizando a curva linear da relação cisalhamento-deslocamento, usada no estudo dos modelos de chapas, de forma híbrida foi possível encontrar a força de cisalhamento existente nos parafusos das ligações T-stub ensaiadas. A Figura 7.6, apresenta o roteiro do cálculo híbrido do cisalhamento utilizado nesta pesquisa.
Figura 7.6 – Roteiro utilizado na análise do cisalhamento de parafusos combinado com tração.
Partindo da função Vn 0,857uz, de forma híbrida, se substituiu os valores médios, lidos pela célula deslocamento (u) nos ensaios das ligações do grupo CD1, obtendo-se assim a
intensidade do cisalhamento existente nos parafusos das ligações. Como a relação entre cisalhamento e deslocamento é considerada linear neste estudo híbrido, o cisalhamento para cada deslocamento medido pode ser associado aos passos de carga aplicados na ligação.
A seguir, no gráfico apresentado na Figura 7.7, é mostrada a curva obtida para a força de cisalhamento em função da carga aplicada, para as ligações do grupo CD1, com flange de 4,8 mm, que obtiveram uma força de cisalhamento máxima igual a 23,67 kN para 42 kN aplicados como carga de tração na ligação T-stub.
Figura 7.7 – Força de cisalhamento em função da carga aplicada para as ligações T-stub do grupo CD1.
Fazendo um comparativo entre a curva híbrida numérico-experimental construída anteriormente e a curva numérica de cisalhamento obtida através do modelo numérico de ligação T-stub CN1, nota-se que os valores finais de cisalhamento obtidos para as duas curvas possuem a mesma intensidade. O modelo numérico CN1 obteve a força máxima de cisalhamento igual a 25,16 kN para 45 kN de carga aplicada na ligação T-stub. A seguir, na Figura 7.8, são apresentadas as curvas de cisalhamento em função da carga aplicada na ligação.
Figura 7.8 – Comparação entre a curva híbrida para o grupo experimental CD1 e curva numérica do modelo numérico de ligação T-stub CN1.
Na análise das ligações T-stub com espessura do flange igual a 6,3 mm, se utilizou a equação Vn 0,583uz, função esta adotada no estudo numérico dos modelos CH2 para aplicação da pressão no furo e deslocamento na extremidade do modelo numérico.
De forma híbrida, os deslocamentos médios obtidos no ensaio experimental do grupo CD2 (conexões com flange de 6,3 mm), foram substituídos na equação Vn 0,583uz, gerando a força de cisalhamento correspondente a cada deslocamento da ligação T-stub. O gráfico da Figura 7.9 mostra o desenvolvimento da força de cisalhamento no parafuso em função da força de tração aplicada na ligação T-stub.
Figura 7.9 – Força de cisalhamento em função da carga aplicada para as ligações T-stub do grupo CD2
Comparando a curva híbrida de cisalhamento do grupo experimental de ligações T-stub CD2 com a curva numérica obtida para o modelo T-stub CN1, percebe-se que uma curva está quase que sobreposta à outra, mostrando que as duas metodologias encontram intensidades de força de cisalhamento com boa proximidade. Pelo estudo híbrido a força de cisalhamento máxima foi de 21,46 kN quando aplicados 56 kN na ligação, e para o modelo numérico, a força de cisalhamento máxima foi 18,27 kN quando aplicados 55 kN na ligação T-stub. O paralelo entre as duas curvas está representado na Figura 7.10.
Figura 7.10 – Comparação entre a curva híbrida para o grupo experimental CD2 e curva numérica do modelo numérico de ligação T-stub CN2.
Como nos modelos anteriores, a função de para aplicação de carga utilizada no estudo numérico do modelo CH3 (espessura igual a 7,9 mm) é representa por Vn 0,791uz. O gráfico da Figura 7.11, mostra o comportamento do cisalhamento no fuste do parafuso em função da carga de tração aplicada na ligação, para os modelos experimentais do grupo CD3, com flange de 7,9 mm.
Em razão do aumento da rigidez das ligações, a curva de cisalhamento nos parafusos obtém valores baixos no início dos carregamentos, mas quando o perfil atinge um nível de deslocamento do flange, a força cisalhante cresce intensamente até a ruptura do parafuso por cisalhamento combinado com tração, como ocorreu nos ensaios experimentais das ligações T-stub do grupo CD3.
Figura 7.11 – Força de cisalhamento em função da carga aplicada para as ligações T-stub do grupo CD3
Diferentemente dos grupos anteriores, o grupo CD3 possui uma curva híbrida para o cisalhamento dos parafusos, inferior a curva numérica para a ligação CN3. O principal motivo é o aumento da rigidez do perfil T, que leva a uma predominância de tração no parafuso até determinada inclinação do flange do perfil T, quando ocorre um contato significativo da parede do furo com o fuste do parafuso, provocando o aumento da carga de cisalhamento até a ruptura do parafuso pelos dois efeitos combinados.
O modelo híbrido forneceu para o grupo CD3 uma carga máxima de cisalhamento igual a 16,22 kN com uma carga de tração aplicada na ligação igual a 68 kN. O modelo numérico CN3 obteve uma carga máxima de cisalhamento igual a 17,23 kN quando aplicados 70 kN na ligação T-stub. O gráfico que compara as duas curvas é apresentado a seguir, na Figura 7.12.
Figura 7.12 – Comparação entre a curva híbrida para o grupo experimental CD3 e curva numérica do modelo numérico de ligação T-stub CN3.
Para o modelo numérico CH4, a função de carregamento é expressa por Vn 0,866uz. De forma idêntica ao grupo CD3, a curva híbrida para o grupo CD4 obteve o mesmo comportamento, mostrando que o aumento de rigidez das ligações gera influências na força de cisalhamento que ocorre nos parafusos. Vale dizer que este comportamento descrito está baseado na hipótese adotada neste trabalho, de que a distribuição da força de cisalhamento no parafuso e o deslocamento global da ligação são diretamente proporcionais. O comportamento da força de cisalhamento para as ligações com flange de 9,5 mm é apresentado na Figura 7.13.
Figura 7.13 – Força de cisalhamento em função da carga aplicada para as ligações T-stub do grupo CD4
Fazendo a análise do cisalhamento máximo obtido, a curva numérica para o modelo CN4 fornece 14,14 kN para o cisalhamento máximo quando aplicada uma carga de tração igual a 70 kN na ligação. O estudo híbrido fornece uma carga cisalhamento máximo igual a 11,69 kN, quando foi aplicada uma tração de 70 kN na ligação, para o grupo CD4. A curva híbrida e a curva numérica são apresentadas na Figura 7.14.
Figura 7.14 – Comparação entre a curva híbrida para o grupo experimental CD4 e curva numérica do modelo numérico de ligação T-stub CN4.
No estudo híbrido, para as ligações do grupo CD5 que possuem flange de 12,7 mm, e que são associadas ao modelo numérico CH5, a equação de aplicação de carga é representada por Vn 0,722uz.
Novamente o estudo híbrido mostra que o gráfico da relação entre força de cisalhamento e carga aplicada possui o mesmo comportamento do grupo CD3 e conseqüentemente também o mesmo do grupo CD4.
Analisando as curvas cisalhamento-carga aplicada dos grupos CD4 e CD5, percebe-se que as duas possuem quase que o mesmo formato, confirmando os resultados próximos de ruptura e de deslocamentos obtidos nos ensaios experimentais. As curvas podem ser vistas a seguir, na Figura 7.15.
Figura 7.15 – Força de cisalhamento em função da carga aplicada para as ligações T-stub do grupo CD5.
As cargas finais de cisalhamento e tração aplicada para o estudo híbrido do grupo CD5 e o estudo numérico do modelo CN5, são cisalhamento igual a 11,38 e tração igual a 74 kN, e