Ferramenta de Engenharia Gratuita
Calculadora de Resistência à Tração e Cisalhamento de Parafusos
Calcule a carga de tração última de parafusos métricos a partir dos dados de classe de propriedade da ISO 898-1, além de uma estimativa simplificada da capacidade de cisalhamento. Selecione o tamanho do parafuso e a classe de propriedade.
Esta calculadora foi desenvolvida e verificada pela equipe de engenharia da Vibromera, fabricante dos instrumentos portáteis de balanceamento Balanset.
Resultados
Carga de Tração Última
A força de tração máxima que um parafuso pode suportar antes da fratura:
- Rm — resistência à tração última (MPa), da classe de propriedade
- As — área de tensão de tração (mm²), conforme ISO 898-1 / ISO 261
Capacidade de Cisalhamento (Estimativa Simplificada)
A ISO 898-1 define as propriedades de tração e carga de ensaio dos parafusos — ela não não especifica a resistência ao cisalhamento. O valor mostrado aqui é uma estimativa de engenharia simplificada amplamente utilizada que considera a resistência ao cisalhamento como aproximadamente 60% da resistência à tração (com base no critério de von Mises, τ ≈ 0,58 σ):
Para cisalhamento duplo, multiplique por 2 (dois planos de cisalhamento).
⚠️ Nota de projeto para cisalhamento: A capacidade de cisalhamento real depende se o plano de cisalhamento passa pelas roscas ou pelo fuste sem rosca, no deslizamento da junta e no apoio da placa, e na carga de fadiga. As normas de projeto definem seus próprios valores — por exemplo, o Eurocódigo 3 (EN 1993-1-8) usa Fv = αv × fub × A com αv = 0,6 para as classes 4.6, 5.6 e 8.8, mas 0,5 para as classes 4.8, 5.8, 6.8 e 10.9, juntamente com fatores parciais de segurança. Verifique sempre as juntas submetidas a cisalhamento contra a norma de projeto estrutural ou mecânico aplicável, não apenas esta estimativa simplificada.
Classes de Propriedade conforme ISO 898-1
| Classe | Rm (MPa) | Rp0.2 (MPa) | Uso Típico |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | Baixa resistência, uso geral |
| 5.8 | 520 | 420 | Estrutural, sem pré-carga |
| 8.8 | 800 | 640 | Automotivo, máquinas (mais comum) |
| 10.9 | 1040 | 940 | Estrutural de alta resistência |
| 12.9 | 1220 | 1100 | Máxima resistência (aço liga) |
Exemplo Prático
Dados: Parafuso M10, classe de propriedade 8.8, cisalhamento simples
As = 58,0 mm², Rm = 800 MPa
Ft = 800 × 58,0 = 46.400 N = 46,4 kN
Fs = 0,6 × 800 × 58,0 = 27.840 N = 27,8 kN
⚠️ Nota: Estas são capacidades últimas sem fatores de segurança. Aplique fatores de segurança apropriados (tipicamente 2–3 para estático, 4–6 para fadiga) para fins de projeto.
A área de tensão de tração (As) é a área da seção transversal efetiva usada para calcular a capacidade de carga de tração de um fixador roscado. Ela é menor que a área nominal da haste porque considera a geometria da raiz da rosca. Os valores estão tabelados na ISO 898-1.
A carga de tração última é Ft = Rm × As, onde Rm é a resistência à tração última (da classe de propriedade) e As é a área de tensão de tração. Por exemplo, um parafuso de classe 8.8 tem Rm = 800 MPa.
O primeiro número (8) representa 1/100 da resistência à tração última mínima em MPa (800 MPa). O segundo número (8) é 10× a razão entre a tensão de escoamento e a resistência última (0,8). Portanto, o escoamento ≈ 800 × 0,8 = 640 MPa.
A ISO 898-1 não especifica a resistência ao cisalhamento — ela abrange apenas as propriedades de tração e de carga de prova. Uma estimativa simplificada comum adota a resistência ao cisalhamento como 60% da resistência à tração: Fs = 0,6 × Rm × As, com base no critério de escoamento de von Mises. Normas de projeto como o Eurocode 3 (EN 1993-1-8) aplicam fatores próprios (0,6 ou 0,5, dependendo da classe de propriedade), além de coeficientes de segurança. Para cisalhamento duplo (dois planos), multiplique por 2.
A carga de prova é a força máxima sem deformação permanente (limite elástico). A resistência à tração última é a força máxima antes da ruptura. A tensão da carga de prova é de aproximadamente 90% da tensão de escoamento na maioria das classes de propriedade.
Os procedimentos descritos nesta página foram desenvolvidos e testados em campo pela equipe da Vibromera utilizando o Balanset-1A, um balanceador portátil de dois canais e analisador de vibração para balanceamento de rotores no local.
Instrumentos e software profissionais de balanceamento em campo. Utilizados em mais de 50 países.
