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Calculadora de resistência à tração e ao cisalhamento de parafusos
Calcule a carga última de tração de parafusos métricos a partir dos dados de classe de propriedade da ISO 898-1, mais uma estimativa simplificada da capacidade ao corte. Selecione o tamanho do parafuso e a classe de propriedade.
Esta calculadora foi desenvolvida e verificada pela equipa de engenharia da Vibromera, fabricante dos instrumentos portáteis de equilibragem Balanset.
Resultados
Carga de tração máxima
A força de tração máxima que um parafuso pode suportar antes de se romper:
- Rm — resistência máxima à tração (MPa), da classe de propriedade
- As — área de tensão de tração (mm²), de acordo com a ISO 898-1 / ISO 261
Capacidade ao Corte (Estimativa Simplificada)
A ISO 898-1 define as propriedades de tração e de carga de prova dos parafusos — não não especifica a resistência ao corte. O valor apresentado aqui é uma estimativa simplificada de engenharia amplamente utilizada, que considera a resistência ao corte 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 ao corte: A capacidade real ao corte depende de o plano de corte passar pelas roscas ou pela haste sem rosca, do deslizamento da junta e da pressão de apoio na chapa, e da carga por fadiga. Os códigos de projeto definem os seus próprios valores — por exemplo, o Eurocódigo 3 (EN 1993-1-8) utiliza 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 coeficientes parciais de segurança. Verifique sempre as juntas solicitadas ao corte face ao código estrutural ou mecânico aplicável, e não apenas com esta estimativa simplificada.
Classes de propriedades de acordo com a ISO 898-1
| Classe | Rm (MPa) | Rp0,2 (MPa) | Uso típico |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | De baixa resistência e uso geral. |
| 5.8 | 520 | 420 | Estrutural, não pré-carregado |
| 8.8 | 800 | 640 | Automotivo, maquinário (mais comum) |
| 10.9 | 1040 | 940 | Estrutural de alta resistência |
| 12.9 | 1220 | 1100 | Máxima resistência (aço liga) |
Exemplo prático
Dado: Parafuso M10, classe de resistência 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 as capacidades máximas sem fatores de segurança. Aplique fatores de segurança apropriados (normalmente 2–3 para carga estática, 4–6 para carga por fadiga) para fins de projeto.
A secção resistente à tração (As) é a área efetiva da secção transversal utilizada para calcular a capacidade de carga à tração de um elemento de fixação roscado. É menor do que a área nominal da haste porque contabiliza a geometria da raiz da rosca. Os valores estão tabelados na ISO 898-1.
A carga de rotura à tração é Ft = Rm × As, onde Rm é a resistência à tração (da classe de qualidade) e As é a secção resistente à tração. Por exemplo, um parafuso de classe 8.8 tem Rm = 800 MPa.
O primeiro número (8) representa 1/100 da resistência mínima à tração em MPa (800 MPa). O segundo número (8) é 10× a razão entre a tensão de cedência e a resistência à tração (0.8). Assim, a cedência ≈ 800 × 0.8 = 640 MPa.
A norma ISO 898-1 não especifica a resistência ao corte — abrange apenas propriedades de tração e carga de prova. Uma estimativa simplificada comum considera a resistência ao corte como 60% da resistência à tração: Fs = 0.6 × Rm × As, com base no critério de cedência de von Mises. Códigos de projeto como o Eurocódigo 3 (EN 1993-1-8) aplicam os seus próprios fatores (0.6 ou 0.5 consoante a classe de qualidade) mais coeficientes de segurança. Para corte duplo (dois planos de corte), multiplique por 2.
A carga de prova é a força máxima sem deformação permanente (limite elástico). A resistência última à tração é a força máxima antes da fratura. A tensão de carga de prova é de aproximadamente 90% da tensão de cedência para a maioria das classes de qualidade.
Os procedimentos descritos nesta página foram desenvolvidos e testados em campo pela equipa da Vibromera com o Balanset-1A, um equilibrador de dois canais e analisador de vibrações portátil para equilibragem de rotores no local.
Instrumentos e software profissionais para balanceamento de campo. Utilizados em mais de 50 países.
