Calculadora de tensão de cisalhamento

O que é tensão de cisalhamento?

A tensão de cisalhamento é uma força que atua paralelamente a uma superfície dividida pela área dessa superfície. Surge onde forças tentam deslizar uma parte em relação à outra, como em uma tesoura. Sua forma mais simples é a tensão média de cisalhamento: τ = V / A.

Cisalhamento em parafusos, pinos e rebites

Um parafuso ligando duas chapas está em corte simples: a força atravessa uma seção. Em uma ligação de três chapas, a chapa central traciona contra as duas externas, portanto o parafuso é cisalhado em duas seções. Isso é corte duplo, e o mesmo parafuso suporta o dobro da força. Para n elementos de ligação e m planos de corte, τ = V / (n × m × A) com A = π × d² / 4.

Tensão de cisalhamento em viga

A tensão de cisalhamento não é uniforme na seção da viga. É zero nas fibras superior e inferior e máxima na linha neutra. A relação geral é τ = V × Q / (I × t). Para seções comuns, a expressão usa um coeficiente:

• Retângulo: τ_max = 1,5 × V / A
• Círculo maciço: τ_max = 4 × V / (3 × A)
• Tubo de parede fina: aproximadamente 2 × V / A

Exemplo

Dois parafusos de 12 mm em corte simples suportam 30 kN. Uma seção tem área de π × 12² / 4 = 113,1 mm², portanto a área total de cisalhamento é 226,2 mm². A tensão é 30.000 / 226,2 = 132,6 MPa. Em corte duplo, cai à metade, 66,3 MPa.

Limites

O cálculo dos elementos de ligação pressupõe distribuição igual da força e considera somente seu cisalhamento. Pressão de contato e rasgamento da chapa são verificações separadas. Para um parafuso cisalhado pela rosca, use a seção roscada, não o diâmetro da haste lisa. Os coeficientes para vigas se aplicam no regime elástico.

Perguntas frequentes

Como calcular a tensão de cisalhamento em um parafuso?

Neste exemplo, a equação de cisalhamento médio fornece 88,42 MPa para 2 parafusos de 12 mm de diâmetro dividindo igualmente 20 kN em corte simples. Este cálculo preliminar usa a seção da haste lisa e exclui o cisalhamento pela rosca, a pressão de contato na chapa, o rasgamento e outras verificações de resistência da ligação.

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