TRABALHO Ligações Soldadas e Parafusadas (final)

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Introdução
A Soldagem é o processo de união de materiais (particularmente os metais) mais importante do ponto de vista industrial sendo extensivamente utilizada na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas. A sua aplicação atinge desde pequenos componentes eletrônicos até grandes estruturas e equipamentos (pontes, navios, vasos de pressão, etc.). Existe um grande número de processos de soldagem diferentes, sendo necessária a seleção do processo (ou processos) adequado para uma dada aplicação.
O uso dos parafusos torna determinadas montagens muito mais fáceis, e dispensam o uso de mão de obra especializadas. Além de ter uma boa resposta a fadiga, permite desmontagens rápidas para qualquer alteração ou reparo.
Definição - ligações soldadas e aparafusadas
A soldagem é amplamente usada na junção de materiais, permitindo a execução de uniões com geometrias complicadas e garantia da perfeita continuidade das peças.
Tem sua maior aplicabilidade na construção metálica para fabricação de Perfis (Vigas I, H) Soldadas.
Cuidado especial deve ser tomado com construções em que as ligações dos elementos estruturais na montagem são feitas através de solda, pois isto gera problemas insolúveis, como: falta de prumos, falta de alinhamento e falta de garantia na qualidade da própria solda. Podemos afirmar, sem exagero, que tal procedimento de montagem evidência a "inexistência" de um profissional competente atuando na obra.
As ligações devem ser utilizadas de forma a transmitir as cargas atuantes às peças e restringir as deformações na estrutura a limites admissíveis.
São classificadas em ligações permanentes ou desmontáveis. As ligações permanentes são executadas com rebites e solda, as removíveis, com parafusos e pinos.
As mais utilizadas são as ligações soldadas e aparafusadas, pois os rebites estão em desuso e os pinos são restritos a casos especiais.
Ligações parafusadas
A ligação parafusada tem como características gerais: 
a) Não necessita energia no local de execução o que a torna indicada para ligações feitas no canteiro; 
b) Necessidade de mão de obra menos especializada para sua execução; 
c) É menos sensível à fadiga que a ligação soldada; 
d) É conveniente a execução de prémontagens dos elementos para assegurar a coincidência de furos das peças;
De maneira geral, é indicado o uso de ligações parafusadas no canteiro, principalmente pela dificuldade de se garantir a correta execução e posterior resfriamento dos materiais no caso de soldas. Os parafusos utilizados em construções metálicas são o parafuso comum e o de alta resistência, além de porcas e arruelas normalizadas. 
Em casos bastante específicos é permitido o uso de barras de aço comum rosqueadas, que conforme a NBR 8800 (item 6.3) podem ser dimensionadas como parafusos de aço comum, utilizando a resistência do metal da barra. Os parafusos comuns sempre têm um comportamento de corte e contato, são as chamadas ligações por contato, ilustradas na figura abaixo.
figura 1 - esquema do comportamento em ligação por contato
No caso acima, o fuste do parafuso recebe um esforço de corte na altura do plano da ligação e os elementos dos perfis ligados recebem a compressão transmitida pelo parafuso (pressão de contato). 
O parafuso comum mais utilizado é o tipo ASTM A307, com tensão de ruptura fub = 415MPa, com os diâmetros especificados em norma, db,entre ½” e 4”.
Já os parafusos de alta resistência podem ser utilizados como os comuns, corte e contato, ou atuando por atrito. Neste segundo tipo de comportamento, o parafuso recebe um esforço de aperto definido em norma, chamado de protensão inicial, que comprime os elementos ligados. 
O parafuso, portanto, trabalha tracionado e quando as solicitações externas atuam, o deslocamento é impedido pelo atrito mobilizado entre as chapas devido à compressão entre estes elementos. A pressão transmitida pelo parafuso atua nas chapas através do chamado “cone de pressão”, mobilizando o atrito entre as chapas.
figura 2 - esquema do comportamento em ligações por atrito
As ligações por contato são indicadas em posições secundárias e em ligações não estruturais, uma vez que para mobilizar o contato, é necessário que se possa admitir o deslocamento relativo entre os elementos. Para ligações estruturais de maior responsabilidade, que não admitem deslocamento relativo entre os elementos conectados, a ligação deve ser dimensionada prevendo o comportamento por atrito, que é mais crítico que os comportamento corte-contato.
A NBR estabelece situações indicadas para cada um dos tipos de ligação parafusada, em seu item 6.1.11 e 6.3.1, resumidos a seguir.
Devem ser usados soldas ou parafusos de alta resistência com protensão inicial em ligações por contato e atrito nos seguintes casos:
a) emendas de pilares nas estruturas de andares múltiplos com mais de 40m de altura;
b) ligações de vigas com pilares e quaisquer outras vigas das quais depende o sistema de contraventamento, nas estruturas com mais de 40m de altura;
c) ligações e emendas de treliças de cobertura, ligações de vigas com pilares, emendas de pilares, ligações de contraventamento de pilares, ligações de mãos francesas ou mísulas usadas para reforço de pórticos e ligações de peças suportes de pontes rolantes, nas estruturas com pontes rolantes de capacidade superior a 50kN;
d) ligações de peças sujeitas a ações que produzam impactos ou tensões reversas;
e) parafusos A490 sujeitos à tração ou tração e cisalhamento;
f) parafusos A325 sujeitos à tração ou tração e cisalhamento, em casos que o afrouxamento ou fadiga devidos à vibração ou flutuações de solicitação necessitem ser considerados em projeto.
Nos demais casos podem ser utilizados parafusos de alta resistência sem protensão inicial ou parafusos comuns. A NBR define, item 6.3.1, essa última condição como sendo de “aperto normal” (não é o esforço de protensão inicial). Esse aperto é aquele que pode ser obtido através do esforço máximo de um operário usando uma chave normal, devendo garantir o firme contato entre as partes ligadas. Parafusos montados sem controle de protensão inicial devem ser claramente indicados nos desenhos de projeto, fabricação e montagem.
A NBR estabelece, além do que foi exposto, diversos outros procedimentos e detalhes a serem observados para execução em campo e para o controle de qualidade das ligações executadas.
Parafusos
A utilização dos parafusos esta limitada às ligações de campo, devido ao custo elevado da furação das peças e do próprio parafuso. Já as ligações soldadas apresentam uso frequente em oficinas e fábricas. As dimensões dos parafusos são expressas em polegadas.
Os parafusos apresentam cabeça sextavada e classificam-se em:
a) Parafusos comuns ou pretos (ASTM A307): são utilizados em estruturas leves e peças de menor importância estrutural, são conhecidos também como parafusos de tolerância grossa.
b) Parafusos usinados ou de tolerância fina: apresentam custo elevado e são empregados em estruturas sujeitas a cargas dinâmicas, como vigas de rolamento e pontes ferroviárias.
c) Parafusos de alta resistência (ASTM A325 / ASTM A490): são utilizados em ligações que transmitem cargas estáticas e dinâmicas. Resistem aos esforços de cisalhamento transmitidos por atrito.
A325 – N e A490 – N : a rosca do parafuso está no plano de corte.
A325 – X e A490 – X : a rosca do parafuso está fora do plano de corte.
Figura 3 - Parafuso com rosca fora do plano de corte
Já a distância mínima a partir do centro de um furo a qualquer bordo deve ser consultada pela NB-14 que apresenta outras limitações quanto as distâncias referidas.
Tipos de furos padronizados e distanciamento
Os tipos de furação padronizados para utilização em estruturas metálicas estão descritos na NBR 8800, sempre referidos ao chamado furo padrão, apresentado no capítulo que estudou o esforço de tração. O uso de furos com dimensões maiores que o furo padrão (furos alargados ou alongados) é interessante em situações onde a montagemdas peças a serem ligadas é mais difícil. A tabela a seguir, extraída da NBR 8800 (tabela 12 da NBR), resume os tipos de furos.
Tabela 1 - Dimensões padronizadas de furos (mm)
Figura 4 - Tipos de furos (mm)
Os furos alargados ou alongados têm limitações de emprego definidas na tabela a seguir.
Tabela 2 - Limitações de emprego dos furos alargados (tabela 13 NBR 8800)
As tabelas anteriores foram colocadas com objetivo de ilustração e de alerta quanto aos detalhes que devem ser observados no projeto da ligação parafusada, para mais detalhes consultar a NBR 8800.
Distâncias mínimas:
Entre centros de furos não pode ser inferior 2,7db, preferivelmente 3,0db, além disso, entre bordas de furos consecutivos, não pode haver uma distância menor que db.
Para distâncias do centro do furo até a borda mais próxima, a tabela 14 da NBR 8800 fornece os valores mínimos, de modo simplificado, para furos padrão, pode-se adotar, 1,75.db para bordas cortadas com serra ou tesoura e 1,25.db no caso de bordas cortadas a maçarico ou laminadas.
Distâncias máximas:
 O espaçamento máximo entre parafusos que ligam uma chapa a um perfil não pode exceder:
a) Em elementos pintados ou não sujeitos à corrosão, 24 vezes a espessura da parte ligada menos espessa, nem 300mm;
b) Em elementos sujeitos à corrosão atmosférica, executados em aços resistentes à corrosão, não pintados, 14 vezes a menor espessura entre os elementos ligados, nem 180mm.
A distância máxima de um parafuso ou barra rosqueada até a borda é de 12 vezes a espessura da parte ligada e não mais que 150mm.
Força resistente de cálculo dos parafusos ou nas chapas em contato direto
As expressões da força resistente de cálculo para os parafusos nas diversas condições de solicitações, fornecidas pela NBR 8800 estão colocadas a seguir.
Tração
A força resistente de cálculo para um parafuso ou barra redonda rosqueada é dada por (NBR 8800, 6.3.3.1):
fub é a resistência à ruptura do parafuso à tração, e
Abe é a área efetiva do parafuso ou barra rosqueada, de modo aproximado, a NBR 8800 permite que se considere esta área como sendo 75% da área bruta do parafuso (ou barra rosqueada).
Abe = 0,75.Ab, e Ab = 𝜋.db ²/4, com db sendo o diâmetro nominal (externo) do parafuso ou barra redonda rosqueada.
Para barras rosqueadas, Ft,Rd não pode ultrapassar: Ab.fy/𝛾a1.
Embora o dimensionamento seja aparentemente simples, quando os parafusos são tracionados, deve-se considerar também o efeito alavanca, produzido pelas deformações das partes ligadas (NBR 8800, 6.3.5). A figura a seguir, extraída da NBR 8800 ilustra essa condição.
figura 5 – efeito alavanca.
Como pode-se observar na figura, o efeito alavanca provoca um acréscimo de força de tração nos parafusos, porém esse acréscimo é provocado pela deformação dos elementos ligados. Ou seja, o acréscimo será menor para elementos mais rígidos. A NBR considera que o efeito alavanca foi adequadamente considerado, se ao menos uma das condições a seguir for satisfeita:
a) Para a determinação das espessuras das partes ligadas (t1 e t2), for utilizado o momento resistente plástico (Z.fy) e a força de tração resistente de cálculo dos parafusos ou barras rosqueadas for reduzida em 33%;
b) Para a determinação das espessuras das partes ligadas (t1 e t2) for utilizado o momento resistente
elástico (W.fy) e a força de tração resistente de cálculo dos parafusos ou barras rosqueadas for reduzida em 25%.
Ao se calcular a espessura dos elementos ligados, deve-se tomar a força atuante em um parafuso e sua largura de influência “p”, bem como a dimensão “a” não pode ser inferior à dimensão “b” (ver figura 5). Deve-se observar que esse critério de dispensa da verificação conduz ao enrijecimento dos elementos componentes da ligação.
Caso não seja satisfeito o critério acima, pode-se dimensionar o parafuso para o valor aumentado da força de tração. O valor do acréscimo de força é determinado por expressões parcialmente empíricas, desenvolvidas a partir de um modelo de comportamento ajustado por resultados de ensaios. A NBR não fornece nenhuma expressão para esse acréscimo, podendo então ser utilizada a do AISC:
Embora a verificação da espessura mínima para não haver a necessidade de verificação desse efeito segundo a NBR 8800 esteja colocada acima, pode ser útil também a expressão dessa espessura do AISC, fornecida a seguir:
 Deve-se atentar também, que ao utilizar as ligações com protensão inicial, cujas linhas gerais foram apresentadas nas páginas anteriores, a força total de tração nos parafusos, considerando o acréscimo de força devido ao efeito alavanca não pode ultrapassar a protensão inicial dada ao parafuso, pois isso anularia o impedimento ao deslocamento relativo entre os elementos conectados, que é a própria razão de se aplicar a protensão aos parafusos.
Como o efeito alavanca é mobilizado pela deformação da ligação, de modo geral, em ligações de maior responsabilidade nas estruturas, é mais prudente utilizar espessuras maiores nos elementos conectados, do que verificar o atendimento ao acréscimo de esforço.
Cisalhamento
A condição de resistência ao cisalhamento dos parafusos é definida pela NBR 8800 por plano de corte (nas figuras 1 e 2 existe um plano de corte).
Onde o coeficiente C, vale:
a) 0,4 para parafusos de alta resistência e barras rosqueadas, quando o plano de corte passa pela rosca. Para parafusos comuns em qualquer situação;
b) 0,5 para parafusos de alta resistência e barras rosqueadas, quando o plano de corte não passa pela rosca.
Pressão de contato em furos
A verificação de pressão de contato deve ser feita concomitantemente com a verificação da condição de cisalhamento do item 3.2.2.
A força resistente para cada parafuso é dada por:
a) Furos-padrão, furos alargados, furos pouco alongados em qualquer direção e furos muito alongados na direção da força.
- Se a deformação no furo para forças de serviço for limitação de projeto, C1=1,2;
- Se a deformação no furo para forças de serviço não for limitação de projeto, C1=1,5.
b) Furos muito alongados na direção perpendicular à da força, C1=1,0.
Na expressão da força resistente, lf é a distância, medida na direção da força, entre a borda do furo e a borda do furo adjacente ou a borda livre, db é o diâmetro do parafuso, e t é a espessura da parte ligada.
Tração e cisalhamento
A condição de interação a ser verificada é dada por:
Na expressão acima Fv,Sd é o cortante solicitante no plano do parafuso (ou barra redonda), Ft,Sd é a força de tração solicitante. Ft,Rd e Fv,Rd são as resistências de cálculos aos esforços de tração e cisalhamento respectivamente.
A equação de interação genérica anterior pode ser substituída por:
Com fub, resistência à ruptura do parafuso. A área Ab está definida no item 3.2.1.
O plano de corte passa pela rosca (expressões “a”) ou o plano de corte não passa pela rosca (expressões “b”). Quando são utilizadas as expressões simplificadas, é obrigatória a verificação individualizada de tração e de cisalhamento como foram apresentadas nos itens anteriores.
Atrito
A condição de resistência para ligações por atrito depende inicialmente se o deslizamento relativo entre os elementos ligados é um estado-limite de serviço ou um estado-limite último. A NBR 8800 fornece uma indicação no item 5.3.4.2, estabelecendo que no caso de furos alargados e furos pouco alongados ou muito alongados com alongamentos paralelos à direção da força aplicada na ligação, o deslizamento deve ser considerado um estado-limite último. Já para furos padrão e para furos pouco ou muito alongados com alongamentos transversais à força aplicada, o deslizamento deve ser considerado um estado-limite de serviço.
Os parafusos de alta resistência em ligações por atrito devem ser apertados de modo a desenvolver uma força de protensão mínima. A NBR 8800 estabelece procedimentos para garantir que essa força seja obtida em campo. As forças mínimas de protensão estão na tabela reproduzida a seguir:
Tabela 3 – forças de protensãomínimas para parafusos de alta resistência em ligações por atrito.
Na expressão anterior:
FSd é a solicitação de cálculo corrrespondente a um parafuso;
FTb é a força de protensão do parafuso ;
ɱ é o coeficiente de atrito ;
Ch é um fator que depende do tipo de furo, vale 1,00 para furos padrão, 0,85 para furos alargados ou pouco alongados e 0,70 para furos alongados;
ns é o número de planos de deslizamento;
γc vale 1,2 para combinações normais e 1,0 para combinações excepcionais;
Ft,Sd é a força de tração solicitante de cálculo que atua no parafuso reduzindo a força de protensão do mesmo;
Tabela 4 – coeficientes médios de atrito.
Detalhes da região sem pintura, para superfícies classes A e B, estão mostrados no item 6.3.4.3 da NBR 8800.
Força resistente de cálculo – deslizamento como Estado Limite de Serviço
No caso de deslizamento como estado limite de serviço, Ff,Rd não deve ultrapassar a força cortante característica, calculada para combinações raras de ações, ou de modo simplificado, não ultrapassar 70% da força cortante de cálculo. A força resistente de cálculo é dada por:
Condições desfavoráveis – pega longa ou ligações de grande comprimento
a) A pega é a espessura total de todas as chapas (elementos) ligados, somadas. Exceto no caso de ligações com protensão inicial, se a pega excede 5.db (db-é o diâmetro do parafuso), deve-se reduzir a força resistente ao cisalhamento de parafusos ou barras rosqueadas de 1% para cada 1,5mm adicionais de pega (além dos 5db).
b) Ligações por contato com comprimento acima de 1270mm na direção da força de cisalhamento, devem ter as forças solicitantes de cálculo ao cisalhamento do parafuso e à pressão de contato na chapas multiplicadas por 1,25, para compensar efeito de distribuição não uniforme da força solicitante entre os parafusos.
Dimensionamento dos elementos de ligação
Os elementos de ligação são as chapas e perfis afetados localmente pela ligação (NBR 8800, item 6.5). A NBR refere-se a esses elementos com sendo enrigecedores, chapas de ligação, cantoneiras, consolos, etc.. Uma vez que esses elementos existem tanto para ligações soldadas como para ligações parafusadas, as regras desse dimensionamento serão apresentadas à parte do cálculo de soldas ou parafusos, embora naturalmente se possa ver nos exemplos que o dimensionamento depende do tipo de meio de ligação.
Uma vez que a conexão dos perfis metálicos deve simular um nó da estrutura concebida no cálculo estrutural, de preferência, ao definir o conjunto de elementos que constituem uma ligação, deve-se fazer com que os eixos dos elementos se interceptem em um ponto comum. Se isso não ocorrer, deve-se considerar a excentricidade no dimensionamento da ligação.
Elementos tracionados
A força resistente de cálculo de elementos de ligação é definida de modo semelhante ao dimensionamento de outros elementos tracionados, ou seja, devem ser verificadas simultaneamente duas expressões:
a) Escoamento da seção bruta:
b) Ruptura da seção líquida efetiva:
Nas expressões anteriores, Ae é a seção líquida efetiva definida no estudo da tração simples. Para chapas de emendas parafusadas, pode-se utilizar:
Ae = An ≤ 0,85Ag
Elementos comprimidos
Para elementos de ligação comprimidos, a força resistente de cálculo deve ser considerada como:
a) Quando o elemento de ligação é pouco esbelto, caso em que KL/r ≤ 25, deve ser verificado o estado limite último de escoamento, dado por:
b) Caso a esbeltez do elemento seja superior ao limite anterior, KL/r > 25, deve ser verificado o estado limite de flambagem, ou seja, devem ser utilizadas as expressões do dimensionamento à compressão simples.
Elementos submetidos a cisalhamento
Quando o elemento de ligação é submetido a cisalhamento, sua força resistente de cálculo é dada pelo menor entre:
Estado limite último de escoamento:
Estado limite último de ruptura
Onde Anv é a área líquida sujeita ao cisalhamento.
Exemplo
Determinar a máxima força de serviço da emenda abaixo, considerando furo padrão, para os seguintes casos:
a) aço MR-250 e parafusos A307- Ø7/8”.
b) aço MR-250 e parafusos A325-X Ø7/8”.
Solução:
Calculemos, primeiramente, a tração na chapa:
Cisalhamento simples dos parafusos:
Para os quatro parafusos, vem:
Rasgamento e esmagamento:
Precisamos, agora, determinar o valor de ::
a) esmagamento sem rasgamento : = 3,0
b) rasgamento entre dois furos consecutivos:
c) rasgamento entre um furo e uma borda situada a distancia e do centro do furo:
Então  = 1,80 , o menor dos três.
Para os quatro parafusos:
Conclusão, a maior força nominal resistida pela ligação, será a menor entre os três casos estudados divididos pelo coeficiente de segurança: Considerando parafusos A325 – X:
A partir da observação da tabela na página seguinte, obtemos a força cortante máxima para um parafuso fabricado em aço A325 – X, com 7/8” de diâmetro:
Conclusão: ao utilizar o parafuso de alta resistência, conseguiu-se praticamente triplicar a capacidade de carga da ligação, tendo como critério de dimensionamento dominante a ruptura da área líquida ao invés do cisalhamento do fuste do parafuso.
Ligações Soldadas
A soldagem aplicada às estruturas de aço, em substituição as ligações aparafusadas ou rebitadas, resultou na obtenção de peças e estruturas mais leves e econômicas, com ligações mais simples.
Na totalidade dos casos as ligações de fábrica são soldadas. As ligações soldadas em campo apresentam uma série de necessidades como local apropriado, andaimes, proteção contra vento e chuva, além de dificuldades no controle da qualidade de solda.
Em estruturas metálicas, emprega-se o processo de soldagem por fusão, no qual as peças a serem ligadas são aquecidas até seu ponto de fusão, fazendo-se a união das mesmas diretamente ou acrescentando-se um material adequado ao preenchimento do espaço existente entre elas.
Processos de soldagem
Os Processos de Soldagem mais Usuais São:
Arco elétrico
Por resistência
Solda a arco elétrico
Com a formação de um arco voltaico entre a peça e o eletrodo, o material base é aquecido a uma temperatura em torno de 400°C, de modo que as bordas se fundam. A ponta do eletrodo se funde ao mesmo tempo, pingando sobre o material base. Ambos se misturam e preenchem a junta de soldagem.
Este tipo de soldagem permite grande versatilidade de posições de soldagem: plana, horizontal, vertical e sobre cabeça.
Entre os processos de soldagem a do arco elétrico são mais usuais, se destacam os seguintes:
a) Solda manual com eletrodos nus ou revestidos: é o processo no qual toda a operação é executada e controlada manualmente, seu campo de atuação são as montagens das estruturas em obra.
b) Solda com fluxo ou arco submerso: sua utilização está restrita à soldagem na posição plana, destinando-se as operações executadas em fábrica, de fabricação de perfis e pré-montagem. O processo consiste na utilização de um tubo onde o fluxo é depositado automaticamente na junta. Dentro do fluxo é introduzido o arame de solda que após aceso o arco ambos se fundem transformando-se numa escória protetora. As bordas da junta se fundem, juntamente com o eletrodo que vai preenchendo a junta de solda.
c) Solda com proteção de gases: este processo consiste na proteção do material fundido através da aplicação de gás carbônico. Apresenta como vantagens a grande capacidade para amperagem elevada, solda sem poros, possibilidade de grande penetração e de soldagem para todos os tipos de aços estruturais. Como desvantagem apresenta mordeduras junto à solda que reduzem as tensões admissíveis em peças sujeitas à fadiga.
Outro processo de soldagem usual é a solda por resistência, bastante empregada em construções leves, onde são feitas ligações por pontos, e na ligação de vigas mistas aço-concreto.
A NBR 8800, define no item 6.1.1.2, ligações metálicas como um conjunto de elementos de ligação, como soldas, parafusos, barras redondas rosqueadas e pinos. Esses componentes devem ser dimensionadosde forma que sua resistência de cálculo a um determinado estado-limite último seja igual ou superior à solicitação de cálculo, determinada: 2 a) Pela análise da estrutura sujeita às combinações de cálculo das ações, conforme já estabelecido no capítulo correspondente ao tratamento das ações e segurança; b) Como uma porcentagem específicada da resistência da barra ligada. Em algumas situações específicas, o dimensionamento também pode ter como base um estado-limite de serviço. A NBR 8800 estabelece também, que a força mínima a ser considerada para o dimensionamento de uma ligação é de 45 kN, para qualquer direção da força atuante, exceto no caso de diagonais e montantes de travejamento de barras compostas, tirantes constituídos de barras redondas, travessas de fechamento lateral e terças de cobertura de edifícios (item 6.1.5.2). 
No item 6.1.5.3, a NBR 8800 recomenda, a critério do responsável técnico, que as ligações de barras tracionadas ou comprimidas sejam dimensionadas, no mínimo, para 50% da força axial resistente da barra, referente ao tipo de solicitação que comanda o dimensionamento. A NBR 8800 (item 6.1.7) estabelece, também, que nos pontos de apoio, vigas e treliças devem ter rotação impedida em relação ao seu eixo longitudinal.
Tecnologia de soldagem
As ligações soldadas caracterizam-se pela coalescência das partes em aço a serem unidas por fusão. A fusão do aço é provocada pelo calor produzido por um arco voltaico que se dá entre um eletrodo metálico e o aço a soldar, havendo a deposição do material do eletrodo.
Entretanto, o material fundido deve ser isolado da atmosfera para evitar a formação de impurezas na solda. Este isolamento pode se dar, na grande maioria dos casos, por duas maneiras, conforme mostra a figura abaixo. Os principais tipos de eletrodos para soldas em estruturas metálicas são:
(a) Eletrodo manual revestido: Há desprendimento gasoso do revestimento do eletrodo, proveniente da fusão. Os gases criam uma atmosfera inerte de proteção para evitar a porosidade (introdução de O2), a fragilidade (introdução de N2), bem como estabilizar o arco voltaico, permitindo maior penetração da solda.
(b) Arco submerso em material granular fusível: O eletrodo nu é acompanhado de um tubo de fluxo com material granulado, que funciona como isolante térmico, garantindo assim proteção quanto aos efeitos da atmosfera. O fluxo granulado funde-se parcialmente, formando uma camada de escória líquida que posteriormente se solidifica.
Os principais eletrodos utilizados na indústria da construção metálica são:
E70xx, com resistência à ruptura por tração: fw = 70ksi = 485MPa (mais comum);
E60xx, com resistência à ruptura por tração: fw = 60ksi = 415MPa
Obs: ksi, uma antiga unidade inglesa de tensão (e, consequentemente de pressão), significa kilo pound per square inch, ou seja kilo libras por polegada quadrada.
 
Figura 6 – Tipos de eletrodo
Patologias nas ligações soldadas
As soldas podem apresentar uma grande variedade de defeitos. Podemos observar os mais comuns, nas figuras a seguir:
(a) Penetração inadequada: decorre em geral da insuficiência ou instabilidade da corrente elétrica demandada pelo arco voltaico de fusão.
(b) Porosidade: decorre da retenção de pequenas bolhas de gás durante o resfriamento, ocasionadas principalmente pelo excesso de distância entre o eletrodo e a chapa ou excesso de corrente.
(c) Trincas ou Fissuras: decorrem, principalmente por resfriamento excessivamente rápido do material, ocorrendo, na maior parte das vezes nos aços de baixa liga. Pode-se minorar este efeito com pré-aquecimento do metal base (chapa) e utilização de eletrodos revestidos com carbonato de sódio (baixo hidrogêneo).
Posições de soldagem
As posições de soldagem mostradas nas figuras a seguir, relacionam-se diretamente com o custo da operação de soldagem, devido ao aumento do grau de dificuldade de execução.
Figura 7 – Posições de soldagem
Tipos de solda e seus respectivos processos de dimensionamento
Soldas de Entalhe
São utilizadas quando se deseja preenchimento total do espaço entre as peças ligadas. No dimensionamento, considera-se a seção do metal base de menor espessura. Podem ser de dois tipos:
(a) Penetração Total: quando a espessura efetiva da garganta é igual à espessura da chapa de menor dimensão;
(b) Penetração Parcial: quando da garganta corresponde à espessura do chamfro.
Tabela 5 - Dimensões mínimas das gargantas de solda de entalhe com penetração parcial
As resistências de cálculo das soldas de entalhe são dadas em função de uma área efetiva de solda, Aw = teℓ, onde te é a espessura efetiva e l é o comprimento efetivo do cordão de solda.
A verificação estrutural das soldas de penetração (total ou parcial) consiste na verificação da distribuição das tensões no contato entre o metal da solda e o metal base. Quando se trata de penetração total, a verificação se restringe ao metal base, devido ao fato de o metal da solda apresentar resistência de ruptura maior que este. Nas soldas de penetração parcial, deve ser adotado o menor dos valores obtidos entre o escoamento do metal base e a ruptura do metal da solda, na região de contato. 
O mesmo procedimento deve ser adotado em caso de cisalhamento, quando tensões atuando em direções diferentes, são combinadas vetorialmente. 
A tabela seguinte resume as fórmulas de verificação de dimensionamento das soldas em função de seu tipo de penetração e de solicitação. Considerar fy como a tensão de escoamento do metal base e fw a tensão de ruptura por tração do eletrodo que será utilizado na execução da solda.
Tabela 6 - Fórmulas de resistência de cálculo das soldas de entalhe.
Figura 8 – Tipos de solda de penetração total
Soldas de filete
As dimensões mínimas para as pernas de filetes de solda são mostradas na tabela seguinte:
Tabela 7 - dimensões mínimas para as pernas de filetes
A seção dos cordões de solda em filetes é considerada, para efeito de cálculos, como um triângulo retângulo, na maioria das vezes isósceles. Os filetes são designados pelo comprimento dos lados deste triângulo.
Quando a seção representar um triângulo não isósceles, a designação do filete deve designar os comprimentos de ambos os lados do triângulo.
Conforme mostrado na figura seguinte, a área efetiva para cálculo de um filete de solda de lados iguais a b e comprimento ℓ, é dada por:
tℓ 0,7bℓ
Recomenda-se a utilização de soldas de filete pelo método do arco submerso devido ao fato de serem mais confiáveis nestas circunstâncias. Neste caso, pode-se considerar:
As dimensões máximas a serem adotadas para as pernas dos filetes são condicionadas pela espessura da chapa mais fina, conforme mostra a figura a seguir:
Exemplo
Uma chapa de aço de 12mm de espessura, está solicitada à uma força de tração axial de 40kN, e está ligada à uma outra placa de mesma espessura, formando um perfil em “T”, por meio de solda. Dimensionar a solda utilizando eletrodo E60 e aço ASTM A36, nas duas situações possíveis, ou seja, solda de filete (corte AA) e solda de penetração total (corte BB). Admitir a carga como sendo de utilização variável.
Esforço solicitante de projeto:
S kN d = 1,5´ 40 = 60
Dimensionamento com solda de filete:
Admitindo filete de solda com o lado mínimo especificado na Tabela 7 (b=5mm). 
Verificação quanto ao metal base:
Verificação quanto ao metal da solda:
Dimensionamento com solda de penetração total:
Conforme observado, no exemplo acima, a solda de penetração total oferece uma margem de segurança superior à solda de filete.
Considerações Finais 
Peças parafusadas: 
União de peças por meio de dispositivos mecânicos, interferência, etc.
Classes: - permanentes e não-permanentes.
Principais vantagens: facilidade de montagem, desmontagem (quando possível) e inspeção, uso de ferramentas simples e de mão de obra não qualificada.
Principal desvantagem: podem ser custosas se o tempo de montagem for elevado (pode chegar a 50% do tempo de fabricação).
Padronização: diminuiçãode custos de fabricação de elementos fixadores e equipamentos, redução do tempo de montagem. Produtos grandes podem ser transportados não-montados e montados já no local de entrega.
Desmontagem: permite manutenção (substituição de peças desgastadas, ajustes).
Tolerâncias exigidas para montagem automática podem ser maiores que as requeridas para o produto.
Peças soldadas: 
Principais vantagens: Juntas de integridade e eficiência elevadas, grande variedade de processos, aplicável a diversos materiais, operação manual ou automática, pode ser altamente portátil, juntas podem ser isentas de vazamentos, custo, em geral, razoável, junta não apresenta problemas de perda de aperto.
Principais desvantagens: Não pode ser desmontada, pode afetar microestrutura e propriedades das partes, pode causar distorções e tensões residuais, requer considerável habilidade do operador, pode exigir auxiliares de elevado custo e duração (tratamentos térmicos, por ex), estrutura resultante é monolítica e pode ser sensível a falha total.
Bibliografia
http://wwwo.metalica.com.br/ligacoes-soldadas-e-aparafusadas
https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2014/02/estruturas_metalicas_notas_de_aula-3-4.pdf
file:///C:/Users/Fernando/Downloads/abnt-nbr8800-projetodeestruturasdeaoemedificios-140914003408-phpapp02.pdf
http://aquarius.ime.eb.br/~moniz/metalica/ex1.pdf
http://proceedings.copec.org.br/index.php/icece/article/download/819/768
https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CCEQFjABahUKEwjSs-6GlfrIAhVFh5AKHSxxA2Y&url=http%3A%2F%2Fwww.cesec.ufpr.br%2Fdisciplinas%2Fmetalicas%2F2010%2FCAPITULO_7_LIGACOES_SOLDADAS_R3.pdf&usg=AFQjCNFTggjKPlkCwsnKRHyCUMURFTt7Jg&bvm=bv.106923889,d.Y2I
http://wwwp.feb.unesp.br/lutt/Metal/Aula%20III.ppt.