Ligações Metálicas e Soldadas

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LIGAÇÕES METÁLICAS SOLDADAS
Sistemas Estruturais I
Ligações Soldadas
 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:
Ligações Soldadas
(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.
Ligações Soldadas
(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
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.
PATOLOGIAS NAS LIGAÇÕES SOLDADAS
(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.
PATOLOGIAS NAS LIGAÇÕES SOLDADAS
(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
TIPOS DE SOLDA E SEUS RESPECTIVOS PROCESSOS DE DIMENSIONAMENTO
 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;
TIPOS DE SOLDA E SEUS RESPECTIVOS PROCESSOS DE DIMENSIONAMENTO
(b) Penetração Parcial: quando da garganta corresponde à espessura do chamfro.
 Soldas de Entalhe
TIPOS DE SOLDA E SEUS RESPECTIVOS PROCESSOS DE DIMENSIONAMENTO
 Soldas de Filete
 As dimensões mínimas para as pernas de filetes de solda são mostradas na tabela seguinte:
TIPOS DE SOLDA E SEUS RESPECTIVOS PROCESSOS DE DIMENSIONAMENTO
 Soldas de Filete
 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:
Exercício 1 - 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.
Exercício 2 - Verificar o comprimento e a espessura (perna) para uma solda de filete, requeridos para a conexão da figura. Admitir aço ASTM A36 e eletrodo E60. Considerar o esforço solicitante como variável.
Exercício 2 - Verificar o comprimento e a espessura (perna) para uma solda de filete, requeridos para a conexão da figura. Admitir aço ASTM A36 e eletrodo E60. Considerar o esforço solicitante como variável.