matéria de Aço 2016 .Aula09 Ligações Soldadas

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Aula 09:
Ligações Soldadas
Estruturas de Aço – CCE 0182 – 2016.2
UNESA Norte Shopping
Prof. Dilnei Schmidt
1. Dimensionamento e verificação de ligações soldadas;
• Introdução;
• Dimensionamento e verificação;
• Exemplos de dimensionamento;
Objetivos da Aula
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• A solda é um tipo de união por coalescência do material, obtida por fusão das 
partes adjacentes.
• A energia necessária para provocar a fusão pode ser de origem elétrica, química, 
óptica ou mecânica.
• As soldas mais empregadas na indústria de construção são as de energia elétrica.
• Em geral a fusão do aço é provocada pelo calor produzido por um arco voltaico. 
Introdução
• O material fundido deve ser isolado da atmosfera para evitar formação de impurezas na 
solda. O isolamento pode ser feito de diversas maneiras:
a) Eletrodo manual revestido. O revestimento é consumido juntamente com o eletrodo, 
transformando-se parte em gases inertes, parte em escória.
b) Arco submerso em material granular fusível. O eletrodo é um fio metálico sem 
revestimento, porém o arco voltaico e o metal fundido ficam isolados pelo material 
granular.
c) Arco elétrico com proteção gasosa (também conhecido como MIG/MAG – Metal Inert Gas
/ Metal Active Gas). O eletrodo é um arame sem revestimento, e a proteção da poça de 
fusão é feita pelo fluxo de um gás (ou mistura de gases) lançado pela tocha de soldagem.
d) Arco elétrico com fluxo no núcleo. O eletrodo é um tubo fino preenchido com o material 
que protege a poça de fusão.
Introdução
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Solda com eletrodo revestido:
• É a mais utilizada na indústria;
• O processo apresenta enorme versatilidade, podendo ser empregado tanto em instalações 
industriais pesadas quanto em pequenos serviços de campo;
• A escória, produzida pelas reações químicas do revestimento, tem menor densidade que o 
metal de solda e, em geral, aflora na superfície, devendo ser retirada após o resfriamento;
• Diagrama Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido:
1. Revestimento de Fluxo
2. Vareta (Alma)
3. Gás de proteção
4. Poça de fusão
5. Metal base
6. Metal de solda
7. Escória solidificada
Introdução
Solda com eletrodo revestido:
Introdução
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Solda com arco submerso:
Introdução
Solda com arco submerso:
Introdução
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Solda MIG:
1. Direção de trabalho;
2. Tubo de contato;
3. Arame consumível;
4. Gás de proteção;
5. Poça de fusão;
6. Solda solidificada;
7. Peça de Trabalho.
Introdução
• Solda MIG:
Introdução
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• Solda por atrito:
Introdução
Vantagens:
• Não há necessidade de furações (elimina-se uma etapa na fábrica);
• ótimo aspecto visual (acabamento; facilidade de limpeza);
• facilidade de execução em estruturas existentes;
• conexão fica mais compacta (menos e menores chapas de ligação);
• maior rigidez (não há deslizamento entre as chapas conectadas);
Desvantagens:
• Requer profissional especializado (soldador → custo alto);
• Requer controle de qualidade rigoroso (dificuldade na obra, custo);
• Dificuldade para desmontagem;
Introdução
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• Os eletrodos utilizados nas soldas por arco voltaico são varas de aço-carbono ou aço de baixa 
liga;
• Os eletrodos com revestimento são designados segundo a ASTM, por exemplo E70XY, onde:
 E = eletrodo;
 70 = resistência à ruptura ௪݂ da solda em ksi;
 X = número que se refere à posição de soldagem satisfatória (1 - qualquer posição; 2 -
somente posição horizontal);
 Y = número que indica tipo de corrente e de revestimento do eletrodo;
Os principais tipos de eletrodos empregados na indústria são:
 E60 = ௪݂ = 60 ksi = 415 MPa
 E70 = ௪݂ = 70 ksi = 485 MPa
Introdução
Soldas de entalhe:
• extremidade da peça a ser conectada deve ser 
chanfrada;
• metal de solda é colocado entre o(s) chanfro(s);
• esteticamente mais agradável (a solda reconstitui a 
seção da peça conectada);
• minora os efeitos de esforços alternados que podem 
causar fadiga;
• custo elevado do preparo da superfície (chanfros);
• tem pequena tolerância de ajuste das peças;
Introdução
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Soldas de filete:
• extremidade da peça a ser conectada não é chanfrada;
• metal de solda é colocado externamente aos elementos 
a serem conectados;
• mais simples pois não requer chanfros (é a solda mais 
empregada);
• maior flexibilidade de ajustes;
• esteticamente menos agradável (não reconstitui a 
seção da peça conectada);
• maior concentração de tensões (problemas de fadiga);
Introdução
Defeitos da solda:
• Fraturas a frio;
• Fraturas a quente;
• Penetração inadequada;
• Porosidade;
• Inclusão de escória;
Introdução
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Controle de qualidade e inspeção da solda:
• Inspeção visual;
• Líquido penetrante;
• Partículas magnéticas;
• Ultrassom;
• Raio X;
Todos ensaios requerem profissionais 
qualificados;
Introdução
Simbologia:
Introdução
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Solda de entalhe:
• As soldas de entalhe são, em geral, previstas para total enchimento 
do espaço das peças ligadas (penetração total);
• Utiliza-se nos cálculos a seção do metal-base de menor espessura; 
Dimensionamento e Verificação
Solda de entalhe:
• As resistências de cálculo das soldas são dadas em função de uma área efetiva de solda;
• Para soldas de entalhe de penetração total sujeitas a tensões de compressão ou tração ou 
perpendiculares ao eixo da solda, as resistências de cálculo são obtidas com base no 
escoamento do metal-base ( ௬݂):
• Para soldas de entalhe de penetração parcial sob tração ou compressão, perpendiculares ao 
eixo da solda, a resistência é determinada com o menor valor entre:
Dimensionamento e Verificação
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Solda de entalhe:
• Para tensões de cisalhamento, as tensões atuando em direções diferentes são combinadas 
vetorialmente;
• A resistência de projeto Rd é dada pelas seguintes expressões:
 Penetração total: Metal-base
 Penetração parcial: Metal da solda
Dimensionamento e Verificação
Solda de filete:
• Para efeito de cálculo adota-se triângulos retângulos;
• Os filetes são designados pelos comprimentos de seus lados. 
• Um filete de 8 mm significa filete de lados b iguais a 8 mm;
• Um filete 6 mm × 10 mm designa filete com um lado de 6 
mm e outro de 10 mm;
• A área efetiva para cálculo de um filete de solda de lados 
iguais (b) e comprimento efetivo (ℓ) vale:
• As soldas de filete realizadas pelo processo de arco submerso 
são mais confiáveis que as de outros processos. Adotam-se 
então espessuras efetivas maiores:
Dimensionamento e Verificação
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Solda de filete:
• As resistências das soldas de filete são dadas em função da área:
• Não precisam ser considerados esforços solicitantes de tração ou compressão atuando na 
direção paralela ao eixo longitudinal da solda;
• Deve ser considerada a transferência de esforços de uma chapa à outra por cisalhamento 
através da garganta de solda;
• O estado limite é o de ruptura do metal da solda e a resistência é dada por:
Dimensionamento e Verificação
Solda de filete:
• Os filetes de solda devem ser tomados com certas dimensões mínimas para evitar o 
resfriamento brusco da solda por condução de calor e assim garantir a fusão dos materiais, 
evitar a ocorrência de fraturas a frio e minimizar distorções;
Dimensionamento e Verificação
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Distribuição de esforços nas soldas:
• Nas soldas de filete, qualquer que seja a direção do esforço aplicado, admite-se, para 
efeito de cálculo, que as tensõesna solda sejam de cisalhamento na seção da garganta:
Dimensionamento e Verificação
Distribuição de esforços nas soldas:
Dimensionamento e Verificação
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Dimensionamento e Verificação
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Dimensionamento e Verificação
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Dimensionamento e Verificação
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Dimensionamento e Verificação
Obrigado!