PPT 05 LIGAÇÕES SOLDADAS

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SEÇÃO DE ENSINO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ESTRUTURAS METÁLICASESTRUTURAS METÁLICAS
LIGAÇÕES SOLDADAS
Maj Moniz de Aragão
1. Resistência do material da solda (pág. 11)
2. Coeficientes de ponderação  (pág. 14)p ç 
3. Cálculo de solda de entalhe (pág. 15)
4. Cálculo de solda de filete (pág. 18)
õ5. Limitações da solda de filete (pág. 25)
6. Simbologia básica de solda (pág. 30)
7 Exercícios (pág 33)7. Exercícios (pág. 33)
SOLDASOLDA
“A ld é ti d iã l ê i d t i l btid f ã“A solda é um tipo de união por coalescência do material, obtida por fusão 
das partes adjacentes”
Nos tipos mais empregados na indústria da construção, a fusão do aço é 
provocada pelo calor produzido por um arco voltaico entre um eletrodoprovocada pelo calor produzido por um arco voltaico entre um eletrodo
tubular e o aço a soldar, havendo deposição do material do eletrodo.
O material fundido deve ser isolado do ambiente para evitar a deposição 
de impurezas na solda. 
2
LIGAÇÕES SOLDADASLIGAÇÕES SOLDADAS
Vantagens
Economia de material (área bruta = área líquida);
Ligações “mais rígidas”;
Facilidade para corrigir ou efetuar modificações;Vantagens Facilidade para corrigir ou efetuar modificações;
Quantidade menor de peças;
Melhor acabamento;;
Energia elétrica suficiente
Desvantagens
Energia elétrica suficiente
Maior tempo de montagem (fabricação)
Dificuldade na desmontagemg Dificuldade na desmontagem
Controle de qualidade
Fadigag
3
PROCESSOS DE SOLDAGEMPROCESSOS DE SOLDAGEM
Arco Elétrico com Eletrodo revestido:Arco Elétrico com Eletrodo revestido:
SMAW - Shielded Metal Arc Welding
F
R
J
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d
e
s
m
a
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n
/
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x
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L
a
n
O revestimento é consumido junto com o 
eletrodo transformando-se parte em gases
e
 
A
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A
eletrodo, transformando se parte em gases 
inertes, parte em escória. 
R
e
f
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N
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t
a
s
 
d
e
Ref: “Curso Básico de Estruturas de Aço”, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA, 1994.
PROCESSOS DE SOLDAGEMPROCESSOS DE SOLDAGEM
Arco elétrico com fluxo no 
núcleo – o eletrodo é um 
MIG/MAG - o eletrodo é 
um arame sem 
O eletrodo é um fio 
metálico sem 
tubo fino preenchido com 
material que protege a 
poça de fusão
revestimento e o arco 
voltaico e a proteção da 
poça de fusão é feita por 
revestimento e o arco 
voltaico e o metal 
fundido ficam isolados 
um gás lançado pela 
tocha de soldagem
Ref: “Curso Básico de Estruturas de Aço”, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA, 1994.
pelo material granular
Classificação
Quanto à posição do material de solda em relação ao material base
ÃSolda de FILETE (fillet)
(80%)
Solda de ENTALHE 
(groove weld)
Solda de TAMPÃO
(plug/slot)
Ref: “Ligações em Estruturas Metálicas”, Instituto Brasileiro 
de Siderurgia, IBS/CBCA, 2004.
6
Classificação
Tipos de Soldas de Filete e de Entalhe
Ref: “Curso Básico de Estruturas de Aço”, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA, 1994. 7
Classificação
Quanto à posição relativa das peças soldadas (tipo de junta)
(transpasse)
Ref: “Curso Básico de Estruturas de Aço”, Péricles Barreto de Andrade, Ed. IEA, 1994.
8
Resistência do material da solda
9
Resistência do material da solda
Compatibilidade do metal-base com o metal da solda:Compatibilidade do metal-base com o metal da solda:
Tabela 7 – NBR 8800 AWS D1.1
Resistência do material da solda
10
Resistência do material da solda
Compatibilidade do metal-base com o metal da solda:Compatibilidade do metal-base com o metal da solda:
Tabela 7 – NBR 8800 AWS D1.1
Resistência do material da solda
11
Resistência do material da solda
Os materiais utilizados na solda têm resistência à ruptura superior à dosOs materiais utilizados na solda têm resistência à ruptura superior à dos 
aços para os quais são especificados.
E60  fw = 60 ksi = 415 MPa
E70  fw = 70 ksi = 485 MPa
Em solda por arco com eletrodo revestido:
E 70 X Y
ti d t d ti t
f em ksi
posição de soldagem:1 - qualquer
2 - pos horiz
tipo de corrente e de revestimento
Eletrodo
fw em ksi
Cálculo de solda por entalheCálculo de solda por entalhe
Em geral por penetração totalEm geral, por penetração total...

“como se a emenda não existisse”
S
/ face da raizR
/ altura entalhe
12
Cálculo de solda por entalhe
G á fGarganta e área efetiva
Garganta efetiva é aquela relativa à seção que se supõe crítica para soldaGarganta efetiva é aquela relativa à seção que se supõe crítica para solda.
NBR 8800:
a  a
(Tabela 5)( )
L  L
Aw
Aw=aL 
13
Cálculo de solda por entalhe
R i tê i d ál l NBR 8800 2008
14
Resistências de cálculo – NBR 8800:2008
Força resistente de cálculo de soldasForça resistente de cálculo de soldas
kff
fd - resistência de cálculo ou projeto
f i ê i í i
m
k
d
ff  fk - resistência característicam - coeficiente de ponderação
Combinações
Aço estrutural, pinos e 
parafusos (a) Metal da solda (w)
ECombinações Escoamento e
Instabilidade 
(a1)
Ruptura
(a2)
Tração 
(w1)
Cisalhamento
(w2)
Normais 1,10 1,35 1,25 1,35
Especiais ou de 
construção 1,10 1,35 1,25 1,35
Tabela 3 e Tabela 8 – NBR 8800
construção
Excepcionais 1,00 1,15 1,05 1,15
Cálculo de solda por entalhe
R i tê i d ál lResistências de cálculo
NBR 8800: Tabela 8 – Força resistente de cálculo de soldas
Tipo de solda Tipo de solicitação e orientação
Força resistente de 
cálculo:
ç
dRwF
Tração ou compressão paralelas ao 
eixo da solda não precisa ser 
id d d
dRw,
considerado, mesma do 
metal baseF
Soldas de 
penetração
total
Tração ou compressão normal à 
seção efetiva da solda
M t l bMetal-base:
AMB fy / a1
15
Cálculo de solda por entalhe
R i tê i d ál lResistências de cálculo
NBR 8800: Tabela 8 – Força resistente de cálculo de soldas
Tipo de solda Tipo de solicitação e orientação
Força resistente de 
cálculo:
ç
RwF
Soldas de 
t ã Cisalhamento (soma vetorial) na
Metal-base:
dRw,
penetração
total
Cisalhamento (soma vetorial) na 
seção efetiva 0,6 AMB fy / a1
F
hl
F
“Mechanical Engineering Design”, Shigley et al, 2004.
16
Cálculo de solda de filete 
G t á f tiGarganta e área efetiva
“é a mais usada” Soldas por arco submerso verificar 
NBR 8800: item 7.2.2.2-b NBR 8800
 
 
 
 
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g
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a
,
 
17
Cálculo de solda de filete 
R i tê i d ál lResistências de cálculo
NBR 8800: Tabela 8 – Força resistente de cálculo de soldas
Tipo de solda Tipo de solicitação e i t ã
Força resistente de cálculo:
ç
Fp orientação
Tração ou compressão M d t l b
dRwF ,
Soldas de filete
ação ou co p essão
paralelas ao eixo da solda Mesma do metal base
Metal base deve atender 6 5Soldas de filete
Cisalhamento na seção 
efetiva (*)
Metal-base deve atender 6.5
Metal da solda:
0 6 A f /0,6 Aw fw / w2
(*) - a solicitação de cálculo é igual à resultante vetorial de todas as forças de ( ) ç g ç
cálculo na junta que produzam tensões normais ou de cisalhamento na superfície 
de contato das partes ligadas 18
Cálculo de solda de filete
R i tê i d ál lResistências de cálculo
“a solicitaçãode cálculo é igual à resultante vetorial de todas as forças dea solicitação de cálculo é igual à resultante vetorial de todas as forças de 
cálculo na junta que produzam tensões normais ou de cisalhamento na 
superfície de contato das partes ligadas”
1 - cordão de solda longitudinal à força de corte:
Fmax lh7070 ,max
“minimum 
throat area”
“Mechanical Engineering Design”, Shigley et al, 2004.
19
Cálculo de solda de filete
Di t ib i ã d t õ ld d fil tDistribuição de tensões na solda de filete
2 - Cordão de solda transversal à força de corte:
l
face da solda
2 Cordão de solda transversal à força de corte:
b
l
b
b
a
raiz
a
lh7070
F
lh
F4141
lh
F1961
 ,
,,
Logo, pode-se admitir para efeito de cálculo que as
tensões na solda sejam de “cisalhamento” na seção da garganta... 20
Cálculo de solda de fileteCálculo de solda de filete
2 - Cordão de solda transversal à força de corte (continuação):
 Admitir resultantes na garganta efetiva:
2 Cordão de solda transversal à força de corte (continuação):
“Mechanical Engineering Design”, Shigley et al, 2004.Ref: “Estruturas de Aço”, Walter e Michele Pfeil, Ed. LTC, 2009.
21
Cálculo de solda de filete
R i tê i d ál lResistências de cálculo
“a solicitação de cálculo é igual à resultante vetorial de todas as forçasa solicitação de cálculo é igual à resultante vetorial de todas as forças 
de cálculo na junta que produzam tensões normais ou de cisalhamento 
na superfície de contato das partes ligadas”
Ref: “Estruturas de Aço”, Walter e Michele Pfeil, Ed. LTC, 2009.
22
Cálculo de solda de filete
R i tê i d ál lResistências de cálculo
Ligações de alma com mesa de viga (solda longitudinal):Ligações de alma com mesa de viga (solda longitudinal):
Esse tipo de ligação pode ser calculado sem consideração das tensões 
i ifi d t õ i lh tnormais, verificando-se apenas as tensões cisalhantes.
efeitos 
locais
efeitos
da 
flexão
Ref: “Estruturas de Aço”, Walter e Michele Pfeil, Ed. LTC, 2009.
23
Cálculo de solda de filete
R i tê i d ál lResistências de cálculo
Tensões cisalhantes combinadas com tensões normaisTensões cisalhantes combinadas com tensões normais
(solda transversal, de topo):
A ligação transmite cortante (cisalhamento médio) e momento fletor
Ref: “Estruturas de Aço”, Walter e Michele Pfeil, Ed. LTC, 2009.
A ligação transmite cortante (cisalhamento médio) e momento fletor.
24
Cálculo de solda de filete
Li it õLimitações (item 6.2.6.2)
Di ã í i Tamanho mínimoDimensão mínima:
em função da parte menos
Menor espessura do metal 
base na junta (mm)
Tamanho mínimo 
da perna da solda 
de filete, dw
Abaixo de 6 35 e até 6 35 3 mmem função da parte menos 
espessa soldada...
Abaixo de 6,35 e até 6,35
Acima de 6,35 até 12,5
Acima de 12,5 até 19
Acima de 19
3 mm
5 mm
6 mm
8 mm
Dimensão máxima:
Acima de 19 8 mm
executadas somente com um passe
,
 
W
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1
9
9
5
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em função da espessura do material cuja 
borda está sendo soldada
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(6,3mm)
25
Cálculo de solda de filete
Li it õLimitações (item 6.2.6.2)
C i t í iComprimento mínimo: mmdww 404 
Soldas de filete longitudinais nas ligações extremas de barras 
chatas tracionadas:
bw 
- Área líquida efetiva
- Coef de Redução (5 2 5 d)



e
C
A
ACA - Coef de Redução (5.2.5.d)
- Área líquida da barra (5.2.4)

n
tnte
A
CACA 
26
Solda de filete – emendas axiais soldadas
Limitações (itens 6 2 2 2 e 6 2 6 2) filetes longitudinaisLimitações (itens 6.2.2.2 e 6.2.6.2) – filetes longitudinais
A i t õ
.
 
L
T
C
,
 
2
0
0
9
.As maiores tensões ocorrem 
nas extremidades do cordão 
de solda...
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 comprimento efetivo
r
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 
  fator redutor de soldas longas
R 0160002021100 ,,,, 
w
w
ww d
d 
27
Solda de filete – emendas axiais soldadas
Limitações (itens 6 2 2 2 e 6 2 6 2) filetes transversaisLimitações (itens 6.2.2.2 e 6.2.6.2) – filetes transversais
Comprimento mínimo de traspasse:
Ref: “Estruturas de Aço”, Walter e Michele Pfeil, Ed. LTC, 2009.
28
Cálculo de solda de filete
Li it õLimitações (item 6.2.6.2.6)
“para juntas por superposição nas quais uma das partes se estende além depara juntas por superposição nas quais uma das partes se estende além de 
uma borda sujeita a tensões de tração longitudinais, os filetes devem ser 
interrompidos a uma distância desta borda não inferior à dimensão da perna do 
filete”filete
29
Ligações soldadas
Si b l iSimbologia
à
 
s
e
t
a
Pernas verticais sempre à esquerda
30
Ligações soldadas
Si b l i lSimbologia - exemplos
Ref: “Estruturas de Aço”, Walter e Michele Pfeil, Ed. LTC, 2009.
31
Ligações soldadas
Si b l i lSimbologia - exemplos
9
.
E
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L
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2
0
0
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R
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“
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32
LIGAÇÕES SOLDADAS – EXERCÍCIOS
CISALHAMENTO EXCÊNTRICOCISALHAMENTO EXCÊNTRICO
Determinar a perna do filete: FDeterminar a perna do filete: Fd
H
t
B  x
ttf
LIGAÇÕES SOLDADAS – EXERCÍCIOS
CISALHAMENTO EXCÊNTRICOCISALHAMENTO EXCÊNTRICO
SoluçãoSolução
Fy
e
Considerar perna = 1mm
FyTensão na perna da solda devida ao 
cortante:
 A
Vd
1y 
xH
 Tensão na perna da solda devida ao 
torque:
 A
CG

x• Cálculo do CG e J = Ix + Iy
máx
xy
dmáx
yx J
T
22 ,,    xyy J22 ,,   22y1y22xd  
H
LIGAÇÕES SOLDADAS – EXERCÍCIOS
CISALHAMENTO EXCÊNTRICOCISALHAMENTO EXCÊNTRICO
Cálculo de I e ICálculo de Ix e Iy
bHyBbBb2I
3
2
3



  Hyy12yBb122Ix 



HB2HBB2
3
2
3
2
3

2
y 
xH CG
12
yB2
12
yB
12
2 22 



  233 x



 

 


 
23
2
3
y x2
BBb
12
bB2xHb
12
HbI
B  


  22
3
2 xBxB
3
B2xH
LIGAÇÕES SOLDADAS – EXERCÍCIOS 
TRAÇÃO E CORTE NO FILETETRAÇÃO E CORTE NO FILETE
sold.peçalargura xxq b=1mm
b=1mm
p çgxxqb 1mm
C t
 
Corteqy  22 qqq  yxd qqq 
 qFR ddd  
LIGAÇÕES SOLDADAS – EXERCÍCIOS
TRAÇÃO E CORTE NO FILETETRAÇÃO E CORTE NO FILETE
yM11f   B
I
yM
2
1B
2
1q
z
d
xx  
B
2 filetes:
Vq dy 
B
2qy
22
H
2
y
2
xd qqq 
Fd
 qR dd 
b