Aula Ligações Soldadas

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ESTRUTURAS METÁLICAS II 
 
2 – LIGAÇÕES SOLDADAS 
2018/1 
Prof.: Luís Eduardo Silveira Dias 
Colaboração: Prof.: Lucas Roquete Amparo 
2 – LIGAÇÕES COM SOLDA 
2.1 - DEFINIÇÃO E PROCESSOS CONSTRUTIVOS 
 A solda é um tipo de união obtida pela fusão das 
partes adjacentes. 
 
 A energia para provocar a fusão pode ser: elétrica, 
química, ótica ou mecânica. A mais empregada na 
indústria da construção é a elétrica. 
 
 A fusão do aço é provocada pelo calor produzido por 
um arco voltaico entre um eletrodo e o aço a soldar, 
havendo deposição do material do eletrodo. 
 
 O material fundido deve ser isolado da atmosfera, 
para evitar a formação de impurezas na solda. 
Ligações com Solda 
Os processos de soldagem: 
 Eletrodo manual revestido (versátil, instalações 
pesadas e de campo, mais utilizada na indústria) 
Ligações com Solda 
O revestimento é consumido juntamente com o eletrodo, 
transformando-se parte em gases inertes, parte em escória. 
Os processos de soldagem: 
 Arco submerso em material granular fusível 
Ligações com Solda 
O eletrodo é um fio metálico sem revestimento, porém o arco 
voltaico e o metal ficam isolados pelo material granular. 
Os processos de soldagem: 
 Arco elétrico com proteção gasosa (MIG/MAG) 
Ligações com Solda 
O eletrodo é um arame sem revestimento, e a proteção é 
feita pelo fluxo de um gás (ou misturas de gases). 
Os processos de soldagem: 
 Arco elétrico com fluxo no núcleo 
Ligações com Solda 
O eletrodo é um tubo fino preenchido com o material que 
protege a poça de fusão. 
 
Na fabricação de estruturas metálicas soldadas devem 
ser tomados cuidados com a retração da solda após o seu 
resfriamento, pois isso pode levar a distorção dos perfis. 
 
 
 
 
 
 
 
Além disso, o aquecimento produzido pela solda e o 
posterior resfriamento diferenciados entre as partes 
soldadas resultam em tensões residuais internas. 
Ligações com Solda 
Ligações com Solda 
Vantagens 
Ligações “mais rígidas” 
 
Facilidade para corrigir ou efetuar 
modificações 
 
Menor quantidade de peças 
 
Melhores acabamentos 
Desvantagens 
Energia elétrica suficiente 
 
Maior tempo de montagem 
 
Dificuldade na montagem 
 
Controle de qualidade 
2.2 - TIPOS DE ELETRODOS 
 Os eletrodos utilizados nas soldas por arco voltaico são 
varas de aço – carbono ou de baixa liga. Os eletrodos 
com revestimento são designados, segundo a ASTM, 
por expressões do tipo E70XY, onde: 
 
E – eletrodo; 
70 – resistência a ruptura da solda em ksi; 
X – número que se refere a posição da soldagem satisfatória: 
 1 – qualquer posição; 
 2 – posição horizontal; 
Y – número que indica tipo de corrente e de revestimento de 
eletrodo; 
 
E60 = 60 ksi = 415 MPa 
E70 = 70 ksi = 485 MPa 
 
 
Ligações com Solda 
2.3 - SOLDABILIDADE 
 Reflete a maior ou menor facilidade de se obter uma 
solda resistente e sem fraturas. Os aços devem ser 
soldáveis, sendo os aços carbonos de 0,25% C e 0,80% 
de Mn soldáveis sem cuidados especiais. Para o A36 
utilizam-se os eletrodos E60XX e E70XX. (Tabela 7 da 
NBR 8800:2008) 
 
Ligações com Solda 
2.4 - DEFEITOS 
a) Fraturas a frio (resfriamento brusco) 
 
 
Ligações com Solda 
b) Fraturas a quente 
 
 
ZTA – Zona térmica afetada 
 
 
DEFEITOS 
c) Penetração inadequada 
 
 
Ligações com Solda 
d) Porosidade 
 
 
Podendo também ocorrer a inclusão de escória (usual em 
soldas feitas em várias camadas) 
 
 
IMAGENS DE PATOLOGIAS EM SOLDAS 
Ligações com Solda 
Inclusão de escória 
Porosidade 
Falta de Fusão 
Excesso de Respingos 
Ligações com Solda 
Trincas 
2.5 - CONTROLE DE INSPEÇÃO 
 Segundo as especificações da AWS; 
 
 Visual: dimensões (gabaritos geométricos), penetração 
inadequada e tricas superficiais; 
 
 Ultrassom, raios X ou líquido penetrante (em fabricas). 
 
 
 
 
Ligações com Solda 
2.6 - CLASSIFICAÇÃO DAS SOLDAS QUANTO A 
POSIÇÃO 
 Segundo a posição da solda em relação ao material-
base: 
 
 
 
Ligações com Solda 
 Tipos de solda de entalhe com penetração total: 
 
 
 
Ligações com Solda 
 Segundo a posição relativa das peças: 
 
 
 
Ligações com Solda 
 Posições de soldagem com eletrodos: 
 
 
 
Ligações com Solda 
SIMBOLOGIA 
Ligações com Solda 
10.7 - 
Ligações com Solda 
2.7 - EXEMPLOS DE SIMBOLOGIA E 
INTERPRETAÇÃO 
Solda de filete, de oficina, ao longo das 
faces 1-3 e 2-4; as soldas têm 50 mm de 
comprimento; o eletrodo a ser usado é o 
E60. 
Solda de filete, de oficina, 
dimensão 8 mm em toda a volta. 
Ligações com Solda 
2.7 - EXEMPLOS DE SIMBOLOGIA E 
INTERPRETAÇÃO 
Solda de filete, de oficina, dimensão 5 
mm, intermitente e alternada, com 40 
mm de comprimento e passo igual a 150 
mm. As chapas ligadas por soldas 
intermitentes podem estar sujeitas a 
flambagem local e corrosão. 
Ligações com Solda 
2.7 - EXEMPLOS DE SIMBOLOGIA E 
INTERPRETAÇÃO 
Solda de entalhe em bisel de um só lado, 
com chapa de espera; a seta aponta em 
direção à peça com chanfro; chapas de 
espera são indicadas em soldas de um só 
lado de penetração total, com intuito de 
evitar a fuga de material de solda e a 
consequente penetração inadequada. 
Chapas de espera devem ser retiradas 
após a execução pois podem ocasionar 
fadiga. 
2.8 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS PARA 
PROJETO 
A) Solda de entalhe 
Geralmente são previstas para total enchimento do 
espaço das peças ligadas (penetração total). Utiliza-se 
nos cálculos a seção metal base de menor espessura. 
 
 
 
 
 
Ligações com Solda 
t = te 
(penetração total) 
Com chanfro em bisel 
t = y (α > 60º) 
te = y – 3 mm (45º ≤ α ≤ 60º) 
(sem penetração total) 
te = espessura efetiva de solda ou garganta 
 
 pág 73 – Tabela 9 e 5 – NBR 8800:2008 (valores mínimos) 
2.8 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS PARA 
PROJETO 
B) Solda de filete 
Para efeito de cálculo são considerados triângulos retângulos 
e são denominados pelo tamanho de seus lados. 
 Ex.: filete de 8 mm lados iguais; 
 filete de 6 x 10 mm lados de 6 mm e 10 
mm. 
 
 
 
 
 
Ligações com Solda 
t = 0,7 d 
𝐭 =
𝒅𝟏 𝒅𝟐
𝒅𝟏 + 𝒅𝟐
 
O menor lado é denominado perna do filete. 
 
2.8 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS PARA 
PROJETO 
 
A área efetiva de cálculo de um filete de lados iguais e 
comprimento de solda lw é: 
 
t lw = 0,7 d lw 
 
As dimensões mínimas da solda de filete para garantir a fusão 
dos materiais são dados na tabela 10 pág 74 da NBR 
8800:2008. 
 
As dimensões máximas são condicionadas à chapa mais fina 
a ser ligada e são descritas no item 6.2.6.2.2 da NBR 
8800:2008 pág 74. 
 
 
 
 
Ligações com Solda 
2.8 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS PARA 
PROJETO 
Exemplos: 
 
 
 
t < 6,3 mm tem-se bmáx = t 
t ≥ 6,3 mm tem-se bmáx = t – 1,5 mm 
 
 
 
 
 bmáx não é especificado 
E figura 14 da NORMA - pág 75 
Ligações com Solda 
2.8.1 – RESISTÊNCIA DA SOLDA 
(Item 6.2.5 da NBR 8800:2008 – pág 71) 
 
A força resistente de cálculo da solda é função da área efetiva da 
solda (Aw) e da área do metal-base (AMB). 
 
Assim temos: Aw = te x l 
 te – espessura efetiva 
 l – comprimento efetivo 
 
AMB = comprimento da solda x espessura mais delgada da 
 ligação 
 
 
Fw,Rd = resistência de cálculo. Dada na tabela 8 pág 71 da NBR8800:2008. 
Ligações com Solda 
2.8.1 – RESISTÊNCIA DA SOLDA 
Atenção para o caso: 
 
 
Ligações com Solda 
2.8.1 – RESISTÊNCIA DA SOLDA 
Atenção para o caso: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O momento se torna um binário 
 
 
 
Ligações com Solda 
2.9 ESFORÇOS NA SOLDA 
Ligações 
 Definições 
Ligações 
Esforços 
 
 Soldas devem resistir: 
Tração; 
Compressão 
e/ou Cisalhamento. 
 
 
 
Ligações 
Ligações 
Ligações 
Ligações 
3 Resistências das Soldas 
3.1 – SOLDA DE ENTALHE 
 As Resistências de Cálculo das soldas são dadas em 
função de uma área efetiva da solda: 
 
 
 E são dadas também pela área Amb do metal base 
igual ao produto do comprimento da solda pela 
espessura mais delgada da ligação. 
 
 Penetração total: 
 
 Penetração Parcial: 
 
 Metal Base: 
 
 Metal da Solda: 
1
,
a
ymb
Rdw
fA
F


1
,
a
ymb
Rdw
fA
F


1
,
6,0
w
ww
Rdw
fA
F


25,11 w
3.1 – SOLDA DE ENTALHE 
 Para tensões de tração ou compressão paralelas ao 
eixo da solda de penetração total ou parcial não é 
preciso verificar a resistência. 
 
 Para tensões de cisalhamento, são somadas 
vetorialmente e verificadas: 
 
 Penetração total: 
 
 Penetração Parcial: 
 
1
,
6,0
a
ymb
Rdw
fA
F


2
,
6,0
w
ww
Rdw
fA
F


35,12 w
3.2 – SOLDA DE FILETE 
 Para determinar a área de solda tem-se: 
 
 
 Os esforços solicitantes e qualquer direção no plano 
perpendicular ao eixo longitudinal da solda são 
considerados como esforços cisalhantes 
 
 
ltAw .
1
,
6,0
a
yMb
Rdw
fA
F


2
,
6,0
w
ww
Rdw
fA
F


3.3 DISTRIBUIÇÃO DE ESFORÇOS NA SOLDA 
 Nas soldas de filete qualquer que seja a direção do 
esforço aplicado admite-se para efeito de cálculo que 
as tensões na solda sejam de cisalhamento na seção 
da garganta tl
Fx
x 
tl
Fy
y  cordãodoocomprimentl
antagousoldadeefetivaEspessurat

 arg
3.4 LIGAÇÃO EXCÊNTRICA POR CORTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Em um ponto qualquer do cordão tenho um esforço 
cisalhante Tf pela carga F e uma tensão cisalhante 
causada pelo momento. 
C.G 
3.4 LIGAÇÃO EXCÊNTRICA POR CORTE 
 
 
 
 
 Ip = Momento polar da área de solda referida ao 
centro de gravidade ( Ip=Ix+Iy); 
 
 Podemos escrever as equações em termos dos esforços 
por unidade de comprimento. 


tl
F
f 
















p
y
p
x
p
m
I
xeF
I
yeF
r
I
Fe
..
..
.





l
F
tff . r
I
Fe
t
p
mm  .
3.5 SOLDAS COM ESFORÇOS COMBINADOS 
DE CISALHAMENTO E TRAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
Se na seção considerada, atuarem um esforço cortante V 
e um momento M os diagramas são dados pela 
resistência dos materiais 
NORMA