FE – UEM/DECi - Eng.ª Civil
Construções Metálicas e de Madeira
ÍNDICE 6.1.
DISPOSIÇÕES DISPOSIÇÕES REGULAMENTARES BÁSICAS (R.E.A.E) ........................... ................. .................. .......... 1
6.1.1.
CONSIDERAÇÕES GERAIS - ARTIGO 26 ................................. .................................................. .................................. ..................... .... 1
6.1.2.
TIPOS DE CORDÕES DE SOLDADURA - ARTIGO 27 .................................. ................................................... ..................... .... 1
6.1.3.
DIMENSÕES CARACTERÍSTICAS DOS CORDÕES - ARTIGO 28 ................................. ........................................ ....... 1
6.1.4.
CONDICIONAMENTOS DAS DIMENSÕES DOS CORDÕES - ARTIGO 29 ............................. ............................. 2
6.1.5.
TIPOS DE SOLDADURA DE TOPO - ARTIGO 30 .................................. ................................................... ........................... .......... 3
6.2.
VERIFICAÇÃO VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA DAS LIGAÇÕES SOLDADAS ................... ......... ................ ...... 3
6.2.1.
GENERALIDADES - ARTIGO 56 ................................ ................................................. ................................... ................................. ............... 3
6.2.2.
VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA DAS LIGAÇÕES SOLDADAS - ARTIGO 60 ....................... 3
6.2.3. 6.2.3.
EXEMPLOS EXEMPLOS .................................. ................................................... .................................. .................................. .................................. ........................ ....... 5
Exemplo Exemplo 1 .................................. .................................................. .................................. ................................... .................................. .................................. ..................... .... 5 Exemplo Exemplo 2 .................................. .................................................. .................................. ................................... .................................. .................................. ..................... .... 7
F. Ricardo & J. Pindula
AULA 6 - Dimensionamento Dimensionamen to de Ligacoes Soldadas. - i/8
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6.1.
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DISPOSIÇÕES REGULAMENTARES BÁSICAS (R.E.A.E)
6.1.1. Considerações gerais - Artigo 26 Nas ligações soldadas atender-se-á às seguintes condições gerais:
a) A disposição das soldaduras e a sua ordem de execução devem ser estabelecidos de modo a reduzir, quanto possível, os estados de tensão devidos à operação de soldadura;
b) Deve evitar-se a concentração excessiva de soldadura numa mesma zona; c) Salvo justificação especial, evitar-se-á soldar elementos de espessura superior a 30 mm; d) Evitar-se-á criar variações bruscas de secção, pela concentração de tensões a que dão origem, nomeadamente em elementos que tenham de ser soldados em toda a periferia deve evitar-se praticar entalhes ou furos de dimensões importantes;
e) Para a ligação das extremidades de barras as soldaduras devem estar dispostas, quanto possível, equilibradamente em relação ao eixo de cada barra;
f) No projecto devem ser tidas em consideração as condições de execução e montagem indicadas no artigo 65 .
6.1.2. Tipos de cordões de soldadura - Artigo 27 Os tipos de cordões de soldadura são:
a) Cordões de topo – cordões que unem as peças colocadas topo a topo, no prolongamento umas das outras, tenham ou não eixos coincidentes;
b) Cordões de ângulo – cordões que ligam as peças colocadas com sobreposição ou se intersectam.
6.1.3. Dimensões características dos cordões - Artigo 28 As dimensões características dos cordões de soldadura são a espessura e o comprimento, tal como são definidos nas alíneas seguintes:
a) A espessura dos cordões deve ser considerada do modo seguinte: i.
Cordões de topo – No caso dos elementos a ligar terem a mesma espessura, será essa a espessura do cordão; no caso de terem espessura diferente, a espessura a considerar será a do elemento mais delgado.
ii.
Cordões de ângulo – A espessura será considerada igual à altura do triângulo isósceles inscrito na secção do cordão;
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b) O comprimento dos cordões deve ser considerado do modo seguinte: i.
Quando existirem crateres de extremidade, o comprimento do cordão a considerar será o seu comprimento total, descontando o comprimento dos crateres, avaliado este em duas vezes a espessura; l l t 2a
ii.
Quando se evita a formação de crateres de extremidade (pela utilização de peças de extensão ou outros meios adequados), o comprimento do cordão a considerar será o comprimento total. l l t
6.1.4. Condicionamentos das dimensões dos cordões - Artigo 29 As dimensões dos cordões de soldadura devem satisfazer aos seguintes condicionamentos:
a) A espessura dos cordões não deve ser inferior a 3 mm; a 3mm
b) A espessura dos cordões de ângulo deve ser superior a 0,7 da menor espessura dos elementos a ligar; a 0,7.t min
c) Os cordões de topo contínuos devem ocupar toda a extensão de justaposição; d) Os cordões de ângulo contínuos não devem ter comprimento inferior a 40 mm; l 40mm
e) Nos cordões de topo descontínuos o comprimento de cada troço não deve ser inferior a quatro vezes a espessura do elemento mais fino a ligar e o intervalo entre dois troços sucessivos não deve exceder doze vezes aquela espessura; l ' 4.t min e 12.t min
onde: l’ – comprimento
de cada troço nos cordões de topo descontínuos
t mi n – espessura do elemento mais fino a ligar
– intervalo entre dois troços soldados sucessivos e
f) Nos cordões de ângulo descontínuos o comprimento de cada troço não deve ser inferior a quatro vezes a espessura do elemento mais fino a ligar. O intervalo entre dois troços sucessivos não deve exceder dezasseis vezes a espessura do elemento mais fino, no caso
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de elementos sujeitos a esforços de compressão, e 24 vezes essa espessura, no caso de elementos sujeitos a esforços de tracção. l ' 4.t min e 16.t min para esfor cos de compressao e 24.t min para esfor cos de traccao
6.1.5. Tipos de soldadura de topo - Artigo 30 O tipo de cordão a utilizar na soldadura de topo depende essencialmente da espessura dos elementos a ligar e da possibilidade de execução da soldadura pelas duas faces, do modo indicado nas alíneas seguintes:
a) No caso de a espessura não exceder 6 mm e ser possível realizar a soldadura pelas duas faces, esta poderá executar-se, em geral, sem prévia formação de chanfros;
b) No caso de a espessura estar compreendida entre 6 mm e 15 mm, executar-se-á, em geral, um cordão em forma de V;
c) No caso de a espessura exceder 15 mm e ser possível realizar a soldadura pelas duas faces, executar-se-á, em geral, um cordão em forma de X;
d) No caso de a espessura exceder 15 mm e não ser possível realizar a soldadura pelas duas faces, executar-se-á um cordão em forma de U ou um cordão em forma de V, utilizando uma contrachapa que permita efectuar a soldadura com as arestas inferiores do chanfro afastadas.
6.2.
VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA DAS LIGAÇÕES SOLDADAS
6.2.1. Generalidades - Artigo 56 A verificação da segurança das ligações deve ser feita em relação aos estados limites últimos de resistência, devendo os valores de cálculo dos esforços ou tensões resistentes ser iguais ou superiores aos valores de cálculo dos esforços ou tensões actuantes.
6.2.2. Verificação da segurança das ligações soldadas - Artigo 60 A verificação da segurança das ligações soldadas deve ser efectuada do modo indicado nas alíneas seguintes:
a) No caso dos cordões de topo, não é necessário comprovar por cálculo a sua segurança desde que sejam satisfeitas na execução as condições enunciadas nos artigos 11 , 29, 30 e 31; F. Ricardo & J. Pindula
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b) No caso de cordões de ângulo, para a verificação da segurança os valores de cálculo das tensões resistentes são iguais a f yd , devendo os valores de cálculo das tensões actuantes ser tomados iguais a uma tensão de referência dada por: Sd , ref
em que:
Sd , p , Sd , l , Sd -
1
2 p2, Sd ) 0,8. Sd . p ,Sd 1,8. l 2,Sd . 1,4.( Sd
componentes convencionais, determinadas pelas regras da resistência dos materiais, dos valores de cálculo das tensões médias referidas à secção da bissectriz do cordão ( axl ), rebatida sobre o plano da ligação dos elementos
- coeficiente dependente da espessura do cordão
A expressão
Sd .ref ,
0,8.1
1
1
a
utilizada para a verificação da segurança em cordões de ângulo, transforma-
se nas expressões simples seguintes, quando aplicada aos casos masi correntes de ligações, e considerando 0,9 :
a) Cordões que realizam a transmissão de um esforço longitudinal de compressão ou de tracção: Cordão frontal [fig.25,a]:
Sd , ref
Cordões laterais [fig.25,b]:
Sd .ref
Cordão oblíquo [fig.25,c]:
Sd , ref
F Sd 0,77.l .a
F Sd
l .a
0,67.
F Sd 0,90.l .a
. (1,4.sen 2 1,8. cos 2
Cordões oblíquos e laterais [fig.25,d] Sd , ref
F Sd
l .a l .a l 3 .a3 1 1 2 2 0,77. 2 2 1,13 ( sen 1,29. cos )
Cordões oblíquos simétricos [fig. 25,e]: Aplicar-se-á a fórmula relativa ao cordão oblíquo, substituindo l .a por
l .a
b) Cordões que realizam a transmissão de um esforço transversal [fig.25,f]: Sd .ref
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F Sd
l .a
0,77.
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c) Cordões que realizam a ligação entre a alma e o banzo de uma viga de alma cheia [fig.25,g]: a
- Se:
e 2
,
Sd ,ref
1
.
S .T Sd
0,67 2.a. I
em que: T Sd - esforço
transverso de cálculo da secção considerada
S - momento estático da secção do banzo relativamente ao eixo de flexão simples
da viga. I -
momento de inércia da secção relativamente ao mesmo eixo.
- Se
a
e 2
,
Não é necessária a verificação da segurança;
d) Cordões que realizam a ligação de uma viga a um pilar [fig.25,h]: Para os cordões que ligam o banzo da viga ao pilar: Sd , ref
N Sd M Sd 0,77 l .a h1 .l 1 .a1 1
.
Para os cordões que ligam a alma da viga ao pilar: 2
N T Sd Sd ,ref . 1,4. Sd 1,8 0,90 l .a l 2 .a 2 1
2
6.2.3. EXEMPLOS Exemplo 1 Para a peça dada, dimensionar o cordão de soldadura e verificar a sua estabilidade. A força de tracção é FSd = 206 KN e a espessura da chapa é de 10 mm. Os materiais são de aço tipo Fe 360.
a) Considerando apenas cordões laterais (um de cada lado). b) Considerando também um cordão frontal.
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Resolução: Dados: F Sd = 206 KN , Rd 135 Mpa , Sd ,ref f yd 235 Mpa Dimensionamento dos cordões Os elementos a ligar têm todos a espessura t = 10 mm. a 0,7.t min = 0,7.10 = 7 mm
a) Consideran do apenas cordões laterais, temos:
l .a = 2.l .a Cordões laterais [fig.25,b], REAE: Sd .ref
F Sd
0,67.
l .a
=
F Sd 0,67.2.l .a
f yd l
F Sd 1,34.a. f yd
=
206.10 3 1,34.7.10 3.235
0,09345 m 9,35 cm
Considerando a existência de crateres de extremidade, temos: l l t 2a
l t l 2a = 9,35 + 2.0,7 = 10,75 cm
11
cm
b) Con siderando també m um cor dão frontal , temos:
Cordão frontal [fig.25,a], REAE: l l t 2a Sd .ref
l 80 – 2.7 = 66 mm
F Sd
l .a
0,77.
f yd F Sd 1 f yd .0,77. l .a = 235.103.0,77.6,6.10-2.7.10-3 = 83,6 KN
Cordões laterais [fig.25,b], REAE: F Sd 2 F Sd F Sd 1 206 – 83,6 = 122,4 KN Sd .ref
F Sd
0,67.
l .a
=
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F Sd 0,67.2.l .a
f yd l
F Sd 2 1,34.a. f yd
=
122,4.10 3 1,34.7.10 3.235
0,0555 m 5,55 cm
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Considerando a existência de crateres de extremidade, temos: l l t 2a
l t l 2a = 5,55 + 2.0,7 = 6,95 cm
7
cm
Exemplo 2 Dimensionar a ligação soldada de duas cantoneiras L45x45x5 pertencentes a asna da estrutura de cobertura de um alpendre, sujeitas a um esforço de tracção de 89,2 KN. Considere a utilização de uma chapa de ligação de 5 mm de espessura. Os materiais são de aço tipo Fe 360.
Resolução: Dados: T Sd = 89,2 KN , Rd 135 Mpa , Sd ,ref f yd 235 Mpa Dimensionamento dos cordões
Os elementos a ligar têm todos a espessura t = 5 mm. a 0,7.t min = 0,7.5 = 3,5 mm
Considerando o dimensionamento do cordão de um dos lados (soldadura entre um dos perfis e a chapa), temos: T= Rd
T Sd 2
89,2
2
T corte Acorte
= 44,6 KN T a.l
l
T Rd .a
44,6.10 3 135.3,5.10
3
= 0,0944 m 9,5 cm
Considerando a existência de crateres de extremidade, temos: l l t 2a
l t l 2a = 9,5 + 2.0,35 = 10,2 cm
10,5
cm
Verificação da estabi lidade da l igação
Cordões laterais [fig.25,b]: Sd .ref
F Sd
0,67.
l .a
=
44,6.10 3 0,67.(9,510 2.3,5.10 3 )
200,2 Mpa f yd = 235 Mpa
Verifica
segurança
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a