Verificação normativa de soldaduras (AISC)

As soldaduras de filete são verificadas de acordo com AISC 360 - Capítulo J2. A resistência das soldaduras de penetração total (CJP) é assumida igual à do metal de base e não é verificada.

Soldaduras de filete

A resistência de cálculo, ϕR_n, e a resistência admissível, R_n/Ω, das ligações soldadas são avaliadas na verificação normativa das soldaduras da ligação.

ϕ = 0.75    (Dimensionamento por Fatores de Carga e Resistência, LRFD, editável na configuração normativa)

Ω = 2.00    (Dimensionamento por Resistência Admissível, ASD, editável na configuração normativa)

A resistência disponível das ligações soldadas é avaliada de acordo com AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

F_nw = 0.6 F_EXX (1.0 + 0.5 sin^1.5θ )

onde:

• F_nw – tensão nominal do material de soldadura
• A_we – área efetiva da soldadura
  • A_we = Lc*Th
• F_EXX – número de classificação do elétrodo, ou seja, resistência mínima especificada à tração
• θ – ângulo calculado entre o eixo longitudinal da soldadura e a direção da força resultante que atua no elemento finito mais solicitado da soldadura.

Note-se que o aumento de resistência direcional não é utilizado para soldaduras onde a aresta de uma secção oca estrutural retangular está ligada (AISC 360-16:2022 – J2.4.(2).

A resistência do metal de base é avaliada se a opção estiver selecionada na configuração normativa (Capacidade do metal de base na face de fusão).

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-16 – J2.4 (J2-2)

onde:

• F_nBM = 0.6 F_u – resistência nominal do metal de base – AISC 360-16 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we}\sqrt{2} \) – área da secção transversal do metal de base
• F_u – resistência mínima especificada à tração

Todos os valores necessários para a verificação normativa são apresentados em tabelas.

onde:

• Xu – elétrodo de soldadura utilizado 
• Th – espessura de garganta da soldadura (calculada a partir de Ls)
• Ls – dimensão do cateto da soldadura (introduzida pelo utilizador)

• \(L\) – comprimento total da soldadura
• \(L_c\) – comprimento do elemento crítico da soldadura
• Loads – efeito da ação crítico para a soldadura analisada
• \(F_n\) – força no elemento crítico da soldadura
• \(\phi\)Rn – resistência da soldadura
• Ut – utilização do elemento crítico da soldadura

A força, \(F_n\), e o ângulo da soldadura, \(\theta\), são derivados das tensões \( \sigma_{\perp}, ,\ \tau_{\perp}, \, \tau_{\parallel}\), do comprimento e da área efetiva do elemento finito da soldadura. Estas tensões são o resultado básico do solver de elementos finitos.

Os diagramas de soldadura apresentam a tensão de acordo com as seguintes fórmulas:

Se o metal de base estiver desativado (é utilizado elétrodo de resistência equivalente):

\[ \sigma = \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}} \]

Se o metal de base estiver ativado (não é utilizado elétrodo de resistência equivalente):

\[ \sigma = \max \left \{  \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}, \, \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{\sqrt{2} F_u / F_{EXX}} \right \} \]

Nota do utilizador: No IDEA StatiCa, quando o cateto da soldadura é introduzido como 0, é utilizado o seguinte valor:

• Para soldadura de filete de um só lado, a espessura de garganta é igual à espessura da chapa ligada mais fina.
• Para soldadura de filete de dois lados, a espessura de garganta é igual a metade da espessura da chapa ligada mais fina.

Soldaduras de penetração total (CJP)

A Tabela J2.5 da Especificação AISC identifica quatro condições de carregamento que podem estar associadas a soldaduras de penetração e indica que a resistência da junta é controlada pelo metal de base ou que as cargas não necessitam de ser consideradas no dimensionamento das soldaduras que ligam as peças. Assim, quando as soldaduras de penetração total (CJP) são executadas com metal de adição de resistência equivalente, a resistência da ligação é governada ou controlada pelo metal de base e não são necessárias verificações normativas da resistência da soldadura.

Soldaduras de penetração parcial (PJP)

A resistência de cálculo, ϕR_n, e a resistência admissível, R_n/Ω, da soldadura de penetração parcial (PJP) são determinadas de acordo com AISC 360-22 – Tabela J2.5). É assumido o caso mais conservador – tipo de carga por corte. 

ϕ = 0.75    (Dimensionamento por Fatores de Carga e Resistência, LRFD, editável na configuração normativa)

Ω = 2.00    (Dimensionamento por Resistência Admissível, ASD, editável na configuração normativa)

A resistência disponível das ligações soldadas é avaliada de acordo com AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

onde:

• F_nw = 0.6 F_EXX – tensão nominal do material de soldadura
• A_we – área efetiva da soldadura
  • A_we = L_c E 
• F_EXX – número de classificação do elétrodo, ou seja, resistência mínima especificada à tração
• L_c – comprimento do elemento crítico da soldadura
• E – garganta efetiva da soldadura PJP

A resistência do metal de base é avaliada se a opção estiver selecionada na configuração normativa (Capacidade do metal de base na face de fusão).

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-22 – J2.4 (J4)

onde:

• F_nBM = 0.6 F_u – resistência nominal do metal de base – AISC 360-22 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we} \) – área da secção transversal do metal de base assumida igual à área efetiva da soldadura
• F_u – resistência mínima especificada à tração do metal de base