Soldadura / Soldaduras no IDEA StatiCa
Enquadramento Teórico
Leia a informação essencial sobre o modelo de soldadura no nosso Enquadramento Teórico. A parte geral descreve o próprio modelo de cálculo:
Enquadramento Teórico: Análise de ligações soldadas
Partes específicas do Enquadramento Teórico para cada uma das normas nacionais suportadas:
- Verificação normativa de soldaduras (EN)
- Verificação normativa de soldaduras (AISC)
- Verificação normativa de soldaduras (CISC)
- Verificação normativa de soldaduras (AS)
- Verificação normativa de soldaduras (IS)
- Verificação normativa de soldaduras (HKG)
- Verificação normativa de soldaduras (GB)
- Verificação normativa de soldaduras (SP)
Pode encontrar uma demonstração clara de como a tensão se desenvolve durante o carregamento, bem como a discussão sobre a distribuição de tensões ao longo de soldaduras longas, no artigo Como são modeladas as soldaduras no IDEA StatiCa.
Além disso, as soldaduras e as ligações soldadas são abordadas nos nossos artigos de blogue Ligações de aço soldadas – preocupar ou não preocupar? e Reduza os custos de soldadura com uma fabricação melhorada (onde é discutida a combinação da transferência de carga através de uma soldadura e o contacto em compressão).
Dimensão e comprimento da soldadura
Existem diferentes formas de definir a dimensão da soldadura, consoante a região. Leia o artigo Dimensão e comprimento da soldadura para saber como o IDEA StatiCa define a dimensão da soldadura ou caso necessite de conhecer o comprimento exato da soldadura:
Verificações
No nosso Centro de Suporte, pode encontrar muitos estudos de verificação que descrevem o desempenho de diferentes modelos de ligações soldadas, bem como comparações com ensaios laboratoriais.
Estudos de verificação em modelos com soldaduras
Atualizações nas versões
As seguintes funcionalidades fazem parte das notas de versão do IDEA StatiCa e podem estar relacionadas com as soldaduras. Leia mais sobre as funcionalidades nos artigos dedicados através dos links:
Verificação de soldaduras em falta (versão 20.1)
Adicionámos outra ferramenta útil para ajudar automaticamente o utilizador a encontrar partes não soldadas da ligação: o utilitário para analisar um modelo de ligação em busca de soldaduras potencialmente em falta.
Importação de soldaduras recomendadas (versão 20.1)
Ao importar uma ligação de software CAD, existe agora a opção de adicionar soldaduras recomendadas.
Modelo melhorado de soldaduras de topo (versão 20.1)
A dimensão das soldaduras de topo foi corrigida para soldaduras de topo de aresta para superfície.
Especificidades da verificação normativa de soldaduras segundo o Eurocódigo (EN) e a Norma Indiana (IS) (versão 21.1)
Para cumprir as normas e garantir a segurança do dimensionamento, o valor de resistência considerado na verificação normativa das soldaduras é agora calculado a partir do valor de resistência do aço base para as normas EN e IS, bem como do próprio material de soldadura.
Combinação de operações de soldadura e contacto (versão 22.1)
Desde a versão 22.1, as operações de soldadura e contacto podem ser combinadas.
Verificação de colisão entre chapas e soldaduras (versão 22.1)
As chapas e partes do modelo podem ser posicionadas de forma a colidir com outras chapas e elementos.
Verificação das soldaduras de secções soldadas (versão 23.0)
O IDEA StatiCa pode agora verificar as soldaduras longitudinais de elementos com secções transversais soldadas.
Visualização melhorada da verificação de soldaduras (versão 23.0)
A verificação de soldaduras pelo Método dos Elementos Finitos difere dos cálculos de dimensionamento tradicionais. Nos cálculos tradicionais, pequenas excentricidades, deformações, torções, coeficiente de Poisson, etc. podem ser negligenciados.
Melhorias de pormenorização para parafusos e soldaduras no Eurocódigo (versão 23.0)
A verificação de pormenorização no IDEA StatiCa Connection foi melhorada. Os engenheiros podem ter uma melhor visão geral do dimensionamento e da verificação normativa de parafusos e soldaduras, graças a informação detalhada e recomendações segundo o Eurocódigo fornecidas nas tabelas de verificação e no Relatório.
Elétrodos de soldadura definidos pelo utilizador (versão 23.1)
O material de soldadura é um item editável na MPRL (Biblioteca de Materiais e Gama de Produtos). Isto significa que pode definir os elétrodos de soldadura independentemente do grau de aço das chapas ligadas.
Para adicionar um material de soldadura definido pelo utilizador, aceda ao separador Materiais, adicione um material de Soldadura e Edite as suas propriedades.
Soldadura geral destacada na cena 3D (versão 23.1)
Existe uma melhoria simples na cena 3D da aplicação Connection para melhor orientação, especialmente em modelos de ligação maiores importados via ligações BIM de aplicações CAD.
Quando uma operação de soldadura geral ou contacto é selecionada, a soldadura na cena 3D é destacada a laranja (por defeito).
Aviso para elétrodos mais resistentes do que as chapas (versão 23.1)
Quando a verificação de pormenorização está ativada na Configuração normativa da aplicação Connection, os utilizadores recebem um aviso se o material do elétrodo de soldadura for mais resistente do que as chapas soldadas. Isto ajuda a garantir os padrões de segurança do dimensionamento.
Isto aplica-se ao Eurocódigo (EN) e à norma indiana (IS), que contêm cláusulas que definem que a resistência da soldadura é determinada pela menor resistência última das chapas ligadas e requisitos que estabelecem que o material adicionado pelos elétrodos de soldadura deve ser mais resistente do que o material base (EN 1993-1-8 – 4.5.3.2 e IS 800:2007 - 10.5.7.1.1).
Avisos para soldaduras e parafusos que ligam as mesmas chapas (versão 23.1)
O dimensionamento de ligações que combina soldaduras e parafusos, ou parafusos e parafusos pré-esforçados, é inseguro e não é permitido pelas normas. A aplicação Connection informa-o automaticamente se tal fluxo de trabalho for utilizado num projeto, para garantir um dimensionamento correto e seguro.
Dimensionamento automático de soldaduras para ductilidade/resistência total/sobrerresistência (versão 24.0)
O dimensionamento automático de soldaduras elimina a introdução manual fastidiosa e morosa, bem como a verificação de cada soldadura. Com o algoritmo de automatização, o IDEA StatiCa proporciona uma modelação mais rápida e um dimensionamento absolutamente seguro de ligações soldadas.
Dimensionamento automático de soldaduras por estimativa de capacidade (versão 24.0)
O dimensionamento automático de soldaduras resolve o desafio de ajustar manualmente a dimensão de cada soldadura, o que é simultaneamente fastidioso e moroso. Ao automatizar este processo, o IDEA StatiCa ajuda-o significativamente a acelerar o processo de dimensionamento e promove projetos de soldadura mais consistentes entre projetos.
Soldaduras de chanfro com penetração parcial (PJP) (versão 24.0, 24.1, 25.0)
A integração de soldaduras de chanfro com penetração parcial de junta, ou soldaduras de topo com penetração parcial de junta, ou simplesmente soldaduras PJP no IDEA StatiCa Connection responde aos requisitos específicos estabelecidos para soldaduras de topo PJP, distintos dos aplicáveis a soldaduras de filete.
A dimensão de uma soldadura de penetração parcial é considerada na análise com o mesmo valor introduzido. O IDEA StatiCa não aplica quaisquer ajustes, como a redução da dimensão nominal da soldadura — esta é da responsabilidade do utilizador antes da introdução dos dados.
Avisos relacionados com elementos de soldadura (versão 24.1)
Existem dois tipos de avisos incorporados:
- 'Tipo de soldadura alterado para soldadura de topo devido a ligação aresta-a-aresta' (alteração do tipo de soldadura causada por uma ação de modelação)
- 'A soldadura não foi criada devido a restrições geométricas' (abrange situações em que imprecisões na geometria causam a criação mal sucedida da soldadura)
Melhorias regionais (versão 25.0)
Para engenheiros locais, a versão 25.0 oferece várias melhorias, como soldaduras PJP no Eurocódigo, implementação do novo ACI e não apenas para engenheiros dos EUA, verificações de ancoragem para a norma chinesa, diferenciação da terminologia britânica e americana, entre outras.
Área de distribuição da soldadura (versão 25.0)
A área de distribuição da soldadura foi ligeiramente alterada na versão 25.0. No artigo seguinte, é explicado de forma clara como funciona agora a distribuição de forças de uma chapa para outra através das soldaduras.
A área de distribuição da soldadura difere significativamente entre soldaduras de topo e soldaduras de filete. A área de distribuição da aresta da chapa para a superfície de outra chapa é definida de acordo com a figura seguinte:
A força proveniente da chapa de aresta é então distribuída pelos nós da chapa de superfície com base na proximidade do nó à área de distribuição da soldadura.
O que implica a alteração na versão 25.0?
- A área de distribuição foi reduzida para soldaduras de topo
- A área de distribuição das soldaduras de filete reflete agora com maior precisão a dimensão da soldadura de filete
- A espessura da chapa de superfície deixou de ser relevante para a área de distribuição da soldadura
Por que razão foram efetuadas as alterações?
- Recentemente, realizámos um projeto conjunto com a Universidade de Coimbra e o ISISE. O objetivo do projeto foi criar uma série de modelos numéricos no Abaqus (pacote de software de elementos finitos gerais com elementos finitos sólidos) e comparar os resultados com o IDEA StatiCa Connection (elementos finitos de casca). O foco incide sobre ligações momento viga-coluna soldadas. A comparação mostra que:
- Os resultados de colunas laminadas sem uma força de compressão significativa na coluna apresentam boa concordância
- Os resultados de colunas soldadas de topo são ligeiramente não conservativos (em 5,8%). É por esta razão que esta alteração — redução da área de distribuição da soldadura para soldaduras de topo — foi efetuada.
Soldadura de chapa circular (versão 26.0)
As chapas de enrijecimento circulares são frequentemente utilizadas para reforçar almas esbeltas, mas antes da versão 26.0 não era possível definir soldaduras para estas chapas diretamente.
Como resultado, os utilizadores tinham de recorrer a soluções alternativas, tipicamente importando a chapa como um polígono a partir de DXF, o que acrescentava passos desnecessários e reduzia a eficiência da modelação.
Com esta atualização, as soldaduras podem agora ser definidas diretamente para chapas de enrijecimento com forma circular. A chapa é internamente discretizada em segmentos, de forma semelhante às secções ocas circulares, garantindo um comportamento de análise preciso. O número de segmentos respeita as Definições do projeto globais, assegurando consistência em todo o modelo.
Webinars e vídeos
No passado, realizámos vários webinars sobre a modelação de ligações soldadas. Pode encontrar inspiração nas seguintes gravações:
Soldaduras e Parafusos no IDEA StatiCa (AISC)
A sessão de webinar aborda a teoria subjacente aos parafusos e soldaduras e como são modelados no IDEA StatiCa. Além disso, as operações destes dois componentes serão detalhadas, bem como algumas dicas. Por fim, será explicada a interpretação dos resultados e as fórmulas utilizadas para verificar que cumprem os requisitos AISC.
Compreender os resultados de soldaduras para o Eurocódigo
A tabela detalhada com resultados pode ser consultada em todas as fórmulas, incluindo os valores. As tensões direcionais também são fornecidas. A utilização da soldadura é evidente. Mas a utilização global Utc é calculada a partir da capacidade de toda a soldadura. Veja como funciona.
É possível encontrar correspondência entre a tensão na soldadura e os cálculos manuais?
A tensão numa soldadura é calculada nas direções principais de acordo com o EC e os resultados são fornecidos nos separadores de resultados. Embora a análise no IDEA StatiCa Connection seja baseada no CBFEM, em casos simples, a tensão pode ser comparada com cálculos manuais para verificar os valores obtidos.
Definição de soldaduras de filete ao longo de uma alma de SHS e uma superfície de chapa
As secções ocas e, principalmente, os cantos curvos das suas secções transversais são por vezes difíceis de tratar no que respeita à soldadura, entre outros aspetos. Veja como definir corretamente uma soldadura de filete simples em ambos os lados de um elemento SHS, ao longo dos seus cantos que têm de ser ligados à superfície de uma chapa.