Recomendações de norma

A necessidade de se conhecer o material que compõem a solda e os parafusos se deve ao fato de algumas combinações serem incompatíveis entre si ou não estarem de

acordo com as recomendações de utilização da norma. Assim, temos uma relação de parafusos e soldas e suas respectivas características e propriedades que devem ser consideradas na hora da execução do projeto e da estrutura:

3.6.6.1. Parafusos

Os parafusos são meios de ligação que têm sua utilização preferencial quando se trata de conexões em campo. Sua principal desvantagem é que este tipo de ligação não proporciona uma continuidade física ao material, além de alterar a seção transversal dos perfis e elementos de ligação. Os tipos de solicitações a que estão submetidos são: tração, cisalhamento e tração combinada com cisalhamento. Os principais tipos de parafusos utilizados nas estruturas metálicas de edifícios são:

Parafusos comuns

ASTM A307 – São fabricados a partir de barras redondas laminadas de aço, normalmente o aço ASTM A307. No Brasil, além do A307 ainda se utiliza também os aços de qualidade comum SAE 1010 a 1020. São parafusos de baixa resistência mecânica, utilizados em estruturas leves, elementos secundários, plataformas, passadiços, terças, vigas de tapamento, pequenas treliças, etc. As cargas são de pequena intensidade e de natureza estática. As ligações com parafusos comuns são sempre consideradas como ligações por contato nas quais os mesmos são solicitados a esforços de cisalhamento e/ou tração.

Parafusos de alta resistência

ASTM A325 e A490 – Sua fabricação é feita a partir dos aços A325 e A490. São caracterizados por sua alta resistência mecânica. A NBR 8800/86, no item 7.1.10, estabelece as seguintes condições para que sejam utilizados estes tipos de parafusos:

i. Ligações de vigas e treliças das quais depende o sistema de contraventamento, ligações de vigas e treliças com pilares e emendas de pilares, nas estruturas com mais de 20 metros de altura;

de pilares, ligações de contraventamento de pilares, ligações de mãos francesas ou mísulas usadas para reforços de pórticos, e ligações de peças suportes de pontes rolantes, nas estruturas com pontes rolantes com capacidade superior a 50 kN;

iii. emendas de pilares nas estruturas com menos de 30 metros de altura, caso a menor dimensão horizontal da estrutura seja inferior a 20% da altura;

iv. ligações de peças suportes de maquinário ou peças sujeitas a impactos ou cargas cíclicas;

v. qualquer outra ligação que for especificada nos desenhos da estrutura.

O MANUAL BRASILEIRO PARA CÁLCULO DE ESTRUTURAS METÁLICAS46 recomenda que as ligações acima especificadas sejam projetadas como ligações por contato, normalmente em cargas estáticas e não reversíveis. A ligação por atrito é recomendada apenas nos casos em que o deslizamento seja altamente prejudicial ou quando as ligações estiverem sujeitas a forças repetitivas (cargas dinâmicas) com reversão de sinal (NBR 8800/8608 – item 7.7.1.2). Por isso, neste tipo de ligação, existe a necessidade de se contar com uma equipe de trabalho capacitada para a execução do serviço de parafusagem. Para tanto, a NBR 8800/86 estabelece em seu item 7.7.4 formas de controle de aperto de parafusos para que a suposição de cálculo dos parafusos por atrito tenha sido executada corretamente na obra.

Barras rosqueadas

ASTM A36, A490, A588 e SAE 1010 – Assim como os demais parafusos, as barras rosqueadas são feitas diretamente a partir de barras de aço dos materiais anteriormente especificados. São utilizadas na execução dos chumbadores e contraventamentos, apenas se fazendo as roscas e alguns serviços de dobramento para se executar as fundações.

3.6.6.2. Soldas

As soldas são meios de ligação empregados na fabricação das estruturas, de preferência ainda na oficina. São basicamente utilizadas na pré-montagem das estruturas. Podem estar submetidas além de tração, cisalhamento e tração combinada com cisalhamento, também a esforços de compressão, flexão e torção. Elas garantem uma união

muito mais rígida e também mais econômica que as ligações parafusadas, porém requerem um controle de qualidade maior que os parafusos.

Na construção civil utilizam-se basicamente os processos de soldagem a arco elétrico: eletrodos revestidos, proteção gasosa (MIG / MAG) e arco submerso. Outros processos como soldagem a gás, TIG, brasagem, resistência, laser, feixe de elétrons e outros não encontram aplicação nesse campo por razões como rendimento, custo, aplicação e praticidade, mesmo sendo, em alguns casos, processos mais eficientes. Os tipos de solda mais utilizados podem ser: filete, entalhe ou chanfro, ranhura e tampão. A mais usada é a solda de filete (para cargas de pouca intensidade é a mais econômica devido à pouca preparação do material base). Para cargas de maior intensidade, as soldas de entalhe, de penetração parcial ou total, são mais aconselháveis por possuírem resistências bastante elevadas com menor volume de solda, sendo, no caso de penetração total, superior ao do metal base, desde que o metal de solda seja compatível. O uso da solda de ranhura está limitado a casos especiais, onde a solda de filete ou entalhe não são práticas.

A escolha dos eletrodos e da técnica de soldagem é imperativa na obtenção da qualidade desejada. A escolha inadequada de um eletrodo de solda pode comprometer seriamente as estruturas em que ele foi utilizado em função de uma não compatibilidade com o metal base. A determinação do tipo de aço a ser utilizado em um projeto deve acontecer em função de fatores como localização, umidade, chuva, poluentes, cloretos e outros. Consequentemente, todas as demais características de projeto – inclusive a escolha dos eletrodos e da técnica de soldagem - devem ser função do tipo de aço escolhido para ser utilizado na estrutura. A tabela 12 apresenta uma relação entre o metal base e o seu respectivo metal de solda compatível.

Tabela 12 – Eletrodos para soldagem a arco elétrico

Metal base Metal da solda compatível

ASTM

Arco elétrico com eletrodo revestido

Arco submerso Arco elétrico com proteção

gasosa

A36

A570 Grau 40 A570 Grau 45

AWS A5.1 ou A5.5 E60XX ou E70XX AWS A5.17 ou A5.23 F6X-EXXX ou F7X-EXXX AWS A5.18 ER70S-X A242 A441 A572 Grau 42 A572 Grau 50 A588 (t ≤ 100 mm)

AWS A5.1 ou A5.5 E7015, E7016 E7018, E7020 AWS A5.17 ou A5.23 E7X-EXXX AWS A5.18 ER70S-X OKUMURA51 3.7. FALHA ESTRUTURAL

Segundo ASSIS05, não se conhece nenhum caso de colapso de edifício comercial ou residencial estruturados em aço no Brasil. De acordo com BLESSMAN13, mesmo quando analisados em âmbito mundial são raros os casos de acidentes, e ainda assim são provocados por fenômenos naturais violentos como furacões, terremotos e outros. Entretanto, quando se trata de edifícios leves (galpões, hangares, coberturas, pavilhões, etc.), as estatísticas já se tornam bastante assustadoras. Mas quais são os motivos pelo quais se encontram tantos casos destes edifícios que entram em colapso?

A resposta é simples: no Brasil, o principal carregamento a que uma estrutura metálica está submetido é o efeito do vento. Nem o peso próprio, nem a sobrecarga conseguem alcançar uma intensidade equivalente à intensidade do vento. As falhas devido a ação estática do vento podem ser analisadas sob dois aspectos: aerodinâmico e estruturais.