EMENDAS EM BARRAS DE AÇO CA 50 SOLDÁVEL

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EMENDAS EM BARRAS DE AÇO CA 50 SOLDÁVEL

RESUMO:

Barras de aço BELGO CA 50, com características de soldabilidade, produzidas conforme Norma ABNT NBR 7480/96 foram emendadas por solda nas posições permitidas pela norma em vigor, a NBR 6118/80. Procedimentos para realização da solda, as influências da superfície da barra, da mão de obra nos diversos tipos de emendas bem como os custos e dicas práticas agora estão definidas e a seu dispor.

INTRODUÇÃO:

Na busca constante de redução do desperdício aliada a necessidade de vencer novos desafios arquitetônicos e operacionais em obras no setor de construção civil, várias empresas vêm exigindo novas especificações de materiais que contribuam com esta realidade. O aço BELGO CA 50 SOLDÁVEL é um destes.

Barras de aço BELGO CA 50 SOLDÁVEL foram emendadas nas posições: topo à topo (por caldeamento e por eletrodo); traspasse e justaposta conforme orientações da Norma ABNT NBR6118/80. Ensaios mecânicos de tração comprovaram a eficiência do produto no atendimento às necessidades de aplicação, com custos extremamente interessantes e viáveis.

A influência da mão de obra na preparação das barras e na execução das emendas em função de cada tipo equipamento também foram consideradas e definidas. Um roteiro para execução das emendas com as barras de aço BELGO CA 50 Soldável encontra-se descrito a seguir.

As exigências das Normas brasileiras sobre o assunto são :

1._{NORMA ABNT NBR 7480 / 96 (Ítens 5.2 - 5.5 - 6.5 - 6.8.3 - 7.1.1):}

• Requisitos de Propriedades Mecânicas de Tração de barras emendadas devem satisfazer ao Limite de Resistência Convencional à Ruptura (L.R.) das barras não emendadas;

• Podem ser emendadas de acordo com a Norma NBR 6118/80. As barras com características especiais de soldabilidade devem respeitar especificação própria (NBR 8965, em revisão).

• Critérios de amostragem de barras emendadas: - por tipo de emendas;

- no

de exemplares: para cada conjunto ≥ 50 emendas => retirar 1 exemplar; para conjuntos < 50 emendas => 1 exemplar;

qualquer reprovação => 2 contra provas. • Ensaio de Tração das barras emendadas: NBR 8548/84; • Aceitação: resultados das provas/contra provas satisfatórios; • Dobramento a 90o_{e/ou 180}o_{: Não exigido.}

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2._{NORMA ABNT NBR 6118/80 - NB1 (Ítens 6.3.5.4 - 10.4.1):}

As emendas com solda podem ser:

- de topo, por caldeamento, para bitola ≥ 10 mm; - de topo, com eletrodo, para bitola ≥ 20 mm;

- por traspasse com pelo menos 2 cordões de solda longitudinais, cada um deles com comprimento não inferior a 5 ∅∅∅∅, afastados no mínimo 5 ∅∅∅∅;

- com outras barras justapostas (cobrejuntas), com cordões de solda longitudinais, fazendo-se coincidir o eixo baricêntrico do conjunto com o eixo longitudinal das barras emendadas, devendo cada cordão ter o comprimento de pelo menos 5 ∅∅∅∅.

• Podem ser realizadas na totalidade das barras em uma seção transversal da peça. Considera-se como na mesma seção as emendas que de centro a centro estejam afastadas menos de 15 ∅∅∅∅_{medidos na direção do} eixo da barra;

• A resistência de cada barra emendada será considerada sem redução; se tratar-se de barra tracionada e houver preponderância de carga acidental, a resistência será reduzida de 20 %;

• As emendas devem ser convenientemente espaçadas para permitir uma boa concretagem;

• As máquinas de solda deverão ter características elétricas e mecânicas apropriadas à qualidade / bitola da barra e ser de regulagem automática;

• Nas emendas por pressão as extremidades deverão ser planas e normais aos eixos e nas com eletrodos as extremidades serão chanfradas, devendo-se limpar perfeitamente as superfícies;

• Deverão ser realizados ensaios prévios da solda na forma, com o equipamento e pessoal a serem empregados, assim como os ensaios posteriores de controle (NBR 7480/85);

• Se qualquer resultado dos ensaios prévios (emendados ou não emendados) não satisfazer às especificações, deverá ser procurada a causa da deficiência (no material, processo de solda ou desempenho do operador) e, feitas as devidas correções, os ensaios deverão ser repetidos;

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• Se a média aritmética do oitavo inferior dos resultados dos ensaios de controle for menor que o valor especificado para o aço empregado, todo o lote será considerado com essa Resistência a Ruptura e com a Resistência ao Escoamento correspondente a Ruptura dividida por 1.2 para o aço Classe A (em qualquer caso), devendo ajuizar-se, em face do projeto e da localização da emenda na estrutura, da possibilidade ou não do emprego das barras do lote.

3._{NORMA ABNT NBR 8548/84 (Ítens 3.1 - 4.1 - 4.2 - 4.3):}

• Emendas por solda: - de topo por caldeamento; - de topo com eletrodo; - transpassada com eletrodo; - barras justapostas com eletrodo; • Amostragem: conforme Norma ABNT NBR 7480/85;

• Corpos de Prova: constituído de uma emenda dentre duas barras de comprimento (L) mín. = 10 ∅∅∅∅ + 100, onde:

L

• Procedimento para determinação da Resistência à Tração:

- Adequar o comprimento do corpo de prova emendado à máquina de ensaio;

- Conduzir o ensaio de tração conforme NBR 6152 e NBR 7480 a fim de determinar o valor de carga de ruptura;

- calcular o valor da resistência convencional a ruptura, utilizando o Valor Nominal da Área de Seção da barra e observar o local de Ruptura.

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EXECUÇÃO DAS EMENDAS COM BARRAS DE AÇO BELGO CA 50 Soldável: ⇒ EMENDA TIPO TOPO A TOPO, por caldeamento.

A emenda, normalizada apenas para bitolas não inferiores a 10 mm, ocorre através do aquecimento das extremidades das barras com a passagem de corrente elétrica seguindo-se de uma compressão mecânica manual ou automática (em função dos recursos do equipamento disponível) e resfriamento gradativo à temperatura ambiente. Devido a característica de soldabilidade do BELGO CA 50 Soldável, não é necessário o controle deste resfriamento.

As extremidades das barras deverão ser as mais planas possíveis, cortadas preferencialmente com serra mecânica ou manual a 90o

. Cabe ressaltar que uso do maçarico na preparação da superfície não influenciou nas propriedades mecânicas das emendas, dificultando apenas o início do processo de aquecimento. Outros fatores que interferem da execução das emendas tais como presença de oxidação, tintas, etc., devido a isolação da superfície de contato, devem ser retirados através da limpeza com escovas de aço.

PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM:

• Máquina para solda por caldeamento

Foi utilizado o equipamento estacionário fabricado pela SOLDATOPO MÁQUINAS E PRÉFABRICADOS LTDA. O processo consiste na seguintes etapas:

1._{Posicionamento das matrizes de maneira suficiente para que as barras possam ser apoiadas e ajustadas} nos mordentes;

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2. Apoio e travamento das barras a serem emendas mantendo as nervuras longitudinais alinhadas e niveladas; deixando as pontas ultrapassar em aproximadamente um diâmetro as faces internas dos mordentes;

3._{As extremidades das barras devem ser colocadas em contato através da utilização do dispositivo existente} no equipamento;

4._{Acionamento do pedal de aquecimento. As extremidades se aqueceram a temperatura aprox. de 1100}o

C;

5. Pressionamento constante e lento das extremidades das barras utilizando o dispositivo existente objetivando a formação de um boleto de aproximadamente 2 X BITOLA. Se necessário, pequenos toques no pedal de acionamento podem ser realizados, objetivando a manutenção da temperatura;

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6. Resfriamento natural, em local seco.

RESULTADOS

• Foram emendadas barras de aço nas bitolas 10 mm; 12,5 mm; 16 mm; 20 mm e 25 mm, com 100 % das barras BELGO CA 50 SOLDÁVEL aprovadas dos ensaios mecânicos realizados conforme norma NBR 8548/84;

CUSTOS (para emendas até 25 mm):

• Tempo médio para realização das emendas: de 20 a 60 segundos, variando em função da bitola; • No. de emendas por hora (com as barras previamente preparadas):

Bitola (mm) No. de Emendas

10 25

12,5 23

16 20

20 15

25 10

• Aluguel do Equipamento de Solda: US$ 390,00/mês + 5% ISS;

• Operador (especializado): US$ 11,00/hora + 5% ISS (recomendamos um mínimo de 8 horas para treinamento/acompanhamento do operador da empresa pelo funcionário especializado);

• Consumo energia elétrica (por hora): Bitola (mm) Consumo de Energia (KWh) Custo (US$/h) 10 0,083 0,012 12,5 0,161 0,023 16 0,274 0,040 20 0,408 0,058 25 0,590 0,084

• EMENDAS POR ELETRODO REVESTIDO.

As emendas de todas as bitolas dos aços BELGO CA 50 Soldável podem ser realizadas pelo processo de soldagem manual à arco elétrico, através da adição de metal fornecido por uma vareta (eletrodo revestido) nas posições de topo a topo, traspasse e justaposta.

Para estes tipos de emendas a presença de ferrugem, tintas, nata de concreto, etc. nas superfícies a serem soldadas acarretam em transtornos para o processo. Estas devem ser cuidadosamente limpas e preparadas pois afetarão na execução e nas propriedades mecânicas.

Os equipamentos necessários são os mesmos para todos os tipos de emendas, consistindo em uma fonte de tensão regulável, cabos elétricos e porta eletrodos. O soldador é ítem fundamental neste processo, portanto este deve ser cuidadosamente preparado e qualificado através de testes preliminares (exigidos por norma).

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O eletrodo utilizado foi o ESAB TIPO OK 48.04 - E 7018 nos diâmetros 2,0 mm; 2,50 mm; 3,25 mm e 4,00 mm. Este deve ser guardado em estufa a temperatura de 40 o

C para eliminação da umidade.

Devido as características de soldabilidade do BELGO CA 50 Soldável, o controle no resfriamento, o pré-aquecimento e/ou o pós-pré-aquecimento da barra são totalmente dispensáveis. Para os materiais CA 50 SEM CARACTERÍSTICA DE SOLDABILIDADE, estes controles são essenciais para se evitar a fragilização das emendas.

⇒ EMENDA POR TRASPASSE, com eletrodo revestido :

Este tipo de emenda é permitido para as bitolas de 6,3 mm a 32 mm. PROCEDIMENTO

- Regular corrente da Máquina de Solda de acordo com o diâmetro do Eletrodo a ser utilizado, conforme descrito a seguir : Bitola ( mm ) Tipo de Passe Diam. do Eletrodo ( mm ) Corrente ( A ) Tensão ( V ) 6,3 Único 2,00 80 220 8,0 Único 2,00 80 220 10,0 Único 2,50 100 220 12,5 Raiz Acabamento 2,50 2,50 110 - 130 110 - 130 220 16,0 Raiz Acabamento 2,50 3,25 120 - 150 150 - 170 220 20,0 Raiz Acabamento 2,50 3,25 110 - 130 160 - 180 220 25,0 Raiz Acabamento 3,25 4,00 150 - 170 240 - 260 220

- Posicionar Eletrodo na caneta da máquina de solda.

- Limpar as superfície a serem emendadas com escova de aço.

- Efetuar o contato entre o Eletrodo e a superfície a ser soldada, com o objetivo de iniciar a deposição do material.

- Deverá ser dado um ponto de solda nas extremidades da superfície a serem emendadas, com o objetivo de posicioná-las e facilitar a execução do cordão de solda

- O comprimento dos cordões de solda não deverá ser inferior a 5 Ø, afastados no mínimo 5 Ø. - Os cordões de solda deverão ser formados por dois passes, denominados como passe de raiz e de acabamento, quando da emenda de materiais de bitola inferior a 12,5 mm, e de um único passe no caso de bitolas superiores a 10,0 mm.

- Após cada etapa de execução de cada cordão de solda, o soldador deverá promover a retirada da carepa e limpeza da região soldada, com escova de aço.

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RESULTADOS

• Foram emendadas barras de aço nas bitolas de 6,3 mm a 25 mm, com 100 % das barras BELGO CA 50 Soldável aprovadas dos ensaios mecânicos realizados conforme norma NBR 8548/84;

CUSTOS

• No. de emendas por hora (com as barras previamente preparadas), tempo por emenda e consumo de eletrodos: Bitola (mm) Emenda por hora Tempo médio por emenda Tipo de passe Consumo de Eletrodo por Emenda 6,3 60 40 s Único 0,50 8,0 50 55 s Único 0,82 10,0 45 100 s Único 0,85 12,5 15 90 s 100 s Raiz Acabamento 0,91 0,86 16,0 12 170 s 160 s Raiz Acabamento 1,4 1,1 20,0 8 160 s 160 s Raiz Acabamento 3,6 4,0 25,0 5 170 s 220 s Raiz Acabamento 4,2 1,8

• Custo do eletrodo por emenda:

Bitola (mm) US$ por Emenda US$ por Emenda / Hora

6,3 0,003 0,20 8,0 0,005 0,25 10,0 0,005 0,23 12,5 0,010 0,15 16,0 0,020 0,24 20,0 0,050 0,40 25,0 0,050 0,25

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• Aluguel do equipamento de solda: US$ 150,00 + 5% ISS; • Operador (especializado): US$ 10,00/hora + 5% ISS; • Consumo energia elétrica (por hora):

Bitola (mm) Consumo de Energia (KWh) Custo (US$/h) 6,3 3,30 0,47 8,0 5,50 0,78 10,0 5,50 0,78 12,5 5,50 0,78 16,0 7,15 1,01 20,0 7,70 1,09 25,0 7,70 1,09

• EMENDA POR JUSTAPOSIÇÃO, com eletrodo revestido : Este tipo de emenda é permitido para as bitolas de 6,3 mm a 32 mm.

PROCEDIMENTO

- Regular corrente da Máquina de Solda de acordo com o diâmetro do Eletrodo a ser utilizado, conforme descrito a seguir : Bitola ( mm ) Tipo de Passe Diam. do Eletrodo ( mm ) Corrente ( A ) Tensão ( V ) 6,3 Único 2,00 80 220 8,0 Único 2,00 80 220 10,0 Único 2,50 100 220 12,5 Raiz Acabamento 2,50 2,50 110 - 130 110 - 130 220 16,0 Raiz Acabamento 2,50 3,25 110 - 130 150 - 170 220 20,0 Raiz Acabamento 2,50 3,25 110 - 130 150 - 170 220 25,0 Raiz Acabamento 3,25 4,00 160 - 180 240 - 260 220

- Posicionar Eletrodo na caneta da máquina de solda.

- Limpar as superfícies a serem emendadas com escova de aço.

- Efetuar o contato entre o Eletrodo e a superfície a ser soldada, com o objetivo de iniciar a deposição do material.

- Deverá ser dado um ponto de solda nas extremidades da superfície a serem emendadas, com o objetivo de posicioná-las e facilitar a execução do cordão de solda

- O comprimento dos cordões de solda não deverá ser inferior a 5 Ø, afastados de 1 Ø.

- Os cordões de solda deverão ser formados por dois passes, denominados como passe de raiz e de acabamento, quando da emenda de materiais de bitola inferior a 12,5 mm, e de um único passe no caso de bitolas superiores a 10,0 mm.

- Após cada etapa de execução de cada cordão de solda, o soldador deverá promover a retirada da carepa e limpeza da região soldada, com escova de aço.

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RESULTADOS

• Foram emendadas barras de aço nas bitolas de 6,3 mm a 25 mm, com 100 % das barras BELGO CA 50 Soldável aprovadas dos ensaios mecânicos realizados conforme norma NBR 8548/84;

CUSTOS

• No. de emendas por hora (com as barras previamente preparadas), tempo por emenda e consumo de eletrodos: Bitola (mm) Emendas por Hora Tempo médio por emenda Tipo de passe Consumo de Eletrodo por Emenda 6,3 60 40 s Único 0,80 8,0 50 60 s Único 1,00 10,0 25 120 s Único 1,15 12,5 12 110 s 100 s Raiz Acabamento 1,20 1,20 16,0 8 170 s 170 s Raiz Acabamento 1,50 2,25 20,0 6 230 s 230 s Raiz Acabamento 3,00 2,50 25,0 5 280 s 200 s Raiz Acabamento 3,00 2,00

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6,3 0,005 0,30 8,0 0,006 0,30 10,0 0,007 0,20 12,5 0,014 0,17 16,0 0,030 0,24 20,0 0,040 0,24 25,0 0,050 0,25

Bitola (mm) Consumo de Energia (KWh) Custo (US$/h) 6,3 5,50 0,78 8,0 5,50 0,78 10,0 6,60 0,94 12,5 5,50 0,78 16,0 5,72 0,81 20,0 5,94 0,84 25,0 7,70 1,09

• EMENDA TIPO TOPO A TOPO, por eletrodo revestido:

Este tipo de emenda é permitido apenas para as bitolas de 20 mm a 32 mm. Os topos das barras devem se chanfradas em V, a 60o

conforme ilustração a seguir, utilizando-se preferencialmente serra mecânica ou manual. A utilização do maçarico para realização do chanfro demonstrou não influir nas propriedades mecânicas.

PROCEDIMENTO

1. Regulagem da máquina de solda de acordo com a bitola do material e diâmetro do eletrodo a ser utilizado, conforme descrito a seguir:

Bitola (mm)

Tipo de Passe

Diam. Eletrod (mm) Corrente (A)

Tensão (V)

20 único 2,50 130 - 150 220

25 único 3,25 130 - 150 220

2. Ponteamento nas extremidades das barras para posicionamento e fixação inicial da emenda; 3. Execução da emenda com múltiplos passes, seguindo a sequência do esquema a seguir;

4._{Em cada etapa de aplicação do cordão de solda, promover a retirada das carepas e limpeza da região} soldada;

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RESULTADOS

• Foram emendadas barras de aço nas bitolas 20 mm e 25 mm, com 100 % das barras BELGO CA 50 Soldável aprovadas dos ensaios mecânicos realizados conforme norma NBR 8548/84;

CUSTOS

• Tempo médio para realização das emendas: 8 minutos para a bitola 20 mm e 12 minutos para 25 mm; • No. de emendas por hora (com as barras previamente preparadas) e consumo de eletrodos:

Bitola (mm) Emendas por Hora Tipo de passe Consumo de Eletrodo por Emenda 20 7 único 2,7 25 5 único 4,2

20 0,020 0,14

25 0,034 0,20

Bitola (mm) Consumo de Energia (KWh) Custo (US$/h) 20 7,7 1,08 25 9,9 1,40