Arquivar conteúdo especializado: O artigo preserva exemplos históricos e reivindicações de vigas, pontes e treliças de aço soldadas, mas não é um projeto, cálculo, especificação de junta, plano de soldagem, qualificação de procedimento, avaliação de fadiga ou manual de reparo. Material, soldabilidade, tenacidade, espessura, preparação da junta, material de adição, pré-aquecimento, sequência, tensões residuais, tolerâncias, corrosão, incêndio, fadiga e controle devem ser determinados conforme projeto específico e normas aplicáveis. As juntas de rolamento são projetadas, executadas e controladas por pessoas devidamente qualificadas.
Savo Kusić hoje se concentra em janelas de madeira, janelas de madeira-alumínio, janelas personalizadas, portas e pedidos de orçamento. Este artigo permanece como um arquivo histórico e não representa uma oferta para projetar, soldar, testar ou reforçar estruturas de aço.
Suportes totalmente soldados
Seções de suportes
A visão geral é dada pela fig. 1 e 2. Sl. 1a mostra um suporte reforçado com ripas de correia soldadas. Seções de capacidade de carga arbitrária podem ser montadas a partir de aço largo e chapas (fig. 1b a e). Uma junta aberta entre as costuras dos cantos deve ser evitada afiando a folha vertical (fig. 1c). A secção transversal do suporte pode ser adaptada ao momento de resistência necessário com ripas adicionais da correia. Seções na fig. 2d a f tem a vantagem de que a costura na interface ocorre na área de menor espessura da nervura. Aqui, as costuras podem ser examinadas facilmente com raios X.
Image 1 — seções de suportes soldados.
Image 2 — seções de suportes feitas de perfis especiais.
Controle de soldagem: o teste radiográfico utiliza radiação ionizante e é realizado somente sob condições controladas por especialistas autorizados. A escolha do método de controle, escopo de aceitação e critérios de qualidade são determinados pelo projeto e norma; a inspeção da foto ou da superfície externa não é prova da qualidade interna da solda.
Continuação da folha vertical
O desenvolvimento ocorreu de forma totalmente adequada. Foram realizadas extensões com ligas. A extensão cruciforme não ganhou muita importância na construção de pontes, mas ainda assim se mostrou boa na construção civil. Como as extensões verticais da interface não eram econômicas devido às pequenas tensões admissíveis, foram encontradas extensões com comprimento de costura aumentado.
Bits universais
Fig. 3 mostra a continuação da viga principal de uma ponte rodoviária com nervura reforçada. Sl. 4 dá a continuação de uma ponte rodoviária. Na melhor das hipóteses, esta extensão não difere em aparência e modo de ação do suporte não estendido, apenas a resistência à fadiga é ligeiramente menor. A solução de ampliação depende se se trata de uma extensão de oficina ou de montagem. Como as melhores ferramentas estão disponíveis na oficina, a soldagem no local é limitada, se possível. Sl. 5 mostra a divisão de uma viga de comprimento 63m. Os suportes foram entregues no canteiro de obras em trechos de comprimento 38m e 25m, onde foram soldadas apenas as extensões marcadas com “B”. As extensões de montagem são feitas como extensões em U, para evitar soldagem aérea.
Image 3 — continuação da viga da ponte na rodovia perto de Hattenheim.
Image 4 — detalhe histórico da continuação da viga da ponte.
Imagem 5 — cronograma de oficina e extensões de montagem.
As vigas completas contínuas são soldadas durante o andamento da montagem através de aberturas sem andaimes, como, por exemplo, perto de uma ponte rodoviária com aberturas de 42m. As partes do suporte foram instaladas com guindaste flutuante e após a instalação de todos os elementos foram soldados. Ao mesmo tempo, os suportes principais foram fixados com parafusos por meio de ligas com aberturas (fig. 6). Através dos furos nas ligas, a maior parte da costura da chapa vertical poderia ser soldada, antes que as ligas tivessem que ser removidas. Sl. 6 contém mais informações sobre a preparação de costuras em U para perfis especiais na correia superior e inferior.
Image 6 — ligas temporárias com furos de acesso para solda.
Montagem e trabalho no local: exemplos históricos com guindaste flutuante, amarrações temporárias, trabalho de escotilha e soldagem no local não são planos de montagem. São necessários cálculo de condições temporárias, plano de elevação e fixação, controle de geometria, proteção contra queda, fogo e fumaça e controle rastreável de cada junta antes da remoção de suportes temporários.
Reforços
É necessário endurecer bem os suportes sólidos soldados contra a saliência da chapa vertical e a flambagem lateral das correias, além disso, a flexão durante a soldagem deve ser mantida em um nível baixo. As tensões de contração em reforços verticais foram investigadas por O. Gráfico-a. Durante a sequência de trabalhos examinada (os reforços foram soldados primeiro, depois as costuras principais), ocorreram tensões de contração significativas nos reforços e nas tiras verticais de chapa metálica. Se os reforços já estiverem nas correias antes de as costuras principais serem retiradas, o encolhimento das ripas da correia será evitado. Nas lamelas da correia apareceram curvas onduladas no sentido longitudinal2mm, na direção transversal aprox.0,25mm(Figo.7). Portanto, deve ter havido tensões de flexão significativas em ambas as direções nas ripas da correia. A capacidade de carga foi limitada pela ocorrência de grandes deformações, e não pela resistência à ruptura da correia inferior. De acordo com os resultados do teste de fadiga, é necessário que as pontes instalem placas bem ajustadas entre os reforços e a correia, que são fixadas aos reforços com uma solda de topo. Os reforços e as ligações são cortados de forma que a costura principal fique livre (fig.8). Na indústria da construção, na maioria dos casos, não há dúvida de que os reforços são soldados diretamente nas vigas. É melhor evitar cortar as costuras e empilhá-las demais.
Foto7— deformação das correias durante a soldagem.
Foto8— endurecimento com ladrilhos bem ajustados.
Encolhimento, deformações e fadiga: os resultados históricos dos testes não podem ser transferidos para outro detalhe sem cálculo. Reforços, terminações de solda, cruzamentos de costuras, tolerâncias e sequência de trabalho afetam as tensões residuais, a flambagem e a resistência à fadiga; rachaduras e deformações inaceitáveis não são resolvidas por soldagem adicional sem um procedimento de reparo aprovado.
Colchetes e quadros completos
Suportes de arco e arcos delgados
Montagens em arco oferecem algo especial em comparação com montagens completas reais. No entanto, as ligações de arcos cantilever de parede dupla a vigas de reforço de parede simples, como realizadas nas duas maiores pontes rodoviárias soldadas, estão entre as construções mais interessantes já soldadas. Na ponte rodoviária sobre Lech, perto de Duisburg, uma enorme peça usinada de aço forjado foi usada no nó final para facilitar o trabalho de soldagem. Este (fig. 9) pega as forças do arco e as transfere para a viga de reforço. É fornecido com uma saída forte 50 mm, que passa através de uma única fenda até a correia superior da viga de reforço e é soldada à placa vertical, reforçada com a espessura de 50 mm.
Picture 9 — nó final da ponte em arco.
Construções de quadros
Nos cantos da moldura podem ser melhor percebidas as vantagens da técnica de soldagem, que permite realizar formas complicadas sem dificuldades particulares. Um canto da estrutura com carga pesada é mostrado na fig. 10. A construção possui extensões de oficina soldadas. As extensões de montagem são fixadas com parafusos autoatarraxantes. Ao soldar reforços entre as pernas dos suportes unidos, ocorrem altas tensões de contração, que às vezes levam a trincas. As tensões de contração são significativamente reduzidas quando, em vez de nervuras completas (fig. 11a), apenas as folhas das asas (fig. 11b) são soldadas.
Image 10 — suporte de canto do quadro.
Figura 11 — comparação detalhada do reforço da conexão soldada.
Image 12 — Nó da ponte belga com vigas de estrutura.
Conexões de apoios longitudinais rígidos à flexão
Na malha do pavimento de pontes, uma grande simplificação pode ser alcançada através da aplicação de conexões soldadas. Resistência à fadiga de ligações de apoios longitudinais, etc. sob carga de flexão, é iluminada pelos ensaios O. Graf-a (fig. 13). Portanto, a conexão com uma costura de topo no lado tensionado tem uma resistência à fadiga maior na tensão de flexão uniforme σUb do que a conexão onde a perna de tensão é conectada por costuras de canto.
Image 13 — variantes históricas de conexões de apoio longitudinal.
Suporte de grade
Construções de treliça soldada
As formas e conexões das grades mais antigas eram cópias de construções rebitadas (fig. 14). Isto é inconveniente, as propriedades especiais das conexões soldadas devem ser levadas em consideração na escolha das seções transversais. A maior rigidez de todas as ligações em comparação com nós rebitados também é importante. Conexões de hastes diagonais nos nós da grade com forças maiores, principalmente no canteiro de obras, são de difícil execução. Como as ligações com as costuras de canto são aqui questionadas, a resistência à fadiga é relativamente baixa. Totalmente soldado, ou seja. e nos nós da grelha soldada, portanto apenas em algumas áreas especiais de construções metálicas. Por exemplo, com amarrações de telhado, com guindastes sem carga altamente dinâmica, etc.
Image 14 — nó soldado de um suporte treliçado.
Em primeiro lugar, aços planos e chapas metálicas são considerados para a formação de seções transversais. No caso de construções soldadas, as seções ocas são feitas sem muita dificuldade, que apresentam a vantagem das hastes prensadas devido à sua rigidez torcional. O caso especial de um tubo redondo merece menção especial. Construções tubulares soldadas encontraram ampla aplicação, por ex. na construção de guindastes ou construções leves na indústria da construção. No caso da continuação e ligação de secções ocas, devem de facto ter-se em conta certas dificuldades construtivas e custos adicionais. As seções soldadas são frequentemente reunidas nas extremidades para que a conexão possa ser rebitada mais facilmente (fig. 15). As medidas especiais exigidas na oficina e no estaleiro para estruturas treliçadas soldadas dificultam a sua aplicação, a menos que se trate de apoios com carga ligeira ou predominantemente estática. Para grades carregadas dinamicamente e para aquelas com forças elevadas, a regra era que apenas os elementos individuais fossem soldados, mas sua ligação mútua fosse feita por meio de parafusos. Em primeiro lugar, foram eliminadas as dificuldades de instalação; e grades feitas de elementos soldados podem ser montadas de acordo com os mesmos procedimentos que aquelas feitas de hastes rebitadas.
Figura 15 — modelagem da extremidade da seção oca para conexão.
As chapas nodais, que recebem as diagonais ao mesmo tempo, são rebitadas da maneira usual nas nervuras das correias ou soldadas a topo com elas (fig. 16a). Este último tem a desvantagem de “juntas de canto iniciais”, que prejudicam a resistência à fadiga da viga. Um passo decisivo para a correta formação de pontes treliçadas por soldagem foi dado na ponte ferroviária sobre o Reno, perto de Mainz (Ponte Kaiser). Lá, em 50 mm, folhas nodais reforçadas com costuras de topo são inseridas em folhas verticais de correias grossas 30 mm. As transições são graduais, a modelagem pode ser vista na fig. 16b. As extensões das hastes da correia estão localizadas próximas aos nós.
Figura 16 — placas nodais de acoplamento eólico e ponte ferroviária sobre o Reno perto de Mainz (ponte Kaiser, 1954).
Reforço por soldagem
O reforço de estruturas metálicas é um dos trabalhos mais difíceis, principalmente quando é realizado sobre uma estrutura carregada. Com conexões rebitadas, inserir reforços, perfurar e conectar peças existentes é demorado e caro. Dado que a soldadura é possível sem preparações preliminares a longo prazo, bem como sem quebrar os meios de ligação existentes, esteve perto de tentar soldar o reforço das secções transversais e ligações das grelhas. A ação conjunta de rebites e soldas na recepção de forças em hastes foi examinada detalhadamente teoricamente e em experimentos. No entanto, na implementação prática, surgiram fissuras e rupturas por fadiga, em parte apenas após uso prolongado. As causas dessas dificuldades foram os efeitos dos entalhes de soldagem e mudanças repentinas na seção, e algumas das trincas que apareceram foram causadas por altas tensões de retração.
Reforço da estrutura existente: a soldagem de aço tensionado ou envelhecido pode introduzir rachaduras, fratura frágil, perda local de estabilidade e novo caminho de força. Antes do trabalho, devem ser determinados o material, os danos e fadiga existentes, a carga real, a soldabilidade, a sequência de alívio da carga e o seguro temporário. O reforço é executado somente conforme projeto e procedimento aprovado, com supervisão e controle.
Combinando soldagem, rebitagem e parafusamento
Era proibido aplicar soldagem e rebitagem ao mesmo tempo. Foi dada especial atenção às “construções totalmente soldadas”, nas quais rebites e parafusos foram completamente evitados. Hoje, a soldagem e a rebitagem são novamente aplicadas em paralelo no mesmo objeto. Em muitos casos, é conveniente soldar apenas as extensões da oficina e, pelo contrário, rebitar as pré-fabricadas. A aplicação de ambos os tipos de conexão na mesma continuação deve ser evitada, pois uma distribuição clara de forças não pode ser alcançada devido ao encolhimento relacionado à soldagem e deslizamento de rebites/parafusos.
Nota final: a ação conjunta de soldas, rebites e parafusos não deve ser assumida sem modelo de cálculo, sequência de execução definida, tolerâncias e controle de escorregamento. Para cada detalhe de suporte de carga, o caminho da força, a categoria de fadiga, a acessibilidade à soldagem e inspeção, os defeitos aceitáveis e um plano de manutenção ao longo da vida útil da estrutura devem ser conhecidos.