Treliças soldadas
Geral

As treliças podem ser fabricadas com dois ou três elementos estruturais tridimensionais e podem ser utilizadas como:

• Vigas principais os nós ou vigas longitudinais para estruturas em aço para ferrovias guindastes ou pontes.
• Contraventamentos para a estabilização da estrutura.
• Coluna de suporte para antenas

Elas são definidas por:

• Barras simples, que vão conectar os pontos de junção.
• Os pontos de junção são chamados de Junta rígida
• Todas as forças exteriores seriam concentradas nesses pontos de junção e, como um efeito da presente,
• Nas barras simples ocorrem tensões de tração ou compressão (sem tensões por flexão).  Se existirem cargas entre as junções, tensões adicionais devem ser calculadas de acordo com o princípio da alavanca e distribuído para os pontos de junção conectados.

Vantagens e desvantagens de treliças

As treliças são nomeadas de diferentes formas

1. Com o nome do engenheiro que desenvolveu este tipo pela primeira vez
2. A disposição das barras (treliças paralelas ou triangular)
3. O arranjo dos componentes, as barras verticais e diagonais (indicação mais útil). De acordo com o que for decidido.
   
   

Típicas secções transversais dos membros

Pontos de junção

Regras gerais para a concepção

• Planejamento de um sistema amplo de malha com barras de tensão sendo longas e barras de compressão, o mais curtas possível.
• Evite um ângulo de intersecção de α ≤ 30 ° entre as barras de conexão.
• A escolha da seção de uma barra, terá influência em todas as outras secções e também no design dos pontos de junção.
• As linhas do sistema das barras devem cruzar nos pontos de junção e deve ser congruente com o eixo neutro das barras.
• O cálculo da estabilidade é necessário para as barras com tensões de compressão para evitar a deformação ou à flexão ortogonal ao plano da treliça.
• Usar ligações duplas se as tensões de compressão forem muito elevadas para não ocorrer flambagem.

• Reduzir o número de juntas articuladas. Para as barras guias, utilizar comprimento padrão como perfis laminados padronizados.

• Para treliças com vãos ≥ 20 m normalmente uma curvatura é necessária.
• Para treliças com grandes vãos, será necessário, para levar a forma e a estrutura da treliça em conformidade com a curva do momento (cordas) e a curva de tensão de cisalhamento (barras diagonais e verticais).
• Em treliças com carga predominantemente estática, as tensões secundárias podem ser ignoradas, quando existirem pequenas placas de reforço e barras finas
• Um ponto de junção sem uma placa de reforço é a melhor solução, porque este ponto não é rígido e as tensões secundárias são muito baixas.
• Além disso, a altura das barras não deve ser superior a 1/10 do comprimento das barras
• Em treliças com carga predominantemente estática, as tensões secundárias devem ser levadas em conta no cálculo estático. Os pontos de junção de treliças deverão ser projetados com um efeito de entalhe muito baixo.

Projeto de treliças soldadas

A escolha de uma secção de barra deve tomar em consideração:

• Os resultados do cálculo estático e as possibilidades da solda
• De uma boa proteção à corrosão
• De uma sequência de produção eficiente (equipamento de oficina) e a influência de todas as secções de barra e o design dos pontos de junção

treliças soldadas com seções de barras abertas

Treliças com seções de barras abertas pode ser concebida de várias maneiras. Em princípio, pode-se projetar treliças, em que os pontos de junção tenham placa reforço ou não.

Pontos de junção, sem placas de reforço

Para este tipo de ponto de junção há, em princípio, três possibilidades que podem ser realizadas:

Usando seções em “T” para os Banzos e seções em “L” para os membros internos da treliça

É necessário que a altura da alma seja suficiente para garantir o comprimento necessário das soldas de ligação.

Além disso, tanto nos comprimentos mínimos e máximos de um único cordão de solda, são restritos. De acordo com o EC3 Eurocode estes comprimentos são:

Comprimento mínimo     I = 40mm ou 6 x a

Comprimento máximo    I ≤ 150 x a

As concentrações de tensões na extremidade das soldas podem ser reforçadas por causa de imperfeições na solda.

1. Ligação direta dos membros dos nós com um flange

Neste caso, é muito importante para garantir que o flange possa transferir a tensão vertical sem causar deformação.

Normalmente reforços seriam adicionados à flange na área onde grandes forças concentradas podem ocorrer.

A forma e localização de um reforço deve acompanhar a secção membros dos nós.

Neste caso a espessura do membro é muito fina para poder transmitir a componente da força vertical para o outro membro.

Ao Soldar os membros nos nós diretamente, os componentes verticais irão se equilibrar sem tensões para a treliça.

A solda horizontal irá transferir apenas a soma das componentes horizontais

Os pontos de junção com placas de reforço

Placas de reforço são requeridas quando:

• o comprimento dos cordões de soldas de ligação é muito curto.
• Os nós não conseguem transferir as tensões de cisalhamento

Para evitar um aumento da rigidez de um ponto de junção, a placa de reforço deve tão pequena quanto possível.
Fugindo da regra geral, que as linhas do sistema de todas as barras devem cruzar em um ponto em que seja possível alcançar essa meta.

treliças soldadas de perfis ocos

Treliças feitas de perfis ocos têm certas vantagens:

• Alta resistência à flexão e à torção.
• Boa estabilidade lateral sob compressão
• Fácil pintura anti-corrosiva

Mas existem dois inconvenientes, especialmente se tubos foram utilizados:

• As juntas apresentam intersecções com superfícies curvas e por conseguinte, o tempo extra para uma boa preparação e também um bom encaixe da articulação é requerido.
• Uma qualificação adicional é recomendada para os soldadores e em alguns casos é exigido

De acordo com os padrões atuais perfis ocos são definidos como:

Fechados quadradas ou retangulares, secções tubulares ou tubos com uma espessura de parede constante ao longo de toda a circunferência e também ao longo de todo o comprimento do membro.

designações gerais e regras para projeto

De acordo com resultados de pesquisas nacionais e internacionais sabemos, que a força máxima de um ponto de junção depende:

• O tipo de ponto de junção (com abertura ou sobrepostas).
• As dimensões geométricas e das suas proporções entre si.

Todas as dimensões e proporções geométricas, encontraremos em normas requeridas ao projeto, porque estas normas são cobertas pelos resultados de pesquisa e investigação. De qualquer forma, temos que usar as denominações gerais.

Se desenhar os pontos de junção com lacunas, essas lacunas devem ser muito pequenas, mas soldagem tem de ser possível. Por esta razão, é recomendado uma lacuna com g ≥ t1 + t2. Ponto de junção com sobreposição

Um ponto de junção com sobreposição é o usual, quando uma excentricidade negativa ocorrer. E Isto conduzirá a uma compensação das componentes horizontal e vertical dos componentes e ao mesmo tempo, um alívio da parede do Banzo.

5.) Se não for possível garantir estes parâmetros, ou se as tensões de compressão são muito altas e temos que evitar a flambagem, podemos reforçar os nós com placas adicionais.

Nó com chapa de reforço na base e entre membros

As dimensões mínimas da chapa de reforço entre membros e na base são:

Espessura do reforço entre membros     t_p = 2 t₁ ou 2 t₂

Comprimento da chapa de reforço na base      lp ≥ 1,5 (h1 / senθ1 + g + h2/ senθ2)

Espessura da solda de filete                                a_p ≥ t1 ou  t2

6.) A espessura mínima é de 2,5 mm

7.) A espessura máxima é de 25 mm ou serão necessários requisitos adicionais do material de base.

Soldagem

Os pontos de junção de seções ocas devem ser soldados ao longo da circunferência inteira como uma solda de topo, uma solda de filete ou uma combinação destes tipos de solda. As seguintes figuras mostram as juntas recomendadas para os nós com tubos de seções quadrada ou retangulares:

Detalhe de secção transversal c

A espessura membro é decisiva se temos que produzir uma solda de filete ou uma junta de topo. O ângulo da interseção deve ser maior θ ≥ 30° para garantir uma boa solda penetração.

Para esta união é necessário que cada soldador faça um corpo de prova com as mesmas dimensões do nó original.

Após a soldagem, verificamos as soldas por ensaio de macrografia, e se os soldadores atenderem aos requisitos desta junta poderão soldar as juntas originais.

Caso contrário, nós temos que alterar a preparação da junta e / ou processo de soldagem e / ou treinar os soldadores.

Qualificações de soldador

1. Requisitos gerais

Dependendo do tipo de junta, do tipo da secção e do ponto onde ocorre a união, o soldador necessita de uma ou mais das qualificações mencionadas abaixo:

Requisito adicionais

O corpo de prova deverá ser soldado na posição mais difícil que será encontrada durante a produção.

Somente o passe de raiz é necessário no corpo de prova, pois somente a macro desta seção é necessária.

As dimensões da peça de teste devem atender aos requisitos gerais de faixa de qualificação para soldadores.

Soldadas colunas
Geral

Para todos os membros, que estão sujeitos a tensões de compressão, os cálculos de estabilidade adicional são necessários.

Aqui é necessário calcular a força crítica, onde termina o estado estável e ocorre o estado indiferente.

 Estado indiferente = local onde o equilíbrio do estado estável é perdido e vários estados diferentes são possíveis.

Desenho de colunas

Enquanto colunas estão sujeitas a tensões de compressão por forças normais e momentos de flexão, podem sofrer problemas de estabilidade. Existem algumas regras gerais para a criação de colunas:

As colunas são divididas em três partes:

Cabeça das colunas Seção transversal das colunas, incluindo a das vigas – para conexões de coluna e as emendas de coluna Bases das colunas.

Cabeça das colunas

O design das cabeças das colunas deve garantir que as forças do membro superior possam passar para a coluna.

As duas construções mais utilizadas são:

Se houver colunas, onde as forças passam no centro, sob as seguintes condições são permitidas, que as forças sejam transmitidas da chapa para coluna por contato:

Se as extremidades de uma coluna ao invés de serem feitas por usinagem forem feitas por corte a chama, a solda de filete deve ser calculada para as forças de compressão inteiras.

Neste caso consideramos uma ligação irregular.

Seções Transversais das colunas As colunas podem ser fabricadas como seções fechadas ou abertas.

Usar uma seção quadrada oca é ligeiramente melhor do que usar um tubo, considerando a mesma dimensão externa e área da seção.

A desvantagem é que o design de conexões adicionais é muito difícil e estas conexões só podem ser produzidas sob altos custos.

As seções abertas são largamente encontradas em edifício industriais.

Emenda de colunas

 As ligações de colunas devem ser reduzidas a um mínimo, porque a rigidez deve sempre ser mantida alta e cada emenda aumentará o perigo de uma excentricidade na estrutura que não é permitida.

O número de emendas deve ser limitado por estes fatores:

• Usar o comprimento máximo que é possível para manipulação, transporte e montagem.
• O gradiente das seções é dependente de seu fator de capacidade
• Em estruturas de aços normais, usar uma coluna para 2 até 3 andares.

O projeto de emendas das colunas é muito fácil e de fato o é que sempre será encontrado nestes tipos:

Bases de coluna

Placas de base são necessárias para transmitir a carga de compressão concentrada sobre uma área muito maior do que o piso de base.

Em princípio podemos decidir as seguintes soluções:

a.) Colunas com tensões de compressão concentrada

Nesses casos placas de base muito grossas com espessura da chapa ≤ 60mm podem ser usadas. A extremidade da coluna deve ser preparada para receber uma junta de contato.

Para seções com uma maior altura das colunas atravessar as placas de base com seções de sobreposição e reforços serão necessários.

b.) Para colunas com tensões de compressão excêntrica

Para este tipo de colunas de alavanca placas de base foram utilizadas. Tais placas de base transmitem além das forças verticais e horizontais também sofrem momentos.

Esses momentos podem ser divididos em pares de forças e assim transmitindo igualmente para o piso de base.

Duas placas de base típicas suspensas são mostradas abaixo:

Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
torne-se um engenheiro ou um especialista internacional de soldagem IIW IWE IWS
Entre em contato por: +55 (11) 91713-0190 / 96378-0157 / treinasolda@infosolda.com.br / Infosolda@infosolda.com.br