Emendas de Solda CA50

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EMENDAS COM SOLDACuidados e procedimentos bsicos na confeco de emendas

Andrade, Jos L. M.1 Secco, Arnaldo M. R.2

RESUMOA emenda de barras de ao destinadas a concreto armado apresenta grande uso na recuperao e construo das armaduras de concreto. Dentro destas, a emenda com solda tem grande importncia devido ao custo relativamente baixo, uso de mo de obra facilmente encontrada e por permitir a realizao de emendas em locais de difcil acesso. O aumento na construo civil da execuo de emendas com solda, utilizando eletrodo ou por caldeamento, levou as usinas siderrgicas ao desenvolvimento de barras de ao CA50 soldveis. Um dos problemas atuais na utilizao destas emendas a dificuldade de estabelecer um procedimento preciso a ser seguido durante a sua confeco pois existe uma grande quantidade de informaes existentes em inmeras normas brasileiras. Este trabalho apresenta uma compilao das vrias normas brasileiras referentes utilizao de emendas com solda e os cuidados bsicos a tomar para garantir a segurana da estrutura. So apresentados ainda as caractersticas do eletrodo e os parmetros da mquina de solda (voltagem e amperagem) a serem utilizados na confeco da emenda, bem como o procedimento bsico para execuo e controle de emendas executadas no campo. Utilizando as indicaes e procedimentos estabelecidos neste trabalho, foram feitas emendas em diversas bitolas de ao e os resultados dos ensaios so apresentados para anlise. O objetivo deste trabalho de servir como orientao para os profissionais que necessitarem utilizar a emenda com solda em suas obras.

1 2

Assessor Tcnico da rea de Marketing da Cia. Siderrgica Belgo-Mineira Engenheiro de Assistncia Tcnica da Belgo-Mineira, Usina de Piracicaba SP

INTRODUONas reas de atendimento das usinas siderrgicas do grupo Belgo-Mineira existem consultas freqentes de clientes e no-clientes sobre o assunto solda. As dvidas vo desde as diferenas entre material denominado de soldvel e o comum, como se faz e o que se observa no ensaio at qual tipo de emenda utilizar e o tipo de eletrodo mais adequado. Para atendimento s necessidades iniciais desses as usurios foi desenvolvido utilizadas este na trabalho. O objetivo foi o de explicar quais normas brasileiras execuo de emenda e os pontos principais a atentar em cada uma delas, bem como estabelecer execuo de um procedimento por solda para com emendas

2 Normas brasileiras sobre soldas de vergalhesExistem vrias normas brasileiras que

tratam sobre a execuo e controle de soldas executadas em barras e fios de ao destinados a concreto armado. As principais so:

2.1 NBR 6118 - Projeto e execuo de obras de concreto armado Como no poderia deixar de ser, devido a sua abrangncia, esta a norma que tem mais indicaes sobre emenda de barras por solda. Os itens 6.3.5.4 e 10.4.1 apresentam as indicaes que so apresentadas a seguir. As emendas com solda podem ser: 1. de topo, por caldeamento, para

eletrodo e por caldeamento e que possa servir de base para incio de trabalho para um usurio. Por fim apresentamos os resultados obtidos em material CA50 emendado utilizando as nossas indicaes.

bitola 10 mm; 2. de topo, com eletrodo, para bitola 20 mm;

1 Tipos de emendas previstos na norma ABNT NBR 6118Segundo a NBR 6118 (Projeto e execuo de obras de concreto armado Procedimento) as emendas podem ser: Por traspasse, Com luvas rosqueadas, Com solda, com eletrodo ou por

3. por traspasse com pelo menos 2 cordes de solda longitudinais, cada um deles com comprimento no inferior a 5 , afastados no mnimo 5 ; 4. com outras barras justapostas

(cobrejuntas), com cordes de solda longitudinais, fazendo-se coincidir o eixo baricntrico do conjunto com o eixo longitudinal das barras emendadas, devendo cada cordo ter o comprimento de pelo menos 5; apresentado a seguir um desenho esquemtico das emendas com solda;

caldeamento (por presso), Com outros dispositivos devidamente justificados.

As emendas podem ser realizadas na totalidade das barras em uma seo transversal da pea. Considera-se como na mesma seo as emendas que de centro a centro estejam afastadas menos de 15 medidos na direo do eixo da barra; A resistncia de cada barra emendada ser considerada sem reduo; se tratar-se de barra tracionada e houver preponderncia de carga acidental, a resistncia ser reduzida de 20 %; As emendas devem espaadas ser para

ser procurada a causa da deficincia (no material, processo de solda ou desempenho do operador) e, feitas as devidas correes; os ensaios devero ser repetidos; Se a mdia aritmtica do oitavo inferior dos resultados dos ensaios de controle for menor que o valor especificado para o ao empregado, todo o lote ser considerado com essa Resistncia a Ruptura e com a Resistncia ao Escoamento correspondente a Ruptura dividida por 1.2 para o ao Classe A (em qualquer caso), devendo ajuizar-se, em face do projeto e da localizao da emenda na estrutura, da possibilidade ou no do emprego das barras do lote.

convenientemente

permitir uma boa concretagem; As mquinas de solda e devem ter

caractersticas

eltricas

mecnicas

apropriadas qualidade / bitola da barra e ser de regulagem automtica; Nas emendas por pressoDesenhos, na seqncia, topo com eletrodo, por traspasse, com barras justapostas

(caldeamento) as extremidades devem ser planas e normais aos eixos e nas com eletrodos devem ser chanfradas, devendo-se limpar perfeitamente as superfcies. O corte com serra de disco ou manual normalmente so suficientes; A solda de barras de ao CA50 dever ser feita com eletrodos adequados, preaquecimento e resfriamento gradual; Realizar ensaios prvios da solda na forma, com o equipamento e pessoal a serem ensaios empregados, posteriores assim de como os controle

conforme NBR 11919; Se qualquer resultado dos ensaios

prvios (emendados ou no emendados) no satisfizer s especificaes, dever

Desenho de emenda de topo por caldeamento

conjuntos inferiores a 50 emendas ou quantidades retirado fracionadas um deve ser Se tambm exemplar.

qualquer corpo-de-prova no satisfizer s exigncias desta norma, devem ser retiradas duas contraprovas do conjunto correspondente; O conjunto de emendas aprovado caso os resultados da prova ou das duas contraprovas sejam satisfatrios; A norma de ensaio indicada NBR 8548 (Barras de ao destinadas a armaduras para concreto armado com emenda 2.2 NBR 7480 Barras e fios de ao destinados a armaduras de concreto armado A ltima reviso desta norma em 1996 retirou os critrios de amostragem de barras e emendadas sobre j que uma outra Esta norma, a NBR 8965, estava sendo revisada trataria estes critrios. reviso no ocorreu e os critrios de amostragem normalmente utilizados so os da reviso anterior da NBR 7480 de 1985 que em seus itens 5.2, 5.5, 6.5, 6.8.3 e 7.1.1 indicam: Barras emendadas devem satisfazer ao limite convencional ruptura das barras no emendadas; Barras de ao podem ser soldadas de acordo com a NBR 6118. Barras com caractersticas especiais de soldabilidade devem respeitar especificao prpria; A amostragem das barras devem ser feitas por tipo de emenda; Para cada conjunto de 50 emendas deve ser retirado um exemplar; para 2.3 NBR 8965 Barras de ao CA42 S com caractersticas de soldabilidade destinadas a armaduras para concreto armado Esta norma de 1985 criou uma nova categoria de ao, o CA42S, com 420 MPa de escoamento e 500 MPa de resistncia para utilizao em obras especficas onde a emenda com solda fosse amplamente mecnica ou por solda Determinao da resistncia trao Mtodo de ensaio); Ensaio de dobramento no aplicvel em em barras ou fios emendados. necessrio ressaltar aqui a importncia que assume o planejamento da atividade de solda com procedimentos precisos, a utilizao de soldador ou operador de mquina treinado e a execuo de ensaios prvios do processo para que as provas e contraprovas no falhem e tenhamos que refazer as emendas.

utilizada. Este mercado no deslanchou conforme o esperado e um nmero pequeno de pessoas tem conhecimento desta norma. A melhoria do material em relao a soldabilidade est relacionada aos limites menores de composio qumica especificados para este tipo de ao. A saber carbono mximo de 0,35%, mangans mximo de 1,50% e carbono equivalente mximo de 0,55%. No h qualquer indicao de amostragem e deve-se seguir as indicaes da NBR 7480/1985 para ensaio de trao.

Procedimento

para

determinao

da

Resistncia Trao: 1. adequar o comprimento do corpo de prova ensaio; 2. conduzir conforme 6152 e o NBR ensaio 7480) de a trao (NBR de fim norma brasileira emendado mquina de

determinar o valor de carga de ruptura; 3. calcular o valor da resistncia convencional a ruptura, utilizando o valor nominal da rea da seo da barra e observar o local de ruptura.

2.4 - NBR 8548 - Barras de ao destinadas a armaduras para concreto armado com emenda mecnica ou por solda Determinao da resistncia trao Mtodo de ensaio 2.5 NBR 11919 Verificao de emendas metlicas de barras para concreto armado Esta norma estabelece o modo de ensaiar as barras emendadas para concreto armado. Para relembrar esta norma citada na NBR 6118 (Projeto e execuo de obras de concreto armado) para realizao de ensaios prvios da solda na forma, com o NBR equipamento e pessoal de a serem da empregados na obra, assim como os ensaios posteriores controle emenda. So indicaes desta norma: os ensaios devem ser executados em duas fases: (a) Avaliao do processo de execuo de emenda e do desempenho do operador e (b) Controle da aplicao, para sempre que houveremenda L L

Esta norma prescreve o mtodo a ser utilizado na determinao da resistncia em barras com emenda de qualquer tipo e apresenta as seguintes indicaes: Amostragem 7480/1985; Corpos de Prova: constitudo de uma emenda 100, onde: entre duas barras de comprimento (L) mnimo de 10 + feita conforme

modificao no processo ou operador, ou no mximo a cada 6 meses sem estas operaes;

As amostras sero de uma mesma barra sendo 6 segmentos com emenda e 4 segmentos sem emenda para comparao dos resultados entre eles. Esquema da localizao das amostras em uma barra apresentado a seguir.

BELGO 50, no foi necessrio controlar este resfriamento. As extremidades das barras devero ser as mais planas possveis, cortadas preferencialmente com serra mecnica ou manual a 90o. Foram feitos cortes das extremidades das barras utilizando maarico na preparao da superfcie e os resultados obtidos mostram que isto no influenciou nas propriedades mecnicas

X

X

X

X

X

X

Segmento sem emenda

X

Segmento com emenda

das emendas, dificultando apenas o incio do processo de aquecimento. Outros fatores que interferem da execuo das emendas tais como presena de oxidao,

Para efeito do clculo da resistncia a rea da seo do corpo-de-prova emendado ser considerada igual da barra de onde foi retirada; O ensaio de dobramento ser feito somente nas amostras sem emenda, caso o ao no tenha sido previamente ensaiado para liberao.

tintas, etc., devido a isolao da superfcie de contato, devem ser retirados atravs da limpeza com escovas de ao. PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM: Mquina para solda por caldeamento

3 - EXECUO DAS EMENDAS COM BARRAS DE AO3.1 Emenda de topo por caldeamento A emenda, normalizada apenas para

bitolas no inferiores a 10 mm, ocorre atravs do aquecimento das extremidades das barras com a passagem de corrente eltrica seguindo-se de uma compresso mecnica, funo manual ou automtica do (em dos recursos equipamento Devido a do Utilizado equipamento fabricado pela E

disponvel), e resfriamento gradativo temperatura caracterstica ambiente. de soldabilidade

SOLDATOPO

MQUINAS

PRFABRICADOS 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;

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

5. Presso constante e lenta das extremidades das barras utilizando o dispositivo existente, objetivando a formao de um boleto de aproximadamente 2 X BITOLA. Se necessrio, pequenos toques no pedal de acionamento podem ser realizados, objetivando a manuteno da temperatura;

6. Resfriamento natural, em local seco.

3. As extremidades das barras devem ser colocadas em contato atravs da utilizao de dispositivo existente no equipamento;

RESULTADOS Foram emendadas barras de ao nas bitolas 10 mm; 12,5 mm; 16 mm; 20 mm e 25 mm, sendo 100 % das barras BELGO 50 aprovadas nos ensaios mecnicos realizados conforme norma NBR 8548/84. Apesar de no exigido em norma, para comprovar a qualidade deste material soldvel foram feitos ensaios de dobramento a 180 nas barras emendadas e estas no apresentaram trincas ou quebras.

4. Acionamento do pedal de aquecimento. As extremidades se aqueceram a temperatura aprox. de 1100 oC;

3.2 - EMENDAS POR ELETRODO REVESTIDO. As emendas de todas as bitolas dos aos BELGO 50 podem ser realizadas pelo processo eltrico, fornecido de soldagem da uma manual de vareta arco metal (eletrodo atravs por adio

evitar a fragilizao das emendas atravs da formao de uma estrutura quebradia na regio soldada.

3.2.1 - Emenda por traspasse com eletrodo revestido Este tipo de emenda permitido para as bitolas de 6,3 mm a 32 mm. PROCEDIMENTO Regular corrente da Mquina de Solda de acordo com o dimetro do Eletrodo a ser utilizado, conforme descrito a seguir:Bitola Tipo de Passe nico nico nico Raiz Acabamento Raiz Acabamento Raiz Acabamento Raiz Acabamento Dimetro Corrente do Eletrodo (A) (mm) 2,00 2,00 2,50 2,50 2,50 2,50 3,25 2,50 3,25 3,25 4,00 80 80 100 110 - 130 110 - 130 120 - 150 150 - 170 110 - 130 160 - 180 150 - 170 240 - 260 Tenso (V) 220 220 220 220 220 220 220

revestido) nas posies de topo a topo, traspasse ou justaposta. Para estes tipos de emendas a presena de ferrugem, tintas, nata de concreto, etc. nas superfcies a serem soldadas acarretam em transtornos para o processo. Estas devem ser cuidadosamente limpas e preparadas pois afetaro na execuo e nas propriedades mecnicas. Os equipamentos em necessrios fonte de e so os

(mm) 6,3 8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0

mesmos para todos os tipos de emendas, consistindo regulvel, uma tenso porta cabos eltricos

eletrodos. O soldador item fundamental neste processo, portanto este deve ser cuidadosamente preparado e qualificado atravs de testes preliminares (exigidos pela norma NBR 6118). O eletrodo utilizado foi o ESAB TIPO OK 48.04 (AWS E 7018) nos dimetros 2,0 mm; 2,50 mm; 3,25 mm e 4,00 mm. Este deve ser guardado em estufa a temperatura de 40 oC para eliminao da umidade. Devido as caractersticas de soldabilidade do BELGO 50, o controle no resfriamento, o pr-aquecimento da barra DE e/ou so o psaquecimento totalmente

Posicionar

Eletrodo

na

caneta

da

mquina de solda; Limpar as superfcie a serem

emendadas com escova de ao; Efetuar o contato entre o eletrodo e a superfcie a ser soldada, com o objetivo de iniciar a deposio do material; Deve ser dado um ponto de solda nas extremidades da superfcie a serem

dispensveis. Para os materiais CA 50 SEM CARACTERSTICA SOLDABILIDADE, estes controles so essenciais para se

emendadas,

com

o

objetivo

de

PROCEDIMENTO Regular corrente da Mquina de Solda de acordo com o dimetro do Eletrodo a ser utilizado, conforme descrito a seguir:Bitola Tipo de Passe nico nico nico Raiz Acabamento Raiz Acabamento Raiz Acabamento Raiz Acabamento Dimetro Corrente do Eletrodo (A) (mm) 2,00 2,00 2,50 2,50 2,50 2,50 3,25 2,50 3,25 3,25 4,00 80 80 100 110 - 130 110 - 130 110 - 130 150 - 170 110 - 130 150 - 170 160 - 180 240 - 260 Tenso (V) 220 220 220 220 220 220 220

posicion-las e facilitar a execuo do cordo de solda; O comprimento dos cordes de solda no dever ser inferior a 5 , afastados no mnimo 5 ; Os cordes de solda devero ser

(mm) 6,3 8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0

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 nico passe no caso de bitolas superiores a 10,0 mm; Aps cada etapa de execuo de cada cordo de solda, o soldador dever promover a retirada da carepa e limpeza da regio soldada, com escova de ao;

Posicionar RESULTADOS Foram emendadas barras de ao nas bitolas de 6,3 mm a 25 mm, com 100 % das barras BELGO 50 aprovadas nos ensaios norma mecnicos NBR realizados Apesar conforme de no 8548/84.

eletrodo

na

caneta

da

mquina de solda; Limpar as superfcies a serem

emendadas com escova de ao; Efetuar o contato entre o eletrodo e a superfcie a ser soldada, com o objetivo de iniciar a deposio do material; Deve ser dado um ponto de solda nas extremidades emendadas, da com superfcie o a serem de objetivo

exigido em norma, para comprovar a qualidade deste material soldvel foram feitos ensaios de dobramento a 180 nas barras emendadas e estas no apresentaram trincas ou quebras.

posicion-las e facilitar a execuo do cordo de solda; O comprimento dos cordes de solda

3.2.2 - Emenda por justaposio com eletrodo revestido Este tipo de emenda permitido para as bitolas de 6,3 mm a 32 mm.

no dever ser inferior a 5 , afastados de 1 ; Os cordes de solda devero 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 nico passe no caso de bitolas superiores a 10,0 mm;

Bitola (mm) 20

Tipo de Passe nico nico

Dimetro Corrente do eletrodo (A) (mm) 2,50 3,25 130 150 130 150

Tenso (V) 220 220

Aps cada etapa de execuo de cada cordo de solda, o soldador dever promover a retirada da carepa e limpeza da regio soldada, com escova de ao;

25

Ponteamento

nas

extremidades

das

barras para posicionamento e fixao inicial da emenda; RESULTADOS Foram emendadas barras de ao nas bitolas de 6,3 mm a 25 mm, com 100 % das barras BELGO 50 aprovadas nos ensaios mecnicos realizados conforme norma NBR 8548/84. Apesar de no exigido em norma, para comprovar a qualidade deste material soldvel foram feitos ensaios de dobramento a 180 nas barras emendadas e estas no apresentaram trincas ou quebras.5 9 3 1 2 4 10 7

Execuo da emenda com mltiplos passes, seguindo a seqncia do esquema a seguir; Em cada etapa de aplicao do cordo de solda, promover a retirada das carepas e limpeza da regio soldada; Resfriamento natural e sem controle.60

3.2.3 Emenda topo por eletrodo revestido: Este tipo de emenda permitido apenas para as bitolas de 20 mm a 32 mm. Os topos das barras devem se chanfradas em V a 60o utilizando-se preferencialmente serra mecnica ou manual. A utilizao do maarico mecnicas. PROCEDIMENTO Regulagem da mquina de solda de acordo com a bitola do material e dimetro do eletrodo a ser utilizado, conforme descrito a seguir: para realizao do chanfro demonstrou no influir nas propriedades RESULTADOS

6

8

2mm e 3mm

Foram emendadas barras de ao nasbitolas 20 mm e 25 mm, com 100 % das barras BELGO 50 aprovadas nos ensaios mecnicos realizados conforme norma NBR 8548/84. Apesar de no exigido em norma, para comprovar a qualidade deste material soldvel foram feitos ensaios de dobramento a 180 nas barras emendadas e estas no apresentaram trincas ou quebras.

FOTOS

Base danificada por retroescavadeira e recuperada por solda

Amostras emendadas aps ensaio de dobramento

Corpo de prova na mquina universal para ensaio de trao