GB/T 13331-2013 Tipos de juntas em estruturas soldadas de gruas e cálculo da resistência à fadiga

A norma GB/T 13331-2013 é uma norma específica relativa aos tipos de juntas de estruturas soldadas de gruas, que estabelece a classificação, os tipos e o cálculo da resistência à fadiga das juntas soldadas.

Requisitos de posicionamento padrão e de conceção de estruturas soldadas

A norma GB/T 13331-2013 (anteriormente JB/T 13331-2013, agora convertida em norma nacional) é a norma fundamental para o projeto de estruturas soldadas de guindastes. A norma estabelece os seguintes princípios básicos para o projeto de soldadura de estruturas de aço de gruas: as soldaduras devem ser dispostas em locais sujeitos a menores esforços, evitando zonas de concentração de tensões. As dimensões das soldaduras devem ser determinadas por cálculo, não sendo permitido aumentar arbitrariamente a altura do cordão de soldadura com base apenas na experiência (soldaduras excessivamente grandes provocam deformações de soldadura e aumento das tensões residuais). Na junção de chapas de aço de espessuras diferentes, a chapa mais espessa deve ser afunilada no lado da soldadura (inclinação de transição ≤ 1:2,5). A resistência à fadiga das costuras de soldadura deve ser verificada de acordo com as disposições da norma GB/T 3811. O projeto das estruturas soldadas deve ter em conta, de forma adequada, a acessibilidade da soldadura (a tocha de soldadura e o operador devem poder aceder ao local da costura para efetuar a soldadura).

Tipos e seleção de juntas de soldadura

A norma especifica os tipos de juntas para estruturas soldadas de gruas: junta de topo — utilizada na união das abas e da alma da viga principal. Quando a espessura da chapa é ≤ 8 mm, utiliza-se um ranhuramento em I; quando a espessura da chapa é de 8 a 20 mm, utiliza-se um ranhuramento em V (ângulo de ranhura de 60°); quando a espessura da chapa é > 20 mm, utiliza-se um ranhuramento em X (soldadura em ambas as faces para reduzir a deformação angular). Junta em T — utilizada para a ligação entre a alma e as abas (costura principal da viga principal). As juntas em T com penetração parcial são utilizadas em regimes de trabalho ligeiros, enquanto as juntas em T com penetração total são utilizadas em costuras importantes de classe A5 ou superior. Junta em ângulo — utilizada para a ligação entre a placa de reforço e a alma. Junta sobreposta — deve ser evitada, na medida do possível, em elementos estruturais sujeitos a esforços principais, sendo utilizada apenas em elementos não estruturais. A resistência da costura de solda de topo não deve ser inferior ao valor de resistência de projeto do material de base. A altura do cordão de solda da costura em ângulo não deve ser inferior a 4 mm nem superior a 1,2 vezes a espessura da chapa fina.

Métodos de cálculo de costuras de soldadura

A norma apresenta os métodos de cálculo para os diversos tipos de costuras de soldadura: costuras de solda de topo — costuras de solda de topo submetidas a tração ou compressão axial, cuja resistência é calculada segundo a fórmula σ = F/A ≤ f_t ou f_c, em que F é a força aplicada, A é a área da secção transversal da costura de soldadura (calculada como espessura do material de base × comprimento da costura, sem considerar a altura da solda), f_t e f_c são os valores de projeto da resistência à tração e à compressão da soldadura. Juntas em T com soldadura em ângulo — as soldaduras em ângulo submetidas a esforço de cisalhamento são calculadas segundo a fórmula τ = F/(h_e × l_w) ≤ f_v, em que h_e é a espessura efetiva da soldadura em ângulo (= 0,7h_f, sendo h_f a altura do pé da soldadura), l_w é o comprimento de cálculo da soldadura (calculado como o comprimento real menos 2×h_f), e f_v é o valor de projeto da resistência ao cisalhamento da soldadura em ângulo. A norma estabelece ainda fórmulas de verificação da resistência das soldaduras submetidas a esforços complexos (flexão + cisalhamento + força axial) e métodos de verificação da resistência à fadiga (determinando a amplitude de esforço admissível à fadiga com base no número de ciclos de esforço).

Tabela comparativa de tipos de juntas soldadas

A tabela comparativa que se segue apresenta as configurações dos parâmetros essenciais dos diferentes tipos de juntas de soldadura, para referência dos responsáveis pela seleção e utilização.

Perguntas frequentes