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; - n o 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 90 o e/ou 180 o : Não exigido.
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;
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 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.
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 90 o. 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;
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;
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): 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): 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).
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 préaquecimento e/ou o pós-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 : ( 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 2,50 110-130 220 2,50 110-130 16,0 2,50 120-150 220 3,25 150-170 20,0 2,50 3,25 110-130 160-180 220 25,0 3,25 4,00 150-170 240-260 - 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. 220
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: Emenda por hora Tempo médio por emenda 6,3 60 40 s 8,0 50 55 s 10,0 45 100 s 12,5 15 90 s 100 s 16,0 12 170 s 160 s 20,0 8 160 s 160 s 25,0 5 170 s 220 s Tipo de passe Consumo de Eletrodo por Emenda Único 0,50 Único 0,82 Único 0,85 0,91 0,86 1,4 1,1 3,6 4,0 4,2 1,8 Custo do eletrodo por emenda: 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
Aluguel do equipamento de solda: US$ 150,00 + 5% ISS; Operador (especializado): US$ 10,00/hora + 5% ISS; Consumo energia elétrica (por hora): 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 : ( 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 2,50 110-130 220 2,50 110-130 16,0 2,50 110-130 220 3,25 150-170 20,0 2,50 3,25 110-130 150-170 220 25,0 3,25 4,00 160-180 240-260 - 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. 220
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: Emendas por Hora Tempo médio por emenda 6,3 60 40 s 8,0 50 60 s 10,0 25 120 s 12,5 12 110 s 100 s 16,0 8 170 s 170 s 20,0 6 230 s 230 s 25,0 5 280 s 200 s Tipo de passe Consumo de Eletrodo por Emenda Único 0,80 Único 1,00 Único 1,15 1,20 1,20 1,50 2,25 3,00 2,50 3,00 2,00
Custo do eletrodo por emenda: US$ por Emenda US$ por Emenda / Hora 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 Aluguel do equipamento de solda: US$ 150,00 + 5% ISS; Operador (especializado): US$ 10,00/hora + 5% ISS; Consumo energia elétrica (por hora): Consumo de Energia (KWh) Custo (US$/h) 6,3 5,50 0,78 8,0 5,50 0,78 10,0 6,60 0,94 12,5 5,50 0,78 16,0 5,72 0,81 20,0 5,94 0,84 25,0 7,70 1,09 EMENDA TIPO TOPO A TOPO, por eletrodo revestido: Este tipo de emenda é permitido apenas para as bitolas de 20 mm a 32 mm. Os topos das barras devem se chanfradas em V, a 60 o conforme ilustração a seguir, utilizando-se preferencialmente serra mecânica ou manual. A utilização do maçarico para realização do chanfro demonstrou não influir nas propriedades mecânicas. PROCEDIMENTO 1. Regulagem da máquina de solda de acordo com a bitola do material e diâmetro do eletrodo a ser utilizado, conforme descrito a seguir: 20 25 Tipo de Passe Diam. Eletrod Corrente (A) único 2,50 130-150 único 3,25 130-150 Tensão (V) 220 220 2. Ponteamento nas extremidades das barras para posicionamento e fixação inicial da emenda; 3. Execução da emenda com múltiplos passes, seguindo a sequência do esquema a seguir; 4. Em cada etapa de aplicação do cordão de solda, promover a retirada das carepas e limpeza da região soldada; 5. Resfriamento natural e sem controle.
RESULTADOS Foram emendadas barras de aço nas bitolas 20 mm e 25 mm, com 100 % das barras BELGO CA 50 Soldável aprovadas dos ensaios mecânicos realizados conforme norma NBR 8548/84; CUSTOS Tempo médio para realização das emendas: 8 minutos para a bitola 20 mm e 12 minutos para 25 mm; No. de emendas por hora (com as barras previamente preparadas) e consumo de eletrodos: Emendas por Hora 20 7 25 5 Tipo de passe Consumo de Eletrodo por Emenda único 2,7 único 4,2 Custo do eletrodo por emenda: US$ por Emenda US$ por Emenda / Hora 20 0,020 0,14 25 0,034 0,20 Aluguel do equipamento de solda: US$ 150,00 + 5% ISS; Operador (especializado): US$ 10,00/hora + 5% ISS; Consumo energia elétrica (por hora): Consumo de Energia (KWh) Custo (US$/h) 20 7,7 1,08 25 9,9 1,40