Dimensionamento de soldaduras de carris de vigas de ponte rolante segundo o Eurocódigo 3 (EN 1993-6) para o estado limite último

Artigo técnico

Quando as vigas de ponte rolante são concebidas com carris de aço plano, os detalhes de soldadura desses carris fazem sempre parte do dimensionamento. Com modo de fixação, geralmente pode ser optado entre um cordão de soldadura contínuo ou intermitente. O seguinte artigo oferece uma visão global sobre os processos de verificação e as suas particularidades, em especial quando é utilizada a norma EN 1993‑6.

Opções de disposição de cordões de soldadura de carris

Existem duas variantes para ligações de cordões de soldadura contínuos. Estas podem ser vistas na seguinte figura retirada de [2].

Figura 01 - Opções de disposição

As secções do cordão de soldadura podem ser dispostas em lados opostos ou defasadas. Para o dimensionamento, a disposição defasada tem a desvantagem de a transferência de cargas horizontais só poder ser utilizada para uma parte da soldadura. A terceira opção, a qual não está representada na figura de cima, é naturalmente um cordão de soldadura ao longo de todo o comprimento do carril.

Figura 02 - Soldadura contínua

Comprimento carregado efetivo

Para a determinação das respetivas tensões de soldadura é necessário o cálculo dos comprimentos efetivos carregados. A norma EN 1993‑6 [3] faz a diferenciação entre três possibilidades e disponibiliza as respetivas fórmulas para o cálculo de  leff na Tabela 5.1.

Figura 03 - EN 1993-6, Tabela 5.1

Neste caso, leff refere-se à parte inferior do banzo superior. No entanto, para o dimensionamento de soldaduras a parte relevante é a superior do banzo superior. Por isso, leff é reduzido pela espessura duplicada do banzo tf.

Figura 04 - Comprimento efetivo carregado

Verificações do estado limite último

As tensões da soldadura do carril são calculadas de acordo com o Método Direcional especificado em [2]. Neste caso, as tensões dizem respeito à superfície de bissecção do cordão de soldadura. De acordo com [2], (NA) Capítulo 4.5.2 é obrigatório considerar espessuras mínimas para a soldadura. A norma prevê uma espessura mínima para as soldaduras de 3 mm ou a aplicação da seguinte fórmula:

$$\mathrm a\;\geq\;\sqrt{\max\;\mathrm t}\;-\;0.5$$

A carga excêntrica da roda de 1/4 da largura da cabeça do carril não é considerada no estado limite último de acordo com [3]. Por isso, é sempre efetuado um dimensionamento devido a carregamento radial cêntrico.

1º caso: Soldadura de carril contínua

Figura 05 - Tensões no estado limite último

Para cordões de soldadura de carris intermitentes é necessário verificar se o comprimento de soldadura lw é inferior ao comprimento carregado calculado leff. Geralmente, o menor de ambos os valores é determinante para o dimensionamento.

Figura 06 - Cordão de soldadura

2º caso: Soldadura de carril intermitente em lados opostos

Figura 07 - Tensões do estado limite último de soldadura de carril intermitente em lados opostos

3º caso: Soldadura de carril intermitente defasado

Como a carga horizontal para uma disposição defasada da soldadura só é aplicada a uma secção de soldadura, a divisão por 2 é omitida na expressão de HEd.

Figura 08 - Tensões do estado limite último de soldadura de carril intermitente defasada

Referências

[1]   Seeßelberg, C. (2016). Kranbahnen: Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocode (5th ed.). Berlin: Bauwerk.
[2]   Eurocódigo 3: Projeto de estruturas em aço - Parte 1‑8: Dimensionamento de ligações; EN 1993‑1‑8:2005 + AC:2009
[3]   Eurocódigo 3: Projeto de estruturas em aço - Parte 6: Estruturas de apoio de gruas e pontes rolantes; EN 1993‑6:2007

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Dimensionamento de vigas de ponte rolante de acordo com EN 1993-6