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O que é AWS D1.8?

A AWS D1.8 complementa a D1.1 para juntas soldadas em sistemas de resistência a forças sísmicas. Ela não substitui a D1.1 — ela adiciona requisitos para soldas críticas de demanda em edifícios projetados para resistência a terremotos conforme AISC 341. A D1.8 especifica a tenacidade do Metal de Adição, limites de temperatura interpasse e a avaliação Anexo A do envelope de aporte térmico de metais de adição de demanda crítica, e não um PQR extra generalizado.

AWS D1.8/D1.8M — Structural Código de Soldagem — Seismic Supplement — fornece requisitos adicionais de Soldagem para membros e conexões no sistema de resistência a forças sísmicas (SFRS) de estruturas de Aço Estrutural. A edição atual é AWS D1.8:2021 (4ª Edição). A D1.8 não é um Código autônomo — ela complementa a AWS D1.1 adicionando requisitos que vão além da prática padrão de Soldagem estrutural para juntas que se espera que sofram deformação inelástica significativa durante terremotos de nível de projeto.

A Norma foi desenvolvida em resposta ao terremoto de Northridge em 1994, que revelou que as práticas padrão de Soldagem estrutural eram insuficientes para aplicações sísmicas. Conexões de estrutura de momento pré-Northridge experimentaram fratura frágil em soldas de chanfro de flange de viga para coluna em níveis de tensão bem abaixo da capacidade plástica esperada. Investigações pós-Northridge identificaram vários fatores contribuintes, incluindo tenacidade inadequada do Metal de Solda, geometria deficiente do furo de acesso, efeitos de entalhe da barra de apoio e controle de qualidade insuficiente. A D1.8 aborda todos esses fatores por meio de requisitos aprimorados de material, Fabricação e inspeção.

A D1.8 é referenciada pela AISC 341 (Seismic Provisions for Aço estrutural Buildings) e é obrigatória para toda a Soldagem em sistemas de resistência a forças sísmicas nas categorias de projeto sísmico D, E e F. Os projetos de conexão vêm da AISC 358 (Pré-qualificado Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames) e AISC 341 — a D1.8 governa como essas conexões são soldadas, qualificadas e inspecionadas.

Soldas Críticas de Demanda

A D1.8 designa certas soldas como críticas de demanda — soldas em conexões que devem suportar deformação inelástica durante um evento sísmico. Soldas críticas de demanda exigem metais de adição com classificação de tenacidade CVN (40 ft-lbf a 70 graus F conforme Table 6.3; para serviço a frio abaixo de 50 graus F LAST, 40 ft-lbf a LAST+20 graus F), Temperatura Interpasse máxima de 550 graus F e Critérios de Aceitação de Ensaio Ultrassônico aprimorados.

O conceito central na D1.8 é a Solda Crítica de Demanda — uma solda que deve manter a integridade estrutural através de múltiplos ciclos de grande deformação inelástica durante um evento sísmico. Soldas críticas de demanda são submetidas aos requisitos mais rigorosos de material, Fabricação e inspeção na família de códigos AWS D1.x.

O engenheiro responsável designa quais soldas são críticas de demanda com base no projeto da conexão e nas demandas de deformação esperadas. Soldas críticas de demanda comuns incluem:

Soldas de chanfro CJP de flange de viga para coluna

Em estruturas de momento especiais e intermediárias, as soldas de chanfro do flange da viga para o flange da coluna são as soldas mais críticas na conexão. Essas soldas devem transmitir a capacidade de momento plástico total da seção da viga através de ciclos repetidos de grande rotação. Falhas pré-Northridge foram concentradas nessas soldas.

Soldas de ligação-coluna em estruturas contraventadas excentricamente

A viga de ligação em uma EBF sofre grandes deformações de cisalhamento e/ou flexão. As soldas que conectam a ligação à coluna devem suportar essas deformações sem fratura. Tanto as soldas de flange quanto as de alma na conexão ligação-coluna são tipicamente críticas de demanda.

Soldas de emenda de coluna em regiões de rótula plástica

Quando uma emenda de coluna cai dentro de uma zona de rótula plástica esperada, as soldas da emenda devem ser capazes de desenvolver a capacidade total da seção da coluna. A D1.8 exige soldas de chanfro CJP para emendas de coluna nesses locais, com requisitos de material e inspeção críticos de demanda.

Soldas de conexão de contraventamento em estruturas contraventadas concentricamente especiais

As conexões de chapa de reforço em SCBFs devem acomodar o comportamento esperado de flambagem e escoamento do contraventamento. As soldas que conectam a chapa de reforço à viga, coluna ou contraventamento são frequentemente designadas como críticas de demanda, dependendo do tipo de conexão e do modo de deformação esperado.

Controles Térmicos para Soldagem Sísmica

A D1.8 limita a Temperatura Interpasse a 550 graus F de Máximo para soldas críticas de demanda. Isso evita que o calor excessivo degrade a tenacidade na Zona Afetada pelo Calor. O Pré-aquecimento segue a D1.1 Table 5.11 — a D1.8 não possui uma Tabela de Pré-aquecimento separada. A combinação de Pré-aquecimento Mínimo (D1.1) e Temperatura Interpasse Máxima (D1.8) define a janela térmica.

A D1.8 não possui suas próprias tabelas de Pré-aquecimento. Todos os requisitos de Pré-aquecimento vêm da D1.1 Table 5.11. No entanto, a D1.8 adiciona uma Temperatura Interpasse Máxima de 550°F (288°C) para soldas críticas de demanda. Este limite superior evita o crescimento excessivo de grãos na Zona Afetada pelo Calor que reduziria a tenacidade à fratura abaixo do nível necessário para o desempenho sísmico.

A combinação do Pré-aquecimento Mínimo da D1.1 e da Temperatura Interpasse Máxima da D1.8 cria uma janela térmica controlada para Soldagem crítica de demanda. Por exemplo, uma coluna A992 W36 com flanges de 2 polegadas de Espessura requer um Pré-aquecimento Mínimo de 150°F conforme D1.1 Table 5.11 e uma Temperatura Interpasse Máxima de 550°F conforme D1.8. O Soldador deve manter a solda dentro desta faixa de 150°F a 550°F durante a Soldagem multipasse da solda de chanfro CJP do flange da viga.

O monitoramento da Temperatura para soldas críticas de demanda é mais rigoroso do que para a Soldagem padrão D1.1. A Temperatura Interpasse Máxima deve ser verificada antes de depositar cada passe subsequente. Termômetros de contato são preferidos em relação a lápis indicadores de Temperatura para aplicações críticas de demanda porque fornecem uma leitura quantitativa em vez de uma Indicação de limite.

Requisitos de Metal de Adição

A D1.8 exige que os metais de adição para soldas críticas de demanda atendam à tenacidade CVN. A linha de base é 20 ft-lbf a 0 graus F (Table 6.4). Para serviço a frio (LAST abaixo de 50 graus F), é necessário 40 ft-lbf na LAST. A D1.1 não exige ensaio CVN. O Fabricante deve certificar os valores. A AISC 341 Tabela A3.1 lista as classificações qualificadas.

A D1.8 impõe requisitos adicionais de Metal de Adição além da D1.1 para soldas críticas de demanda. O requisito mais significativo é o ensaio obrigatório de tenacidade Charpy V-notch (CVN). A D1.8:2021 usa um sistema CVN de dois níveis. O requisito de linha de base conforme Clause 6.3.4(1) é 20 ft-lbf (27 J) a 0°F (−18°C) — metais de adição listados na Table 6.4 que atendem a este nível são isentos de ensaios de lote de produção quando a Temperatura de Serviço Antecipada Mais Baixa (LAST) é de 50°F (10°C) ou superior. Quando o SFRS é submetido a temperaturas de serviço abaixo de 50°F, a Clause 6.2.2 exige um Mínimo mais alto de 40 ft-lbf (54 J) ensaiado na ou acima da LAST.

A estrutura CVN de dois níveis significa que projetos em climas moderados (LAST ≥ 50°F) podem usar metais de adição da Table 6.4 com 20 ft-lbf certificados a 0°F sem ensaios de lote adicionais, enquanto projetos em climas frios (LAST < 50°F) devem usar metais de adição com 40 ft-lbf certificados por lote na Temperatura de serviço real. Os metais de adição padrão D1.1 não são obrigados a atender a nenhum dos níveis de tenacidade. Os Fabricantes devem Verificar se o lote específico de Metal de Adição adquirido para Soldagem crítica de demanda foi ensaiado e certificado para atender ao nível de tenacidade D1.8 aplicável. Simplesmente especificar a Classificação do Metal de Adição AWS (por exemplo, E71T-1) não é suficiente — os resultados dos ensaios específicos do lote devem ser revisados.

A D1.8 também exige que os resultados dos ensaios de Hidrogênio Difusível do Fabricante do Metal de Adição estejam disponíveis para aplicações críticas de demanda. Níveis mais baixos de hidrogênio no depósito de solda reduzem o risco de trincas assistidas por hidrogênio na Zona Afetada pelo Calor e melhoram a tenacidade geral da junta soldada.

Qualificação de Procedimento e Soldador para Aplicações Sísmicas

D1.8 acrescenta controlos de metal de adição e de produção à Clause 6 da D1.1. O comentário C-6.2.1 afirma que este suplemento não exige que as WPS sejam qualificadas por ensaio. Os metais de adição para soldas demand-critical devem ser avaliados a alto e baixo Aporte de Calor segundo o Anexo A WPS Heat Input Envelope Ensaio para demonstrar as propriedades da Table 6.3, incluindo CVN, no metal de solda. A temperatura interpasse máxima é um limite de produção. Os soldadores devem continuar a demonstrar competência nas configurações de junta específicas.

D1.8 sobrepõe a avaliação do envelope de aporte térmico do metal de adição e os limites térmicos de produção à qualificação D1.1. O comentário C-6.2.1 afirma que este suplemento não exige que as WPS sejam qualificadas por ensaio, e que as disposições de WPS pré-qualificadas de D1.1 continuam a aplicar-se. Os controlos de aporte térmico, pré-aquecimento e PWHT para soldas de demanda crítica são limites de produção e de envelope do metal de adição, não uma regra geral de que qualquer alteração de variável essencial suplementar D1.1 obriga a um novo PQR. O comentário C-6.2.1 nota que o SMAW com elétrodos de baixo hidrogénio da Table 6.4, e o GMAW com elétrodos sólidos, depositam habitualmente as propriedades da Table 6.3, pelo que o ensaio do Annex A não é necessário para essas combinações; a cláusula 6.2.1 confina essa isenção aos metais de adição da Table 6.4 quando LAST é 50°F ou superior.

A WPS para soldas demand-critical deve especificar o Pré-aquecimento mínimo (de D1.1 Table 5.11) e a temperatura interpasse máxima (550°F segundo D1.8). A soldagem de produção deve permanecer dentro desses limites térmicos e dentro do envelope de heat input dos ensaios de metal de adição do Annex A. O Annex A avalia o metal de adição a alto e baixo heat input; não é um cupão obrigatório de qualificação de procedimento nem um PQR.

D1.8 permite WPS pré-qualificadas D1.1 para soldas do sistema resistente a sismos, incluindo as demand-critical. C-6.2.1 afirma que as disposições de WPS pré-qualificada da D1.1 continuam a aplicar-se; o controlo extra demand-critical é a avaliação do envelope de heat input do metal de adição, não uma proibição da pré-qualificação. O engenheiro responsável deve identificar claramente quais soldas são demand-critical nos documentos contratuais para o fabricante aplicar os controlos de envelope e tenacidade.

Soldas demand-critical exigem metais de adição avaliados a alto e baixo heat input segundo D1.8 Annex A WPS Heat Input Envelope Testing, com CVN e as demais propriedades da Table 6.3. Essa avaliação de envelope é de metal de adição, não um mandato geral de PQR. WPS pré-qualificadas D1.1 continuam utilizáveis quando o heat input de produção permanece dentro do envelope ensaiado. Quando especificado pelo Engenheiro, o tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) segue D1.1 Section 7.8. Todas as soldas demand-critical exigem inspeção por um inspetor de soldagem qualificado.

Como a D1.8 se Compara a Outros Códigos Estruturais AWS

A D1.8 complementa a D1.1 para aplicações sísmicas — ela não é autônoma. A D1.5 abrange pontes com requisitos críticos de fratura. Ambas D1.8 e D1.5 adicionam requisitos de tenacidade além da D1.1. A D1.8 usa a Classificação de Solda Crítica de Demanda; a D1.5 usa a Classificação de membro crítico de fratura. A D1.8 referencia a AISC 341; a D1.5 referencia a AASHTO.

D1.8 vs D1.1 (Estrutural Padrão)

D1.1 covers Norma Soldagem de Aço Estrutural without seismic Requisitos. D1.8 supplements D1.1 by adding Solda Crítica de Demanda categories, Máximo Temperatura Interpasse Limites, mandatory CVN toughness for filler metals, and production heat-input and interpass limits on demand-critical welds. All D1.1 requirements remain in effect — D1.8 only adds to them. Commentary C-6.2.1 does not require WPSs to be qualified by testing; D1.1 prequalified-WPS provisions still apply. A Soldador qualified under D1.1 must also meet D1.8 performance requirements when performing demand-critical welds; the D1.1 Qualificação de Soldador alone is not sufficient.

D1.8 vs D1.3 (Chapa de Aço)

D1.3 covers sheet steel with Espessura at or below 3/16 inch. D1.8 does not directly address sheet steel connections, but cold-formed steel framing in seismic regions may involve both standards. D1.8 demand-critical requirements do not apply to sheet steel connections unless specifically designated by the engineer of record, which is uncommon because sheet steel connections are typically designed as flexible elements in the seismic force-resisting system.

D1.8 vs D1.5 (Ponte)

O Código de Soldagem de Pontes AWS D1.5 possui suas próprias disposições para membros críticos de fratura (FCM) que servem a um propósito semelhante aos requisitos críticos de demanda da D1.8, mas para aplicações de pontes em vez de aplicações sísmicas de edifícios. Ambas D1.8 e D1.5 FCM exigem tenacidade aprimorada do Metal de Adição, controles térmicos mais rigorosos e inspeção adicional. Os requisitos específicos de tenacidade e as temperaturas de ensaio diferem entre os dois códigos porque as condições de carregamento (sísmico versus fadiga) e os ambientes de serviço diferem.

Guias de Normas Relacionadas

• AWS D1.1 — Structural Steel
• AWS D1.2 — Aluminum
• AWS D1.3 — Sheet Steel
• AWS D1.4 — Reinforcing Steel
• AWS D1.6 — Stainless Steel
• AWS D1.9 — Titanium
• Heavy-Section CJP Weld Planning — D1.1 and D1.8
• ASME Section IX — Soldagem Qualification
• API 1104 — Pipeline Welding
• CSA W59 — Welded Steel Construction
• CSA W47.1 — Company Certification
• ASME IX P-Numbers Guide
• ASME IX F-Numbers Guide
• Pipeline Welding Requirements
• D1.1 Preheat Calculator
• D1.4 Rebar Preheat Calculator
• D1.5 Bridge Preheat Calculator
• AWS D1.5 — Bridge Welding Code
• AS/NZS 1554 — Structural Steel Welding (Australian Standard)