Aula 11: Juntas Soldadas em Máquinas - Projeto de Máquinas

UNIP 2020 all rights reserved Universidade Paulista Projeto de Máquinas SEMANA 13 AULA 11 Curso Engenharia Mecânica UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas As soldas fazem parte das uniões permanentes Nos últimos anos os processos de fabricação passaram a utilizar as soldas como um dos principais elementos para união das partes das máquinas Nos processos de automação industrial a solda lidera como sendo o mais utilizado Um dos maiores destaques são as linhas de produção de automóveis amplamente automatizadas A união entre as partes a serem soldadas pode ser obtida por diversos processos sendo que a alteração destas partes principalmente o aquecimento deve ser controlada para evitar alterações na estrutura do material que possam comprometer o seu desempenho Os processos de soldagem utilizados atualmente começaram a ser desenvolvido no início do século XIX 1801 chegando no ano de 1970 a aplicação dos primeiros sistemas automatizados 4 Juntas Soldadas UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas PERMANENTES DESMONTÁVEIS COLAGEM SOLDAGEM BRASAGEM REBITES PARAFUSOS UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Soldagem por plasma Soldagem por Laser Soldagem por feixe de elétrons Soldagem por resistência elétrica solda ponto Soldagem por atrito Principais processos de soldagem 2 UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Posições de soldagem UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Automatização dos processos de soldagem eletrodo revestido MIGMAG Arco submerso Plasma TIG Eletrodo tubular UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Automatização dos processos de soldagem eletrodo revestido e arco submerso Automatização rígida Dispositivos simples baseado em tartaruga e trilho Limitações quanto a posição de soldagem Uso de fontes de soldagem micro processadas facilita o controle dos parâmetros de soldagem V e I Uso de sistemas auxiliares de visão auxiliam no seguimento da fenda de trabalho eou na avaliação da qualidade do cordão de solda UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas MIGMAG e Eletrodo tubular Altamente automatizável Uso de robôs Uso de sistemas rígidos Sem limitações quanto a posição de soldagem Uso de fontes de soldagem micro processadas facilita o controle dos parâmetros de soldagem V e I Uso de sistemas auxiliares de visão auxiliam no seguimento da fenda de trabalho eou na avaliação da qualidade do cordão de solda 8 PMR3203 Automatização dos processos de soldagem UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Altamente automatizável Uso de robôs Uso de sistemas rígidos Sem limitações de posição Fontes de soldagem micro processadas facilitam controle dos parâmetros de soldagem V e I Uso de sistemas auxiliares de visão auxiliam no seguimento da fenda de trabalho eou na avaliação da qualidade do cordão de solda Necessita de sistema auxiliar de alimentação do eletrodo TIG e Plasma Automatização dos processos de soldagem TIG e Plasma UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas O projeto de juntas soldadas se refere a forma como as peças a serem soldadas são posicionadas e alinhadas entre si de forma a garantir a máxima resistência penetração menor consumo de material e custo O dimensionamento da junta define as dimensões necessárias em função das características definidas no projeto estes cálculos serão definidos no item 42 41 Projeto das Juntas Soldadas Denominações da juntas soldadas UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas 1 2 5 3 4 1 ângulo do chanfro 2 ângulo da face 3 largura da face da raiz 4 folga da raiz 5 face do chanfro 1 2 3 6 4 5 7 1 garganta 2 face do cordão de solda 3 profundidade de fusão 4 raiz 5 perna 6 largura da solda 7 garganta teórica UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Cordões de Solda 1 2 3 W Cordão côncavo Cordão convexo Cordão UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Preparação das juntas soldadas Chanfrada em V Chanfrada plana UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas face J U Preparação das juntas soldadas UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Face ou topo Sobrepostas em ângulo em T de face em ângulo Juntas em T Juntas de face em ângulo Principais tipos de juntas soldadas UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Composição e preenchimento do cordão de solda UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas O dimensionamento das juntas soldadas envolve as mesmas considerações já definidas para os diversos elementos de máquinas porém devem ser considerados os diversos fatores que envolvem os procedimentos adotados no projeto e execução da solda Estes conceitos evoluíram significativamente nos últimos anos tornando a soldagem um dos processos de fabricação e manutenção mais utilizado nas diferentes aplicações Neste item serão analisados principalmente os aspectos que envolvem a influencia da dimensão da junta soldada na resistência durante a aplicação dos principais tipos de solicitações encontradas nas diferentes aplicações Os aspectos referentes aos procedimentos serão analisados sob a forma da tensão admissível sendo os detalhes definidos pelo projeto e execução da solda 42 Dimensionamento das Juntas Soldadas UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas O conceito básico da soldagem por fusão é a fusão dos materiais que se unem formando um único componente idealmente homogêneo As propriedades das varetas de solda material de preenchimento devem obviamente ser compatíveis com as dos materiais a serem unidos Sempre que possível as análises de tensões e de resistência devem ser realizadas como se a peça como um todo fosse fabricada a partir de um único bloco do material As especificações de resistência e ductibilidade do material do eletrodo de solda têm sido padronizadas pela American Welding Society AWS e pela American Society for Testing Materiais ASTM Por exemplo os eletrodos varetas de soldagem das séries E60 e E70 são designados por E60XX e E70XX Os números 60 e 70 indicam que as resistências à tração são de no mínimo 60 ou 70 ksi respectivamente e o escoamento 12 ksi abaixo deste valor Os últimos dois digitos XX indicam os detalhes do processo de soldagem 421 Considerações básicas sobre o material de soldagem UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas A Figura mostra quatro variedades de soldas de topo com penetração total Se essas soldas forem de boa qualidade cada uma será tão resistente quanto as placas que estão sendo unidas e sua eficiência resistência da peça com a soldaresistência da peça como se fosse única será de 100 lembrese de que essa análise é válida para carregamentos estáticos e não para carregamentos por fadiga 422 Carregamento Estático e Cisalhamento Direto a junta de topo com abertura quadrada b chanfro simples em V c chanfro duplo em V e d junta de topo em ângulo UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas As soldas por filetes ilustradas na Figura abaixo são geralmente classificadas de acordo com a direção do carregamento carga paralela ou carga transversal No caso do carregamento paralelo ambas as placas exercem uma carga de cisalhamento sobre a solda No caso de carregamento transversal uma placa exerce uma carga de cisalhamento e a outra uma carga de tração ou de compressão sobre a solda a carregamento paralelo cordão convexo d e e carregamento transversal cordão côncavo Soldas Filetadas O cordão côncavo não é recomendado os cordões convexos são recomendados UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas A dimensão da solda é definida pelo medida h conforme figura Em geral porém não necessariamente as duas dimensões possuem o mesmo comprimento A prática convencional da engenharia considera a tensão mais significante da solda como sendo a tensão cisalhante atuante na seção mais estreita tanto para carregamento paralelo quanto transversal O comprimento de t conforme figura é definido como a menor distância medida a partir da interseção das placas até a linha reta que une as extremidades das duas regiões das peças em contato com a solda até a superfície do filete a que for menor Na prática para solda convexa com dimensões iguais t O707h A dimensão h da solda deve ser compatível com a espessura das placas que vão ser soldadas A área utilizada para o cálculo das tensões é assim igual ao produto tL onde L é o comprimento da solda UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Duas placas de aço de 17 mm com 𝑆𝑦 425 MPa são soldadas de topo utilizando varetas da série E70 com uma boa prática de soldagem O comprimento da solda é de 90 mm Qual é a maior carga de tração que pode ser aplicada à união com um fator de segurança 3 Exemplo 1 Eficiência da solda 100 FS 3 L 90 mm 𝑆𝑦 425 Mpa Eletrodo E70 Solução 1 Transformação de Unidade Relação conforme Juvinall 114 1 Força de Tração F Sy A FS 3996 106 0017 009 3 𝟐𝟎𝟑 𝟖 𝐤𝐍 Sy 70 12 ksi 689 MPa ksi 3996 MPa UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Estime a carga estática F que pode ser suportada pela junta mostrada na figura abaixo baseandose na tensão de escoamento As duas placas de aço carbono de 7 mm de espessura 𝑆𝑦 350 MPa são unidas por um filete de solda convexo ao longo dos lados AB e CD Cada solda possui 50 mm de comprimento O metal de solda possui uma resistência ao escoamento de 350 MPa Utilize uma dimensão h de 5 mm para a solda e um fator de segurança de 3 Exemplo 2 Eficiência da solda 100 FS 3 h 5 mm 𝑆𝑦 350 Mpa Material da Solda 𝑆𝑦 350 Mpa Espessura da Solda t 0707 h UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Solução 1 A área da solda é definida pela equação A 0707 h AB CD 0707 5 50 50 3535 mm2 2 A solda esta submetida a tensão de cisalhamento Utilizando informações da Teoria da Energia de Distorção temos a tensão de escoamento ao cisalhamento 𝑆𝑠𝑦 definida por 𝐒𝐬𝐲 𝟎 𝟓𝟖 𝐒𝐲 Ssy 058 350 203 MPa 3 F SsyA FS 2033533 3 𝟐𝟑 𝟗𝟐 𝐤𝐍 Observação Considerando as relações dimensionais da figura a chapa nunca devem falhar UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas As Figuras ilustram dois exemplos do que em geral é conhecido como carregamento excêntrico Na Figura a a carga está no plano do grupo de soldas submetendo portanto a junta soldada à torção bem como a um carregamento direto Na Figura b a carga está fora do plano do grupo de soldas produzindo assim uma flexão superposta a um carregamento direto Observe que além da torção ou da flexão existe uma componente de carregamento direto atuante na solda o que corresponde à situação da carga considerada na seção anterior Os segmentos de solda BC na Figura a e BC e AD na Figura b estão sujeitos a um carregamento paralelo todos os demais segmentos de solda nas duas figuras estão carregados transversalmente 423 Carregamento Estático com Flexão e Torção UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Uma análise rigorosa das tensões atuantes em diversas regiões de cada segmento soldado mostrado nas Figuras a e b seria uma tarefa muito complexa envolvendo um estudo detalhado tanto da rigidez dos componentes que estão sendo unidos quanto da geometria da solda Os vários segmentos incrementais da solda representam uma multiplicidade de fixações redundantes cada uma das quais sustentando dependendo de sua rigidez uma parte da carga Os procedimentos descritos nos cálculos são baseados em hipóteses simplificadoras comumente utilizadas para se obter resultados suficientemente precisos que possam ser utilizados em muitas e não em todas aplicações da engenharia As tensões atuantes nas soldas dos dispositivos mostrados nas Figuras a e b consistem na superposição dos seguintes efeitos 1 Tensões cisalhantes diretas calculadas conforme discutido na seção anterior Essas tensões são inicialmente admitidas como uniformemente distribuídas ao longo do comprimente de todas as soldas 2 As tensões superpostas de torção ou de flexão ou ambas são calculadas a partir das fórmulas clássicas τ TrJ e σ McI Os componentes a serem unidos são considerados como totalmente rígidos Os valores de I e J para os padrões comuns de soldagem são calculados conforme demonstrado nos exemplos a seguir UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Determine a dimensão necessária à solda conforme dimensões da Figura utilizando varetas E60 Sy 345 MPa e um fator de segurança de 25 baseado no escoamento Exemplo 3 Tensão Torsional Tensão Torsional e de Cisalhamento Direto UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Orientação conforme Juvinall Capítulo 11 Figura 1110 UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Considerações Preliminares 1 O componente engastado em si não falha isto é a falha ocorrerá na área da solda 2 As tensões cisalhantes diretas atuantes na solda podem ser calculadas como VA onde V é a força cisalhante de 20 kN e A é a área útil da solda 250t mm² 3 A teoria da energia de distorção pode ser aplicada Solução Considerando os dados e dimensões fornecidos na figura podemos desenvolver o seguinte procedimento de cálculo para obter os dados das dimensões do cordão de solda 1 A carga aplicada de 20 kN é equivalente a essa mesma carga atuante no centro de gravidade G do cordão de solda superposta a um momento no sentido horário igual a 20000300 ҧ𝑥 Nmm Inicialmente devese determinar as dimensões ҧ𝑥 e ҧ𝑗 que posicionam o centro de gravidade G UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas 2 Seja A a área do segmento de solda e 𝑥𝑖 e 𝑦𝑖 as coordenadas do centro de gravidade de qualquer segmento retilíneo de solda constituinte do grupo de soldas Assim 3 O momento polar de inércia do grupo de soldas em relação a G é igual à soma das contribuições realizadas por cada um dos segmentos da solda A partir das seguintes relações 𝐽 σ 𝐼𝑥 𝐼𝑦 para cada segmento de solda Considerandose apenas a solda lateral Para a solda na região superior temse UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas 4 A Figura b mostra as tensões torcionais atuantes nas extremidades A e C da solda que são as duas regiões onde as tensões combinadas de torção e de cisalhamento direto são maiores A tensão torcional resultante em cada um desses pontos vale 𝜏 TrJ onde T 20000280 Nmm e J 852083t 𝑚𝑚4 O valor de r para cada ponto é igual à raiz quadrada da soma dos quadrados das dimensões dos triângulos retângulos porém não há necessidade de calcular r uma vez que apenas as componentes horizontal e vertical da tensão torcional são necessárias conforme avaliado na própria figura 5 A Figura c mostra o vetor soma da tensão torcional e da tensão cisalhante direta nos pontos A e C A tensão cisalhante direta foi obviamente admitida como sendo simplesmente VA 20000250t 80t MPa Nesse caso o ponto C possui a maior tensão resultante de 692t MPa Igualando essa tensão à resistência ao cisalhamento por escoamento estimado utilizando a teoria da energia de distorção e aplicando o fator de segurança temse UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas 6 Pela relação geométrica t 0707h temos que 7 A dimensão da solda seria normalmente especificada através de um número inteiro em milímetros A escolha entre uma solda de 12 mm fornecendo um fator de segurança calculado de 245 e uma solda de 13 mm calculada com o uso de um fator de segurança de 266 depende das circunstâncias e do julgamento de engenharia No caso aqui tratado podese estabelecer arbitrariamente a resposta final como h 13 mm 8 Embora apenas no ponto C seja necessária uma solda de 13 mm uma solda de mesma dimensão seria normalmente especificada para qualquer outra região A solda pode ser especificada de forma distinta para regiões distintas apresentando saltos nas regiões onde o vetor soma das componentes de tensão seja relativamente pequeno UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Determine a dimensão necessária à solda ilustrada na Figura a utilizando varetas E60 𝑆𝑦 345 MPa e um fator de segurança de 3 Exemplo 4 UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Considerações Preliminares 1 No cálculo dos momentos de inércia dos segmentos lineares de solda a largura efetiva da solda em seu plano é idêntica à dimensão 1 da área útil 2 Admitese que a dimensão t da área útil é muito pequena em comparação com as demais dimensões envolvidas 3 A tensão cisalhante transversal é avaliada pela simples expressão VA onde V é a força cisalhante e A é a área útil da solda 4 A tensão cisalhante resultante atuante no plano da solda é obtida pela superposição das tensões cisalhantes transversal e de flexão 5 A teoria da energia de distorção é aplicável na estimativa da resistência ao escoamento por cisalhamento do material da solda 6 A dimensão h necessária à solda é calculada utilizando a área útil 7 Por razões práticas a menor dimensão h geralmente é de 3 mm para placas cuja espessura é inferior a 6 mm UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Solução 1 O carregamento envolve um cisalhamento direto superposto à flexão com o momento devido à flexão sendo de 10000160 Nmm 2 O momento de inércia em relação ao eixo neutro de flexão X consiste na contribuição das duas soldas verticais e das duas soldas horizontais temos que 𝐼𝑥 2 𝐼𝑣 2 𝐼ℎ Considerando as dimensões mostradas na Figura temse 3 A tensão de flexão trativa atuante na solda AB vale e a tensão cisalhante transversal atuante em todas as soldas vale UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas 4 A Figura b mostra a resultante das tensões cisalhantes transversal e devida à flexão como sendo igual a 124t MPa O procedimento convencional é observar essa resultante como uma tensão cisalhante atuante no plano da área útil da solda e igualála tensão cisalhante admissível Utilizando a teoria da energia de distorção para se estimar uma resistência ao escoamento por cisalhamento ou a teoria da tensão cisalhante máxima que é menos precisa porém mais conservadora e aplicando o fator de segurança de 3 temse 5 Embora o plano da tensão cisalhante máxima calculado anteriormente não corresponda ao plano de seção mínima a 45 ilustrado na figura abaixo é habitual utilizar a área plana a 45 menor e portanto mais conservadora para calcular a dimensão h necessária à solda 6 Normalmente não é prático aplicar uma dimensão h para a solda menor que 18 in ou 3 mm Assim a melhor resposta seria utilize h 3 mm UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Quando as juntas soldadas são submetidas a um carregamento por fadiga pequenos espaços vazios e inclusões que provocam pequenas variações na resistência estática representam pontos de concentração de tensões localizadas que reduzem a resistência à fadiga Além disso o material da solda que ultrapassa o plano das superfícies das placas nas soldas de topo conforme figura que é denominado reforço causa uma concentração de tensões óbvia nos bordos dos cordões de solda Para um carregamento estático esse material pode de fato representar um ligeiro reforço de modo a compensar os possíveis espaços vazios ou inclusões no metal de solda porém para um carregamento por fadiga a resistência é aumentada pela retificação ou esmerilhamento do reforço do cordão de solda nivelando a região de solda com as placas Fatores de concentração de tensão por fadiga aproximados associados ao reforço da solda de topo e outras geometrias de soldas são fornecidos na Tabela a seguir 424 Considerações sobre Fadiga nas juntas soldadas UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas A carga de tração atuante em uma solda de topo conforme Figura flutua rapidamente entre 5000 e 15000 lb As placas possuem 12 in de espessura e o reforço da solda não é retirado A solda é realizada com varetas da série E60 com tensões 𝑆𝑢 62 ksi e 𝑆𝑦 50 ksi Um fator de segurança de 25 deve ser utilizado Qual é o comprimento L necessário para esta solda Exemplo 5 Considerações Preliminares 1 O metal de solda possui urna superfície rugosa comparável a uma superfície forjada 2 O fator gradiente 𝐶𝐺 é igual a 08 𝐶𝑇 vale 10 e 𝐶𝑅 é de 10 Ver Tabela 3 Os cálculos serão realizados para uma vida infinita 106 ciclos UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Solução 1 Como o reforço não é retirado ocorre urna concentração de tensões nas bordas do metal de solda 𝐾𝑓 12 2 Para uma superfície similar à forjada temse pelo Gráfico do Acabamento Superficial 𝐶𝑠 055 3 Conforme admitido 𝐶𝐺 08 𝐶𝑇 10 e 𝐶𝑅 10 4 Temos 5 Para a sobrecarga de projeto de 12500 a 37500 temse UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas 6 A curva 𝜎𝑚𝜎𝑎 pode ser construída para este problema 7 Pela Figura abaixo 𝜎𝑚 19000 psi Logo 19000 psi 60000L ou L 316in psi pound force per square inch psi lbfpol2 UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas a Resistência a 10⁶ ciclos limite de resistência à fadiga Cargas de flexão Sf SfC1C2C3C4 Cargas axiais Sa SaC1C2C3C4 Cargas de torção St StC1C2C3C4 onde Sf é o limite de resistência à fadiga de R R Moore e Flexão Carga Axial Torção CL fator de carga 10 10 058 CG fator gradiente diâmetro 04 in ou 10 mm 04 in ou 10 mm diâmetro 2 in ou 50 mm 10 07 a 09 10 CS fator de superfície veja a Figura 813 CT fator de temperatura T 840 F T 840 F T 1020 F 10 10 1 00032T 2688 CR fator de confiabilidaded 50 confiabilidade 90 95 99 999 1000 0897 0868 0814 0753 b Resistência a 10⁶ ciclos Sf 095SCT Cargas de flexão Sf 095SCT Cargas axiais Sa 075SCT Cargas de torção St 095SCR onde Sf é o limite de resistência à tração e Ss é o limite de resistência ao cisalhamento Para materiais que não possuem um limite de resistência à fadiga adote os fatores para a resistência a 10⁶ e 5 x 10⁶ ciclos Sf 055 para os aceros salvo melhores resultados Para 2 in ou 50 mm diâmetro 4 in ou 100 mm diâmetro 6 in ou 150 mm reduza os fatores de aproximadamente 02 O fator CR corresponde a um desviopadrão de 8 do limite de resistência à fadiga Por exemplo para 99 de confiabilidade teríamos um desvio de CR 1326008 0814 Normalmente não são realizadas correções para o gradiente de tensões ou para acabamento superficial todavia os valores experimentais de Sf e Ss devem estar relacionados a dimensões razoavelmente próximas das envolvidas no projeto Normalmente não são realizadas correções para a confiabilidade referente a uma resistência de 10⁶ ciclos Ss 085 para os aço e Ss 075 para outros metais dúcteis Fatores de Concentração de Tensões Aproximados contra Fadiga Kf Tipo de Solda Solda do topo com reforço não removido cargas trativas 12 Base do filete de solda carregamento transversal 15 Extremidade do filete de solda carregamento paralelo 27 Junta soldada de topo T com quinas vivas cargas trativas 20 Originalmente proposto por C H Jennings Welding Design Trans ASME 58 497509 1936 e largura utilizada desde então UNIP 2020 all rights reserved Projeto de Máquinas Juntas Soldadas Curvas de Critérios de Falha por Fadiga Aplicação do Critério de Goodman Modificado UNIP 2020 all rights reserved O suporte mostrado na Figura deve sustentar uma carga total igualmente distribuída entre os dois lados de 60 kN Utilizando varetas de solda da série E60 e um fator de segurança de 30 qual a dimensão da solda a ser especificada Exercício 1 ഥ𝒙 𝟐𝟐 𝟓 𝒎𝒎 ഥ𝒚 𝟓𝟎 𝒎𝒎 𝑱 𝑱𝒗 𝟐 𝑱𝒉 𝟏𝟎𝟎𝟑𝒕 𝟏𝟐 𝟏𝟎𝟎 𝒕 𝟐𝟐 𝟓𝟑 𝟎 𝟐 𝟕𝟓𝟑𝒕 𝟏𝟐 𝟕𝟓 𝒕𝟓𝟎𝟐 𝟏𝟓𝟐 𝑱 𝟔𝟏𝟑𝟎𝟐𝟎 𝒎𝒎𝟒 𝑻 𝟑𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟓𝟓 𝟐𝟐 𝟓 𝟐 𝟑𝟐𝟓 𝟏𝟎𝟔 𝐍 𝒎𝒎 Cisalhamento direto 𝝉𝒅 𝑽 𝑨 𝟑𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟐𝟓𝟎𝒕 𝟏𝟐𝟎 𝒕 Cisalhamento Resultante 𝝉𝒓 𝟏𝟖𝟗𝟔 𝒕 𝟐 𝟖𝟓𝟑𝟒 𝒕 𝟏𝟐𝟎 𝒕 𝟐 𝟐𝟕𝟗𝟓 𝒕 Tensão Admissível 𝑺𝒔𝒚 𝟎 𝟓𝟖 𝟔𝟎 𝟏𝟐 𝟐𝟕 𝟖𝟒 𝒌𝒔𝒊 𝟏𝟗𝟏 𝟖 𝑴𝑷𝒂 𝟐𝟕𝟗 𝟓 𝒕 𝟏𝟗𝟏 𝟖 𝟑 𝒕 𝟒 𝟑𝟕 𝒎𝒎 𝒉 𝟒 𝟑𝟕 𝟎 𝟕𝟎𝟕 𝒉 𝟔 𝟏𝟖 𝒎𝒎 𝒔𝒆𝒏𝒅𝒐 𝒉 𝟕 𝟎 𝒎𝒎 Máxima Tensão Resultante UNIP 2020 all rights reserved O suporte mostrado na Figura sustenta uma carga de 4000 lb O filete de solda se estende por todo o comprimento de 4 in em ambos os lados Qual é a dimensão da solda necessária de modo a propiciar um fator de segurança de 30 se varetas da série E60 forem utilizadas Exercício 2 𝑰 𝟐 𝟒𝟑𝒕 𝟏𝟐 𝟏𝟎 𝟔𝟕 𝒕 𝒊𝒏𝟒 M 𝟑 𝟒𝟎𝟎𝟎 𝟏𝟐𝟎𝟎𝟎 𝒍𝒃 𝒊𝒏 Cisalhamento direto 𝝉𝒅 𝑽 𝑨 𝟒𝟎𝟎𝟎 𝟖𝒕 𝟓𝟎𝟎 𝒕 Tensão Normal 𝝈 𝑴𝟐 𝑰 𝟏𝟐𝟎𝟎𝟎𝟐 𝟏𝟎𝟔𝟕𝒕 𝟐𝟐𝟒𝟗𝟑 𝒕 𝒍𝒃 𝒊𝒏𝟒 Tensão Admissível 𝑺𝒔𝒚 𝟎 𝟓𝟖 𝟔𝟎 𝟏𝟐 𝟐𝟕 𝟖𝟒 𝒌𝒔𝒊 𝟐𝟕𝟖𝟒𝟎 𝒑𝒔𝒊 Tensão Resultante entre 𝝈 𝒆 𝝉 𝟓𝟎𝟎 𝒕 𝟐 𝟐𝟐𝟒𝟗𝟑 𝒕 𝟐 𝟐𝟑𝟎𝟒 𝒕 𝟐𝟑𝟎𝟒 𝒕 𝟐𝟕𝟖𝟒𝟎 𝟑 𝒕 𝟎 𝟐𝟓 𝒊𝒏 𝒉 𝟎 𝟐𝟓 𝟎 𝟕𝟎𝟕 𝒉 𝟎 𝟑𝟓 𝒊𝒏 UNIP 2020 all rights reserved FIM