Previsões de Vida Fadiga Segundo Normas Técnicas: uma Revisão Crítica

Tremarin, Ronaldo Cesar; Pravia, Zacarias Martin Chamberlain

doi:10.1590/0104-9224/SI2203.06

Ronaldo Cesar Tremarin

Instituto Federal do Rio Grande do Sul – IFRS, Erechim, Erechim, RS, Brasil.

Zacarias Martin Chamberlain Pravia

Universidade de Passo Fundo – UPF, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Passo Fundo, RS, Brasil.

E-mails: ronaldo.tremarin@erechim.ifrs.edu.br (RCT), zacarias@upf.br (ZMCP)

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Figura 1
Juntas (A) plana, (B) filete e (C) sobreposta. Fonte: Elaborada pelo autor.

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Figura 2
Três círculos, representando o fluxo de análise das informações. Fonte: Elaborada pelo autor.

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Figura 3
Imagem comparada à evolução da trinca numa solda real (a) e ideal (b). Fonte: Elaborada pelo autor.

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Figura 3
Imagem comparada à evolução da trinca numa solda real (a) e ideal (b). Fonte: Elaborada pelo autor.

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Figura 4
Ilustração da variação da tensão x tempo. Fonte: Elaborada pelo autor.

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Figura 5
Ilustração da segmentação das três principais tensões atuando na solda plana.

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Figura 6
Demonstração do método de verificação das tensões residuais. Fonte: Fischer et al. [²⁰20 Fischer C, Rizzo W, Fricke CM. Review of the fatigue strength of welded joints based on the notch stress intensity factor and SED approaches. International Journal of Fatigue. 2016;84:59-66. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2015.11.015.
http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.20... ].

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Figura 7
Ilustração da concentração de tensão não linear obtida via simulação computacional. Fonte: Fricke et al. [²²22 Fricke W, Bollero A, Chirica I, Garbatov Y, Jancart F, Kahl A, et al. Round robin study on structural hot-spot and effective notch stress analysis. Ships and Offshore Structures. 2008;3(4):335-345. http://dx.doi.org/10.1080/17445300802371261.
http://dx.doi.org/10.1080/17445300802371... ].

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Figura 8
Detalhamento descritivo da descontinuidade para posterior parametrização. Fonte: Hobbacher [²³23 Hobbacher FA. New developments at the recent update of the IIW recommendations for fatigue of welded joints and components. Steel Construction. 2010;3(4):231-242. http://dx.doi.org/10.1002/stco.201010030.
http://dx.doi.org/10.1002/stco.201010030... ].

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Figura 9
Ilustração da inserção de raios de 1 mm. Fonte: Fricke et al. [²²22 Fricke W, Bollero A, Chirica I, Garbatov Y, Jancart F, Kahl A, et al. Round robin study on structural hot-spot and effective notch stress analysis. Ships and Offshore Structures. 2008;3(4):335-345. http://dx.doi.org/10.1080/17445300802371261.
http://dx.doi.org/10.1080/17445300802371... ].

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Figura 10
Apresentação de uma pequena parte das classes apresentadas nas normas. Fonte: International Institute of Welding [¹⁴14 International Institute of Welding. Recommendations for fatigue design of weld joints and component. New York: IIW; 2008.].

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Figura 11
Curvsa S-N Wöhler para cada FAT (Eurocode/IIW). Fonte: International Institute of Welding [¹⁴14 International Institute of Welding. Recommendations for fatigue design of weld joints and component. New York: IIW; 2008.] e Hobbacher [²³23 Hobbacher FA. New developments at the recent update of the IIW recommendations for fatigue of welded joints and components. Steel Construction. 2010;3(4):231-242. http://dx.doi.org/10.1002/stco.201010030.
http://dx.doi.org/10.1002/stco.201010030... ].

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Figura 12
Detalhes estruturais segundo BS 5400 (1980). Fonte: British Standards Institution [¹²12 British Standards Institution. BS 5400 (1980): Steel, concrete and composite bridges – Part 5: Code of practice for design of composite bridges. London: BSI; 2005.].

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Figura 13
Curva S-N Wöhler para cada FAT BS 5400. Fonte: British Standards Institution [¹²12 British Standards Institution. BS 5400 (1980): Steel, concrete and composite bridges – Part 5: Code of practice for design of composite bridges. London: BSI; 2005.].

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Figura 14
Detalhes estruturais segundo AASHTO (2014). Fonte: American Association of State Highway and Transportation Officials [¹³13 American Association of State Highway and Transportation Officials. Design specifications: AASHTO/AWS D1.5M/D1.5:2014. Washington: AASHTO; 2014. ].

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Figura 15
Curva S-N Wöhler norma ASTHOO. Fonte: American Association of State Highway and Transportation Officials [¹³13 American Association of State Highway and Transportation Officials. Design specifications: AASHTO/AWS D1.5M/D1.5:2014. Washington: AASHTO; 2014. ].

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Figura 10
Apresentação de uma pequena parte das classes apresentadas nas normas. Fonte: International Institute of Welding [¹⁴14 International Institute of Welding. Recommendations for fatigue design of weld joints and component. New York: IIW; 2008.].

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Figura 11
Curvsa S-N Wöhler para cada FAT (Eurocode/IIW). Fonte: International Institute of Welding [¹⁴14 International Institute of Welding. Recommendations for fatigue design of weld joints and component. New York: IIW; 2008.] e Hobbacher [²³23 Hobbacher FA. New developments at the recent update of the IIW recommendations for fatigue of welded joints and components. Steel Construction. 2010;3(4):231-242. http://dx.doi.org/10.1002/stco.201010030.
http://dx.doi.org/10.1002/stco.201010030... ].

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Figura 10
Apresentação de uma pequena parte das classes apresentadas nas normas. Fonte: International Institute of Welding [¹⁴14 International Institute of Welding. Recommendations for fatigue design of weld joints and component. New York: IIW; 2008.].

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Figura 12
Detalhes estruturais segundo BS 5400 (1980). Fonte: British Standards Institution [¹²12 British Standards Institution. BS 5400 (1980): Steel, concrete and composite bridges – Part 5: Code of practice for design of composite bridges. London: BSI; 2005.].

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Figura 13
Curva S-N Wöhler para cada FAT BS 5400. Fonte: British Standards Institution [¹²12 British Standards Institution. BS 5400 (1980): Steel, concrete and composite bridges – Part 5: Code of practice for design of composite bridges. London: BSI; 2005.].

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Figura 14
Detalhes estruturais segundo AASHTO (2014). Fonte: American Association of State Highway and Transportation Officials [¹³13 American Association of State Highway and Transportation Officials. Design specifications: AASHTO/AWS D1.5M/D1.5:2014. Washington: AASHTO; 2014. ].

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Figura 15
Curva S-N Wöhler norma ASTHOO. Fonte: American Association of State Highway and Transportation Officials [¹³13 American Association of State Highway and Transportation Officials. Design specifications: AASHTO/AWS D1.5M/D1.5:2014. Washington: AASHTO; 2014. ].

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Figura 16
Gráfico demostrando a variação da tensão (espessura 25 mm). Fonte: Elaborada pelo autor.

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Figura 17
Gráfico apresentando os conjuntos das oscilações de tensão por percentual de ocorrência (espessura 25 mm). Fonte: Elaborada pelo autor.

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Figura 18
Ilustração de solda topo em ambos os lados com penetração completa sem reforço, detalhe A ilustra penetração completa em aumento e seta dupla indica o local, direção e sentidos da tensão. Fonte: Elaborada pelo autor.

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Figura 19
Ilustração de solda filete em ambos os lados com penetração completa, entre a alma e as duas mesas, detalhe B ilustra penetração completa em aumento e seta dupla indica o local, direção e sentidos da tensão. Fonte: Elaborada pelo autor.

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Figura 20
Resultado de previsão de vida em fadiga. Fonte: Elaborada pelo autor.

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Tabela 1
Valores de C para cada classe (FAT).

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Tabela 2
Detalhamento da classe em função dos esforços, detalhes a junta.

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Tabela 3
Classes e as respectivas constates BS 5400.

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Tabela 4
Probabilidade de colapso.

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Tabela 5
Classes e as respectivas constates AASHTO (2014).

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Tabela 6
Comparativo entre as normas.

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Tabela 7
Classificação das juntas e inclinações segundo normas.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

Classe (FAT)	C
125	3,91 x 10 ¹²
112	2,81 x 10 ¹²
100	2,00 x 10 ¹²
90	1,46 x 10 ¹²
80	1,02 x 10 ¹²
71	7,16 x 10 ¹¹
63	5,00 x 10 ¹¹
56	3,51 x 10 ¹¹
50	2,50 x 10 ¹¹

Tipo Pormenor	Localização	Tipo/Tensão	Classe	Exemplo Croqui
Material Base	Material base com superfície de usinagem ou limpa	T ou Alt	A	1, 2
Membros soldados	Material base e metal depositado em membros sem reforço, fabricada com chapas ou perfis ligados por juntas de topo com penetração total ou parcial	T ou Alt.	B	3,4,5 e 6
	Tensão de flexão no metal base no pé da solda	T ou Alt.	C	7
	Metal Base na extremidade de cobre junta com ou sem cordões nos extremos	T ou Alt.	E	5

Classe	K_o	∆	m
W	0,37 x 10¹²	0,654	3
G	0,57 x 10 ¹²	0,662	3
F2	1,23 x 10 ¹²	0,592	3
F	1,73 x 10 ¹²	0,605	3
E	3,29 x 10 ¹²	0,561	3
D	3,99 x 10 ¹²	0,617	3
C	1,08 x 10 ¹⁴	0,625	3,5
B	2,34 x 10 ¹⁵	0,657	4
S	2,13 x 10 ²³	0,313	8

Probabilidade de Colapso (%)	d
50	0
31	0,5
16	1
2,30	2
0,14	3

Categoria	Constante A x 10 ⁸
A	250
B´	120
C	61
C`	44
D	44
E	22
E`	3,9

	BS 5400 (1980)	IIW/Eurocode (1993)	AASHTO (2014)
Classe extra	sim	não	sim
Palmgren-Miner	sim	sim	sim
Regra de rainflow	sim	sim	sim
Fator de ajuste das espessuras	sim	sim	não
Principais aplicações	pontes de aço	gerais	pontes de aço
Permite mudança de inclinação	não	sim	não
Permite projeto com elementos redundantes	não	não	Sim (^*)
Tem limite de fadiga	não	sim	sim

Figuras /classes	Figura 18	m	d	Figura 19	m	d
Eurocode	112	3		125	3
IIW	125	3		125	3
BS 5400	C		3	D		3
ASTHO	B	3		B	3

[1] E-mails: ronaldo.tremarin@erechim.ifrs.edu.br (RCT), zacarias@upf.br (ZMCP)

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Life Predictions Fatigue According to Technical Norms: a Critical Review

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