AWS D1.8 — Código de Soldadura Estructural Seismic Supplement
AWS D1.8 complementa D1.1 para aplicaciones de soldadura sísmica. Añade requisitos de soldadura crítica de demanda, controles de temperatura entre pasadas máxima, ensayos de tenacidad CVN obligatorios para metales de aporte y la evaluación de la envolvente de calor de aporte más límites térmicos de producción para soldaduras en sistemas resistentes a fuerzas sísmicas diseñados según las conexiones AISC 341 y AISC 358.
Distinción clave: D1.8 no reemplaza D1.1 — lo complementa. Todos los requisitos de D1.1 siguen aplicándose. D1.8 añade controles más estrictos, incluyendo una temperatura entre pasadas máxima de 550°F (Cláusula 6.7.1) y requisitos de tenacidad CVN: 40 ft-lbf (54 J) a 70°F para soldaduras críticas de demanda (Tabla 6.3). Para servicio en frío (LAST < 50°F), se realizan ensayos a LAST+20°F para metales de aporte de 70/80 ksi. Los metales de aporte que cumplen 20 ft-lbf a 0°F según la clasificación AWS A5 están exentos de los ensayos CVN de lotes de producción según la Cláusula 6.3.4(1). Los valores de precalentamiento provienen de la Tabla 5.11 de D1.1.
¿Qué es AWS D1.8?
AWS D1.8 complementa D1.1 para uniones soldadas en sistemas resistentes a fuerzas sísmicas. No reemplaza D1.1 — añade requisitos para soldaduras críticas de demanda en edificios diseñados para resistencia a terremotos según AISC 341. D1.8 especifica la tenacidad del metal de aporte, los límites de temperatura entre pasadas y la evaluación Anexo A de la envolvente de calor de metales de aporte de demanda crítica, no un PQR extra general.
AWS D1.8/D1.8M — Código de Soldadura Estructural — Suplemento Sísmico — proporciona requisitos de soldadura adicionales para miembros y conexiones en el sistema resistente a fuerzas sísmicas (SFRS) de estructuras de acero. La edición actual es AWS D1.8:2021 (4ª Edición). D1.8 no es un código independiente — complementa AWS D1.1 añadiendo requisitos que van más allá de la práctica estándar de soldadura estructural para uniones que se espera que sufran una deformación inelástica significativa durante terremotos de nivel de diseño.
La norma fue desarrollada en respuesta al terremoto de Northridge de 1994, que reveló que las prácticas estándar de soldadura estructural eran insuficientes para aplicaciones sísmicas. Las conexiones de marcos de momento anteriores a Northridge experimentaron fracturas frágiles en las soldaduras de ranura CJP de la brida de la viga a la columna a niveles de tensión muy por debajo de la capacidad plástica esperada. Las investigaciones posteriores a Northridge identificaron varios factores contribuyentes, incluyendo una tenacidad inadecuada del metal de soldadura, una geometría deficiente del orificio de acceso, efectos de entalla de la barra de respaldo y un control de calidad insuficiente. D1.8 aborda todos estos factores a través de requisitos mejorados de material, fabricación e inspección.
D1.8 es referenciado por AISC 341 (Disposiciones Sísmicas para Edificios de Acero Estructural) y es obligatorio para toda la soldadura en sistemas resistentes a fuerzas sísmicas en las categorías de diseño sísmico D, E y F. Los diseños de conexión provienen de AISC 358 (Conexiones Precalificadas para Marcos de Momento Especiales e Intermedios) y AISC 341 — D1.8 rige cómo se sueldan, califican e inspeccionan esas conexiones.
Soldaduras Críticas de Demanda
D1.8 designa ciertas soldaduras como críticas de demanda — soldaduras en conexiones que deben soportar deformación inelástica durante un evento sísmico. Las soldaduras críticas de demanda requieren metales de aporte con clasificación de tenacidad CVN (40 ft-lbf a 70 grados F según la Tabla 6.3; para servicio en frío por debajo de 50 grados F LAST, 40 ft-lbf a LAST+20 grados F), temperatura entre pasadas máxima de 550 grados F y criterios de aceptación mejorados para el ensayo ultrasónico.
El concepto central en D1.8 es la soldadura crítica de demanda — una soldadura que debe mantener la integridad estructural a través de múltiples ciclos de gran deformación inelástica durante un evento sísmico. Las soldaduras críticas de demanda están sujetas a los requisitos de material, fabricación e inspección más estrictos de la familia de códigos AWS D1.x.
El ingeniero de registro designa qué soldaduras son críticas de demanda basándose en el diseño de la conexión y las demandas de deformación esperadas. Las soldaduras críticas de demanda comunes incluyen:
- Soldaduras de ranura CJP de brida de viga a columna
- En marcos de momento especiales e intermedios, las soldaduras de ranura de la brida de la viga a la brida de la columna son las soldaduras más críticas en la conexión. Estas soldaduras deben transmitir la capacidad de momento plástico completa de la sección de la viga a través de ciclos repetidos de gran rotación. Las fallas anteriores a Northridge se concentraron en estas soldaduras.
- Soldaduras de enlace a columna en marcos arriostrados excéntricamente
- La viga de enlace en un EBF experimenta grandes deformaciones por cizallamiento y/o flexión. Las soldaduras que conectan el enlace a la columna deben soportar estas deformaciones sin fractura. Tanto las soldaduras de la brida como las del alma en la conexión de enlace a columna suelen ser críticas de demanda.
- Soldaduras de empalme de columna en regiones de rótula plástica
- Cuando un empalme de columna cae dentro de una zona de rótula plástica esperada, las soldaduras de empalme deben ser capaces de desarrollar la capacidad total de la sección de la columna. D1.8 requiere soldaduras de ranura CJP para empalmes de columna en estas ubicaciones, con requisitos de material e inspección críticos de demanda.
- Soldaduras de conexión de arriostramiento en marcos arriostrados concéntricamente especiales
- Las conexiones de placa de cartela en SCBFs deben acomodar el pandeo y el comportamiento de fluencia esperados del arriostramiento. Las soldaduras que conectan la cartela a la viga, columna o arriostramiento a menudo se designan como críticas de demanda dependiendo del tipo de conexión y el modo de deformación esperado.
Controles Térmicos para Soldadura Sísmica
D1.8 limita la temperatura entre pasadas a un máximo de 550 grados F para soldaduras críticas de demanda. Esto evita que el calor excesivo degrade la tenacidad en la zona afectada por el calor. El precalentamiento sigue la Tabla 5.11 de D1.1 — D1.8 no tiene una tabla de precalentamiento separada. La combinación de precalentamiento mínimo (D1.1) y temperatura entre pasadas máxima (D1.8) define la ventana térmica.
D1.8 no tiene sus propias tablas de precalentamiento. Todos los requisitos de precalentamiento provienen de la Tabla 5.11 de D1.1. Sin embargo, D1.8 añade una temperatura entre pasadas máxima de 550°F (288°C) para soldaduras críticas de demanda. Este límite superior evita el crecimiento excesivo de grano en la zona afectada por el calor que reduciría la tenacidad a la fractura por debajo del nivel necesario para el rendimiento sísmico.
La combinación del precalentamiento mínimo de D1.1 y la temperatura entre pasadas máxima de D1.8 crea una ventana térmica controlada para la soldadura crítica de demanda. Por ejemplo, una columna A992 W36 con bridas de 2 pulgadas de espesor requiere un precalentamiento mínimo de 150°F según la Tabla 5.11 de D1.1 y una temperatura entre pasadas máxima de 550°F según D1.8. El soldador debe mantener la pieza soldada dentro de este rango de 150°F a 550°F durante toda la soldadura de ranura CJP de la brida de la viga de múltiples pasadas.
El monitoreo de temperatura para soldaduras críticas de demanda es más riguroso que para la soldadura estándar D1.1. La temperatura entre pasadas máxima debe verificarse antes de depositar cada pasada subsiguiente. Los termómetros de contacto son preferibles a los lápices indicadores de temperatura para aplicaciones críticas de demanda porque proporcionan una lectura cuantitativa en lugar de una indicación de umbral.
Requisitos del Metal de Aporte
D1.8 requiere que los metales de aporte para soldaduras críticas de demanda cumplan con la tenacidad CVN. La línea base es 20 ft-lbf a 0 grados F (Tabla 6.4). Para servicio en frío (LAST por debajo de 50 grados F), se requiere 40 ft-lbf en el LAST. D1.1 no requiere ensayos CVN. El fabricante debe certificar los valores. La Tabla A3.1 de AISC 341 enumera las clasificaciones de calificación.
D1.8 impone requisitos adicionales para el metal de aporte más allá de D1.1 para soldaduras críticas de demanda. El requisito más significativo es el ensayo obligatorio de tenacidad Charpy V-notch (CVN). D1.8:2021 utiliza un sistema CVN de dos niveles. El requisito base según la Cláusula 6.3.4(1) es de 20 ft-lbf (27 J) a 0°F (−18°C) — los metales de aporte listados en la Tabla 6.4 que cumplen este nivel están exentos de los ensayos de lote de producción cuando la Temperatura de Servicio Anticipada Más Baja (LAST) es de 50°F (10°C) o superior. Cuando el SFRS está sujeto a temperaturas de servicio inferiores a 50°F, la Cláusula 6.2.2 exige un mínimo más alto de 40 ft-lbf (54 J) ensayado a o por encima de la LAST.
La estructura CVN de dos niveles significa que los proyectos en climas moderados (LAST ≥ 50°F) pueden usar metales de aporte de la Tabla 6.4 con 20 ft-lbf certificados a 0°F sin ensayos de lote adicionales, mientras que los proyectos en climas fríos (LAST < 50°F) deben usar metales de aporte con 40 ft-lbf certificados por lote a la temperatura de servicio real. Los metales de aporte estándar D1.1 no están obligados a cumplir ninguno de los dos niveles de tenacidad. Los fabricantes deben verificar que el lote específico de metal de aporte comprado para soldadura crítica de demanda haya sido ensayado y certificado para cumplir con el nivel de tenacidad D1.8 aplicable. Simplemente especificar la clasificación AWS del metal de aporte (por ejemplo, E71T-1) no es suficiente — se deben revisar los resultados de los ensayos específicos del lote.
D1.8 también requiere que los resultados de los ensayos de hidrógeno difusible del fabricante del metal de aporte estén disponibles para aplicaciones críticas de demanda. Niveles más bajos de hidrógeno en el depósito de soldadura reducen el riesgo de agrietamiento asistido por hidrógeno en la zona afectada por el calor y mejoran la tenacidad general de la unión soldada.
Calificación de Procedimiento y Soldador para Aplicaciones Sísmicas
D1.8 añade controles de metal de aporte y de producción sobre la Cláusula 6 de D1.1. El comentario C-6.2.1 establece que este suplemento no exige que las WPS se califiquen por ensayo. Los metales de aporte para soldaduras demand-critical deben evaluarse a alto y bajo Aporte Térmico según el Anexo A WPS Heat Input Envelope Ensayo para demostrar las propiedades de la Tabla 6.3, incluida la CVN, en el metal de soldadura. La temperatura interpase máxima es un límite de producción. Los soldadores deben seguir demostrando competencia con las configuraciones de junta específicas.
D1.8 superpone la evaluación de la envolvente de aporte térmico del metal de aporte y los límites térmicos de producción sobre la calificación de D1.1. El comentario C-6.2.1 indica que este suplemento no exige que las WPS se califiquen por ensayo, y que las disposiciones de WPS precalificadas de D1.1 siguen aplicando. Los controles de aporte térmico, precalentamiento y PWHT para soldaduras de demanda crítica son límites de producción y de envolvente del metal de aporte, no una regla general de que todo cambio de variable esencial suplementaria de D1.1 obliga a un nuevo PQR. El comentario C-6.2.1 señala que el SMAW con electrodos de bajo hidrógeno de la Table 6.4, y el GMAW con electrodos sólidos, depositan habitualmente las propiedades de la Table 6.3, por lo que el ensayo del Annex A no es necesario para esas combinaciones; la cláusula 6.2.1 limita esa exención a los aportes de la Table 6.4 cuando LAST es 50°F o superior.
La WPS para soldaduras demand-critical debe especificar tanto el Precalentamiento mínimo (de D1.1 Table 5.11) como la temperatura interpase máxima (550°F según D1.8). La soldadura de producción debe permanecer dentro de esos límites térmicos y dentro de la envolvente de heat input de los ensayos de metal de aporte del Annex A. El Annex A evalúa el metal de aporte a alto y bajo heat input; no es un cupón obligatorio de calificación de procedimiento ni un PQR.
D1.8 permite WPS precalificadas de D1.1 para soldaduras del sistema resistente a sismo, incluidas las demand-critical. C-6.2.1 establece que las disposiciones de WPS precalificada de D1.1 siguen aplicando; el control adicional demand-critical es la evaluación de envolvente de heat input del metal de aporte, no una prohibición de la precalificación. El ingeniero de registro debe identificar claramente qué soldaduras son demand-critical en los documentos contractuales para que el fabricante aplique los controles de envolvente y tenacidad.
Las soldaduras demand-critical requieren metales de aporte evaluados a alto y bajo heat input según D1.8 Annex A WPS Heat Input Envelope Testing, con CVN y las demás propiedades de la Table 6.3. Esa evaluación de envolvente es de metal de aporte, no un mandato general de PQR. Las WPS precalificadas de D1.1 siguen siendo utilizables cuando el heat input de producción permanece dentro de la envolvente ensayada. Cuando lo especifique el Ingeniero, el tratamiento térmico post-soldadura (PWHT) sigue D1.1 Section 7.8. Todas las soldaduras demand-critical requieren inspección por un inspector de soldadura calificado.
Cómo se Compara D1.8 con Otros Códigos Estructurales de AWS
D1.8 complementa D1.1 para aplicaciones sísmicas — no es independiente. D1.5 cubre puentes con requisitos críticos de fractura. Tanto D1.8 como D1.5 añaden requisitos de tenacidad más allá de D1.1. D1.8 utiliza la clasificación de soldadura crítica de demanda; D1.5 utiliza la clasificación de miembros críticos de fractura. D1.8 hace referencia a AISC 341; D1.5 hace referencia a AASHTO.
D1.8 vs D1.1 (Estructural Estándar)
D1.1 covers Norma Soldadura de Acero Estructural without seismic Requisitos. D1.8 supplements D1.1 by adding Soldadura Crítica de Demanda categories, Máximo Temperatura entre Pasadas Límites, 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 Precalificado-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 Calificación de soldador alone is not sufficient.
D1.8 vs D1.3 (Acero de Chapa)
D1.3 covers sheet steel with Espesor 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 (Puente)
El Código de Soldadura de Puentes AWS D1.5 tiene sus propias disposiciones para miembros críticos de fractura (FCM) que cumplen un propósito similar a los requisitos críticos de demanda de D1.8, pero para aplicaciones de puentes en lugar de aplicaciones sísmicas de edificios. Tanto D1.8 como D1.5 FCM requieren una tenacidad mejorada del metal de aporte, controles térmicos más estrictos e inspección adicional. Los requisitos específicos de tenacidad y las temperaturas de ensayo difieren entre los dos códigos porque las condiciones de carga (sísmica versus fatiga) y los entornos de servicio difieren.
| Aspect | D1.8 (Seismic) | D1.1 (Structural) |
|---|---|---|
| Scope | Supplements D1.1 for seismic | Structural steel (all loading) |
| Critical Soldadura class | Demand-critical welds | None |
| Interpass max | 550°F for demand-critical | Not Código-limited |
| CVN toughness | 40 ft-lbf at 70°F (Table 6.3) / 40 ft-lbf at LAST+20°F (cold) | Not required |
| Own preheat table? | No — uses D1.1 Table 5.11 | Yes — Table 5.11 |
| Connection standard | AISC 341 compliance | D1.1 Cláusula 4 |
Guías de Normas Relacionadas
Preguntas Frecuentes
No. AWS D1.8 no tiene sus propias tablas de precalentamiento. Utiliza los requisitos de precalentamiento de la Tabla 5.11 de D1.1. D1.8 complementa D1.1 añadiendo una temperatura entre pasadas máxima de 550 grados Fahrenheit (Cláusula 6.7.1) y requisitos de tenacidad CVN: 40 ft-lbf (54 J) a 70 grados Fahrenheit para soldaduras críticas de demanda (Tabla 6.3). Para servicio en frío donde la LAST es inferior a 50 grados Fahrenheit, el ensayo se realiza a LAST más 20 grados Fahrenheit para metales de aporte de 70/80 ksi. Los metales de aporte que cumplen 20 ft-lbf (27 J) a 0 grados Fahrenheit según su clasificación AWS A5 están exentos de los ensayos CVN de lotes de producción según la Cláusula 6.3.4(1). Todos los requisitos básicos de precalentamiento provienen de D1.1.
Una soldadura crítica de demanda es una soldadura en el sistema resistente a fuerzas sísmicas que se espera que sufra una deformación inelástica significativa durante un terremoto de diseño. Estas soldaduras deben mantener su integridad estructural a través de múltiples ciclos de gran deformación sin fractura. Ejemplos incluyen soldaduras de ranura CJP de brida de viga a columna en marcos de momento especiales, soldaduras de enlace a columna en marcos arriostrados excéntricamente y soldaduras de empalme de columna en la región de rótula plástica esperada. Las soldaduras críticas de demanda requieren metales de aporte con tenacidad CVN certificada y controles térmicos más estrictos que las soldaduras estándar D1.1.
AWS D1.8 limita la temperatura entre pasadas máxima a 550 grados Fahrenheit (288 grados Celsius) para soldaduras críticas de demanda. Esto es más restrictivo que la soldadura estándar D1.1, que no impone una temperatura entre pasadas máxima general. El límite de 550 grados evita el crecimiento excesivo de grano en la zona afectada por el calor que reduciría la tenacidad a la fractura. Para soldaduras críticas de demanda, mantener tanto el precalentamiento mínimo (de la Tabla 5.11 de D1.1) como la temperatura entre pasadas máxima (de D1.8) crea una ventana térmica controlada para la soldadura.
AISC 341 (Disposiciones Sísmicas para Edificios de Acero Estructural) es la norma de diseño que define los requisitos del sistema resistente a fuerzas sísmicas. AISC 341 hace referencia a AWS D1.8 para los requisitos de soldadura en aplicaciones sísmicas. El diseño de la conexión proviene de AISC 341 y las conexiones precalificadas en AISC 358 — estas normas definen qué soldaduras se requieren y dónde. D1.8 define cómo deben realizarse, calificarse e inspeccionarse esas soldaduras. Juntos, AISC 341 más D1.8 complementan y modifican D1.1 para esas soldaduras; no reemplazan D1.1.
AWS D1.8:2021 requiere 40 ft-lbf (54 J) a 70 grados Fahrenheit para soldaduras críticas de demanda según la Tabla 6.3. Para aplicaciones de servicio en frío donde la LAST es inferior a 50 grados Fahrenheit, la Cláusula 6.2.2 requiere 40 ft-lbf (54 J) ensayados a LAST más 20 grados Fahrenheit para metales de aporte de 70/80 ksi, o a LAST para metales de aporte de 90 ksi. Los metales de aporte que cumplen 20 ft-lbf (27 J) a 0 grados Fahrenheit según su clasificación AWS A5 (Tabla 6.4) están exentos de los ensayos CVN de lotes de producción según la Cláusula 6.3.4(1). Los metales de aporte estándar D1.1 pueden no cumplir estos requisitos.