AWS D1.4 — Código de Soldagem Estrutural for Reinforcing Steel
AWS D1.4 é o código de soldagem estrutural para aço de reforço usado em construções de concreto. Ele rege as emendas de vergalhão com vergalhão, conexões de vergalhão com aço estrutural e fixações de chapas de embutir usando requisitos de pré-aquecimento baseados no equivalente de carbono da Tabela 7.2 aplicados às especificações de vergalhão ASTM A615, A706 e A996.
Consulta de Pré-aquecimento: O pré-aquecimento da D1.4 é determinado pelo equivalente de carbono e pelo tamanho da barra, não por tabelas de grau de aço. Use a Calculadora de Pré-aquecimento de Vergalhão D1.4 para consultar o pré-aquecimento mínimo da Tabela 7.2 com base no CE do seu vergalhão e no tamanho da barra. Para conexões de vergalhão com estruturas, compare com o pré-aquecimento D1.1 e use o valor mais alto.
O Que é AWS D1.4?
AWS D1.4 rege a Soldagem estrutural de aço de reforço (vergalhão). Abrange os graus de vergalhão ASTM A615, A706 e A996 e aborda emendas de topo diretas, emendas de topo indiretas e emendas por sobreposição. O pré-aquecimento é determinado pelo equivalente de carbono da Tabela 7.2, e não pela categoria de grau de aço como na D1.1.
AWS D1.4/D1.4M — Código de Soldagem Estrutural — Aço de Reforço — abrange a Soldagem de barras de reforço (vergalhão) usadas em construções de concreto. A edição atual é AWS D1.4:2018. A Norma se aplica a emendas soldadas entre barras de reforço, conexões soldadas entre vergalhão e membros de aço estrutural (chapas de embutir, suportes, chapas de base) e conexões soldadas entre vergalhão e tubos de aço usados como membros estruturais em aplicações preenchidas com concreto.
A Soldagem de vergalhões apresenta desafios únicos em comparação com a Soldagem de aço estrutural sob D1.1. O aço de reforço é fabricado para atender às especificações de Propriedades mecânicas (Limite de Escoamento e Resistência à Tração), mas a composição química pode variar significativamente entre corridas e até mesmo entre barras da mesma corrida. A ASTM A615, a Norma de vergalhão mais comumente especificada, não controla rigidamente o teor de carbono ou manganês. Isso significa que o Equivalente de Carbono — e, portanto, a suscetibilidade à Trinca Induzida por Hidrogênio — varia amplamente de barra para barra. A D1.4 aborda essa variabilidade exigindo Pré-aquecimento com base no Equivalente de Carbono real de cada corrida, em vez de uma Tabela fixa baseada no grau, como a D1.1 faz para o aço estrutural.
A Norma é referenciada pelo Código de Construção ACI 318 do American Concrete Institute (ACI), ACI 349 para estruturas de concreto relacionadas à segurança nuclear e vários departamentos de transporte estaduais para projetos de infraestrutura. Quando a Seção 26.6.4 do ACI 318 exige aço de reforço soldado, a Soldagem deve estar em conformidade com a D1.4.
Requisitos de Pré-aquecimento (Tabela 7.2)
A Tabela 7.2 da D1.4 determina o Pré-aquecimento a partir do Equivalente de Carbono (CE) do vergalhão e do tamanho da barra. Seis faixas de CE vão de 0.40 ou menos a mais de 0.65. Barras maiores e valores de CE mais altos exigem Temperaturas de Pré-aquecimento mais elevadas. O CE é calculado a partir do Certificado de Qualidade de Material (MTR) usando uma das fórmulas da D1.4 §1.5.4 — Eq. 1 (simplificada C + Mn/6) para a maioria das barras, ou Eq. 2 (estendida) para barras ASTM A706/A706M. Nenhuma delas é a fórmula IIW.
O sistema de Pré-aquecimento na D1.4 é fundamentalmente diferente da D1.1. Em vez de agrupar aços por Especificação ASTM e atribuir Pré-aquecimento por Categoria (como a Tabela 5.11 da D1.1 faz), a D1.4 usa o Equivalente de Carbono (CE) real calculado a partir da química do Certificado de Qualidade de Material (MTR) para cada corrida de vergalhão. Essa abordagem considera a ampla variação de composição inerente à produção de aço de reforço.
A Cláusula 1.5.4 da D1.4 define duas fórmulas de Equivalente de Carbono. Para todas as barras, exceto ASTM A706/A706M (Eq. 1): CE = %C + %Mn/6. Para barras ASTM A706/A706M (Eq. 2): CE = %C + %Mn/6 + %Cu/40 + %Ni/20 + %Cr/10 − %Mo/50 − %V/10. A fórmula A706 considera os elementos de liga adicionais controlados nessa Especificação. O Certificado de Qualidade de Material deve fornecer a análise química para o cálculo.
A Tabela 7.2 cruza o valor de CE com o tamanho da barra para determinar a Temperatura de Pré-aquecimento Mínima. A Tabela é organizada em faixas de CE (0.40 ou menos, 0.41 a 0.45, 0.46 a 0.55, 0.56 a 0.65, 0.66 a 0.75 e acima de 0.75) e grupos de tamanho de barra. Barras maiores exigem Pré-aquecimento mais elevado no mesmo nível de CE porque a maior massa cria Taxas de Resfriamento mais rápidas na Zona Afetada pelo Calor. Uma barra número 11 com CE 0.55 requer significativamente mais Pré-aquecimento do que uma barra número 4 com o mesmo CE.
Para a Soldagem de vergalhões, o Pré-aquecimento é crítico porque os altos valores de Equivalente de Carbono comuns no vergalhão A615 (valores de CE de 0.50 a 0.75 são típicos) criam uma Zona Afetada pelo Calor endurecida que é altamente suscetível à Trinca Induzida por Hidrogênio se a Taxa de Resfriamento não for controlada. Processos de Soldagem e eletrodos de Baixo Hidrogênio são obrigatórios para toda a Soldagem D1.4 por essa razão.
Especificações de Vergalhões
A D1.4 abrange três especificações primárias de vergalhão: ASTM A615 (Aço Carbono, mais comum), A706 (baixa liga, especificamente projetado para Soldagem com CE Máximo de 0.55) e A996 (aço de trilho e aço de eixo). O A706 é o grau preferido para conexões soldadas porque sua química controlada produz requisitos de Pré-aquecimento mais baixos e mais previsíveis.
ASTM A615 (Vergalhão Padrão)
ASTM A615 é a Especificação de barra de reforço mais amplamente utilizada na América do Norte. Abrange barras de Aço Carbono deformadas e lisas nos Graus 40, 60, 75, 80 e 100 (Limite de Escoamento em ksi). A A615 não restringe a composição química além de exigir que as barras atendam às Propriedades mecânicas especificadas. Isso significa que as barras A615 podem ter teor de carbono variando de 0.20% a mais de 0.50% e manganês de até 1.50%, resultando em valores de CE de 0.35 a bem mais de 0.70. A ampla faixa de CE significa que os requisitos de Pré-aquecimento variam drasticamente entre diferentes corridas de vergalhão A615, e cada corrida deve ser avaliada individualmente usando a química do MTR.
ASTM A706 (Vergalhão Soldável)
ASTM A706 foi especificamente desenvolvido para aplicações onde a Soldagem é necessária. Ele restringe o carbono a 0.30% Máximo e o Equivalente de Carbono a 0.55% Máximo. Esses limites de composição garantem que as barras A706 tenham requisitos de Pré-aquecimento consistentemente mais baixos do que as barras A615 do mesmo grau. Quando o projetista sabe que as emendas de vergalhão serão soldadas em vez de conectadas mecanicamente, especificar A706 reduz os custos de Fabricação, diminuindo os requisitos de Pré-aquecimento e melhorando a Soldabilidade. O A706 está disponível nos Graus 60 e 80.
ASTM A996 (Vergalhão de Trilho e Eixo)
ASTM A996 abrange barras de reforço fabricadas a partir de aço de trilho (Tipo R) e aço de eixo (Tipo A). O vergalhão de aço de trilho pode ter um teor de carbono muito alto (até 0.50% típico) e valores de Equivalente de Carbono correspondentemente altos. A Soldagem de vergalhão A996 requer uma avaliação cuidadosa da química do MTR porque os valores de CE frequentemente caem nas faixas de Pré-aquecimento mais altas da Tabela 7.2. As barras Tipo R (trilho) são particularmente desafiadoras devido ao potencial de inclusões do Processo de fabricação de trilhos.
Tipos de Emenda e Detalhes da Junta
A D1.4 define três tipos de emenda: emenda de topo direta (barras alinhadas ponta a ponta com Solda de chanfro CJP), emenda de topo indireta (chapa ou cantoneira de emenda conectando duas barras) e emenda por sobreposição (barras paralelas sobrepostas com Soldas de Filete). Cada tipo de emenda possui requisitos específicos de Detalhe da Junta para Ângulo da Junta, Abertura da Raiz e Comprimento da Solda.
Emendas de Topo Diretas
As emendas de topo diretas unem duas extremidades de vergalhão em uma configuração de Solda de chanfro. As barras são alinhadas ponta a ponta com uma Abertura da Raiz especificada, e uma Solda de chanfro de Penetração da Junta completa é feita. Este tipo de emenda proporciona a transferência de carga mais eficiente, mas requer a Técnica de Soldagem mais exigente. As extremidades das barras devem ser preparadas (tipicamente por serra ou esmerilhamento) para produzir superfícies planas e esquadrejadas. Material de Apoio (uma Barra de apoio ou sapata de apoio de cobre) é tipicamente usado para suportar o Passe de Raiz.
Emendas de Topo Indiretas (Emendas por Sobreposição)
As emendas por sobreposição sobrepõem duas barras paralelas e as conectam com Soldas de Filete ou Soldas de chanfro de bisel alargado ao longo do Comprimento da Solda. O Comprimento da Solda necessário depende do tamanho da barra e da resistência da emenda exigida. As emendas por sobreposição são mais fáceis de Montagem (Montagem (Fit-Up)) e soldar do que as emendas de topo diretas, mas exigem mais material (o Comprimento da Solda) e criam um caminho de carga excêntrico. Elas são o tipo de emenda mais comum em aplicações de campo porque toleram maior variação de Montagem (Fit-Up).
Conexões de Vergalhão com Aço Estrutural
As conexões entre vergalhão e membros de Aço Estrutural (chapas de embutir, suportes, chapas de base, perfis estruturais) devem satisfazer os requisitos da D1.4 e da D1.1. A regra crítica é que a Temperatura de Pré-aquecimento deve ser a mais alta dos dois requisitos do Código. Se a Tabela 7.2 da D1.4 exigir 200°F com base no CE do vergalhão e no tamanho da barra, mas a Tabela 5.11 da D1.1 exigir 300°F com base no grau e Espessura do Aço Estrutural, então 300°F prevalece. O Metal de Adição deve ser compatível tanto com a química do vergalhão quanto com o grau do Aço Estrutural. Eletrodos de Baixo Hidrogênio (E7018 Mínimo) são exigidos para todas as conexões.
Qualificação de Procedimento e Soldador
A D1.4 pré-qualifica apenas EPSs de Solda de Filete (exceto Soldagem TIG (GTAW) e GMAW-S) conforme §8.1.2.1; outros tipos de junta exigem Ensaio de qualificação. Quando o procedimento está fora dos limites pré-qualificados, a Qualificação de procedimento por Ensaio de qualificação conforme a Cláusula 6 é necessária. A Qualificação de Soldador exige ensaios de dobramento em Corpos de prova de vergalhão. Para conexões de vergalhão com Aço Estrutural, o Soldador deve ser qualificado sob D1.4 e D1.1.
A AWS D1.4 geralmente exige que os procedimentos de Soldagem sejam qualificados por Ensaio de qualificação conforme a Cláusula 8.2. No entanto, a Cláusula 8.1.2.1 fornece uma exceção: EPSs de Solda de Filete são consideradas pré-qualificadas e isentas de Ensaio de qualificação, a menos que realizadas com Soldagem TIG (GTAW). Todos os outros tipos de junta — emendas de topo diretas, Soldas de chanfro de bisel alargado e emendas por sobreposição usando Soldas de chanfro — exigem Ensaio de qualificação de EPS completo que demonstre que as Soldas atendem às Propriedades mecânicas especificadas. O Ensaio de qualificação tipicamente inclui ensaios de tração e Exame Macrográfico (Macroataque) de Corpos de prova soldados usando os parâmetros da EPS.
Variáveis essenciais na D1.4 incluem Processo de Soldagem, Classificação do metal de adição, faixa de tamanho da barra do Metal de Base, faixa de CE, Temperatura de Pré-aquecimento, tipo de junta (topo direta ou sobreposição), posição e composição do Gás de proteção (para GMAW e FCAW). Uma mudança em qualquer Variável essencial além da faixa qualificada exige requalificação.
A Qualificação de Soldador exige que cada Soldador demonstre a capacidade de produzir Soldas sadias em vergalhões usando uma EPS qualificada. O Ensaio de qualificação de desempenho do Soldador inclui a produção de um Corpo de prova na posição aplicável que passe na Inspeção Visual e em ensaios de dobramento ou exame radiográfico. Os Soldadores devem ser qualificados especificamente para Soldagem de vergalhão D1.4 — uma Qualificação de Aço Estrutural D1.1 não qualifica automaticamente um Soldador para Soldagem de vergalhão sob D1.4.
Como a D1.4 se Compara a Outros Códigos Estruturais da AWS
A D1.4 usa Pré-aquecimento baseado no Equivalente de Carbono (Tabela 7.2); a D1.1 usa Pré-aquecimento baseado no grau do aço e no Processo (Tabela 5.11). Para conexões de vergalhão com Aço Estrutural, o Pré-aquecimento mais alto da D1.4 ou D1.1 prevalece. A D1.4 abrange tipos de emenda de vergalhão não abordados na D1.1. Ambas compartilham a mesma estrutura de EPS pré-qualificada.
D1.4 vs D1.1 (Aço Estrutural)
D1.1 covers Aço estrutural members where the composition is tightly controlled by the ASTM Especificação. D1.1 groups steels into preheat categories (Table 5.11) based on the specification and assigns preheat by Espessura and process. D1.4 uses individual CE calculations because rebar composition varies too widely to be grouped by specification. D1.1 provides a broad EPS pré-qualificada path for CJP and PJP groove welds and fillets; D1.4 only prequalifies fillet welds (per Cláusula 8.1.2.1, except GTAW) and requires Ensaio for all other joints. When rebar connects to structural steel, both codes apply simultaneously, and the higher preheat requirement governs.
D1.4 vs D1.8 (Suplemento Sísmico)
D1.8 supplements D1.1 for seismic applications but does not directly address rebar Soldagem. In seismic zones, welded rebar connections in special moment frames and shear walls must meet both D1.4 Requisitos and any additional requirements imposed by ACI 318 Chapter 18 for seismic detailing. The engineer of record must specify the required splice Resistência as a percentage of the bar Limite de Escoamento (typically 100% or 125% for seismic applications).
| Aspect | D1.4 (Rebar) | D1.1 (Structural) |
|---|---|---|
| Base metals | A615, A706, A996 rebar | A36, A572, A992 structural steel |
| Preheat method | Table 7.2 (CE-based) | Table 5.11 (Categoria-based) |
| Preheat input | Carbon equivalent + bar size | Steel grade + thickness + process |
| Rebar-to-steel joints | Higher of D1.4 and D1.1 preheat | Not covered |
| Splice types | Direct butt, indirect butt, lap | Not applicable |
| Prequalified WPS? | Yes | Yes (Clause 5) |
Guias de Normas Relacionadas
Perguntas Frequentes
A AWS D1.4 usa o Equivalente de Carbono (CE) para determinar os requisitos de Pré-aquecimento através da Tabela 7.2. A Cláusula 1.5.4 da D1.4 define duas fórmulas de CE: para a maioria das barras, CE = C + Mn/6 (Eq. 1); para barras ASTM A706, CE = C + Mn/6 + Cu/40 + Ni/20 + Cr/10 - Mo/50 - V/10 (Eq. 2). A Tabela 7.2 cruza o valor de CE com o tamanho da barra para determinar a Temperatura de Pré-aquecimento Mínima. Valores de CE mais altos e tamanhos de barra maiores exigem Pré-aquecimento mais elevado. Para conexões de vergalhão com Aço Estrutural, o Pré-aquecimento deve ser o mais alto entre o requisito da Tabela 7.2 da D1.4 e o requisito da Tabela 5.11 da D1.1.
ASTM A615 é a Especificação padrão para barras de Aço Carbono deformadas e lisas para reforço de concreto. Não restringe rigidamente a composição química, portanto, as barras A615 podem ter altos valores de Equivalente de Carbono que exigem Pré-aquecimento significativo. ASTM A706 é especificamente projetado para Soldagem — restringe o carbono a 0.30% Máximo e o Equivalente de Carbono a 0.55% Máximo, o que reduz os requisitos de Pré-aquecimento. Quando a Soldagem é antecipada, A706 é a Especificação preferida porque sua química controlada produz Temperaturas de Pré-aquecimento consistentemente mais baixas e melhor Soldabilidade.
Quando o vergalhão é soldado a membros de Aço Estrutural, aplicam-se os requisitos da D1.4 e da D1.1. A Temperatura de Pré-aquecimento deve ser a mais alta dos dois requisitos do Código — Tabela 7.2 da D1.4 com base no CE do vergalhão e no tamanho da barra, e Tabela 5.11 da D1.1 com base no grau, Processo e Espessura do Aço Estrutural. O Metal de Adição deve ser compatível tanto com o vergalhão quanto com o Aço Estrutural. A EPS deve ser qualificada sob D1.4, e o Soldador deve possuir Qualificação D1.4 para o lado do vergalhão da conexão.
A AWS D1.4 permite Soldagem a Arco Elétrico com Eletrodo Revestido (SMAW), Soldagem MIG/MAG (GMAW), Soldagem a Arco com Arame Tubular (FCAW) e Soldagem TIG (GTAW). SMAW com eletrodos de Baixo Hidrogênio (série E7018 ou E8018) é o Processo de Soldagem de campo mais comum para vergalhões. Eletrodos de Baixo Hidrogênio são exigidos porque o vergalhão tipicamente tem Equivalente de Carbono mais alto do que os graus de Aço Estrutural, tornando a Zona Afetada pelo Calor mais suscetível à Trinca Induzida por Hidrogênio.
A D1.4 geralmente exige Qualificação de procedimento de EPS por Ensaio de qualificação conforme a Cláusula 8.2, mas a Cláusula 8.1.2.1 fornece uma exceção: EPSs de Solda de Filete são consideradas pré-qualificadas e isentas de Ensaio de qualificação, a menos que realizadas com Soldagem TIG (GTAW). Todos os outros tipos de junta (emendas de topo diretas, Soldas de chanfro de bisel alargado, emendas por sobreposição usando Soldas de chanfro) exigem Qualificação de procedimento completa. Isso ocorre porque a química do vergalhão varia amplamente entre as corridas, e o sistema de Pré-aquecimento baseado em CE exige Verificação de que o procedimento considera a química real.