AWS D1.8 — Código de Soldagem Estrutural Seismic Supplement
A AWS D1.8 complementa a D1.1 para aplicações de soldagem sísmica. Ela adiciona requisitos de solda crítica de demanda, controles de temperatura interpasse máxima, ensaios de tenacidade CVN obrigatórios para metais de adição e procedimentos de qualificação aprimorados para soldas em sistemas de resistência a forças sísmicas projetados para conexões AISC 341 e AISC 358.
Distinção chave: A D1.8 não substitui a D1.1 — ela a complementa. Todos os requisitos da D1.1 ainda se aplicam. A D1.8 adiciona controles mais rigorosos, incluindo uma Temperatura Interpasse máxima de 550°F (Cláusula 6.7.1) e requisitos de tenacidade CVN: 40 ft-lbf (54 J) a 70°F para soldas críticas de demanda (Table 6.3). Para serviço a frio (LAST < 50°F), ensaio a LAST+20°F para metais de adição de 70/80 ksi. Metais de adição que atendem a 20 ft-lbf a 0°F conforme classificação AWS A5 são isentos de ensaios CVN de lote de produção conforme Clause 6.3.4(1). Os valores de Pré-aquecimento vêm da D1.1 Table 5.11.
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 ensaios de qualificação aprimorados.
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
D1.8 designates certain welds as demand-critical — welds in connections that must sustain inelastic deformation during a seismic event. Demand-critical welds require CVN toughness-rated filler metals (40 ft-lbf at 70 degrees F per Table 6.3; for cold service below 50 degrees F LAST, 40 ft-lbf at LAST+20 degrees F), Máximo 550 degrees F Temperatura Interpasse, and enhanced Ensaio Ultrassônico Critérios de aceitação.
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
A D1.8 adiciona requisitos suplementares à Qualificação da Clause 6 da D1.1. PQRs para soldas críticas de demanda devem incluir ensaios CVN do Metal de Solda e da HAZ. As Variáveis Essenciais da WPS incluem a Temperatura Interpasse Máxima, que não é uma Variável Essencial apenas sob a D1.1. Os Soldadores devem demonstrar proficiência com as configurações de junta específicas.
A D1.8 modifica os requisitos de qualificação da D1.1 para Soldagem crítica de demanda. Variáveis Essenciais suplementares da D1.1 tornam-se Variáveis Essenciais para a Qualificação de WPS crítica de demanda. Isso significa que mudanças no Aporte de Calor, redução de Pré-aquecimento e condições de Tratamento Térmico Pós-Soldagem que seriam permitidas sob a qualificação padrão D1.1 exigem requalificação quando o procedimento é usado para soldas críticas de demanda.
A WPS para soldas críticas de demanda deve especificar tanto o Pré-aquecimento Mínimo (da D1.1 Table 5.11) quanto a Temperatura Interpasse Máxima (550°F conforme D1.8). O ensaio de Qualificação de Procedimento deve ser realizado dentro desses limites térmicos. O cupom de qualificação também deve ser ensaiado para tenacidade CVN para Verificar se a combinação de Metal de Adição, Metal de Base e parâmetros de Soldagem produz uma junta com tenacidade à fratura adequada.
A D1.8 permite o uso de procedimentos de EPS Pré-qualificada D1.1 para soldas não críticas de demanda no sistema de resistência a forças sísmicas. No entanto, soldas críticas de demanda exigem procedimentos qualificados (não Pré-qualificado) com os requisitos térmicos e de tenacidade adicionais. O engenheiro responsável deve identificar claramente quais soldas são críticas de demanda nos Documentos Contratuais para que o Fabricante aplique a Categoria de WPS correta.
Demand-critical welds require PQR test results demonstrating CVN toughness per the WPS Aporte de Calor Envelope Ensaio Requisitos of D1.8 Annex A. Because D1.8 adds qualification requirements beyond D1.1, prequalified procedures that bypass PQR testing may not satisfy demand-critical connection requirements without additional testing. Where specified by the Engineer, post-Soldagem Tratamento térmico (PWHT) follows D1.1 Section 7.8 requirements. All demand-critical welds require Inspeção by a qualified Soldagem inspector.
Como a D1.8 se Compara a Outros Códigos Estruturais AWS
D1.8 supplements D1.1 for seismic applications — it does not stand alone. D1.5 covers bridges with fracture-critical requirements. Both D1.8 and D1.5 add toughness requirements beyond D1.1. D1.8 uses Solda Crítica de Demanda classification; D1.5 uses fracture-critical member classification. D1.8 references AISC 341; D1.5 references AASHTO.
D1.8 vs D1.1 (Estrutural Padrão)
D1.1 covers Norma Soldagem de Aço Estrutural without seismic requirements. D1.8 supplements D1.1 by adding demand-critical weld categories, maximum interpass Temperatura Limites, mandatory CVN toughness for filler metals, and stricter qualification requirements. All D1.1 requirements remain in effect — D1.8 only adds to them. A Soldador qualified under D1.1 must also meet D1.8 requirements when performing demand-critical welds; the D1.1 qualification 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.
| Aspect | D1.8 (Seismic) | D1.1 (Structural) |
|---|---|---|
| Scope | Supplements D1.1 for seismic | Structural steel (all loading) |
| Critical weld 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 Clause 4 |
Guias de Normas Relacionadas
Perguntas Frequentes
Não. A AWS D1.8 não possui suas próprias tabelas de Pré-aquecimento. Ela utiliza os requisitos de Pré-aquecimento da D1.1 Table 5.11. A D1.8 complementa a D1.1 adicionando uma Temperatura Interpasse Máxima de 550 graus Fahrenheit (Clause 6.7.1) e requisitos de tenacidade CVN: 40 ft-lbf (54 J) a 70 graus Fahrenheit para soldas críticas de demanda (Table 6.3). Para serviço a frio onde a LAST é inferior a 50 graus Fahrenheit, o ensaio é a LAST mais 20 graus Fahrenheit para metais de adição de 70/80 ksi. Metais de adição que atendem a 20 ft-lbf (27 J) a 0 graus Fahrenheit conforme sua Classificação do Metal de Adição AWS A5 são isentos de ensaios CVN de lote de produção conforme Clause 6.3.4(1). Todos os requisitos de Pré-aquecimento de Base vêm da D1.1.
Uma Solda Crítica de Demanda é uma solda no sistema de resistência a forças sísmicas que se espera que sofra deformação inelástica significativa durante um terremoto de projeto. Essas soldas devem manter sua integridade estrutural através de múltiplos ciclos de grande deformação sem fratura. Exemplos incluem soldas de chanfro CJP de flange de viga para coluna em estruturas de momento especiais, soldas de ligação-coluna em estruturas contraventadas excentricamente e soldas de emenda de coluna na região de rótula plástica esperada. Soldas críticas de demanda exigem metais de adição com tenacidade CVN certificada e controles térmicos mais rigorosos do que as soldas padrão D1.1.
A AWS D1.8 limita a Temperatura Interpasse Máxima a 550 graus Fahrenheit (288 graus Celsius) para soldas críticas de demanda. Isso é mais restritivo do que a Soldagem padrão D1.1, que não impõe uma Temperatura Interpasse Máxima geral. O limite de 550 graus evita o crescimento excessivo de grãos na Zona Afetada pelo Calor que reduziria a tenacidade à fratura. Para soldas críticas de demanda, manter tanto o Pré-aquecimento Mínimo (da D1.1 Table 5.11) quanto a Temperatura Interpasse Máxima (da D1.8) cria uma janela térmica controlada para Soldagem.
A AISC 341 (Seismic Provisions for Structural Steel Buildings) é a Norma de projeto que define os requisitos do sistema de resistência a forças sísmicas. A AISC 341 referencia a AWS D1.8 para requisitos de Soldagem em aplicações sísmicas. O projeto da conexão vem da AISC 341 e das conexões Pré-qualificado na AISC 358 — essas normas definem quais soldas são necessárias e onde. A D1.8 define como essas soldas devem ser feitas, qualificadas e inspecionadas. Juntas, AISC 341 mais D1.8 substituem os requisitos padrão D1.1 para soldas no sistema de resistência a forças sísmicas.
A AWS D1.8:2021 exige 40 ft-lbf (54 J) a 70 graus Fahrenheit para soldas críticas de demanda conforme Table 6.3. Para aplicações de serviço a frio onde a LAST é inferior a 50 graus Fahrenheit, a Clause 6.2.2 exige 40 ft-lbf (54 J) ensaiados a LAST mais 20 graus Fahrenheit para metais de adição de 70/80 ksi, ou a LAST para metais de adição de 90 ksi. Metais de adição que atendem a 20 ft-lbf (27 J) a 0 graus Fahrenheit conforme sua Classificação do Metal de Adição AWS A5 (Table 6.4) são isentos de ensaios CVN de lote de produção conforme Clause 6.3.4(1). Os metais de adição padrão D1.1 podem não atender a esses requisitos.