Palabras Clave: Lmina, Esfuerzo Permisible Detalles de las Juntas Soldadas, Calificacin de Trabajadores, Criterios de Aceptacin Visual, Soldadura de Tapn

ANSI/AWS D1.3-98 Una Norma Nacional Americana Aprobada por el American Nacional Standard Institute Febrero 5 de 1998

Cdigo de Soldadura Estructural Lmina de AceroCuarta Edicin

Supersedes ANSI/AWS D1.3-98

Preparado por El Comit de Soldadura Estructural de la AWS

Bajo la Direccin del Comit de Actividades Tcnicas de la AWS

Aprobado por El Grupo de Directores de la AWS

ResumenEste Cdigo cubre los requerimientos asociados con lmina de acero con las especificaciones mnimas para obtener puntos de una resistencia no mayor a 80.000 psi (550 MPa). Los requerimientos del Cdigo cubren algunas soldaduras de juntas hechas con lminas de acero de bajo carbono laminadas en caliente y laminadas en fro (hot rolled : HR y cold rolled: HR) sin recubrimiento o recubiertas de zinc (galvanizadas). La seccin 1 contiene los materiales, la seccin 2 el diseo, la seccin 3 la precalificacin, la seccin 4 la calificacin, la seccin 5 la fabricacin, la seccin 6 la inspeccin y la seccin 7 la soldadura de esprrago. NOTA DEL TRADUCTOR:(Gerardo Gamboa Insuasty)

El Cdigo Original es propiedad de la Organizacin SUPERPOLO S.A. adquirido directamente de la ANSI / AWS (Instituto Nacional Americano de Normas/Sociedad Americana de Soldadura) para aplicarlo tanto en la calificacin del talento humano que trabaja en soldadura como en la elaboracin de sus productos.

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Declaracin del uso de las normas de la AWSTodas las normas (Cdigos, especificaciones, prcticas recomendadas, mtodos, clasificaciones y guas) de la American Welding Society, son normas acordadas voluntariamente y que se han desarrollado de conformidad con las reglas de la American Nacional Standards Institue (ANSI). Cuando alguien incorpora las normas de la AWS, u omite una parte, los documentos que se incluyen en las normas y reglamentos tienen la fuerza legal de un estatuto. En tal caso esas normas de la AWS deben ser aprobadas por un estamento que tenga jurisdiccin, antes de que lleguen a tener fuerza de ley. En todos los casos esas normas tienen fuerza de ley en el contrato o en otro documento que mencione las normas de la AWS. Cuando exista esta relacin contractual, los cambios o las desviaciones en los requerimientos de las normas de la AWS deben ser hechas de acurdo con las partes contratantes.

3 TABLA DE CONTENIDO

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Cdigo De Soldadura Estructural Platina de Acero1. Materiales en general.1.1 Alcance.Este cdigo de soldadura cubre la soldadura por arco de lminas de acero estructural sin recubrimiento, incluyendo las formadas en fro (que de aqu en adelante se denominarn lminas de acero) iguales o menores que 3/16 (0.188 o 4.8 mm) de espesor nominal. Ver Anexo D, Tablas D1 y D2 para los calibres y espesores equivalentes. En este cdigo se incluyen nicamente tres clases de soldadura para lmina de acero, puntos, costura y tapones. 1.1.1 Materiales a los que se aplica. Este cdigo se aplica a la soldadura de estructuras en lmina de acero o lminas de acero que soporten miembros de una estructura de acero. 1.1.2 Acuerdos generales. La premisa fundamental de este cdigo es la de proveer estipulaciones (convenio) generales aplicables a una situacin. Los criterios de aceptacin para soldaduras de produccin diferentes de las que estn especificadas en este cdigo se permitirn para una aplicacin particular, una vez propuestas deben ser documentadas por el proponente y aprobadas por el Ingeniero. Estos criterios alternativos de aceptacin se debern basar en la evaluacin y seguimiento utilizando la experiencia pasada, la evidencia experimental, o el anlisis de ingeniera considerando el tipo de material, los efectos de la solicitud de carga y los factores medioambientales. 1.1.3 Autorizacin. Todas las referencias que se necesitan para la aprobacin deben ser interpretadas y aprobadas por Ingeniera, definida debidamente por la persona que acta en representacin del propietario en todos los asuntos que se realicen sin el alcance de este cdigo. Las desviaciones de los requisitos que ordena este cdigo requieren de la aprobacin de Ingeniera.

1.2 Metal Base de Lamina de Acero1.2.1 Especificacin del Metal Base. El metal base de de lmina de acero soldada bajo este cdigo deber hacerse bajo los requerimientos de la ltima edicin de una de las especificaciones

5 listadas abajo, o de alguna lamina de acero calificada de acuerdo con 1.1.2. Cualquier combinacin de estos aceros se debe soldar conjuntamente. Estos aceros tambin pueden ser soldados como alguno de los aceros listados en la ltima edicin de ANSI / AWS D1.1, Structural Welding Code Steel. (1) Especificaciones para lmina de acero, recubierta de zinc (galvanizada) mediante el Proceso de Inmersin en Caliente. Calidad Fsica Estructural (A653 SQ Grados 33, 37, 40, y 80). (2) Especificaciones para lmina de acero sin proteccin Hot Rolled. Calidad Estructural (ASTM A570).

(3) Especificaciones para lmina de acero sin proteccin, laminadas en caliente y en fro (Hot Rolled and Cold Rolled), alta resistencia, Baja Aleacin, con Resistencia a la Corrosin Mejorada (ASTM A606). (4) Especificaciones para lmina de acero sin proteccin, HR y CR, Alta Resistencia, Baja Aleacin de Columbio y Vanadio o ambos (ASTM A606 grados 45, 50, 55, 60, 65 y 70).

(5) Especificaciones para acero, lmina CR, Carbono Estructural (ASTM A611). 1.2.2 Otros Metales Base. Cuando un acero diferente de los mencionados en 1.2.1 se aprueba bajo las clusulas del proyecto o las especificaciones del producto y ese acero se propone para una construccin soldada, la soldabilidad del acero y la WPS se debe establecer mediante calificacin de conformidad con los requerimientos de la seccin 4 y los dems que prescriba Ingeniera. 1.2.3 Punto de Rendimiento Mnimo. Las disposiciones de este cdigo se orientan hacia la utilizacin de lmina de acero que tenga un punto especificado de rendimiento mnimo igual o menor de 80.000 PSI (550 MPa).

1.3 Procesos de Soldadura1.3.1 Procesos Aprobados. Este cdigo aplica para soldaduras que se realicen por medio de arco elctrico con electrodo manual revestido (SMAW), con gas y metal de aporte (GMAW), alambre tubular con proteccin interior (FCAW), electrodo de tungsteno y gas protector (GTAW), o arco sumergido (SAW). (Nota: es aceptable alguna

6 variacin del gas protector del arco (GMAW), incluyendo la transferencia por corto circuito). 1.3.2 Soldadura de Esprrago (SW). Cuando la soldadura de esprrago se ejecuta en una cubierta plana o en techo y que a la vez soporta una estructura, la WPS se har conforme a la seccin 7 de ANSI / AWS D1.1. de este cdigo.

1.3.3 Otros Procesos. Se pueden utilizar otros procesos cuando sean aprobados por Ingeniera. En tal caso Ingeniera debe especificar una calificacin adicional y los requerimientos necesarios para asegurar unas juntas satisfactorias para el servicio propuesto.

1.4 Condiciones del Metal de Soldadura1.4.1 Correspondencia con los metales de Aporte. Cuando se utilice el proceso de soldadura indicado, los metales de aporte listados en la tabla 1.1 proporcionan a la unin la resistencia correspondiente a la del metal base. 1.4.2 Combinaciones diferentes de Aporte - Metal Base. Las combinaciones de metal de aporte y metal base diferentes a las descritas en 1.4.1 se podrn permitir cuando sean debidamente evaluadas y aprobadas por Ingeniera. Cuando se suelda metales base que soportan diferentes esfuerzos, la resistencia a la tensin del metal de aporte deber ser superior o igual al menor esfuerzo tensil del metal base.

1.4.3 Certificacin del Fabricante. Cuando Ingeniera lo requiera, el contratista deber suministrar la certificacin de la manufactura del electrodo manifestando que dicho electrodo cumple con los requisitos de la clasificacin. 1.4.4 Soldadura con Arco Elctrico y Electrodo Manual Revestido (SMAW). 1.4.4.1 Requisitos de la AWS. Los electrodo para el proceso SMAW deben coincidir con los requisitos de la ltima edicin de ANSI / AWS A5.1, Requisitos para Electrodos de Acero al Carbono para Soldadura con Arco Elctrico y Electrodo Manual Revestido, o con los requisitos de ANSI / AWS A5.5 Requisitos para Electrodos de Baja Aleacin para Soldadura con Arco Elctrico y Electrodo Manual Revestido.

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1.4.4.2

Control de los Electrodos de Bajo Hidrgeno. Este control se deber hacer para lmina de acero que se suelde a una estructura principal de un espesor superior a (6.4 mm). Todos los electrodos cuyo revestimiento sea de bajo hidrgeno conforme a la norma ANSI / AWS A5.1 se deben comprar en cajas hermticamente selladas o se debern secar por lo menos dos horas a una temperatura entre los 500 F (260 C) y los 800 F (425 C) antes de que vayan a ser utilizados. Los electrodos se debern secar antes de su utilizacin si la caja hermticamente sellada muestra evidencia de haber sufrido algn dao. Inmediatamente despus de abrir la caja hermticamente sellada o de haber extrado los electrodos de un horno de secado, dichos electrodos en cualquiera de los dos casos se deben almacenar en un horno a una temperatura de por lo menos 250 F (120 C). Los electrodos E-70XX y E-70XX-X que no se utilicen despus de dos horas de haber abierto la caja hermticamente sellada o que se hayan sacado de un horno de secado tambin debern secarse antes de ser utilizados. No se deben utilizar los electrodos que contengan humedad.

1.4.4.3

Promedio de Fusin. Una buena medida para una soldadura normal se puede calcular mediante el promedio de fusin (M) del electrodo.

M = Pulgadas de electrodo fundido / tiempo en minutos La manera de aplicar este mtodo se explica detalladamente en el Comentario, C1.4.4.3 1.4.5 Soldadura por Arco Sumergido (SAW). 1.4.5.1 Requisitos de la AWS. Los electrodos y los fundentes que se utilicen en combinacin para el proceso SAW debern estar en conformidad con los requisitos de la ltima edicin de ANSI / AWS A5.17, Requisitos para Electrodos de Acero al Carbono y Fundentes para Soldadura por Arco Sumergido. Fundente. El fundente que se utilice para arco sumergido deber estar seco y libre de contaminantes por causa del secado, medida del molino, aceite, u otro material extrao. Todos los fundentes se deben adquirir en empaques que puedan ser almacenados, bajo condiciones normales, por lo

1.4.5.2

8 menos durante seis meses de tal manera que el almacenamiento no afecte ni las caractersticas ni las propiedades de la soldadura. El fundente de los empaques daados se debe desechar o se debe secar a una temperatura mnima de 250 F (120 C), durante una hora antes de ser utilizado. El fundente se debe colocar en el dispensador inmediatamente se abra el empaque, o si se va a utilizar un fundente de un empaque ya abierto, se debe quitar de la parte superior del fundente, 1 (25 mm) y sed debe desechar. No se debe utilizar un fundente hmedo. 1.4.6 Metales de Aporte para Soldadura Protegida por Gas (GMAW), Soldadura con Alambre Tubular y Proteccin Interior (FCAW), Tungsteno Protegido por Gas (GTAW) 1.4.6.1 Requisitos de la AWS. Los metales de aporte y proteccin para los procesos GMAW, FCAW o GTAW debern estar de acuerdo con los requisitos de la ltima edicin de ANSI / AWS A5.18 Specification for Carbon Steel Filler Metals for Gas Metal Arc Welding or ANSI / AWS A5.28, Specification for Low Alloy Steel Filler Metals for Gas Shielded Arc Welding,ANSI / AWS A5.20, Specifications for Carbon Steels Electrodes for Flux Cored Arc Welding, or ANSI / AWS A5.29, Specification for Low Steel Electrodes for Flux Cored Arc Welding. Medios de Proteccin. Cuando se requiera un gas o una mezcla de gases para soldar con los procesos GMAW, FCAW, o GTAW , no se har soldaduras que estn a -40 F (40 C) o menos. Cuando ingeniera lo requiera, el productor de gas deber proporcionar la certificacin donde conste que el gas o la mezcla de gases cumple con las especificaciones requeridas y que se obtendr el punto solicitado.

1.4.6.2

1.5 Clases de Juntas de Soldadura1.5.1 Soldaduras de Raz en uniones de Ranura Cuadrada. Esta clase de soldadura est restringida nicamente para soldar lmina a lmina en toda posicin. 1.5.2 Soldaduras de Filete. Esta clase de soldadura se utiliza en toda posicin incluyendo lmina a lmina y lmina a un soporte estructural.

9 1.5.2.1 Soldaduras en Uniones de Filete Traslapadas o en T. Las soldaduras de filete traslapadas o en T se pueden ejecutar en todas las posiciones (ver Tabla 1.2) incluidas las de lmina a lmina y las de lmina a un soporte estructural. Nota: Cuando se realiza una soldadura de filete de lmina a un soporte estructural, se deben tomar precauciones para prevenir roturas por socavamiento. 1.5.3 Soldaduras en Ranura por Pestaa. Esta clase de soldadura se puede hacer en todas las posiciones incluyendo lo siguiente: (1) Dos lminas plegadas en V y ranura generada por ese bisel. (2) Una lmina y un soporte estructural para ranura producida por la lmina doblada. (ver Tabla 1.2). 1.5.4 Soldaduras de Punto con Arco. Esta clase de soldadura es un punto hecho con un proceso de soldadura de arco, el cual se hace sin haber preparado un hueco en ninguna de las partes. Estas soldaduras estn restringidas a la unin de una lmina de acero a una estructura en posicin plana. (Ver Tabla 1.2). Nota: Ni el espesor de una lmina sencilla ni la combinacin de espesores de dos lminas soldadas a un soporte estructural ms grueso podrn exceder de 0.150 (3.7 mm). 1.5.5 Soldaduras de Cordn por Arco. Un cordn con soldadura de arco se realiza sin preparar una ranura en sus partes. Estas soldaduras estn restringidas para uniones que incluyen: (1) Lmina a lmina en posicin plana u horizontal. (2) Lmina a un soporte estructural en posicin plana. (Ver Tabla 1.2) 1.5.6 Soldaduras de Tapn por arco. Una soldadura de tapn con arco se hace rellenando un hueco circular en una de las partes exteriores. Estas soldaduras se hacen en toda posicin incluido lo siguiente: (1) Mltiples capa de lminas de acero (2) Mltiples capa de lminas de acero y un soporte estructural ms grueso.

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1.6 DefinicionesLos vocablos de soldadura utilizados en estos requisitos se deben interpretar de acuerdo con la ltima edicin de ANSI / AWS A3.0, Standard Terms and Definitions, complementados por el Anexo C de esta especificacin.

Tabla 1.2Posiciones de Soldadura y Restricciones para una WPS (ver 1.5.3)Raz en Junta Cuadrada P H V SC Filete

Bisel por PestaaP H V SC

Bisel doble en V P H V SC

S. Por Puntos -

S. Por Costura P H -

Sol. De Tapn P H V SC

Lmina a Lmina

P H V SC

Lmina a soporte Estructural

-

P H V sc

P H V sc

-

P -

P -

P H V Sc

Nota: P = Posicin Plana. H = Horizontal. V = Vertical. SC = Sobre Cabeza. Bisel por Pestaa = Flare Bevel Groove Weld. Doble Bisel en V = Flare-VGroove Weld.

1.7 Smbolos de Soldadura.Los smbolos de soldadura utilizados en estas especificaciones sern las utilizadas en la ltima edicin de ANSI / AWS A2.4 Symbols of Welding and nondestructive Testing. Las condiciones especiales se explicarn detalladamente en las notas y pormenores.

1.8 Seguridad y PrevencionesLas medidas de seguridad se tomarn de acuerdo con la ltima edicin de ANSI / ASC Z49.1, Safety in Welding, Cutting, and Allied Processes, publicado por la AWS. Nota: El trabajo realizado bajo este cdigo puede involucrar operaciones y materiales peligrosos, tales como humos y partculas slidas originadas por la soldadura de consumibles, metal base, y recubrimientos presentes en el metal base. Este cdigo no proporciona todos los datos y medidas concernientes

11 asociadas con su uso. Es responsabilidad del usuario establecer las medidas y prcticas apropiadas para proteger su salud. El usuario ser quien determine la aplicabilidad y limitaciones que regulen su uso. Ver el Anexo E para obtener informacin relacionada con los elementos bsicos de la seguridad general de los procesos de soldadura por arco. 1.9 Norma sobre Unidades y Medidas

Se tomarn como vlidos los valores de las unidades que se acostumbran utilizar en Los Estados Unidos. El equivalente al Sistema Mtrico Internacional (SI) de las medidas americanas se pueden aproximar.

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2. Diseo de las Uniones SoldadasParte A: Capacidad de Carga Permitidas Nota: para las soldaduras que no estn diseadas para resistir cargas externas, Ingeniera debe hacer caso omiso de los requerimientos de esta seccin . Elementos Utilizados en el diseoP = Capacidad de carga permisible (kips) Fu = Ultimo esfuerzo tensil mnimo especificado de la lmina de acero (ksi) Fy = Mnimo esfuerzo de cedencia especificado de la lmina de acero (ksi) Fxx = Mnimo esfuerzo tensil de la clasificacin AWS (ksi) Fw = Fatiga por cizallamiento de la soldadura 0.3 Fxx (ksi) t = Espesor de la lmina de acero ms delgada exclusiva de los recubrimientos (lmina sencilla o combinada con mltiples espesores) (pulgadas). tw = Mnima garganta de soldadura o dimensin para filete, y soldaduras de ranuras por dobleces tw t (ver figuras 2.2, 2.3, 2.3B, 2.3C, y las definiciones para garganta de un filete de soldadura en el anexo C) (Pulgadas). L = Longitud para una soldadura de filete, ranura por doblez, o soldadura por costura (pulgadas). Nota: Para soldadura de costura por arco la dimensin de L no incluye los finales circulares (ver Figura 2.5). h = Altura del reborde para ranuras en soldadura por doblez (ver Figuras 2.3B y 2.3C) (Pulgadas). d = Dimetro visible del punto de soldadura por arco o del tapn de soldadura (ver figuras 2.4 y 2.6) o el espesor visible de la costura de la soldadura (ver figura 2.5) (Pulgadas). da = Resultante del promedio del dimetro de un punto de soldadura por arco o de un tapn de soldadura (ver Figuras 2.4 y 2.6) o un promedio del ancho de una costura de soldadura ( ver Figura 2.5) (Pulgadas).

14 de = Dimetro efectivo de un punto de soldadura por arco o de un tapn de soldadura o un ancho efectivo de una costura de soldadura en la superficie del empalme. (ver Figuras 2.4, 2.5 y 2.6) (Pulgadas). Nota: Si esto se puede mostrar seccionan (de) en la superficie de empalme, se utilizar este valor provisto en este WPS particular.

2.1

Fatiga del Metal Base

La fatiga permisible del metal base se especifica en la ltima edicin de Specifications for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members del Instituto Americano del Hierro y del Acero (AISI) como tambin en el contrato que se aplica en las especificaciones contractuales.

2.2

Capacidad de Carga Permitida en las Uniones Soldadas.

2.2.1 Soldaduras de Ranuras Cuadradas en uniones de Raz. La capacidad permitida para las combinaciones de electrodo metal base (ver Tabla 1.1) para una ranura cuadrada en una unin de raz, soldada por un solo lado o por ambos, deber ser la del menor esfuerzo en la unin del metal base suministrado por el tamao de la soldadura igual al del espesor del metal base. Ver Figura 2.1. 2.2.2 Soldaduras de Filete. La capacidad de carga permitida en una soldadura de filete en traslape o uniones en T, realizada en cualquier posicin de soldadura (ver Figura 2.2) correspondiente a las combinaciones de metal de aporte y metal base (ver Tabla 1.1) deber estar controlada por el espesor del metal base, dada por tw menor o igual que el espesor de la lmina. La capacidad de carga deber ser la siguiente:

15 Figura 2.1 Soldadura de Ranuras Cuadradas en Uniones de Raz (ver 2.2.1 y 2.3.2)

Figura 2.2 - Soldaduras de Filete (ver 2.2.2) (1) Para soldaduras de filete transversales en direccin de la carga P = 0.4(t)L(Fu) Frmula (1)

(2) Para soldaduras de filete longitudinales en direccin a la carga: P = 0.4(1-0.01L/t)t(l)Fu para L/t < 25 P = 0.3(t)L(Fu), para L/t 25 Frmula (2) Frmula (3)

2.2.3 Soldaduras en ranura por pestaa. Para las combinaciones de metal de aporte y metal base (ver Tabla 1.1) la capacidad de carga permitida de soldaduras en ranura por pestaa ejecutada en cualquier posicin se considera que debe estar regida por el espesor de la lmina adyacente a las soldaduras, dado por un tamao de la soldadura menor o igual al espesor de la lmina que se haya obtenido por la calificacin de la WPS. Esta capacidad estar determinada por la aplicacin de una de las frmulas siguientes: (1) Cargas transversales aplicables al eje de la soldadura (a) Soldaduras en ranura de bisel producido por plegado (ver Figura 2.3A)

16 La capacidad de la junta soldada estar dada por: P = t(L)Fu / 3 Frmula (4)

(b) Bisel en V para ranura por doblado. No se consideran las cargas aplicadas transversalmente sobre el eje de la soldadura (2) Cargas aplicadas longitudinalmente en el eje de la soldadura (ver Figuras 2.3B y 2.3C) Si la medida de la soldadura (tw) es igual o mayor que (t) pero menor que (2t), o si el alto del reborde (h) es menor que la longitud de la soldadura (L), entonces: P = 0.3(t)L(Fu) Cizalla sencilla ver Figura 2.3B Frmula (5) Si (tw) es igual o mayor que (2t) y la altura del reborde (h) es igual o mayor que (L), entonces: P = 0.6(t)LFu Doble cizallamiento ver figura 2.3C Frmula (6) 2.2.4 Soldaduras de Punto por Arco. Las soldaduras de punto por arco se especifican como el mnimo dimetro efectivo en la superficie del empalme (de). El dimetro mnimo permitido es de 3/8 (9 mm). Las cargas permitidas en cada punto de soldadura por arco entre lminas o entre lminas y un soporte estructural no debe exceder de: 1) Para carga nominal de Fractura Frmula(7) P = 0.88(t)da Fu, para da/t 140/ Fu

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Figura 2.3 Soldadura en Garganta por doblez sencillo (ver 2.2.3(1))

Figura 2.3B Fractura Sencilla en Ranura Soldada de un Pliegue (Ver 2.2.3(2))

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Figura 2.3C Fractura Doble en Ranura Soldada de un Pliegue (Ver 2.2.3(2))

P = 0.112(1+960t / daFu) t(da) Fu5 (Frmula 8) para : 140 / Fu < da/t 55 ksi

P = 0.28 tda Fu (Frmula 11)

19 2.2.5 Cordn con soldadura por arco. La capacidad de carga permitida para un cordn con soldadura por arco utilizada en una junta de traslape entre una lmina y un soporte estructural ejecutada en posicin plana o entre lmina y lmina ejecutada en posicin horizontal o plana con los materiales de relleno correspondientes (Ver tabla 1.1, Figura 2.5 y Figura 2.12) ninguna debe exceder de:

P = d2e/4 + L de/3 Fxx (Frmula 12) P = (t) Fu (0.25L + 0.96da ) (Frmula 13) Para clculos de una capacidad permitida de: L 3da 2.2.6 Soldadura de Tapn por Arco. La soldadura de tapn por arco (Ver Figura 2.6) se especifica como el mnimo dimetro efectivo en la superficie de contacto (de). El dimetro menor que se permite es de 3/8 (9 mm). La carga permitida en cada soldadura de tapn por arco entre lminas o entre lmina y un soporte estructural no deber exceder de: (1) Para carga nominal de rotura:

P = 0.88(t) da Fu, para da/t 140/ Fa Frmula (14)

P = 0.112 [1+960t/ da Fu]t da Fu2 Frmula (15) Para 140 / Fa < da/t