Uniones Soldadas

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio de la Defensa
Universidad Nacional Experimental
Politécnica de la Fuerza Armada
(U.N.E.F.A.)

2. Uniones SoldadasUniones Soldadas
Integrantes:
Aponte, Joselin.
Blanco, Iliana.
Reyes, Eliany.
Soto, Adriana.

3. Uniones SoldadasUniones Soldadas
ANSI/AWS A2.4,
Símbolos para soldadura y
pruebas no destructivas.

4. Uniones SoldadasUniones Soldadas
Reconociendo la estructura del símbolo:
La línea horizontal se conoce como línea de referencia y es
la plataforma principal donde todos los demás símbolos de
soldadura son agregados, las instrucciones para la
ejecución de la soldadura van alineadas a la línea de
referencia y una flecha conecta la línea de referencia con la
junta a ser soldada.

5. Uniones SoldadasUniones Soldadas
La bandera que sale de la línea de referencia esta
presente si la soldadura se efectuara en campo o
durante el armado de la estructura, un símbolo de
soldadura sin la bandera indica que la soldadura se
efectuará en el taller pero en algunos planos y dibujos
antiguos puede ser encontrado un circulo negro en la
unión entre la línea de referencia y la flecha.

6. Uniones SoldadasUniones Soldadas
Un circulo vacío entre la línea de referencia y la
flecha es una indicación de que la soldadura
debe ser ejecutada alrededor o en toda la
circunferencia de la unión como en este
ejemplo.

7. Uniones SoldadasUniones Soldadas
Cada tipo de soldadura tiene su símbolo básico el cual,
típicamente, se sitúa alrededor del centro de la línea de
referencia (dependiendo de cual sea el lado de la junta) y
este símbolo es usualmente un dibujo que representa la
sección transversal de la junta misma y estas están divididas
en tres grupos:
Soldadura de filete

8. Uniones SoldadasUniones Soldadas
Soldadura acanalada o de inserción
Soldadura de conexión y ovalo

9. Uniones SoldadasUniones Soldadas
Torsión en uniones soldadas:
Fuerza producida por un cortante directo:
d
F
A
τ =
Esfuerzo producido por la torsión:
.
t
M r
J
τ =

10. Uniones SoldadasUniones Soldadas
Flexión en uniones soldadas:
Fuerza producida por un esfuerzo directo:
d
F
A
τ =
Esfuerzo producido por flexión:
2
( / 2) 1.414
0.707 / 2
Mc M d M
I bd h bdh
τ σ= = = =

11. TABLA 1 Propiedades a la flexión de uniones de soldadura de
filetes

13. Tabla 2

14. 30º
Para el siguiente cordón de soldadura, hallar el factor de
seguridad, para un electrodo E6818
Ejercicio # 1

15. Cálculo del centroide:
iA x
x
A
− ∑ ∗
= ; iA y
y
A
− ∗
=
∑
2(150)(175) (180,27)(50) (111,8)(50)
113,38
150 180,27 111,8 150
x mm
− + +
= =
+ + +
(111,8)(175) (180,27)(75) (150)(200)
106,55
(592,07)
y mm
− + +
= =

16. Calculo de las ai
1 106,55a mm=
4 93,45a mm=
Nota: ai son las distancias perpendiculares de cada segmento
del cordón al centroide):

17. α
γ
α
θ
Calculo de las ai:
2 2 2
113,38 100 13,38
106,55 13,38
107,39
x mm
e
e mm
= − =
= +
=
82,84º
7,16º
α
θ
=
=
Entonces, 40,85ºγ =
2
40,85º 90º
a e
sen sen
=
2
2
(107,39) 40,85º
70,24
a sen
a mm
=
=
Aplicando ley del seno:

18. 1θ
1θ
1α
y
Calculo de las ai:
2 2
1
1
(13,38) (93,45) 94,40
93,45
arctan 81,85º
13,38
180º 26,57º 81,85º 71,58º
y mm
θ
α
= + =
 
= = 
 
= − − =
3
1 90º
a y
sen senα
=
Aplicando ley del seno:
3 1
3
3
(94,40)* (71,58º)
89,56
a y sen
a sen
a mm
α= ∗
=
=

19. Para a1: m1=136,62mm
n1=13,38mm
Para a4: m4=136,62mm
n4=13,38mm
Cálculo de m y n para cada cordón de
soldadura:

20. Cálculo de m y n para cada cordón de
soldadura:
Para a2:
2 2 2 2
2 2
2
2
2
(107,39) (70,24)
81,23
180,27 81,23
99,03
n e a
n mm
m
m mm
= − = −
=
= −
=

21. 1α
Para a3:
2 2
3 3
2 2
3
3
(94,40) (89,56) 29,84
111,8 29,84
n y a
n mm
m mm
= −
= − =
= −
Cálculo de m y n para cada cordón de
soldadura:
3 81.96m mm=

22. Cálculo de JU:
( )
2 3 3
2 2 2 2 2
3 3 3 3 3 3 3 3
1
( )
3
(106,55) (150) (70,24) (180,27) (89,56) (111,8) (93,45) (150)
1 1
2(136,62) 2(13,38) (81,23) (99,03) (29,84) (81,96)
3 3
1
4799008,29 (7189116,088)
3
719546
i i i
i
i i
Ju a l m n
a l
m n
Ju
Ju
= ∗ + −
∗ = + + +
 ∑ − = + + + + + 
= +
=
∑
∑
3
0,32mm

23. Cálculo de J:
Cálculo de :τ
T
T r
J
τ
∗
= Donde r:
2 2
(106,55) (136,66)
173,28
r
r mm
= +
=
Se sabe que: J=0,707*b*Ju
J=0,707(7)(7195460.32)= 35610333.12 mm4
J=35,61X106
mm4

24. Cálculo de los esfuerzos:
2
1 6
2
1
(1250)(386,66)(173,28)
2,35 /
35,61 10
1250
0,43 /
0,707(7)(592,07)
T
d
kg mm
x
kg mm
τ
τ
= =
= =
F1=1250 Kg, ésta genera un :Tτ
F2=2165,06 Kg., esta genera un :
Tτ
2
2 6
2
2
(2165,06)(93,45)(173,28)
0,98 /
35,61 10
2165,06
0,74 /
0,707(7)(592,07)
T
d
kg mm
x
kg mm
τ
τ
= =
= =

25. 2dτ
2Tτ
1Tτ
1dτ
Suma los y los :Tτ
2 2 2
2 2
1 2
(0,74) (0,43) 0,86 /
(2,35 0,98) / 1,37 /
dr
Tr T T
kg mm
kg mm kg mm
τ
τ τ τ
= + =
= − = − =
dτ

26. drτ
Trττ
α
α37,95º
30º
Cálculo de τ
30,1º 37,95º 90º 158,05ºα = + + =
2 2 2
2 2 2
2
2 cos
(1,37) (0,86) 2(1,37)(0,86)cos(158,05º)
2,19 7
a b c bc
kg mm
α
τ
τ
= + −
= + −
=
Aplicando la Ley del
Coseno:

27. Para E6818: Sy=47,1 kg./mm2
0,577 0,577(47,1)
2,19
12,41
Sy
fs
fs
τ
= =
=
Cálculo del factor de seguridad:

28. Ejercicio # 2
Para el siguiente cordón de soldadura, hallar el factor de
seguridad, para un electrodo E6818

29. Cálculo del centroide:
iA x
x
A
− ∑ ∗
= ; iA y
y
A
− ∗
=
∑
( ) ( ) ( ) ( )
2(106,06)(162,5) (125)(62,5)(2)
70.35
2 106,06 250 2 125
x mm
− +
= =
+ +
( ) ( ) ( ) ( )(106,06)(37,5) (250)(200) (106,06)(362,5) 125 75 125 325
200
(712,12)
y mm
− + + + +
= =

30. Cálculo de las ai
2
3
4 2
200 75 125
70,35
250 250 125 125
a mm
a mm
a a mm
= − =
=
= − = − =

31. Cálculo de las ai
Para calcular a1, por tratarse de una figura
simétrica, a5=a1
238,35
129,65
arctan 32,95º
200
90º 32,95º 45º 12,05º
x mm
α
θ
=
 
= = ÷
 
= − − =
θ
α
45º
Aplicando Ley del Seno:
( )
1
1
1 5
90º
238,35 * 12,05º
49,76
a x
sen sen
a sen
a a mm
θ
=
=
= =

32. Cálculo de m y n para cada cordón de
soldadura:
Para a2: m2=70,35
n2=54,65
Para a3: m3=125
n3=125
Para a4: m4=70,35
n4=54,65

33. Cálculo de m y n para cada cordón de
soldadura:
( ) ( )
2 2 2
1 1
2 2
1
1 5
1 5
238,35 49,76 233,09
233,09 106,06 127,03
x a m
m mm
m m
n n mm
− =
= − =
=
= = − =

34. Cálculo de JU:
( ) ( )
( ) ( ) ( )
2 3 3
2 2 2 2
3 3 3 3 3 3 3 3
6 6
3
1
( )
3
(49,76) (106,06) 2 (70,35) (250) (125) (125) 2
1 1
2(233,09) 2(70,35) (125) 2 (54,65) (125) 2 (127,03)
3 3
5,663*10 8,716*10
14384630,98
i i i
i
i i
Ju a l m n
a l
m n
Ju
Ju mm
= ∗ + −
∗ = + +
 ∑ − = + + + + − 
= +
=
∑
∑

35. Cálculo de J:
Cálculo de :τ
T
T r
J
τ
∗
= Donde r:
2 2
(49,76) (233,09)
238,34
r
r mm
= +
=
Se sabe que: J=0,707*b*Ju b=8mm
J=0,707(8)(14384630,98)= 81359472,82mm4

36. Cálculo de τ
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
2
2
3500 629,65 238,34.
6,455 /
81359472,82
3500
0,868 /
. . 0,707 0,707 8 712,12
tor
D
T r
kgf mm
J
F F
kgf mm
A L b
τ
τ
= = =
= = = =
Torque Directo y Torque Torsor:

37. τ Resultante:
90º 45º 12,05º 32,05ºθ = − − =
Entre el torque torsor y el radio hay 90º
90º
90º 32,95º 57,05º
γ θ
γ
= −
= − =
Aplicando la ley del
Coseno:
dτ
torτ
τ12.05
θ γ
γ
( ) ( )2 2 2
2 cosD tor D torτ τ τ τ τ γ= + −
2
6,03 /kgf mmτ =

38. Cálculo del factor de seguridad:
0,577 0,577(40,1012)
6,03
3,83
Sy
fs
fs
τ
= =
=
Para Sy =40,1012kgf/mm2

39. Ménsulas de ojo como la que se muestra en la figura 1, se utilizan
para las amarras de las embarcaciones pequeñas. La falla de tales
elementos es ocasionada, en términos generales por la presión de
contacto de la abrazadera del cable de amarre contra el borde
interior del agujero u ojo de la ménsula. Para tener una idea de los
márgenes estáticos de seguridad que intervienen, se empleará una
ménsula de ¼” de espesor hecha de acero AISI 1018 laminado en
caliente. Se supone luego que la acción de las olas sobre la
embarcación origina una fuerza F no mayor que 1200 lb. Según estas
condiciones se quiere determinar los factores de seguridad que
previenen contra una falla estática.
Ejercicio # 3

40. Figura 1

41. La figura 2 muestra un diagrama de cuerpo libre de la ménsula con la
fuerza externa F en acción a través del eje del agujero.

42.  El momento M produce un efecto de flexión sobre las juntas,
causando tensión en A y compresión en B.
 La fuerza componente Fy produce tensión en toda la junta.
 La fuerza componente Fx ocasiona corte también en toda la
unión de soldadura.
Estos efectos valen:
Solución:
lbsenF
inlbM
y 600301200
.439)366.0(1200
=°=
== lbFx 103930cos1200 =°=

43. De la tabla 1
[ ] 2
22
39.35.2)25.0.(3
6
)5.2(
)3(
6
indb
d
Iu =+=+=
A =1.414.h. (b + d) = 1,414. (0.25). (0.25 + 2,5)=0.972in2
4
599.0)39.3).(25.0.(707.0..707.0 inIhI u ===
Entonces el segundo momento de área con respecto a un eje por G paralelo
al z es
En el extremo A se suman el esfuerzo debido al momento y el debido a Fy.
para el metal soldante, el esfuerzo de corte total es
psi
I
Mc
A
Fy
1530
599.0
)25.1(439
972.0
600
1 =+=+=τ

44. [ ] psi1866)1069(15309()( 222
2
2
1 =+=+= τττ
Según la tabla 2 se obtienen las propiedades mecánicas mínimas del
material de la ménsula: SU
= 58 kpsi y Sy
= 32kpsi. Se utilizarán estas
mismas propiedades para el metal soldante, aunque podrían ser empleados
electrodos más fuertes. Los esfuerzos y son
perpendiculares entre sí
1τ 2τ
El factor de seguridad que previene contra la fluencia estática en la unión
soldada es
89.9
1866
)10)(32(577.0 3
===
τ
syS
fs