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Norma: AWS 2002
CÓDIGO DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS DE ACERO.
1. Requerimientos Generales
1.1.Generalidades.
Este Código contiene los requerimientos para la fabricación y
el montaje de las estructuras de acero soldadas. Cuando este
Código está estipulado en los documentos del Contrato, se
requerirá la conformidad de todas las estipulaciones del Código,
(ver 1.4.1) excepto aquellas en que los documentos del Ingeniero o
del Contrato las modifiquen específicamente o las exima.
Lo siguiente es un resumen de las secciones del Código:
1. Requerimientos generales: Esta sección contiene información
básica sobre las generalidades y las limitaciones del Código.
2. Diseño para las conexiones soldadas: Esta sección contiene
los requerimientos para el diseño de las conexiones soldadas
compuestas de piezas tubulares o no-tubulares.
3. Precalificación: Está sección contiene los requerimientos sobre
las excepciones de los WPS. (Welding Procedure Specification;
“Procedimientos de Soldadura Especificados”) en cuanto a los
requerimientos de calificación de este Código.
4. Calificación: Esta sección contiene los requerimientos de WPS
y para el personal de soldadura (soldadores, operadores de
soldaduras y pinchadores) que se necesitan para realizar el
trabajo de acuerdo al Código.
5. Fabricación: Esta sección contiene los requerimientos, para la
preparación, el armado estructural y la mano de obra para las
estructuras de acero soldadas.
6. Inspección: Esta sección contiene los criterios para las
calificaciones y responsabilidades de los Inspectores, los
criterios de aceptación para la producción de soldaduras y los
procedimientos oficiales para realizar la inspección visual y los
ensayos no destructivos NDT (Nondestructive Testing).
7. Soldadura “Stud”: Esta sección contiene los requerimientos de
los conectores de corte en el acero estructural.
8. Refuerzo y reparación de las estructuras existentes: Esta
sección contiene información básica pertinente para las
modificaciones de las soldaduras o la reparación de las
estructuras de acero existentes.
1.2 Limitaciones
El Código no tiene el propósito de ser utilizado en lo siguiente:
(1) Aceros con un límite de fluencia mayor a 100 ksi (690 MPa)
(2) Aceros de un espesor inferior a 1/8 de pulgadas (3 mm).
Cuando se vayan a soldar metales base más delgados que 1/8
pulgadas (3 mm), deberían aplicarse los requerimientos de AWS
D1.3. Cuando se utilicen de acuerdo con la Norma AWS D1.3, se
requerirá la conformidad con las estipulaciones aplicables de este
Código.
(3) Estanques o tuberías (cañerías) a presión.
(4) Metales base que no sean de acero al carbono o de baja
aleación.
El AWS D1.6 Código de Soldadura Estructural para acero
inoxidable debería utilizarse para las soldaduras en estructuras
de acero inoxidable. Cuando los documentos del Contrato
especifiquen la Norma AWS D1.1 para soldar acero inoxidable,
deberían aplicarse los requerimientos de AWS D1.6.
1.3 Definiciones.
Los términos utilizados en este Código deberán interpretarse
en conformidad con las definiciones entregadas en la edición
más reciente de AWS A.30 “Standard Welding Terms and
Definitions (“Términos de Soldaduras y Definiciones Oficiales”)
que se proporcionan en el Anexo B de este Código y las
siguientes definiciones:
1.3.1 Ingeniero: Se definirá como un individuo debidamente
designado que actúe para, y a favor de, el propietario en todos
los asuntos del ámbito del Código.
1.3.2 Contratista: Se definirá como toda compañía, o individuo
representante de una compañía, responsable de la fabricación,
montaje, manufactura o soldadura, en conformidad con las
estipulaciones de este Código.
1.3.3 Inspectores
1.3.3.1 Inspector del Contratista: “El Inspector del Contratista”
se definirá como la persona debidamente designada que actúe
para y en beneficio del Contratista, en toda inspección y asuntos
sobre calidad en el ámbito de este Código y de los documentos del
Contrato.
1.3.3.2 Inspector de verificación: Se definirá como la persona
debidamente designada que actúe para y en beneficio del
Propietario o Ingeniero en toda inspección y asuntos sobre calidad
especificados por el Ingeniero.
1.3.3.3 Inspector (es) (no modificado): Cuando el término
“Inspector” sea utilizado sin calificación posterior, como la
Categoría específica del Inspector descrita anteriormente, se
aplica igualmente al Inspector del Contratista y al Inspector de
Verificación, dentro de los límites de responsabilidad descritos en
6.1.2.
1.3.4 O.E.M. (Original Equipment Manufacturer) Fabricante
del Equipo Original. OEM se definirá como el único Contratista
que asumirá algunas o todas las responsabilidades asignadas por
este Código al Ingeniero.
1.3.5 Propietario: Se definirá como el individuo o compañía que
ejerza la propiedad legal del producto o el armado estructural
producido bajo este Código.
1.3.6 Los términos del Código: “Shall” – deberá / tendrá que;
“Should”- debería / tendría que, y “May” – puede; tienen el
siguiente significado:
1.3.6.1 Shall – Deberá/ tendrá que. Las estipulaciones del
Código que utilicen “shall” – deberán ser obligatorias a menos que
sean específicamente modificadas en los documentos del Contrato
por el Ingeniero.
1.3.6.2 Should (debería). La palabra “should” se usa para
prácticas recomendadas que se consideren beneficiosas, pero que
no son requerimientos.
1.3.6.3 May (puede): La palabra “may” en una estipulación
permite el uso de procedimientos opcionales o practicas que
puedan utilizarse como una alternativa o complemento para los
requerimientos del Código. Aquellos procedimientos opcionales
que requieran la aprobación del Ingeniero, ya sea, que estén
especificados en los documentos del contrato o que necesiten la
aprobación del Ingeniero. El Contratista puede utilizar cualquier
opción sin la aprobación del Ingeniero cuando el Código no
especifique que deberá requerirse la aprobación del Ingeniero.
1.4 Responsabilidades:
1.4.1 Responsabilidades del Ingeniero.
El Ingeniero deberá ser responsable del desarrollo de los
documentos del Contrato que regulen los productos o las
estructuras armadas producidas bajo este Código. El Ingeniero
puede agregar, suprimir o modificar de otro modo los
requerimientos de este Código para cumplir con los
requerimientos particulares de una estructura específica.
Todos los requerimientos que modifiquen este Código deberán
incorporarse a los documentos del Contrato.
El Ingeniero deberá especificar en los documentos necesarios
del Contrato y según sea aplicable, lo siguiente:
1) Los requerimientos del Código que sean aplicables, solamente
especificados por el Ingeniero.
2) Todos los NDT (Non Destructive Test) ensayos no-destructivos
que no se refieran específicamente en el Código.
3) Inspección de verificación, cuando lo requiera el Ingeniero.
4) Criterios de aceptación de soldaduras que no sean los
establecidos en la sección 6.
5) Criterios de Tenacidad (CVN) para soldar un metal con otro,
y/o cuando se requiera HAZ.
6) Para aplicaciones no – tubulares, ya sea que estas estén
cargadas estáticamente o cíclicamente.
7) Todos los requerimientos adicionales a los que no se refiera
específicamente en este Código.
8) Para las aplicaciones OEM, las partes responsables
involucradas.
1.4.1.1 Responsabilidades del Contratista.
El Contratista deberá ser responsable de las WPS, de la
calificación del personal, la inspección del contratista y del trabajo
pertinente en conformidad con los requerimientos de los
documentos del Contrato.
1.4.3 Responsabilidad del Inspector
1.4.3.1 Inspección del Contratista.
La inspección del Contratista será proporcionada por el
Contratista y se realizará según sea necesario para asegurar que
la calidad del trabajo del material cumpla con los requerimientos
de los documentos del Contrato.
1.4.3.2 Inspección de Verificación:
El Ingeniero determinará si la Inspección de Verificación será
pertinente. Las Responsabilidades de la verificación de
Inspección deberán establecerse entre el Ingeniero y el Inspector
de Verificación.
1.5 Aprobación.
Todas las referencias sobre la necesidad de aprobación, se
someterán a la aprobación por parte del Encargado de Obras
Civiles o del Ingeniero.
1.6 Símbolos de soldaduras.
Los símbolos de soldaduras serán aquellos que se muestran en la
última edición de AWS A2.4, símbolos para soldaduras, equipos de
soldadura y ensayos no- destructivos (“Symbols for Welding,
Brazing and Non-destructive Examination”). Las condiciones
especiales deberán explicarse en su totalidad mediante notas o
detalles agregados.
1.7 Precauciones sobre seguridad.
Este documento técnico no está dirigido a todas las soldaduras y a
los peligros de la salud. Sin embargo, puede encontrarse
información pertinente en los siguientes documentos:
1) ANSI Z49.1“Safety in Welding, Cutting and Allied Processes”
(Seguridad en soldaduras, cortes y procesos Anexos)
2) Impresos del fabricante sobre seguridad en cuanto a equipos
y materiales.
3) Otros documentos pertinentes según sea apropiado. Estos
documentos se referirán y deben seguirse de acuerdo a lo
requerido. (Ver también Anexo J sobre Prácticas Seguras) Nota:
Este Código puede involucrar materiales, operaciones y equipos
peligrosos. El Código no contiene indicaciones sobre todos los
problemas de seguridad asociados a su uso. Es responsabilidad
del usuario establecer la seguridad adecuada y las prácticas
saludables. El usuario debería determinar la aplicabilidad de
cualquier limitación reglamentaria previa a su uso.
1.8 Unidades Oficiales de Medidas.
Esta Norma hace uso, tanto de las unidades que se acostumbran
utilizar en EEUU, como las del Sistema Internacional de Unidades
(SI: International System). Las medidas puede que no sean
exactamente equivalentes; por lo tanto, cada sistema deberá
utilizarse independientemente del otro, sin ninguna combinación de
algún tipo. La Norma con la Designación D1,1:2002. Usa las
Unidades acostumbradas en EEUU. La Norma con Designación
D1.1M:2002 usa las Unidades SI. Estas últimas se muestran entre
paréntesis cuadrados [ ].
1.9 Documentos de Referencia.
El Anexo N contiene una lista de todos los documentos referidos
en este Código.
CAPITULO 2
2. DISEÑO DE CONEXIONES SOLDADAS.
2.0 Generalidades de la sección 2
Esta sección cubre los requerimientos para los diseños de las
conexiones soldadas. Está dividido en cuatro partes, de
acuerdo a lo siguiente:
Parte A Requerimientos comunes para el Diseño de
Conexiones Soldadas (Componentes No-tubulares y Tubulares)
Parte B Requerimientos Específicos para el Diseño de
Conexiones No-tubulares (Estáticamente o cíclicamente
cargadas). Los requerimientos deberán aplicarse además de
los requerimientos de la parte A y B.
Parte C Requerimientos específicos para el Diseño de
Conexiones No-tubulares (Cíclicamente cargados) cuando sea
aplicable, los requerimientos deberán aplicarse, además de los
requerimientos de la parte A y B.
Parte A
Requerimientos comunes para el diseño de conexiones
soldadas.
(Componentes No-tubulares y Tubulares)
2.1 Alcances de la Parte A
Esta parte contiene los requerimientos aplicables para el diseño
de todas las conexiones soldadas de las estructuras no-
tubulares y tubulares, independientes de la carga.
2.2 Planos y Especificaciones del Contrato
2.2.1 Información sobre Planos y Diseños.
Complete la información con respecto a la designación de la
especificación del metal base (ver 3.3. y 4.7.3), la localización,
tipo, tamaño y extensión de todas las soldaduras deberán
mostrarse claramente en los planos y especificaciones del
Contrato; de aquí en adelante será referido como los
documentos del Contrato. Si el Ingeniero requiere que se
efectúen soldaduras especificas en terreno, estas deberán
designarse en los documentos del Contrato.
Los planos de fabricación y montaje de aquí en adelante serán
referidos como planos de taller; deberán distinguirse claramente
entre soldaduras de taller y soldaduras en terreno.
2.2.2 Requerimientos sobre Fracto Tenacidad o
Resiliencia
Si se requiere fracto tenacidad o resiliencia de las uniones
soldadas, el Ingeniero deberá especificar la energía mínima
absorbida con la prueba de temperatura correspondiente para
la clasificación del metal de relleno que va a utilizarse, o el
Ingeniero deberá especificar que las WPS califiquen con las
pruebas CVN. Si se requiere de las WPS con las pruebas
CVN, el Ingeniero deberá especificar que las WPS califiquen
con las pruebas CVN . El Ingeniero deberá especificar la
energía mínima absorbida, la prueba de temperatura y si se va
a efectuar o no la prueba CVN en el metal para soldaduras, o
en ambas: el metal para soldadura y el HAZ (ver 4.1.1.3 y
Anexo III).
2.2.3 Requerimientos Específicos de Soldadura:
El Ingeniero, en los documentos del Contrato y el Contratista en
los planos de taller deberán indicar aquellas uniones o grupos
de uniones en las cuales el Ingeniero o el Contratista requieran
de un orden especifico de armado, de secuencia de soldadura,
la técnica de soldadura u otras precauciones especiales.
2.2.4 Tamaño y Longitud de las soldaduras:
Los planos de diseño del Contrato deberán especificar la
longitud efectiva de la soldadura, y para las soldaduras
acanaladas de penetración parcial; el tamaño de la soldadura
requerida “(E)”. Para soldaduras de filete y uniones T
inclinadas, los documentos de Contrato deberán contar con lo
siguiente:
1) Para las soldaduras de filete entre partes con superficies
entre piezas con superficies que se juntan en un ángulo entre
80ºy 100º, los documentos del Contrato deberán especificar el
tamaño del lado de la soldadura de ángulo; si son requeridos
por diseño, deberán indicarse en los documentos del Contrato.
2) Para soldaduras entre partes que al juntarse por men de
ángulos menores que 80ºo mayores que 100º, los documentos
del Contrato deben especificar la garganta efectiva
3) Los cordones de coronación para la soldaduras de filete, si
son requeridos por diseño, deben indicarse en los documentos
del Contrato
2.2.5 Requerimientos de los Planos de Taller:
Los planos de taller deberán indicar claramente, por medio de
símbolos o diagramas los detalles de las uniones soldadas
ranuras y la preparación del metal base requerido para
efectuarlas. Tanto el ancho como el espesor de la plancha de
acero de deberán detallarse.
2.2.5.1 Soldaduras Ranurados de Penetración Parcial:
Los planos de taller deberán indicar las profundidades de las
ranuras “S” necesarias para lograr el tamaño de la soldadura
“(E)” requerida para el proceso de soldadura y la posición de la
soldadura que vaya a utilizarse.
2.2.5.2 Soldaduras de Filete y Soldaduras de Uniones T
Inclinadas.
Lo siguiente se entregará en los planos del taller.
1) Para las soldaduras de filete en uniones en T inclinadas,
con superficies que se juntan en un ángulo entre 80º y 100º,
los planos de taller deberán mostrar el tamaño del lado de la
soldadura.
2) Para las soldaduras en T inclinadas entre componentes
con superficies que se juntan en ángulos menores que 80º y
mayores de 100º , los planos deberán mostrar la disposición
detallada de las soldaduras y el tamaño del lado requerido para
responder por los efectos geométricos de las uniones y donde
sea apropiado la reducción de pérdida Z para el proceso que va
a utilizarse y el ángulo.
3) Coronación e interrupción de la soldadura
2.2.5.3 Símbolos:
Los documentos del Contrato deberán mostrar los
requerimientos de la soldaduras ranuradas de penetración
parcial o completa. Los documentos del Contrato no necesitan
mostrar el tipo de ranura o las dimensiones de éstas. El
símbolo de la soldadura sin dimensiones y con Penetración
completa en el extremo designa una a soldadura de penetración
completa de la siguiente manera:
El símbolo de soldadura sin dimensión y con penetración
completa en el extremo, diseña una soldadura que desarrollará
el metal base adyacente en cuanto a tensión y corte. Un
símbolo de soldadura para una soldadura ranurada de
penetración completa deberá mostrar las dimensiones que
aparecen entre paréntesis arriba “(E1)” y/o bajo “(E2)” en la
línea de referencia para indicar los tamaños de la soldadura
ranurada en la otra, y en los lados de la flecha de la unión de
soldadura respectivamente, tal como se muestra a
continuación.
2.2.5.4 Dimensiones del Detalle Pre-calificadas.
Los detalles de la unión de penetración parcial y penetración
completa descritos en 3.12 y 3.13 han demostrado
repetidamente su adecuación al proporcionar las condiciones y
tolerancias necesarias para depositar y fundir el metal de
soldadura en buen estado al metal base. Sin embargo, el uso
de estos detalles no deberá interpretarse como que implica una
consideración de los efectos del proceso de soldadura en el
metal base, más allá del límite de fusión, ni la conveniencia del
detalle de la unión para una aplicación determinada.
2.2.5.5 Detalles especiales:
Cuando se requiera de detalles especiales en las ranuras,
estas se deberán detallar en los documentos del Contrato.
2.2.5.6 Requerimientos Específicos:
Todos los requerimientos de inspección especifica deberán
anotarse en los documentos del Contrato.
2.3 Areas Efectivas
2.3.1 Soldaduras ranuradas
2.3.1.1 Longitud efectiva:
La máxima longitud de la soldadura de cualquier soldadura
ranuradas, sin tomar en cuenta su extensión, deberá ser el
ancho de la parte unida, perpendicular a la dirección de la
tensión o carga de comprensión. Para las soldaduras
ranuradas que transmiten corte, la longitud efectiva es la
longitud especificada.
2.3.1.2 Tamaño efectivo de las Soldaduras Ranuradas de
Penetración Completa:
El tamaño de una soldadura ranurada de penetración completa
deberá ser del espesor más delgado de la parte unida. Un
aumento en el área efectiva con respecto a los cálculos del
diseño por refuerzos de soldadura está prohibido. Los tamaños
de ranura para conexiones entre T – Y y K en las soldaduras de
construcciones tubulares se muestran en la Tabla 3.6.
2.3.1.3 Tamaño mínimo de la soldadura Ranuras de
Penetración Parcial:
El tamaño mínimo de las soldaduras ranuradas deberá ser igual
o mayor que “(E)”, especificado en 3.12.2.1, a menos que el
WPS esté calificado en total conformidad con la Sección 4.
2.3.1.4 Tamaño de la Soldadura Efectiva ( ranuras
abocinadas )
El tamaño efectivo de las soldaduras ranuradas abocinadas
cuando están en la superficie de una barra redonda, en una
formación de curvatura de 90º, o de un tubo rectangular, deberá
ser tal como se muestra en 3.6, excepto a lo permitido por
4.10.5.-
2.3.1.5 Area efectiva de las Soldaduras Ranuradas
El área efectiva de las soldaduras ranuradas deberá ser el área
efectiva multiplicada por el tamaño efectivo de la soldadura.
2.3.2 Soldaduras de Filete
2.3.2.1 La Longitud Efectiva (Recta)
La longitud efectiva de un filete de soldadura recta deberá ser la
longitud total, los coronamientos. Ninguna reducción en la
longitud efectiva deberá asumirse en los cálculos del diseño
para permitir el cráter de inicio o la detención de soldadura.
2.3.2.2 Longitud Efectiva (Curvada)
La longitud efectiva de una soldadura de filete curvada deberá
medirse por la línea central de la garganta efectiva.
2.3.2.3 Longitud mínima
La longitud mínima de la soldadura de filete deberá ser a lo
menos cuatro veces el tamaño nominal, o el tamaño efectivo de
la soldadura deberá considerarse de manera que no exceda el
25% de su longitud efectiva.
2.3.2.4 Soldaduras de Filete Intermitente (Longitud Mínima)
La longitud mínima de los filetes de una soldadura de filete
intermitente deberá ser de 1-1/2 pulgadas (38 mm)
2.3.2.5 Longitud efectiva máxima
Para las soldaduras de filete cargadas en una extremo, efectivas
con una longitud de lado de hasta 100 veces, se permite tomar
la longitud efectiva igual a la longitud equivalente a la longitud
real. Cuando la longitud del cordón cargado en su extremo
excede las 100 veces, pero no más de 300 veces, el valor de la
longitud efectiva deberá determinarse al multiplicar la longitud
Real por el coeficiente de reducción ß.
Donde
ß: Coeficiente de reducción.
L: Longitud real de soldadura cargada en un extremo (final),
pulgadas [mm]
W: Tamaño del lado soldado, pulgadas [mm]
Cuando la longitud excede 300 veces el tamaño del lado, la
longitud efectiva deberá tomarse en 180 veces el tamaño del
lado.
2.3.2.6 Cálculos de la garganta efectiva
Para soldaduras de filete entre partes que se unan en ángulos
entre 80º y 100º, la garganta efectiva deberá tomarse como la
distancia más corta desde la raíz de la unión hasta la superficie
de la soldadura de una soldadura diagramática de 90º (ver
Anexo I). Para soldaduras en ángulos agudos entre 60ºy 80ºy
para soldaduras en ángulos obtusos mayores a 100º, deberá
calcularse el tamaño del lado requerida para proporcionar la
garganta efectiva especificada para que responda por la
geometría (ver Anexo 11). Para soldaduras en ángulos
agudos, entre 60ºy 30º, el tamaño del lado deberá aumentarse
por la pérdida de dimensión Z para responder por la certeza del
metal de soldadura en buen estado en el pasaje del ángulo de
fondo angosto, para el proceso de soldadura que va a utilizarse
(ver 2.3.3)
2.3.2.7 Refuerzo de las Soldaduras de filete
La garganta efectiva de una combinación de soldadura ranuras
de penetración parcial y de una soldadura de filete, será la
distancia más corta desde el ángulo de fondo (la raíz) hasta la
superficie (cara plana) de la soldadura diagramática, menos 1/8
pulgada [3mm] para el detalle de cualquier ranura que requiera
tal deducción. (ver Figura 3.3. y Anexo I).
2.3.2.8 Tamaño Mínimo:
El tamaño mínimo de la soldadura de filete no deberá ser
menor al tamaño requerido para transmitir la carga aplicada, no
lo que se entrega en 5.14.
2.3.2.9 Tamaño Máximo de Soldadura de Filete en Uniones
de Traslape.
El tamaño máximo de una soldadura de filete detallado en los
bordes del metal base en uniones de traslape deberá ser el
siguiente:
1) El espesor del metal base, para metales inferiores a ¼
pulgada de espesor [6mm] (ver Figura 2.1, detalle A).
2) 1/6 pulgada [2mm] menos de espesor del metal base,
para metal de ¼ pulgada [6mm] o más de espesor (ver Figura
2.1., Detalle B), a menos que la soldadura esté diseñada en
taller para ser construida y obtener el espesor de una garganta
efectiva para el tamaño de un lado igual al espesor del metal
base. En una condición así soldada, la distancia entre el borde
del metal base y el reborde de la soldadura puede ser inferior a
1/16 pulgadas [2mm], siempre que el tamaño de la soldadura
sea claramente verificable.
2.3.2.10 Area Efectiva de las Soldaduras de Filete:
El área efectiva deberá ser la longitud efectiva de la soldadura
multiplicada por la garganta efectiva.
2.3.3. Uniones en T Inclinadas
2.3.3.1 General:
Las uniones en T, en las cuales el ángulo entre las partes
unidas sea mayor a 100ºo menor a 80ºdeberán definirse como
uniones en T inclinadas. Los detalles de la unión en T inclinadas
pre-calificadas se muestran en la Figura 3.11. Los detalles de
las uniones de los lados obtuso y agudo pueden utilizarse juntos
o independientemente, dependiendo de las condiciones de
servicio y diseño con las consideración apropiada para efectos
de excentricidad.
2.3.3.2 Soldaduras en Ángulos Agudos entre 80º y 60º y en
Ángulos Obtusos Mayores que 100º:
Cuando las soldaduras se depositan en ángulos entre 80ºy 60º
o en ángulos superiores a 100º, los documentos del Contrato
deberán especificar la garganta efectiva requerida. Los planos
del taller deberán mostrar claramente la ubicación de las
soldaduras y las dimensiones de lado requeridas para satisfacer
la garganta efectiva requerida. (ver Anexo II)
2.3.3.3 Soldaduras en Ángulos entre 60ºy 30º:
Cuando se requiera una soldadura en un ángulo agudo que sea
inferior a 60º pero igual o mayor a 30º (Figura 3.11 D), la
garganta efectiva deberá aumentarse por la tolerancia de la
pérdida de Z (Tabla 2.2.). Los documentos del contrato deberán
especificar la garganta requerida. Los planos de taller deberán
mostrar las dimensiones de lado del filete para satisfacer la
garganta efectiva requerida, aumentada por la pérdida – Z
(Tabla 2.2) (ver Anexo II para el cálculo de la garganta efectiva)
2.3.3.4 Soldaduras en Ángulos Menores a 30º:
Las soldaduras depositadas en ángulos agudos menores a 30º
no deberán considerarse como efectivas para transmitir fuerzas
aplicadas, excepto como están modificadas en las estructuras
tubulares en 4.12.4.2.
2.3.3.5 Longitud efectiva en uniones en T Inclinadas:
La longitud efectiva de las uniones en T inclinadas deberán ser
la longitud total del tamaño de toda la soldadura. No se
asumirá reducción en los cálculos del diseño para permitir el
comienzo o la detención de la soldadura.
2.3.3.6 Tamaño Mínimo de la Soldadura de Unión en T
Inclinadas:
Deberán aplicarse los requerimientos de 2.3.2.8.
2.3.3.7 Garganta Efectiva de las Uniones en T Inclinadas:
La garganta efectiva de una unión T inclinada, en ángulos entre
60º y 30º deberá ser la distancia mínima desde el ángulo de
fondo (la raíz) hasta la cara plana diagramática, menos la
dimensión de reducción de pérdida Z. La garganta efectiva de
una unión en T inclinada en ángulos entre 80º y 60º y en
ángulos superiores a 100º deberán tomar la distancia más
corta, desde el ángulo del fondo (la raíz) de la unión hasta la
cara plana de la soldadura.
2.3.3.8 Area efectiva de las uniones en T Inclinada:
El área efectiva de las uniones en T inclinada deberá ser la
garganta efectiva multiplicada por la longitud efectiva.
2.3.4 Soldaduras de Filete en Orificios y Tapones
alargados
2.3.4.1 Limitaciones del diámetro y ancho:
El diámetro mínimo del orificio o del ancho del tapón, en el cual
se va a depositarse una soldadura de filete, no deberá ser
inferior al espesor de la parte en la cual se efectúa, más 5/16
pulgadas, [6mm]
2.3.4.2 Extremos de Soldadura tipo Tapón: Excepto para
aquellos extremos que se prolongan hasta el borde de la pieza,
los extremos de las ranuras deberán ser semi-circulares o
deberán tener las esquinas redondeadas, en un radio no
inferior al espesor de la pieza en la cual se efectúa.
2.3.4.3 Longitud Efectiva de las Soldaduras de Filete en
Orificios o Ranuras tipo tapones alargados. Para las
soldaduras de filete en orificios la longitud, debería ser de la
soldadura a lo largo de la línea central de la garganta.
2.3.4.4 Área Efectiva o Soldaduras de Filete en Orificios o
en Ranuras tipo tapón alargado. El área efectiva deberá ser
la longitud efectiva multiplicada por la garganta efectiva. En el
caso de las soldaduras de filete, de medida tal que se recubran
en la línea central cuando depositan en los orificios o en las
ranuras, el área efectiva no deberá considerarse como un área
mayor que la del corte transversal del orificio o la ranura en el
plano de la superficie de empalme.
2.3.5 Soldaduras de Tapón redondo y alargado.
2.3.5.1 Limitaciones sobre el diámetro y el ancho. El
diámetro mínimo del orificio o el ancho de la ranura en la cual se
va a depositar una soldadura de tapón o en ranura, no deberá
ser inferior al espesor de la pieza de la cual está hecha, más
5/16 pulgadas (8 mm). El diámetro máximo del orificio o el
ancho de la ranura no deberá exceder el diámetro mínimo más
1/8 pulgada [3 mm] ó 2-1/4 veces el espesor de la pieza,
cualquiera de ellas que sea mayor.
2.3.5.2 Longitud y Forma de la Ranura. La longitud de la
ranura en la cual se van a depositar las soldaduras tipo tapón
alargado no deberán exceder diez veces el espesor de la parte
en la cual está hecha. Los extremos de la ranura deberán ser
semi-circulares o deberán tener las esquinas redondeadas en
un radio no inferior al grosor de la parte en la cual está hecha.
2.3.5.3 Área Efectiva de Soldaduras de Tapón Redondas y
Alargadas. El área efectiva de las soldaduras de tapón deberá
ser el área nominal del orificio o la ranura en el plano de la
superficie de empalme.
Parte B
Requerimientos Específicos
para el Diseño de Conexiones No-Tubulares
(Estáticamente o Cíclicamente Cargadas)
2.4 General
Los requerimientos específicos de la Parte B, junto con los
requerimientos de la Parte A, deberán aplicarse a todas las
conexiones de los componentes no-tubulares sujetos a carga
estática. Los requerimientos de las Partes A y B, excepto según
lo modificado en la Parte C, también deberá aplicarse a las
cargas cíclicas.
2.5 Esfuerzo
2.5.1 Esfuerzos Calculados: Los esfuerzos calculados que
vayan a compararse con las tensiones permisibles mediante el
análisis apropiado, o las tensiones determinadas a partir de los
requerimientos mínimos de resistencia de la unión que puedan
establecerse en las especificaciones aplicables al diseño que se
invocan en este Código en cuanto al diseño de las conexiones
soldadas.
2.5.2 Esfuerzos Calculados Debido a Excentricidad. En el
diseño de las uniones soldadas, los esfuerzos calculados que
van a compararse con los esfuerzos permisibles, deberán
incluir aquellos referidos a la excentricidad del diseño, si las
hubiera, al alineamiento de las partes conectadas y en la
posición, tamaño y tipo de soldadura; excepto lo que se entrega
a continuación: Para las estructuras estáticamente cargadas,
no se requiere la localización de las soldaduras de filete para
equilibrar las fuerzas con respecto al eje neutro o a los ejes
para las conexiones de extremo de un solo ángulo, de un
ángulo doble y de componentes similares. En tales
componentes, las disposiciones de las soldaduras, en cuanto a
la zona donde se ubica un ángulo menor a 90º y uno mayor a
90º. Piezas angulares pueden distribuirse para conformar la
longitud de varios bordes disponibles.
2.5.3 Esfuerzos Permisibles del Metal Base
Los esfuerzos calculados del metal base no deberán exceder
los esfuerzos permisibles en las especificaciones aplicables del
diseño.
2.5.4 Esfuerzos Permisibles del Metal de Soldadura.
El Esfuerzo calculado en el área efectiva de las uniones
soldadas no deberá exceder las tensiones permisibles que se
entregan en la Tabla 2.3 permitida por 2.5.4.2 y 2.5.4.3.
2.5.4.1 Esfuerzo en las Soldaduras de Filete. El esfuerzo en
las soldaduras de filete deberá considerarse como el corte
aplicado al área efectiva en cualquier dirección de la carga
aplicada.
2.5.4.2 Tensión Permisible Alternativa en la Soldadura. El
esfuerzo de corte permisible en una soldadura de filete cargada
en un plano a través del centro de gravedad puede
determinarse según la Fórmula (1):
Fórmula (1) Fv = 0.30 FEXX(1.0 + 0.50 seno1,5
Donde
Fv = Esfuerzo de unidad permisible
FEXX = Número de clasificación del electrodo; es decir la
resistencia (fuerza) del electrodo.
Θ = El ángulo entre la dirección de la fuerza y el eje
del elemento de soldadura, en grados.
2.5.4.3 Centro Instantáneo de Rotación.
Los esfuerzos permisibles en los elementos de soldadura
dentro de un grupo de soldaduras que estén cargadas en plano
y que se analizan utilizando un centro instantáneo del método
de rotación para mantener la compatibilidad de deformación y
el comportamiento no-lineal de deformación por carga de las
soldaduras emplazadas en ángulos variables deberá ser la
siguiente:
Fvx = Σ Fvix
FVY = Σ Fviy
Fvi = 0.30 FEXX (1.0+0.50 seno1.5
Θ F(p)
F (Ρ) = [p (1.9-0.9ρ)] 0.3
M = Σ [Fviy(x) - Fvix(y)]
donde
Fvx = Fuerza interna total en dirección x
Fvy = Fuerza interna total en dirección y
Fvix = Componente x de esfuerzo Fvi
Fviy = Componente y de esfuerzo Fvi
M = Momento de fuerzas internas con respecto al centro de
rotación instantánea
ρ = ∆1/∆m relación de la deformación del elemento “i” con
respecto al elemento en el esfuerzo máximo.
∆m = 0.209 (Θ +
6) 0.32
W, deformación del elemento soldado
en su tensión máximo, pulgadas (mm).
∆u = 1.087 (Θ+ 6) 0.65
W<0.17 W. Deformación del elemento
soldado en su tensión última, generalmente en el elemento más
lejano del centro de rotación instantáneo - pulgadas (mm).
W = Tamaño del lado de la soldadura de filete, pulgadas [mm].
∆i = Deformación de los elementos de soldados en niveles de
esfuerzo intermedio, la linearidad proporcionada para la
deformación crítica basada en la distancia desde el centro de
rotación instantáneo, pulgadas [mm]= r1 ∆u/rcrit
x = x1, componente de r1
y = y1, componente de r1
rcrit = distancia desde el centro de rotación instantánea
hasta el elemento soldado con una relación mínima de: ∆u/r1
razón, pulgada (mm).
2.5.5 Incremento del Esfuerzo Permisible.
En donde las especificaciones aplicables al diseño permitan el
uso de un incrementado esfuerzo en el metal-base por alguna
razón, deberá aplicarse un incremento correspondiente esfuerzo
permitido dado aquí, pero no a los rangos de esfuerzo
permitidos para el metal-base o el metal de soldadura sujeto a
carga cíclica.
2.6 Configuración y Detalles de la Unión.
2.6.1 Consideraciones Generales:
Las conexiones soldadas deberán estar diseñadas para
satisfacer los requerimientos de resistencia y rigidez o de
flexibilidad de las especificaciones generales que se invoquen.
2.6.2. Conexiones y Empalmes en piezas de compresión
2.6.2.1 Conexiones y Empalmes Designados para Soportar
a otros que no sean Conexiones a las Placas Base:
A menos que se especifique de otro modo en los documentos
del contrato, los empalmes de las columnas que estén
terminados para soportar, deberán estar conectados por
soldaduras de ranuras de penetración parcial o por soldaduras
de filete, suficientes como para mantener las partes en su lugar.
En donde estén terminados otros componentes para
compresión, que no sean columnas para soportar en empalmes
o en conexiones, deberán estar diseñados para mantener todas
las partes alineadas, y deberán proporcionarse para el 50% de
la fuerza en el componente. Deberán aplicarse los
requerimientos de la Tabla 3.4 ó 5.8.
2.6.2.2 Conexiones y Empalmes No Terminados para
Soportar, Excepto para las Conexiones a las Placas Base.
Las soldaduras que unen empalmes en columnas y empalmes
y conexiones en otras piezas de compresión que no estén
terminados para soportar, deberán diseñarse para transmitir la
fuerza en los componentes; a menos que se especifiquen en
las soldaduras de penetración completa o en requerimientos
más restrictivos en los documentos del contrato o en las
especificaciones regulatorias. Los que deberán aplicarse
según los requerimientos de la Tabla 3.4 o la Tabla 5.8.
2.6.2.3 Conexiones a las Placas Base.
En las Placas base de las columnas y en otros componentes de
compresión, la conexión deberá ser la adecuada para mantener
los componentes firmemente en su lugar.
2.6.3 Carga en todo el espesor del Metal base.
Las uniones en T y en esquina, cuya función sea transmitir el
esfuerzo normal a la superficie de un componente conectado,
especialmente cuando el espesor del metal base del
componente secundario o el tamaño de la soldadura requerida
sea de ¾ de pulgada(20 mm) o mayor, deberá prestársele
atención especial durante el diseño a la selección del metal
base y a los detalles. Los detalles de la unión que minimizan la
intensidad del esfuerzo en el metal base sujeto al esfuerzo en
dirección de todo el espesor, deberá utilizarse en donde sea
práctico. Deberán evitarse los tamaños de especificación de
soldaduras más grandes que lo necesario para transmitir el
esfuerzo calculado.
2.6.4 Combinaciones de Soldaduras:
Excepto a lo que se entrega aquí, si dos o más soldaduras de
diferente tipo (ya sea ranuradas o de filete o de tapón redondo
o de tapón alargado) están combinadas para compartir la carga
en una sola conexión, la capacidad de la conexión deberá
calcularse como la suma de las soldaduras individuales
determinadas relativas a la dirección de la carga aplicada. Este
método de agregar capacidades individuales de soldaduras no
se aplica a las soldaduras de filete que refuerzan las soldaduras
ranuradas de penetración completa (ver Anexo I).
2.6.5 Contorno de las Superficies de Uniones en T y en
Esquinas.
Las soldaduras de filete pueden aplicarse sobre las soldaduras
ranuradas de penetración completa y penetración parcial de
uniones en T y uniones de esquina, con el propósito de
contornear las superficies de la soldadura o para reducir las
concentraciones de esfuerzo en la esquina de 90º. Cuando se
usa en tales soldaduras de filete los contornos de superficie en
aplicaciones estáticamente cargadas, el tamaño no deberá ser
mayor que 5/16 pulgadas [8 mm]. El refuerzo tipo filete en la
superficie de las soldaduras de unión en T y en uniones de
esquina que ocurren naturalmente, no deberán ser rechazadas,
ni tampoco necesitarán quitarse; ya que no interfieren con otros
elementos de la construcción.
2.6.6 Orificios de Acceso a la Soldadura
Cuando se requieran orificios de acceso a la soldadura, estos
deberán tener el tamaño necesario para los espacios para el
relleno de metal del soldadura de buena calidad. Deberán
aplicarse los requerimientos forma y tamaño de 5.17.1. La
persona que está a cargo del diseño y los detalles deberá
reconocer que los orificios de tamaño mínimo requerido pueden
afectar el área neta máxima disponible en el metal base
conectado.
2.6.7 Soldaduras con Remaches o Pernos.
Las conexiones que están soldadas a un componente y
apernadas o remachadas a la otra, deberán permitirse. Sin
embargo, los remaches y pernos que se usan en conexiones de
soporte (provisorio) no deberán considerarse como para
compartir las carga en combinación con las soldaduras en una
superficie de empalme común. Las soldaduras en tales
conexiones deberán adecuarse para soportar la carga completa
en la conexión. Los pernos de alta resistencia, instalados
según los requerimientos para las conexiones slip critical,
previo a la soldadura, pueden considerarse como para
compartir la carga con las soldaduras. Ver: Especificaciones
para Uniones Estructurales, Utilizando la Norma ASTM A 325 o
Pernos A 490 del Consejo de Investigación sobre Conexiones
Estructurales. (“ A 490 bolts of the Research Council on
Structural Connections”).
2.7 Configuración y Detalles de la Unión –
Soldaduras Ranuradas.
2.7.1 Transiciones en Espesores y Anchos: La tensión de
las uniones a tope entre componentes alineados axialmente, de
diferentes espesores o anchos, o ambos, y que están sujetos a
un esfuerzo de tensión mayor que 1/3 de lo permitido según
diseño del esfuerzo de tensión, deberá efectuarse de tal
manera que la inclinación en la transición no exceda de 1 a 2 ½
pulgadas (ver Figura 2.2 sobre el espesor y Figura 2.3 sobre el
ancho). La transición deberá lograrse biselando la parte más
gruesa, ahusando la parte más ancha, inclinando el metal de
soldadura, o mediante una combinación de ambos. Cuando se
requieran las transiciones en el espesor o en el ancho, en los
casos donde el esfuerzo de tensión sea inferior al permisible,
éstas deberán mostrase en los documentos del contrato.
2.7.2 Prohibición de soldaduras Ranuradas de Penetración
Completa de Longitud Parcial.
Estarán prohibidas las soldaduras ranuradas de penetración
completa de longitud parcial o intermitente, excepto que los
componentes insertos de los elementos conectados por
soldaduras en ángulo puedan tener soldaduras acanaladas de
longitud limitada en puntos de aplicación de carga localizada
para participar en la transferencia de carga localizada. La
soldadura acanalada deberá extenderse de tamaño uniforme, a
lo menos en la longitud requerida para transferir la carga. Más
allá de esta longitud, la ranura se realizará con una transición
en profundidad cero a una distancia no inferior a 4 veces su
profundidad. La acanaladura deberá rellenarse pareja (a ras),
antes de la aplicación de la soldadura en ángulo.
2.7.3 Soldaduras Ranuradas Intermitentes de Penetración
Completa:
Las soldaduras ranuradas intermitentes de penetración parcial,
las de biselado sobresaliente y las soldaduras acanaladas
sobresalientes pueden utilizarse para transferir el esfuerzo
cortante entre las partes conectadas.
2.7.4 Remoción de Planchas de Extensión.
Para estructuras no-tubulares cargadas estáticamente, no es
necesario quitar las planchas de extensión. Cuando se requiera
quitarlas o cuando los requerimientos de acabado de la
superficie, sean diferentes a lo descrito en 5.15.4, los
requerimientos deberán especificarse en los documentos del
contrato.
2.8 Configuración y Detalles de la Unión – Uniones
Soldadas en Filete.
2.8.1 Uniones Traslapadas.
2.8.1.1 Soldaduras de Filete Transversales.
Las soldaduras de filete, transversales en uniones traslapadas
que transfieren el esfuerzo entre las partes cargadas
axialmente, deberán ser de doble soldadura (Ver Figura 2.4),
excepto en donde la deformación de la unión sea lo
suficientemente restringida como para evitar su abertura bajo
carga.
2.8.1.2 Traslape Mínimo.
El traslape mínimo de las partes en las uniones de traslape que
soportan esfuerzo, deberá ser de 5 veces el espesor de la parte
más delgada, pero no inferior a 1 pulgada (25 mm). A menos
que se evite la deformación fuera de plano de las partes, éstas
deberán soldarse con doble cordón (Ver Figura 2.4) o que estén
unidas a lo menos por dos líneas transversales de soldaduras
de tapón redondo o alargado, o por dos o más cordones
longitudinales o soldaduras de tapón alargado.
2.8.2 Soldaduras Longitudinales de Filete.
Si las soldaduras de filete longitudinales se van a utilizar
solamente en las uniones traslapadas de las conexiones finales
de barra plana o en los componentes de placas metálicas, la
longitud de cada soldadura de filete no deberá ser inferior a la
distancia perpendicular entre ellas (Ver Figura 2.5). El espacio
transversal de las soldaduras de filete longitudinales utilizadas
en las conexiones terminales no deberá exceder 16 veces el
espesor de la parte más delgada de la conexión, a menos que
se haga una estipulación apropiada (como soldaduras
intermedias tipo tapón redondo o alargado) para evitar la
deformación o separación de las partes. Las soldaduras de
filete longitudinal pueden estar en los bordes del miembro
(componente) o en las ranuras. El diseño de las conexiones
que utilicen soldaduras de filete longitudinales para los
componentes que no sean cortes transversales de barra plana,
deberá seguir las especificaciones generales del diseño.
2.8.3 Terminaciones de las Soldaduras de Filete.
2.8.3.1 General.
Las terminaciones de las soldaduras de filete pueden
extenderse hasta los extremos o hasta los lados de los
componentes o pueden interrumpirse o tener extremos
redondeados, excepto según los siguientes casos limitados.
2.8.3.2 Uniones Traslapadas Sujetas a Tensión.
En las uniones traslapadas en las cuales una parte se extiende
más allá del borde o del lado de una parte sujeta a un esfuerzo
de tensión, las soldaduras de filete deberán terminar en un
tamaño no menor que el tamaño de la soldadura, desde el
comienzo de la extensión (Ver Figura 2.6).
2.8.3.3. Longitud máxima de retorno en el extremo.
Las uniones deberán disponerse de manera que permitan la
flexibilidad en el diseño de conexión. Si los lados
sobresalientes de conexión con el metal-base están unidas con
retornos en los extremos, la longitud del retorno en el extremo
no deberá exceder cuatro veces el tamaño nominal de la
soldadura (ver Figura 2.7 sobre la extensión de las conexiones
flexibles.)
2.8.3.4 Soldaduras de los Atiezadores Transversales.
Excepto en donde los extremos de los atiezadores estén
soldados al flange, las soldaduras que unen los atiezadores
transversales a las vigas (de alma llena) deberán comenzarse o
terminarse en no menos de 4 veces, ni en más de 6 veces el
espesor de la brida de unión, desde la zona del ángulo mayor
que 90ºde la soldadura hasta el flange de ésta.
2.8.3.5 Lados opuestos de un Plano Común.
Las soldaduras de filete en los lados opuestos de un plano
común, deberán interrumpirse en la esquina común de ambas
soldaduras (Ver Figura 2.8).
2.8.4 Soldadura de Filete en Orificios o Ranuras.
Las soldaduras de filete en orificios o ranuras en uniones de
traslape pueden utilizarse para transferir el corte o para evitar
la deformación o separación de los componentes traslapados.
Los espacios mínimos y dimensiones mínimas de los orificios o
ranuras para las soldaduras de filete deberán estar en
conformidad con los requerimientos de 2.9, 2.3.4.1, 2.3.4.2,
2.8.1 y 2.8.2. Estas soldaduras de filete pueden solaparse
según las estipulaciones de limitación de 2.3.4.4. Las
soldaduras de filete en orificios o ranuras no se consideran
como soldaduras de orificio tipo tapón redondo o alargado.
2.8.5 Soldaduras de filete Intermitente.
Pueden usarse las soldaduras en ángulo intermitente para
transferir el esfuerzo entre las partes conectados.
2.9 Configuración y Detalles de la Unión –
Soldaduras de Orificio tipo tapón redondo y
alargado.
2.9.1 Espacio Mínimo (Soldadura de orificio tipo tapón
redondo).
El espacio mínimo de un centro a otro de estas soldaduras
deberá ser de 4 veces el diámetro del orificio.
2.9.2 Espacio mínimo (Soldaduras de orificio tipo tapón
alargado).
El espacio mínimo de un centro a otro de las líneas de las
soldaduras tipo tapón alargado en dirección transversal a su
longitud, deberá ser 4 veces el ancho de la ranura. El espacio
mínimo de un centro a otro, en una dirección longitudinal,
deberá ser 2 veces la longitud de la ranura.
2.9.3 Dimensiones Pre-calificadas.
Las dimensiones para las soldaduras pre-calificadas de orificio
tipo tapón redondo o alargado están descritas en 2.3.5 y en
3.10.
2.9.4 Prohibición en acero enfriado y templado.
Deberán prohibirse las soldaduras de orificio tipo tapón redondo
o alargado en aceros enfriados y templados con un Fy mínimo
especificado y mayor a 70 ksi (490 Mpa).
2.10 Placas de relleno.
Cuando quiera que sea necesario utilizar placas de relleno en
las uniones que requieran transferir fuerza aplicada, las placas
de relleno y las soldaduras de conexión deberán cumplir con los
requerimientos de 2.10.1 ó 2.10.2; según sea aplicable.
2.10.1 Placas de relleno delgadas.
Las placas de relleno menores a ¼ de pulgada [6 mm] de
espesor no deberán utilizare para transferir tensión. Cuando el
espesor de la placa de relleno sea menor a ¼ de pulgada [6
mm], o cuando el espesor sea mayor a ¼ de pulgada [6 mm] ,
pero no sea adecuada para transferir la fuerza aplicada entre
las partes conectadas, la placa de relleno deberá mantenerse
pareja con el borde de la parte conectada externa, y el tamaño
de la soldadura aumentará por sobre el tamaño requerido en
una cantidad igual al espesor de la placa de relleno (Ver Figura
2.9).
2.10.2 Placas de Relleno Gruesas
Cuando el espesor de la placa de relleno es adecuado para
transferir la fuerza aplicada entre las partes conectadas, la
placa de relleno deberá prolongarse más allá de los bordes de
la parte externa conectada al metal base. Las soldaduras que
unen la parte externa conectada al metal base con la placa de
relleno, deberán ser suficientes para transmitir la fuerza a la
placa de relleno, y el área sujeta a la fuerza aplicada en la
placa de relleno deberá ser adecuada para evitar recargar la
placa de relleno con la parte interna conectada al metal base
deberán ser suficientes para transmitir la fuerza aplicada (Ver
Figura 2.10)
2.10.3 Requerimientos de Diseño de Taller.
Las uniones que requieren placas de relleno deberán contar
con todos los detalles del plano de taller y de montaje.
2.11 Componentes Construidos
2.11.1. Soldadura mínima requerida.
Si se van a utilizar dos o más placas o perfiles laminados para
construir un componente, deberán contarse con soldadura
suficiente ( de filete, tipo tapón redondo y alargado) para hacer
que las partes actúen al unísono ( como una sola) pero no
menor que lo que pueda requerirse para transmitir el esfuerzo
calculado entre las partes unidas.
2.11.2. Espacio máximo de las soldaduras intermitentes
2.11.2.1 General.
Excepto como se pueda establecer en 2.11.2.2 ó 2.11.2.3. el
máximo espacio longitudinal de las soldaduras intermitentes
que conecten una placa a otros componentes no deberán
exceder 24 veces el espesor de la placa más delgada, ni
exceder 12 milímetros [300mm]. el espacio longitudinal entre
las soldaduras intermitentes de filete que conectan dos o más
perfiles laminados, no deberán exceder 24 pulgadas [600mm].
2.11.2.2 Componentes de compresión.
En los componentes de compresión construidos , excepto lo
que se entrega en 2.11.2.3, el espacio longitudinal de los
segmentos con soldadura de filete intermitente, a lo largo de
los bordes de un componente de la placa externa con otros
componentes, no deberán exceder las 12 pulgadas [300mm],
no el espesor de la placa deberá excederse en 0.730 E/Fy
veces (Fy = límite de fluencia mínimo especificado, y E es el
módulo de elasticidad de Young para el tipo de acero que se
está utilizando). Cuando los segmentos intermitentes de la
soldadura de filete se alternan en los bordes opuestos de los
componentes de la placa externa más angosta que el ancho que
se especifica en la frase siguiente, el espacio no deberá exceder
las 18 pulgadas [460 mm],ni el espesor de la placa en 1.10
E/Fy veces. El ancho sin respaldo de la viga muestra, la placa
cubierta o as placas diafragma, entre líneas adyacentes de
soldaduras, no deberán exceder es espesor de la placa de 1.46
veces E/ F Y2. Cuando el espacio transversal sin respaldo
exceda este límite, pero una porción de su ancho no sea mayor
a 1.46 E/Fy veces, el espesor, satisfaría el requerimiento de
esfuerzo y el componente deberá ser considerado aceptable.
2.11.2.3 Acero Resistente a la intemperie no- pintado
Para los componentes de acero resistentes a la intemperie no –
pintado, expuesto a la corrosión atmosférica, si se van a utilizar
soldaduras de filete intermitente, el espacio no deberá exceder
14 veces el espesor de la placa más delgada, ni las 17 pulgadas
(180 mm).
Parte C
Requerimientos Específicos para el Diseño de
Conexiones No- Tubulares (Cíclicamente
Cargadas.)
2.12 General
2.12.1 Aplicabilidad
La parte C se aplica solamente a los componentes no- tubulares
y a las conexiones sujetas a carga cíclica dentro del límite
rangos de una frecuencia y magnitud suficientes para originar
fisuras y la falla progresiva (fatiga). Las estipulaciones de la
Parte C entregan un método para evaluar los efectos de
repetidas fluctuaciones de esfuerzo en elementos estructurales
no- tubulares soldadas, los cuales deberán aplicarse para
minimizar la posibilidad de una falla por fatiga.
2.12.2 Otras estipulaciones pertinentes.
Las estipulaciones de las Partes A y B deberán aplicarse para
diseñar los componentes y a las conexiones sujetas a los
requerimientos de la Parte C.
2.12.3 Responsabilidad del Ingeniero.
El Ingeniero deberá proporcionar, ya sea, los detalles
completos, incluyendo los tamaños de las soldaduras; o deberá
especificar el ciclo de la vida útil planeado y rango máximo de
los momentos, los cortes y las reacciones de las conexiones en
los documentos del Contrato.
2.13 Limitaciones
2.13.1 Umbral de alcance (rango) de la Tensión.
No se requerirá evaluación de resistencia a la fatiga si el rango
de esfuerzo de carga viva es menor que el rango de esfuerzo
umbral: Fth (Ver Tabla 2.4)
2.13.2 Fatiga de Ciclo Bajo.
Las estipulaciones de la Parte C no son aplicables a los casos
de carga de ciclo – bajo, los cuales inducen tensiones
calculadas en el rango de tensión inelástico.
2.13.3 Protección contra Corrosión.
La resistencia a la fatiga descritas en la Parte C son aplicables
a las estructuras con protección apropiada contra la corrosión,
o que están sujetas sólo a ambientes corrosivos leves, tal como
las condiciones atmosféricas Normales.
2.13.4 Componentes Redundantes – No- Redundantes.
Este Código ya no reconoce una distinciones entre
componentes redundantes y no- redundantes.
2.14 Cálculo de Esfuerzo
2.14.1 Análisis Elástico.
Los esfuerzos calculados y los rangos de tensión deberán ser
nominales, basados en el análisis de esfuerzo elástica a nivel
del componente. Las tensiones no necesita amplificarse por
factores de concentración de esfuerzo para discontinuidades
geométricas locales.
2.14.2 Tensión Axial y Curvatura.
En el caso del esfuerzo axial combinado con curvatura, el
esfuerzo máximo combinado deberá ser el que corresponda a
los casos de carga aplicada correspondiente.
2.14.3 Secciones simétricas.
Para los componentes que tiene cortes transversales
simétricos, las soldaduras de conexión deberán disponerse, de
preferencia, simétricamente alrededor del eje del componente,
o si no es práctica la disposición simétrica, el total de esfuerzo,
incluyendo aquel resultante de la excentricidad de la unión,
deberán incluirse en el cálculo del rango de esfuerzo.
2.14.4 Componentes Angulares.
Para los componentes angulares tensionados axialmente, el
centro de gravedad de las soldaduras conectoras deberá
quedar entre la línea del centro de gravedad de la sección
transversal del ángulo y el centro del lado conectado, en cuyo
caso pueden ignorarse los efectos de excentricidad. Si el centro
de gravedad de la soldadura de conexión queda fuera de esta
zona, los esfuerzos totales, incluyendo aquellos que resultan de
la excentricidad de la unión, desde el centro de gravedad del
ángulo, deberán incluirse en el cálculo del rango de esfuerzo.
2.15 Esfuerzos y Rangos Permisibles.
2.15.1 Rangos Permisibles.
Las Tensiones calculadas de la unidad en soldaduras no
deberán exceder las tensiones permisibles descritas en la
Tabla 2.3.
2.15.2 Rangos de Esfuerzo Permisible
El rango de esfuerzo se define como la magnitud de fluctuación
en el esfuerzo que resulta de la repetida aplicación y eliminación
de la carga viva. En el caso de esfuerzo inverso, el rango de
esfuerzo deberá comportarse como la suma numérica de las
tensiones de los esfuerzo y comprensión máxima repetidas o la
suma de los esfuerzos cortantes máximos en dirección opuesta
a un punto dado; como resultado de disposiciones diferidas de
la carga viva. El rango calculado de esfuerzo no deberá
exceder el máximo computado por las Fórmulas (2) a la (5),
según sea aplicable. (Ver Figura 2.11, con respecto a un
trazado gráfico de las Fórmulas (2) hasta la (5) sobre Categorías
de esfuerzo A, B, B´, C, D, E, E´, y F).
Para las Categorías A, B, B´, C, D, E y E´, el rango de esfuerzo
no deberá exceder Fsr, de acuerdo a lo determinado por la
Fórmula (2).
Fórmula (2)
En la cual:
Fsr : Rango de esfuerxo permisible, ksi [ MPa ]
Cf : Constante de la Tabla 2.4 para todas las Categorías,
excepto la Categoría F.
N : Número de ciclos del rango de esfuerzo en la vida útil del
diseño.
: Ciclos por día x 365 x años de vida útil del diseño.
FTH : Umbral del rango de esfuerzo por fatiga; ese es el rango
de esfuerzo máxima para la vida útil infinita, ksi. [ MPa ].
Para Categoría de tensión F. El rango de esfuerzo no deberá
exceder FSR de acuerdo a lo determinado por la Fórmula (3).
Fórmula (3)
En la cual:
Cf : Constante de la Tabla 2.4 para la Categoría F.
Para los elementos de la placa cargada de tensión en uniones
cruciformes, en T y en detalle de esquinas, los detalles con
soldaduras de penetración completa o penetración parcial, con
soldaduras de filete, o una combinación de las anteriores,
transversales a la dirección del esfuerzo, el rango máximo de
tensión en la sección transversal del elemento de la placa
cargada de efuerzo deberá determinarse por (a), (b) o (c) como
sigue:
a) Para el corte transversal de un elemento de la plancha
cargada por esfuerzo, el rango de esfuerzo máximo en la
sección transversal del metal base en el área de la garganta de
la soldadura, regulada por consideración de iniciación de fisura
desde el área mayor a 90ºde la soldadura el rango esfuerzo no
deberá exceder FSR como lo determina la Fórmula (2),
Categoría C; la cual deberá ser igual a:
b) Para las conexiones de los extremos de los elementos de
la placa cargada de esfuerzo que utilizan soldaduras
transversales de penetración parcial, con o sin soldaduras filete
con refuerzo o de contorno, el rango máximo de esfuerzo en la
sección transversal del metal base de la garganta de la
soldadura regulada considerando una iniciación de fisura
desde la raíz de la soldadura, no deberá exceder FSR, según
acuerdo a lo determinado por la Fórmula (4).
Fórmula (4)
En la cual:
R PJP : Factor de reducción para las uniones de penetración
parcial reforzadas o no- reforzadas.
R pjp
0.583 (para mm)
2ª : La longitud de la superficie de la raíz no- soldada en la
dirección del espesor de la placa cargada de tensión.
Tp : El espesor del elemento de la placa cargada de tensión.
(Pulgada o milímetro)
W : El tamaño del lado del cordón de refuerzo o contorno, si
lo hubiera, en la dirección del espesor de la placa cargada de
tensión (pulgada o milímetro)
C : Para las conexiones finales de los elementos de la placa
cargada de tensión, utilizando su par de soldaduras de filete, el
rango máximo de tensión en la sección transversal del metal
base de la garganta de la soldadura regulada por la
consideración de iniciación de fisura, desde la raíz de la
soldadura, debido a la tensión la raíz, no deberá exceder FSR,
según lo determinado por la Fórmula (5). Adicionalmente, el
rango de esfuerzo cortante en la garganta de la soldadura no
deberá exceder FSR, según la Fórmula (3).
Categoría F
Fórmula (5)
En la cual:
R fil : Factor de reducción para uniones que usen solamente un
par de soldaduras de filetes transversales.
0.583 (para mm)
2.16 Detalles, Fabricación y Montaje
2.16.1 Transiciones en Espesor y Ancho
2.16.1.1 Transiciones en el espesor de las uniones a tope
Las uniones de tope entre las partes que tienen un espesor
desigual y están sujetas a esfuerzo de tensión cíclica, deberán
tener una transición uniforme entre las superficies descentradas
en una inclinación no mayor a 1 – 2 ½ pulgadas con respecto a
la superficie de cada parte. La transición puede efectuarse
realizando la pendiente con la soldadura, biselando la parte
más gruesa o por la combinación de ambos métodos. (Ver
Figura 2.3).
2.16.1.2 Transiciones en el Ancho de la Unión de Tope.
Las uniones de tope entre partes que tienen espesor desigual y
están sujetas a esfuerzo de tensión cíclica deberán tener una
transición uniforme entre la diferencia de los bordes desviados
en una inclinación de no más de 1 en 2- ½ con el borde de
cada parte, o deberá contar con una transición de 24 pulgadas
[600 mm] de radio mínimo tangente a la parte más angosta en
el centro de la unión de tope (Ver Figura 2.12). Un aumentado
rango de esfuerzo puede utilizarse para aceros que tienen un
limite de esfuerzo mayor a 90 ksi [620 MPa] con detalles que se
incorporan al radio.
2.16.2 Backing de Acero
2.16.2.1 Soldaduras para anexar backings de acero
Los requerimientos sobre soldaduras para anexar planchas de
respaldo de acero, y si es que el refuerzo deberá quitarse o
dejarse en su lugar, deberá determinarse de acuerdo a lo
escrito en 2.15.2.2; 2.16.2.3; 2.16.2.4 y las categorías del rango
de esfuerzo de la Tabla 2.4. El Ingeniero deberá registrar la
categoría de esfuerzo por fatiga en los planos del Contrato. El
Contratista deberá anotar en los planos de taller la localización
requerida, el detalle de las soldaduras que van a utilizarse; si
las soldaduras por puntos deberán estar dentro o deberá
permitirse que estén fuera de ella; y si se permitirá que la
plancha de respaldo permanezca en su lugar o si deberá
quitarse para corresponder con la categoría del rango de
esfuerzo propuesto.
2.16.2.2 Uniones de esquina y en T de penetración
completa efectuadas en un solo lado.
Las soldaduras para anexar planchas de respaldo pueden estar
dentro o fuera de la ranura de unión. La plancha de respaldo
para las uniones sujetas a carga de tensión transversal cíclica
(fatiga), deberán quitarse, y el lado de la plancha de respaldo
de la unión terminada deberá ser consistente con la superficie
soldada. Cualquier discontinuidad inaceptable descubierta o
que sea provocada por haber quitado la plancha de respaldo
deberá ser reparada de acuerdo al criterio de aceptación de
este Código.
2.16.2.3 Empalmes a Tope de Penetración Completa
Las soldaduras para anexar planchas de respaldo pueden estar
adentro o fuera de la ranura, a menos que esté restringido en la
descripción sobre categoría de esfuerzo. Las soldaduras por
puntos colocadas afuera de la ranura de la unión deberán
terminar no más cerca que ½ pulgada [12 mm] desde el borde
de la parte conectada. La plancha de respaldo puede dejarse
en su lugar o quitarse, a menos que esté restringido en la
categoría de esfuerzo utilizada en el diseño.
2.16.2.4 Soldaduras Ranuradas y Uniones de Esquina
Longitudinales
La plancha de respaldo de acero, si se utiliza deberá ser
continua, a todo el largo de la unión. Las soldaduras para
anexar la plancha de respaldo pueden estar dentro o fuera de la
ranura (Ver 5.10.2)
2.16.3 Soldaduras de Contorno en las Uniones de Esquina
y uniones en T.
En las uniones de esquina transversales y en uniones en T
sujetas a tensión, o que la tensión se deba a curvaturas, deberá
agregarse en las esquinas entrantes una sola pasada de
soldadura de filete de un tamaño no inferior a ¼ de pulgada [6
mm]
2.16.4 Bordes Cortados con Soplete
Los bordes cortados con soplete no necesitan rectificado,
siempre que cumplan con las estipulaciones sobre aspereza de
5.15.4.3.
2.16.5. Uniones a Tope Cargadas Transversalmente
Para las uniones a tope cargadas transversalmente, deberán
utilizarse planchas de extensión para la combinación de la
terminación soldada afuera de la unión terminada. No deberán
utilizarse discos terminales. Las planchas de extensión de las
soldaduras deberán quitarse y el extremo de la soldadura
terminada deberá quedar a ras con el borde de la pieza.
2.16.6 Terminaciones de Soldaduras de Filete
Además de los requerimientos de 2.8.3.3, se aplica lo siguiente
para las terminaciones de las soldaduras sujetas a carga cíclica
(fatiga). Para las conexiones y detalles con fuerzas cíclicas en
elementos sobresalientes, de una frecuencia y magnitud que
tendería a provocar una falla progresiva que se inicie en un
punto de esfuerzo máximo al final de la soldadura, las
soldaduras de filete deberán dar vuelta alrededor de lado o del
final; a una distancia no menor a dos veces el tamaño de la
soldadura nominal.
2.17 Uniones y Soldaduras Prohibidas.
2.17.1 Soldaduras Ranuradas de un solo lado
Las soldaduras ranuradas efectuadas de un solo lado sin
plancha de respaldo, o hechas con planchas de respaldo que no
sean de acero, que no hayan calificado para la conformidad con
la Sección 4 deberán prohibirse, excepto que estas
prohibiciones para soldaduras ranuradas de un lado no deberán
aplicarse a lo siguiente:
1) Componentes secundarios o miembros que no soporten
esfuerzo.
2) Uniones de esquina paralelas a la dirección del esfuerzo
calculado entre componentes de elementos construidos.
2.17.2 Soldaduras Ranuradas en Posición Plana
Las soldaduras de ranura en bisel simple y las soldaduras
ranuradas en J en uniones soldadas en posición plana deberán
prohibirse en donde las uniones ranuradas en V o en U se
puedan practicar.
2.17.3 Soldaduras de filete inferiores a 3/16 pulgadas [5 mm]
Las soldaduras de filete que sean inferiores a 3/16 [5 mm]
deberán prohibirse.
2.17.4 Soldaduras de Esquina y en T de Penetración
Completa con la plancha de respaldo dejada en su lugar.
Las soldaduras en T y de esquina con penetración completa
sujetas a esfuerzo de tensión transversal cíclico con la barra de
respaldo dejada en su lugar, deberán prohibirse.
2.18 Inspección
Las categorías de fatiga B y C requieren que el Ingeniero
asegure que las soldaduras ranuradas de penetración
completa, que están sujetas a esfuerzo aplicado transversal
cíclico en el rango de tensión, sean inspeccionadas utilizando
métodos RT o UT. (Prueba ultrasónica o prueba de rayos X)
PARTE D
Requerimientos Específicos para el Diseño de
las Conexiones Tubulares (Estáticamente o
Cíclicamente Cargadas)
2.19 General
Los requerimientos específicos de la parte D se aplican
solamente a las conexiones tubulares y se deberán usar con
los requerimientos aplicables de la parte A. Todas las
estipulaciones de la parte D se aplican a las aplicaciones
estáticas y a las aplicaciones cíclicas, con la excepción de las
estipulaciones de fatiga de 2.20.6, las que son únicas para las
aplicaciones cíclicas.
2.19.1 Excentricidad.
Momentos provocados por una desviación importante de las
conexiones concéntricas deberán entregarse para análisis y
diseño [ver Figura 2.14(H) para la ilustración de una conexión
excéntrica].
2.20 Esfuezos Permisibles
2.20.1 Esfuerzos del Metal Base.
Estas estipulaciones pueden utilizarse en conjunto con cualquier
especificación de diseño aplicable, ya sea en el diseño de
esfuerzo permitido (ASD: Allowable Stress Design) o en
formatos para carga y diseño de factor de resistencia (LRFD:
Load and Resistance Factor Design). A menos que la
especificación del diseño aplicable lo estipule de otra manera, el
diseño de conexión tubular deberá describirse como en 2.20.5,
2.20.6 y 2.24. Los esfuerzos del metal base deberán ser
aquellos detallados en las especificaciones aplicables al diseño,
con las siguientes limitaciones:
2.20.2 Limitaciones de la Sección Circular.
Deberán considerarse las limitaciones en cuanto al diámetro /
espesor para secciones circulares y la relación ancho / espesor
más plano para las secciones tubulares, más allá de las cuales,
la flexión local u otros modos de falla local deberán estar en
conformidad con el código de diseño de regulación. Los límites
de aplicabilidad para los criterios dados en 2.24 deberán
observarse como sigue a continuación:
(1) tubos circulares: D/t < 3300/Fy [para Fy en ksi], 478/F y
[para Fy en MPa]
(2) conexiones separadas de la sección tubular: D/t 210/ Fy
[para Fy en ksi], 80/ Fy [para Fy en MPa] pero no más de 35
(3) conexiones de traslape en la sección tubular: D/t 190/ Fy
[para Fy en ksi], 72/ Fy [para Fy en MPa]
2.20.3 Esfuerzos de Soldaduras.
Los esfuerzos permisibles en soldaduras no deberán exceder a
aquellos entregados en la Tabla 2.5, o de acuerdo a lo
permitido por 2.5.4.2 y 2.5.4.3, excepto lo modificado por
2.20.5, 2.20.6, y 2.24.
2.20.4 Esfuerzos de la Fibra.
Los esfuerzos de la fibra debido a a la flexión no deberán
exceder los valores descritos para la tensión y compresión, a
menos que los componentes sean secciones compactas
(capaces de desarrollar un momento plástico completo), y
cualquier soldadura transversal se proporciona para desarrollar
completamente el refuerzo de las secciones unidas.
2.20.5 Diseño del Factor de Carga y Resistencia.
Los factores de resistencia, , que se entregan en todas partes
en esta sección, pueden utilizarse en el contexto de los cálculos
del diseño de factor de carga y resistencia (Load and
Resistance factor design, LRFD), en el siguiente formato:
x (Pu o Mu) = (LF x Carga)
en donde Pu o Mu es la carga última o momento, de acuerdo a
lo entregado aquí y LF es el factor carga, tal como se define en
el código de diseño de regulación LRFD, por ejemplo AISC
Load and Resistance Factor Design Specification for Structural
Steel in Buildings (norma AISC Sobre Especificación de Diseño
del factor de Carga y Resistencia para el Acero Estructural en
Construcciones).
2.20.6 Fatiga
2.20.6.1 Rango de Esfuerzo y Tipo de Miembro.
Para diseño de miembros y conexiones sujetas a repetidas
variaciones del esfuerzo en la carga viva, deberá dársele
consideración al número de ciclos de esfuerzo, al rango
esperado de esfuerzo y al tipo y localización del miembro o
detalle.
2.20.6.2 Categorías de Esfuerzo por Fatiga.
El tipo y la localización del material deberán categorizarse de
acuerdo a la Tabla 2.6.
2.20.6.3 Limitación del Esfuerzo Permisible Básico.
Donde la especificación del diseño aplicable tenga un
requerimiento de fatiga, el esfuerzo máximo no deberá exceder
el esfuerzo básico permisible, entregado en cualquier otra parte,
y el rango de esfuerzo de acuerdo a un número dado de ciclos,
no deberá exceder los valores entregados en la Figura 2.13.
2.20.6.4 Daño acumulativo.
Donde el ambiente de fatiga involucra rangos de esfuerzo de
diversa magnitud, y de variados números de aplicaciones, la
razón del daño de fatiga acumulativo, D, sumado sobre varias
otras cargas no deberá exceder la unidad, en donde:
D = n
N
donde
n = número de ciclos aplicados a un rango de esfuerzo dado.
N = número de ciclos para el cual el rango de esfuerzo dado se
permitiría en la Figura 2.13.
2.20.6.5 Miembros Críticos.
Para los miembros críticos cuyo único modo de falla sería
catastrófico, D (ver 2.20.6.4), deberá estar limitado por un valor
fraccional de 1/3.
2.20.6.6 Mejoramiento del Comportamiento de Fatiga.
En cuanto al propósito de un aumentado comportamiento de
fatiga, y en donde esté especificado según a los documentos del
contrato, los siguientes mejoramientos de perfil pueden
efectuarse para soldaduras en conexiones tubulares en T-, Y-, o
K-:
(1) Puede aplicarse una capa de protección, de modo que la
superficie recién soldada se una en forma pareja con el metal
base de unión, y se aproxime al perfil que se muestra en la
Figura 3.10. Las muescas en el perfil no deberán ser de una
profundidad mayor a 0.04 pulgadas o 1 milímetro, relativas al
disco que tenga un diámetro igual a o mayor que el espesor del
componente secundario.
(2) La superficie de la soldadura puede esmerilarse según el
perfil que se muestra en la Fig. 3.10. Las marcas finales de
esmerilado deberán ser transversales al eje soldado.
(3) La garganta de la soldadura puede martillarse con un
instrumento de punta roma, a modo de producir una
deformación plástica local, la que empareje la transición entre la
soldadura y el metal base, mientras se induce un esfuerzo
residual compresivo. Ese martillado siempre deberá hacerse
bajo una inspección visual, y debe ser seguido por una prueba
MT, como se describe a continuación. Deberá dársele
consideración a la posibilidad de fracto-tenacidad debido al
martillado de la muesca localmente degradada.
Para calificar las categorías de fatiga X1 y K1, las soldaduras
representativas (todas las soldaduras para estructuras no-
redundantes o en donde se haya aplicado martillado), recibirán
una MT para las discontinuidades de la superficie y cerca de
ella. Cualquier indicación que no pueda resolverse mediante
un leve esmerilado, deberá ser reparado en conformidad con el
número 5.26.1.4.
2.20.6.7 Tamaño y Efectos del Perfil.
La aplicabilidad de las soldaduras según las categorías de
fatiga listadas a continuación, está limitada a los siguientes
tamaños de soldaduras o los espesores del metal base:
C1 miembro más delgado en transición de 2 pulgadas [50 mm]
C2 anexo de 1 pulgada [25 mm]
D anexo de 1 pulgada [25 mm]
E anexo de 1 pulgada [25 mm]
ET un componente secundario de 1.5 pulgadas [38 mm]
F tamaño de la soldadura de 0.7 pulgadas [18 mm]
FT tamaño de la soldadura de 1 pulgada [25 mm]
Para aplicaciones que excedan estos límites, deberá tomarse
en consideración la reducción del esfuerzo permisible o mejorar
el perfil de la soldadura (ver Comentario). Para las conexiones
en T-, Y-, y K-, se cuenta con dos niveles de comportamiento
de fatiga, de acuerdo a la Tabla 2.7. El diseñador deberá
designar cuando debe aplicarse el Nivel I; en ausencia de tal
designación; y para las aplicaciones en donde la fatiga no esté
en consideración, el Nivel II deberá ser el mínimo estándar
aceptable.
2.21 Identificación
Los componentes en estructuras tubulares deberán
identificarse tal como aparece en la figura 2.14.
2.22 Símbolos
Los símbolos utilizados en la Sección 2, Parte D, se muestran
en el anexo XII.
2.23 Diseño de Soldaduras
2.23.1 Soldaduras de Filete
2.23.1.1 Área Efectiva.
El área efectiva deberá estar en conformidad con 2.3.2.10 y con
lo siguiente: la longitud efectiva de las soldaduras de filete en
conexiones estructurales en T-, Y- y K- deberán calcularse en
conformidad con 2.23.4 o 2.23.5, utilizando el radio o las
dimensiones de la superficie del componente secundario medido
en la línea central de la soldadura.
2.23.1.2 Limitación Beta Para Detalles Precalificados.
Los detalles para las soldaduras de filete precalificadas en las
conexiones en T-, Y- y K-, se describen en la Figura 3.2. Estos
detalles están limitados a 1/3 para las conexiones tubulares
circulares y 0.8 para las secciones tubulares rectangulares.
También están sujetas a las limitaciones de 3.9.2. Para una
sección rectangular con un gran radio de esquina, puede
requerirse un límite menor en para mantener el componente
secundario y la soldadura sobre la superficie plana.
2.23.1.3 Uniones de Traslape.
Las uniones traslapadas de tubos telescópicos (como los
opuestos a una unión “slip” de interferencia, tal como la que se
usa en los postes cónicos) en las cuales la carga se transfiere
vía soldadura, puede ser de soldadura de filete simple, en
conformidad con la Figura 2.15.
2.23.2 Soldaduras Ranuradas.
El área efectiva deberá estar en conformidad con 2.3.1.5 y con
lo siguiente: la longitud efectiva de las soldaduras acanaladas
en conexiones estructurales en T-, Y- y K-, deberán calcularse
en conformidad con 2.23.4 o 2.23.5, usando la media del radio
rm o las dimensiones de la superficie del componente
secundario.
2.23.2.1 Detalles de las Soldaduras Ranuradas de
Penetración parcial, Precalificadas.
Las soldaduras ranuradas de penetración parcial precalificadas
en conexiones tubulares T-, Y-, o K- deberán estar conforme a
la Figura 3.5. El Ingeniero deberá utilizar la figura en conjunto
con la Tabla 2.8 para calcular el tamaño mínimo de la soldadura,
para determinar el esfuerzo máximo de la soldadura, excepto en
donde tales cálculos sean descartados por 2.24.1.3(2).
La dimensión de la pérdida Z deberá deducirse de la distancia
del punto de trabajo hasta la superficie soldada teórica para
encontrar el tamaño mínimo de la soldadura.
2.23.2.2 Detalles de la Soldadura Ranurada de Penetración
Parcial, Precalificada, Soldada por Un Solo Lado, sin
Refuerzo en las Conexiones T-, Y-, y K-.
Ver 3.13.4 para las opciones de detalle. Si se requiere
mejoramiento en el comportamiento de fatiga, los detalles
seleccionados deberán basarse en los requerimientos del perfil
de 2.23.6.6 y la Tabla 2.27.
2.23.3 Esfuerzos en las Soldaduras.
Cuando se requieren cálculos de tensión permisibles en
soldaduras para las secciones circulares, el esfuerzo nominal
en el componente secundario que une la soldadura al cordón
en una conexión simple en T-, Y-, o K- deberá ser computado
de esta manera:
donde
tb = espesor del componente secundario
tw = garganta efectiva de la soldadura
ƒa y ƒb = los esfuerzos de curvatura y axial nominal en el
componente secundario
Para rm y rw, ver Figura 2.16.
Ka y Kb son la longitud efectiva y los factores de la
sección entregados en 2.23.4 y 2.23.5.
En el esfuerzo último o el formato LRFD, la siguiente expresión
para la capacidad de la carga axial del componente secundario
P, deberá aplicarse tanto para las secciones circular como para
la sección rectangular:
Pu = Qw · Leff
donde Qw = capacidad de carga de la línea de soldadura
(kips/inch) y Leff = longitud efectiva soldada.
Para soldaduras de filete,
Qw = 0.6 tw FEXX
con = 0.8
donde FEXX = fuerza de tensión mínima clasificada del depósito
de soldadura.
2.23.4 Longitudes de Conexión Circular.
La longitud de las soldaduras y la longitud de la intersección en
las conexiones en T-, Y-, y K-, deberán estar determinadas
como 2 rKa, en donde r es el radio efectivo de la intersección
(ver 2.23.2, 2.23.1.1, y 2.24.1.3(4).
donde
= El ángulo agudo entre componentes de dos ejes
= la relación del diámetro, componente secundario / principal,
tal como se definió previamente
Nota: Lo siguiente puede utilizarse como aproximaciones
conservadoras:
Ka = 1+ 1/seno para carga axial
2
Ka = 3 +1/seno para curvatura en plano
4 sin
Kb = 1 + 3/seno para curvatura fuera de plano
4
2.23.5 Longitudes de Conexión Rectangular.
2.23.5.1 Conexiones en K- y en N-.
La longitud efectiva de soldaduras en componentes secundarios
en conexiones estructurales, planas en separación K y N entre
secciones rectangulares, sujetas a carga axial
predominantemente estática deberá tomarse como:
2ax + 2b, para 50º
2ax + b, para 60º
Por lo tanto, para 50º en áreas donde el ángulos sea
menor que 90º, el área donde el ángulo sea mayor que 90ºy los
lados del componente secundario pueden considerarse
totalmente efectivo. Para 60º, el área donde el ángulo sea
menor que 90º, se considera inefectivo, debido a la distribución
dispareja de la carga. Para 50°< < 60°, interpolar.
2.23.5.2 Conexiones en T-, en Y- y en X.
La longitud efectiva de las soldaduras de componentes
secundarios en conexiones estructurales, planas y en T-, Y- y X-
entre secciones rectangulares sujetas, predominantemente a
carga axial estática, deberá tomarse como:
2ax + b, para 50º
2ax, para 60º
para 50º< < 60º, interpolar.
2.24 Limitaciones de la Resistencia de las
Conexiones Soldadas
2.24.1 Conexiones Circulares en T-, Y- y en K- (ver 2.26.1.1)
2.24.1.1 Falla Local.
En donde las conexiones en T-, Y- o en K- estén hechas
simplemente por soldaduras, soldando los componentes
secundarios o individualmente al componente principal, las
tensiones locales en superficies de falla potencial a través de la
pared del miembro principal pueden limitar la resistencia
utilizable de la unión soldada. El esfuerzo de corte típico en el
que ocurre tal falla depende no sólo de la resistencia del acero
del componente principal, sino también de la geometría de la
conexión. Tales conexiones deberán ser proporcionadas sobre
la base, ya sea de (1) del corte por perforación (2) los cálculos
fundamentales de la carga, tal como aparecen a continuación.
El corte por perforación es un criterio de diseño de esfuerzo
permisible (ASD) (“Allowable Stress Design”) e incluye el factor
seguridad. El formato fundamental de la carga puede utilizarse
en el diseño de factor de carga y resistencia (LRFD) (“Load and
Resistance factor Design”), con el factor de resistencia que
debe ser incluido por el diseñador, ver 2.20.5.
(1) Formato de Corte por Perforación. El esfuerzo cortante
por efecto de la perforación en la superficie potencial de falla
(ver Figura 2.17) no deberá exceder el esfuerzo de corte
permisible por desgarro.
El efecto del esfuerzo de corte por desgarro se entrega
mediante:
Efecto Vp = ƒn seno
El esfuerzo de corte permisible por desgarro se entrega
mediante:
Efecto Vp Permisible = Qq · Qf · Fyo/(0.6 )
El efecto Vp permisible también deberá estar limitado por el
esfuerzo de corte típico permisible, en la especificación del
diseño aplicable (Ej. 0.4 Fyo).
Los términos utilizados en las siguientes ecuaciones se definen
como sigue:
τ, , γ, y otros parámetros de geometría de conexión se
definen en la Figura 2.14(M).
ƒn es el valor axial nominal (fa) o el esfuerzo por flexión (pandeo)
(fb) en el componente secundario (el corte por desgarro para
cada uno se mantiene por separado)
Fyo = Límite de fluencia mínimo especificado de la cuerda del
componente principal, pero no mayor a 2/3 de la carga límite de
ruptura.
Qq, Qf son modificadores geométricos y los términos de
interacción del esfuerzo se entregan respectivamente en la
Tabla 2.9.
Para el curvado cercano a los dos ejes (Ej. y y z), el esfuerzo de
curvado resultante, efectivo en las secciones circulares y
rectangulares pueden tomarse como sigue:
Para los esfuerzos combinados axiales y de curvatura la
siguiente fórmula deberá ser satisfactoria:
(2) Formato LRFD (cargas factorizadas hasta la condición
última - ver 2.20.5)
Las cargas del componente secundario en las cuales ocurre una
falla plástica en la pared de la cuerda del componente principal
se entrega mediante:
carga axial: Pu seno = t2
c Fyo [6 Qq] Qf
momento de flexión:
Mu seno = t2
c Fyo [db/4] [6 Qq] Qf
Con el factor de resistencia = 0.8
Qf debería computarse con 2
redefinido como
(Pc/AFyo)2
+ (Mc/SFyo)2
en donde Pc y Mc son carga de la cuerda
factorizada y momento, A es área, S es el módulo de sección.
Estas cargas también están sujetas a los límites de esfuerzo de
corte del material de la cuerda:
Pu seno dbtc Fyo/ 3
Mu seno d2
b tc Fyo/ 3
con = 0.95
donde
tc = espesor de la pared de la cuerda
db = diámetro del componente secundario y otros
términos se definen como 2.24.1.1(1).
El estado límite para combinaciones de carga parcial P y
momento de flexión (M) se entregan mediante:
(P/Pu)
1.75
+ M/Mu 1.0
2.24.1.2 Colapso General.
La resistencia y estabilidad de un componente principal en una
conexión tubular, con algún refuerzo, deberá ser investigada
utilizando la tecnología disponible en conformidad con el
código de diseño aplicable. El colapso general es
particularmente grave en las conexiones transversales y en las
conexiones sujetas a cargas de compresión [ver Figura 2.14
(G) y (J)]. Tales conexiones pueden reforzarse aumentando el
espesor del componente principal, o mediante el uso de
diafragmas, anillos o pasadores.
(1) Para las conexiones transversales circulares no-reforzadas,
la carga de la cuerda transversal permisible, debido a la carga
axial del componente secundario de compresión, no deberá
exceder:
P seno = t2
c Fy (1.9 + 7.2 ) Q Qf
(2) Para conexiones transversales circulares reforzadas por un
“lata de unión” (“joint can”), que tenga un incrementado espesor
tc, y una longitud, L, la carga axial permisible del componente
secundario, P, puede emplearse como:
P = P(1) + [P(2) – P(1)]L/2.5D
P = P(2)
En donde P(1) se obtiene usando el espesor nominal del
componente secundario en la ecuación (1); y P(2) se obtiene
usando el espesor de la “lata de unión” en la misma ecuación.
El estado último del límite puede tomarse como 1.8 veces
el valor anterior ASD permisible con = 0.8.
(3) Para las conexiones circulares en K-, en las cuales el
espesor del componente principal que se requiere para cumplir
con las estipulaciones locales en cuanto al corte del 2.24.1.1, se
extiende a lo menos hasta D/4, más allá de las soldaduras del
componente secundario conector; el colapso general no
necesita verificarse.
2.24.1.3 Distribución Dispareja de la Carga
(Dimensionamiento de la Soldadura)
(1) Debido a las diferencias de las flexibilidades relativas del
componente principal, cargado normal con respecto a su
superficie, y al componente secundario que conlleva los
esfuerzos de la membrana paralela a su superficie, la
transferencia de la carga a través de la soldadura es altamente
no-uniforme, y el límite elástico local puede alcanzarse antes de
que la conexión alcance su carga de diseño. Para evitar la falla
progresiva o “unzipping”, de la soldadura y asegurar el
comportamiento dúctil de la unión, la soldaduras mínimas que
se entregan en las conexiones simples en T-, Y-, o K- deberán
ser capaces de desarrollar en su resistencia última a la ruptura,
el menor límite elástico de la pieza o de la resistencia local
(corte por desgarro) del componente principal.
La resistencia última a la ruptura de las soldaduras de filete y
soldaduras ranuradas de penetración parcial, deberán
calcularse 2.67 veces el esfuerzo básico permisible para 60 ksi
[415 MPa] o 70 ksi [485 MPa] la carga límite de ruptura y en 2.2
veces el esfuerzo básico permisible para niveles de resistencia
superiores. El corte por perforación último deberá tomarse como
1.8 veces el Vp permisible de 2.24.1.1.
(2) Puede presumirse que este requerimiento cumpla con los
detalles precalificados de la unión de la figura 3.8 (de
penetración completa) y 3.12.4 ( de penetración parcial), cuando
se utilizan materiales de calificación (Tabla 3.1).
(3) También puede presumirse que la resistencia compatible de
las soldaduras cumple con los detalles precalificados de
soldadura de filete de la figura 3.2, cuando se cumplen los
siguientes requerimientos de garganta efectiva:
(a) E = 0.7 tb para el diseño del límite elástico nominal de
los tubos circulares de acero dulce (Fy 40 ksi [280 Mpa]
unidos con soldaduras sobre calificados (resistencia clasificada
FEXX = 70 ksi [485 Mpa])
(b) E = 1.0 tb para el último diseño de resistencia última
(LRFD) de conexiones circulares o tubulares rectangulares de
acero dulce, Fy 40 ksi [280 Mpa], con las soldaduras que
satisfagan los requerimientos de resistencia correspondientes
de la Tabla 3.1.
(c) E = inferior a tc o 1.07 tb para todos los otros casos
(4) Las soldaduras de filete más pequeñas a aquellas
requeridas en la Figura 3.2 para corresponder con la resistencia
de conexión, pero dimensionadas sólo para resistir las cargas
de diseño deberán ser dimensionadas, a lo menos de acuerdo
a los siguientes esfuerzos simultáneos, calculados de de
acuerdo a 2.23.3 para responder por la distribución no uniforme
de la carga:
ASD LRFD
E60XX y E70XX 1.35 1.5
Resistencias mayores 1.6 1.8
2.24.1.4 Transiciones.
Las conexiones enflanchadas y las transiciones del tamaño del
tubo, sin excepción de lo que aparece a continuación, deberán
revisarse con respecto a los esfuerzos locales provocados por
el cambio de dirección en la transición (ver Nota 4 de la Tabla
2.6). Excepción para cargas estáticas:
Tubos circulares que tengan D/t inferior a 30
Inclinación de transición inferior a 1:4.
2.24.1.5 Otras Configuraciones y Cargas
(1) El término “Conexiones en T-, Y- y K“ a menudo se utiliza
genéricamente para describir conexiones tubulares en las que
los componentes secundarios están soldados a un componente
principal o cuerda, a un modo estructural. También se entregan
criterios específicos para las conexiones transversales (X-)
(también referidos como doble T) en 2.24.1.1 y 2.24.1.2. Las
conexiones en N- son un caso especial de las conexiones en K-
, en las cuales uno de los componentes secundarios sea
perpendicular a la cuerda, y se aplican los mismos criterios (ver
Comentario para conexiones de planos múltiples).
(2) Las clasificaciones de las conexiones en T-, Y-, y K- o
conexiones transversales deberían aplicarse a los
componentes secundarios individuales, de acuerdo al patrón de
carga para cada caso de carga. Para ser considerada una
conexión en K-, la carga por desgarro en un componente
secundario debería estar equilibrada esencialmente por las
cargas en otros refuerzos en el mismo plano en el mismo lado
de la unión. La carga por desgarro en las conexiones en T- y en
Y- reacciona como el corte de una viga en la cuerda. En las
conexiones transversales, la carga por desgarro se lleva a
través de la cuerda hasta los refuerzos en el lado opuesto. Para
los componentes secundarios que llevan parte de su carga,
como conexiones K-, y parte de ella como conexiones en T- y en
Y-, o en conexiones transversales, se interpolan basadas en la
porción de cada una en total, o se utiliza alfa calculada (ver
Comentario).
(3) Para conexiones en planos múltiples, alfa se calculó como
se informa en el Anexo L, puede utilizarse para estimar el efecto
beneficioso o dañino de las diversas cargas del componente
secundario en el componente principal ovalado. Sin embargo,
para conexiones cargadas en forma similar en planos
adyacentes, por ejemplo, en conexiones pareadas en T- y en K-
en refuerzos delta no deberán considerarse el aumento de la
capacidad por sobre lo que corresponde a conexiones de un
solo plano.
2.24.1.6 Conexiones de Traslape.
Las uniones de traslape, en las cuales parte de la carga se
transfiere directamente desde un componente secundario a otro
a través de una soldadura común, deberán incluir las siguientes
verificaciones:
(1) La carga permisible de un componente individual, P1,
perpendicular al eje del componente principal deberá tomarse
como P1 = (Vp tc I1) + (2Vw tw 12) en donde Vp es el corte
permisible por desgarro, de acuerdo a lo definido en 2.24.1.1; y
tc = el espesor del componente principal.
I1 = La longitud real de la soldadura para aquella porción del
componente secundario que está en contacto con el
componente principal.
Vp = el corte permisible por desgarro para el componente
principal como la conexión K- (α = 1.0)
Vw = el esfuerzo cortante permisible para la soldadura entre los
componentes secundarios (Tabla 2.5)
Tw = el tamaño menor de la soldadura (garganta efectiva) o el
espesor de tb del componente secundario más delgado.
l2= La longitud de la cuerda proyectada (un lado) de la
soldadura de traslape, medida perpendicularmente con
respecto al componente principal.
Estos términos se ilustran en la Figura 2.18.
El estado último elemental puede tomarse como 1.8 veces el
valor anterior permisible de ASD, con φ = 0.8.
(2) La carga permisible combinada del componente paralelo al
eje del miembro principal, no deberá exceder Vw tw I1, donde
I1 es la suma de las longitudes reales de la soldadura para
todos los refuerzos en contacto con el componente principal.
(3) El traslape, de preferencia deberá ser proporcionado a lo
menos para un 50% en función de P1. En ningún caso el
espesor de la pared del componente secundario deberá
exceder el espesor de la pared del componente principal.
(4) En donde los componentes secundarios lleven cargas
sustancialmente diferentes, o un componente secundario tenga
un espesor de pared mayor que otro, o ambos, el componente
secundario más grueso o con una carga mayor, deberá ser de
preferencia el componente completo, con todas sus
circunferencias soldadas al componente principal.
(5) La carga transversal neta en el rastro combinado deberá
cumplir satisfactoriamente con 2.24.1 y 2.24.1.2.
(6) El tamaño mínimo de la soldadura para las soldaduras de
filete deberá proporcionar una garganta efectiva de 1.0tb para
Fy < 40 ksi [280 MPa], 1.2 tb para Fy > 40 ksi [280 MPa].
2.24.2 Conexiones Rectangulares en T-, Y- y en K- (ver
2.26.1.1).
Los criterios entregados en esta sección están todos en el
formato de carga fundamental, con el factor seguridad
eliminado. Los factores de resistencia para LRFD se entregan
completos. Para ASD, la capacidad permisible deberá ser la
fundamental, dividida por un factor de seguridad de 1.44/ . La
elección de las cargas y los factores de carga deberán estar en
conformidad con la especificación del diseño reglamentado; ver
2.5.5 y 2.20.5. Las conexiones deberán revisarse para cada
uno de los modos de falla descritos a continuación.
Estos criterios son para las conexiones entre secciones
rectangulares de espesor uniforme de pared, en los refuerzos
planos, donde las cargas de los componentes secundarios
sean principalmente axiales. Si se utilizan secciones
compactas, material dúctil y soldaduras de resistencia
compatibles, la curvatura secundaria del componente puede
descuidarse. (El curvado de los elementos secundarios se debe
a la deformación de la unión, o a la rotación de los refuerzos
totalmente triangulares. La flexión del componente secundario,
debido a las cargas aplicadas, a las estructuras laterales no
reforzadas etc... no pueden descuidarse, y deberán ser
diseñadas de acuerdo a (ver 2.24.2.5).
Los criterios en esta sección están sujetos a las limitaciones que
se muestran en la Figura 2.19.
2.24.2.1 Falla Local.
La carga axial del componente secundario Pu, en la cual ocurre
la falla plástica de la pared de la cuerda en el componente
principal se entrega por:
para conexiones transversales en T- y en Y- con 0.25 β < 0.85
y φ = 1.0.
También Pu seno θ = Fyo t2
c [9.8 βeff √γ] Qf
Con φ = 0.9
Para aberturas en K- y conexiones en N- con el mínimo
βeff ≥ 0.1 + γ y g/D = ξ ≥ 0.5 (1 - β)
50
en donde Fyo es el límite de fluencia mínimo especificado del
componente principal, tc, es el espesor de la pared de la cuerda,
γ es D/2tc (D = el ancho de la superficie de la cuerda); β, η, θ, y ξ
son los parámetros topológicos de conexión, de acuerdo a lo
definido en la Figura 2.14 (M) y en la Figura C2.26; (βeff es
equivalente a β definido a continuación): y Qf = 1.3-0.4 /β(Qf
1.0); usar Qf = 1.0 (para la cuerda en tensión) con U siendo el
rango de utilización de la cuerda.
βeff = ( b compresión + a compresión del + b tensión del ) /4D
componente secundario del componente secundario
componente secundario
Estas cargas también están sujetas a los límites de resistencia
al corte del material de la cuerda
Pu seno θ = (Fyo/ √3) tcD [2η + 2βcop abertura B]
Para componentes transversales y conexiones en T o en Y- con
β > 0.85, usando = 0.95, y
Pu seno θ = (Fyo/ √3) tcD [2η + 2βcop + βgap]
Para conexiones de aberturas en K- y en N- con β ≥ 0.1 + γ/50,
utilizando
= 0.95 (esta verificación es innecesaria si los componentes
secundarios son cuadrados y de un ancho igual), en donde:
βgap = β para conexiones en K- y en N- con ξ 1.5 (1-β)
βgap = βcop para todas las otras conexiones.
βcop (perforación efectiva externa) = 5β/γ
pero no mayor a β
2.24.2.2 Colapso General.
La resistencia y la estabilidad de un componente principal en
una conexión tubular, con cualquier refuerzo, deberá ser
investigada utilizando la tecnología disponible en conformidad
con el código aplicable al diseño.
(1) El colapso general es particularmente severo en las
conexiones transversales y en las conexiones sujetas a cargas
de compresión. Tales conexiones pueden reforzarse
aumentando el espesor del componente principal o por medio
diafragmas, refuerzos, o anillos.
Para las conexiones rectangulares no-reforzadas calificadas, la
carga fundamental normal para el componente principal
(cuerda) debido a la carga axial del componente secundario, P,
deberá estar limitada por:
Pu seno θ = 2tc Fyo(ax + 5 tc)
Con = 1.0 para las cargas de tensión,
Y = 0.8 para compresión.
Y
Con = 0.8 para conexiones transversales, reacciones
del extremo del pilar, etc... en compresión y E = módulo de
elasticidad
O
Con = 0.75 para todas las cargas de compresión de los
componentes secundarios.
(2) Para las conexiones de abertura en K- y en N-, deberá
revisarse la adecuación del corte del componente principal para
transportar cargas transversales a través de la región de la
abertura, incluyendo la interacción con las fuerzas axiales de la
cuerda. Esta revisión no se requiere para U 0.44 en las
conexiones rectangulares inclinadas, que tengan β + η H/D (H
es la altura del componente principal en el plano de refuerzo).
2.24.2.3 Distribución Dispareja de la Carga (Ancho Efectivo).
Debido a las diferencias en las flexibilidades relativas del
componente principal con carga normal a su superficie y del
componente secundario que soporta el esfuerzo de la
membrana paralelo a su superficie, la transferencia de carga a
través de la soldadura es altamente no-uniforme, y el límite local
puede alcanzarse antes de que la conexión alcance su carga de
diseño. Para evitar la falla progresiva y asegurar el
comportamiento dúctil de la unión, tanto los miembros del
componente secundario como la soldadura deberán revisarse
de la siguiente manera:
(1) Revisión del Componente Secundario. La capacidad axial
del ancho efectivo Pu del componente secundario deberá
revisarse para todas las conexiones en K- y en N-, y otras
conexiones que tengan β > 0.85. (Note que esta revisión es
innecesaria si los componentes secundarios son cuadrados y de
igual ancho.)
Pu = Fytb [2a +bgap +bcoi – 4tb]
con = 0.95
donde
Fy = límite de fluencia mínimo especificado del
componente secundario.
tb = espesor de la pared del componente secundario.
a, b= dimensiones del componente secundario [ver Figura
2.14(B)]
babertura= b para las conexiones en K- y en N- con ξ 1.5(1
β)
babertura= bcon para todas las otras conexiones.
Nota: se presumen τ 1.0 y Fy Fyo
(2) Verificaciones de las Soldaduras. Las soldaduras mínimas
proporcionadas en conexiones simples en T-, en Y- o en K-,
deberán ser capaces de desarrollar en su última resistencia a la
ruptura, el mínimo del límite de fluencia del componente
secundario, o la resistencia local del componente principal.
Se puede presumir que este requerimiento que cumpla con los
detalles de la unión precalificada de la Figura 3.6 (Penetración
completa y Penetración parcial), cuando se usan materiales
enn conformidad (Tabla 3.1).
(3) Las soldaduras de filete deberán revisarse de acuerdo a lo
descrito en 2.23.5.
2.24.2.4 Conexiones de Traslape.
Las uniones de traslape reducen los problemas de diseño en el
componente principal, transfiriendo la mayor parte de la carga
transversal directamente de un componente secundario a otro
(ver Figura 2.20).
Los criterios de esta sección son aplicables a las conexiones
cargadas estáticamente que cumplan con las siguientes
limitaciones:
(1) El componente secundario más grueso y más largo es la
pieza completa.
(2) β 0.25.
(3) El componente secundario de traslapamiento es 0.75 a 1.0
veces el tamaño del componente completo, a lo menos con un
25% de sus superficies laterales, traslapando el componente
completo.
(4) Ambos componentes secundarios tienen el mismo límite de
fluencia.
(5) Todos los componentes secundarios y la cuerda de las
piezas son tubos rectangulares compactos con un espesor de
35 para los componentes secundarios y 40 para la cuerda.
Deberán efectuarse las siguientes revisiones:
(1) Capacidad axial Pu del tubo de traslapamiento,
utilizando
= 0.95 con
Pu = Fy tb [QOL (2a - 4tb) + bco + bet]
para un 25% a un 50%, de traslape con
QOL = %traslape
50%
Pu = Fy tb [(2a - 4tb) + bco + bet]
para un 50% a un 80% de traslape.
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AWS D1.1 2002 Español

  • 1. Norma: AWS 2002 CÓDIGO DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS DE ACERO. 1. Requerimientos Generales 1.1.Generalidades. Este Código contiene los requerimientos para la fabricación y el montaje de las estructuras de acero soldadas. Cuando este Código está estipulado en los documentos del Contrato, se requerirá la conformidad de todas las estipulaciones del Código, (ver 1.4.1) excepto aquellas en que los documentos del Ingeniero o del Contrato las modifiquen específicamente o las exima. Lo siguiente es un resumen de las secciones del Código: 1. Requerimientos generales: Esta sección contiene información básica sobre las generalidades y las limitaciones del Código. 2. Diseño para las conexiones soldadas: Esta sección contiene los requerimientos para el diseño de las conexiones soldadas compuestas de piezas tubulares o no-tubulares. 3. Precalificación: Está sección contiene los requerimientos sobre las excepciones de los WPS. (Welding Procedure Specification; “Procedimientos de Soldadura Especificados”) en cuanto a los requerimientos de calificación de este Código. 4. Calificación: Esta sección contiene los requerimientos de WPS y para el personal de soldadura (soldadores, operadores de soldaduras y pinchadores) que se necesitan para realizar el trabajo de acuerdo al Código. 5. Fabricación: Esta sección contiene los requerimientos, para la preparación, el armado estructural y la mano de obra para las estructuras de acero soldadas. 6. Inspección: Esta sección contiene los criterios para las calificaciones y responsabilidades de los Inspectores, los criterios de aceptación para la producción de soldaduras y los procedimientos oficiales para realizar la inspección visual y los ensayos no destructivos NDT (Nondestructive Testing). 7. Soldadura “Stud”: Esta sección contiene los requerimientos de los conectores de corte en el acero estructural. 8. Refuerzo y reparación de las estructuras existentes: Esta sección contiene información básica pertinente para las modificaciones de las soldaduras o la reparación de las estructuras de acero existentes. 1.2 Limitaciones El Código no tiene el propósito de ser utilizado en lo siguiente: (1) Aceros con un límite de fluencia mayor a 100 ksi (690 MPa) (2) Aceros de un espesor inferior a 1/8 de pulgadas (3 mm). Cuando se vayan a soldar metales base más delgados que 1/8 pulgadas (3 mm), deberían aplicarse los requerimientos de AWS D1.3. Cuando se utilicen de acuerdo con la Norma AWS D1.3, se requerirá la conformidad con las estipulaciones aplicables de este Código. (3) Estanques o tuberías (cañerías) a presión. (4) Metales base que no sean de acero al carbono o de baja aleación. El AWS D1.6 Código de Soldadura Estructural para acero inoxidable debería utilizarse para las soldaduras en estructuras de acero inoxidable. Cuando los documentos del Contrato especifiquen la Norma AWS D1.1 para soldar acero inoxidable, deberían aplicarse los requerimientos de AWS D1.6. 1.3 Definiciones. Los términos utilizados en este Código deberán interpretarse en conformidad con las definiciones entregadas en la edición más reciente de AWS A.30 “Standard Welding Terms and Definitions (“Términos de Soldaduras y Definiciones Oficiales”) que se proporcionan en el Anexo B de este Código y las siguientes definiciones: 1.3.1 Ingeniero: Se definirá como un individuo debidamente designado que actúe para, y a favor de, el propietario en todos los asuntos del ámbito del Código. 1.3.2 Contratista: Se definirá como toda compañía, o individuo representante de una compañía, responsable de la fabricación, montaje, manufactura o soldadura, en conformidad con las estipulaciones de este Código. 1.3.3 Inspectores 1.3.3.1 Inspector del Contratista: “El Inspector del Contratista” se definirá como la persona debidamente designada que actúe para y en beneficio del Contratista, en toda inspección y asuntos
  • 2. sobre calidad en el ámbito de este Código y de los documentos del Contrato. 1.3.3.2 Inspector de verificación: Se definirá como la persona debidamente designada que actúe para y en beneficio del Propietario o Ingeniero en toda inspección y asuntos sobre calidad especificados por el Ingeniero. 1.3.3.3 Inspector (es) (no modificado): Cuando el término “Inspector” sea utilizado sin calificación posterior, como la Categoría específica del Inspector descrita anteriormente, se aplica igualmente al Inspector del Contratista y al Inspector de Verificación, dentro de los límites de responsabilidad descritos en 6.1.2. 1.3.4 O.E.M. (Original Equipment Manufacturer) Fabricante del Equipo Original. OEM se definirá como el único Contratista que asumirá algunas o todas las responsabilidades asignadas por este Código al Ingeniero. 1.3.5 Propietario: Se definirá como el individuo o compañía que ejerza la propiedad legal del producto o el armado estructural producido bajo este Código. 1.3.6 Los términos del Código: “Shall” – deberá / tendrá que; “Should”- debería / tendría que, y “May” – puede; tienen el siguiente significado: 1.3.6.1 Shall – Deberá/ tendrá que. Las estipulaciones del Código que utilicen “shall” – deberán ser obligatorias a menos que sean específicamente modificadas en los documentos del Contrato por el Ingeniero. 1.3.6.2 Should (debería). La palabra “should” se usa para prácticas recomendadas que se consideren beneficiosas, pero que no son requerimientos. 1.3.6.3 May (puede): La palabra “may” en una estipulación permite el uso de procedimientos opcionales o practicas que puedan utilizarse como una alternativa o complemento para los requerimientos del Código. Aquellos procedimientos opcionales que requieran la aprobación del Ingeniero, ya sea, que estén especificados en los documentos del contrato o que necesiten la aprobación del Ingeniero. El Contratista puede utilizar cualquier opción sin la aprobación del Ingeniero cuando el Código no especifique que deberá requerirse la aprobación del Ingeniero. 1.4 Responsabilidades: 1.4.1 Responsabilidades del Ingeniero. El Ingeniero deberá ser responsable del desarrollo de los documentos del Contrato que regulen los productos o las estructuras armadas producidas bajo este Código. El Ingeniero puede agregar, suprimir o modificar de otro modo los requerimientos de este Código para cumplir con los requerimientos particulares de una estructura específica. Todos los requerimientos que modifiquen este Código deberán incorporarse a los documentos del Contrato. El Ingeniero deberá especificar en los documentos necesarios del Contrato y según sea aplicable, lo siguiente: 1) Los requerimientos del Código que sean aplicables, solamente especificados por el Ingeniero. 2) Todos los NDT (Non Destructive Test) ensayos no-destructivos que no se refieran específicamente en el Código. 3) Inspección de verificación, cuando lo requiera el Ingeniero. 4) Criterios de aceptación de soldaduras que no sean los establecidos en la sección 6. 5) Criterios de Tenacidad (CVN) para soldar un metal con otro, y/o cuando se requiera HAZ. 6) Para aplicaciones no – tubulares, ya sea que estas estén cargadas estáticamente o cíclicamente. 7) Todos los requerimientos adicionales a los que no se refiera específicamente en este Código. 8) Para las aplicaciones OEM, las partes responsables involucradas. 1.4.1.1 Responsabilidades del Contratista. El Contratista deberá ser responsable de las WPS, de la calificación del personal, la inspección del contratista y del trabajo pertinente en conformidad con los requerimientos de los documentos del Contrato. 1.4.3 Responsabilidad del Inspector 1.4.3.1 Inspección del Contratista. La inspección del Contratista será proporcionada por el Contratista y se realizará según sea necesario para asegurar que la calidad del trabajo del material cumpla con los requerimientos de los documentos del Contrato. 1.4.3.2 Inspección de Verificación: El Ingeniero determinará si la Inspección de Verificación será pertinente. Las Responsabilidades de la verificación de Inspección deberán establecerse entre el Ingeniero y el Inspector de Verificación.
  • 3. 1.5 Aprobación. Todas las referencias sobre la necesidad de aprobación, se someterán a la aprobación por parte del Encargado de Obras Civiles o del Ingeniero. 1.6 Símbolos de soldaduras. Los símbolos de soldaduras serán aquellos que se muestran en la última edición de AWS A2.4, símbolos para soldaduras, equipos de soldadura y ensayos no- destructivos (“Symbols for Welding, Brazing and Non-destructive Examination”). Las condiciones especiales deberán explicarse en su totalidad mediante notas o detalles agregados. 1.7 Precauciones sobre seguridad. Este documento técnico no está dirigido a todas las soldaduras y a los peligros de la salud. Sin embargo, puede encontrarse información pertinente en los siguientes documentos: 1) ANSI Z49.1“Safety in Welding, Cutting and Allied Processes” (Seguridad en soldaduras, cortes y procesos Anexos) 2) Impresos del fabricante sobre seguridad en cuanto a equipos y materiales. 3) Otros documentos pertinentes según sea apropiado. Estos documentos se referirán y deben seguirse de acuerdo a lo requerido. (Ver también Anexo J sobre Prácticas Seguras) Nota: Este Código puede involucrar materiales, operaciones y equipos peligrosos. El Código no contiene indicaciones sobre todos los problemas de seguridad asociados a su uso. Es responsabilidad del usuario establecer la seguridad adecuada y las prácticas saludables. El usuario debería determinar la aplicabilidad de cualquier limitación reglamentaria previa a su uso. 1.8 Unidades Oficiales de Medidas. Esta Norma hace uso, tanto de las unidades que se acostumbran utilizar en EEUU, como las del Sistema Internacional de Unidades (SI: International System). Las medidas puede que no sean exactamente equivalentes; por lo tanto, cada sistema deberá utilizarse independientemente del otro, sin ninguna combinación de algún tipo. La Norma con la Designación D1,1:2002. Usa las Unidades acostumbradas en EEUU. La Norma con Designación D1.1M:2002 usa las Unidades SI. Estas últimas se muestran entre paréntesis cuadrados [ ]. 1.9 Documentos de Referencia. El Anexo N contiene una lista de todos los documentos referidos en este Código.
  • 4. CAPITULO 2 2. DISEÑO DE CONEXIONES SOLDADAS. 2.0 Generalidades de la sección 2 Esta sección cubre los requerimientos para los diseños de las conexiones soldadas. Está dividido en cuatro partes, de acuerdo a lo siguiente: Parte A Requerimientos comunes para el Diseño de Conexiones Soldadas (Componentes No-tubulares y Tubulares) Parte B Requerimientos Específicos para el Diseño de Conexiones No-tubulares (Estáticamente o cíclicamente cargadas). Los requerimientos deberán aplicarse además de los requerimientos de la parte A y B. Parte C Requerimientos específicos para el Diseño de Conexiones No-tubulares (Cíclicamente cargados) cuando sea aplicable, los requerimientos deberán aplicarse, además de los requerimientos de la parte A y B. Parte A Requerimientos comunes para el diseño de conexiones soldadas. (Componentes No-tubulares y Tubulares) 2.1 Alcances de la Parte A Esta parte contiene los requerimientos aplicables para el diseño de todas las conexiones soldadas de las estructuras no- tubulares y tubulares, independientes de la carga. 2.2 Planos y Especificaciones del Contrato 2.2.1 Información sobre Planos y Diseños. Complete la información con respecto a la designación de la especificación del metal base (ver 3.3. y 4.7.3), la localización, tipo, tamaño y extensión de todas las soldaduras deberán mostrarse claramente en los planos y especificaciones del Contrato; de aquí en adelante será referido como los documentos del Contrato. Si el Ingeniero requiere que se efectúen soldaduras especificas en terreno, estas deberán designarse en los documentos del Contrato. Los planos de fabricación y montaje de aquí en adelante serán referidos como planos de taller; deberán distinguirse claramente entre soldaduras de taller y soldaduras en terreno. 2.2.2 Requerimientos sobre Fracto Tenacidad o Resiliencia Si se requiere fracto tenacidad o resiliencia de las uniones soldadas, el Ingeniero deberá especificar la energía mínima absorbida con la prueba de temperatura correspondiente para la clasificación del metal de relleno que va a utilizarse, o el Ingeniero deberá especificar que las WPS califiquen con las pruebas CVN. Si se requiere de las WPS con las pruebas CVN, el Ingeniero deberá especificar que las WPS califiquen con las pruebas CVN . El Ingeniero deberá especificar la energía mínima absorbida, la prueba de temperatura y si se va a efectuar o no la prueba CVN en el metal para soldaduras, o en ambas: el metal para soldadura y el HAZ (ver 4.1.1.3 y Anexo III). 2.2.3 Requerimientos Específicos de Soldadura: El Ingeniero, en los documentos del Contrato y el Contratista en los planos de taller deberán indicar aquellas uniones o grupos de uniones en las cuales el Ingeniero o el Contratista requieran de un orden especifico de armado, de secuencia de soldadura, la técnica de soldadura u otras precauciones especiales. 2.2.4 Tamaño y Longitud de las soldaduras: Los planos de diseño del Contrato deberán especificar la longitud efectiva de la soldadura, y para las soldaduras acanaladas de penetración parcial; el tamaño de la soldadura requerida “(E)”. Para soldaduras de filete y uniones T inclinadas, los documentos de Contrato deberán contar con lo siguiente: 1) Para las soldaduras de filete entre partes con superficies entre piezas con superficies que se juntan en un ángulo entre 80ºy 100º, los documentos del Contrato deberán especificar el tamaño del lado de la soldadura de ángulo; si son requeridos por diseño, deberán indicarse en los documentos del Contrato. 2) Para soldaduras entre partes que al juntarse por men de ángulos menores que 80ºo mayores que 100º, los documentos del Contrato deben especificar la garganta efectiva 3) Los cordones de coronación para la soldaduras de filete, si son requeridos por diseño, deben indicarse en los documentos del Contrato
  • 5. 2.2.5 Requerimientos de los Planos de Taller: Los planos de taller deberán indicar claramente, por medio de símbolos o diagramas los detalles de las uniones soldadas ranuras y la preparación del metal base requerido para efectuarlas. Tanto el ancho como el espesor de la plancha de acero de deberán detallarse. 2.2.5.1 Soldaduras Ranurados de Penetración Parcial: Los planos de taller deberán indicar las profundidades de las ranuras “S” necesarias para lograr el tamaño de la soldadura “(E)” requerida para el proceso de soldadura y la posición de la soldadura que vaya a utilizarse. 2.2.5.2 Soldaduras de Filete y Soldaduras de Uniones T Inclinadas. Lo siguiente se entregará en los planos del taller. 1) Para las soldaduras de filete en uniones en T inclinadas, con superficies que se juntan en un ángulo entre 80º y 100º, los planos de taller deberán mostrar el tamaño del lado de la soldadura. 2) Para las soldaduras en T inclinadas entre componentes con superficies que se juntan en ángulos menores que 80º y mayores de 100º , los planos deberán mostrar la disposición detallada de las soldaduras y el tamaño del lado requerido para responder por los efectos geométricos de las uniones y donde sea apropiado la reducción de pérdida Z para el proceso que va a utilizarse y el ángulo. 3) Coronación e interrupción de la soldadura 2.2.5.3 Símbolos: Los documentos del Contrato deberán mostrar los requerimientos de la soldaduras ranuradas de penetración parcial o completa. Los documentos del Contrato no necesitan mostrar el tipo de ranura o las dimensiones de éstas. El símbolo de la soldadura sin dimensiones y con Penetración completa en el extremo designa una a soldadura de penetración completa de la siguiente manera: El símbolo de soldadura sin dimensión y con penetración completa en el extremo, diseña una soldadura que desarrollará el metal base adyacente en cuanto a tensión y corte. Un símbolo de soldadura para una soldadura ranurada de penetración completa deberá mostrar las dimensiones que aparecen entre paréntesis arriba “(E1)” y/o bajo “(E2)” en la línea de referencia para indicar los tamaños de la soldadura ranurada en la otra, y en los lados de la flecha de la unión de soldadura respectivamente, tal como se muestra a continuación. 2.2.5.4 Dimensiones del Detalle Pre-calificadas. Los detalles de la unión de penetración parcial y penetración completa descritos en 3.12 y 3.13 han demostrado repetidamente su adecuación al proporcionar las condiciones y tolerancias necesarias para depositar y fundir el metal de soldadura en buen estado al metal base. Sin embargo, el uso de estos detalles no deberá interpretarse como que implica una consideración de los efectos del proceso de soldadura en el metal base, más allá del límite de fusión, ni la conveniencia del detalle de la unión para una aplicación determinada. 2.2.5.5 Detalles especiales: Cuando se requiera de detalles especiales en las ranuras, estas se deberán detallar en los documentos del Contrato. 2.2.5.6 Requerimientos Específicos: Todos los requerimientos de inspección especifica deberán anotarse en los documentos del Contrato. 2.3 Areas Efectivas 2.3.1 Soldaduras ranuradas 2.3.1.1 Longitud efectiva: La máxima longitud de la soldadura de cualquier soldadura ranuradas, sin tomar en cuenta su extensión, deberá ser el ancho de la parte unida, perpendicular a la dirección de la tensión o carga de comprensión. Para las soldaduras ranuradas que transmiten corte, la longitud efectiva es la longitud especificada. 2.3.1.2 Tamaño efectivo de las Soldaduras Ranuradas de Penetración Completa: El tamaño de una soldadura ranurada de penetración completa deberá ser del espesor más delgado de la parte unida. Un aumento en el área efectiva con respecto a los cálculos del diseño por refuerzos de soldadura está prohibido. Los tamaños de ranura para conexiones entre T – Y y K en las soldaduras de construcciones tubulares se muestran en la Tabla 3.6. 2.3.1.3 Tamaño mínimo de la soldadura Ranuras de Penetración Parcial:
  • 6. El tamaño mínimo de las soldaduras ranuradas deberá ser igual o mayor que “(E)”, especificado en 3.12.2.1, a menos que el WPS esté calificado en total conformidad con la Sección 4. 2.3.1.4 Tamaño de la Soldadura Efectiva ( ranuras abocinadas ) El tamaño efectivo de las soldaduras ranuradas abocinadas cuando están en la superficie de una barra redonda, en una formación de curvatura de 90º, o de un tubo rectangular, deberá ser tal como se muestra en 3.6, excepto a lo permitido por 4.10.5.- 2.3.1.5 Area efectiva de las Soldaduras Ranuradas El área efectiva de las soldaduras ranuradas deberá ser el área efectiva multiplicada por el tamaño efectivo de la soldadura. 2.3.2 Soldaduras de Filete 2.3.2.1 La Longitud Efectiva (Recta) La longitud efectiva de un filete de soldadura recta deberá ser la longitud total, los coronamientos. Ninguna reducción en la longitud efectiva deberá asumirse en los cálculos del diseño para permitir el cráter de inicio o la detención de soldadura. 2.3.2.2 Longitud Efectiva (Curvada) La longitud efectiva de una soldadura de filete curvada deberá medirse por la línea central de la garganta efectiva. 2.3.2.3 Longitud mínima La longitud mínima de la soldadura de filete deberá ser a lo menos cuatro veces el tamaño nominal, o el tamaño efectivo de la soldadura deberá considerarse de manera que no exceda el 25% de su longitud efectiva. 2.3.2.4 Soldaduras de Filete Intermitente (Longitud Mínima) La longitud mínima de los filetes de una soldadura de filete intermitente deberá ser de 1-1/2 pulgadas (38 mm) 2.3.2.5 Longitud efectiva máxima Para las soldaduras de filete cargadas en una extremo, efectivas con una longitud de lado de hasta 100 veces, se permite tomar la longitud efectiva igual a la longitud equivalente a la longitud real. Cuando la longitud del cordón cargado en su extremo excede las 100 veces, pero no más de 300 veces, el valor de la longitud efectiva deberá determinarse al multiplicar la longitud Real por el coeficiente de reducción ß. Donde ß: Coeficiente de reducción. L: Longitud real de soldadura cargada en un extremo (final), pulgadas [mm] W: Tamaño del lado soldado, pulgadas [mm] Cuando la longitud excede 300 veces el tamaño del lado, la longitud efectiva deberá tomarse en 180 veces el tamaño del lado. 2.3.2.6 Cálculos de la garganta efectiva Para soldaduras de filete entre partes que se unan en ángulos entre 80º y 100º, la garganta efectiva deberá tomarse como la distancia más corta desde la raíz de la unión hasta la superficie de la soldadura de una soldadura diagramática de 90º (ver Anexo I). Para soldaduras en ángulos agudos entre 60ºy 80ºy para soldaduras en ángulos obtusos mayores a 100º, deberá calcularse el tamaño del lado requerida para proporcionar la garganta efectiva especificada para que responda por la geometría (ver Anexo 11). Para soldaduras en ángulos agudos, entre 60ºy 30º, el tamaño del lado deberá aumentarse por la pérdida de dimensión Z para responder por la certeza del metal de soldadura en buen estado en el pasaje del ángulo de fondo angosto, para el proceso de soldadura que va a utilizarse (ver 2.3.3) 2.3.2.7 Refuerzo de las Soldaduras de filete La garganta efectiva de una combinación de soldadura ranuras de penetración parcial y de una soldadura de filete, será la distancia más corta desde el ángulo de fondo (la raíz) hasta la superficie (cara plana) de la soldadura diagramática, menos 1/8 pulgada [3mm] para el detalle de cualquier ranura que requiera tal deducción. (ver Figura 3.3. y Anexo I). 2.3.2.8 Tamaño Mínimo: El tamaño mínimo de la soldadura de filete no deberá ser menor al tamaño requerido para transmitir la carga aplicada, no lo que se entrega en 5.14. 2.3.2.9 Tamaño Máximo de Soldadura de Filete en Uniones de Traslape. El tamaño máximo de una soldadura de filete detallado en los bordes del metal base en uniones de traslape deberá ser el siguiente: 1) El espesor del metal base, para metales inferiores a ¼ pulgada de espesor [6mm] (ver Figura 2.1, detalle A). 2) 1/6 pulgada [2mm] menos de espesor del metal base, para metal de ¼ pulgada [6mm] o más de espesor (ver Figura 2.1., Detalle B), a menos que la soldadura esté diseñada en
  • 7. taller para ser construida y obtener el espesor de una garganta efectiva para el tamaño de un lado igual al espesor del metal base. En una condición así soldada, la distancia entre el borde del metal base y el reborde de la soldadura puede ser inferior a 1/16 pulgadas [2mm], siempre que el tamaño de la soldadura sea claramente verificable. 2.3.2.10 Area Efectiva de las Soldaduras de Filete: El área efectiva deberá ser la longitud efectiva de la soldadura multiplicada por la garganta efectiva. 2.3.3. Uniones en T Inclinadas 2.3.3.1 General: Las uniones en T, en las cuales el ángulo entre las partes unidas sea mayor a 100ºo menor a 80ºdeberán definirse como uniones en T inclinadas. Los detalles de la unión en T inclinadas pre-calificadas se muestran en la Figura 3.11. Los detalles de las uniones de los lados obtuso y agudo pueden utilizarse juntos o independientemente, dependiendo de las condiciones de servicio y diseño con las consideración apropiada para efectos de excentricidad. 2.3.3.2 Soldaduras en Ángulos Agudos entre 80º y 60º y en Ángulos Obtusos Mayores que 100º: Cuando las soldaduras se depositan en ángulos entre 80ºy 60º o en ángulos superiores a 100º, los documentos del Contrato deberán especificar la garganta efectiva requerida. Los planos del taller deberán mostrar claramente la ubicación de las soldaduras y las dimensiones de lado requeridas para satisfacer la garganta efectiva requerida. (ver Anexo II) 2.3.3.3 Soldaduras en Ángulos entre 60ºy 30º: Cuando se requiera una soldadura en un ángulo agudo que sea inferior a 60º pero igual o mayor a 30º (Figura 3.11 D), la garganta efectiva deberá aumentarse por la tolerancia de la pérdida de Z (Tabla 2.2.). Los documentos del contrato deberán especificar la garganta requerida. Los planos de taller deberán mostrar las dimensiones de lado del filete para satisfacer la garganta efectiva requerida, aumentada por la pérdida – Z (Tabla 2.2) (ver Anexo II para el cálculo de la garganta efectiva) 2.3.3.4 Soldaduras en Ángulos Menores a 30º: Las soldaduras depositadas en ángulos agudos menores a 30º no deberán considerarse como efectivas para transmitir fuerzas aplicadas, excepto como están modificadas en las estructuras tubulares en 4.12.4.2. 2.3.3.5 Longitud efectiva en uniones en T Inclinadas: La longitud efectiva de las uniones en T inclinadas deberán ser la longitud total del tamaño de toda la soldadura. No se asumirá reducción en los cálculos del diseño para permitir el comienzo o la detención de la soldadura. 2.3.3.6 Tamaño Mínimo de la Soldadura de Unión en T Inclinadas: Deberán aplicarse los requerimientos de 2.3.2.8. 2.3.3.7 Garganta Efectiva de las Uniones en T Inclinadas: La garganta efectiva de una unión T inclinada, en ángulos entre 60º y 30º deberá ser la distancia mínima desde el ángulo de fondo (la raíz) hasta la cara plana diagramática, menos la dimensión de reducción de pérdida Z. La garganta efectiva de una unión en T inclinada en ángulos entre 80º y 60º y en ángulos superiores a 100º deberán tomar la distancia más corta, desde el ángulo del fondo (la raíz) de la unión hasta la cara plana de la soldadura. 2.3.3.8 Area efectiva de las uniones en T Inclinada: El área efectiva de las uniones en T inclinada deberá ser la garganta efectiva multiplicada por la longitud efectiva. 2.3.4 Soldaduras de Filete en Orificios y Tapones alargados 2.3.4.1 Limitaciones del diámetro y ancho: El diámetro mínimo del orificio o del ancho del tapón, en el cual se va a depositarse una soldadura de filete, no deberá ser inferior al espesor de la parte en la cual se efectúa, más 5/16 pulgadas, [6mm] 2.3.4.2 Extremos de Soldadura tipo Tapón: Excepto para aquellos extremos que se prolongan hasta el borde de la pieza, los extremos de las ranuras deberán ser semi-circulares o deberán tener las esquinas redondeadas, en un radio no inferior al espesor de la pieza en la cual se efectúa. 2.3.4.3 Longitud Efectiva de las Soldaduras de Filete en Orificios o Ranuras tipo tapones alargados. Para las soldaduras de filete en orificios la longitud, debería ser de la soldadura a lo largo de la línea central de la garganta. 2.3.4.4 Área Efectiva o Soldaduras de Filete en Orificios o en Ranuras tipo tapón alargado. El área efectiva deberá ser la longitud efectiva multiplicada por la garganta efectiva. En el caso de las soldaduras de filete, de medida tal que se recubran en la línea central cuando depositan en los orificios o en las ranuras, el área efectiva no deberá considerarse como un área
  • 8. mayor que la del corte transversal del orificio o la ranura en el plano de la superficie de empalme. 2.3.5 Soldaduras de Tapón redondo y alargado. 2.3.5.1 Limitaciones sobre el diámetro y el ancho. El diámetro mínimo del orificio o el ancho de la ranura en la cual se va a depositar una soldadura de tapón o en ranura, no deberá ser inferior al espesor de la pieza de la cual está hecha, más 5/16 pulgadas (8 mm). El diámetro máximo del orificio o el ancho de la ranura no deberá exceder el diámetro mínimo más 1/8 pulgada [3 mm] ó 2-1/4 veces el espesor de la pieza, cualquiera de ellas que sea mayor. 2.3.5.2 Longitud y Forma de la Ranura. La longitud de la ranura en la cual se van a depositar las soldaduras tipo tapón alargado no deberán exceder diez veces el espesor de la parte en la cual está hecha. Los extremos de la ranura deberán ser semi-circulares o deberán tener las esquinas redondeadas en un radio no inferior al grosor de la parte en la cual está hecha. 2.3.5.3 Área Efectiva de Soldaduras de Tapón Redondas y Alargadas. El área efectiva de las soldaduras de tapón deberá ser el área nominal del orificio o la ranura en el plano de la superficie de empalme. Parte B Requerimientos Específicos para el Diseño de Conexiones No-Tubulares (Estáticamente o Cíclicamente Cargadas) 2.4 General Los requerimientos específicos de la Parte B, junto con los requerimientos de la Parte A, deberán aplicarse a todas las conexiones de los componentes no-tubulares sujetos a carga estática. Los requerimientos de las Partes A y B, excepto según lo modificado en la Parte C, también deberá aplicarse a las cargas cíclicas. 2.5 Esfuerzo 2.5.1 Esfuerzos Calculados: Los esfuerzos calculados que vayan a compararse con las tensiones permisibles mediante el análisis apropiado, o las tensiones determinadas a partir de los requerimientos mínimos de resistencia de la unión que puedan establecerse en las especificaciones aplicables al diseño que se invocan en este Código en cuanto al diseño de las conexiones soldadas. 2.5.2 Esfuerzos Calculados Debido a Excentricidad. En el diseño de las uniones soldadas, los esfuerzos calculados que van a compararse con los esfuerzos permisibles, deberán incluir aquellos referidos a la excentricidad del diseño, si las hubiera, al alineamiento de las partes conectadas y en la posición, tamaño y tipo de soldadura; excepto lo que se entrega a continuación: Para las estructuras estáticamente cargadas, no se requiere la localización de las soldaduras de filete para equilibrar las fuerzas con respecto al eje neutro o a los ejes para las conexiones de extremo de un solo ángulo, de un ángulo doble y de componentes similares. En tales componentes, las disposiciones de las soldaduras, en cuanto a la zona donde se ubica un ángulo menor a 90º y uno mayor a 90º. Piezas angulares pueden distribuirse para conformar la longitud de varios bordes disponibles. 2.5.3 Esfuerzos Permisibles del Metal Base Los esfuerzos calculados del metal base no deberán exceder los esfuerzos permisibles en las especificaciones aplicables del diseño. 2.5.4 Esfuerzos Permisibles del Metal de Soldadura. El Esfuerzo calculado en el área efectiva de las uniones soldadas no deberá exceder las tensiones permisibles que se entregan en la Tabla 2.3 permitida por 2.5.4.2 y 2.5.4.3. 2.5.4.1 Esfuerzo en las Soldaduras de Filete. El esfuerzo en las soldaduras de filete deberá considerarse como el corte aplicado al área efectiva en cualquier dirección de la carga aplicada. 2.5.4.2 Tensión Permisible Alternativa en la Soldadura. El esfuerzo de corte permisible en una soldadura de filete cargada en un plano a través del centro de gravedad puede determinarse según la Fórmula (1): Fórmula (1) Fv = 0.30 FEXX(1.0 + 0.50 seno1,5 Donde Fv = Esfuerzo de unidad permisible FEXX = Número de clasificación del electrodo; es decir la resistencia (fuerza) del electrodo. Θ = El ángulo entre la dirección de la fuerza y el eje del elemento de soldadura, en grados. 2.5.4.3 Centro Instantáneo de Rotación. Los esfuerzos permisibles en los elementos de soldadura dentro de un grupo de soldaduras que estén cargadas en plano y que se analizan utilizando un centro instantáneo del método de rotación para mantener la compatibilidad de deformación y
  • 9. el comportamiento no-lineal de deformación por carga de las soldaduras emplazadas en ángulos variables deberá ser la siguiente: Fvx = Σ Fvix FVY = Σ Fviy Fvi = 0.30 FEXX (1.0+0.50 seno1.5 Θ F(p) F (Ρ) = [p (1.9-0.9ρ)] 0.3 M = Σ [Fviy(x) - Fvix(y)] donde Fvx = Fuerza interna total en dirección x Fvy = Fuerza interna total en dirección y Fvix = Componente x de esfuerzo Fvi Fviy = Componente y de esfuerzo Fvi M = Momento de fuerzas internas con respecto al centro de rotación instantánea ρ = ∆1/∆m relación de la deformación del elemento “i” con respecto al elemento en el esfuerzo máximo. ∆m = 0.209 (Θ + 6) 0.32 W, deformación del elemento soldado en su tensión máximo, pulgadas (mm). ∆u = 1.087 (Θ+ 6) 0.65 W<0.17 W. Deformación del elemento soldado en su tensión última, generalmente en el elemento más lejano del centro de rotación instantáneo - pulgadas (mm). W = Tamaño del lado de la soldadura de filete, pulgadas [mm]. ∆i = Deformación de los elementos de soldados en niveles de esfuerzo intermedio, la linearidad proporcionada para la deformación crítica basada en la distancia desde el centro de rotación instantáneo, pulgadas [mm]= r1 ∆u/rcrit x = x1, componente de r1 y = y1, componente de r1 rcrit = distancia desde el centro de rotación instantánea hasta el elemento soldado con una relación mínima de: ∆u/r1 razón, pulgada (mm). 2.5.5 Incremento del Esfuerzo Permisible. En donde las especificaciones aplicables al diseño permitan el uso de un incrementado esfuerzo en el metal-base por alguna razón, deberá aplicarse un incremento correspondiente esfuerzo permitido dado aquí, pero no a los rangos de esfuerzo permitidos para el metal-base o el metal de soldadura sujeto a carga cíclica. 2.6 Configuración y Detalles de la Unión. 2.6.1 Consideraciones Generales: Las conexiones soldadas deberán estar diseñadas para satisfacer los requerimientos de resistencia y rigidez o de flexibilidad de las especificaciones generales que se invoquen. 2.6.2. Conexiones y Empalmes en piezas de compresión 2.6.2.1 Conexiones y Empalmes Designados para Soportar a otros que no sean Conexiones a las Placas Base: A menos que se especifique de otro modo en los documentos del contrato, los empalmes de las columnas que estén terminados para soportar, deberán estar conectados por soldaduras de ranuras de penetración parcial o por soldaduras de filete, suficientes como para mantener las partes en su lugar. En donde estén terminados otros componentes para compresión, que no sean columnas para soportar en empalmes o en conexiones, deberán estar diseñados para mantener todas las partes alineadas, y deberán proporcionarse para el 50% de la fuerza en el componente. Deberán aplicarse los requerimientos de la Tabla 3.4 ó 5.8. 2.6.2.2 Conexiones y Empalmes No Terminados para Soportar, Excepto para las Conexiones a las Placas Base. Las soldaduras que unen empalmes en columnas y empalmes y conexiones en otras piezas de compresión que no estén terminados para soportar, deberán diseñarse para transmitir la fuerza en los componentes; a menos que se especifiquen en las soldaduras de penetración completa o en requerimientos más restrictivos en los documentos del contrato o en las especificaciones regulatorias. Los que deberán aplicarse según los requerimientos de la Tabla 3.4 o la Tabla 5.8. 2.6.2.3 Conexiones a las Placas Base. En las Placas base de las columnas y en otros componentes de compresión, la conexión deberá ser la adecuada para mantener los componentes firmemente en su lugar. 2.6.3 Carga en todo el espesor del Metal base. Las uniones en T y en esquina, cuya función sea transmitir el esfuerzo normal a la superficie de un componente conectado, especialmente cuando el espesor del metal base del componente secundario o el tamaño de la soldadura requerida sea de ¾ de pulgada(20 mm) o mayor, deberá prestársele atención especial durante el diseño a la selección del metal base y a los detalles. Los detalles de la unión que minimizan la intensidad del esfuerzo en el metal base sujeto al esfuerzo en
  • 10. dirección de todo el espesor, deberá utilizarse en donde sea práctico. Deberán evitarse los tamaños de especificación de soldaduras más grandes que lo necesario para transmitir el esfuerzo calculado. 2.6.4 Combinaciones de Soldaduras: Excepto a lo que se entrega aquí, si dos o más soldaduras de diferente tipo (ya sea ranuradas o de filete o de tapón redondo o de tapón alargado) están combinadas para compartir la carga en una sola conexión, la capacidad de la conexión deberá calcularse como la suma de las soldaduras individuales determinadas relativas a la dirección de la carga aplicada. Este método de agregar capacidades individuales de soldaduras no se aplica a las soldaduras de filete que refuerzan las soldaduras ranuradas de penetración completa (ver Anexo I). 2.6.5 Contorno de las Superficies de Uniones en T y en Esquinas. Las soldaduras de filete pueden aplicarse sobre las soldaduras ranuradas de penetración completa y penetración parcial de uniones en T y uniones de esquina, con el propósito de contornear las superficies de la soldadura o para reducir las concentraciones de esfuerzo en la esquina de 90º. Cuando se usa en tales soldaduras de filete los contornos de superficie en aplicaciones estáticamente cargadas, el tamaño no deberá ser mayor que 5/16 pulgadas [8 mm]. El refuerzo tipo filete en la superficie de las soldaduras de unión en T y en uniones de esquina que ocurren naturalmente, no deberán ser rechazadas, ni tampoco necesitarán quitarse; ya que no interfieren con otros elementos de la construcción. 2.6.6 Orificios de Acceso a la Soldadura Cuando se requieran orificios de acceso a la soldadura, estos deberán tener el tamaño necesario para los espacios para el relleno de metal del soldadura de buena calidad. Deberán aplicarse los requerimientos forma y tamaño de 5.17.1. La persona que está a cargo del diseño y los detalles deberá reconocer que los orificios de tamaño mínimo requerido pueden afectar el área neta máxima disponible en el metal base conectado. 2.6.7 Soldaduras con Remaches o Pernos. Las conexiones que están soldadas a un componente y apernadas o remachadas a la otra, deberán permitirse. Sin embargo, los remaches y pernos que se usan en conexiones de soporte (provisorio) no deberán considerarse como para compartir las carga en combinación con las soldaduras en una superficie de empalme común. Las soldaduras en tales conexiones deberán adecuarse para soportar la carga completa en la conexión. Los pernos de alta resistencia, instalados según los requerimientos para las conexiones slip critical, previo a la soldadura, pueden considerarse como para compartir la carga con las soldaduras. Ver: Especificaciones para Uniones Estructurales, Utilizando la Norma ASTM A 325 o Pernos A 490 del Consejo de Investigación sobre Conexiones Estructurales. (“ A 490 bolts of the Research Council on Structural Connections”). 2.7 Configuración y Detalles de la Unión – Soldaduras Ranuradas. 2.7.1 Transiciones en Espesores y Anchos: La tensión de las uniones a tope entre componentes alineados axialmente, de diferentes espesores o anchos, o ambos, y que están sujetos a un esfuerzo de tensión mayor que 1/3 de lo permitido según diseño del esfuerzo de tensión, deberá efectuarse de tal manera que la inclinación en la transición no exceda de 1 a 2 ½ pulgadas (ver Figura 2.2 sobre el espesor y Figura 2.3 sobre el ancho). La transición deberá lograrse biselando la parte más gruesa, ahusando la parte más ancha, inclinando el metal de soldadura, o mediante una combinación de ambos. Cuando se requieran las transiciones en el espesor o en el ancho, en los casos donde el esfuerzo de tensión sea inferior al permisible, éstas deberán mostrase en los documentos del contrato. 2.7.2 Prohibición de soldaduras Ranuradas de Penetración Completa de Longitud Parcial. Estarán prohibidas las soldaduras ranuradas de penetración completa de longitud parcial o intermitente, excepto que los componentes insertos de los elementos conectados por soldaduras en ángulo puedan tener soldaduras acanaladas de longitud limitada en puntos de aplicación de carga localizada para participar en la transferencia de carga localizada. La soldadura acanalada deberá extenderse de tamaño uniforme, a lo menos en la longitud requerida para transferir la carga. Más allá de esta longitud, la ranura se realizará con una transición en profundidad cero a una distancia no inferior a 4 veces su profundidad. La acanaladura deberá rellenarse pareja (a ras), antes de la aplicación de la soldadura en ángulo. 2.7.3 Soldaduras Ranuradas Intermitentes de Penetración Completa: Las soldaduras ranuradas intermitentes de penetración parcial, las de biselado sobresaliente y las soldaduras acanaladas
  • 11. sobresalientes pueden utilizarse para transferir el esfuerzo cortante entre las partes conectadas. 2.7.4 Remoción de Planchas de Extensión. Para estructuras no-tubulares cargadas estáticamente, no es necesario quitar las planchas de extensión. Cuando se requiera quitarlas o cuando los requerimientos de acabado de la superficie, sean diferentes a lo descrito en 5.15.4, los requerimientos deberán especificarse en los documentos del contrato. 2.8 Configuración y Detalles de la Unión – Uniones Soldadas en Filete. 2.8.1 Uniones Traslapadas. 2.8.1.1 Soldaduras de Filete Transversales. Las soldaduras de filete, transversales en uniones traslapadas que transfieren el esfuerzo entre las partes cargadas axialmente, deberán ser de doble soldadura (Ver Figura 2.4), excepto en donde la deformación de la unión sea lo suficientemente restringida como para evitar su abertura bajo carga. 2.8.1.2 Traslape Mínimo. El traslape mínimo de las partes en las uniones de traslape que soportan esfuerzo, deberá ser de 5 veces el espesor de la parte más delgada, pero no inferior a 1 pulgada (25 mm). A menos que se evite la deformación fuera de plano de las partes, éstas deberán soldarse con doble cordón (Ver Figura 2.4) o que estén unidas a lo menos por dos líneas transversales de soldaduras de tapón redondo o alargado, o por dos o más cordones longitudinales o soldaduras de tapón alargado. 2.8.2 Soldaduras Longitudinales de Filete. Si las soldaduras de filete longitudinales se van a utilizar solamente en las uniones traslapadas de las conexiones finales de barra plana o en los componentes de placas metálicas, la longitud de cada soldadura de filete no deberá ser inferior a la distancia perpendicular entre ellas (Ver Figura 2.5). El espacio transversal de las soldaduras de filete longitudinales utilizadas en las conexiones terminales no deberá exceder 16 veces el espesor de la parte más delgada de la conexión, a menos que se haga una estipulación apropiada (como soldaduras intermedias tipo tapón redondo o alargado) para evitar la deformación o separación de las partes. Las soldaduras de filete longitudinal pueden estar en los bordes del miembro (componente) o en las ranuras. El diseño de las conexiones que utilicen soldaduras de filete longitudinales para los componentes que no sean cortes transversales de barra plana, deberá seguir las especificaciones generales del diseño. 2.8.3 Terminaciones de las Soldaduras de Filete. 2.8.3.1 General. Las terminaciones de las soldaduras de filete pueden extenderse hasta los extremos o hasta los lados de los componentes o pueden interrumpirse o tener extremos redondeados, excepto según los siguientes casos limitados. 2.8.3.2 Uniones Traslapadas Sujetas a Tensión. En las uniones traslapadas en las cuales una parte se extiende más allá del borde o del lado de una parte sujeta a un esfuerzo de tensión, las soldaduras de filete deberán terminar en un tamaño no menor que el tamaño de la soldadura, desde el comienzo de la extensión (Ver Figura 2.6). 2.8.3.3. Longitud máxima de retorno en el extremo. Las uniones deberán disponerse de manera que permitan la flexibilidad en el diseño de conexión. Si los lados sobresalientes de conexión con el metal-base están unidas con retornos en los extremos, la longitud del retorno en el extremo no deberá exceder cuatro veces el tamaño nominal de la soldadura (ver Figura 2.7 sobre la extensión de las conexiones flexibles.) 2.8.3.4 Soldaduras de los Atiezadores Transversales. Excepto en donde los extremos de los atiezadores estén soldados al flange, las soldaduras que unen los atiezadores transversales a las vigas (de alma llena) deberán comenzarse o terminarse en no menos de 4 veces, ni en más de 6 veces el espesor de la brida de unión, desde la zona del ángulo mayor que 90ºde la soldadura hasta el flange de ésta. 2.8.3.5 Lados opuestos de un Plano Común. Las soldaduras de filete en los lados opuestos de un plano común, deberán interrumpirse en la esquina común de ambas soldaduras (Ver Figura 2.8). 2.8.4 Soldadura de Filete en Orificios o Ranuras. Las soldaduras de filete en orificios o ranuras en uniones de traslape pueden utilizarse para transferir el corte o para evitar la deformación o separación de los componentes traslapados. Los espacios mínimos y dimensiones mínimas de los orificios o ranuras para las soldaduras de filete deberán estar en conformidad con los requerimientos de 2.9, 2.3.4.1, 2.3.4.2, 2.8.1 y 2.8.2. Estas soldaduras de filete pueden solaparse según las estipulaciones de limitación de 2.3.4.4. Las
  • 12. soldaduras de filete en orificios o ranuras no se consideran como soldaduras de orificio tipo tapón redondo o alargado. 2.8.5 Soldaduras de filete Intermitente. Pueden usarse las soldaduras en ángulo intermitente para transferir el esfuerzo entre las partes conectados. 2.9 Configuración y Detalles de la Unión – Soldaduras de Orificio tipo tapón redondo y alargado. 2.9.1 Espacio Mínimo (Soldadura de orificio tipo tapón redondo). El espacio mínimo de un centro a otro de estas soldaduras deberá ser de 4 veces el diámetro del orificio. 2.9.2 Espacio mínimo (Soldaduras de orificio tipo tapón alargado). El espacio mínimo de un centro a otro de las líneas de las soldaduras tipo tapón alargado en dirección transversal a su longitud, deberá ser 4 veces el ancho de la ranura. El espacio mínimo de un centro a otro, en una dirección longitudinal, deberá ser 2 veces la longitud de la ranura. 2.9.3 Dimensiones Pre-calificadas. Las dimensiones para las soldaduras pre-calificadas de orificio tipo tapón redondo o alargado están descritas en 2.3.5 y en 3.10. 2.9.4 Prohibición en acero enfriado y templado. Deberán prohibirse las soldaduras de orificio tipo tapón redondo o alargado en aceros enfriados y templados con un Fy mínimo especificado y mayor a 70 ksi (490 Mpa). 2.10 Placas de relleno. Cuando quiera que sea necesario utilizar placas de relleno en las uniones que requieran transferir fuerza aplicada, las placas de relleno y las soldaduras de conexión deberán cumplir con los requerimientos de 2.10.1 ó 2.10.2; según sea aplicable. 2.10.1 Placas de relleno delgadas. Las placas de relleno menores a ¼ de pulgada [6 mm] de espesor no deberán utilizare para transferir tensión. Cuando el espesor de la placa de relleno sea menor a ¼ de pulgada [6 mm], o cuando el espesor sea mayor a ¼ de pulgada [6 mm] , pero no sea adecuada para transferir la fuerza aplicada entre las partes conectadas, la placa de relleno deberá mantenerse pareja con el borde de la parte conectada externa, y el tamaño de la soldadura aumentará por sobre el tamaño requerido en una cantidad igual al espesor de la placa de relleno (Ver Figura 2.9). 2.10.2 Placas de Relleno Gruesas Cuando el espesor de la placa de relleno es adecuado para transferir la fuerza aplicada entre las partes conectadas, la placa de relleno deberá prolongarse más allá de los bordes de la parte externa conectada al metal base. Las soldaduras que unen la parte externa conectada al metal base con la placa de relleno, deberán ser suficientes para transmitir la fuerza a la placa de relleno, y el área sujeta a la fuerza aplicada en la placa de relleno deberá ser adecuada para evitar recargar la placa de relleno con la parte interna conectada al metal base deberán ser suficientes para transmitir la fuerza aplicada (Ver Figura 2.10) 2.10.3 Requerimientos de Diseño de Taller. Las uniones que requieren placas de relleno deberán contar con todos los detalles del plano de taller y de montaje. 2.11 Componentes Construidos 2.11.1. Soldadura mínima requerida. Si se van a utilizar dos o más placas o perfiles laminados para construir un componente, deberán contarse con soldadura suficiente ( de filete, tipo tapón redondo y alargado) para hacer que las partes actúen al unísono ( como una sola) pero no menor que lo que pueda requerirse para transmitir el esfuerzo calculado entre las partes unidas. 2.11.2. Espacio máximo de las soldaduras intermitentes 2.11.2.1 General. Excepto como se pueda establecer en 2.11.2.2 ó 2.11.2.3. el máximo espacio longitudinal de las soldaduras intermitentes que conecten una placa a otros componentes no deberán exceder 24 veces el espesor de la placa más delgada, ni exceder 12 milímetros [300mm]. el espacio longitudinal entre las soldaduras intermitentes de filete que conectan dos o más perfiles laminados, no deberán exceder 24 pulgadas [600mm]. 2.11.2.2 Componentes de compresión. En los componentes de compresión construidos , excepto lo que se entrega en 2.11.2.3, el espacio longitudinal de los segmentos con soldadura de filete intermitente, a lo largo de los bordes de un componente de la placa externa con otros componentes, no deberán exceder las 12 pulgadas [300mm], no el espesor de la placa deberá excederse en 0.730 E/Fy veces (Fy = límite de fluencia mínimo especificado, y E es el
  • 13. módulo de elasticidad de Young para el tipo de acero que se está utilizando). Cuando los segmentos intermitentes de la soldadura de filete se alternan en los bordes opuestos de los componentes de la placa externa más angosta que el ancho que se especifica en la frase siguiente, el espacio no deberá exceder las 18 pulgadas [460 mm],ni el espesor de la placa en 1.10 E/Fy veces. El ancho sin respaldo de la viga muestra, la placa cubierta o as placas diafragma, entre líneas adyacentes de soldaduras, no deberán exceder es espesor de la placa de 1.46 veces E/ F Y2. Cuando el espacio transversal sin respaldo exceda este límite, pero una porción de su ancho no sea mayor a 1.46 E/Fy veces, el espesor, satisfaría el requerimiento de esfuerzo y el componente deberá ser considerado aceptable. 2.11.2.3 Acero Resistente a la intemperie no- pintado Para los componentes de acero resistentes a la intemperie no – pintado, expuesto a la corrosión atmosférica, si se van a utilizar soldaduras de filete intermitente, el espacio no deberá exceder 14 veces el espesor de la placa más delgada, ni las 17 pulgadas (180 mm). Parte C Requerimientos Específicos para el Diseño de Conexiones No- Tubulares (Cíclicamente Cargadas.) 2.12 General 2.12.1 Aplicabilidad La parte C se aplica solamente a los componentes no- tubulares y a las conexiones sujetas a carga cíclica dentro del límite rangos de una frecuencia y magnitud suficientes para originar fisuras y la falla progresiva (fatiga). Las estipulaciones de la Parte C entregan un método para evaluar los efectos de repetidas fluctuaciones de esfuerzo en elementos estructurales no- tubulares soldadas, los cuales deberán aplicarse para minimizar la posibilidad de una falla por fatiga. 2.12.2 Otras estipulaciones pertinentes. Las estipulaciones de las Partes A y B deberán aplicarse para diseñar los componentes y a las conexiones sujetas a los requerimientos de la Parte C. 2.12.3 Responsabilidad del Ingeniero. El Ingeniero deberá proporcionar, ya sea, los detalles completos, incluyendo los tamaños de las soldaduras; o deberá especificar el ciclo de la vida útil planeado y rango máximo de los momentos, los cortes y las reacciones de las conexiones en los documentos del Contrato. 2.13 Limitaciones 2.13.1 Umbral de alcance (rango) de la Tensión. No se requerirá evaluación de resistencia a la fatiga si el rango de esfuerzo de carga viva es menor que el rango de esfuerzo umbral: Fth (Ver Tabla 2.4) 2.13.2 Fatiga de Ciclo Bajo. Las estipulaciones de la Parte C no son aplicables a los casos de carga de ciclo – bajo, los cuales inducen tensiones calculadas en el rango de tensión inelástico. 2.13.3 Protección contra Corrosión. La resistencia a la fatiga descritas en la Parte C son aplicables a las estructuras con protección apropiada contra la corrosión, o que están sujetas sólo a ambientes corrosivos leves, tal como las condiciones atmosféricas Normales. 2.13.4 Componentes Redundantes – No- Redundantes. Este Código ya no reconoce una distinciones entre componentes redundantes y no- redundantes. 2.14 Cálculo de Esfuerzo 2.14.1 Análisis Elástico. Los esfuerzos calculados y los rangos de tensión deberán ser nominales, basados en el análisis de esfuerzo elástica a nivel del componente. Las tensiones no necesita amplificarse por factores de concentración de esfuerzo para discontinuidades geométricas locales. 2.14.2 Tensión Axial y Curvatura. En el caso del esfuerzo axial combinado con curvatura, el esfuerzo máximo combinado deberá ser el que corresponda a los casos de carga aplicada correspondiente. 2.14.3 Secciones simétricas. Para los componentes que tiene cortes transversales simétricos, las soldaduras de conexión deberán disponerse, de preferencia, simétricamente alrededor del eje del componente, o si no es práctica la disposición simétrica, el total de esfuerzo, incluyendo aquel resultante de la excentricidad de la unión, deberán incluirse en el cálculo del rango de esfuerzo. 2.14.4 Componentes Angulares. Para los componentes angulares tensionados axialmente, el centro de gravedad de las soldaduras conectoras deberá quedar entre la línea del centro de gravedad de la sección transversal del ángulo y el centro del lado conectado, en cuyo
  • 14. caso pueden ignorarse los efectos de excentricidad. Si el centro de gravedad de la soldadura de conexión queda fuera de esta zona, los esfuerzos totales, incluyendo aquellos que resultan de la excentricidad de la unión, desde el centro de gravedad del ángulo, deberán incluirse en el cálculo del rango de esfuerzo. 2.15 Esfuerzos y Rangos Permisibles. 2.15.1 Rangos Permisibles. Las Tensiones calculadas de la unidad en soldaduras no deberán exceder las tensiones permisibles descritas en la Tabla 2.3. 2.15.2 Rangos de Esfuerzo Permisible El rango de esfuerzo se define como la magnitud de fluctuación en el esfuerzo que resulta de la repetida aplicación y eliminación de la carga viva. En el caso de esfuerzo inverso, el rango de esfuerzo deberá comportarse como la suma numérica de las tensiones de los esfuerzo y comprensión máxima repetidas o la suma de los esfuerzos cortantes máximos en dirección opuesta a un punto dado; como resultado de disposiciones diferidas de la carga viva. El rango calculado de esfuerzo no deberá exceder el máximo computado por las Fórmulas (2) a la (5), según sea aplicable. (Ver Figura 2.11, con respecto a un trazado gráfico de las Fórmulas (2) hasta la (5) sobre Categorías de esfuerzo A, B, B´, C, D, E, E´, y F). Para las Categorías A, B, B´, C, D, E y E´, el rango de esfuerzo no deberá exceder Fsr, de acuerdo a lo determinado por la Fórmula (2). Fórmula (2) En la cual: Fsr : Rango de esfuerxo permisible, ksi [ MPa ] Cf : Constante de la Tabla 2.4 para todas las Categorías, excepto la Categoría F. N : Número de ciclos del rango de esfuerzo en la vida útil del diseño. : Ciclos por día x 365 x años de vida útil del diseño. FTH : Umbral del rango de esfuerzo por fatiga; ese es el rango de esfuerzo máxima para la vida útil infinita, ksi. [ MPa ]. Para Categoría de tensión F. El rango de esfuerzo no deberá exceder FSR de acuerdo a lo determinado por la Fórmula (3). Fórmula (3) En la cual: Cf : Constante de la Tabla 2.4 para la Categoría F. Para los elementos de la placa cargada de tensión en uniones cruciformes, en T y en detalle de esquinas, los detalles con soldaduras de penetración completa o penetración parcial, con soldaduras de filete, o una combinación de las anteriores, transversales a la dirección del esfuerzo, el rango máximo de tensión en la sección transversal del elemento de la placa cargada de efuerzo deberá determinarse por (a), (b) o (c) como sigue: a) Para el corte transversal de un elemento de la plancha cargada por esfuerzo, el rango de esfuerzo máximo en la sección transversal del metal base en el área de la garganta de la soldadura, regulada por consideración de iniciación de fisura desde el área mayor a 90ºde la soldadura el rango esfuerzo no deberá exceder FSR como lo determina la Fórmula (2), Categoría C; la cual deberá ser igual a: b) Para las conexiones de los extremos de los elementos de la placa cargada de esfuerzo que utilizan soldaduras transversales de penetración parcial, con o sin soldaduras filete con refuerzo o de contorno, el rango máximo de esfuerzo en la sección transversal del metal base de la garganta de la soldadura regulada considerando una iniciación de fisura desde la raíz de la soldadura, no deberá exceder FSR, según acuerdo a lo determinado por la Fórmula (4). Fórmula (4) En la cual: R PJP : Factor de reducción para las uniones de penetración parcial reforzadas o no- reforzadas. R pjp 0.583 (para mm)
  • 15. 2ª : La longitud de la superficie de la raíz no- soldada en la dirección del espesor de la placa cargada de tensión. Tp : El espesor del elemento de la placa cargada de tensión. (Pulgada o milímetro) W : El tamaño del lado del cordón de refuerzo o contorno, si lo hubiera, en la dirección del espesor de la placa cargada de tensión (pulgada o milímetro) C : Para las conexiones finales de los elementos de la placa cargada de tensión, utilizando su par de soldaduras de filete, el rango máximo de tensión en la sección transversal del metal base de la garganta de la soldadura regulada por la consideración de iniciación de fisura, desde la raíz de la soldadura, debido a la tensión la raíz, no deberá exceder FSR, según lo determinado por la Fórmula (5). Adicionalmente, el rango de esfuerzo cortante en la garganta de la soldadura no deberá exceder FSR, según la Fórmula (3). Categoría F Fórmula (5) En la cual: R fil : Factor de reducción para uniones que usen solamente un par de soldaduras de filetes transversales. 0.583 (para mm) 2.16 Detalles, Fabricación y Montaje 2.16.1 Transiciones en Espesor y Ancho 2.16.1.1 Transiciones en el espesor de las uniones a tope Las uniones de tope entre las partes que tienen un espesor desigual y están sujetas a esfuerzo de tensión cíclica, deberán tener una transición uniforme entre las superficies descentradas en una inclinación no mayor a 1 – 2 ½ pulgadas con respecto a la superficie de cada parte. La transición puede efectuarse realizando la pendiente con la soldadura, biselando la parte más gruesa o por la combinación de ambos métodos. (Ver Figura 2.3). 2.16.1.2 Transiciones en el Ancho de la Unión de Tope. Las uniones de tope entre partes que tienen espesor desigual y están sujetas a esfuerzo de tensión cíclica deberán tener una transición uniforme entre la diferencia de los bordes desviados en una inclinación de no más de 1 en 2- ½ con el borde de cada parte, o deberá contar con una transición de 24 pulgadas [600 mm] de radio mínimo tangente a la parte más angosta en el centro de la unión de tope (Ver Figura 2.12). Un aumentado rango de esfuerzo puede utilizarse para aceros que tienen un limite de esfuerzo mayor a 90 ksi [620 MPa] con detalles que se incorporan al radio. 2.16.2 Backing de Acero 2.16.2.1 Soldaduras para anexar backings de acero Los requerimientos sobre soldaduras para anexar planchas de respaldo de acero, y si es que el refuerzo deberá quitarse o dejarse en su lugar, deberá determinarse de acuerdo a lo escrito en 2.15.2.2; 2.16.2.3; 2.16.2.4 y las categorías del rango de esfuerzo de la Tabla 2.4. El Ingeniero deberá registrar la categoría de esfuerzo por fatiga en los planos del Contrato. El Contratista deberá anotar en los planos de taller la localización requerida, el detalle de las soldaduras que van a utilizarse; si las soldaduras por puntos deberán estar dentro o deberá permitirse que estén fuera de ella; y si se permitirá que la plancha de respaldo permanezca en su lugar o si deberá quitarse para corresponder con la categoría del rango de esfuerzo propuesto. 2.16.2.2 Uniones de esquina y en T de penetración completa efectuadas en un solo lado. Las soldaduras para anexar planchas de respaldo pueden estar dentro o fuera de la ranura de unión. La plancha de respaldo para las uniones sujetas a carga de tensión transversal cíclica (fatiga), deberán quitarse, y el lado de la plancha de respaldo de la unión terminada deberá ser consistente con la superficie soldada. Cualquier discontinuidad inaceptable descubierta o que sea provocada por haber quitado la plancha de respaldo deberá ser reparada de acuerdo al criterio de aceptación de este Código. 2.16.2.3 Empalmes a Tope de Penetración Completa Las soldaduras para anexar planchas de respaldo pueden estar adentro o fuera de la ranura, a menos que esté restringido en la descripción sobre categoría de esfuerzo. Las soldaduras por puntos colocadas afuera de la ranura de la unión deberán terminar no más cerca que ½ pulgada [12 mm] desde el borde de la parte conectada. La plancha de respaldo puede dejarse
  • 16. en su lugar o quitarse, a menos que esté restringido en la categoría de esfuerzo utilizada en el diseño. 2.16.2.4 Soldaduras Ranuradas y Uniones de Esquina Longitudinales La plancha de respaldo de acero, si se utiliza deberá ser continua, a todo el largo de la unión. Las soldaduras para anexar la plancha de respaldo pueden estar dentro o fuera de la ranura (Ver 5.10.2) 2.16.3 Soldaduras de Contorno en las Uniones de Esquina y uniones en T. En las uniones de esquina transversales y en uniones en T sujetas a tensión, o que la tensión se deba a curvaturas, deberá agregarse en las esquinas entrantes una sola pasada de soldadura de filete de un tamaño no inferior a ¼ de pulgada [6 mm] 2.16.4 Bordes Cortados con Soplete Los bordes cortados con soplete no necesitan rectificado, siempre que cumplan con las estipulaciones sobre aspereza de 5.15.4.3. 2.16.5. Uniones a Tope Cargadas Transversalmente Para las uniones a tope cargadas transversalmente, deberán utilizarse planchas de extensión para la combinación de la terminación soldada afuera de la unión terminada. No deberán utilizarse discos terminales. Las planchas de extensión de las soldaduras deberán quitarse y el extremo de la soldadura terminada deberá quedar a ras con el borde de la pieza. 2.16.6 Terminaciones de Soldaduras de Filete Además de los requerimientos de 2.8.3.3, se aplica lo siguiente para las terminaciones de las soldaduras sujetas a carga cíclica (fatiga). Para las conexiones y detalles con fuerzas cíclicas en elementos sobresalientes, de una frecuencia y magnitud que tendería a provocar una falla progresiva que se inicie en un punto de esfuerzo máximo al final de la soldadura, las soldaduras de filete deberán dar vuelta alrededor de lado o del final; a una distancia no menor a dos veces el tamaño de la soldadura nominal. 2.17 Uniones y Soldaduras Prohibidas. 2.17.1 Soldaduras Ranuradas de un solo lado Las soldaduras ranuradas efectuadas de un solo lado sin plancha de respaldo, o hechas con planchas de respaldo que no sean de acero, que no hayan calificado para la conformidad con la Sección 4 deberán prohibirse, excepto que estas prohibiciones para soldaduras ranuradas de un lado no deberán aplicarse a lo siguiente: 1) Componentes secundarios o miembros que no soporten esfuerzo. 2) Uniones de esquina paralelas a la dirección del esfuerzo calculado entre componentes de elementos construidos. 2.17.2 Soldaduras Ranuradas en Posición Plana Las soldaduras de ranura en bisel simple y las soldaduras ranuradas en J en uniones soldadas en posición plana deberán prohibirse en donde las uniones ranuradas en V o en U se puedan practicar. 2.17.3 Soldaduras de filete inferiores a 3/16 pulgadas [5 mm] Las soldaduras de filete que sean inferiores a 3/16 [5 mm] deberán prohibirse. 2.17.4 Soldaduras de Esquina y en T de Penetración Completa con la plancha de respaldo dejada en su lugar. Las soldaduras en T y de esquina con penetración completa sujetas a esfuerzo de tensión transversal cíclico con la barra de respaldo dejada en su lugar, deberán prohibirse. 2.18 Inspección Las categorías de fatiga B y C requieren que el Ingeniero asegure que las soldaduras ranuradas de penetración completa, que están sujetas a esfuerzo aplicado transversal cíclico en el rango de tensión, sean inspeccionadas utilizando métodos RT o UT. (Prueba ultrasónica o prueba de rayos X) PARTE D Requerimientos Específicos para el Diseño de las Conexiones Tubulares (Estáticamente o Cíclicamente Cargadas) 2.19 General Los requerimientos específicos de la parte D se aplican solamente a las conexiones tubulares y se deberán usar con los requerimientos aplicables de la parte A. Todas las
  • 17. estipulaciones de la parte D se aplican a las aplicaciones estáticas y a las aplicaciones cíclicas, con la excepción de las estipulaciones de fatiga de 2.20.6, las que son únicas para las aplicaciones cíclicas. 2.19.1 Excentricidad. Momentos provocados por una desviación importante de las conexiones concéntricas deberán entregarse para análisis y diseño [ver Figura 2.14(H) para la ilustración de una conexión excéntrica]. 2.20 Esfuezos Permisibles 2.20.1 Esfuerzos del Metal Base. Estas estipulaciones pueden utilizarse en conjunto con cualquier especificación de diseño aplicable, ya sea en el diseño de esfuerzo permitido (ASD: Allowable Stress Design) o en formatos para carga y diseño de factor de resistencia (LRFD: Load and Resistance Factor Design). A menos que la especificación del diseño aplicable lo estipule de otra manera, el diseño de conexión tubular deberá describirse como en 2.20.5, 2.20.6 y 2.24. Los esfuerzos del metal base deberán ser aquellos detallados en las especificaciones aplicables al diseño, con las siguientes limitaciones: 2.20.2 Limitaciones de la Sección Circular. Deberán considerarse las limitaciones en cuanto al diámetro / espesor para secciones circulares y la relación ancho / espesor más plano para las secciones tubulares, más allá de las cuales, la flexión local u otros modos de falla local deberán estar en conformidad con el código de diseño de regulación. Los límites de aplicabilidad para los criterios dados en 2.24 deberán observarse como sigue a continuación: (1) tubos circulares: D/t < 3300/Fy [para Fy en ksi], 478/F y [para Fy en MPa] (2) conexiones separadas de la sección tubular: D/t 210/ Fy [para Fy en ksi], 80/ Fy [para Fy en MPa] pero no más de 35 (3) conexiones de traslape en la sección tubular: D/t 190/ Fy [para Fy en ksi], 72/ Fy [para Fy en MPa] 2.20.3 Esfuerzos de Soldaduras. Los esfuerzos permisibles en soldaduras no deberán exceder a aquellos entregados en la Tabla 2.5, o de acuerdo a lo permitido por 2.5.4.2 y 2.5.4.3, excepto lo modificado por 2.20.5, 2.20.6, y 2.24. 2.20.4 Esfuerzos de la Fibra. Los esfuerzos de la fibra debido a a la flexión no deberán exceder los valores descritos para la tensión y compresión, a menos que los componentes sean secciones compactas (capaces de desarrollar un momento plástico completo), y cualquier soldadura transversal se proporciona para desarrollar completamente el refuerzo de las secciones unidas. 2.20.5 Diseño del Factor de Carga y Resistencia. Los factores de resistencia, , que se entregan en todas partes en esta sección, pueden utilizarse en el contexto de los cálculos del diseño de factor de carga y resistencia (Load and Resistance factor design, LRFD), en el siguiente formato: x (Pu o Mu) = (LF x Carga) en donde Pu o Mu es la carga última o momento, de acuerdo a lo entregado aquí y LF es el factor carga, tal como se define en el código de diseño de regulación LRFD, por ejemplo AISC Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel in Buildings (norma AISC Sobre Especificación de Diseño del factor de Carga y Resistencia para el Acero Estructural en Construcciones). 2.20.6 Fatiga 2.20.6.1 Rango de Esfuerzo y Tipo de Miembro. Para diseño de miembros y conexiones sujetas a repetidas variaciones del esfuerzo en la carga viva, deberá dársele consideración al número de ciclos de esfuerzo, al rango esperado de esfuerzo y al tipo y localización del miembro o detalle. 2.20.6.2 Categorías de Esfuerzo por Fatiga. El tipo y la localización del material deberán categorizarse de acuerdo a la Tabla 2.6. 2.20.6.3 Limitación del Esfuerzo Permisible Básico.
  • 18. Donde la especificación del diseño aplicable tenga un requerimiento de fatiga, el esfuerzo máximo no deberá exceder el esfuerzo básico permisible, entregado en cualquier otra parte, y el rango de esfuerzo de acuerdo a un número dado de ciclos, no deberá exceder los valores entregados en la Figura 2.13. 2.20.6.4 Daño acumulativo. Donde el ambiente de fatiga involucra rangos de esfuerzo de diversa magnitud, y de variados números de aplicaciones, la razón del daño de fatiga acumulativo, D, sumado sobre varias otras cargas no deberá exceder la unidad, en donde: D = n N donde n = número de ciclos aplicados a un rango de esfuerzo dado. N = número de ciclos para el cual el rango de esfuerzo dado se permitiría en la Figura 2.13. 2.20.6.5 Miembros Críticos. Para los miembros críticos cuyo único modo de falla sería catastrófico, D (ver 2.20.6.4), deberá estar limitado por un valor fraccional de 1/3. 2.20.6.6 Mejoramiento del Comportamiento de Fatiga. En cuanto al propósito de un aumentado comportamiento de fatiga, y en donde esté especificado según a los documentos del contrato, los siguientes mejoramientos de perfil pueden efectuarse para soldaduras en conexiones tubulares en T-, Y-, o K-: (1) Puede aplicarse una capa de protección, de modo que la superficie recién soldada se una en forma pareja con el metal base de unión, y se aproxime al perfil que se muestra en la Figura 3.10. Las muescas en el perfil no deberán ser de una profundidad mayor a 0.04 pulgadas o 1 milímetro, relativas al disco que tenga un diámetro igual a o mayor que el espesor del componente secundario. (2) La superficie de la soldadura puede esmerilarse según el perfil que se muestra en la Fig. 3.10. Las marcas finales de esmerilado deberán ser transversales al eje soldado. (3) La garganta de la soldadura puede martillarse con un instrumento de punta roma, a modo de producir una deformación plástica local, la que empareje la transición entre la soldadura y el metal base, mientras se induce un esfuerzo residual compresivo. Ese martillado siempre deberá hacerse bajo una inspección visual, y debe ser seguido por una prueba MT, como se describe a continuación. Deberá dársele consideración a la posibilidad de fracto-tenacidad debido al martillado de la muesca localmente degradada. Para calificar las categorías de fatiga X1 y K1, las soldaduras representativas (todas las soldaduras para estructuras no- redundantes o en donde se haya aplicado martillado), recibirán una MT para las discontinuidades de la superficie y cerca de ella. Cualquier indicación que no pueda resolverse mediante un leve esmerilado, deberá ser reparado en conformidad con el número 5.26.1.4. 2.20.6.7 Tamaño y Efectos del Perfil. La aplicabilidad de las soldaduras según las categorías de fatiga listadas a continuación, está limitada a los siguientes tamaños de soldaduras o los espesores del metal base: C1 miembro más delgado en transición de 2 pulgadas [50 mm] C2 anexo de 1 pulgada [25 mm] D anexo de 1 pulgada [25 mm] E anexo de 1 pulgada [25 mm] ET un componente secundario de 1.5 pulgadas [38 mm] F tamaño de la soldadura de 0.7 pulgadas [18 mm] FT tamaño de la soldadura de 1 pulgada [25 mm] Para aplicaciones que excedan estos límites, deberá tomarse en consideración la reducción del esfuerzo permisible o mejorar el perfil de la soldadura (ver Comentario). Para las conexiones en T-, Y-, y K-, se cuenta con dos niveles de comportamiento de fatiga, de acuerdo a la Tabla 2.7. El diseñador deberá designar cuando debe aplicarse el Nivel I; en ausencia de tal designación; y para las aplicaciones en donde la fatiga no esté en consideración, el Nivel II deberá ser el mínimo estándar aceptable. 2.21 Identificación Los componentes en estructuras tubulares deberán identificarse tal como aparece en la figura 2.14. 2.22 Símbolos Los símbolos utilizados en la Sección 2, Parte D, se muestran en el anexo XII.
  • 19. 2.23 Diseño de Soldaduras 2.23.1 Soldaduras de Filete 2.23.1.1 Área Efectiva. El área efectiva deberá estar en conformidad con 2.3.2.10 y con lo siguiente: la longitud efectiva de las soldaduras de filete en conexiones estructurales en T-, Y- y K- deberán calcularse en conformidad con 2.23.4 o 2.23.5, utilizando el radio o las dimensiones de la superficie del componente secundario medido en la línea central de la soldadura. 2.23.1.2 Limitación Beta Para Detalles Precalificados. Los detalles para las soldaduras de filete precalificadas en las conexiones en T-, Y- y K-, se describen en la Figura 3.2. Estos detalles están limitados a 1/3 para las conexiones tubulares circulares y 0.8 para las secciones tubulares rectangulares. También están sujetas a las limitaciones de 3.9.2. Para una sección rectangular con un gran radio de esquina, puede requerirse un límite menor en para mantener el componente secundario y la soldadura sobre la superficie plana. 2.23.1.3 Uniones de Traslape. Las uniones traslapadas de tubos telescópicos (como los opuestos a una unión “slip” de interferencia, tal como la que se usa en los postes cónicos) en las cuales la carga se transfiere vía soldadura, puede ser de soldadura de filete simple, en conformidad con la Figura 2.15. 2.23.2 Soldaduras Ranuradas. El área efectiva deberá estar en conformidad con 2.3.1.5 y con lo siguiente: la longitud efectiva de las soldaduras acanaladas en conexiones estructurales en T-, Y- y K-, deberán calcularse en conformidad con 2.23.4 o 2.23.5, usando la media del radio rm o las dimensiones de la superficie del componente secundario. 2.23.2.1 Detalles de las Soldaduras Ranuradas de Penetración parcial, Precalificadas. Las soldaduras ranuradas de penetración parcial precalificadas en conexiones tubulares T-, Y-, o K- deberán estar conforme a la Figura 3.5. El Ingeniero deberá utilizar la figura en conjunto con la Tabla 2.8 para calcular el tamaño mínimo de la soldadura, para determinar el esfuerzo máximo de la soldadura, excepto en donde tales cálculos sean descartados por 2.24.1.3(2). La dimensión de la pérdida Z deberá deducirse de la distancia del punto de trabajo hasta la superficie soldada teórica para encontrar el tamaño mínimo de la soldadura. 2.23.2.2 Detalles de la Soldadura Ranurada de Penetración Parcial, Precalificada, Soldada por Un Solo Lado, sin Refuerzo en las Conexiones T-, Y-, y K-. Ver 3.13.4 para las opciones de detalle. Si se requiere mejoramiento en el comportamiento de fatiga, los detalles seleccionados deberán basarse en los requerimientos del perfil de 2.23.6.6 y la Tabla 2.27. 2.23.3 Esfuerzos en las Soldaduras. Cuando se requieren cálculos de tensión permisibles en soldaduras para las secciones circulares, el esfuerzo nominal en el componente secundario que une la soldadura al cordón en una conexión simple en T-, Y-, o K- deberá ser computado de esta manera: donde tb = espesor del componente secundario tw = garganta efectiva de la soldadura ƒa y ƒb = los esfuerzos de curvatura y axial nominal en el componente secundario Para rm y rw, ver Figura 2.16. Ka y Kb son la longitud efectiva y los factores de la sección entregados en 2.23.4 y 2.23.5. En el esfuerzo último o el formato LRFD, la siguiente expresión para la capacidad de la carga axial del componente secundario P, deberá aplicarse tanto para las secciones circular como para la sección rectangular: Pu = Qw · Leff donde Qw = capacidad de carga de la línea de soldadura (kips/inch) y Leff = longitud efectiva soldada. Para soldaduras de filete, Qw = 0.6 tw FEXX con = 0.8 donde FEXX = fuerza de tensión mínima clasificada del depósito de soldadura.
  • 20. 2.23.4 Longitudes de Conexión Circular. La longitud de las soldaduras y la longitud de la intersección en las conexiones en T-, Y-, y K-, deberán estar determinadas como 2 rKa, en donde r es el radio efectivo de la intersección (ver 2.23.2, 2.23.1.1, y 2.24.1.3(4). donde = El ángulo agudo entre componentes de dos ejes = la relación del diámetro, componente secundario / principal, tal como se definió previamente Nota: Lo siguiente puede utilizarse como aproximaciones conservadoras: Ka = 1+ 1/seno para carga axial 2 Ka = 3 +1/seno para curvatura en plano 4 sin Kb = 1 + 3/seno para curvatura fuera de plano 4 2.23.5 Longitudes de Conexión Rectangular. 2.23.5.1 Conexiones en K- y en N-. La longitud efectiva de soldaduras en componentes secundarios en conexiones estructurales, planas en separación K y N entre secciones rectangulares, sujetas a carga axial predominantemente estática deberá tomarse como: 2ax + 2b, para 50º 2ax + b, para 60º Por lo tanto, para 50º en áreas donde el ángulos sea menor que 90º, el área donde el ángulo sea mayor que 90ºy los lados del componente secundario pueden considerarse totalmente efectivo. Para 60º, el área donde el ángulo sea menor que 90º, se considera inefectivo, debido a la distribución dispareja de la carga. Para 50°< < 60°, interpolar. 2.23.5.2 Conexiones en T-, en Y- y en X. La longitud efectiva de las soldaduras de componentes secundarios en conexiones estructurales, planas y en T-, Y- y X- entre secciones rectangulares sujetas, predominantemente a carga axial estática, deberá tomarse como: 2ax + b, para 50º 2ax, para 60º para 50º< < 60º, interpolar. 2.24 Limitaciones de la Resistencia de las Conexiones Soldadas 2.24.1 Conexiones Circulares en T-, Y- y en K- (ver 2.26.1.1) 2.24.1.1 Falla Local. En donde las conexiones en T-, Y- o en K- estén hechas simplemente por soldaduras, soldando los componentes secundarios o individualmente al componente principal, las tensiones locales en superficies de falla potencial a través de la pared del miembro principal pueden limitar la resistencia utilizable de la unión soldada. El esfuerzo de corte típico en el que ocurre tal falla depende no sólo de la resistencia del acero del componente principal, sino también de la geometría de la conexión. Tales conexiones deberán ser proporcionadas sobre la base, ya sea de (1) del corte por perforación (2) los cálculos fundamentales de la carga, tal como aparecen a continuación. El corte por perforación es un criterio de diseño de esfuerzo permisible (ASD) (“Allowable Stress Design”) e incluye el factor seguridad. El formato fundamental de la carga puede utilizarse en el diseño de factor de carga y resistencia (LRFD) (“Load and Resistance factor Design”), con el factor de resistencia que debe ser incluido por el diseñador, ver 2.20.5. (1) Formato de Corte por Perforación. El esfuerzo cortante por efecto de la perforación en la superficie potencial de falla (ver Figura 2.17) no deberá exceder el esfuerzo de corte permisible por desgarro. El efecto del esfuerzo de corte por desgarro se entrega mediante: Efecto Vp = ƒn seno El esfuerzo de corte permisible por desgarro se entrega mediante: Efecto Vp Permisible = Qq · Qf · Fyo/(0.6 )
  • 21. El efecto Vp permisible también deberá estar limitado por el esfuerzo de corte típico permisible, en la especificación del diseño aplicable (Ej. 0.4 Fyo). Los términos utilizados en las siguientes ecuaciones se definen como sigue: τ, , γ, y otros parámetros de geometría de conexión se definen en la Figura 2.14(M). ƒn es el valor axial nominal (fa) o el esfuerzo por flexión (pandeo) (fb) en el componente secundario (el corte por desgarro para cada uno se mantiene por separado) Fyo = Límite de fluencia mínimo especificado de la cuerda del componente principal, pero no mayor a 2/3 de la carga límite de ruptura. Qq, Qf son modificadores geométricos y los términos de interacción del esfuerzo se entregan respectivamente en la Tabla 2.9. Para el curvado cercano a los dos ejes (Ej. y y z), el esfuerzo de curvado resultante, efectivo en las secciones circulares y rectangulares pueden tomarse como sigue: Para los esfuerzos combinados axiales y de curvatura la siguiente fórmula deberá ser satisfactoria: (2) Formato LRFD (cargas factorizadas hasta la condición última - ver 2.20.5) Las cargas del componente secundario en las cuales ocurre una falla plástica en la pared de la cuerda del componente principal se entrega mediante: carga axial: Pu seno = t2 c Fyo [6 Qq] Qf momento de flexión: Mu seno = t2 c Fyo [db/4] [6 Qq] Qf Con el factor de resistencia = 0.8 Qf debería computarse con 2 redefinido como (Pc/AFyo)2 + (Mc/SFyo)2 en donde Pc y Mc son carga de la cuerda factorizada y momento, A es área, S es el módulo de sección. Estas cargas también están sujetas a los límites de esfuerzo de corte del material de la cuerda: Pu seno dbtc Fyo/ 3 Mu seno d2 b tc Fyo/ 3 con = 0.95 donde tc = espesor de la pared de la cuerda db = diámetro del componente secundario y otros términos se definen como 2.24.1.1(1). El estado límite para combinaciones de carga parcial P y momento de flexión (M) se entregan mediante: (P/Pu) 1.75 + M/Mu 1.0 2.24.1.2 Colapso General. La resistencia y estabilidad de un componente principal en una conexión tubular, con algún refuerzo, deberá ser investigada utilizando la tecnología disponible en conformidad con el código de diseño aplicable. El colapso general es particularmente grave en las conexiones transversales y en las conexiones sujetas a cargas de compresión [ver Figura 2.14 (G) y (J)]. Tales conexiones pueden reforzarse aumentando el espesor del componente principal, o mediante el uso de diafragmas, anillos o pasadores. (1) Para las conexiones transversales circulares no-reforzadas, la carga de la cuerda transversal permisible, debido a la carga axial del componente secundario de compresión, no deberá exceder: P seno = t2 c Fy (1.9 + 7.2 ) Q Qf (2) Para conexiones transversales circulares reforzadas por un “lata de unión” (“joint can”), que tenga un incrementado espesor tc, y una longitud, L, la carga axial permisible del componente secundario, P, puede emplearse como: P = P(1) + [P(2) – P(1)]L/2.5D P = P(2) En donde P(1) se obtiene usando el espesor nominal del componente secundario en la ecuación (1); y P(2) se obtiene usando el espesor de la “lata de unión” en la misma ecuación.
  • 22. El estado último del límite puede tomarse como 1.8 veces el valor anterior ASD permisible con = 0.8. (3) Para las conexiones circulares en K-, en las cuales el espesor del componente principal que se requiere para cumplir con las estipulaciones locales en cuanto al corte del 2.24.1.1, se extiende a lo menos hasta D/4, más allá de las soldaduras del componente secundario conector; el colapso general no necesita verificarse. 2.24.1.3 Distribución Dispareja de la Carga (Dimensionamiento de la Soldadura) (1) Debido a las diferencias de las flexibilidades relativas del componente principal, cargado normal con respecto a su superficie, y al componente secundario que conlleva los esfuerzos de la membrana paralela a su superficie, la transferencia de la carga a través de la soldadura es altamente no-uniforme, y el límite elástico local puede alcanzarse antes de que la conexión alcance su carga de diseño. Para evitar la falla progresiva o “unzipping”, de la soldadura y asegurar el comportamiento dúctil de la unión, la soldaduras mínimas que se entregan en las conexiones simples en T-, Y-, o K- deberán ser capaces de desarrollar en su resistencia última a la ruptura, el menor límite elástico de la pieza o de la resistencia local (corte por desgarro) del componente principal. La resistencia última a la ruptura de las soldaduras de filete y soldaduras ranuradas de penetración parcial, deberán calcularse 2.67 veces el esfuerzo básico permisible para 60 ksi [415 MPa] o 70 ksi [485 MPa] la carga límite de ruptura y en 2.2 veces el esfuerzo básico permisible para niveles de resistencia superiores. El corte por perforación último deberá tomarse como 1.8 veces el Vp permisible de 2.24.1.1. (2) Puede presumirse que este requerimiento cumpla con los detalles precalificados de la unión de la figura 3.8 (de penetración completa) y 3.12.4 ( de penetración parcial), cuando se utilizan materiales de calificación (Tabla 3.1). (3) También puede presumirse que la resistencia compatible de las soldaduras cumple con los detalles precalificados de soldadura de filete de la figura 3.2, cuando se cumplen los siguientes requerimientos de garganta efectiva: (a) E = 0.7 tb para el diseño del límite elástico nominal de los tubos circulares de acero dulce (Fy 40 ksi [280 Mpa] unidos con soldaduras sobre calificados (resistencia clasificada FEXX = 70 ksi [485 Mpa]) (b) E = 1.0 tb para el último diseño de resistencia última (LRFD) de conexiones circulares o tubulares rectangulares de acero dulce, Fy 40 ksi [280 Mpa], con las soldaduras que satisfagan los requerimientos de resistencia correspondientes de la Tabla 3.1. (c) E = inferior a tc o 1.07 tb para todos los otros casos (4) Las soldaduras de filete más pequeñas a aquellas requeridas en la Figura 3.2 para corresponder con la resistencia de conexión, pero dimensionadas sólo para resistir las cargas de diseño deberán ser dimensionadas, a lo menos de acuerdo a los siguientes esfuerzos simultáneos, calculados de de acuerdo a 2.23.3 para responder por la distribución no uniforme de la carga: ASD LRFD E60XX y E70XX 1.35 1.5 Resistencias mayores 1.6 1.8 2.24.1.4 Transiciones. Las conexiones enflanchadas y las transiciones del tamaño del tubo, sin excepción de lo que aparece a continuación, deberán revisarse con respecto a los esfuerzos locales provocados por el cambio de dirección en la transición (ver Nota 4 de la Tabla 2.6). Excepción para cargas estáticas: Tubos circulares que tengan D/t inferior a 30 Inclinación de transición inferior a 1:4. 2.24.1.5 Otras Configuraciones y Cargas (1) El término “Conexiones en T-, Y- y K“ a menudo se utiliza genéricamente para describir conexiones tubulares en las que los componentes secundarios están soldados a un componente principal o cuerda, a un modo estructural. También se entregan criterios específicos para las conexiones transversales (X-) (también referidos como doble T) en 2.24.1.1 y 2.24.1.2. Las conexiones en N- son un caso especial de las conexiones en K- , en las cuales uno de los componentes secundarios sea perpendicular a la cuerda, y se aplican los mismos criterios (ver Comentario para conexiones de planos múltiples). (2) Las clasificaciones de las conexiones en T-, Y-, y K- o conexiones transversales deberían aplicarse a los componentes secundarios individuales, de acuerdo al patrón de carga para cada caso de carga. Para ser considerada una conexión en K-, la carga por desgarro en un componente
  • 23. secundario debería estar equilibrada esencialmente por las cargas en otros refuerzos en el mismo plano en el mismo lado de la unión. La carga por desgarro en las conexiones en T- y en Y- reacciona como el corte de una viga en la cuerda. En las conexiones transversales, la carga por desgarro se lleva a través de la cuerda hasta los refuerzos en el lado opuesto. Para los componentes secundarios que llevan parte de su carga, como conexiones K-, y parte de ella como conexiones en T- y en Y-, o en conexiones transversales, se interpolan basadas en la porción de cada una en total, o se utiliza alfa calculada (ver Comentario). (3) Para conexiones en planos múltiples, alfa se calculó como se informa en el Anexo L, puede utilizarse para estimar el efecto beneficioso o dañino de las diversas cargas del componente secundario en el componente principal ovalado. Sin embargo, para conexiones cargadas en forma similar en planos adyacentes, por ejemplo, en conexiones pareadas en T- y en K- en refuerzos delta no deberán considerarse el aumento de la capacidad por sobre lo que corresponde a conexiones de un solo plano. 2.24.1.6 Conexiones de Traslape. Las uniones de traslape, en las cuales parte de la carga se transfiere directamente desde un componente secundario a otro a través de una soldadura común, deberán incluir las siguientes verificaciones: (1) La carga permisible de un componente individual, P1, perpendicular al eje del componente principal deberá tomarse como P1 = (Vp tc I1) + (2Vw tw 12) en donde Vp es el corte permisible por desgarro, de acuerdo a lo definido en 2.24.1.1; y tc = el espesor del componente principal. I1 = La longitud real de la soldadura para aquella porción del componente secundario que está en contacto con el componente principal. Vp = el corte permisible por desgarro para el componente principal como la conexión K- (α = 1.0) Vw = el esfuerzo cortante permisible para la soldadura entre los componentes secundarios (Tabla 2.5) Tw = el tamaño menor de la soldadura (garganta efectiva) o el espesor de tb del componente secundario más delgado. l2= La longitud de la cuerda proyectada (un lado) de la soldadura de traslape, medida perpendicularmente con respecto al componente principal. Estos términos se ilustran en la Figura 2.18. El estado último elemental puede tomarse como 1.8 veces el valor anterior permisible de ASD, con φ = 0.8. (2) La carga permisible combinada del componente paralelo al eje del miembro principal, no deberá exceder Vw tw I1, donde I1 es la suma de las longitudes reales de la soldadura para todos los refuerzos en contacto con el componente principal. (3) El traslape, de preferencia deberá ser proporcionado a lo menos para un 50% en función de P1. En ningún caso el espesor de la pared del componente secundario deberá exceder el espesor de la pared del componente principal. (4) En donde los componentes secundarios lleven cargas sustancialmente diferentes, o un componente secundario tenga un espesor de pared mayor que otro, o ambos, el componente secundario más grueso o con una carga mayor, deberá ser de preferencia el componente completo, con todas sus circunferencias soldadas al componente principal. (5) La carga transversal neta en el rastro combinado deberá cumplir satisfactoriamente con 2.24.1 y 2.24.1.2. (6) El tamaño mínimo de la soldadura para las soldaduras de filete deberá proporcionar una garganta efectiva de 1.0tb para Fy < 40 ksi [280 MPa], 1.2 tb para Fy > 40 ksi [280 MPa]. 2.24.2 Conexiones Rectangulares en T-, Y- y en K- (ver 2.26.1.1). Los criterios entregados en esta sección están todos en el formato de carga fundamental, con el factor seguridad eliminado. Los factores de resistencia para LRFD se entregan completos. Para ASD, la capacidad permisible deberá ser la fundamental, dividida por un factor de seguridad de 1.44/ . La elección de las cargas y los factores de carga deberán estar en conformidad con la especificación del diseño reglamentado; ver 2.5.5 y 2.20.5. Las conexiones deberán revisarse para cada uno de los modos de falla descritos a continuación. Estos criterios son para las conexiones entre secciones rectangulares de espesor uniforme de pared, en los refuerzos planos, donde las cargas de los componentes secundarios
  • 24. sean principalmente axiales. Si se utilizan secciones compactas, material dúctil y soldaduras de resistencia compatibles, la curvatura secundaria del componente puede descuidarse. (El curvado de los elementos secundarios se debe a la deformación de la unión, o a la rotación de los refuerzos totalmente triangulares. La flexión del componente secundario, debido a las cargas aplicadas, a las estructuras laterales no reforzadas etc... no pueden descuidarse, y deberán ser diseñadas de acuerdo a (ver 2.24.2.5). Los criterios en esta sección están sujetos a las limitaciones que se muestran en la Figura 2.19. 2.24.2.1 Falla Local. La carga axial del componente secundario Pu, en la cual ocurre la falla plástica de la pared de la cuerda en el componente principal se entrega por: para conexiones transversales en T- y en Y- con 0.25 β < 0.85 y φ = 1.0. También Pu seno θ = Fyo t2 c [9.8 βeff √γ] Qf Con φ = 0.9 Para aberturas en K- y conexiones en N- con el mínimo βeff ≥ 0.1 + γ y g/D = ξ ≥ 0.5 (1 - β) 50 en donde Fyo es el límite de fluencia mínimo especificado del componente principal, tc, es el espesor de la pared de la cuerda, γ es D/2tc (D = el ancho de la superficie de la cuerda); β, η, θ, y ξ son los parámetros topológicos de conexión, de acuerdo a lo definido en la Figura 2.14 (M) y en la Figura C2.26; (βeff es equivalente a β definido a continuación): y Qf = 1.3-0.4 /β(Qf 1.0); usar Qf = 1.0 (para la cuerda en tensión) con U siendo el rango de utilización de la cuerda. βeff = ( b compresión + a compresión del + b tensión del ) /4D componente secundario del componente secundario componente secundario Estas cargas también están sujetas a los límites de resistencia al corte del material de la cuerda Pu seno θ = (Fyo/ √3) tcD [2η + 2βcop abertura B] Para componentes transversales y conexiones en T o en Y- con β > 0.85, usando = 0.95, y Pu seno θ = (Fyo/ √3) tcD [2η + 2βcop + βgap] Para conexiones de aberturas en K- y en N- con β ≥ 0.1 + γ/50, utilizando = 0.95 (esta verificación es innecesaria si los componentes secundarios son cuadrados y de un ancho igual), en donde: βgap = β para conexiones en K- y en N- con ξ 1.5 (1-β) βgap = βcop para todas las otras conexiones. βcop (perforación efectiva externa) = 5β/γ pero no mayor a β 2.24.2.2 Colapso General. La resistencia y la estabilidad de un componente principal en una conexión tubular, con cualquier refuerzo, deberá ser investigada utilizando la tecnología disponible en conformidad con el código aplicable al diseño. (1) El colapso general es particularmente severo en las conexiones transversales y en las conexiones sujetas a cargas de compresión. Tales conexiones pueden reforzarse aumentando el espesor del componente principal o por medio diafragmas, refuerzos, o anillos. Para las conexiones rectangulares no-reforzadas calificadas, la carga fundamental normal para el componente principal (cuerda) debido a la carga axial del componente secundario, P, deberá estar limitada por: Pu seno θ = 2tc Fyo(ax + 5 tc) Con = 1.0 para las cargas de tensión, Y = 0.8 para compresión. Y Con = 0.8 para conexiones transversales, reacciones del extremo del pilar, etc... en compresión y E = módulo de elasticidad O
  • 25. Con = 0.75 para todas las cargas de compresión de los componentes secundarios. (2) Para las conexiones de abertura en K- y en N-, deberá revisarse la adecuación del corte del componente principal para transportar cargas transversales a través de la región de la abertura, incluyendo la interacción con las fuerzas axiales de la cuerda. Esta revisión no se requiere para U 0.44 en las conexiones rectangulares inclinadas, que tengan β + η H/D (H es la altura del componente principal en el plano de refuerzo). 2.24.2.3 Distribución Dispareja de la Carga (Ancho Efectivo). Debido a las diferencias en las flexibilidades relativas del componente principal con carga normal a su superficie y del componente secundario que soporta el esfuerzo de la membrana paralelo a su superficie, la transferencia de carga a través de la soldadura es altamente no-uniforme, y el límite local puede alcanzarse antes de que la conexión alcance su carga de diseño. Para evitar la falla progresiva y asegurar el comportamiento dúctil de la unión, tanto los miembros del componente secundario como la soldadura deberán revisarse de la siguiente manera: (1) Revisión del Componente Secundario. La capacidad axial del ancho efectivo Pu del componente secundario deberá revisarse para todas las conexiones en K- y en N-, y otras conexiones que tengan β > 0.85. (Note que esta revisión es innecesaria si los componentes secundarios son cuadrados y de igual ancho.) Pu = Fytb [2a +bgap +bcoi – 4tb] con = 0.95 donde Fy = límite de fluencia mínimo especificado del componente secundario. tb = espesor de la pared del componente secundario. a, b= dimensiones del componente secundario [ver Figura 2.14(B)] babertura= b para las conexiones en K- y en N- con ξ 1.5(1 β) babertura= bcon para todas las otras conexiones. Nota: se presumen τ 1.0 y Fy Fyo (2) Verificaciones de las Soldaduras. Las soldaduras mínimas proporcionadas en conexiones simples en T-, en Y- o en K-, deberán ser capaces de desarrollar en su última resistencia a la ruptura, el mínimo del límite de fluencia del componente secundario, o la resistencia local del componente principal. Se puede presumir que este requerimiento que cumpla con los detalles de la unión precalificada de la Figura 3.6 (Penetración completa y Penetración parcial), cuando se usan materiales enn conformidad (Tabla 3.1). (3) Las soldaduras de filete deberán revisarse de acuerdo a lo descrito en 2.23.5. 2.24.2.4 Conexiones de Traslape. Las uniones de traslape reducen los problemas de diseño en el componente principal, transfiriendo la mayor parte de la carga transversal directamente de un componente secundario a otro (ver Figura 2.20). Los criterios de esta sección son aplicables a las conexiones cargadas estáticamente que cumplan con las siguientes limitaciones: (1) El componente secundario más grueso y más largo es la pieza completa. (2) β 0.25. (3) El componente secundario de traslapamiento es 0.75 a 1.0 veces el tamaño del componente completo, a lo menos con un 25% de sus superficies laterales, traslapando el componente completo. (4) Ambos componentes secundarios tienen el mismo límite de fluencia. (5) Todos los componentes secundarios y la cuerda de las piezas son tubos rectangulares compactos con un espesor de 35 para los componentes secundarios y 40 para la cuerda. Deberán efectuarse las siguientes revisiones: (1) Capacidad axial Pu del tubo de traslapamiento, utilizando = 0.95 con Pu = Fy tb [QOL (2a - 4tb) + bco + bet] para un 25% a un 50%, de traslape con QOL = %traslape 50% Pu = Fy tb [(2a - 4tb) + bco + bet] para un 50% a un 80% de traslape.