Este documento presenta un tutorial sobre el cálculo mecánico de uniones soldadas. Explica que existen diferentes tipos de uniones soldadas como soldaduras en ángulo y soldaduras a tope, y que su resistencia depende de factores como la penetración del cordón de soldadura. Luego, describe cómo se calcula la resistencia de un cordón de soldadura en ángulo mediante la tensión de comparación, y compara diferentes métodos y expresiones normativas para realizar este cálculo. Finalmente, ilustra cómo se descomponen los esfuer
El documento presenta información sobre tornillos, incluyendo normas y definiciones para roscas de tornillos, mecánica de tornillos de fuerza, esfuerzos en roscas y tensión en juntas atornilladas. Explica conceptos como diámetro, paso y área de esfuerzo de tensión para roscas, así como relaciones entre fuerza, par y eficiencia para tornillos de fuerza. También cubre cálculo de esfuerzos cortantes y de aplastamiento en roscas, y tensión en juntas atorn
Este documento describe los ensayos de tracción y compresión para determinar la relación entre tensión y deformación en materiales. Explica que los ensayos someten probetas de material a fuerzas de tracción o compresión crecientes para medir la tensión y deformación resultante y generar diagramas tensión-deformación. Estos diagramas muestran zonas elásticas, de fluencia y plásticas, y permiten determinar propiedades como el límite elástico y de rotura. Los resultados dependen del material (dúctil o frágil) y el
1) El ensayo de tracción determina las características mecánicas de barras de acero sometidas a tracción para establecer tensiones admisibles, resistencia y ductilidad. Se realiza de acuerdo a normas.
2) Se extrae una probeta de 70cm y se marca cada 2.5cm para medir alargamiento. Se fija en una máquina de ensayo con mordazas y se aplica una carga inicial de 500kg.
3) Se colocan extensómetros para medir deformaciones bajo carga creciente hasta la
Este documento describe los símbolos de soldadura y sus componentes. Explica que los símbolos son el mejor medio para comunicar ideas técnicas de forma concisa y que existen normas internacionales para normalizarlos. Describe los cinco tipos básicos de juntas de soldadura, cómo debe prepararse la junta, los 19 tipos básicos de ranurado y los componentes de un símbolo como la línea de referencia, flecha, simbolos básicos y auxiliares.
Este documento establece los requerimientos generales para la soldadura según la Sección IX del Código de Calderas y Recipientes Sujetos a Presión de la ASME. Describe las posiciones de prueba permitidas para soldaduras en ranura y con filete en placas y tubos, así como para soldaduras de husillos. También especifica que cada fabricante o contratista es responsable de calificar los procedimientos de soldadura que use y la habilidad de sus soldadores, y debe mantener registros de estas calificaciones.
Este documento presenta los símbolos de soldadura según la norma ANSI/AWS A-2.4, explicando el significado y uso de cada uno. Se describen símbolos para especificar diferentes tipos de uniones como a tope, de esquina, en T o a solapa, así como indicaciones de medidas, procesos, penetración y acabados. El objetivo es entender la simbología de soldadura para su uso en planos e inspección.
Este documento resume los principales tipos de soldadura eléctrica, incluyendo soldadura por arco con electrodo desnudo, soldadura TIG, soldadura MIG, soldadura con electrodo de carbono y soldadura con electrodo revestido. También describe los equipos de soldadura, principios físicos, polaridad, clasificación de electrodos y medidas de seguridad.
El documento presenta información sobre tornillos, incluyendo normas y definiciones para roscas de tornillos, mecánica de tornillos de fuerza, esfuerzos en roscas y tensión en juntas atornilladas. Explica conceptos como diámetro, paso y área de esfuerzo de tensión para roscas, así como relaciones entre fuerza, par y eficiencia para tornillos de fuerza. También cubre cálculo de esfuerzos cortantes y de aplastamiento en roscas, y tensión en juntas atorn
Este documento describe los ensayos de tracción y compresión para determinar la relación entre tensión y deformación en materiales. Explica que los ensayos someten probetas de material a fuerzas de tracción o compresión crecientes para medir la tensión y deformación resultante y generar diagramas tensión-deformación. Estos diagramas muestran zonas elásticas, de fluencia y plásticas, y permiten determinar propiedades como el límite elástico y de rotura. Los resultados dependen del material (dúctil o frágil) y el
1) El ensayo de tracción determina las características mecánicas de barras de acero sometidas a tracción para establecer tensiones admisibles, resistencia y ductilidad. Se realiza de acuerdo a normas.
2) Se extrae una probeta de 70cm y se marca cada 2.5cm para medir alargamiento. Se fija en una máquina de ensayo con mordazas y se aplica una carga inicial de 500kg.
3) Se colocan extensómetros para medir deformaciones bajo carga creciente hasta la
Este documento describe los símbolos de soldadura y sus componentes. Explica que los símbolos son el mejor medio para comunicar ideas técnicas de forma concisa y que existen normas internacionales para normalizarlos. Describe los cinco tipos básicos de juntas de soldadura, cómo debe prepararse la junta, los 19 tipos básicos de ranurado y los componentes de un símbolo como la línea de referencia, flecha, simbolos básicos y auxiliares.
Este documento establece los requerimientos generales para la soldadura según la Sección IX del Código de Calderas y Recipientes Sujetos a Presión de la ASME. Describe las posiciones de prueba permitidas para soldaduras en ranura y con filete en placas y tubos, así como para soldaduras de husillos. También especifica que cada fabricante o contratista es responsable de calificar los procedimientos de soldadura que use y la habilidad de sus soldadores, y debe mantener registros de estas calificaciones.
Este documento presenta los símbolos de soldadura según la norma ANSI/AWS A-2.4, explicando el significado y uso de cada uno. Se describen símbolos para especificar diferentes tipos de uniones como a tope, de esquina, en T o a solapa, así como indicaciones de medidas, procesos, penetración y acabados. El objetivo es entender la simbología de soldadura para su uso en planos e inspección.
Este documento resume los principales tipos de soldadura eléctrica, incluyendo soldadura por arco con electrodo desnudo, soldadura TIG, soldadura MIG, soldadura con electrodo de carbono y soldadura con electrodo revestido. También describe los equipos de soldadura, principios físicos, polaridad, clasificación de electrodos y medidas de seguridad.
Este documento describe la torsión, que ocurre durante la transmisión de rotación a través de un eje. Explica que la torsión produce esfuerzos cortantes perpendiculares y paralelos al eje, y que estos esfuerzos causan una deformación angular en la sección transversal. También cubre la relación entre el esfuerzo cortante, el ángulo de torsión, y la distancia radial desde el eje durante la torsión elástica de una barra circular.
El documento describe los mecanismos de deformación plástica en metales. Explica que la deformación plástica ocurre cuando las dislocaciones en el metal se mueven debido a esfuerzos cortantes aplicados, lo que causa una deformación permanente. También describe varios métodos de endurecimiento de metales, incluido el endurecimiento por deformación plástica, solución sólida, precipitación, afino de grano y dispersión, todos los cuales dificultan el movimiento de las dislocaciones.
Este documento describe una práctica de laboratorio sobre la prueba de impacto Charpy. El objetivo general era comparar la conducta de un mismo material sometido a diferentes tratamientos térmicos mediante esta prueba. Se explican los componentes, procedimiento y teoría del ensayo Charpy, incluyendo detalles sobre la máquina, probetas, efectos de la velocidad de deformación y temperatura. Las conclusiones fueron que la resistencia al impacto puede valorarse con esta prueba y que los materiales tienden a ser más frágiles a bajas
El documento presenta métodos para analizar aceleraciones en mecanismos, incluyendo el método vectorial y el método de la aceleración relativa. Explica estos métodos a través de ejemplos numéricos y resuelve 17 problemas aplicando los métodos.
Este documento presenta los conceptos fundamentales de los esfuerzos normal y cortante en vigas. Explica que el momento flexionante produce esfuerzos normales en la viga, con compresión en la fibra superior y tensión en la inferior. También define la superficie neutra y el eje neutro. Luego, deduce la fórmula para calcular el esfuerzo máximo por flexión. Por otro lado, analiza el esfuerzo cortante y deduce su fórmula. Finalmente, incluye ejemplos para aplicar estos conceptos en el cálculo de es
Este documento describe el proceso de soldadura GMAW (Gas Metal Arc Welding), incluyendo una introducción al proceso, los equipos utilizados, los parámetros de soldadura y las ventajas y limitaciones del proceso. Explica que GMAW es un proceso de soldadura semiautomático o automático donde un electrodo consumible se funde para depositar el material de aporte mientras se mantiene un gas de protección.
El documento describe los conceptos fundamentales de la teoría de la torsión. Explica que la torsión se produce cuando se aplican fuerzas que tienden a retorcer un cuerpo, generando esfuerzos cortantes. También define conceptos clave como momento de torsión, ángulo de torsión, torsión uniforme, torsión no uniforme, y resume las leyes de Hooke para esfuerzos normales y cortantes.
Este documento proporciona instrucciones sobre trazados de calderería y conceptos geométricos básicos. Explica escalas, líneas, ángulos, figuras geométricas como polígonos y circunferencias, y métodos para dividir ángulos y figuras. También describe diámetros exteriores, interiores y neutros de una cañería cilíndrica. El objetivo es capacitar a trabajadores en conceptos y técnicas de trazado necesarias para el desarrollo de calderería en cañerías
Este documento describe el procedimiento para calcular una conexión soldada por arco metálico protegido (SMAW) según la norma AISC-360. Explica los materiales y clasificaciones involucrados, como el electrodo y la clasificación AWS. Luego detalla los pasos para calcular el tamaño mínimo del filete de soldadura, la longitud efectiva requerida y aplica estos conceptos al cálculo de una unión específica entre una viga y una columna.
Este documento trata sobre el cálculo de uniones soldadas. Explica los diferentes tipos de uniones soldadas como juntas soldadas a tope y juntas de filete, y cómo calcular la resistencia de estas uniones a diferentes tipos de cargas como tracción, compresión, corte y flexión. También cubre el cálculo de juntas de filete sometidas a cargas paralelas, transversales y de torsión.
Este documento proporciona definiciones y terminología relacionada con elementos de unión roscados como tornillos, tuercas y pernos. Explica los diferentes tipos de roscas como la rosca unificada y la rosca métrica. También describe las clasificaciones y designaciones de tornillos de acuerdo a sistemas como el Americano (UN) y el Internacional (SI), incluyendo grados y calidades.
Este documento presenta información sobre diferentes tipos de soldadura, incluyendo definiciones, símbolos, procesos y aplicaciones. Explica los diferentes tipos de soldadura como soldadura de filete, soldadura acanalada y soldadura con bisel. También describe los símbolos utilizados para representar diferentes tipos de uniones soldadas y proporciona detalles sobre procesos de soldadura como soldadura con gas, soldadura de arco y soldadura con resistencia. Finalmente, discute nuevas tecnologías de soldadura y normas
Este documento describe los símbolos de soldadura y sus elementos. Explica que los símbolos de soldadura proporcionan información sobre el tipo de unión a realizar de forma gráfica para facilitar la fabricación e inspección. Describe los elementos básicos de un símbolo de soldadura como la línea de referencia, la flecha y el símbolo básico, así como símbolos auxiliares y reglas para la acotación de dimensiones.
Teoría de falla, fatiga y solicitaciones combinadasGabriel Pujol
Complemento Teórico de la Guía de Trabajos Prácticos. El presente trabajo es un sumario de conceptos teóricos de la materia Estabilidad IIb (64.12) correspondiente a las carreras de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Naval y Mecánica.
Este documento trata sobre el alivio de tensiones residuales mediante tratamiento térmico versus vibración. Primero define las tensiones residuales y explica su origen. Luego se enfoca en las tensiones residuales en uniones soldadas, describiendo los factores que influyen en ellas y sus efectos. Finalmente introduce los diferentes métodos para medir y reducir tensiones residuales, anticipando que comparará el tratamiento térmico y la vibración para este propósito. El documento contiene ilustraciones para apoyar las explicaciones técnicas.
La velocidad de corte afecta la duración de la herramienta, el consumo de potencia y la calidad del mecanizado. Una velocidad muy baja o muy alta puede causar pérdidas de tiempo, desgaste rápido de la herramienta o deformación de la pieza. La velocidad óptima depende del material y la herramienta utilizada.
Este documento describe las diferentes posiciones y técnicas de soldadura, incluyendo posiciones 1F a 4F, 1G a 4G y posiciones especiales para tubería. También explica las técnicas de oscilación del electrodo como movimiento de zig-zag, circular, semicircular y entrelazado. Finalmente, proporciona enlaces a videos que muestran ejemplos de diferentes posiciones y procesos de soldadura.
1) Una columna es un elemento sometido a compresión cuya longitud es al menos 10 veces su dimensión menor y que puede fallar por pandeo antes que por aplastamiento. 2) La carga crítica de una columna articulada es aquella que mantiene una deflexión constante sin empuje lateral y depende de la rigidez y longitud de la columna. 3) La ecuación de la elástica se usa para calcular la deflexión de una columna articulada bajo carga crítica.
Este documento trata sobre deflexiones y agrietamientos en estructuras de concreto reforzado. Explica que las grietas son inevitables debido a cambios de volumen en el concreto y que su ancho puede predecirse con la ecuación de Gergely-Lutz. También presenta las disposiciones del código ACI para controlar el ancho máximo de grietas. Asimismo, detalla que es importante controlar las deflexiones para evitar problemas y presenta métodos para calcularlas y los límites permitidos según el código A
Este documento proporciona información sobre el cálculo mecánico de uniones soldadas. Explica cómo clasificar diferentes tipos de uniones soldadas y cómo calcular la resistencia de un cordón de soldadura. Describe los pasos para definir las tensiones que actúan en un cordón de soldadura y establece expresiones matemáticas para calcular la tensión de comparación de una unión soldada en ángulo.
Este documento proporciona información sobre el cálculo mecánico de uniones soldadas. Explica los diferentes tipos de uniones soldadas como soldaduras en ángulo y a tope, y cómo calcular la resistencia de un cordón de soldadura utilizando expresiones que relacionan la tensión de comparación con las tensiones que actúan en el cordón. También presenta métodos como el direccional y de máxima tensión tangencial para verificar que la resistencia del cordón es suficiente considerando las tensiones de cálculo.
Este documento describe la torsión, que ocurre durante la transmisión de rotación a través de un eje. Explica que la torsión produce esfuerzos cortantes perpendiculares y paralelos al eje, y que estos esfuerzos causan una deformación angular en la sección transversal. También cubre la relación entre el esfuerzo cortante, el ángulo de torsión, y la distancia radial desde el eje durante la torsión elástica de una barra circular.
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El documento describe los conceptos fundamentales de la teoría de la torsión. Explica que la torsión se produce cuando se aplican fuerzas que tienden a retorcer un cuerpo, generando esfuerzos cortantes. También define conceptos clave como momento de torsión, ángulo de torsión, torsión uniforme, torsión no uniforme, y resume las leyes de Hooke para esfuerzos normales y cortantes.
Este documento proporciona instrucciones sobre trazados de calderería y conceptos geométricos básicos. Explica escalas, líneas, ángulos, figuras geométricas como polígonos y circunferencias, y métodos para dividir ángulos y figuras. También describe diámetros exteriores, interiores y neutros de una cañería cilíndrica. El objetivo es capacitar a trabajadores en conceptos y técnicas de trazado necesarias para el desarrollo de calderería en cañerías
Este documento describe el procedimiento para calcular una conexión soldada por arco metálico protegido (SMAW) según la norma AISC-360. Explica los materiales y clasificaciones involucrados, como el electrodo y la clasificación AWS. Luego detalla los pasos para calcular el tamaño mínimo del filete de soldadura, la longitud efectiva requerida y aplica estos conceptos al cálculo de una unión específica entre una viga y una columna.
Este documento trata sobre el cálculo de uniones soldadas. Explica los diferentes tipos de uniones soldadas como juntas soldadas a tope y juntas de filete, y cómo calcular la resistencia de estas uniones a diferentes tipos de cargas como tracción, compresión, corte y flexión. También cubre el cálculo de juntas de filete sometidas a cargas paralelas, transversales y de torsión.
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Este documento presenta información sobre diferentes tipos de soldadura, incluyendo definiciones, símbolos, procesos y aplicaciones. Explica los diferentes tipos de soldadura como soldadura de filete, soldadura acanalada y soldadura con bisel. También describe los símbolos utilizados para representar diferentes tipos de uniones soldadas y proporciona detalles sobre procesos de soldadura como soldadura con gas, soldadura de arco y soldadura con resistencia. Finalmente, discute nuevas tecnologías de soldadura y normas
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Teoría de falla, fatiga y solicitaciones combinadasGabriel Pujol
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Este documento trata sobre el alivio de tensiones residuales mediante tratamiento térmico versus vibración. Primero define las tensiones residuales y explica su origen. Luego se enfoca en las tensiones residuales en uniones soldadas, describiendo los factores que influyen en ellas y sus efectos. Finalmente introduce los diferentes métodos para medir y reducir tensiones residuales, anticipando que comparará el tratamiento térmico y la vibración para este propósito. El documento contiene ilustraciones para apoyar las explicaciones técnicas.
La velocidad de corte afecta la duración de la herramienta, el consumo de potencia y la calidad del mecanizado. Una velocidad muy baja o muy alta puede causar pérdidas de tiempo, desgaste rápido de la herramienta o deformación de la pieza. La velocidad óptima depende del material y la herramienta utilizada.
Este documento describe las diferentes posiciones y técnicas de soldadura, incluyendo posiciones 1F a 4F, 1G a 4G y posiciones especiales para tubería. También explica las técnicas de oscilación del electrodo como movimiento de zig-zag, circular, semicircular y entrelazado. Finalmente, proporciona enlaces a videos que muestran ejemplos de diferentes posiciones y procesos de soldadura.
1) Una columna es un elemento sometido a compresión cuya longitud es al menos 10 veces su dimensión menor y que puede fallar por pandeo antes que por aplastamiento. 2) La carga crítica de una columna articulada es aquella que mantiene una deflexión constante sin empuje lateral y depende de la rigidez y longitud de la columna. 3) La ecuación de la elástica se usa para calcular la deflexión de una columna articulada bajo carga crítica.
Este documento trata sobre deflexiones y agrietamientos en estructuras de concreto reforzado. Explica que las grietas son inevitables debido a cambios de volumen en el concreto y que su ancho puede predecirse con la ecuación de Gergely-Lutz. También presenta las disposiciones del código ACI para controlar el ancho máximo de grietas. Asimismo, detalla que es importante controlar las deflexiones para evitar problemas y presenta métodos para calcularlas y los límites permitidos según el código A
Este documento proporciona información sobre el cálculo mecánico de uniones soldadas. Explica cómo clasificar diferentes tipos de uniones soldadas y cómo calcular la resistencia de un cordón de soldadura. Describe los pasos para definir las tensiones que actúan en un cordón de soldadura y establece expresiones matemáticas para calcular la tensión de comparación de una unión soldada en ángulo.
Este documento proporciona información sobre el cálculo mecánico de uniones soldadas. Explica los diferentes tipos de uniones soldadas como soldaduras en ángulo y a tope, y cómo calcular la resistencia de un cordón de soldadura utilizando expresiones que relacionan la tensión de comparación con las tensiones que actúan en el cordón. También presenta métodos como el direccional y de máxima tensión tangencial para verificar que la resistencia del cordón es suficiente considerando las tensiones de cálculo.
Este documento describe diferentes tipos de uniones soldadas y proporciona expresiones para calcular la resistencia de los cordones de soldadura según varias normativas. Se clasifican las uniones soldadas en uniones a tope, en T y de solape. También se especifican los parámetros a considerar como el espesor de garganta, la longitud mínima y efectiva de los cordones, y las disposiciones constructivas requeridas. Finalmente, se resuelven ejemplos típicos de uniones soldadas como la unión de una viga a un soporte seg
Este documento trata sobre diferentes técnicas de unión, incluyendo soldadura y uniones atornilladas. Describe los tipos de soldadura, el cordón de soldadura, las dimensiones fundamentales, clasificaciones y prescripciones normativas. También cubre generalidades sobre uniones atornilladas, como tornillos, tuercas y arandelas, parámetros de diseño y disposiciones constructivas. Explica el cálculo de uniones atornilladas sujetas a cortadura, aplastamiento, tracción y carga descentrada.
Este documento trata sobre el cálculo de uniones soldadas. Explica los diferentes tipos de uniones soldadas como juntas soldadas a tope y juntas de filete, y cómo calcular la resistencia de estas uniones a esfuerzos como tracción, compresión, corte y flexión. También cubre el cálculo de juntas de filete sometidas a cargas paralelas, transversales y de torsión.
El documento describe diferentes tipos de uniones soldadas, incluyendo uniones a tope, en T y por solape. Explica cómo se clasifican las uniones soldadas según su geometría y penetración, y proporciona una tabla con los tipos más comunes. También resume los métodos para calcular la resistencia de un cordón de soldadura, incluyendo el método direccional y el de la máxima tensión tangencial.
Este documento describe el procedimiento para calcular una conexión soldada por arco metálico protegido (SMAW) según la norma AISC-360. Explica los materiales y clasificaciones involucrados, como el electrodo y la clasificación AWS. Luego detalla los pasos para calcular el tamaño mínimo del filete de soldadura, la longitud efectiva requerida y aplica estos conceptos al cálculo de una unión específica entre una viga y una columna.
Este documento describe el procedimiento para calcular una conexión soldada por arco metálico protegido (SMAW) según la norma AISC-360. Explica los materiales y clasificaciones involucrados, como el electrodo y la clasificación AWS. Luego detalla los pasos para calcular el tamaño mínimo del filete de soldadura, la longitud efectiva requerida y aplica estos conceptos al cálculo de una unión específica entre una viga y una columna.
Este documento describe el procedimiento para calcular una unión soldada por arco metálico protegido (SMAW) según la norma AISC-360. Explica los elementos involucrados en el proceso de soldadura como el electrodo y su clasificación. Luego detalla los pasos para calcular la resistencia de un cordón de soldadura y establece los requisitos mínimos para el tamaño y longitud del filete soldado. Finalmente presenta un ejemplo numérico para el cálculo de una unión soldada entre una viga y una columna.
El documento describe diferentes ensayos y métodos de diseño para elementos estructurales sometidos a tracción. Explica el ensayo de tracción, el ensayo de flexotracción y define conceptos como área neta y área neta efectiva. También describe elementos comunes sometidos a tracción como ángulos, perfiles y placas, así como estructuras que utilizan elementos en tracción como cables en puentes y techos.
Este documento trata sobre los ensayos y métodos de diseño de elementos estructurales sometidos a tracción. Brevemente describe los ensayos de tracción y flexotracción para determinar la resistencia de materiales, y los métodos de diseño para miembros de acero en tracción considerando el área total, área neta y área neta efectiva. También menciona algunas estructuras comunes que incluyen elementos en tracción como cables, puentes y techos.
Este documento presenta un análisis estructural y el diseño de una cercha tipo FINK para una planta industrial. Incluye la distribución en planta, geometría, análisis de la estructura, correas, diseño estructural y de uniones soldadas. El autor determina las fuerzas en cada elemento, elige los perfiles necesarios y calcula las dimensiones de las uniones soldadas para resistir las fuerzas determinadas en el análisis.
Este documento presenta los criterios para dimensionar las uniones soldadas en estructuras de acero siguiendo el Código Técnico de la Edificación. Explica cómo calcular el espesor de garganta y la longitud de los cordones de soldadura en función de los esfuerzos transmitidos y la geometría de la unión. También detalla el procedimiento para diseñar uniones rígidas, articuladas y de nudos entre vigas y soportes usando soldadura en ángulo.
Este documento presenta los criterios para dimensionar las uniones soldadas en estructuras de acero siguiendo el Código Técnico de la Edificación. Explica cómo calcular el espesor de garganta y la longitud de los cordones de soldadura en función de los esfuerzos transmitidos y la geometría de la unión. También detalla el procedimiento para diseñar uniones rígidas, articuladas y de nudos entre perfiles de acero mediante soldadura en ángulo.
El documento describe diferentes tipos de uniones soldadas y sus características. Explica los diferentes tipos de juntas como juntas a tope, en ángulo, en T, de traslape y de borde. También describe los métodos de soldadura como soldadura manual, semiautomática y automática, así como otros sistemas como soldadura por resistencia, con plasma, láser u ultrasonido. Finalmente, clasifica las uniones básicas en 9 tipos diferentes.
El documento presenta los datos de un proyecto de obra que incluye normas consideradas, estados límite y situaciones de proyecto. Luego describe un nudo que conecta 3 barras, incluyendo detalles de las barras, esfuerzos por hipótesis y combinación. Finalmente, cubre especificaciones de uniones, referencias y simbología para soldaduras, y realiza cálculos para una unión soldada.
Este documento trata sobre uniones soldadas y atornilladas. Explica diferentes tipos de uniones soldadas como uniones a tope y de filete, y los métodos de soldadura a tope, resistencia, fusión e intermitente. También cubre conceptos como esfuerzos y resistencia en uniones soldadas y carga estática y fatiga. Del mismo modo, explica uniones atornilladas o remachadas, tipos de uniones remachadas, y esfuerzos y resistencias comunes en uniones remachadas como falla por flexión o corte del perno.
El documento describe los diferentes tipos de miembros estructurales de acero que están sujetos a fuerzas de tensión. Estos incluyen perfiles estructurales simples como barras, tes, canales y ángulos, así como miembros compuestos como cables. También se discuten conceptos como áreas brutas y netas de sección transversal, y cómo los agujeros afectan la resistencia de los miembros. Finalmente, se describen los elementos de conexión utilizados para unir los miembros de tensión en una estructura de acero.
ESPERAMOS QUE ESTA INFOGRAFÍA SEA UNA HERRAMIENTA ÚTIL Y EDUCATIVA QUE INSPIRE A MÁS PERSONAS A ADENTRARSE EN EL APASIONANTE CAMPO DE LA INGENIERÍA CIVIŁ. ¡ACOMPAÑANOS EN ESTE VIAJE DE APRENDIZAJE Y DESCUBRIMIENTO
Los puentes son estructuras esenciales en la infraestructura de transporte, permitiendo la conexión entre diferentes
puntos geográficos y facilitando el flujo de bienes y personas.
2. TUTORIAL Nº. 46
Hermenegildo Rodríguez Galbarro C.P. 41.600 ARAHAL - Sevilla
www.ingemecanica.com Tlf.: 954 840 667 – 646 166 055
2
ÍNDICE DE CONTENIDOS
1. Introducción
1.1. Generalidades
1.2. Clasificación de las uniones soldadas
1.3. Cálculo para soldaduras a tope
2. Resistencia de un cordón de soldadura
2.1. Generalidades
2.2. Resistencia de cálculo de las soldaduras en ángulo
2.3. Resistencia de cálculo de las soldaduras a tope
2.4. Disposiciones constructivas
3. Resolución de uniones típicas sometidas a tracción
3.1. Unión con sólo cordones frontales
3.2. Unión con sólo cordones laterales
3.3. Unión con sólo cordones oblicuos
3.4. Unión con cordones frontales y laterales combinados
4. Resolución de uniones típicas sometidas a flexión
4.1. Unión con sólo cordones frontales longitudinales
4.2. Unión con sólo cordones frontales transversales
4.3. Unión con sólo cordones frontales longitudinales y transversales
5. Solicitaciones de torsión y esfuerzo cortante combinados
5.1. Unión con sólo cordones laterales
5.2. Unión con dos cordones laterales y uno frontal
3. TUTORIAL Nº. 46
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3
CÁLCULO MECÁNICO DE LAS
UNIONES SOLDADAS
1. Introducción
1.1. Generalidades
El objetivo de este tutorial es exponer los diferentes métodos de
cálculo de las uniones soldadas, los distintos criterios existentes y la
filosofía que subyace, todo ello orientado a poder calcular la resistencia
que presenta un cordón de soldadura a las solicitaciones a que puedan
verse sometidas.
Por lo tanto, es un tutorial eminentemente práctico, muy útil para
todo aquel que pretenda diseñar uniones soldadas, y quiera estar seguro
de su resistencia al uso.
1.2. Clasificación de las uniones soldadas
Las uniones soldadas se pueden clasificar según la posición
relativa de las chapas soldadas en:
- soldaduras en ángulo: en este tipo de configuración no se realiza
ningún tipo de preparación en los bordes de las piezas a unir antes
de soldar y la penetración del cordón se debe exclusivamente a la
fusión que se genera durante el proceso;
- soldaduras a tope: en este tipo antes de soldar se realiza una
preparación de bordes en las piezas, con el objeto de favorecer la
penetración del cordón (en las piezas de poco espesor no es
necesaria). A la vez, en las uniones a tope se puede distinguir:
• de penetración completa, cuando la fusión y mezcla entre el
material base y el de aportación alcanza a todo el espesor de la
unión;
• de penetración parcial, si esta fusión y mezcla no alcanza a
todo el espesor.
Estos tipos definidos por la geometría de la unión, se pueden
combinar de la forma indicada en la tabla siguiente.
4. TUTORIAL Nº. 46
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4
Tipo de unión
Tipo de
soldadura Unión a tope Unión a tope en T Unión de solape
Soldadura en
ángulo
Soldadura de
ojal (o en
ranura)
Soldadura
a tope con
penetración
completa
Sencilla en V
En doble V
Sencilla en U
En doble U
Soldadura
a tope con
penetración
parcial
En dobel V
En doble U
En chaflán doble
5. TUTORIAL Nº. 46
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1.3. Cálculo para soldaduras a tope
Para el caso de las soldaduras a tope, el nuevo Código Técnico de
la Edificación (en adelante CTE) o la anterior NBE EA-95, especifica que
estas soldaduras, si son realizadas correctamente, esto es, ejecutadas
continuas en toda su longitud y a penetración total, entonces no requieren
cálculo alguno. En este caso la resistencia de cálculo, es decir, lo que
aguante ante cualquier solicitación, va a estar condicionada con la
resistencia que tenga la pieza más débil de entre las unidas mediante la
soldadura.
Una soldadura a tope se considera que tiene una penetración total
si la fusión entre el material base y el de aportación se produce en todo el
espesor de la unión. Se adjunta figuras representativas del caso,
Por otro lado, se definirán aquellas soldaduras como de
penetración parcial cuando la penetración sea inferior a dicho espesor. En
las ilustraciones siguientes se representan a modo de ejemplo este tipo
de uniones soldadas,
Como se aprecia, en ambos casos el tipo de unión podrá ser a tope
o a tope en T.
6. TUTORIAL Nº. 46
Hermenegildo Rodríguez Galbarro C.P. 41.600 ARAHAL - Sevilla
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2. Resistencia de un cordón de soldadura
2.1. Generalidades
El cálculo de la resistencia de un cordón de soldadura tiene una
base experimental y basada en la experiencia obtenida. Es por ello que
no existe un criterio único y universal, sino que cada norma o país tiene
su propio criterio. No obstante, se puede tomar como referencia
cualquiera de las normas de cálculo existentes, que éstas suponen
implícita o explícitamente las siguientes bases comunes sobre los que se
levantan sus respectivos criterios de cálculo:
1º.- que durante la ejecución de la soldadura que se pretende calcular
su resistencia, se han seguido en todo momento las reglas de buena
práctica;
2º.- que las características mecánico-resistentes del metal de
aportación son, como mínimo, iguales a las del metal de base;
3º.- que en el diseño del cordón, se ha evitado, mediante la oportuna
elección del material y de los detalles constructivos adecuados, el
peligro de una rotura frágil.
De acuerdo con la segunda de estas hipótesis, las uniones a tope
con penetración completa, no necesitan ser calculadas, y es evidente que
su capacidad portante saldrá superior o al menos igual que las de las
piezas que une (no obstante, en uniones sometidas a cargas dinámicas sí
que es preciso comprobarlas).
Por lo tanto, en lo que sigue el cálculo mecánico de las uniones
soldadas se centrará para el caso de las uniones en ángulo, y todo el
desarrollo teórico que a continuación se expondrá, será de aplicación para
este tipo de uniones.
Para comenzar con el estudio de las uniones en ángulo, se va a
definir lo que se llama el plano de garganta del cordón de soldadura. En
estos cordones en ángulo se define el llamado plano de garganta A (ver
figura siguiente que se adjunta), el determinado por la línea intersección
de los dos planos a unir y la altura del mayor triángulo isósceles que
puede ser inscrito en la sección del cordón. A esta altura se le denomina
ancho de garganta o espesor de garganta, o simplemente garganta, a, del
cordón. En la siguiente figura también se han representado las tensiones
que pueden solicitar un cordón de soldadura en ángulo,
7. TUTORIAL Nº. 46
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7
Por lo tanto, el cordón de soldadura se puede asimilar a un
triángulo isósceles, como se representa en la figura siguiente, del cual se
va a tomar como sección de cálculo la definida por la altura “a” (la
garganta del cordón) de dicho triángulo isósceles, por ser la de menor
sección.
Asimismo, se va a considerar que las tensiones son constantes a lo
largo del plano definido por la altura “a” y cuya superficie es a*L, siendo
“L” la longitud del cordón de soldadura.
8. TUTORIAL Nº. 46
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A continuación sobre este plano, se van a definir las componentes
de las tensiones que se generan en un cordón de soldadura, a saber que
serán: una tensión normal al plano σ, y otras dos componentes sobre el
plano de referencia y perpendiculares entre sí, τa y τn.
A partir de estas tensiones, ya cada norma monta su expresión de
cálculo, obtenida a partir de una base experimental, que proporciona la
resistencia última de un cordón de soldadura. Así por ejemplo, la norma
NBE EA-95, definía como condición de seguridad de una soldadura en
ángulo, que la tensión de comparación, σc*, (obtenida mediante una
expresión matemática que a continuación se expone de las tensiones
anteriores) sea inferior a la resistencia de cálculo del acero. Es decir, que
σc*= )
1.8 a
n
2
2
2
τ
τ
σ +
×
+ ( ≤ σu
siendo σu la resistencia de cálculo del acero
Siguiendo con el planteamiento llevado hasta ahora, se va a dar un
paso más en el desarrollo. Este va a ser el de sustituir las tensiones
anteriores por otras que van a ser más intuitivas y fáciles de calcular.
Así, y como ya se ha visto anteriormente, la tensión de
comparación anterior está referida a tensiones que actúan en el plano de
garganta de la soldadura. En general, va a resultar más sencillo para el
cálculo si se abate la sección de garganta sobre una de las caras del
cordón, según la figura siguiente.
Sobre esta cara abatida, se puede definir las tensiones (n,tn,ta)
según se muestra en la figura anterior.
9. TUTORIAL Nº. 46
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Ahora sólo falta relacionar ambos grupos de tensiones (σ,τn,τa)
que es la que aparece en la expresión del cálculo de la tensión de
comparación, σc*, y (n,tn,ta) . Esta relación entre ambos grupos de
tensiones unitarias es la siguiente que se expresa:
σ= )
( n
t
n
x +
2
1
τn= )
( n
t
n
x −
2
1
τa=ta
2.2. Resistencia de cálculo de las soldaduras en ángulo
Como criterio general, todas las normas vigentes admiten que un
cordón en ángulo agota su capacidad resistente cuando una determinada
función del estado tensional, llamada tensión de comparación, σc*,
alcanza el valor de la tensión última del metal de base. Es decir, y
traducido en lenguaje matemático, cuando se cumple que,
σc*= f(σ ,τa ,τn) =σu
Hay que resaltar que σc* no es más que un artificio ideado para
facilitar los cálculos; y por consiguiente, no es una tensión real que pueda
medirse con un dispositivo experimental.
Después de muchos años de estudio, y dada la complejidad del
estado tensional existente en un cordón de soldadura, todavía no ha sido
factible llegar a la determinación teórica de dicha función σc*.
No obstante, y para dar una respuesta válida y a la vez que
funcione, tradicionalmente se han admitido como válidas expresiones de
la forma siguiente para la tensión de comparación:
σc*= ßx ))
(
( 2
2
2
a
n
k τ
τ
λ
σ +
×
+
×
donde los coeficientes ß, k, λ se calculan mediante la realización
de ensayos experimentales donde los cordones de soldadura son
llevados hasta la rotura (de ahí el que no se trabaje en “tensiones
admisibles”). A continuación se van a mostrar una serie de expresiones
propuestas por las distintas normativas para el cálculo de la resistencia de
los cordones de soldadura:
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- Método direccional:
Mediante este método, se pasa a descomponer los esfuerzos
transmitidos por unidad de longitud en sus componentes tensionales,
según se muestra en la figura siguiente, suponiendo que sobre la sección
de garganta hay una distribución uniforme de tensiones.
Si se aplica este método de comprobación, la soldadura ejecutada
en ángulo será suficiente si, con las tensiones de cálculo, se cumple
simultáneamente que,
)
3 a
n
2
2
2
τ
τ
σ +
×
+ ( ≤
M2
w
u
f
γ
β ×
σ ≤ 0.9x
M2
u
f
γ
siendo,
u
f , resistencia última a tracción de la pieza más débil de la unión;
σ , la tensión normal perpendicular al plano de la garganta;
n
τ , es la tensión tangencial (en el plano de la garganta) perpendicular al
eje del cordón;
a
τ , la tensión tangencial (en el plano de la garganta) paralelo al eje del
cordón;
M2
γ , es un factor parcial de seguridad, de valor 1.25
w
β , es el coeficiente de correlación, según lo dado en la siguiente tabla
Coeficiente de correlación, ßw
Acero u
f , N/mm2
ßw
S 235 360 0,80
S 275 430 0,85
S 355 510 0,90
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- Método de la máxima tensión tangencial
Aplicando este otro criterio, la resistencia de un cordón de
soldadura en ángulo es suficiente si la resultante de todas las fuerzas
transmitidas por el cordón y por unidad de longitud, esto es, FW,Ed, no
supera el valor de su resistencia de cálculo, FW,Rd, con independencia de
la orientación del cordón.
La comprobación de resistencia por unidad de longitud de un
cordón en ángulo, por tanto, se realiza de acuerdo a la siguiente
expresión:
FW,Ed≤ FW,Rd=a* fνw,d
siendo,
fνw,d =
M2
w
u
f
γ
β ×
3
, según marca el CTE y el EC3;
u
f , es la resistencia última a tracción de la pieza más débil de la unión;
w
β , es el coeficiente de correlación, ya dado en la tabla anterior.
Por otro lado, a, es el espesor de garganta de un cordón en ángulo.
Como ya se ha dicho, ésta será la mayor de las alturas, medida
perpendicularmente a la cara exterior, de los triángulos de entre los que
se pueden inscribir entre las superficies de las piezas que hayan
alcanzando la fusión y la superficie exterior de la soldadura, de acuerdo a
las figuras siguientes,
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12
Se observarán las siguientes limitaciones para la garganta del
cordón:
• el espesor de garganta de un cordón de soldadura en ángulo no
será menor de 3 mm;
• en el caso de soldadura con penetración profunda, se podrá tomar
el espesor de garganta según la figura adjunta, siempre que se
demuestre por ensayos que se puede conseguir de forma estable
la penetración requerida,
• en el caso en que se realice la soldadura de manera automática
con arco sumergido, se podrá considerar, sin necesidad de
ensayos, un incremento del 20% del espesor de la garganta, hasta
un máximo de 2 mm.
Como longitud del cordón se tomará la nominal. En uniones por
solape de longitudes superiores a 150a, la resistencia de cálculo se
reducirá utilizando el coeficiente siguiente,
donde,
L, longitud total del solape en la dirección del esfuerzo.
Esta reducción tiene en cuenta el efecto de la distribución no
uniforme de tensiones a lo largo de un cordón de cierta longitud, pero no
es de aplicación cuando la citada distribución de tensiones en el cordón
se corresponde con la del material base, lo que ocurre, por ejemplo, en el
caso de las soldaduras en uniones ala-alma de vigas armadas.
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13
2.3. Resistencia de cálculo de las soldaduras a tope
Como ya se ha dicho anteriormente, si la soldadura es de
penetración total no es necesaria ninguna comprobación. La resistencia
de cálculo será igual a la de la más débil de las piezas unidas.
Por otro lado, no se permite emplear un solo cordón de soldadura a
tope con penetración parcial para transmitir esfuerzos de tracción
perpendiculares a su eje longitudinal.
En uniones a tope con penetración parcial la resistencia de cálculo
se determinará como la de los cordones de soldadura en ángulo, teniendo
en cuenta lo siguiente:
- el espesor de garganta será la profundidad de la penetración que
se pueda conseguir de forma estable, y que se debe determinar mediante
evidencia experimental previa;
- para el caso de que se tenga preparación de bordes en U, V, J o
recto, se tomará como espesor de garganta el canto nominal de la
preparación menos 2,0 mm, a menos que se puedan justificar
experimentalmente valores superiores.
Si la soldadura es en T se comprobará como una soldadura a tope
con penetración total, si se cumple lo siguiente:
anom,1+ anom,2/ t
cnom ≤ t/5
cnom ≤ 3 mm
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14
En cualquier otro caso se comprobará como una soldadura en
ángulo o en ángulo con penetración si es que se cumplen las condiciones
correspondientes.
Por otro lado, cuando se trate de perfiles en L o en U unidos por
una sola cara, se debe tener en cuenta la excentricidad, o
alternativamente, se deberá considerar como sección del perfil el área
concéntrica con la resistencia de la unión.
Por último, para el caso de uniones híbridas, trabajando a cortante
con distinto tipo de tornillo o formadas por cordones de soldadura y
tornillos, cada uno de estos grupos se dimensionará para transmitir la
carga total. Sin embargo, se podrán considerar trabajando conjuntamente
con la soldadura, los tornillos de alta resistencia diseñados para trabajar
sin deslizamiento en estado límite último. En este caso, el apriete final de
los tornillos se efectuará una vez realizadas las soldaduras.
2.4. Disposiciones constructivas
A continuación se resume en una serie de tablas que siguen las
disposiciones constructivas de las soldaduras, y aquellos aspectos y
requisitos a tener en cuenta en su ejecución para cada caso y según la
normativa que se aplique.
• A compresión:
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15
• A tracción:
Espesor de garganta, a
EAE DB SE-AE EC3
Caso General
a/ 3 mm en chapas de
espesor ≤ 10 mm
a/ 4,5 mm en chapas de
espesor ≤ 20 mm
a/ 5,6 mm en chapas de
espesor > 20 mm
a / 4 mm a / 3 mm
Para piezas
de sección
tubular
a / 0,7×tmín
Terminación
EAE DB SE-AE EC3
Caso General
Los cordones
deben
prolongarse en
una longitud al
menos igual a 3a
Los cordones
deben
prolongarse con
el mismo espesor
de garganta y
longitud 2a
Los cordones
deben
prolongarse con
una longitud
igual a 2a
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Cordones discontinuos
EAE DB SE-AE EC3
Se pueden utilizar
en ambientes con
grado de corrosión
C1 ó C2, con
cargas estáticas, y
siempre con el
espesor de
garganta requerido
sea inferior al
recomendado
No es admitido su
uso en ambientes
corrosivos
No deben
utilizarse
soldaduras a tope
discontinuas. Su
uso no está
permitido en
ambientes
corrosivos
Distancias
entre
extremos de
cordones
parciales
L1 ≤ 200 mm
L1 ≤ 12×tmín (a
compresión)
L1 ≤ 16×tmín (a
tracción)
L1 ≤ una cuarta
parte de la
distancia entre
rigidizadores,
cuando la
soldadura se usa
para conectarlos
a una chapa o a
una parte de una
pieza sometida a
compresión o a
cortadura
L2 ≤ 12×t , 12×t1 , 0,25b, 200 mm
(a compresión)
L1 ≤ 16×t , 16×t1 , 200 mm (a
tracción)
Longitud de
cada cordón
parcial
L0 / 5a
L0 / 40 mm
L0 / 0,75b1, 0,75b
Cordones
parciales en
los extremos
En cordones en
ángulo
discontinuos
siempre tienen
que existir, y
deben tener una
longitud /
4
3
tmín
Es un detalle
obligatorio
En cordones en
ángulo
discontinuos
siempre tienen
que existir, y
deben tener una
longitud /
4
3
tmín
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Longitud mínima
EAE DB SE-AE EC3
Caso General
Los cordones en
ángulo laterales
que transmitan
axil, Lw / 15a
y Lw / ancho de
la pieza a unir
Longitud efectiva
EAE DB SE-AE EC3
La total del cordón si se mantiene el espesor de
garganta nominal
Caso General Lw,ef / 40 mm y Lw,ef / 6a
Lw,ef / 30 mm y
Lw,ef / 6a
Solapes
EAE DB SE-AE EC3
Solapes / 5tmín
Solapes /25mm
+
cordones frontales, si
existen esfuerzos
axiales
Si
Desgarro laminar
EAE DB SE-AE EC3
Caso General
Se tratarán de evitar uniones en las que la dirección
principal de las tensiones de tracción sea transversal a
la dirección de laminación de las chapas que se unen
18. TUTORIAL Nº. 46
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3. Resolución de uniones típicas sometidas a tracción
3.1. Unión con sólo cordones frontales
Es el primer caso que se va a estudiar, en el que la unión se
ejecuta sólo con cordones frontales, según la figura adjunta,
En este caso, si la sección de garganta se abatiese sobre el plano
de uno cualquiera de los lados del cordón, entonces, por equilibrio de
fuerzas, resultarían las siguientes tensiones,
n=
a
×
× l
F
2
;
tn=0;
ta=0;
siendo F, la fuerza actuante sobre la unión.
Por otro lado, aplicando las expresiones que relacionan las
tensiones del plano abatido (n, tn, ta) con las tensiones en el plano de
garganta (σ,τn, τa),
σ= )
( n
t
n
x +
2
1
τn= )
( n
t
n
x −
2
1
τa=ta
19. TUTORIAL Nº. 46
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que sustituyendo valores resulta lo siguiente,
σ= x
2
1
a
×
× l
F
2
τn= x
2
1
a
×
× l
F
2
τa=ta=0;
Por otro lado, la tensión de comparación, σc*, viene dada por la
expresión,
σc*= )
1.8 a
n
2
2
2
τ
τ
σ +
×
+ ( ≤ σu
que sustituyendo valores se tendrá finalmente que,
σc*= x
18
1.
a
×
× l
F
2
≤ σu
o bien,
a
×
× l
F
2
≤ 0.85 ×σu
que sería la expresión a utilizar para comprobar la resistencia de
este tipo de uniones soldadas.
3.2. Unión con sólo cordones laterales
En este segundo caso que se va a estudiar, resulta ser una
configuración en la que la unión se ejecuta sólo con cordones laterales,
según la figura adjunta,
Para establecer el equilibrio de fuerzas, de nuevo se abate la
sección de garganta sobre el plano de la superficie de contacto entre las
dos piezas. Las dos secciones quedarán así contenidas en el mismo
plano y sometidas a la tensión ta. Esta tensión puede considerarse como
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uniforme a lo largo del cordón, siempre que la longitud de ésta no exceda
de cincuenta veces el espesor de garganta, ni de doce veces el ancho del
perfil unido.
Para este caso, por equilibrio de fuerzas, resultarían las siguientes
tensiones en el plano abatido,
n=0;
tn=0;
ta=τa=
a
×
× l
F
2
;
Las tensiones en el plano de garganta (σ,τn,τa), van a resultar
como siguen,
σ=0;
τn=0;
τa=
a
×
× l
F
2
;
Por otro lado, la tensión de comparación, σc*, viene dada por la
expresión,
σc*= )
1.8 a
n
2
2
2
τ
τ
σ +
×
+ ( ≤ σu
que sustituyendo valores se tiene que,
σc*= ( )
2
2
8
1
a
×
× l
F
x
. ≤ σu
o bien,
a
×
× l
F
2
≤ 0.75 ×σu
que sería la expresión a utilizar para comprobar la resistencia para
esta configuración de unión.
3.3. Unión con sólo cordones oblicuos
El caso que a continuación es como el que se muestra en la figura
siguiente,
21. TUTORIAL Nº. 46
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Para este caso se realizará el abatimiento de la sección de la
garganta sobre el lado del cordón normal a la superficie de contacto entre
las dos piezas. Para este caso, por equilibrio de fuerzas, resultarían las
siguientes tensiones en el plano abatido,
n=
a
×
×
×
l
sen
F
2
θ
=
a
×
×
×
h
sen
F
2
2
θ
tn=0;
ta=
a
×
×
×
l
F
2
θ
cos
=
a
×
×
×
×
h
sen
F
2
θ
θ
cos
siendo F, la fuerza actuante sobre la unión.
Por otro lado, aplicando las expresiones que relacionan las
tensiones del plano abatido (n, tn, ta) con las tensiones en el plano de
garganta (σ,τn, τa), estas últimas van a resultar como siguen,
σ= n º
cos45
×
τn=n º
45
sen
×
τa=ta
Por otro lado, como ya se sabe, la tensión de comparación, σc*,
viene dada por la expresión,
σc*= )
1.8 a
n
2
2
2
τ
τ
σ +
×
+ ( ≤ σu
22. TUTORIAL Nº. 46
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22
que sustituyendo valores anteriores se y operando se va a obtener
finalmente que,
a
×
× l
F
2
≤ ß ×σu
es decir, que la expresión que proporciona la resistencia del cordón
es la siguiente,
F ≤ ß × a
×
× l
2 ×σu
donde, ß, es un coeficiente que toma los valores definidos en la
siguiente tabla en función del ángulo, θ , o de inclinación del cordón,
Valores de ß
θ ß
0 0.75
30 0.77
60 0.81
90 0.85
3.4. Unión con cordones frontales y laterales combinados
En este caso, la resistencia final de la unión no es igual a la suma
de las resistencias de cada cordón, y experimentalmente se han obtenido
que la contribución de cada cordón a la resistencia final de la unión va a
depender de la relación geométrica de entre todos los cordones.
Así, según la figura anterior se pueden presentar los siguientes casos:
23. TUTORIAL Nº. 46
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23
Caso I) Si la longitud de los cordones laterales es mucho mayor
que la longitud de los cordones frontales (L2>1.5×h, siendo L2 la longitud
de los cordones laterales, y h el espesor de la chapa unida).
En esta situación los cordones frontales no absorben carga, y la
unión se calcula sólo trabajando los cordones laterales. Este caso se
calcula como se expuso en el apartado 3.2
Como consejo de buena práctica en la ejecución de este tipo de
uniones se recomienda no ejecutar las uniones como se muestran en las
siguientes figuras, dado que el cordón con denominación C3 llegará a la
rotura mucho antes que los cordones laterales C2 hayan podido
desarrollar toda su resistencia.
Caso II) Situación en la que los cordones frontales y laterales
cumplen que son aproximadamente igual en longitud (0.5×h<l2≤1.5× h) y
no existe el cordón frontal C3 como se muestra en las figuras siguientes,
Para este caso la carga máxima admisible de la unión viene dada
por la expresión siguiente:
Fmáx= )
(
. u
l
x σ
×
×
∑ 2
2
75
0 a + k u
σ
β ×
×
×
× 1
1 a
l
Siendo k=
θ
2
2
1
1
sen
+
24. TUTORIAL Nº. 46
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24
Los valores que toma ß están dados en la tabla del apartado
anterior 3.3, mientras que en la siguiente tabla se adjunta los valores de
K.
Valores de K
θ º k=
θ
2
2
1
1
sen
+
0 1.0
10 0.95
20 0.81
30 0.66
40 0.55
50 0.46
60 0.40
70 0.36
80 0.34
90 0.33
Caso III) Situación en la que los cordones frontales y laterales
cumplen que son aproximadamente igual en longitud (0.5×h<l2≤1.5×l1) y
existe el cordón frontal C3 como se muestra en las figuras siguientes,
Para esta situación la máxima carga admisible de la unión es,
Fmáx=
3
1
F2+ F3
siendo,
F2= )
(
. u
l
x σ
×
×
∑ 2
2
75
0 a
F3= u
σ
β ×
×
×
× 3
3 a
l
Los valores que toma ß están dados en la tabla anterior (apartado 3.3).
25. TUTORIAL Nº. 46
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25
Caso IV) Situación en la que los cordones laterales es mucho
menor que la de los cordones frontales (l2≤0.5×l1).
En este caso, la máxima carga admisible de la unión viene dada
por la siguiente expresión,
Fmáx=
3
1
F2+ F1
siendo,
F2= )
(
. u
l
x σ
×
×
∑ 2
2
75
0 a
F1= u
σ
β ×
×
×
× 1
1 a
l
26. TUTORIAL Nº. 46
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26
4. Resolución de uniones típicas sometidas a flexión
4.1. Unión con sólo cordones frontales longitudinales
La siguiente figura muestra una configuración típica donde las
uniones están sometidas a flexión,
Para este caso se realizará el abatimiento de la sección de la
garganta sobre el lado del lado del cordón paralelo al eje del momento
flector actuante. Por equilibrio de fuerzas y momentos, resultarían las
siguientes tensiones en el plano abatido,
n=
W
M
=
2
F
× e × 2
6
L
×
a
tn=0;
ta=
a
×
× l
F
2
Las tensiones en el plano de garganta (σ,τn,τa), van a resultar
como siguen,
σ=
2
1
n =τn=
2
3
× 2
L
e
F
×
×
a
τn=n º
45
sen
×
τa=ta=
a
×
× l
F
2
27. TUTORIAL Nº. 46
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27
Por otro lado, como ya se sabe, la tensión de comparación, σc*,
viene dada por la expresión,
σc*= )
1.8 a
n
2
2
2
τ
τ
σ +
×
+ ( ≤ σu
que sustituyendo los valores anteriores se obtendrá el valor de la
solicitación máxima admisible.
Por otro lado, si se tiene que e>>L, es decir, si el momento flector
es grande comparado con el esfuerzo cortante, puede utilizarse la fórmula
simplificada siguiente, para el cálculo de la resistencia del cordón:
σc*=3.55× 2
L
e
F
×
×
a
≤ σu
4.2. Unión con sólo cordones frontales transversales
La siguiente figura muestra una configuración típica donde las
uniones están sometidas a flexión según esta nueva geometría,
Para este caso se realizará el abatimiento de la sección de la
garganta sobre el plano de unión de las piezas. Por equilibrio de fuerzas y
momentos, resultarían las siguientes tensiones en el plano abatido,
n=
W
e
F ×
28. TUTORIAL Nº. 46
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Por otro lado, para la mayor parte de los casos prácticos, h será
grande con respecto de a, y se puede simplificar lo siguiente,
W=
h
I
=
h
a 2
h
L×
×
= a×L×h
Por lo tanto, resultan las siguientes tensiones en el plano abatido,
n=
h
L
e
F
×
×
×
a
tn=
L
F
×
× a
2
ta=0;
Y las tensiones en el plano de garganta (σ,τn,τa), van a resultar
como siguen,
σ=
2
1
(n+ tn) =
2
1
×
h
L
F
×
×
a
×(e+
2
h
)
τn=
2
1
(n- tn) =
2
1
×
h
L
F
×
×
a
×(e-
2
h
)
τa=ta=0;
Por otro lado, como ya se sabe, la tensión de comparación, σc*,
viene dada por la expresión,
σc*= )
1.8 a
n
2
2
2
τ
τ
σ +
×
+ ( ≤ σu
que sustituyendo los valores anteriores se obtendrá el valor de la
solicitación máxima admisible.
4.3. Unión con sólo cordones frontales longitudinales y
transversales
La siguiente figura muestra una configuración típica de este tipo,
donde la unión sólo trabaja con cordones frontales,
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Para esta configuración se considera que el esfuerzo cortante
actúa únicamente sobre los cordones que unen el alma y que además
puede considerarse que se distribuye uniformemente a lo largo de la
sección de garganta:
τa=ta=
3
L
F
×
× 3
a
2
≤ σu
Las tensiones debidas al momento flector se calculan teniendo en
cuenta el área total de la sección de garganta del cordón, abatida sobre el
plano de la junta, y por tanto, las tensiones valdrán:
n=
W
M
σ=τn=
2
1
×n
Por otro lado, como ya se sabe, la tensión de comparación, σc*,
viene dada por la expresión,
σc*= )
1.8 a
n
2
2
2
τ
τ
σ +
×
+ ( ≤ σu
que sustituyendo los valores anteriores se obtendrá el valor de la
solicitación máxima admisible.
σc*= )
1.8 a
n
2
2
2
τ
τ
σ +
×
+ ( =
2
2
n
×
2.8
=1.18 ×n =1.18 ×
W
M
≤ σu
siendo W= a1×L1×h1=2 ×a2×L2×h2
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5. Solicitaciones de torsión y esfuerzo cortante
combinados
5.1. Unión con sólo cordones laterales
La siguiente figura muestra una configuración típica donde las
uniones están sometidas a torsión y cortante combinados,
El momento torsor MT=F×e se puede descomponer en un par de
fuerzas T que actúan sobre los cordones, según la siguiente expresión:
MT=F×e=T ×(h+ 2×
2
a
)= T ×(h+ a)
Estas fuerzas producen en los dos cordones la tensión tangencial
longitudinal:
τa=ta=
L
T
×
a
=
L
h ×
+
× a)
a
T
M
(
tn=
L
F
×
× a
2
σ=τn=
2
1
×tn
Por otro lado, como ya se sabe, la tensión de comparación, σc*,
viene dada por la expresión,
σc*= )
1.8 a
n
2
2
2
τ
τ
σ +
×
+ ( ≤ σu
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que sustituyendo los valores anteriores se obtendrá el valor de la
solicitación máxima admisible.
5.2. Unión con dos cordones laterales y uno frontal
La siguiente figura muestra una configuración típica para este tipo
de estudio,
El momento torsor que agotaría el cordón a2 sería:
MT= )
(
. 2
2
2
75
0 a
h
a
l +
×
×
×
u
xσ
Por otro lado, el momento torsor que agotaría el cordón a1 sería:
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El momento torsor se descompone proporcionalmente a estos dos,
para saber cuanto soporta cada cordón, según las expresiones siguientes:
MT=F×e
M1+ M2=MT
e
L
T
M
M
M
+
=
L
2
M
M
e
L
T
M
M
M
+
=
e
1
M
M
Por otro lado, el esfuerzo cortante se considera absorbido por el
cordón 2.
La soldadura 1 se calcula a flexión, tal y como se describe en el
apartado 4.1 Unión con sólo cordones frontales longitudinales, pero con
un único cordón.
La soldadura 2 se calcula como se describe en el apartado 5.1
Unión con sólo cordones laterales.
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