DIMENSIONAMIENTO DIMENSIONAMIENTO DE LAS UNIONES DE LAS UNIONES

SOLDADASSOLDADASNormas usualmente aplicadasNormas usualmente aplicadas

Alemanas DINAlemanas DINAmericana AWSAmericana AWS

En nuestro país se aceptan también En nuestro país se aceptan también recomendaciones de CONARCOrecomendaciones de CONARCO

Normas DIN 4100 y 4115 Normas DIN 4100 y 4115 recomiendan:recomiendan:

Para el calculo de Para el calculo de cordones:cordones:

.( )

Mf C Fasold sold adm

J hL

. .

.( )

.

Mtsold C sold adm

Jp

Psold sold adm

hL

QSsold sold adm

J h

Si las tensiones son combinadas se aplica según Si las tensiones son combinadas se aplica según DIN: LA TEORIA DE LA MAXIMA TENSION DIN: LA TEORIA DE LA MAXIMA TENSION

NORMALNORMAL

2 21.max ( 4 ) .

2sold sold adm

Conarco recomienda aplicar la teoría de la distorsión (modificada)

2 2.max 1,8 )sold

CALCULO DE LAS UNIONES SOLDADAS CALCULO DE LAS UNIONES SOLDADAS SEGÚN LAS NORMAS DINSEGÚN LAS NORMAS DIN

Soldadura a tope: tiene igual o mejor resistencia Soldadura a tope: tiene igual o mejor resistencia que la chapa. que la chapa.

Cuando se utilizan aceros de aleación es Cuando se utilizan aceros de aleación es necesario hacer coincidir la resistencia del necesario hacer coincidir la resistencia del electrodo con el de la chapa.electrodo con el de la chapa.

Las uniones a tope sometidos a tracción, Las uniones a tope sometidos a tracción,

compresión y/o corte deben verificarse:compresión y/o corte deben verificarse:

. .( )

. .( )

Fasol sold adm

a L

Fasol sold adm

a L

Fa = fuerza a transmitirFa = fuerza a transmitir L = longitud eficaz de los cordones L = longitud eficaz de los cordones

(longitud total menos los cráteres (longitud total menos los cráteres extremos. Cada cráter ha de extremos. Cada cráter ha de superponerse como mínimo igual al superponerse como mínimo igual al espesor del cordón) L = l -2aespesor del cordón) L = l -2a

a = espesor del cordón, que se toma a = espesor del cordón, que se toma igual al espesor de la chapa ¨t¨. El igual al espesor de la chapa ¨t¨. El espesor mínimo se toma a = 3mmespesor mínimo se toma a = 3mm

CORDONES ANGULARESCORDONES ANGULARES

EL CALCULO DE LOS CORDONES ANGULARES EL CALCULO DE LOS CORDONES ANGULARES SE CONSIDERA SIEMPRE POR LA TENSION DE SE CONSIDERA SIEMPRE POR LA TENSION DE CORTE EN LA GARGANTA, CUALQUIERA SEA LA CORTE EN LA GARGANTA, CUALQUIERA SEA LA DIRECCION DE LA GARGANTA.DIRECCION DE LA GARGANTA.

La norma DIN recomienda:La norma DIN recomienda: F = la cargaF = la carga h = espesor de la gargantah = espesor de la garganta L = longitud eficaz del cordónL = longitud eficaz del cordón

. .( )

Fasold sold adm

h L

CORDONES ANGULARES

PASEMOS A VER PASEMOS A VER UNOS EJEMPLOSUNOS EJEMPLOS

SOLICITACIONES DE FLEXION Y SOLICITACIONES DE FLEXION Y TORSION SIMPLETORSION SIMPLE

Estas ecuaciones se utilizan para Estas ecuaciones se utilizan para verificaciónverificación cuando se conocen las cuando se conocen las dimensiones de la soldaduradimensiones de la soldadura

.max .

.max .

Mtsold C sold adm

JMt

sold C sold admJp

SOLICITACIONES DE FLEXION Y SOLICITACIONES DE FLEXION Y TORSION SIMPLETORSION SIMPLE

Para dimensionar se estima el tamaño de la Para dimensionar se estima el tamaño de la soldadura y se calcula J. si las tensiones no soldadura y se calcula J. si las tensiones no cumplen con la ecuación se repite la operación cumplen con la ecuación se repite la operación hasta encontrar un valor aceptable.hasta encontrar un valor aceptable.

Muchas veces se considera la garganta del Muchas veces se considera la garganta del cordón como espesor unitario, calcular las cordón como espesor unitario, calcular las tensiones para esta unidad y por ultimo tensiones para esta unidad y por ultimo determinar el valor necesario del espesor de la determinar el valor necesario del espesor de la garganta del cordón.garganta del cordón.

4max .1( ) ( )1( )

Mfsold C sold adm

Jh cm h cmcm

Despejando h:Despejando h:

Jh=1 : momento de inercia de la Jh=1 : momento de inercia de la sección de soldadura considerando sección de soldadura considerando los cordones de espesor h = 1los cordones de espesor h = 1

4 2

( . )( )

1( ) . ( / )1( )

Mf kg cmh cm

Jh cm sold adm kg cmcm

EJEMPLOSEJEMPLOS

UNIONES SOLDADAS BAJO UNIONES SOLDADAS BAJO TENSIONES TENSIONES COMBINADASCOMBINADAS

DINDIN TEORÍA DE LA TEORÍA DE LA MÁXIMA TENSIÓN NORMALMÁXIMA TENSIÓN NORMAL

2 21.max ( 4 ) .

2sold sold adm

MOMENTOS FLECTORES, MOMENTOS FLECTORES, ESFUERZOS DE CORTE Y ESFUERZOS DE CORTE Y

FUERZAS AXIALESFUERZAS AXIALES22

1. 4 .

2 ( )

Mf Mf Qsold adm sold adm

Wsold Wsold h L

ADEMAS DEBE VERIFICARSE

max.

( )

max.

( )

Mf Fasold adm

Wsold h L

Qsold adm

h L

W sold es el momento resistente de la W sold es el momento resistente de la superficie que se originaría rebatiendo la superficie que se originaría rebatiendo la garganta de los cordones sobre la sección garganta de los cordones sobre la sección a considerara considerar

La expresión (h La expresión (h ** L) comprende solamente L) comprende solamente a aquellos cordones que por su ubicación a aquellos cordones que por su ubicación solo contribuyen a soportar esfuerzos solo contribuyen a soportar esfuerzos cortantescortantes

Por ejemplo en las secciones I o similares Por ejemplo en las secciones I o similares es conveniente considerar únicamente es conveniente considerar únicamente los cordones tomados por el almalos cordones tomados por el alma

CORDONES DE EMPALMES CORDONES DE EMPALMES ENTRE ALAS Y ALMA, ENTRE ALAS Y ALMA,

CORDONES CORDONES LONGITUDINALES LONGITUDINALES

CORDONES A TOPE CORDONES A TOPE TRANSVERSALES DE LA TRANSVERSALES DE LA

CHAPA DEL ALMACHAPA DEL ALMA

ESTRUCTURAS SOLDADAS A FLEXIÓN ESTRUCTURAS SOLDADAS A FLEXIÓN tensiones principales en empalmes : DINtensiones principales en empalmes : DIN

221

. 4 .2

Mf Mf Q Ssold adm C C sold adm

Jsold Jsold J h

Mf; Q:Momento flector y esfuerzo de corte

S:Momento estático área de las secciones

Jsold:momento de inercia de la sección

C:punto mas alejado del eje baricentrico

h : espesor de la garganta de los cordones

EMPALMES TRANSVERSALES EMPALMES TRANSVERSALES (empalme a tope)(empalme a tope)

En un empalme a tope trasversal de la En un empalme a tope trasversal de la chapa del alma la chapa del alma la tensión principal es:tensión principal es:

2 21

. 42

Mf Mf Q Ssold adm C C

Jsold Jsold t L

Mf ;Q :Momento flector y esfuerzo de corte en la secciónL: altura de la chapa del almat : espesor de la chapa del almaC: distancia al cordón mas alejado de la línea neutra

ADEMÁS SE DEBERÁ COMPROBAR :ADEMÁS SE DEBERÁ COMPROBAR :

max.

Qsold adm adm

t L

EJEMPLOSEJEMPLOS

CALCULO DE UNIONES CALCULO DE UNIONES SOLDADAS SEGÚN AWS SOLDADAS SEGÚN AWS

(American Welding Society)(American Welding Society)

Suponer el cordón de Suponer el cordón de soldadura como una línea soldadura como una línea sin espesor y calcular con sin espesor y calcular con el concepto de resistencia el concepto de resistencia por unidad de longitudpor unidad de longitud

FORMULA GENERAL DE FLEXIONFORMULA GENERAL DE FLEXION

.max .

.

Mt Mfsold sold adm

W WlhMf

f h sold admWl

f :resistencia por unidad de longitud del cordón ;h : espesor de la garganta

Mf :momento flector actuante

Wl : modulo resistente lineal (cordones como líneas sin espesor)

W = Wl x h modulo resistente total de la sección soldada

FORMULA GENERAL PARA FORMULA GENERAL PARA TORSIONTORSION

.max .

.

Mt Mtsold sold adm

Wp Wpl h

Mt Kgf sold adm h

Wpl cm

f : resistencia por unidad de longitud del cordón

W Lwl

Jl

CORDONES DISCONTINUOSCORDONES DISCONTINUOS

Algunas uniones soldadas están muy Algunas uniones soldadas están muy poco solicitadas y por razones poco solicitadas y por razones practicas no conviene poner practicas no conviene poner cordones demasiados pequeños en cordones demasiados pequeños en relación al espesor de la chapa.relación al espesor de la chapa.

La A.W.S. recomienda:La A.W.S. recomienda:

Espesor de Espesor de la chapala chapa

Dimensión Dimensión del cordóndel cordón

pulg.pulg. mmmm pulg.pulg. mmmm

Hasta ½¨Hasta ½¨ 1313 3/16¨3/16¨ 4.754.75

½ a ¾½ a ¾ 13 a 1913 a 19 ¼¼ 6.36.3

¾ a 1 ¼¾ a 1 ¼ 19 a 3219 a 32 5/165/16 88

1 ¼ a 21 ¼ a 2 32 a 5032 a 50 3/83/8 1010

2 a 62 a 6 50 a 15050 a 150 ½½ 1313

Mas de 6Mas de 6 Mas de 150Mas de 150 5/85/8 1616

Ejemplo: Sea la dimensión calculada para un Ejemplo: Sea la dimensión calculada para un cordón continuo, a = 4mm para una chapa de 50 cordón continuo, a = 4mm para una chapa de 50 mm de espesor, según la tabla de la A.W. S. la mm de espesor, según la tabla de la A.W. S. la dimensión mínima del cordón para esa chapa dimensión mínima del cordón para esa chapa será de a(min) = 10 mm, además deberá será de a(min) = 10 mm, además deberá verificarse que a es mayor que el espesor de la verificarse que a es mayor que el espesor de la chapachapa

Como el cordón de 10 mm excede la resistencia Como el cordón de 10 mm excede la resistencia necesaria, se puede utilizar un cordón a necesaria, se puede utilizar un cordón a intervalosintervalos

Para ello se calcula la relaciónPara ello se calcula la relación

. . . . 40.40

. . . . .int 10

40%

Dimension necesaria del cordon continuoR

Dimension empleada en cordon a ervlos

R

El valor de R permite establecer los intervalos y El valor de R permite establecer los intervalos y longitud de cordones. Por comodidad puede longitud de cordones. Por comodidad puede

usarse la tabla siguiente:usarse la tabla siguiente:R%R% DistribuciónDistribución De los De los intervalosintervalos

Cordón 2¨Cordón 2¨ Cordón 3¨Cordón 3¨ Cordón 4¨Cordón 4¨

7575

6666

6060

3 – 43 – 4

3 - 53 - 54 – 64 – 6

5757

5050

44442 – 42 – 4

3 – 63 – 6 4 – 74 – 7

4 – 8 4 – 8

4 – 94 – 9

4343

4040

37372 – 52 – 5

3 – 73 – 7

3 – 83 – 84 – 104 – 10

3333

3030

2525

2 – 62 – 6

2 – 82 – 8

3 – 93 – 9

3 – 103 – 10

3 – 123 – 12

4 - 124 - 12

3030

16162 – 102 – 10

2 - 122 - 12

Una distribución 3 – 4 significa que la longitud del Una distribución 3 – 4 significa que la longitud del cordon de 3¨ y la distancia entre centros de los cordon de 3¨ y la distancia entre centros de los

cordones es de 4 ¨cordones es de 4 ¨

EJEMPLOSEJEMPLOS