A Soldadura Teoria

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UNIONES SOLDADAS
ESFUERZOS PERMISIBLES EN UNIONES SOLDADAS
1.- Se toma igual al metal base en los siguientes casos:
a.- Para elementos sometidos a esfuerzos de tracción ó compresión paralelo al
eje del cordón soldado a tope con penetración completa.
b.- Para elementos sometidos a esfuerzo de tracción, normal al cordón soldado
a tope con penetración completa.
c.- Para elementos sometidos a esfuerzos de compresión, normal al cordón
soldado a tope con penetración completa ó parcial.
d.- Para elementos sometidos a esfuerzo de corte en la garganta de un cordón
soldado a tope con penetración completa ó parcial.
2.- De acuerdo a la especificación AWS D2.0-69, se puede tomar:
SI = 0,3 SU! y s, = 0,3 SUI
Para los siguientes casos:
a.- Para elementos sometidos a esfuerzos de corte en la garganta efectiva de un
cordón de soldadura de filete paralelo a la dirección de la carga (carga
longitudinal).
b,- Para elementos sometidos a esfuerzos de tracción normal al cordón soldado
a tope con penetración parcial.
c.- Para elementos sometidos a esfuerzos de corte en el área efectiva de una
soldadura de tapón.
3.- En caso de no disponer de soldador calificado. preferible sería
lf t iliza r:
Para E-60XX
Para E-70XX
S, = l3 600 PSl
S, = 15 800 rsr
UNIONES
• __ '. _'.~""" -4,..-_"
ESFUERZOS PERMISIBLES EN CORDONES DE SOLDADURA
DE FILETE REFERIDOS A LOS LADOS DEL FILETE.-
ELECTRODO ESFUERZOS PERMISIBLES s, (PSI)
AWS D2.0-69 AWS "Obsoleto"
E-60XX 12700 9600
E-70XX 14800 11 100
E-80XX 17000 12800
E-90XX 19 100 14400
E-100XX 21 200 16000
E-llOXX 23300 17600
CARGAS ACTUANTES EN CORDONES DE SOLDADURA DE FILETE.-
1.- Carga de corte directo. -
p
f w= ---
Lw
De donde:
fw= Carga de corte por unidad de longitud
P = Carga actuante
L; = Longitud efectiva del cordón
2.- Carga de corte producida por el momento flector.-
f IV =A1.,_C = -~ , 1 IV = J y2 ds
t ; ZH'
1w= J x2 ds
I H" = 1 wo + l. d 2 IIVZw= --
e
De donde:
fw = Carga de corte por unidad de longitud
M = Momento tlector actuante
e = Distancia del eje del centro de gravedad al extremo del cordón
L = Momento de inercia de línea con respecto a LInode los ejes coordenados.
Z; = Módulo de línea
3. - Carga de corte producida por el momento torsor-
f :..-= T.e. ll' t •
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Ve donde:
fw = Carga de corte por unidad de longitud
T = Momento torsor actuante
e = Distancia del eje del centro de gravedad al extremo más alejado del cordón
Jw = Momento de inercia polar de línea
4.- Carga resultante de corte.-
Para el caso de cargas que actúan en planos mutuamente perpendiculares:
f
= {f- 'j'.' -~"-f-"2--'~--f-'T-
w -, j wx wy· wz
" .
TAMAÑO DEL CORDON DE SOLDADURA DE FILETE.-
fww = ----
Sw
CORDONES DE SOLDADURA DE FILETE INTERMITENTE.-
Se puede hacer uso de cordones intermitentes cuando por álculo, el tamaño del cordón
resulta ser pequeño, por debajo del valor mínimo recomendado. Para estos casos, la
intermitencia se calcula por la expresión:
w calculado como soldadura continua1= ..-...---..-.----..........----.- ---... - --.---.-.-.--x 100 %
w a usar en cordón intermitente
La tabla (4) permite seleccionar el paso y la longitud de los cordones de soldadura
intermitente.
RECOMENDACIONES GENERALES.-
El tamaño mínimo del cordón de soldadura de filete, en lo posible deberá estar
sujeto a lo indicado en la tabla (12).
El tamaño máximo de un cordón de soldadura de filete soldado a lo largo de los
bordes a unir será:
para:
t < 1/4" => w 2: t
t2: 1/4" => w~t- 1/16"
Donde sea posible. el cordón de soldadura de filete debe terminar "doblando una
esquina" con una longitud no menor de 2w. en especial. en cordones sometidos a
cargas excéntricas.
La longitud efectiva de un cordón de soldadura de filete ~s la longitud total del
cordón de tamaño completo. incluyendo la longitud "doblada en una esquina".
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La longitud efectiva mínima de un cordón de soldadura de filete debe ser:
Lw~4w
La lonzitud efectiva de un sezmento de cordón de soldadura de filete en cordones~ ~
intermitentes, deberá ser: L,~4w , y no menor de 1 1/2"
El traslape mínimo en cordones de soldadura de filete deberá ser: L ~ 5t y no menor
de 1". Siendo t = espesor de la plancha más delgada.
Cuando se requiera tener la resistencia completa por medio de cordones de
soldadura de filete a ambos lados con metales bases de espesores diferentes, es
necesario que: w = 0,75 t. Siendo, t = espesor de la plancha más delgada.
Cuando se diseñe un miembro que sirva solamente para dar rigidez y no se pueda
evaluar las cargas que actúan sobre él, se puede considerar: w = 0,25 t a w = 0,35
t, para cordones soldados a ambos lados. También puede hacer uso de cordones
intermitentes de tamaño completo, equivalente al valor recomendado.
Para el caso de vigas fabricadas de ala ancha, se recomienda: w :::;2/3 t,
siendo, t = espesor del alma.
CO!{DONES DE SQLDADURA SOMETIDOS A CARGAS DE FATIGA.-
El procedimiento de cálculo es similar que bajo carga estática. Se evalúa en base a la carga
máxima actuante y los valores de los esfuerzos permisibles, se tomará lo recomendado en
K f W111Ínla tabla (5), siendo =-- ...._...
f \V111áx
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UNIONES SOLDADAS
TABLAN°¡
REQUERIMIENTOS MINIMOS DEL MATERIAL DE APORTE SEGUN AWS
ESFUERZO DE ESFUERZO DE
ELECTRODO ROTURA FLUENCIA ELONGACION
AWS MINIMO EN kPSI MINIMO, kPSI %
E60XX 62-67 50-55 17 , 22,25
E70XX 72 60 17,22
E80XX 80 65 -70 22,24
E90XX 90 78-90 24
E 100XX 100 90 - 102 20
E 110XX 110 95 - 107 20
TABLA N°2 '
TAMAÑO MINIMO DEL CORDON DE FILETE
ESPESOR DE LA PLANCHA MAS TAMAÑO MINIMO DEL CORDON
GRUESA EN PULGADAS DE FILETE EN PULGADAS
t~ % 1/8
1/4 < t ~ Yz 3/16
1/2 < t ~ % 1/4
3/4 < t ~ 1 Yz 5/16
1 1/2 < t ~ 2 % 3/8
2 1/4 < t ~ 6 1/2
t> 6 5/8
NOTA: El tamaño del cordón de soldadura de filete no debe exceder del espesor de
la plancha más delgada. Se pasa por alto para aquellos casos que por cálculo
de esfuerzos se requiera mayor tamaño del cordón.
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-- -----------------
TABLA 3
PROPIEDADES DEL CORDON DE SOLDADURA TRATADO COMO
LINEA
SECCION Nx J Ny FLEXION TORSIONZw respecto x-x Jw
f Nx=~ d2 d3x CI x 2 6 12
~
xt~B Nx= ~ d2 d(3b2+d2)2 3 6
i
x ----x Nx=~ bd b(3d2+b2)
dJr b:J
--- 2 -- .- -- -- 6 - -
- ~Nv Nx _ b2 4bd+d2 (sup,)• Ny- 2Cb+d) Cb+d)4-6b2d2dX- f-l-- ,-x 6
.L- 1>. _ d2 d2(4b+d) (Inf) 12(b+d)
--b- Nx- 2(b+d) 6(2b+d)
>.
•dX- -+ x b2 d2 C2b+d)3 b2(b+d)2, Ny- bd+- -Ny - >.1:- -.J 2b+d 6 12 2b+d
---b
>. •
t x I 2bd+d2 Csup.)r--+ xd- NxJ d2 3 (b+2d) 3 d2(b+d)2L >.1 Nx= a2(2b+d) (inf) -2d+b 12 b+2d
"--b- 3(b+d)
>.1. -
d ~ -t- x Nx=~ d2 (b+d) 3- bd, +--2 3 6>.1
---b-
rb-¡ ~ 2bd+d2 (sup,)
L=Ji x d2 3 (b+2d)3 d2(b+d)2Nx J Nx= a2(2b+d) (inf) -b+2d 12 b+2d3(b+d)
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ResaltadoR % LONGITUD Y PASO ENTRE CORDONES (PULGS)
75 --- 3 - 4 ---
66 --- --- 4 - 6..
60 --- 3 - 5 ---
57 --- --- 4 - 7
50 2 - 4 3 - 6 4 - 8
44 --- --- 4 - 9
43 --- .. 3 - 7 ---
40 2 - 5 --- 4 - la
37 --- 3 - 8 ---
33 2 - 6 3 - 9 4 - 12
10 --- 3 - ]0 ---
25 2 - 8 3 - 12 ---
20 2 - la --- ---
16 2 - 12 --- ---
DE SOLDADURA INTERMITENTE DE FILETE
LOCALIZACION TIPO DE s 100000 > 100000 A > 500000 A
CARGA CICLOS 500000 2000000
- CICLOS CICLOS-
En metal base de
conexiones a la alma 20,5 20,5 20,5
con cordón de Tracción 1-0,49K 1- 0,55K 1-0,55Ksoldadura de filete
En metal de aporte y 19,8 19,8 19,8
en metal base Compresión
adyacente a cordones 1-0,49K 1-0,49K 1-0,49K
longitudinales soldados
a tope
En material de aporte y 20,5 17,2 15,0
en metal base Tracción
1-0,55K 1-0,62K 1-0,67adyacente a cordones
de soldadura soldados 19,8 19,8 19,8
a tope. Compresión 1-0,49K 1-0,87K 1-1,20K
En metal base unidos Tracción ó 15,0 10,5 8,0
con soldadura de filete compresión
1-0,70K 1-0,80K 1-0,83K
12,0 10,8 9,0
Metal de aporte Corte
1-0,5K 1-0,55K 1- 0,62
TABLA N° 5
ESFUERZOS PERMISIBLES DE FATIGA AWS D2. 0- 69 (KPSI)
NOTA: Los esfuerzos de fatiga no deben exceder los esfuerzos permisibles bajo carga
estática. Los valores dados en la tabla son para S, = 36 000 PSI
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