Transcript 13.- Conexiones soldadas

CONEXIONES SOLDADAS
El proceso de diseño de conexiones soldadas
consiste en el análisis de:
1.
2.
3.
4.
Determinación el tipo de soldadura a utilizar
Determinación de los electrodos
Cálculo del área efectiva de soldadura
Verificación de la resistencia de diseño de la
soldadura empleada
PROCESO DE SOLDADURA
Soldadura de arco
SMAW (Shielded Metal Arc Welding)
Tipos de soldadura
Soldadura de filete: la más sencilla de ejecutar, no requiere mayor
fabricación de las partes a unir.
Soldadura de penetración: utilizada cuando se quiere una soldadura monolítica entre
los elementos conectados. Puede ser de penetración parcial, si solo cubre parte del
espesor de uno de los elementos, o total.
Defectos de soldadura
Socavación
Falta de fusión
Falta de penetración
Ilusión de escoria
Porosidad
Usos típicos de soldaduras de filete
Usos típicos de soldaduras de filete
Usos típicos de soldaduras de filete
Conexiones rígidas
Empalmes
Conexiones simples
Angulos de apoyo
Símbolo de soldadura
Soldaduras de filete junta traslapada
Soldadura deseada
Símbolo de soldadura
Soldaduras de filete miembro armado
Soldadura deseada
Símbolo de soldadura
Soldaduras de filete intermitentes
Soldadura deseada
Símbolo de soldadura
Soldaduras de penetración parcial
Soldadura deseada
Símbolo de soldadura
Conexión columna placa base
Criterios de diseño en conexiones soldadas. Método LRFD
El procedimiento de diseño de las conexiones soldadas comienza
con la selección del proceso de soldadura y el electrodo
correspondiente. Las Normas AISC y Covenin suponen que se ha
seleccionado el proceso de soldadura por arco (SMAW).
Por razones prácticas se escoge un diámetro de electrodo que
deposite un espesor constante de soldadura.
Para conexiones de perfiles electrosoldados se puede usar electrodo
E7018 de Ø = 1/8” para las soldaduras horizontales y de Ø = 5/32”
para las soldaduras verticales.
La capacidad de resistencia de agotamiento de la soldadura
requiere determinar y calcular su longitud Lw.
Capacidad de una soldadura de filete:
Pv < Aw Rn
Pv < (twLw) Rn
Pv < (tw  Rn )Lw
Pv < (  FR )Lw
Donde: tw = garganta mínima efectiva. Para soldaduras de filete es
(√2/2) D, siendo D la dimensión del lado o tamaño de la
soldadura
Lw = longitud de la soldadura
ØFR = Corte de diseño de la soldadura de filete. (Ver tabla 1)
Pv = Carga sobre la conexión
Tabla n° 1
0,707 D = tw
Lw ≥ 4D
D
D
Se debe verificar que para el corte en el área efectiva de la
soldadura ØFR no exceda la resistencia nominal de los elementos
que se conectan:
ØFR = 0,90 Fy A
ØFR = 0,75 Fu Ae
El procedimiento práctico para diseñar una soldadura de filete es:
-Definir el valor de ØFR (tabla n° 1)
-Escoger el tamaño de la soldadura D según tabla n° 2.
-Calcular la longitud total de la soldadura Lw según la expresión:
Lw =
Nu
ØFR
Tabla n° 2
Resistencia de diseño de los elementos conectados
En las conexiones soldadas se debe verificar que las planchas y
otros elementos conectados tengan la resistencia de diseño
adecuada, determinada según los siguientes criterios:
- Tracción
Cedencia:  Rn = 0,90 Fy A
Rotura:  Rn = 0,75 Fu Ae
- Corte
Cedencia:  Rn = 0,90 (0,60Fy )A
Rotura:  Rn = 0,75 (0,60Fu )Anc
- Bloque cortante Como no hay perforaciones,
Ant = At = Ast
Anc = Ae = Abt
Cuando Fu Ant ≥ 0,60 Fu Anc
Cuando Fu Ant < 0,60 Fu Anc
 Rn = Ø ( 0,60 Fy Av + Fu Ant )
 Rn = Ø ( 0,60 Fu Anc + Fy At )
Tabla n° 3
Ejercicio 1: En la conexión soldada que se muestra, se debe calcular el tamaño de
la soldadura A y la longitud de la soldadura B. La placa y los perfiles son A36 y
los electrodos son E70XX. Las soldaduras son por ambas caras de la cartela.
203 mm
Sold. A
Sold. B
Placa Cartela 22 mm
8
Para E70XX:
FExx = 4920 kg/cm2
FExx = resistencia mínima de
agotamiento del electrodo
Para E60XX:
FExx = 4230 kg/cm2
127 mm
81,6 tons
2 PL 127x16 mm
Soldadura A:
Soldadura de filete con solicitación de corte en el área efectiva de soldadura
De la tabla 3:
 Rn = 0,75 ( 0,60 FExx)
 Rn = 0,75 ( 0,60 x 4920) = 2214 kg/cm2
De la capacidad de resistencia de agotamiento de la soldadura de filete:
Nu = (tw  Rn )Lw
tw =
Nu
ØRn Lw
81600 kg
tw =
2214 kg/cm2 x 20,3 cm
tw = 1,82 cms
Como hay soldadura en ambos lados de la placa, tw = 1,82 / 2 = 0,91 cms a cada lado
Despejamos D:
D = √2 tw
De la tabla n° 2, Dmin = 8 mm
D = 1,28 cm = 12,8 mm
Elegimos D = 13 mm
Soldadura B:
 Rn = 0,75 ( 0,60 x 4920) = 2214 kg/cm2
De la capacidad de resistencia de agotamiento de la soldadura de filete:
Nu = (tw  Rn )Lw
Lw =
Nu
ØRn tw
81600 kg
Lw =
2214 kg/cm2 x 0,8(√2/2) cm
Lw = 65,15 cms
Existe soldadura en ambos lados de la placa, Lw = 65,15 / 2 = 32,58 cms a cada lado
Restamos 12,7 cms para obtener la longitud lateral :
Lw = 32,58 – 12,7cms = 19,88 cms
Lw a cada lado, en ambas caras = 9,94 cms
Elegimos Lw = 10 cm