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DISEO MECANICO IIIng. Rafael Antonio Ramrez RestrepoUNIVERSIDAD DEL ATLANTICO FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERA MECNICA

UNIONES PERMANENTESUniones Soldadas

TEMA 3. UNIONES SOLDADAS

Segn la forma de colocar el cordn podemos diferenciar:LongitudinalTransversalEn nguloSegn la formadistinguir:de la seccin recta delcordn de soldadura, sepuedenAligerada o huecaPlanaAbombada

Segneltipode ranurapracticadoparala soldadura:a) Con extremos planos; b) Ranura en V; c) Ranura en doble V; d) Ranura en media V

Juntasa solape:a) Juntas en T; b) Ranuras en U y en J; c) Juntas en L; d) De bordes paralelos

Tipos y formas de costura, segn DIN 1912 (soldadura por fusin).

Garganta (a) del cordn: altura del mayor tringulo issceles que puede inscribirsela seccin del cordn.enLongitud eficaz(l) del cordn: longitudtotalmenosloscrteresenlosextremos.Seccin resistente (S) o de garganta:al .Todos las comprobaciones resistentesenel caso de soldaduras se realizan sobre la seccin de garganta.

UNIONES CON SOLDADURA A TOPE

UNIONES CON SOLDADURA A TOPEParaevitarconcentracionesde tensionesEn una soldadura atope de chapas de distinta seccin,la de mayor seccinse ha deadelgazar en la zona de contacto, con pendiente no superior al 25%, para obtener unatransicin suave de la seccin.

UNIONES CON SOLDADURA A TOPEParaevitarconcentracionesde tensionesLa soldadura atope no debe producir discontinuidaden la seccin, y su sobrela chapa ms delgada.espesor sno ser mayor del 10% del espesor e de

UNIONES CON SOLDADURA A TOPEEl anlisis de tensiones en juntas de este tipo es sencillo:FFadm ==A tracci nAa lVV= admadm ==A ci zal l ami entoAa l2MZ = MZ =A fl exi nmaxadm2WZI a 6

UNIONES CON SOLDADURA A FILETE

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a)Referidas al plano de garganta,siendo:; La tensin normal, perpendicular al plano de gargantan; La tensin tangencial normal a la aristaa; La tensin tangencial paralela a la arista

UNIONESCON SOLDADURA A FILETEb) Referidas al plano de una de las caras de la soldadura en la que ha sido abatidagarganta;la seccin den;tn;ta;La tensin normal, perpendicular al plano de una de las carasLa tensin tangencial normal a la aristaLa tensin tangencial paralela a la arista

ESFUERZO ENSOLDADURA A FILETE TRANSVERSALa) Filete sencillob) Filete doblea = espesor de la gargantas = espesor del cordnDonde;A = a*lA = s*l*sen 45

ESFUERZO ENSOLDADURA A FILETE PARALELOa) Doble filete paralelob) Combinacin de paraleloy transversal

UNIONESCON SOLDADURA A FILETE CASOSESPECIALES==mxmx s d 2s l 2( ) 4,24 T5,66Mb = s d 2( ) 2,83T

Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a torsin

donde A es el rea de la garganta de todas las soldaduras y V es la fuerza cortante.

donde r es la distancia desde el centroide del grupo de soldaduras hasta el punto en la soldadura de inters, y J es el segundo momento polar de inercia del rea del grupo de soldaduras respecto del centroide del grupo y M es el momento torsor.

Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a torsin

El rea de la garganta de ambas soldaduras en conjunto es:

El eje x de la figura que se muestra, pasa por el centroide G1 de la soldadura 1. El segundo momentodel rea respecto de l es

el segundo momento del rea respecto de un eje a travs de G1 paralelo al eje y est dado por

Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a torsinAs, el segundo momento polar del rea de la soldadura 1 respecto de su propio centroide es

De forma similar, el segundo momento polar del rea de la soldadura 2 respecto de su centroide esEl centroide G del grupo de soldaduras se ubica enUsando de nuevo la figura 9-13, se observa que las distancias r1 y r2 desde G1 y G2 hastaG son, respectivamente

Ahora, mediante el teorema de los ejes paralelos, se determina que el segundo momento polar del rea del grupo de soldaduras esLa ventaja de considerar al tamao de la soldadura como una lnea radica en que el valor de Ju es el mismo, sin que importe el tamao de la soldadura. Como el ancho de la garganta de una soldadura de filete es de 0.707h, la relacin entre J y el valor unitario es

Propiedades torsionales de la soldadura de filete

RESISTENCIA DE UNIONES SOLDADASLa resistencia de las uniones soldadas depende de las caractersticas resistentes del material de aporte y de forma de junta.laLa resistencia del material depende del tipo de electrodo utilizado. Segn la norma americanadenominacin de los electrodos es EXXYY, donde XX hace referencia a la tensin ltima en kpsi.AWS,laExisten electrodos E60, E70, E80, E90, E100 y E120, de forma que las tensiones ltimas oscilan entre 400 y 800MPa.

- UNIONES FIJAS: UNIONES SOLDADASRESISTENCIA DE UNIONES SOLDADASLa siguiente tabla muestra las caractersticas resistentes en funcin delelectrodo empleado:

RESISTENCIA DE UNIONES SOLDADASElreglamentoAISCpara metal soldanteproponelossiguientescoeficientes de seguridad en funcin del tipo de trabajo de la soldadura:

RESISTENCIA DE UNIONES SOLDADASPara el clculo a fatiga, se podrn emplear los siguientes factoresreduccin de la resistencia a la fatiga:de

ALGUNOS EJEMPLOSCordn Longitudinal a Traccin

- UNIONES FIJAS: UNIONES SOLDADASALGUNOS EJEMPLOSCordn Transversal a Traccin

ALGUNOS EJEMPLOSCordn Inclinado a Traccin

- UNIONES FIJAS: UNIONES SOLDADASALGUNOS EJEMPLOSFlexin

Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a flexin

Un diagrama de cuerpo libre de la viga mostrara una reaccin de fuerza cortante V y una reaccin de momento M. La fuerza cortante produce un cortante primario en las soldaduras de magnitudSi se consideran las dos soldaduras de la figura anterior como lneas, se observa que el segundo momento del rea unitaria es:

Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a flexin

El segundo momento del rea I, con base en el rea de la garganta de la soldadura, esAhora se determina que el esfuerzo cortante nominal en la garganta esEl modelo anterior proporciona un Coeficiente de 1.414 mayor que 1.97 mediante la energa de distorsin y 1.207 mediante el cortante mximo; siendo mas conservador que las dos teoras mencionadas anteriormente

Propiedades flexionantes de las soldadurasde filete

ALGUNOS EJEMPLOSFlexin

- UNIONES FIJAS: UNIONES SOLDADASALGUNOS EJEMPLOSTorsion

te se considera un

ALGUNOS EJEMPLOSTorsinEn primer lugar se calcula el cdg correspondiente a las caras de los cordones de soldadura en contacto con el pilar, considerando un rea igual a la de garganta.Dicho cdg se considera como idealizacin de la unin. Ensobre la unin acta un esfuerzo cortante y un momentovalores:ese caso,torsor deV = FM = F . HPara el esfuerzo cortanuniforme:a distribucin detensiones

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n:

ALGUNOS EJEMPLOSTorsinAmbas tensioneshandesumarsevectorialmenteparaobtenerlatensin total en cada punto. El punto ms desfavorable en este casocorresponde con el sealado en la figura. El ngulo puede calcularsea partir de los datos geomtricos. De esta manera, lasla cara del cordn de soldadura en dicho punto valen:tensionessobreCon lo que las tensiones en la garganta valey la tensin de comparacin:

- UNIONES FIJAS: UNIONES SOLDADASALGUNOS EJEMPLOSTorsin

es:alen:

-UNIONES FIJAS: UNIONES SOLDADASALGUNOS EJEMPLOSTorsinComo aproximacin, la norma MV-103 nos dice que podemossuponertorsin:un par de fuerzas sobre los cordones que proporcioneelpardeDe esta manera tenemos las siguientes tensionCon lo que las tensiones en la garganta vy la tensin de comparacin:

UNIONES CARGADAS EXCENTRICAMENTEUna carga excntrica puede ser impuesta a las uniones soldadas de muchas maneras. Lastensiones inducidas en la articulacin pueden ser de diferente naturaleza o de lamismanaturaleza. Las tensiones inducidas se combinan dependiendotensiones.Caso 1.Cuando los esfuerzos de corte y de flexin estn simultneamentedelanaturalezadelaspresentesenunaarticulacin(vaseelcaso1),entoncestensiones mximas son las siguientes:La junta estar sometida a las siguientes dos tipos de estrs:a.Esfuerzo cortante directo debido a la fuerza P cortante queacta en las soldaduras, yEsfuerzo de flexin debido al momento de flexin P e.b.

Caso 2.Cuando se carga una unin soldada excntrica como se muestra en la figura los siguientes dos tipos de las tensiones son inducidos:a.b.Esfuerzo cortante directo o primarioEl esfuerzo cortante debido al par torsor

Ejemplos

EJEMPLOS

EJEMPLOS