1.1. Determinación el tipo de soldadura a utilizarDeterminación el tipo de soldadura a utilizar

2.2. Determinación de los electrodosDeterminación de los electrodos

3.3. Cálculo del área efectiva de soldaduraCálculo del área efectiva de soldadura

4.4. Verificación de la resistencia de diseño de la Verificación de la resistencia de diseño de la soldadura empleadasoldadura empleada

CONEXIONES SOLDADASCONEXIONES SOLDADAS

El proceso de diseño de conexiones soldadas El proceso de diseño de conexiones soldadas consiste en el análisis de:consiste en el análisis de:

SMAW (Shielded Metal Arc Welding)SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

PROCESO DE SOLDADURAPROCESO DE SOLDADURA

Soldadura de arcoSoldadura de arco

Tipos de soldadura

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.

Soldadura de filete: la más sencilla de ejecutar, no requiere mayor fabricación de las partes a unir.

Socavación

Falta de fusión

Defectos de soldadura

Falta de penetración

Ilusión de escoria Porosidad

Usos típicos de soldaduras de filete

Usos típicos de soldaduras de filete

Empalmes

Conexiones rígidas

Usos típicos de soldaduras de filete

Angulos de apoyo

Conexiones simples

Soldaduras de filete junta traslapada

Símbolo de soldadura

Soldadura deseada

Soldaduras de filete miembro armado Soldadura deseada

Símbolo de soldadura

Soldadura deseadaSoldaduras de filete intermitentes

Símbolo de soldadura

Soldaduras de penetración parcial Soldadura deseada

Símbolo de soldadura

Conexión columna placa base

Símbolo de soldadura

Criterios de diseño en conexiones soldadas. Método LRFDCriterios de diseño en conexiones soldadas. Método LRFD

El procedimiento de diseño de las conexiones soldadas comienza El procedimiento de diseño de las conexiones soldadas comienza con la selección del proceso de soldadura y el electrodo con la selección del proceso de soldadura y el electrodo correspondiente. Las Normas AISC y Covenin suponen que se ha correspondiente. Las Normas AISC y Covenin suponen que se ha seleccionado el proceso de soldadura por arco (SMAW).seleccionado el proceso de soldadura por arco (SMAW).

Por razones prácticas se escoge un diámetro de electrodo que Por razones prácticas se escoge un diámetro de electrodo que deposite un espesor constante de soldadura.deposite un espesor constante de soldadura.

Para conexiones de perfiles electrosoldados se puede usar Para conexiones de perfiles electrosoldados se puede usar electrodo E7018 de electrodo E7018 de Ø = 1/8” para las soldaduras horizontales y de Ø = 1/8” para las soldaduras horizontales y de Ø = 5/32” para las soldaduras verticales.Ø = 5/32” para las soldaduras verticales.

La capacidad de resistencia de agotamiento de la soldadura La capacidad de resistencia de agotamiento de la soldadura requiere determinar y calcular su longitud Lrequiere determinar y calcular su longitud Lww..

Capacidad de una soldadura de filete:Capacidad de una soldadura de filete:

PPvv < A < Aww R Rnn

PPvv < (t< (twwLLww)) R Rnn

PPvv < (t< (tw w R Rn n )L)Lww

PPvv < (< ( F FR R )L)Lww

Donde: tDonde: tww = garganta mínima efectiva. Para soldaduras de filete es = garganta mínima efectiva. Para soldaduras de filete es ((√2/2) D, siendo D la dimensión del lado o tamaño de la√2/2) D, siendo D la dimensión del lado o tamaño de la soldadurasoldadura LLww = longitud de la soldadura = longitud de la soldadura ØFØFR R = Corte de diseño de la soldadura de filete. (Ver tabla 1)= Corte de diseño de la soldadura de filete. (Ver tabla 1) PPvv = = Carga sobre la conexiónCarga sobre la conexión

Tabla n° 1

D

D

0,707 D = tw

Lw Lw ≥ 4≥ 4DD

Se debe verificar que para el corte en el área efectiva de la Se debe verificar que para el corte en el área efectiva de la soldadura soldadura ØFØFRR no exceda la resistencia nominal de los elementos no exceda la resistencia nominal de los elementos que se conectan:que se conectan:

ØFØFRR = 0,90 F = 0,90 Fyy A A

ØFØFRR = 0,75 F = 0,75 Fuu A Aee

El procedimiento práctico para diseñar una soldadura de filete es:El procedimiento práctico para diseñar una soldadura de filete es:-Definir el valor de ØFR (tabla n° 1)Definir el valor de ØFR (tabla n° 1)-Escoger el tamaño de la soldadura D según tabla n° 2.Escoger el tamaño de la soldadura D según tabla n° 2.-Calcular la longitud total de la soldadura LCalcular la longitud total de la soldadura Lww según la expresión: según la expresión:

LLww = = NNuu

ØFØFRR

Tabla n° 2

Resistencia de diseño de los elementos conectadosResistencia de diseño de los elementos conectados

En las conexiones soldadas se debe verificar que las planchas y En las conexiones soldadas se debe verificar que las planchas y otros elementos conectados tengan la resistencia de diseño otros elementos conectados tengan la resistencia de diseño adecuada, determinada según los siguientes criterios:adecuada, determinada según los siguientes criterios:

- TracciónTracción

Cedencia: Cedencia: R Rnn = 0,90 F = 0,90 Fyy A A

Rotura: Rotura: R Rnn = 0,75 F = 0,75 Fuu A Aee

- CorteCorte

Cedencia: Cedencia: R Rnn = 0,90 (0,60F = 0,90 (0,60Fyy )A )A

Rotura: Rotura: R Rnn = 0,75 (0,60F = 0,75 (0,60Fuu )A )Ancnc

Cuando FCuando Fuu A Antnt ≥ 0,60 F≥ 0,60 Fuu A Ancnc

RRnn = = Ø ( 0,60 FØ ( 0,60 Fyy A Avv + + F Fuu A Ant nt ))

Cuando FCuando Fuu A Antnt < 0,60 F< 0,60 Fuu A Ancnc

RRnn = = Ø ( 0,60 FØ ( 0,60 Fuu A Ancnc + + F Fyy A At t ))

- Bloque cortanteBloque cortante Como no hay perforaciones, Como no hay perforaciones, AAntnt = A= At t = A= Astst

AAncnc = A= Ae e = A= Abtbt

Tabla n° 3

203 mm

Placa Cartela 22 mm

127 mm2 PL 127x16 mm

81,6 tons

Sold. B8

Sold. A

Ejercicio 1: En la conexión soldada que se muestra, se debe calcular el tamaño de 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 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.los electrodos son E70XX. Las soldaduras son por ambas caras de la cartela.

Para E70XX:Para E70XX:FFExxExx = 4920 kg/cm = 4920 kg/cm22

FFExxExx = resistencia mínima de = resistencia mínima de agotamiento del electrodoagotamiento del electrodo

Para E60XX:Para E60XX:FFExxExx = 4230 kg/cm = 4230 kg/cm22

Soldadura A:Soldadura A:

Soldadura de filete con solicitación de corte en el área efectiva de soldaduraSoldadura de filete con solicitación de corte en el área efectiva de soldadura

De la tabla 3:De la tabla 3: RRnn = 0,75 ( 0,60 F = 0,75 ( 0,60 FExxExx) )

RRnn = 0,75 ( 0,60 x 4920) = 2214 kg/cm = 0,75 ( 0,60 x 4920) = 2214 kg/cm22

NNuu = (t= (tw w R Rn n )L)Lww

De la capacidad de resistencia de agotamiento de la soldadura de filete:De la capacidad de resistencia de agotamiento de la soldadura de filete:

ttww = = NNuu

ØRØRnn L Lww

ttww = = 81600 kg81600 kg

2214 kg/cm2214 kg/cm22 x 20,3 cm x 20,3 cmttww = 1,82 cms = 1,82 cms

Como hay soldadura en ambos lados de la placa, tComo hay soldadura en ambos lados de la placa, tww = 1,82 / 2 = 0,91 cms a cada lado = 1,82 / 2 = 0,91 cms a cada lado

Despejamos D:Despejamos D: D = D = √2 √2 ttww D = D = 1,28 cm = 12,8 mm1,28 cm = 12,8 mm

De la tabla n° 2, De la tabla n° 2, DDminmin = 8 mm = 8 mm Elegimos Elegimos DD = 13 mm= 13 mm

Soldadura B:Soldadura B: RRnn = 0,75 ( 0,60 x 4920) = 2214 kg/cm = 0,75 ( 0,60 x 4920) = 2214 kg/cm22

NNuu = (t= (tw w R Rn n )L)Lww

De la capacidad de resistencia de agotamiento de la soldadura de filete:De la capacidad de resistencia de agotamiento de la soldadura de filete:

LLww = = NNuu

ØRØRnn t tww

LLww = = 81600 kg81600 kg

2214 kg/cm2214 kg/cm22 x 0,8(√2/2) cm x 0,8(√2/2) cmLLww = 65,15 cms = 65,15 cms

Existe soldadura en ambos lados de la placa, LExiste soldadura en ambos lados de la placa, Lww = 65,15 / 2 = 32,58 cms a cada lado = 65,15 / 2 = 32,58 cms a cada lado

Restamos 12,7 cms para obtener la longitud Restamos 12,7 cms para obtener la longitud lateral :lateral :

Elegimos Elegimos LwLw = 10 cm= 10 cm

LLww = 32,58 – 12,7cms = 19,88 cms = 32,58 – 12,7cms = 19,88 cms

LLww a cada lado, en ambas caras = 9,94 cms a cada lado, en ambas caras = 9,94 cms