Download - 139711
11
COMPORTAMIENTO, DISEÑO Y COMPORTAMIENTO, DISEÑO Y CÁLCULO DE UNIONES SOLDADASCÁLCULO DE UNIONES SOLDADAS
Escuela de Ingenieria de EdificaciónEscuela de Ingenieria de EdificaciónCurso 2010Curso 2010
JUAN GUERRERO DE ARRATEJUAN GUERRERO DE ARRATE
Welding EngineerWelding Engineer
22
ÍNDICEÍNDICE
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
ANÁLISIS DE LAS UNIONES SOLDADASANÁLISIS DE LAS UNIONES SOLDADAS
CASOS PRÁCTICOSCASOS PRÁCTICOS
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
55
CLAVESCLAVES
¿PROCESO SOLDADURA ADECUADO?¿PROCESO SOLDADURA ADECUADO? ¿COMPORTAMIENTO DUCTIL O FRAGIL?¿COMPORTAMIENTO DUCTIL O FRAGIL? ¿QUÉ CARGA AGOTA UN CORDÓN?¿QUÉ CARGA AGOTA UN CORDÓN? ¿QUÉ CARGA ABSORBE CADA ¿QUÉ CARGA ABSORBE CADA
CORDÓN?CORDÓN? ¿CUALQUIER DISTRIBUCIÓN EN ¿CUALQUIER DISTRIBUCIÓN EN
EQUILIBRIO, PUEDE SER ACERTADA EQUILIBRIO, PUEDE SER ACERTADA SIEMPRE QUE LA UNIÓN DESARROLLE SIEMPRE QUE LA UNIÓN DESARROLLE TODA SU CAPACIDAD PLÁSTICA?TODA SU CAPACIDAD PLÁSTICA?
66
¿QUE OCURRE EN LA ZONA DE ¿QUE OCURRE EN LA ZONA DE UNIÓN?UNIÓN?
ESTADOS TENSIONALES MUY COMPLEJOSESTADOS TENSIONALES MUY COMPLEJOS
TENSIONES RESIDUALESTENSIONES RESIDUALES
ESTADO TRIAXIAL DE TENSIONESESTADO TRIAXIAL DE TENSIONES
POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTOPOSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTO
CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL EN LA CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL EN LA ZONA DE UNIÓN DIFERENTES A LAS DEL ZONA DE UNIÓN DIFERENTES A LAS DEL METAL BASEMETAL BASE
77
ESTADOS TRIAXIALES DE ESTADOS TRIAXIALES DE TENSIONESTENSIONESLO QUE NO HAY QUE HACERLO QUE NO HAY QUE HACER
99
POSIBILIDAD DE ALGÚN POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTODEFECTO
FALTA DE PENETRACIÓNFALTA DE PENETRACIÓN
1111
MICROGRAFÍASMICROGRAFÍAS
Estructuras de referenciaEstructuras de referencia
Acero 0,8% C Acero 0,3% CAcero 0,8% C Acero 0,3% C
1212
MICROGRAFIASMICROGRAFIAS
Estructuras de referenciaEstructuras de referencia
Acero ferrítico 0,02%C Acero austeníticoAcero ferrítico 0,02%C Acero austenítico
1313
MICROGRAFÍASMICROGRAFÍAS
Estructuras de referenciaEstructuras de referencia
Acero 0,2 % CAcero 0,2 % C
Grano equiáxico Grano columnarGrano equiáxico Grano columnar
1414
MICROGRAFÍASMICROGRAFÍAS
Estructuras de referenciaEstructuras de referencia
ZAC Zona reaustinizadaZAC Zona reaustinizada
1515
MICROGRAFÍASMICROGRAFÍAS
Estructuras de referenciaEstructuras de referencia Ac. Martensítico ¿Les toca a uds?Ac. Martensítico ¿Les toca a uds?
1616
A uds les toca relacionarA uds les toca relacionar
¿Cuántas estructuras distintas observas?¿Cuántas estructuras distintas observas?
1818
ASPECTOS DE SOLDABILIDADASPECTOS DE SOLDABILIDAD
Energías brutas aportadasEnergías brutas aportadas
2020
CARBONO EQUIVALENTECARBONO EQUIVALENTE
Medida de su tendencia potencial a Medida de su tendencia potencial a fisurarse durante la soldadurafisurarse durante la soldadura
Se calcula aplicando la fórmula que ampara Se calcula aplicando la fórmula que ampara los elementos que componen químicamente los elementos que componen químicamente el acero con sus ponderados coeficientes el acero con sus ponderados coeficientes de influencia en el agrietamiento durante la de influencia en el agrietamiento durante la soldadura en relación al C.soldadura en relación al C.
(%)1556
CuNiVMoCrMnCC
2121
FISURACIÓN EN FRÍOFISURACIÓN EN FRÍO
Características del metal baseCaracterísticas del metal base Efecto del hidrógenoEfecto del hidrógeno Tensiones residualesTensiones residuales Los aceros al carbono son sensibles si su Los aceros al carbono son sensibles si su
contenido es altocontenido es alto Son sensibles si están aleados Son sensibles si están aleados
(templabilidad)(templabilidad) Sensibles si su espesor es altoSensibles si su espesor es alto
2222
¿QUE OCURRE CON LAS ¿QUE OCURRE CON LAS LIGADURAS CINEMÁTICAS DE LA LIGADURAS CINEMÁTICAS DE LA
UNIÓN?UNIÓN?
MATERIALIZARLASMATERIALIZARLAS DEBEN CUMPLIR LAS RESTRICCIONES DEBEN CUMPLIR LAS RESTRICCIONES
CINEMÁTICASCINEMÁTICAS
2323
Tensiones residuales y Tensiones residuales y concentración de tensionesconcentración de tensiones
¿Influyen las tensiones residuales en las ¿Influyen las tensiones residuales en las fórmulas simplificadas de diseño?fórmulas simplificadas de diseño?
¿Los efectos locales de concentración de ¿Los efectos locales de concentración de tensiones originados por la geometría de los tensiones originados por la geometría de los cordones, son considerados?cordones, son considerados?
2525
Consideraciones de las uniones a Consideraciones de las uniones a topetope
No hay cambio cualitativo en la transmisión de No hay cambio cualitativo en la transmisión de esfuerzosesfuerzos
La concentración es absorbida por la plastificaciónLa concentración es absorbida por la plastificación Si la soldadura es de penetración total no es Si la soldadura es de penetración total no es
necesaria ninguna comprobaciónnecesaria ninguna comprobación No se empleará un solo cordón de soldadura a No se empleará un solo cordón de soldadura a
tope con penetración parcial para transmitir tope con penetración parcial para transmitir esfuerzos de tracción perpendiculares a su eje esfuerzos de tracción perpendiculares a su eje longitudinallongitudinal
2626
SOLDADURA EN ÁNGULOSOLDADURA EN ÁNGULO
Análisis y clasificaciónAnálisis y clasificaciónCambio cualitativo transmisión esfuerzos
2727
Consideraciones de las uniones en Consideraciones de las uniones en ánguloángulo
Hay un complejo estado tensional diferente al de las Hay un complejo estado tensional diferente al de las piezas unidas que hace practicamente imposible un piezas unidas que hace practicamente imposible un estudio analíticoestudio analítico
Necesitan ser calculadasNecesitan ser calculadas El cordon mínimo es de 40 mm o seis veces el ancho de la El cordon mínimo es de 40 mm o seis veces el ancho de la
gargantagarganta No se utilizará un solo cordon de soldadura en ángulo para No se utilizará un solo cordon de soldadura en ángulo para
transmitir esfuerzos de tracción perpendiculares a su eje transmitir esfuerzos de tracción perpendiculares a su eje longitudinallongitudinal
Geometría del cordonGeometría del cordon Dimensiones características del cordónDimensiones características del cordón
2828
Métodos de cálculoMétodos de cálculo
EXPERIMENTALESEXPERIMENTALES NUMÉRICOSNUMÉRICOS APROXIMADOSAPROXIMADOS
2929
Caracterización geométrica del Caracterización geométrica del cordón de soldaduracordón de soldadura
Geometría del cordón-->triángulo isóscelesGeometría del cordón-->triángulo isósceles
3030
Método numéricoMétodo numérico
Análisis por elementos Análisis por elementos finitos (ANSYS)finitos (ANSYS)
Análisis elástico (VON Análisis elástico (VON MISES)MISES)
3131
DILUCIÓN Y ROTURADILUCIÓN Y ROTURA
¿PORQUÉ SE ELIGE LA GARGANTA?¿PORQUÉ SE ELIGE LA GARGANTA?– SECCIÓN DEL CORDÓN QUE TIENE MENOR SECCIÓN DEL CORDÓN QUE TIENE MENOR
SECCIÓN RESISTENTESECCIÓN RESISTENTE– LA SECCIÓN ES DEL MISMO MATERIALLA SECCIÓN ES DEL MISMO MATERIAL
¿ SIGNIFICA ELLO QUE LA ROTURA SE ORIGINA POR ¿ SIGNIFICA ELLO QUE LA ROTURA SE ORIGINA POR LA GARGANTA?LA GARGANTA?
- SE PRODUCIRÁ BIEN POR LA GARGANTA O BIEN SE PRODUCIRÁ BIEN POR LA GARGANTA O BIEN POR CUALQUIER OTRA SECCIÓNPOR CUALQUIER OTRA SECCIÓN
- VALORES MEDIOS DEL ESTADO TENSIONALVALORES MEDIOS DEL ESTADO TENSIONAL
3232
MAGNITUDES QUE MAGNITUDES QUE CARACTERIZAN EL FALLOCARACTERIZAN EL FALLO
Tensiones en el plano de gargantaTensiones en el plano de garganta
aan
nn t
nttn
;
2;
2
3333
REPRESENTACIÓN DE UN REPRESENTACIÓN DE UN PUNTO DE LA SUPERFICIE DE PUNTO DE LA SUPERFICIE DE
ROTURAROTURA EnsayoEnsayo
02
0 FalF nx
02
0
RalF ny
00 HFBRM
0;2
;2
anaLB
HBF
aLB
HBF
3434
SUPERFICIE DE ROTURASUPERFICIE DE ROTURA
PEROIDEPEROIDE
BALÓN RUGBYBALÓN RUGBY
ELIPSOIDEELIPSOIDE
uan
u
an
u
2222
22
2
2
8,1175,0
3535
CRITERIOS DE AGOTAMIENTOCRITERIOS DE AGOTAMIENTO
NO UNIVERSALESNO UNIVERSALES
Norma UNE 14035Norma UNE 14035
Eurocódigo Núm. 3 y Código Técnico de la EdificaciónEurocódigo Núm. 3 y Código Técnico de la Edificación
Norma DIN-4100Norma DIN-4100
uan 222 8,1
mw
u
mww
uan
;3 222
uan ttn 7.0222
3737
VALORES LÍMITES DE VALORES LÍMITES DE GARGANTASGARGANTAS
Máximos: a Máximos: a ≤ 0,7 e mín≤ 0,7 e mín
Tabla de valores
3838
Clasificación de unionesClasificación de uniones
Con respecto a las acciones.(NDD) Con respecto a las acciones.(NDD) (NDD), NÚMERO, DISPOSICIÓN Y DIMENSIONES DE LOS CORDONES
3939
Clasificación de las unionesClasificación de las uniones
Con respecto a los planos de abatimientoCon respecto a los planos de abatimientoPlanas Espaciales