Conexiones-soldadas

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

CÁTEDRA: DISEÑO EN ACERO Y MADERA

CATEDRÁTICO: Ing. MISAEL C. JOAQUIN VASQUEZ INTEGRANTES: • • • •

ENRIQUEZ HINOJOSA Ramon MEJIA CHANCASANAMPA, Guy MEJIA LUNA, Joel TORRE SALAZAR, Gerson

CONEXIONES SOLDADAS DESARROLLO HISTÓRICO La soldadura es el método para unir dos o mas piezas calentándolas hasta que estén en estado pastoso, empleando o no presión. Se an encontrado objetos de arte que datan desde la época de los egipcios (3000 A.C), en que se ve que las uniones se han realizado fusionando metal.

PROCESOS BÁSICOS La soldadura se origina por la fusión de metales que se calientan para unirse y formar un solo material, procurando que no se oxide con la atmosfera. La fluente de calor es la energía eléctrica del arco eléctrico, y se denomina soldadura de arco. Las piezas deben tener un espesor de mas de 2mm, para que no se “QUEMEN” Procesos de soldadura al acero con electrodo protegido Es el proceso más antiguo y el más simple. El calor derrite la varilla protegida que es de acero con un recubrimiento que rodea el electrodo; este recubrimiento origina al quemarse al rededor del material recién depositado, una atmosfera de gas rico en CO que impide el paso del óxido hacia la soldadura, formando CO2 Procesos de soldadura al acero sumergido En este caso el electrodo es una varilla desnuda continua de acero. El arco se efectúa dentro de una capa de fundente que es un polvo inerte que se que se alista la soldadura de la atmosfera para que se oxide. Este polvo se retira con una aspiradora y se guarda para otra ocasión.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS 

VENTAJAS ▪ El empleo de conexiones soldadas en ves de atornilladas o remachadas permite un ahorro de material (hasta un 15%). ▪ La soldadura permite una gran variedad de conexiones ,cosa que no se puede con remaches o tornillos. ▪ Las conexiones soldadas son mas rígidas que las demás, lo cual una verdadera continuidad en la transmisión de elementos mecánicos entre miembros. ▪ Debido a la mayor resistencia del metal de aportación las conexiones soldadas permiten una gran resistencia a la fatiga .



DESVENTAJAS ▪ Las conexiones rígidas puede o no ser óptimas en el diseño. ▪ La revisión de las conexiones soldadas no es muy sencillo con respecto al resto. ▪ La creencia de la baja resistencia a la fatiga en conexiones soldadas.

I. CONEXIONES,JUNTAS Y CONECTORES Cada estructura es un ensamblaje de partes o miembros individuales que deben ser unidos de alguna manera, usualmente en sus extremos. La soldadura es una de esas maneras y la otra es por medio de pasadores, como remaches o pernos. Una conexión es el conjunto de elementos que unen cada miembro estructural a la junta: placas o ángulos por patines o alma, soldaduras, tornillos. Una junta es la zona completa de intersección de los miembros estructurales. SOLDADURA.- Es el proceso de unión de partes metálicas mediante la aplicación de calor con o sin adición de otro metal fundido PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA: soldadura con gas y soldadura por arco eléctrico. En las edificaciones de acero, casi toda la soldadura estructural es por arco.

PROCEDIMIENTO PARA SOLDAR: En la soldadura por arco se forma un arco eléctrico entre las piezas que se sueldan y el electrodo. El arco es una chispa continua, entre el electrodo y el metal base, provocando la fusión de ambos con temperaturas que oscila entre 5000 grados centígrados, en el acero cerca del arco, hasta unos 1900 grados.

El tipo de electrodo que se utiliza es muy importante, ya que afecta las propiedades de la soldadura, tales como la resistencia y ductilidad, el material del electrodo es especificado en varias normas de la American Welding Society (AWS). Otro tipo de proceso es la soldadura por arco sumergido. En este proceso el arco se cubre con material fusible granular por lo que queda oculto. La soldadura por arco sumergido tiene una mayor penetración, por lo que el área efectiva para resistir carga es mayor.

II. TIPOS DE JUNTAS: Los tipos de juntas dependen de factores como el tamaño y forma de los miembros que forman la junta, el tipo de carga, la cantidad de área en la junta disponible para soldar y el costo relativo de varios tipos de soldaduras. Existen cuatro tipos básicos de juntas soldadas, aunque en la práctica se consiguen muchas variaciones y combinaciones. Estos cuatro tipos básicos son: a tope, a solape, en te, en esquina y juntas de extremo.

II. TIPOS DE JUNTAS:

Posiciones de soldado

SÍMBOLOS DE SOLDADURA

SÍMBOLOS DE SOLDADURA

SÍMBOLOS DE SOLDADURA

III. CLASIFICACION DE LAS SOLDADURAS: Los cuatro tipos de soldadura son: ✓ Soldadura acanalada ✓ Soldadura de filete ✓ Soldadura de ranura ✓ Soldadura de tapón Los dos tipos principales de soldaduras son: la de ranura y la de filete

SOLDADURA DE RANURA 

Cuando la penetración es completa y las soldaduras de ranura están sujetas a tracción o compresión axial el esfuerzo en la soldadura se calcula dividiendo la carga entre el área neta de la soldadura.

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El refuerzo es metal de aportación que hace mayor la dimensión de la garganta que la del espesor del material soldado y se utilizan para aportar cierta resistencia adicional ya que contrarresta los poros y otras irregularidades y porque al soldador se le facilita realizar una soldadura un poco más gruesa que el material soldado.

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Las soldaduras de ranura se usan cuando los miembros que se conectan están alineados en el mismo plano y las uniones están normalmente sujetas a esfuerzos directos de tracción o compresión. Ofrece mayor resistencia que la de filete; sin embargo la mayoría delas uniones estructurales soldadas deben resolverse a filete.

SOLDADURA DE FILETE 

Los cordones de soldadura a filete A están cargados en corte longitudinal y el cordón B está cargado en corte transversal. Si se incrementa la fuerza Ru hasta que exceda la resistencia de las soldaduras, la ruptura ocurrirá en los planos de menor resistencia. Se asume que esto sucede en la garganta de la soldadura donde se presenta la menor área transversal. Pruebas de soldadura a filete utilizando electrodos compatibles han demostrado que la soldadura falla a través de su garganta efectiva antes que el material falle a lo largo del lado del cordón.

SOLDADURA DE FILETE: La dimensión efectiva de la garganta de una soldadura de filete es, nominalmente, la distancia mas corta desde la raíz a la cara de la soldadura. Si se asume que la soldadura de filete tiene lados iguales de tamaño nominal a, la garganta efectiva es igual a 0.707a. Si la soldadura a filete se diseña para ser asimétrica (una situación rara), con lados desiguales, el valor de te debe calcularse de la forma de la soldadura. LRFD modifica las dimensiones efectivas de la garganta para cordones de soldadura a filete hechos con el proceso de arco sumergido (SAW), para tomar en cuenta la calidad superior de dichas soldaduras: ❑

Para cordones de soldadura a filete con el tamaño nominal menor o igual a 3/8” (10 mm), la dimensión efectiva de la garganta se tomará igual al tamaño nominal w.

❑

Para cordones con tamaño nominal mayor que 3/8” la dimensión efectiva de la garganta se tomará como 0.707w + 2.8 mm (0.11 in).

SOLDADURA DE FILETE: a.

b.



Para cordones de soldadura a filete con el tamaño nominal menor o igual a 3/8” (10 mm), la dimensión efectiva de la garganta se tomará igual al tamaño nominal w. Para cordones con tamaño nominal mayor que 3/8” la dimensión efectiva de la garganta se tomará como 0.707w + 2.8 mm (0.11 in)

El área efectiva de un cordón de soldadura a filete AW es el producto de la longitud efectiva del cordón de soldadura por la dimensión efectiva de la garganta.

IV. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE CONEXIONES SOLDADAS   

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Seleccionar el proceso de soldadura y el electrodo correspondiente De acuerdo con su geometría y espesor de los materiales a unir, definir el tipo de unión. Por razones prácticas se escoge un diámetro de electrodo el cual depositará un espesor constante de soldadura. Para definir la capacidad o resistencia de agotamiento de la soldadura, debe calcularse su longitud. La capacidad de la soldadura se calcula como:

EN EL CASO PARTICULAR DE LA SOLDADURA POR FILETE :  Seleccionar el tamaño del filete  Escoger el valor de фFr correspondiente.  Verificar que фFr no exceda la resistencia de los elementos que se conectan.

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La longitud del calculo de la soldadura será :

IV. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE CONEXIONES SOLDADAS

IV. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE CONEXIONES SOLDADAS

IV. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE CONEXIONES SOLDADAS

IV. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE CONEXIONES SOLDADAS

V. DISEÑO DE SOLDADURA DE FILETE PARA MIEMBROS DE ARMADURA Los miembros de una armadura soldada consisten de ángulos simples o dobles, u otros perfiles como canales, perfiles tubulares; y están sujetos solamente a cargas axiales estáticas. PROCEDIMIENTO: El proceso consiste en seleccionar  El espesor de la soldadura  Calcular la longitud total de la soldadura necesaria  Colocar los cordones de soldadura alrededor de los extremos de los miembros

Si el miembro conectado es simétrico

Si el miembro no es simétrico

las soldaduras se colocarán simétricamente

la soldaduras no deben ser simétricas

V. DISEÑO DE SOLDADURA DE FILETE PARA MIEMBROS DE ARMADURA

V. DISEÑO DE SOLDADURA DE FILETE PARA MIEMBROS DE ARMADURA

VI. EJEMPLOS

Ejemplo 1 Para la conexión mostrada se debe diseñar la soldadura a filete para que resista la carga de resistencia plena de la placa de 3/8”x10 cm, usando acero A36 y electrodo E70.

SOLUCIÓN: Resistencia de la placa:

Estando el cordón de soldadura en la misma dirección de la aplicación de la fuerza, se encuentra sometido a esfuerzos de corte, por lo que la resistencia de diseño del cordón será:

VI. EJEMPLOS

Ejemplo 1

Usando según dato: electrodo E70 en la Tabla:

FEXX = 4920 kgf/cm2 Tamaño mínimo de soldadura a filete: Dmin = 5 mm Usar D = 7.5 mm Espesor efectivo de la garganta:

Remates: 2 x D = 2 x 7.5 mm = 1.5 mm.

VI. EJEMPLOS

Ejemplo 2 Diseñar la soldaduras de filete para el miembro en tracción de una armadura constituido por un ángulo de 100x100x10 mostrado en la Figura. Usar acero PS-25, electrodos E70 y proceso de soldadura por arco sumergido. SOLUCIÓN:

VI. EJEMPLOS

Ejemplo 2

VI. EJEMPLOS

Ejemplo 3

VI. EJEMPLOS

Ejemplo 4

VI. EJEMPLOS

Ejemplo 4

ANEXOS

NORMA E.090 SOLDADURAS CAPÍTULO 12 CONDICIONES DE DISEÑO EN SERVICIO 13.2.4. Construcción Soldada La técnica de soldadura, la mano de obra, la apariencia y la calidad de la soldadura y los métodos usados en la corrección de trabajos no conformes deberán estar de acuerdo a lo indicado a continuación: a) Especificación del Metal Base. Los planos y especificaciones deberán de designar la especificación y clasificación del metal base que se debe emplear. Cuando se involucre la soldadura en la estructura se usarán los materiales base indicados en la Sección 10.2.6. b) Requerimiento de Electrodos y Consumibles de Soldadura Certificaciones para Electrodos ó Combinaciones de Electrodos-Fundentes. Cuando sea requerido por el ingeniero supervisor, el contratista o el fabricante deberá de suministrar una certificación de que el electrodo ó la combinación electrodo–fundente cumple los requerimientos de la clasificación. Adecuabilidad de la Clasificación. La clasificación y tamaño de electrodo, la longitud del arco, el voltaje y el amperaje serán los adecuados para el espesor del material, tipo de canal, posición de soldadura y otras circunstancias relacionadas con el trabajo. La corriente de soldadura deberá de estar dentro del rango recomendado por el fabricante de electrodos.

Resecado de Electrodos. Los electrodos expuestos a la atmósfera por periodos mayores que los permitidos en la Tabla 13.2.4.1 deberán de ser resecados de la siguiente forma: (1) Todos los electrodos que tengan revestimiento de bajo hidrógeno de acuerdo al ANSI/AWS A5.1, véase Tabla 13.2.4.1, deberán de ser secados durante 2 horas como mínimo entre 260°C y 430 °C. (2) Todos los electrodos que tengan revestimiento de bajo hidrógeno de acuerdo al ANSI/AWS A5.5, véase Tabla 13.2.4.1, deberán de ser secados durante una hora como mínimo a temperaturas entre 370°C y 430 °C.

NORMA E.090 SOLDADURAS CAPÍTULO 12 CONDICIONES DE DISEÑO EN SERVICIO 13.2.4. Construcción Soldada

NORMA E.090 SOLDADURAS CAPÍTULO 12 CONDICIONES DE DISEÑO EN SERVICIO 13.2.4. Construcción Soldada

FIN

GRACIAS