Uniones Soldadas Dm2

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ ESCUELA DE POSGRADO

DIBUJO MECÁNICO 2 ( MEC227 )

UNIONES SOLDADAS PROFESOR: MG.ING. FERNANDO QUEVEDO

Soldadura Una construcción soldada está formada por la unión permanente de varias piezas mediante la fusión del material que las compone o la fusión con un tercer material que se añade (denominado material de aportación).

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Soldadura

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Procesos de Soldadura 

(a) Soldadura blanda



(b)Soldadura fuerte

  

(c)Soldadura por forja (d)Soldadura por inducción (e)Soldadura por arco con hidrógeno atómico 4



(f)Soldadura con gas



Soldadura autógena (g)Soldadura por resistencia

  

(h)Soldadura por vaciado (i)Soldadura por fricción (j)Soldadura por explosión

Procesos de Soldadura 

(k)Soldadura por arco eléctrico



(l)Soldadura por arco con gas protector

Soldadura TIG

Soldadura MIG 5

Posiciones de Soldadura Plano

Filete

Biseladas

Tuberías 6

Horizontal

Vertical

Sobrecabeza

Juntas para Soldadura La junta de soldadura es la zona en la que se unen por soldadura las piezas entre sí.  Tipos de Junta (a)Junta a tope: piezas están en un mismo plano. (b)Junta en ángulo: dos piezas coinciden en sus extremos formando un ángulo. (c)Junta traslapada: las piezas se solapan. (d)Junta en T: una de las piezas se apoya perpendicularmente por su extremo en la otra. (e)Junta en borde: los extremos de los bordes de las piezas son unidas en el borde común.

(a) 7

(b)

(c)

(d)

(e)

Tipos de costura para Soldadura Las piezas que se van a soldar se unen en la junta de soldadura por medio de cordones de soldadura. Se llama cordón al material básico fundido y, en la mayoría de los casos, al material de aportación fundido con el anterior que materializa a la soldadura.

(a) Junta sin preparación.

(d) Junta en U

(d) Preparación de rebordes 8

(b) junta de bisel simple

(e) junta en J

(e) Costura Plana frontal

(c) junta en V

(f) junta en doble V

(f) Costura filete

Tipos de costura para Soldadura

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Representación de Soldadura  

Sistema DIN: “a” – garganta. Sistema ASA (AWS): “z” – cateto

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Representación de uniones soldadas - DIN 

Norma ISO 2553.

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Representación de uniones soldadas – DIN 1912

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Representación de uniones soldadas – DIN 1912

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Designación de uniones soldadas – DIN 1912

a) Cuando la soldadura se realiza en todo el contorno de la pieza. b) La soldadura se debe realizar en obra. c) Si indica el procedimiento normalizado de la soldadura.

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Designación de uniones soldadas – DIN 2553

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Designación de uniones soldadas – DIN 2553

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Designación de uniones soldadas – DIN 2553

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Designación de uniones soldadas – DIN 2553

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Designación de uniones soldadas – AWS

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Designación de uniones soldadas – AWS

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Designación de uniones soldadas – AWS

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Introducción al Cálculo de Uniones Soldadas La soldadura trabaja a esfuerzo cortante, el esfuerzo en el cordón será: 𝐹

𝐹

𝜏𝑠 = = ó 𝐴 𝑙.𝑒 𝑙 = 𝑙1 + 𝑙2 ;

𝐹

𝐹. 2

𝜏𝑠 = = 𝐴 𝑙.ℎ 𝑙1 . 𝑎1 = 𝑙2 . 𝑎2

Regla General: la dimensión “h” no debe superar al espesor de las planchas a unir. Esfuerzos admisibles: Norma DIN 4100: 𝜏𝑎𝑑𝑚 = 900 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 AISC: 𝜏𝑎𝑑𝑚 = 18 𝑘𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔2 22

Cálculo de Uniones Soldadas en elementos estructurales – Eurocódigo 3 Uniones a Tope: no es necesario calcular si el cordón abarca todo el espesor de la plancha y se ejecutan de acuerdo a recomendaciones respectivas.

Unión angular o filete:

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Cálculo de Uniones Soldadas en elementos estructurales – Eurocódigo 3 Los esfuerzos nominales de una unión por lo general se calculan en la sección transversal que pasa por el cateto del cordón.

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Cálculo de Uniones Soldadas en elementos estructurales – Eurocódigo 3 Esfuerzos nominales: 𝑭𝒏 𝑨𝒏

Esfuerzo normal (tracción o compresión) : Esfuerzo normal debido a flexión

𝑴𝒇 .𝒚

:

𝑰

Esfuerzo de corte directo (medio)

:

𝑭𝒄 𝑨𝑪

Esfuerzo de corte debido a torsion

:

𝑴𝒕 .𝒓 𝑰𝒐 𝑽.𝑸

Esfuerzo de corte (longitudinal) : 𝑰.𝒕 Esfuerzos en el cordón angular: 𝒏: 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑎𝑙 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝒕𝒏 : 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜 𝑎𝑙 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑦 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑟𝑑ó𝑛 𝒕𝒂 : 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜 𝑎𝑙 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑦 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜 𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑟𝑑ó𝑛

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Ejemplos de esfuerzos en Uniones Soldadas– Eurocódigo 3 Momento flector:

Fuerza axial o normal a la sección:

Momento Torsor:

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Ejemplos de esfuerzos en Uniones Soldadas– Eurocódigo 3 Fuerza transversal al elemento o paralela a la sección y cordón frontal:

Fuerza transversal al elemento o paralela a la sección y cordón lateral:

Fuerza que tiende hacer deslizar los elementos entre si y cordón frontal.

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Ejemplos de esfuerzos nominales en Soldadura – Eurocódigo 3 Fuerza que tiende hacer deslizar los elementos entre si y cordón lateral.

Esfuerzos nominales en elementos estructurales: Se calculan en la sección que pasa por la garganta del cordón(𝜎 ; 𝜏𝑛 ; 𝜏𝑎 )

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Cálculo de Uniones Soldadas en elementos estructurales – Eurocódigo 3 El esfuerzo equivalente de la soldadura debe cumplir las siguientes dos condiciones: 𝝈𝑩 𝟐 𝟐 𝟐 𝟐 𝝈𝒆𝒒 = 𝝈𝒏 + 𝟑(𝝉𝒏 + 𝝉𝒂 ) ≤ (𝜷𝒘 . 𝜸𝑴𝒘 ) 𝟎, 𝟗(𝝈𝑩 ) 𝝈𝒏 ≤ 𝜸𝑴𝒘 Donde: 𝛾𝑀𝑤 ≥ 1,25 𝝈𝒏 : Esfuerzo normal en la garganta. 𝝉𝒏 : Esfuerzo paralelo a la garganta. 𝝉𝒂 : Esfuerzo longitudinal o paralelo al cordón. 𝝈𝑩 : Resistencia a la tracción del material base (Anexo 1). 𝜷𝒘 :Factor que depende del material (Anexo 2). 𝜸𝑴𝒘 : Factor de seguridad (Anexo 3). Los esfuerzos “𝒏” y “𝒕𝒏 ” se consideran positivos alejándose del cordón. 29

Cálculo de Uniones Soldadas en elementos estructurales – Eurocódigo 3 Aceros soldables: - Módulo de elasticidad:

𝑬 = 𝟐, 𝟏 × 𝟏𝟎𝟓

- Módulo de cizallamiento: - Coeficiente de Poissón: - Coeficiente de dilatación térmica: - Densidad:

𝐆 = 𝟎, 𝟖 × 𝝂 = 𝟎, 𝟑 𝜶 = 𝟏𝟐 × 𝟏𝟎−𝟔 °𝑪−𝟏 𝒌𝒈 𝝆 = 𝟕𝟖𝟓𝟎 𝟑

𝑵 𝒎𝒎𝟐 𝑵 𝟏𝟎𝟓 𝒎𝒎𝟐

𝒎

Recomendaciones sobre las dimensiones de los cordones: -Espesor máximo del cordón: 𝒂𝒎𝒂𝒙 = 𝟎, 𝟕 𝒕 (𝑡 es el menor de los espesores) -Espesor mínimo del cordón: 𝒂𝒎𝒊𝒏 ≥ 𝟑𝒎𝒎 (es función del espesor, ver anexo 4) - Longitud del cordón: 𝟏𝟓(𝒂) ≤ 𝑳 ≤ 𝟔𝟎(𝒂) 30

Cálculo de Uniones Soldadas en elementos estructurales – Eurocódigo 3 Anexo 1:

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Cálculo de Uniones Soldadas en elementos estructurales – Eurocódigo 3 Anexo 2:

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Cálculo de Uniones Soldadas en elementos estructurales – Eurocódigo 3

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Cálculo de Uniones Soldadas en elementos estructurales – Eurocódigo 3 Anexo 3:

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Cálculo de Uniones Soldadas en elementos estructurales – Eurocódigo 3 Anexo 4: Espesor de cordón mínimo en función del espesor a soldar.

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Ejemplo de plano de soldadura

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