1. Determinación el tipo de soldadura a utilizar

2. Determinación de los electrodos

3. Cálculo del área efectiva de soldadura

4. Verificación de la resistencia de diseño de la

soldadura empleada

CONEXIONES SOLDADAS

El proceso de diseño de conexiones soldadas

consiste en el análisis de:

SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

PROCESO DE SOLDADURA

Soldadura 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 deseada Soldaduras 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 LRFD

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

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

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

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

Capacidad de una soldadura de filete:

Pv < Aw Rn

Pv < (twLw) Rn

Pv < (tw Rn )Lw

Pv < ( FR )Lw

Donde: tw = garganta mínima efectiva. Para soldaduras de filete es

(√2/2) D, siendo D la dimensión del lado o tamaño de la

soldadura

Lw = longitud de la soldadura

ØFR = Corte de diseño de la soldadura de filete. (Ver tabla 1)

Pv = Carga sobre la conexión

Tabla n° 1

D

D

0,707 D = tw

Lw ≥ 4D

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

ØFR = 0,90 Fy A

ØFR = 0,75 Fu Ae

El procedimiento práctico para diseñar una soldadura de filete es:

-Definir el valor de ØFR (tabla n° 1)

-Escoger el tamaño de la soldadura D según tabla n° 2.

-Calcular la longitud total de la soldadura Lw según la expresión:

Lw = Nu

ØFR

Tabla n° 2

Resistencia de diseño de los elementos conectados

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

- Tracción

Cedencia: Rn = 0,90 Fy A

Rotura: Rn = 0,75 Fu Ae

- Corte

Cedencia: Rn = 0,90 (0,60Fy )A

Rotura: Rn = 0,75 (0,60Fu )Anc

Cuando Fu Ant ≥ 0,60 Fu Anc

Rn = Ø ( 0,60 Fy Av + Fu Ant )

Cuando Fu Ant < 0,60 Fu Anc

Rn = Ø ( 0,60 Fu Anc + Fy At )

- Bloque cortante Como no hay perforaciones, Ant = At = Ast

Anc = Ae = Abt

Tabla n° 3

203 mm

Placa Cartela 22 mm

127 mm 2 PL 127x16 mm

81,6 tons

Sold. B 8

Sold. A

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 los electrodos son E70XX. Las soldaduras son por ambas caras de la cartela.

Para E70XX:

FExx = 4920 kg/cm2

FExx = resistencia mínima de agotamiento del electrodo

Para E60XX:

FExx = 4230 kg/cm2

Soldadura A:

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

De la tabla 3: Rn = 0,75 ( 0,60 FExx)

Rn = 0,75 ( 0,60 x 4920) = 2214 kg/cm2

Nu = (tw Rn )Lw

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

tw = Nu

ØRn Lw

tw = 81600 kg

2214 kg/cm2 x 20,3 cm

tw = 1,82 cms

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

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

De la tabla n° 2, Dmin = 8 mm Elegimos D = 13 mm

Soldadura B:

Rn = 0,75 ( 0,60 x 4920) = 2214 kg/cm2

Nu = (tw Rn )Lw

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

Lw = Nu

ØRn tw

Lw = 81600 kg

2214 kg/cm2 x 0,8(√2/2) cm

Lw = 65,15 cms

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

Restamos 12,7 cms para obtener la longitud lateral :

Elegimos Lw = 10 cm

Lw = 32,58 – 12,7cms = 19,88 cms

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