UNIONES REMACHADAS,

ROBLONADAS O SOLDADASJuan Jos Surez Menndez

UNIONES REMACHADASO ROBLONADAS

UNIONES REMACHADASLos elementos de las estructura se unen entre s generalmente por remaches o soldaduras. En las aeronaves, depsitos de presin, calderas de vapor, tanques, tuberas forzadas, vigas de chapa, cerchas y estructuras de barcos, se encuentran aplicaciones de uniones remachas.

UNIONES REMACHADASEn la prctica se encuentran dos tipos comunes de nudos remachados para uniones de chapas. Unin por solapo o solape Unin a tope.

UNIONES REMACHADASUNIONES POR SOLAPOLas dos chapas se solapan una sobre otra, y se unen con una o ms filas de remaches.

UNIONES REMACHADASTIPOS DE UNIONES POR SOLAPO: De una fila de remaches y de dos filas, respectivamente.

UNIONES REMACHADASTIPOS DE UNIONES A TOPE: De una fila de remaches y de dos filas, respectivamente.

UNIONES REMACHADASEn las uniones a tope, particularmente en las empleadas en calderas, las platabandas son, a veces, de distintas anchuras. La ms corta se coloca siempre en el lado exterior de la caldera o depsito de presin, para permitir el retacado de la junta y asegurar as la mayor impermeabilidad.

UNIONES REMACHADASPASOLa distancia de centro a centro de dos remaches de una misma fila se llama paso de remache, o simplemente paso. El paso puede variar, indudablemente, de una a otra fila de remaches de una unin. El paso mayor se llama paso mximo (a veces largo) y el menor paso mnimo (o corto).

UNIONES REMACHADASPASO ENTRE FILASLa distancia entre los ejes de dos filas de remaches es el paso entre filasEste paso vara entre 2 y 3 veces el dimetro de los remaches.

UNIONES REMACHADASMDULO REPETITIVO.Consiste en un grupo de remaches cuyo conjunto de repite a lo largo de la unin. Generalmente conviene basar los clculos en la resistencia de uno de estos grupos en lugar de considerar toda la longitud de la unin. Frecuentemente, se le designa simplemente mdulo.

UNIONES REMACHADASRENDIMIENTOLa relacin entre la resistencia de la unin y la de una chapa maciza no remachada de la misma longitud se llama rendimiento de la unin. La resistencia que se usa en esta relacin es, generalmente, la de rotura de la unin. La resistencia de trabajo difiere entre sta en un coeficiente de seguridad de 5 o ms.

UNIONES REMACHADASMODOS DE ROTURA DE UNIONES REMACHADAS.- Cortadura.- Asiento o aplastamiento.- Desgarramiento de la chapa entre los agujeros.- Desgarramiento segn una diagonal.- Cortadura de la chapa.

UNIONES REMACHADASCortadura de los remaches por cortante simple o doble.La tendencia es al corte por el remache en la seccin que est en el plano de las chapas que une.

UNIONES REMACHADASAsiento o aplastamiento de la chapa o el remache producido por la presin entre las superficies cilndricas del remache y el agujero.

UNIONES REMACHADASPara calcular la resistencia al aplastamiento se suele usar el producto de la proyeccin del rea del agujero cilndrico, esto es, el dimetro del agujero por el espesor de la chapa y de la resistencia a rotura por compresin del material.

UNIONES REMACHADASLas dos trazas de la proyeccin del rea estn indicadas por lneas de trazos en el plano diametral del remache, ms abajo.

UNIONES REMACHADASDesgarramiento de la chapa entre los agujeros debido a la falta de resistencia a traccin en la seccin a lo largo de una fila de remaches.

UNIONES REMACHADASDesgarramiento segn una diagonal.Este tipo de rotura no suele ocurrir si el paso entre filas es al menos 1 veces el dimetro.

UNIONES REMACHADASEn el tratamiento elemental supondremos que dicho paso tiene al menos esta proporcin con el dimetro de los remaches, por lo que no estudiaremos este tipo de rotura.

UNIONES REMACHADASCortadura de la chapa o, posiblemente, desgarramiento de la chapa entre un agujero de remache y el borde de la placa.

UNIONES REMACHADASEstos tipos de rotura no suelen ocurrir si la distancia del centro del agujero al borde es aproximadamente el doble del dimetro del remache.

UNIONES REMACHADASEn el tratamiento elemental supondremos que sucede as y no consideraremos este tipo de rotura.

Por consiguiente, en una unin remachada estudiaremos, en el tratamiento elemental, slo tres modos de rotura: (a) cortadura, (b) aplastamiento y (c) desgarramiento.

UNIONES REMACHADAS UNIONES REMACHADAS EXCNTRICAS.Frecuentemente, en las estructuras, las uniones remachadas han de soportar solicitaciones excntricas.

UNIONES REMACHADASCuando la lnea de accin de la fuerza aplicada P no pasa por el centro de gravedad O del grupo de remaches, es evidente que la placa tender a girar respecto a un centro en el sentido del momento M = P.L

UNIONES REMACHADASA veces, la tendencia a girar de este tipo de unin es tan grande, que las tensiones de los remaches debidas a la carga directa son mucho menores que las producidas por el momento.

UNIONES REMACHADASPor tanto, es de gran importancia el disear una unin excntrica de tal modo que sea capaz de resistir el cortante debido a la carga vertical y el momento producido por la excentricidad.

UNIONES REMACHADASSe puede sustituir la carga excntrica P por una fuerza concntrica P que acta en O y un par con un momento M = P.L, donde L representa la excentricidad.

UNIONES REMACHADASCon ello, las tensiones en los remaches estarn formadas por dos componentes, ta debida al cortante directo, y tm debida al momento.

UNIONES REMACHADASLa tensin ta ser uniforme e igual a la carga dividida por el nmero de remaches mientras que tm variar con la distancia (r) del remache al centro (O) y actuar en sentido normal a las lneas que unen dichos remaches con O.

UNIONES SOLDADAS

UNIONES SOLDADASTIPOS DE SOLDADURAEn las estructuras se encuentran dos tipos ordinarios de uniones soldadas de chapas. Se conocen por soldaduras a tope y en ngulo. En la figura estn representados ambos tipos.

UNIONES SOLDADASLas soldaduras a tope pueden actuar slo en traccin y en compresin, mientras que las soldaduras en ngulo soportan cortante lo mismo que traccin y compresin y, a veces, adems, flexin. La soldadura se ejecuta o por el arco elctrico o con gas, aunque el primer mtodo es el ms usado.

UNIONES SOLDADASRESISTENCIA DE LAS SOLDADURAS A TOPESe supone que la resistencia de la soldadura a tope representada es igual a la seccin total de la soldadura multiplicada por la tensin de trabajo admisible en traccin o compresin para el material soldado. Se toma como rea total el producto de la longitud de la soldadura por el espesor de la chapa ms delgada de las que se unen.

UNIONES SOLDADASPor consiguiente se tiene:P = sol b tdonde sol representa la tensin de trabajo, t el espesor de la chapa y b la anchura de la misma.

UNIONES SOLDADASRESISTENCIA DE LAS SOLDADURAS EN NGULOAntes de calcular la resistencia de la soldadura en ngulo representada en la figura, es necesario definir varias dimensiones caractersticas de la misma.

UNIONES SOLDADASEn la seccin del esquema adjunto, la soldadura tiene una anchura de cordn o catetos, iguales, y la dimensin mnima de su seccin se llama garganta. Evidentemente, la garganta es igual al producto de la anchura del cordn por sen 45o.

UNIONES SOLDADASEs costumbre suponer que slo hay que considerar la resistencia al cortante de estas soldaduras, pues el fallo se puede producir por cortante a 45o en la garganta. Por ello, se toma la resistencia de la soldadura igual al producto del rea total en la garganta por la tensin de trabajo admisible a cortante en el material.

UNIONES SOLDADASEn la soldadura en ngulo de la figura, el cordn corre en la direccin de la carga. A veces se aade un cordn perpendicular a esa direccin en el extremo de la placa ms estrecha, adems de los representados.

UNIONES SOLDADASDe acuerdo con los estudios realizados por el Welding Research Council americano, los cordones perpendiculares a la direccin de la carga aplicada son algo ms fuertes (por unidad de longitud de soldadura) que los que siguen los de la carga.

UNIONES SOLDADASSin embargo, es costumbre considerar ambos tipos como si tuvieran la misma resistencia.

UNIONES SOLDADASTENSIONES DE TRABAJO EN LAS SOLDADURAS.El Cdigo de Soldaduras por Fusin de la Sociedad Americana de la Soldadura (A.W.S.) determina las resistencias de trabajo siguientes para las soldaduras de estructuras (traducidas a unidades mtricas y redondeados los valores):Tensin de cortante 790 kg/cm2Tensin de traccin 910 kg/cm2Tensin de compresin1260 kg/cm2

UNIONES SOLDADASLa tensin admisible en cortante est fijada de modo que en unidades americanas corresponda a una fuerza de 1000 libras-fuerza/pulgada de longitud para una soldadura de 1/8 de pulgada de cateto.

UNIONES SOLDADASEn unidades mtricas se podra fijar, aproximadamente, que para una soldadura de ngulo de 1 cm de cateto ( 0,707 cm de garganta), la carga admisible es de 560 kg/cm de longitud de junta, por lo que pueden considerarse las cargas admisibles siguientes por unidad de longitud:280 kg para un cordn de 5 mm448 kg para un cordn de 8 mm560 kg para un cordn de 10 mm670 kg para un cordn de 12 mm840 kg para un cordn de 15 mm

UNIONES SOLDADAS CASOS PARTICULARES DE SOLDADURAS EN NGULOTorsin en una soldadura en ngulo circular.Est representado en la figura.

UNIONES SOLDADASEl par T acta en el rbol circular de dimetro d. La anchura del cordn de la soldadura se designa por a.

UNIONES SOLDADASLa tensin cortante mxima en la soldadura est dada por

UNIONES SOLDADASTorsin resistida por dos soldaduras en ngulo largas prximas.Este caso est representado en la figura.

UNIONES SOLDADASEl par T acta en una chapa vertical unida a otra horizontal por dos soldaduras en ngulo iguales de longitud b y anchura de cordn a.

UNIONES SOLDADASLa tensin cortante mxima en los cordones de soldadura est dada aproximadamente por

UNIONES SOLDADAS Torsin resistida por soldaduras en ngulo muy separadas.Es el caso cuando el elemento vertical que se representa en la figura es muy grueso, de modo que t sea del mismo orden de magnitud que b. En este caso es muy difcil un estudio racional.

UNIONES SOLDADASPuede no estar justificado el empleo de la frmula de torsin del caso a) anterior, porque la frmula de la torsin slo es vlida para elementos de seccin circular y no para los de forma rectangular.

UNIONES SOLDADASAunque esta frmula pueda dar una aproximacin grosera de la tensin cortante mxima en la soldadura de ngulo no debe creerse que el resultado es siempre bastante exacto.

UNIONES SOLDADASLa parte de soldadura a mayor distancia del centro del elemento vertical puede que no sea sometida a mayor tensin.

UNIONES SOLDADASSin embargo, si los elementos vertical y horizontal son gruesos y rgidos ambos, la tensin cortante en las soldaduras de ngulo ser aproximadamente proporcional a su distancia al centro de gravedad de las reas de la soldadura y, en este caso, ser posible obtener una aproximacin suficiente de las tensiones cortantes aplicando la frmula de la torsin.