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312 SOLDADURA
12. Determinar la capacidad de carga de la soldadura de
tapn que se muestra en la figura 2517.
Utilizar
una ca
pacidad de esfuerzo cortante
permisible
de 13.600 psi.
La carga es constante.
Solucin:
Area de corte
=:
~ 7 T D 2
=
~ 7 T ( a ) 2
'"
0,441 pul'2
Fuerza permisible
F =
(13.600)(0,441) =: 6000 pul
PROBLEMAS
PROPUESTOS
Fig.
25-17
13. Una
bar 18.
de seccin 1" X
f
est soldada a un cilindro de 4 pul de dimetro. De
terminar la dimensin de una soldadura de filete a 45. Suponer que el esfuerzo
de corte trasversal est distribuido
uniformemente
en la soldadura. Utilizar una
carga permisible de 9600 lb por pulgada de soldadura.
Hesp
Para un momento de flexin de 1800 lb-pul, el mdulo de la seccin de la
Boldadura es w
=
bd
+ d ~ 3
'"
t l )
+
'2/3 =: 0,83
pul'2 y la carga resultan
te
por pulgada de soldadura es V2160'2 +
50'2 = 2160
lb
Y
la
dimensin
de
la soldadura es 2160/9600 = 0,225 ; utilizar
4 .
Como la carga es esencial
mente trasversal a la soldadura, se puede emplear una soldadura pequea,
con base
en
una carga permisible de 11.300 lb por pulgada de soldadura_
Sin
embargo. es satisfactoria una dimensin w _
14. Determinar la
dimensin
de la soldadura de filete que se debe emplear para unir las placas planas que se mues
tran
en
la figura 25-19.
Hesp w _ 0,368 ; utilizar w = t para una carga permisible de 9600 Ib/pul
Fig.
25-19
Fig. 26-20
Fig.
25-21
16.
En la figura
25-20 se muestra una canal
soldada a un soporte. Para una carga constante de
5000 lb,
determinar
la
dimensin
de la soldadura requerida. Suponer "que la carga vertical se distribuye
uniformemente
sobre la
soldadura.
Hesp w
=
18 pul'2,
2780
lb/pul debidas a la flexin; 500 lb-pul
debidas
al esfuerzo cortante, resultante =
2830 lb/pul y w = 0,294 para una carga permisible de 9600 lb por pulgada de soldadura; utilizar
,
w
=
j
18. Una canal est soldada a un soporte, como se muestra
en
la figura 2521. La carga se aplica de una forma tal
que varia desde cero hasta un mximo de 5000 lb. Suponer que la carga wrtical se distribuye uniformemente
sobre la soldadura. Determinar: o) La carga resultante mxima sobre la soldadura,
(b)
la carga mnima sobre
la soldadura, e) la carga permisible por pulgada de soldadura, para 2.000.000 de ciclos, y
(d)
la dimensin de
la soldadura.
H e ~ p a) ~ 3 lb por pulgada (igual que en el problema 15).
b)
Cero.
(e)
Para....K = O la carga permisible
por pulgada,de soldadura es 5090 lb/pul. (d) u
=
0,556 ; utilizar w =
f
17. Se ha calculado que la dimensin de una soldadura debe ser 0,180 . Si se utiliza una soldadura de filete det",
a intervalos, determinar el espaciamiento.
Resp Utilizar una soldadura de f con intervalos de
3
pul de longitud
y
espaciamientos de 6 pul
18.
En una placa de I pul de espesor se utiliza una soldadura de tapn de 1 " de dimetro. Cul es la carga de di
seo para
un
esfuerzo de corte permisible de 13.600 psi?
R e ~ p 24.000 lb
-
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SOLDADURA
311
y distancia desde el rea que est
encima
de la soldadura hasta el
centro
de gravedad (= 2l pul)
momento de inercia de
toda
la seccin alrededor del eje que pasa por el centro de gravedad
de
la viga (= 20.020 pul
4
)
nmero
de
soldaduras
(= 2)
La dimensin de la soldsdura es w = 1575/9600 = 0,164
(dimensin
para soldadura continua).
Aunque sobre algunas soldaduras se produce muy poco o ningn esfuerzo,
por
razones prcticas es mejor
no
poner soldaduras demasiado
pequeas en
una placa
gruesa. La siguiente
tabla, dada
por la American Welding
Society, se puede
utilizar
como gua. As, la
dimensin
mnima calculada
de
la
soldadura
es 0,164. ,
para una
soldadura continua.
Sin embargo, segn la tabla,
para una
placa de 2 la
mnima dimensin
de
la soldadura
es
t
Obsrvese que la dimensin de la soldadura de filete no debe exceder el espesor de la placa ms delgada.
Como la soldadura de j- tiene una
gran
resistencia, se puede
utilizar soldadura a intervalos. As mismo, la Lincoln Electric Co. re
comienda que la dimensin de la
soldadura,
empleada para los clcu
los de diseo o
para
la
determinacin
de la longitud,
no
debe exceder
t
del espesor del alma, o sea t(t)
=
0,333 .
Esta
recomendacin
se
basa
en que el
esfuerzo
de corte en la placa ms delgada se limita
a 13.000 psi (segn la AWS Bridge Code). As, aunque
se
deba utilizar
una
soldadura det , los clculos se basan en
una
soldadura de 0,333 .
R
_ 0,164 _ 49%
- 0,333 -
Espesor de la
placa
ms
gruesa
hasta 1
desde f '
hasta
desde
a
hasta
desde
1-4
hasta 2
desde 2 hasta 6
ms de 6
Dimensin
mnima
de
1.
soldadura
3/16
pul
lj4pul
5/16
pul
3/8
pul
1/2 pul
5/8 pul
Utilizando
un
valor R de 5 0 ~ en la
tabla de
porcentajes de soldadura continua, las longitudes del interva
lo de soldadura y del espacio pueden ser; 2-4, 3-6
4-8_
Entonces,
la recomendacin fmal es utilizar
una
soldadura
de t
(dimensin),
con
intervalos
de 2 pul de
longitud y
distancia entre
centros de 4 pulgadas.
1 L
Se
debe soldar una viga rectangular a una placa. La mxima carga de 3000 lb se aplica repetida
mente.
Determinar la dimensin de
la
soldadura necesaria para resistir 10.000.000 de ciclos, Su
pOner
que
la
carga
de
corte est
distribuida uniformemente sobre
toda
la
soldadura_ Referirse a
la
figura
25-16_
Solucin:
Considerar las soldaduras horizontales, donde el esfuerzo de flexin es
mximo (las soldaduras superior e inferior estn igualmente esforzadas).
El momento de flexin vara
desde
un mximo de 3000(6) = 18.000
lb-pul, en
un
sentido,
hasta un
mximo de 3000(6)
=
18.000 lb-pul en el
sentido opuesto. La fuerza de corte vara desde 3000 lb hacia arriba hasta
3000 lb hacia abajo.
El mdulo de la seccin de la soldadura es
Zw= bd d
/3 (2)(3)+
3
2
/3 ' 9 pul
2
La
carga
(en
lb/pul)
debida
a la flexin es
f
=
M/Zw
=
18.000/9_
2000 lb/pul
Fuerza de corte media
V 3000 ' 300 lb;pul
L J 2 3 2 3
Fuerza
mxima/pul
V200Q2 +
300
2
2020 lb;pul
La fuerza
mxima
varia desde 2020
lb/pul en un
sentido,
hasta 2020
lb/pul en el sentido opuesto. Esto es a s ~
tanto
para la soldadura superior,
como para la inferior.
La
fuerza permisihle por pulgada,
para resistir
2.000.000 de ciclos, es
5090 5090
f2 .000.000 --i- t '
33901b;pul
.
_1 2K
l - :H - l )
---
,
,
I d _ 3
J---------
FiI_
25-16
donde
K '
esfuerzo mnimo
. .
fu
_
-
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310
SOLDADURA
(1)
g
(h
Componente vertical fv '
3,75
(3080) ' 18501b;pul
V5') + 3,75'2
Componente horizontal
f
h
'
5 (3080) ' 2460 lb/pul
V5
2
+ 3,75'2
Obsrvese que Iv y I l. se pueden obtener directamente, utilizando la
distancia
horizontal el = 3,75"
Y
la
distancia vertical
Cl)
= 5", en
la
frmula 1= TC/J
w
Combinando las componentes horizontal y vertical en
el punto A,
la carga por pulgada es
Para cargas constantes la
loldadura de f".
F V(2460)'2+ (400+1850)'2 = 33301b;lul
. I real
longitud de la soldadura es w '"
f
permioible
Usar una
Obsrvese que la carga permisible es
9600
lb por cada pulgada de soldadura, o sea que se utiliza
la
carga permisible para carga paralela cuando hay
una
combinacin de cargas trasversal y paralela.
Un anlisis diferente, que se justifica con base en la distribucin
de
fuerza de corte trasversal que se hace
en el anlisis de vigas, consiste en considerar que las soldaduras superior e inferior no soportan fuerza de
corte trasversal.. El mximo e.sfuerzo de corte trasversal en
una
seccin rectangular es
3V/2A
en
el
eje
neutro. Aal:, el elfueno de corte directo en el punto
A
es cero y en el punto
E
la
mxima
fuerza de corte
por pulgada
etI
f
=
(. :::.)
-
. (8000)
=
1200 lblr.ul
s
2
Lw
- 2
10
/l
En el
punto A
la fuerza resultante por pulgada de soldadura, debida nicamente a la torsin, es
3080
lb,1rul, como Be determin en la
parte
(e).
La dimensin de la soldadura
es
crtica en
el punto A
(yen el punto
B
y
es
w
f real 3080
Utilizar
una
soldadura de
f
permi.ibl.
9600
.1.
11
l
lO
8
9. Una
barra
circular est soldada a una placa de
acero.
El dimetro de la barra,
d
es 2 pul. Determi-
nar
la
dimensin
de la soldadura requerida.
10.
Solucin;
Momento
de
flexin
=
(2000)(8)
=
16.000
lbpul.
Fuerza de corte
=
2000 lb. El mdulo de la s ec in de la soldadura considerada como
una
lnea,
es (vase la figura 25-7(a))
Z", =
4m(-
=< q7T(2)'2 ::
3,14
pul '2
La fuerza por pulgada de soldadura, en la parte superior y en
ferior, es
la in-
lB '" MIZ , '"
16.000/3,14
= 51001b;pul
Suponiendo que la fuerza de corte est uniformemente distribuida, el
esfuerzo de corte vertical es
s =
VIL
III
2000/27T = 318 lb/pul
Carga resultante,
I
='
3,75
, . _ - _ ~ B
C
Torsin
Fig.
25-13
A
400
1850
2460
Ca ,
rMultant. por pulgada
=
V2460
2
+ 400+1BSOj2
= 3330 lb/pul
Combinando
los efectos del corte
directo y
la torsin
en
A
b)
Remplazar
la fuerza original de 8000 lb por
una
fuerza de 8000 lb
actuando
en el
centro
de gravedad y un
par
igual a 8000(23,75) = 190.000 lb-pul (que produce torsin).
e)
Se supone que la fuerza vertical
de
8000 lb est uniformemente distribuida sobre la soldadura y produce
una carga
de (8000)/(5
10 5) = 400
lb por pulgada
de
soldadura.
d)
Ahora
se determina
el efecto del
par
de torsin. El
momento
polar
de
inercia de la
soldadura
(que se
con
sidera como una lnea) es
(10+10)3
12
(e)
En
los
puntos A
y
B
la mxima
carga de
torsin.
1
es
(190.000)
V ~ 5 ' ; - + - 3 - , - 7 5 '
385,4
f
TC
J
w
f(s+
10)2
2(5)+10
3080 lb;tml
donde
e = distancia
desde el
centro
de gravedad
hasta
el
punto
que se est
analizando.
-
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308
SOLDADURA
1)
La
fuerza V rmisible por pulgada de soldadura et F
a dimensin de la soldadura.
13.800w(l)
1,21
11.300w. donde
3.
Cmo es la
distribucin
de
carga en soldaduras sometidas
a
carga paralela,
si
las
soldaduras son
relativamente largas?
Solucin;
Si las soldaduras son largas, la distribucin de carga no es uniforme. La carga mxima por pulgada de
soldadura depende de la longitud de la misma. Los valores de la carga permisible por pulgada de soldadura se
reducirn aproximadamente
al 90%
de dicho valor para soldaduras cortas.
4.
Considerando
la
soldadura como una lnea,
determinar
el
mdulo de
la
seccin
en flexin, ZIu
de
una soldadura de d pulgadas
de
altura.
Referirse
a
la figura
25-10.
Soluci'n: .1Id 3
Momento de inercia / y2 dy '
Id
y
5.
Considerando la soldadura
como
una
de
inercia alrededor
del
centro,
J
w
'
lnea,
determinar su
momento
Solucin:
Con referencis a la figura 25-10, J
w
6. Considerando
la
soldadura como una lnea,
determinar
el mdulo de la seccin, Zw alrededor del
eje
x-x.
Referirse
a
la
figura 25-11.
Solucin:
Del problema 4, el momento de inercia de las lneas vertica
Iet alrededor del eje
x-x
es
/1
2(d:r12) ~ 6 .
El momento de inercia de las lneas horizontales es
/2' 2[b((/2)2]
=:
bd: 2.
El momento total de inercia alrededor del eje
x-x
es
/ =
1
1
' 1
2
' f/6) fut/2).
Mdulo de la sec
-
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SOLDADURA
Solucin:
(al Considerar como un cuerpo libre la placa ver
tical con las dos soldaduras cortadas simtri
camente.
(b)
Llamar
t'
la garganta de la seccin arbitraria.
El rea de la soldadura en la seccin cortada
es A = t L, donde t =w/{senO+ cosO).
(e) El esfuerzo de corte es
F F
F(senO+ cosO)
Ss = ;
t L
= wL
(d) Derivar Ss con respecto a
O.
e igualar
la
deri
vada a cero para hallar el mximo:
d.ss :: L (cosO-senO) " O
dO wL
Fig.
25-8
que se satisface cuando cos
O =
sen
O,
o sea que ()
= 45.
(e) Remplazando e por
45
en
(el, ss(max)
(f)
La
carga permisible por pulgada de soldadura es
w es la dimensin.
2.
Demostrar
que
el plano de
mximo esfuerzo
cortante est a 67 o
para
Ulla soldadura de
filete
con
los lados iguales, sometida
a
carga
trasversal. Despreciar la flexin._.Determinar
la fuerza permisible
por
pulgada de
soldadu
ra, si el
esfuerzo de
corte
permisible
es 13.600
psi, de
acuerdo con la
AWS.
Solucin:
(a) En la figura 25-9 se muestra el cuerpo libre.
Suponer que ta carga se reparte por igual en
tre
las
dos soldaduras.
La
fuerza de corte es
F
s
y
la fuerza normal, Fn' Sumando las compo-
' F
donde t
es
la garganta a 45.
L
Fan
= Ss all)wLN2
= 13.60Ow(I)1\2
=
Fig. 25-9
nentes verticales,
+2F-2FssenO-2Fncos J =: O
307
960Ow.
donde
(b, Si se supone que la
resultante
de F
s
y
Fn
es vertical, entonces las componentes horizontales
son
iguales y
opuestas: F
s
cos O
Fn
senO. Remplazando Fn por
(F
s
cos
O)/(senO)
en ;0),
2F.
coS'O
+
2F
-
2F
s
sen(J - s
6
(cosO)
o
o
(e) La garganta en la seccin
tomada
es t =
w/(cos
O+ sen 8).
(d
F,
El esfuerzo de corte es Ss :: A
(F senO)(cosO+
senO)
wL
(e)
Para obtener
Ss
mximo, se encuentra el ngulo () que define el esfuerzo de corte mximo, haciendo
dss/dO
" O.
ds
s
e
F
wL
[(sen8)(-senO+cosO)
+ c o s O + s e n O ) c o s 8 ~
o
Utilizando
las
identidades
trigonomtricas
o r
O-
sen:2
(J
cos
2 J
y
sene
C08
8
1
sen
28,
obte
nemos:
sen28,;
-,COS28.
tan
2 J
=
-1. 28=: 135
y
finalmente,
J=
671 .
(fJ El esfuerzo de corte mximo se encuentra remplazando
J
por
671" en
{dI:
(Fsen
6'1 ') (cos
671o +
sen6'1IJ "
1,21F
wL wL
O,924F
L
donde t es la garganta a 67i .
-
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306
2)
SOLDADURA
R
dimensin empleada en
dimensin necesaria de la soldadura continua
la
soldadura
a intervalos
75
3-4
66
4-6
60
3-5
57
4-7
50
2-4
3-6
4-8
44
4-0
43
3-7
40
2-5 4-10
37
3-8
33
2-6
3-0
4-12
30
3-10
25
2-8 3-12
20
2-10
16
2-12
Resistencia
a
la
fatiga permisible
para
soldaduras de filete,
para
600.000 ciclos
lb;pul
(si el valor calculado es
mayor
que 8780 lb/pul, utilizar 8780 lb/pul).
(3)
Resistencia
a la fatiga
permisible para soldaduras
de filete,
para
100.000
ciclos
lb/:lu (si el
valor calculado
es
mayor que
8780 Ib/llUl, utilizar 8780 Ihj:lUl).
7070
1-- K
8484
1-IK
(Para otros
tipos de
soldadura,
recrrase a la AWS Bridge Code,
Section
208, Design ror
Repeated
Stress .
En
las
frmulas anteriores, K
carga
mnima
carga
mxima
esfuerzo
mnimo
f
= 1
para carga
cons-
es uerzo m xlmo
tante;
K
=
O
si
la
carga
es
libre (vara
en
un
solo
sentido),
K
= 1
si
la carga
es
completamente
in
vertida.
Un
cambio abrupto de la seccin a lo largo de la trayectoria del flujo
de
esfuerzo, reducir la resis
tencia
a
la
fatiga.
Es ms importante en la
reduccin
de
la
resistencia
a
la fatiga.
el
efecto de la
forma
y
la geometra,
que la
presencia de la soldadura.
La resistencia a la fatiga se puede expresar en
funcin
del nmero de ciclos por medio de la frmu
la empirica
donde
F
Fj
M
F (..1.f
B N
,
resistencia a
la
fatiga
para
ciclos
resistencia
a la fatiga
para
N
ciclos
constante
que
vara ligeramente
con
el tipo de soldadura. Se ha utilizado 0,13 para sol
daduras
a tope y 0,18 para placas
sometidas
a carga axial de traccin y compresin.
La regla
empleada para soldaduras no calculadas
es
la siguiente:
Para
una
soldadura
sometida
a
carga paralela y carga trasversal, simultneamente, la dimensin debe ser 3/4 del
espesor
de la placa,
la
longitud
de la soldadura debe ser igual a la longitud de la placa y la placa se debe
soldar
a ambos la
dos.
Para diseos en que
la rigidez es
el
factor
bsico,
utilizar una longitud del lado (dimensin) igual
a
3/8 del
espesor
de la placa.
PROBLEMAS RESUELTOS
1.
Demostrar
que el
plano de
mximo esfuerzo cortante est a 45
0
para
una soldadura de filete
con
los dos
lados
iguales, sometida a carga paralela,
como
se muestra en la figura 25-8.
Despreciar
la
flexin.
Determinar
la
fuerza permisible por pulgada de soldadura,
I ,;.u. si
el esfuerzo de
corte
per
misible
es
13.600
psi, de
acuerdo
con
la AWS.
-
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8/12
SOLDADURA
traccin
o
compresin
de corte
vertical
ftexin
torsin
Frmulas
de
diseo
patrones
Esfuerzo
psi
trasmite toda la carga
p
A
V
A
l
Z
~
I
Soldaduras
secundarias
305
Considerando la
soldadura como
una lnea
Fuerza
lhllUl
f
f
f
f
p
Lw
V
Lw
l
Zw
Te
w
une las dos secciones - bajo esfuerzo
de corte
horizontal
de corte
torsional
horizontal
Pi.
2G-7(b)
s
s
VAy
t
Te
I
f
f
VAy
In
Te,
I
Si
se utiliza soldadura a
intervalos,
se
determina
la razn
R
de la dimensin calculada de la
oldadura
continua
a la
dimensin ~ a l
que debe emplear
en
la
soldadura
a intervalos.
R
dime; 'sin calculada (soldadura
continua)
dimensin
real que se debe emplear (soldadura a intervalos)
La longitud de los intervalos de soldadura y la distancia entre los
centros
de dos intervalos consecu
tivos estn dadas
en
funcin de R.
Una
representacin como 3 - 4 significa que la longitud del in
soldadura
es
3
y la
distancia entre
los centros de dos intervalos consecutivOS es 4 .
Los siguientes valores.de resistencia a la fatiga (lb por pulgada de soldadura de filete) sirven de
de
soldaduras
de
mete
sometidas a carga variable. Los valores se
basan
en un valor
en
el dise
o de puentes, segn las recomendaciones de la
AWS
( I ) Resistencia a la fatiga permisible
para
soldaduras de filete, para 2.000.000 de ciclos
Ibpul (si el valor calcularlo es mayor que 8780 lbpul, utilizar 8780 IbpuIJ.
5090
1 -
K
-
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SOLD DUR
Propiedades
de
una soldadura considerada como una lnea
>
de .
Flexin
junta soldada
Torsin
b l ~ d altura
alrededor del eje
X-X
d d
Zw
/w
6
12
.
8
d
d(3b'l d'l)
-
-
--
Zw /w
3 6
L ...Jl
Zw
bd
h3 3bd'l
l l
J
/w
- - - -
6
* ~
4bd E
J'4bd+d)
b+d)4 _
6b
2
d 2
.,
I'F'
.
Zw /w
-
:;6:
6
6 2b+d) 12 b+d)
,'
Parte superior Pene inferior
.11
1
d
2b+d)3 _
fi2 b
+d) l
, . ~ c
,,
Zw
bd
+
/w
6
12
2b+d)
.
r- -,
Zbd
d
2
.
b+2d)3
d 2(b
+
d) 2
,eS
Ti
Zw
3
::,:, ""
/w
- - 2 ~
-
I
(h
2d)
1- -
d h d)3
,-
---
1-
Zw
bd+
-
/w 6 ~
.
zbd d 2
(6+ 2d)3
d
2
b+d)2
I
11.1
Zw
rt,
, ~ , ' m
~ . ~ ; , ' m
J
w
.
12
(D+2ii')
. ~
,
OV
- -
-
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SOLDADURA
303
donde sa l =
esfuerzo
permisible =
13.600
psi
(el
mismo
que
para soldadura
de filete
sometida
a
car
ga paralela)
A
= rea
de la seccin de
la garganta
a 67i de
1
de
soldadura =
O,765u
De acuerdo con la AWS, si una parte de
la
carga se aplica
paralela
y
ls
otra se aplica
trasversal-
mente, se debe utilizar la carga
permisible
paralela. Cuando ocurre flexin o
torsin,
el
procedimiento
seguido
para
analizar
la soldadura consiste
en
considerar
sta como una
lnea
que no
tiene
seccin tras-
versal. Se puede
demostrar
que
el
mdulo
de
la
seccin de
una rea
delgada
es igual
al
mdulo de la
seccin,
cuando sta se considera
como una lnea,
multiplicado
por su espesor, con
un error
despre
ciable.
Considerando
flexin:
,
M
l
donde M = momento de flexin, en lb-pul; Z = mdulo de la seccin, en pul
3
;
=
esfuerzo, en psi.
Las unidades
del
mdulo de la
seccin de una
soldadura
que
se considera como
una lnea,
Zw,
son
pul:? (Zw)(u:) da el
mdulo
de la seccin de
la
soldadura, donde
t
es la dimensin de
la soldadura.
As
, ~ M c : : M
s
Zw) w) o sw
=
Zw
El producto de
por
1/
tiene por unidades Iblpul
y
se representa
por
el
smbolo
f
f
\/
lw
'
donde
f
es la carga por pulgada
de
soldadura,
M (lb-pul)
es
el
momento
de flexin y
w
(pul:?)
es el
m
dulo de
la s e ~ i n
de la soldadura considerada como una lnea. El
procedimiento
anterior permite
en-
contrar directamente la dimensin de
la soldadura.
En la
figura 25-7 se
indican
los
mdulos
de
la
seccin en flexin, Zw, y los
momentos
polares de
inercia,
J
w
, de 3 uniones
soldadas
tpicas,
en
que
la
soldadura
se considera
como
una lnea. Los mdu
los de
la
seccin de estas
frmulas
son para una fuerza mxima, tanto de la porcin superior como de
la porcin
inferior
de las
uniones soldadas.
En
las uniones asimtricas
que
se muestran, la
fuerza
de
fle
xin mxima
ocurre
en la parte inferior.
Si
se aplica ms
de una fuerza a
la soldadura, todas las
fuerzas
se
hallan
combinadas
y deben ac
tuar en el mismo punto de
la soldadura.
El
mdulo
de
la
seccin y el
momento polar
de
inercia se
utilizan en
las frmulas de diseo
patro
nes que
se
enumeran aqu. Las soldaduras secundarias
no se
consideran como una lnea, pero se em
plean las frmulas
de
diseo
patrones para encontrar
la
fuerza por
pulgada
de
soldadura.
Los smbolos
empleados
son
b
anchura de
la
unin, en pul
d altura de
la
unin, en pul
A rea
del material
de
la
pestaa soportada
en
corte
por las soldaduras, en
pul
2
1 momento
de
inercia
de la seccin completa,
en pul
4
e
distancia
a
la
fibra
externa, en pul
espesor de
la placa, en pul
,
momento
polar.
de inercia de la
seccin, en
pul
4
p
carga de
traccin o de
compresin, en lb
x distancia
desde el
eje x hasta
la cara,
en pul
y distancia
desde
el eje
JI
hasta
la
cara, en pul
V carga
vertical
de corte,
en lb
M momento de
flexin,
en
lb-pul
T
momento de torsin,
en lb-pul
w
longitud
de
la soldadura,
en pul
w
mdulo de
f ~ s e c c i n
de la
soldadura,
en
pul:?
w momento polar de
inercia
de
la soldadura,
en pul
3
s esfuerzo en
la
frmula
patrn de
diseo, en
psi
f fuerza
por pulgada
de
soldadura en la frmula
patrn de
diseo, cuando se considera la
soldadura como una
lnea,
en lb-pul
=
nmero de soldaduras
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302
Carga
paralela
o)
Fig.
25-2
SOLDADURA
Carga
trasversal
b)
Carga paralela
Carga trasversal
En
la soldadura
de filete a
45 tpica,
el
plano
de
mximo esfuerzo cortante es la seccin
de la gar
ganta
a
45, cuando
se
somete
a
cargas paralelas
y
la garganta
a 67 ",
cuando
se
somete
a
carga
tras
versal, como se
muestra
en la figura 25-3. En
consecuencia,
la resistencia a carga
trasversal
es mayor.
En
los
Estados Unidos
la base de
la
especificacin de una
soldadura de
filete
es la longitud
del
lado
(en Europa se emplea la garganta). Se entiende por dimensin de una soldadura de filete la lon
gitud del cateto del mayor tringulo rectngulo issceles
inscrito
o las
longitudes
de los catetos del ma
yor tringulo rectngulo (no issceles)
inscrito.
La dimensin
de una
soldadura
de filete
que tiene ambos lados
iguales
est
darla
por
w y las
dimensiones
de una soldadura de filete que tiene los dos
lads
diferentes,
estn
dadas por a y b como
se muestra en la figura 254.
La garganta de una soldadura de file-
te que
tene
los dos lados iguales, t, se obtie
ne multiplicando
la
dimensin
de la
solda
dura
por
0,707
es
decir
que t =
0,707 u .
(Vase
la
figura
25-5.)
La garganta
real,
ta
obtenida con
sol
dadura automtica, es
mayor
que la
gar
ganta terica t. (Vase la figura 25-6.
Si se
produce una penetracin p, la dimensin es
(w
+ p y la
garganta es
O,707(u + pI.
La
AWS no
tiene en cuenta la resistencia adi-
cional debida a la penetracin,
pero
se pue-
de considerar este efecto, si
as
se desea.
E/ e ~ f u e r z o en una soldadura de filete
se
considerar como un esfuerzo cortante en
la 8arMfmta cualquiera que sea
/a
direccin
de aplicacin de la carga.
La carga paralela
permisible
por
pul
gada
de
soldadura, en una soldadura
de
fi-
lete cargada
estticamente,
es
F.
U
=
s.nA
=
13.600(0,707w)
= 9600w
donde sall _
esfuerzo
cortante permisible =
13.600
psi, de
acuerdo con
el
cdigo de
la A WS
A
rea de la seccin de la gar
ganta
ti
45
de
1"
de
soldadu
ra = '0,707
u
w
longitud del lado (dimensin),
en pul
Fig. 25-4
w
Soldadura de filete con
las dimensiones iguales
Fig. 25-5
Manual
e = Fondo de la
""Idadura
d '
Fondo
d. la junla
b
Soldadura
de
filete con las
dimensiones diferentes
Para
8oldadur oon la.
do. dimension@siguales,
garganta
_ 0,707
.
Automtica
la
= Garxante "'al
t = Garganta terica
La
carga
trasversal permisible
por
pulgada
de
soldadura, en
una
soldadura de
filete
cargada estti-
camente, es o
Fan
=
sal iA' 13.600(O,765w)/coS22 ' 11.300w
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Captulo 5
Soldadura
INTRODUCCION.
Hay
muchos
aspectos importantes de la soldadura que se deben
considerar
en el
diseo
de mquinas. El problema inmediato
del
diseador
es
determinar la
di.
mensin
adecuada de la soldadura de una parte especfica, lo cual implica un anlisis de esfuerzos de
las
diferentes
partes, en
los puntos sometidos a
cargas estticas
o
fluctuantes.
Se
utilizarn
los procedi
mientos
recomendados
por la
American
Welding
Society
AWS)
y
las
modificaciones hechas
por
la
Lincoln
Electric
Company.
El diseador
debe
utilizar los esfuerzos de diseo y
los procedimientos
especificarlos
por
los
diferen-
tes
cdigos
de
estructuras, puentes
y
recipientes
a
presin,
donde
los
diseos
deben
ser
conservadores.
Por
otra
parte,
el diseador tiene
mucha
libertad en el
diseo
de la mayora
cte
mquinas. El punto de
vista de
este
captulo es permitir libertad
y flexibilidad
en
el
diseo.
TIPOS DE JUNTAS SOLDADAS
1)
Soldaduras
a tope. Vase la figu
ra
25-1.
De
acuerdo con
la
Lincoln
Elec
trie
Company,
una
soldadura a tope,
cuando
est hecha correctamente, tie
ne igual
o
mejor
resistencia
que
la
placa y
no
hay
necesidad de calcular
el
esfuerzo en
la
soldadura,
ni hacer
ensayos para determinar su
dimen-
sin. Cuando
se
sueldan aceros
de
aleacin, es necesario hacer coi ncidir
la
resistencia
del
electrodo
con
la re
sistencia
de
la
placa.
Algunos
cdigos sugieren reducir
l resistencia, con
el empleo del factor
llamado eficiencia
de
la junta. Cuan-
do
se tiene
que
reducir la resistencia,
la ecuacin de
la
fuerza
permisible
en
una soldadura a
tope
est
dada por
la
frmula
donde
au
t: 1l
fuerza permisible,
en lb
St esfuerzo permisible en la sol
dadura,
en psi
t espesor de la placa, en pul
L longitud
de
la soldadura, en
pul
e
eficiencia
2)
Soldaduras
de filete.
/ l
