Torsin y Flexinen Juntas en JuntasSoldadasResistencia a la soldaduraNmero deelectrodo AWSResistencia a larotura a latensin SutMPa (kpsi)Resistencia a lafluencia SyMPa (kpsi)Elongacin (%)E60xx 427 (60) 345(50) 17- 25E70xx 482 (70) 393(57) 22E80xx 551 (80) 462(67) 19E90xx 620 (90) 531(77) 14 17E100xx 689 (100) 600(87) 13 16Los dimetrosvaran entre1/16 y 5/16 ino 2 a 8 mm2AWS: American Welding Society.2 o 3 primeros dgitos: Resistencia a la tensin (kpsi ksi)Penltimo dgito: Posicin del soldado: 1. Plana, horizontal, vertical y elevada2. Filetes planos y horizontales3. Solo en posicin planaltimo dgito: Variables de la tcnica de soldado como fuente de corriente.Usamos el esfuerzo cortante permisibleE100xx 689 (100) 600(87) 13 16E110xx 760 (110) 670(97)1/16 y 5/16 ino 2 a 8 mmPropiedades de aplicacin devarios electrodosClasificacin Penetracin Aplicacin BsicaE6010 ProfundaBuenas propiedades mecnicas,Especialmente en pases mltiples,como en edificios, puentes,recipientes a presin y tuberasE6011MediaBueno para filetes horizontales dealta velocidad y un solo pase. Fcil3E6012MediaBueno para filetes horizontales dealta velocidad y un solo pase. Fcilde manejar. Especialmente paracasos de pobre ajuste.E6013MediaPara obtener soldaduras de buenacalidad dentro del metalE6020 Profunda mediaPara soldaduras de filetehorizontal en secciones pesadas.E6027 MediaElectrodo de polvo de hierro.Rpido y fcil de manejar.Carga de torsinEsfuerzo cortante directo (o transversal) en la soldaduraP= 20 KNanta g la de total Areate cor FuerzaAVdargtan= = tEsfuerzo cortante de torsin en la soldaduraTrt = t4r = distancia desde el centroide del grupo de soldadura hasta el punto masapartado en la soldadura, mT = par de torsin aplicado a la soldadura, N-mDonde:Jt = tJ = momento de inercia del rea polar, m4La seccin critica para carga de torsin es la seccin de la garganta, como lo espara carga paralela y transversalCarga de torsinJu = momento polar de inercia del rea unitaria, m3Donde:La relacin entre el momento polar de inercia unitario y el momento polarde la soldadura de filete esu e u eJ h J t J 707 . 0 = =De esta forma, para evitar la falla debida a carga de torsin, se debe5De esta forma, para evitar la falla debida a carga de torsin, se debecumplir lo siguiente:( )soldadurasy t dS < + = t t tA continuacin damos los valores del momento polar de inercia del reapolar unitaria para nueve grupo de soldadura.Usando esta tabla se simplifica la obtencin de la carga de torsinGeometra y Parmetros de soldadura(1)Dimensiones dela soldaduraFlexinTorsin6Geometra y Parmetros de soldadura(2)Dimensiones dela soldaduraFlexinTorsin7Geometra y Parmetros de soldadura(3)Dimensiones dela soldaduraFlexinTorsin8Geometra y Parmetros de soldadura(4)Dimensiones dela soldaduraFlexinTorsin9Geometra y Parmetros de soldadura(5)Dimensiones dela soldaduraFlexinTorsin10FlexinEn flexin la junta soldada experimenta un esfuerzo cortante transversal, ascomo un esfuerzo normalEl momento M produce un esfuerzo flexionantenormal s en las soldaduras. Comnmente sesupone que el esfuerzo acta como una normalEl esfuerzo cortante directo (otransversal) es el mismo que se dio paracarga paralela y transversalw e w e w eL hPL hPL t P 414 . 1707 . 0= = = t11Iu= momento de inercia del rea unitaria ,m2Donde:supone que el esfuerzo acta como una normalsobre el rea de la gargantaw u e w u eL I h L I t I 707 . 0 = =Lw = longitud de la soldadura ,mFlexina = distancia desde la pared hasta la carga aplicada, mDonde:A continuacin damos los valores del momento de inercia del rea unitariapara nueve grupos de soldadura IuLa fuerza por unidad de longitud de la soldadura esuIPaW =12a = distancia desde la pared hasta la carga aplicada, mEl esfuerzo normal debido a la flexin esIMc= oDonde:c = distancia desde el eje neutral hasta la fibra exterior, mFlexinUna vez que se conocen el esfuerzocortante y el normal, se puedendeterminar los esfuerzo cortantesprincipales por medio de la ecuacinO los esfuerzos normales principales pormedio de la ecuacin222 1 min max4, ,xyy xto ot t t t +||.|

\| = =222 14 2,xyy x y xto o o oo o +||.|

\| +=Una vez que se obtienen tales esfuerzosyS= o o13Una vez que se obtienen tales esfuerzosprincipales se puede determinar la teora delesfuerzo cortante mximo (MSST)Una vez que se obtienen tales esfuerzosprincipales tambin se puede determinar lateora de la energa de distorsin (DET)synS= 2 1o oDonde: Sy = esfuerzo de fluencia del materialns = fator de seguridad132o t =octoedroEjemplo 1Una mnsula se suelda a una viga. Suponga una carga constante de 20 KN y longitudesde soldadura l1= 150 mm y l2 = 100 mm . Asimismo suponga el nmero de electrodo comoE60XX y una soldadura de filete.Determine la longitud del cateto longitud del cateto de soldadura para la carga excntrica que se muestra.Considerando la torsin pero no la flexin, para un factor de seguridad de 2.5< Solucin >La suma de las reas soldadas es( ) ( )e e e e it h h l l t A 250 8 . 176 100 150 707 . 02 1= = + = + =14El centroide del grupo de soldaduras de las ecuaciones esEl par de torsin que se aplica esEjemplo 1De la tabla considerando la torsin y la soldadura que se presentaEl momento polar de inercia del rea unitaria es:15Las frmulas que se proporcionan en la tabla de Geometra y Parmetros de soldadurase pueden derivar usando el teorema de los ejes paralelos2'y xxAd I I + =2'x yyAd I I + =Ejemplo 1De la ecuacinPara la soldadura 12'y xxLd I I + =2'x yyLd I I + =Coordenadas del centroide delfilete de soldaduraxY12( )( )32321131250 , 416 75 105 150121502 12'mmly llIx= + = |.|

\| + =De la ecuacin( ) ( )322000 , 60 20 150 mm x l I = = =16El momento polar de rea unitaria para la soldadura 1 es:x( ) ( )1000 , 60 20 150'mm x l Iy= = =( )31250 , 476' 'mm I I Jy xu= + =Para la soldadura 2De la ecuacin2'y xxLd I I + =( )322500 , 202 45'mm l Ix= =De la ecuacin2'x yyLd I I + =( )( )323 2232333 , 173 20 50 100121002 12'mmlxlI y= + = |.|

\| + =Ejemplo 1De esta forma, el momento polar de inercia del rea unitaria para la soldadura 1 y 2 esEl momento polar de rea unitaria para la soldadura 2 es:( )32833 , 375' 'mm I I Jy xu= + =( ) ( )32 1083 , 852 mm J J Ju u u= + =Este es el mismo resultado que el que se obtuvo usando la frmula de la tablaEl momento polar de inercia del rea esh J h J t J 514 , 602 707 . 0 = = =J se expresa en milmetros a la cuarta potencia17e u e u eh J h J t J 514 , 602 707 . 0 = = =J se expresa en milmetros a la cuarta potenciaP= 20 KNEsfuerzo cortante por carga transversal,en los puntos A y B son igualesMPah h APe edB dA1 . 1138 . 176000 , 20= = = =t tEjemplo 1Los componentes del esfuerzo cortante detorsin en el punto A son:Esfuerzo cortante de torsinttAxttAy( ) ( )( )( )( )MPahMPah JTe etAx3 . 418514 , 60245 10 6 . 5 456= = = t( )MPahMPah JTe etAy7 . 743 3 . 4184580 80=||.|

\|= = tMPa3 . 418= =t t18ttBxttByMPahetAx Ax3 . 418= =t tMPahMPah he e etAy dA Ay8 . 856 7 . 743 1 . 113=||.|

\|+ = + = t t t( ) ( ) MPahMPahe eAy Ax A5 . 9538 . 856 3 . 41812 22 2= + = + = t t tEjemplo 1Los componentes del esfuerzo cortante detorsin en el punto B son:Esfuerzo cortante de torsinttAxttAy( ) ( )( )( )( )MPahMPah JTe etBx1 . 976514 , 602105 10 6 . 5 1056= = = tMPahMPah JTe etBy9 . 185 1 . 97610520 20=||.|

\||.|

\|= = tt t >t t >19ttBxttByMPahetBx Bx1 . 976= =t t( ) MPahPah he e etBy dB By82 . 72101 . 113 9 . 1856=||.|

\| = = t t tMPahMPah he e eBy Bx B8 . 978 82 . 72 1 . 9762 22 2=||.|

\|+||.|

\|= + = t t tA Bt t >A Bt t >A Bt t >ComoEste se seleccionapara el diseoLa resistencia a la fluencia para el electrodoE60XX es de 50 KsiEjemplo 1La resistencia de un elemento de mquina es:y permisibleS 40 , 0 = ty permisibleS 40 , 0 = t( )( ) MPa Ksi Sy permisible0 . 138 20 10 50 40 , 0 40 , 03= = = = tEl factor de seguridad es:Bpermisiblesn8 . 9780 . 138= =tt20y permisibleS 40 , 0 = teBhPuesto que el factor de seguridad es 2.5, se tiene:( )( )mm he73 . 170 . 1385 . 2 8 . 978= =Practica Domiciliaria1.-Dos placas de aceroestn soldadas a la vigapor soldaduras de filete.Las dimensioneslongitudinales se dan enmilmetros. La cargavertical es de 10 KN,esta carga esta divididapor igual entre los doslados. Si se usa una barrade soldadura, serie E60 y21de soldadura, serie E60 yun factor de seguridadde 3 Qu tamao desoldadura debeespecificarse?2.-El bastidor de una bicicleta est hecho de tubos circulares soldados con un dimetro exterior de30mm y un espesor de pared de 2,5mm. Un ciclista que va colina arriba durante una carrera jalaverticalmente hacia arriba del manubrio derecho para compensar por el gran empuje hacia abajo sobreel pedal derecho. Al hacer eso aplica un par de torsin de 500N-m al bastidor de la bicicleta.Ignorando el cortante directo, Cul es la longitud de una parte del espesor de pared del tubo de2,5mm que se tiene que cubrir por la soldadura, si el esfuerzo a la fluencia por cortante es de 180 MPaen el material de soldadura, y se aplican 250 N-m a cada soldadura?Practica Domiciliaria3.-Un electrodo AWS nmero E100XX sirvepara soldar la mnsula a la placa, la mnsulatiene un espesor de 1 pulgada como se muestra.Encuentre la carga mxima F considerando quepuede soportar un factor de seguridad de 3,5contra la fluencia. Cul es el esfuerzo mximoen la soldadura y donde ocurre? Las dimensionesse dan en pulgadas4.-Se muestra un tubo soldado a unsoporte fijo. Hllese el momento detorsin T que puede aplicarse si elesfuerzo cortante permisible en lasoldadura es de 20,000Lbr/pulg2 .22