UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES FACULTAD DE...

Almozni, Bogado, Iurinic, Myronow, Vazquez

UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES FACULTAD DE INGENIERÍA

Cátedra: CONSTRUCCIONES METÁLICAS Y DE MADERA

Trabajo Práctico 4: UNIONES SOLDADAS Y TRAXION AXIL

Alumnos: Almozni, Leonardo Iván Bogado, Gustavo Orlando Iurinic, Gustavo Rafael

Myronow, Gustavo Damián Vazquez, Gustavo Ariel Año: 2010


Uniones abulonadas

Ejercicio 1 Definir los siguientes conceptos: 1. Medio de unión, elementos auxiliares, junta. 2. Garganta, espesor efectivo de garganta, longitud efectiva y área efectiva. 3. Penetración total y parcial. 4. Definir sintéticamente los distintos tipos de soldadura.

Ejercicio Nº 2: Resumir las especificaciones exigidas, referidas al cálculo y verificación de uniones mediante soldadura. Ejercicio 1 1.1.Medio de unión Medios de unión se refieren a todos aquellos elementos que transmiten esfuerzos en las juntas de uniones. Incluye esta clasificación soldadura bulones remaches y todo otro medio que asegure la transmisión de esfuerzos. Junta Es la unión de dos o más extremos, superficies o bordes que resisten carga en las estructuras metálicas. Sus características deben describir el tipo de unión realizada, el tipo de elemento de unión y la forma de transmitir las cargas. Elementos auxiliares Los elementos auxiliares son los que se utilizan para construir la unión en sí. Dentro de este grupo podemos mencionas a las chapas de nudo, las cartelas, los angulares, los casquillos, etc. 1.2. Garganta Es la distancia más corta entre la raíz de la soldadura y la cara de soldadura. La garganta determina el tamaño y resistencia de una soldadura de filete. Sección de garganta: Es la sección del cordón determinada por el plano bisector del ángulo diedro que lo contiene. Área de sección de garganta: Es la obtenida multiplicando la garganta del cordón por su longitud eficaz Espesor efectivo de garganta Es el espesor de la parte unida más delgada de la unión soldada. Si la unión es a tope con penetración parcial, el espesor efectivo puede ser menor que el espesor de preparación.


Longitud efectiva La longitud efectiva de una soldadura a tope entre 2 piezas es el ancho de la pieza más angosta, aún en el caso de soldaduras inclinadas respecto al eje de la pieza. La longitud efectiva de una soldadura de filete es la longitud total del filete incluyendo retornos. Si el filete esta en un agujero circular o ranura la longitud será la del eje del cordón trazado por el centro del plano de la garganta, pero el área efectiva no será mayor que el área nominal del agujero o ranura medida en el plano de falla.

Área efectiva El área efectiva de las soldaduras de penetración o de filete es el producto de su longitud efectiva por la garganta efectiva. En soldaduras de tapón o de ranura, es el área de la sección transversal nominal del tapón o ranura, medida en el plano de falla. Penetración total Cuando la zona fundida cubre totalmente en el ancho de unión.

Penetración parcial Cuando la soldadura se realiza con un espesor de garganta menor que el espesor total de la unión.


Distintos tipos de soldadura Soldadura de punto Consiste en unir chapas de pequeño espesor, mediante la aplicación de un arco sin material de aporte. El proceso consiste en colocar una chapa sobre la otra en el pico de la soldadura, se aplica presión y se hace pasar una corriente eléctrica entre ellas. La corriente funde la superficie de contacto entre ambas chapas, uniéndolas en un pequeño “punto”. Soldadura eléctrica Es un proceso de soldadura con material de aporte, en el cual se produce un arco eléctrico entre la pieza a soldar y la varilla de material de aporte. El arco eléctrico, funde tanto la pieza a soldar como la punta de la varilla del electrodo de material de aporte, cuyas gotas de material fundido se funden con el material base formando un nuevo material que rellena la junta. Existen diferentes tipos de uniones soldadas con este tipo de soldadura: Soldadura a tope Se utiliza para unir elementos que están en un mismo plano, o cuando se deben realizar uniones “Te”, y para uniones acampanadas en barras redondas. Soldadura a filete Las soldaduras de filete son usadas para hacer juntas de enfrentamiento perpendicular como esquinas y las juntas "T". Estas soldaduras son, básicamente, triangulares vistas desde su sección, aunque su forma no es siempre un triangulo perfecto o isósceles. Soldadura a tapón Las soldaduras de tapón o de muesca pueden ser usadas para transmitir corte en uniones de solape o para prevenir el pandeo de las partes traslapadas y para unir las partes componentes de barras armadas. Combinaciones de soldaduras


Ejercicio 2 Las disposiciones se refieren los requerimientos mínimos para el diseño, fabricación y montaje de estructuras de acero a través de la utilización de conexiones o uniones por la técnica de soldadura. No se refieren a uniones de tubos. Rebajes en vigas y agujeros de acceso para soldar Todos los agujeros de acceso necesarios para facilitar las operaciones de soldadura, tendrán una longitud en la raíz de la soldadura a ejecutar no inferior a 1,5 veces el espesor del material en el cual se hace el agujero. La altura del agujero será adecuada para depositar el metal de aporte en las chapas adyacentes y proveer suficiente espacio para colocar las chapas de respaldo en el material en el cual se efectúan los agujeros, pero no será menor que el espesor del material. En perfiles laminados y secciones armadas, todos los rebajes en vigas y agujeros de acceso serán realizados libres de entallas y ángulos agudos entrantes excepto, en el caso de la unión soldada del ala y alma en vigas armadas, en que se permite que el agujero de acceso termine en dirección perpendicular al ala. Para perfiles pesados, los cortes de rebajes y agujeros de acceso realizados con soplete tendrán la superficie pulida y serán inspeccionados mediante partículas magnéticas o tintas penetrantes antes de depositar el cordón de soldadura. Si la transición curva de los agujeros de acceso y rebajes se realizan mediante taladrado o aserrado, no será necesario su amolado. Los agujeros de acceso y los rebajes en otros tipos de secciones para vigas, no necesitan ser amolados ni inspeccionados mediante partículas magnéticas o tintas penetrantes. Resistencia mínima de las uniones Excepto para barras de vigas reticuladas, diagonales de columnas armadas y tensores de barras de sección circular, las uniones tendrán una resistencia de diseño para acciones mayo radas no menor que 12 kN. Distribución de bulones y soldaduras En las uniones de barras axilmente cargadas las soldaduras se dispondrán de manera que el centro de gravedad de los medios de unión se ubique en el eje de gravedad de la barra, a menos que los efectos de la excentricidad sean considerados en el cálculo. La especificación anterior no es aplicable a las uniones extremas de barras axilmente cargadas de ángulo simple, ángulos dobles, tes o secciones similares sometidas a cargas estáticas, o sea donde no existen efectos dinámicos ni efectos de fatiga. Bulones en combinación con soldadura En uniones nuevas no se aceptará colaboración en la trasmisión de esfuerzos entre soldaduras y bulones comunes tipo A307 o bulones de alta resistencia en uniones de tipo aplastamiento. Si se utiliza soldadura, la unión soldada se deberá dimensionar para absorber todas las solicitaciones requeridas de la unión. En las uniones nuevas se puede considerar que existe colaboración entre soldaduras y bulones de alta resistencia en uniones de deslizamiento crítico. El dimensionamiento se deberá realizar para los efectos de acciones mayo radas. En las modificaciones de estructuras existentes en las cuales se utilicen soldaduras, se puede aceptar que los remaches y bulones de alta resistencia ajustados con los requerimientos para uniones de deslizamiento crítico, sean utilizados para trasmitir las solicitaciones requeridas resultantes de las acciones efectivamente actuantes al momento de la modificación. Las soldaduras serán dimensionadas para trasmitir las resistencias requeridas, resultantes de las acciones adicionales a las anteriores que actúen en la estructura modificada.


Ejercicio 3

AREA BRUTA (cm2) 4,78

DIAMETRO AGUJERO (CM)

1

ESPESOR CAÑO (CM) 0,32

Fy (Kg/cm2) 2350

Fu (Kg/cm2) 3600

VERIFICACION POR AREA BRUTA

∅t 0,9

Pc (Tn) 10,11 Pu(Tn) 9,60

DISEÑO DE LA SOLDADURA Pu(Tn) 9,60

Le(cm) 14,95

eg(mm) 3,04

Para el cálculo de la soldadura, supusimos que la resistencia del caño es Pc, que calculamos con la siguiente expresión: . .c g yP t A Fφ= , con tφ =0,9. Luego supusimos que

la resistencia estaba actuando al 95% de su capacidad, y obtuvimos con esto Pu, multiplicando Pc por 0,95. La longitud de la soldadura, es igual a la longitud de la circunferencia del caño, a la mitad de su espesor. Por último, calculamos el espesor de la soldadura con la formula:

. .u

ge y

Pe

L Fφ= , con tφ =0,9.

Ejercicio 4

Pu(Tn) 4,5

ALA (pulg) ALA(pulg) ESP (pulg) AREA BRUTA (cm2) 4.78 PNL 1 1 0,1875

DIAMETRO AGUJERO (CM) 0

ESPESOR PLANCHUELA (CM)

0,47625 Fy (Kg/cm2) 2350


∅t 0,9

Ag(cm2) 2,13

DISEÑO DE LA SOLDADURA

Garganta

d(mm) 4,76

eg(cm) 0,34 Fexx(Kg/cm2) 4130

∅w 0,6

Fw(Kg/cm2) 2478

Le(cm) 8,99

Lemin(cm) 1,91


Distribución XL 0,79

relacion XL/(L-XL) 0,45

Costura mayor (cm) 6,19

Costura menor (cm) 2,80

Primero verificamos la resistencia de la planchuela a la solicitación a tracción, y siendo el area necesaria menor que la real de la planchuela, verifica esta condicion. Para el diseño de la soldadura, calculamos el espesor de la garganta, como la proyección del espesor de la planchuela. Luego, la resistencia del material de aporte, Fexx es dado por el reglamento, y es afectado por un coeficiente de seguridad wφ =0,6. Fw será la resistencia

minorada del material de aporte. Para calcular la longitud mínima de la soldadura, usamos la siguiente expresión:

. .u

eg w

PL

e Fφ= .

Luego distribuimos la soldadura de manera que el baricentro de la misma coincida con el baricentro del perfil, de modo que resultaron dos cordones de soldadura, el menor ubicado en el borde alejado del baricentro, y el mayor en el borde cercano, donde se unen ambas alas del perfil.

Ejercicio 5 Ejercicio 4 del práctico 3

ALA (pulg) ALA(pulg) ESP (pulg) E (Kg/cm2) 2100000 PNL 2 2 0,25

ESPESOR PLANCHUELA (CM) 0,635 Fy (Kg/cm2) 2350


∅t 0,9

Ag(cm2) 6,17

Pu 13,05

DISEÑO DE LA PLANCHUELA DE UNIÓN

Pu 13,05

Ag(cm2) neces. 3,09

Planchuela 1 1/2 x 1/2 Ag(cm2) 3,8


DISEÑO DE LA SOLDADURA A FILETE

Garganta

d(mm) 6,35

eg(cm) 0,45

Fexx(Kg/cm2) 4130

∅w 0,6

Fw(Kg/cm2) 2478

Le(cm) 19,55

Lemin(cm) 2,54

Distribución XL 1,49




DEFORMACION

DL(cm) 0,22

Ejercicio 5 del práctico 3

Pu(Tn) 20

F 0,9

E(Kg/cm2) 2100000 Fy (Kg/cm2) 2350

DIMENSIONADO

Agnec(cm2) 9,46

Adopto 4"x1/2"

Ag(cm2) 10,13

DiIMENSIONADO DEL ELEMENTO DE UNION Caso 1: 2 Planchuelas 3" x 5/16" Ag(cm2) 4,75

Caso 2: 1 Planchuela 2 1/2"x3/4" Ag(cm2) 9,5

DISEÑO DE LA SOLDADURA Caso 1

Garganta d(mm) 7,94

eg(cm) 0,36

Fexx(Kg/cm2) 4130

∅w 0,6

Fw(Kg/cm2) 2478


Le(cm) 37,23

Lemin(cm) 3,18

DISEÑO DE LA SOLDADURA Caso 2

Garganta

d(mm) 19,05 eg(cm) 1,15

Fexx(Kg/cm2) 4130

∅w 0,6

Fw(Kg/cm2) 2478

Le(cm) 11,73

Lemin(cm) 7,62

DEFORMACION

DL(cm) 0,21

Ejercicio 6 del práctico 3

Pu(Tn) 38

ALA (pulg) ALA(pulg) ESP (pulg)

E(Kg/cm2) 2100000 PNL 2 1/2 2 1/2 0,3125

F 0,9

Fy (Kg/cm2) 2350

DIMENSIONADO

Agnec(cm2) 8,98

PNL x 2 2 1/2"x2 1/2"x5/16"

Ag(cm2) 9,57

DISEÑO DE LA SOLDADURA


Garganta d(mm) 7,94

eg(cm) 0,36

Fexx(Kg/cm2) 4130

∅w 0,6

Fw(Kg/cm2) 2478

Le(cm) 70,75

Lemin(cm) 3,18

Distribución

XL 1,86




DEFORMACION

DL(cm) 0,21

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