– Los códigos establecen las cargas máximas admisibles en función de
la fluencia (pese a ser especificados los electrodos por la resistencia
última) y en función de la teoría de rotura de máxima energía de
distorsión.
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Cargas Admisibles de metal de aporte según AISC (American Institute
of Steel construcción)
EJEMPLO: UNION SOLDADA BAJO CARGA DE TORSION Y CORTE
La ménsula de la figura, de planchuela de ½ “ de acero SAE1015
soporta una carga 8000 lb, ha sido fijada con una soldadura de filete
con electrodo E60XX. Dimensionar la soldadura. Carga estática
– Posición del Centroide del perfil de soldadura (c.g.)
Nx = 5” , Ny = b2 / (2b + d) = 1,25”
Se aplica superposición de efectos.
Se hacen los cálculos para sección unitaria por ser la dimensión de la
soldadura la incógnita a determinar.
Efecto por Corte: Area unitaria = Au = 5 +10+ 5 = 20”
t´ = F / (Au * t) = 8000 / (20 * t)= 400/t lb X pulg.(sección)
– Efecto por Torsión: Par Torsor = 8000 * (20 + 3,75) = 190000 lbxpulg.
Momento de Polar de 2do. Orden unitario de tabla
Ju = (8b3 + 6bd2 + d3) / 12 – b4 / (2b +d) = 385,4 pulg3
– La solicitación en el punto mas comprometido del perfil de soldadura
(punto A o B los mas lejanos de c.g.)
t´´= M * r / (Ju * t) = 190.000 * (52 + 3,752)1/2 / (385,4*t) = 3080 / t lbxpulg
Que se descompone en direcciones vertical y horizontal para
componerlo vectorialmente con el corte
t´´v = (1/t) * (3,75 / (52 + 3,752)1/2) * 3080 / t = 1850/t lbxpulg.
t´´h = (1/t) * (5 / (52 + 3,752)1/2) * 3080 / t = 2460/t lbXpulg.
Modulo del vector t total sumando las componentes según las direcciones coordenadas
|t| = (1/t) * [24602 + (400 + 1850)2]1/2 = (1/t) * 3330 lbxpulg (sección)
El valor de la tensión permisible (tabla)
es de 18000 psi
Resulta como límite tproyecto = tpermisible = 3330 / t = 18000 psi
Por lo tanto la sección resistente de la garganta del cordón de
soldadura es
t = 3330 / 18000 = 0,185 pulg.
La dimensión característica del cordón es el cateto, que de acuerdo al método de cálculo adoptado es
h = t / cos 45 = 0,185 / 0,707 = 0,261 pulg
Se debe optar entre cordones standard
¼” = 0,25 < 0,261 < 0,375 = 3/8”
La decisión final se toma teniendo en cuenta aspectos tecnológicos,
posición de la soldadura, capacitación del personal, etc, etc.
Genericamente, supuestos los demas factores óptimos se podría
considerar la soldadura de ¼”, teniendo en cuenta que la excesiva
“carga” de soldadura aumenta la probabilidad de deformaciones.
Sin embargo dado el bajo costo propio de la soldadura (respecto a
otros medios de union, roblonado, abulanado,etc) en las soldaduras
de poca “carga en kilos de soldadura” se tiende a asegurar
sobredimensionando.
Respecto al cálculo sobre el metal de base, teniendo en cuenta que
el material del metal base y del electrodo son de similar resistencia y
que el espesor de metal base es mayor que el del cordón de soldadura
se puede obviar la verificación.
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