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• Steev Agüero Valencia

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UNIVESIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGÍA

Cálculo de Elementos de Máquinas I

Uniones soldadas Ing. Erick Maldonado Nova [email protected] Verano 2015 1

Índice: 1) simbología y tipos de uniones soldadas 2) Juntas soldadas a tope 3) Juntas soldadas a filete 4) Resistencia de soldadura

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1) Simbología y tipos de uniones soldadas Símbolos de acuerdo con la American Welding Society (AWS). La flecha de este símbolo apunta hacia la unión que se va a soldar. El cuerpo del símbolo contiene todos los elementos que se consideran necesarios

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Símbolos de soldadura por arco y autógena.

Soldaduras de filete. a) El número indica el tamaño del cateto; la flecha debe apuntar sólo hacia una de las soldaduras cuando ambos lados son iguales. b) El símbolo indica que las soldaduras son intermitentes y con longitud de 60 mm y con una distancia de 200 mm entre centros. 4

Soldadura a tope o de ranura: a) cuadrada soldada a tope a ambos lados; b) V simple con bisel a 60° y abertura de la raíz de 2 mm; c) V doble; d) bisel sencillo. 5

Soldaduras especiales de ranura: a) unión en T para placas gruesas; b) soldaduras en U y J para placas gruesas; c) soldadura en esquina (también puede tener un cordón de soldadura en el interior para mayor resistencia, pero no debe usarse para cargas pesadas); d) soldadura de borde para lámina de metal y cargas ligeras. 6

2) Juntas soldadas a tope En la figura siguiente se presenta una junta a tope típica con ranura en V cargada longitudinalmente con la fuerza P.

P

P

-h no incluye el espesor del refuerzo. Este refuerzo sirve para compensar las grietas o huecos de la junta. - Para que la soldadura resista mejor a la fatiga, en la práctica lo que se hace es esmerilar (amolar) el refuerzo pues en el punto A se origina concentración de tensiones. 7

2) Juntas soldadas a tope Para resistir este tipo de carga la tensión normal media se expresa como:

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2) Juntas soldadas a tope 2.2 Resistencia de la Soldadura a esfuerzos de corte

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2) Juntas soldadas a tope 2.2 Resistencia de la Soldadura a esfuerzos de corte

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3) Juntas soldadas a filete El modelo de cálculo en el diseño de la soldadura es despreciar el esfuerzo normal y basar el tamaño de la junta, en la intensidad del esfuerzo cortante medio. En el área de la garganta de la soldadura a 45º de los catetos. Esta es la mínima área del cordón por donde tiene que fallar a corte (Planos de corte de la soldadura en la garganta).

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τ=

sin 45 =

.

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Sin embargo, en el diseño se acostumbra basar el esfuerzo cortante en el área de la garganta y prescindir totalmente el esfuerzo normal, en consecuencia la ecuación del esfuerzo medio es: Este valor de esfuerzo utilizado habitualmente en el diseño es 1,26 veces mayor a la expresión del corte máximo, vista anteriormente. 13

3.1) Carga paralela y transversal

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3.2) Carga de torsión

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Cálculo del área A

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Cálculo de la distancia r y la ubicación del baricentro

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Cálculo del momento de inercia polar del grupo de juntas (J) respecto al baricentro (G)

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Cálculo del momento de inercia polar del grupo de juntas (J) respecto al baricentro (G)

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Cálculo del momento actuante

3.3) Cálculo utilizando tablas

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OBS: en las fórmulas del área A : h debería decir hc.

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OBS: en las fórmulas del área A : h debería decir hc.

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3.3) Uniones soldadas sujetas a flexión Se muestra un voladizo superior y en la inferior. de fuerza cortante V y cortante primario en las total de la garganta.

soldado a un soporte mediante soldaduras de filete en la parte Un diagrama de cuerpo libre de la viga mostraría una reacción una reacción de momento M. La fuerza cortante produce un soldaduras de magnitud (ver ec. Siguiente) donde A es el área

El momento M induce una componente de esfuerzo cortante en la garganta de 0.707τ, donde están las soldaduras.

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Si se consideran las dos soldaduras de la figura 11 b como líneas, se observa que el segundo momento del área unitaria es

El modelo proporciona el coeficiente de 1.414, en contraste con las predicciones de 1.197 mediante la energía de distorsión, o 1.207 mediante el cortante máximo. El enfoque conservador de 1.414 del modelo no consiste en que sea simplemente mayor que 1.197 o 1.207, sino que los ensayos que se realizaron para validar el modelo demuestran que es suficientemente grande. El método de considerar las soldaduras como una línea no interfiere con el enfoque conservador del modelo. También hace posible el uso de la tabla a continuación con todas las inconveniencias que resultan. 25

Propiedades torsionales de las soldaduras de filete Tabla 9.1

Nota: en estas tablas “h” es la longitud del cateto del cordón de soldadura.

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Propiedades torsionales de las soldaduras de filete

Nota: en estas tablas “h” es la longitud del cateto del cordón de soldadura.

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Propiedades torsionales de las soldaduras de filete

Nota: en estas tablas “h” es la longitud del cateto del cordón de soldadura.

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Fuente: Diseño de elementos de máquinas, Shigley (pag. 467)

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Bibliografía: Diseño en ingeniería mecánica, Shigley Mischke Diseño de elementos de máquinas, Robert L. Mott Soldadura. Aplicaciones y práctica, Horwitz Pablo Ringegni, Cálculo de uniones soldadas.

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