Soldadura Tipos

TUTORIAL N 46/2.011

CLCULO MECNICO DE LAS UNIONES

SOLDADAS

Revisin: 2011

TUTORIAL N. 46/2.011

ARATEC ingeniera. www.aratec-ingenieria.com

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NDICE DE CONTENIDOS

1. Introduccin

1.1. Generalidades

1.2. Clasificacin de las uniones soldadas

1.3. Clculo para soldaduras a tope

2. Resistencia de un cordn de soldadura

2.1. Generalidades

2.2. Resistencia de clculo de las soldaduras en ngulo

2.3. Resistencia de clculo de las soldaduras a tope

2.4. Disposiciones constructivas

3. Resolucin de uniones tpicas sometidas a traccin

3.1. Unin con slo cordones frontales

3.2. Unin con slo cordones laterales

3.3. Unin con slo cordones oblicuos

3.4. Unin con cordones frontales y laterales combinados

4. Resolucin de uniones tpicas sometidas a flexin

4.1. Unin con slo cordones frontales longitudinales

4.2. Unin con slo cordones frontales transversales

4.3. Unin con slo cordones frontales longitudinales y transversales

5. Solicitaciones de torsin y esfuerzo cortante combinados


5.2. Unin con dos cordones laterales y uno frontal



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CLCULO MECNICO DE LASUNIONES SOLDADAS

1. Introduccin

1.1. Generalidades

El objetivo de este tutorial es exponer los diferentes mtodos de clculo de las uniones soldadas, los distintos criterios existentes y la filosofa que subyace, todo ello orientado a poder calcular la resistenciaque presenta un cordn de soldadura a las solicitaciones a que puedan verse sometidas.

Por lo tanto, es un tutorial eminentemente prctico, muy til para todo aquel que pretenda disear uniones soldadas, y quiera estar seguro de su resistencia al uso.

1.2. Clasificacin de las uniones soldadas

Las uniones soldadas se pueden clasificar segn la posicin relativa de las chapas soldadas en:

- soldaduras en ngulo: en este tipo de configuracin no se realiza ningn tipo de preparacin en los bordes de las piezas a unir antes de soldar y la penetracin del cordn se debe exclusivamente a la fusin que se genera durante el proceso;

- soldaduras a tope: en este tipo antes de soldar se realiza unapreparacin de bordes en las piezas, con el objeto de favorecer la penetracin del cordn (en las piezas de poco espesor no es necesaria). A la vez, en las uniones a tope se puede distinguir:

de penetracin completa, cuando la fusin y mezcla entre elmaterial base y el de aportacin alcanza a todo el espesor de launin;

de penetracin parcial, si esta fusin y mezcla no alcanza a todo el espesor.



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Estos tipos definidos por la geometra de la unin, se pueden combinar de la forma indicada en la tabla siguiente.

Tipo de uninTipo de soldadura Unin a tope Unin a tope en T Unin de solape

Soldadura en ngulo

Soldadura de ojal (o en ranura)

Soldaduraa tope con

penetracincompleta

Sencilla en V

En doble V

Sencilla en U

En doble U

Soldaduraa tope con

penetracinparcial

En dobel V

En doble U

En chafln doble



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1.3. Clculo para soldaduras a tope

Para el caso de las soldaduras a tope, el nuevo Cdigo Tcnico de la Edificacin (en adelante CTE) o la anterior NBE EA-95, especifica que estas soldaduras, si son realizadas correctamente, esto es, ejecutadas continuas en toda su longitud y a penetracin total, entonces no requieren clculo alguno. En este caso la resistencia de clculo, es decir, lo que aguante ante cualquier solicitacin, va a estar condicionada con la resistencia que tenga la pieza ms dbil de entre las unidas mediante la soldadura.

Una soldadura a tope se considera que tiene una penetracin total si la fusin entre el material base y el de aportacin se produce en todo el espesor de la unin. Se adjunta figuras representativas del caso,

Por otro lado, se definirn aquellas soldaduras como de penetracin parcial cuando la penetracin sea inferior a dicho espesor. En las ilustraciones siguientes se representan a modo de ejemplo este tipo de uniones soldadas,

Como se aprecia, en ambos casos el tipo de unin podr ser a tope o a tope en T.



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2. Resistencia de un cordn de soldadura

2.1. Generalidades

El clculo de la resistencia de un cordn de soldadura tiene una base experimental y basada en la experiencia obtenida. Es por ello que no existe un criterio nico y universal, sino que cada norma o pas tiene su propio criterio. No obstante, se puede tomar como referencia cualquiera de las normas de clculo existentes, que stas suponen implcita o explcitamente las siguientes bases comunes sobre los que se levantan sus respectivos criterios de clculo:

1.- que durante la ejecucin de la soldadura que se pretende calcular su resistencia, se han seguido en todo momento las reglas de buena prctica;

2.- que las caractersticas mecnico-resistentes del metal de aportacin son, como mnimo, iguales a las del metal de base;

3.- que en el diseo del cordn, se ha evitado, mediante la oportuna eleccin del material y de los detalles constructivos adecuados, el peligro de una rotura frgil.

De acuerdo con la segunda de estas hiptesis, las uniones a tope con penetracin completa, no necesitan ser calculadas, y es evidente que su capacidad portante saldr superior o al menos igual que las de las piezas que une (no obstante, en uniones sometidas a cargas dinmicas s que es preciso comprobarlas).

Por lo tanto, en lo que sigue el clculo mecnico de las uniones soldadas se centrar para el caso de las uniones en ngulo, y todo el desarrollo terico que a continuacin se expondr, ser de aplicacin para este tipo de uniones.

Para comenzar con el estudio de las uniones en ngulo, se va a definir lo que se llama el plano de garganta del cordn de soldadura. Enestos cordones en ngulo se define el llamado plano de garganta A (ver figura siguiente que se adjunta), el determinado por la lnea interseccinde los dos planos a unir y la altura del mayor tringulo issceles que puede ser inscrito en la seccin del cordn. A esta altura se le denomina ancho de garganta o espesor de garganta, o simplemente garganta, a, del cordn. En la siguiente figura tambin se han representado las tensiones que pueden solicitar un cordn de soldadura en ngulo,



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Por lo tanto, el cordn de soldadura se puede asimilar a untringulo issceles, como se representa en la figura siguiente, del cual seva a tomar como seccin de clculo la definida por la altura a (la garganta del cordn) de dicho tringulo issceles, por ser la de menor seccin.

Asimismo, se va a considerar que las tensiones son constantes a lo largo del plano definido por la altura a y cuya superficie es a*L, siendo L la longitud del cordn de soldadura.



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A continuacin sobre este plano, se van a definir las componentes de las tensiones que se generan en un cordn de soldadura, a saber quesern: una tensin normal al plano , y otras dos componentes sobre el plano de referencia y perpendiculares entre s, t a y t n.

A partir de estas tensiones, ya cada norma monta su expresin de clculo, obtenida a partir de una base experimental, que proporciona la resistencia ltima de un cordn de soldadura. As por ejemplo, la norma NBE EA-95, defina como condicin de seguridad de una soldadura en ngulo, que la tensin de comparacin, c*, (obtenida mediante una expresin matemtica que a continuacin se expone de las tensiones anteriores) sea inferior a la resistencia de clculo del acero. Es decir, que

c*= )1.8 an 222 ++ ( u

siendo u la resistencia de clculo del acero

Siguiendo con el planteamiento llevado hasta ahora, se va a dar un paso ms en el desarrollo. Este va a ser el de sustituir las tensiones anteriores por otras que van a ser ms intuitivas y fciles de calcular.

As, y como ya se ha visto anteriormente, la tensin de comparacin anterior est referida a tensiones que actan en el plano de garganta de la soldadura. En general, va a resultar ms sencillo para el clculo si se abate la seccin de garganta sobre una de las caras del cordn, segn la figura siguiente.

Sobre esta cara abatida, se puede definir las tensiones (n,tn,ta) segn se muestra en la figura anterior.



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Ahora slo falta relacionar ambos grupos de tensiones (,t n,t a) que es la que aparece en la expresin del clculo de la tensin de comparacin, c*, y (n,tn,ta) . Esta relacin entre ambos grupos detensiones unitarias es la siguiente que se expresa:

= )( ntnx +2

1

t n= )( ntnx 2

1

t a=ta

2.2. Resistencia de clculo de las soldaduras en ngulo

Como criterio general, todas las normas vigentes admiten que un cordn en ngulo agota su capacidad resistente cuando una determinada funcin del estado tensional, llamada tensin de comparacin, c*,alcanza el valor de la tensin ltima del metal de base. Es decir, y traducido en lenguaje matemtico, cuando se cumple que,

c*= f( ,t a ,t n) =u

Hay que resaltar que c* no es ms que un artificio ideado para facilitar los clculos; y por consiguiente, no es una tensin real que pueda medirse con un dispositivo experimental.

Despus de muchos aos de estudio, y dada la complejidad del estado tensional existente en un cordn de soldadura, todava no ha sidofactible llegar a la determinacin terica de dicha funcin c*.

No obstante, y para dar una respuesta vlida y a la vez que funcione, tradicionalmente se han admitido como vlidas expresiones de la forma siguiente para la tensin de comparacin:

c*= x ))(( 222 ank ++

donde los coeficientes , k, se calculan mediante la realizacin de ensayos experimentales donde los cordones de soldadura son llevados hasta la rotura (de ah el que no se trabaje en tensiones admisibles).



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A continuacin se van a mostrar una serie de expresiones propuestas por las distintas normativas para el clculo de la resistencia de los cordones de soldadura:

- Mtodo direccional:

Mediante este mtodo, se pasa a descomponer los esfuerzos transmitidos por unidad de longitud en sus componentes tensionales, segn se muestra en la figura siguiente, suponiendo que sobre la seccin de garganta hay una distribucin uniforme de tensiones.

Si se aplica este mtodo de comprobacin, la soldadura ejecutada en ngulo ser suficiente si, con las tensiones de clculo, se cumple simultneamente que,

)3 an 222 ++ ( M2w

uf

0.9xM2

uf

siendo,uf , resistencia ltima a traccin de la pieza ms dbil de la unin; , la tensin normal perpendicular al plano de la garganta;

n , es la tensin tangencial (en el plano de la garganta) perpendicular al eje del cordn;

a , la tensin tangencial (en el plano de la garganta) paralelo al eje del cordn;

M2 , es un factor parcial de seguridad, de valor 1.25w , es el coeficiente de correlacin, segn lo dado en la siguiente tabla

Coeficiente de correlacin, wAcero uf , N/mm2 wS 235 360 0,80S 275 430 0,85S 355 510 0,90



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- Mtodo de la mxima tensin tangencial

Aplicando este otro criterio, la resistencia de un cordn de soldadura en ngulo es suficiente si la resultante de todas las fuerzastransmitidas por el cordn y por unidad de longitud, esto es, FW,Ed, no supera el valor de su resistencia de clculo, FW,Rd, con independencia de la orientacin del cordn.

La comprobacin de resistencia por unidad de longitud de un cordn en ngulo, por tanto, se realiza de acuerdo a la siguiente expresin:

FW,Ed FW,Rd=a* fw,d

siendo,

fw,d = M2w

uf

3 , segn marca el CTE y el EC3;

uf , es la resistencia ltima a traccin de la pieza ms dbil de la unin;w , es el coeficiente de correlacin, ya dado en la tabla anterior.

Por otro lado, a, es el espesor de garganta de un cordn en ngulo. Como ya se ha dicho, sta ser la mayor de las alturas, medida perpendicularmente a la cara exterior, de los tringulos de entre los que se pueden inscribir entre las superficies de las piezas que hayan alcanzando la fusin y la superficie exterior de la soldadura, de acuerdo a las figuras siguientes,



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Se observarn las siguientes limitaciones para la garganta del cordn:

el espesor de garganta de un cordn de soldadura en ngulo no ser menor de 3 mm;

en el caso de soldadura con penetracin profunda, se podr tomar el espesor de garganta segn la figura adjunta, siempre que se demuestre por ensayos que se puede conseguir de forma estable la penetracin requerida,

en el caso en que se realice la soldadura de manera automtica con arco sumergido, se podr considerar, sin necesidad de ensayos, un incremento del 20% del espesor de la garganta, hasta un mximo de 2 mm.

Como longitud del cordn se tomar la nominal. En uniones por solape de longitudes superiores a 150a, la resistencia de clculo se reducir utilizando el coeficiente siguiente,

donde,

L, longitud total del solape en la direccin del esfuerzo.

Esta reduccin tiene en cuenta el efecto de la distribucin no uniforme de tensiones a lo largo de un cordn de cierta longitud, pero no es de aplicacin cuando la citada distribucin de tensiones en el cordn



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se corresponde con la del material base, lo que ocurre, por ejemplo, en el caso de las soldaduras en uniones ala-alma de vigas armadas.

2.3. Resistencia de clculo de las soldaduras a tope

Como ya se ha dicho anteriormente, si la soldadura es de penetracin total no es necesaria ninguna comprobacin. La resistencia de clculo ser igual a la de la ms dbil de las piezas unidas.

Por otro lado, no se permite emplear un solo cordn de soldadura a tope con penetracin parcial para transmitir esfuerzos de traccin perpendiculares a su eje longitudinal.

En uniones a tope con penetracin parcial la resistencia de clculo se determinar como la de los cordones de soldadura en ngulo, teniendo en cuenta lo siguiente:

- el espesor de garganta ser la profundidad de la penetracin que se pueda conseguir de forma estable, y que se debe determinar mediante evidencia experimental previa;

- para el caso de que se tenga preparacin de bordes en U, V, J o recto, se tomar como espesor de garganta el canto nominal de la preparacin menos 2,0 mm, a menos que se puedan justificar experimentalmente valores superiores.

Si la soldadura es en T se comprobar como una soldadura a tope con penetracin total, si se cumple lo siguiente:

anom,1+ anom,2 tcnom t/5cnom 3 mm



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En cualquier otro caso se comprobar como una soldadura en ngulo o en ngulo con penetracin si es que se cumplen las condiciones correspondientes.

Por otro lado, cuando se trate de perfiles en L o en U unidos por una sola cara, se debe tener en cuenta la excentricidad, o alternativamente, se deber considerar como seccin del perfil el rea concntrica con la resistencia de la unin.

Por ltimo, para el caso de uniones hbridas, trabajando a cortante con distinto tipo de tornillo o formadas por cordones de soldadura y tornillos, cada uno de estos grupos se dimensionar para transmitir la carga total. Sin embargo, se podrn considerar trabajando conjuntamente con la soldadura, los tornillos de alta resistencia diseados para trabajar sin deslizamiento en estado lmite ltimo. En este caso, el apriete final de los tornillos se efectuar una vez realizadas las soldaduras.

2.4. Disposiciones constructivas

A continuacin se resume en una serie de tablas que siguen las disposiciones constructivas de las soldaduras, y aquellos aspectos y requisitos a tener en cuenta en su ejecucin para cada caso y segn la normativa que se aplique.

A compresin:

A traccin:



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Espesor de garganta, aEAE DB SE-AE EC3

Caso General

a 3 mm en chapas de espesor 10 mm

a 4,5 mm en chapas de espesor 20 mm

a 5,6 mm en chapas de espesor > 20 mm

a 4 mm a 3 mm

Para piezas de seccin

tubulara 0,7tmn

TerminacinEAE DB SE-AE EC3

Caso General

Los cordones deben

prolongarse en una longitud al

menos igual a 3a

Los cordones deben

prolongarse con el mismo espesor

de garganta y longitud 2a

Los cordones deben

prolongarse con una longitud igual a 2a

Cordones discontinuosEAE DB SE-AE EC3

Se pueden utilizar en

ambientes con grado de

corrosin C1 C2, con cargas

estticas, y siempre con el

espesor de garganta

requerido sea inferior al

recomendado

No es admitido su uso en ambientes corrosivos

No deben utilizarse

soldaduras a tope

discontinuas. Su uso no est permitido en ambientes corrosivos

Distancias L1 200 mm L2 12t , 12t1 , 0,25b, 200 mm



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entre extremos de

cordones parciales

L1 12tmn (a compresin)

L1 16tmn (a traccin)

L1 una cuarta parte de la

distancia entre rigidizadores,

cuando la soldadura se usa para conectarlos a una chapa o a una parte de una pieza sometida a compresin o a

cortadura

(a compresin)L1 16t , 16t1 , 200 mm (a

traccin)

Longitud de cada cordn

parcial

L0 5aL0 40 mm L0 0,75b1, 0,75b

Cordones parciales en los extremos

En cordones en ngulo

discontinuos siempre tienen que existir, y

deben tener una

longitud 43 tmn

Es un detalle obligatorio

En cordones en ngulo

discontinuos siempre tienen que existir, y

deben tener una

longitud 43 tmn

Longitud mnimaEAE DB SE-AE EC3

Caso General

Los cordones en ngulo laterales que transmitan axil, Lw 15a

y Lw ancho de la pieza a unir



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Longitud efectivaEAE DB SE-AE EC3

La total del cordn si se mantiene el espesor de garganta nominal

Caso General Lw,ef 40 mm y Lw,ef 6a Lw,ef 30 mm y Lw,ef 6a

SolapesEAE DB SE-AE EC3

Solapes 5tmnSolapes 25mm

+cordones frontales, si

existen esfuerzos axiales

Si

Desgarro laminarEAE DB SE-AE EC3

Caso GeneralSe tratarn de evitar uniones en las que la direccin principal de las tensiones de traccin sea transversal a la direccin de laminacin de las chapas que se unen



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3. Resolucin de uniones tpicas sometidas a traccin

3.1. Unin con slo cordones frontales

Es el primer caso que se va a estudiar, en el que la unin se ejecuta slo con cordones frontales, segn la figura adjunta,

En este caso, si la seccin de garganta se abatiese sobre el plano de uno cualquiera de los lados del cordn, entonces, por equilibrio de fuerzas, resultaran las siguientes tensiones,

n=a l

F2

;

tn=0;

ta=0;

siendo F, la fuerza actuante sobre la unin.

Por otro lado, aplicando las expresiones que relacionan las tensiones del plano abatido (n, tn, ta) con las tensiones en el plano de garganta (,t n, t a),

= )( ntnx +2

1

t n= )( ntnx 2

1

t a=taque sustituyendo valores resulta lo siguiente,



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= x2

1a l

F2

t n= x2

1a l

F2

t a=ta=0;

Por otro lado, la tensin de comparacin, c*, viene dada por la expresin,

c*= )1.8 an 222 ++ ( u

que sustituyendo valores se tendr finalmente que,

c*= x181. a lF

2 u

o bien,

a lF

2 0.85 u

que sera la expresin a utilizar para comprobar la resistencia de este tipo de uniones soldadas.


En este segundo caso que se va a estudiar, resulta ser una configuracin en la que la unin se ejecuta slo con cordones laterales, segn la figura adjunta,



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Para establecer el equilibrio de fuerzas, de nuevo se abate la seccin de garganta sobre el plano de la superficie de contacto entre las dos piezas. Las dos secciones quedarn as contenidas en el mismoplano y sometidas a la tensin ta. Esta tensin puede considerarse como uniforme a lo largo del cordn, siempre que la longitud de sta no exceda de cincuenta veces el espesor de garganta, ni de doce veces el ancho del perfil unido.

Para este caso, por equilibrio de fuerzas, resultaran las siguientes tensiones en el plano abatido,

n=0;

tn=0;

ta=t a= a lF

2;

Las tensiones en el plano de garganta (,t n,t a), van a resultarcomo siguen,

=0;t n=0;t a= a l

F2

;

Por otro lado, la tensin de comparacin, c*, viene dada por la expresin,

c*= )1.8 an 222 ++ ( u

que sustituyendo valores se tiene que,

c*= ( )2281 a lFx. uo bien,

a lF

2 0.75 u

que sera la expresin a utilizar para comprobar la resistencia para esta configuracin de unin.



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3.3. Unin con slo cordones oblicuos

El caso que a continuacin es como el que se muestra en la figura siguiente,

Para este caso se realizar el abatimiento de la seccin de la garganta sobre el lado del cordn normal a la superficie de contacto entre las dos piezas. Para este caso, por equilibrio de fuerzas, resultaran las siguientes tensiones en el plano abatido,

n=a

lsenF

2 =

a

hsenF

2

2

tn=0;

ta= a

lF2

cos =a

h

senF2

cos

siendo F, la fuerza actuante sobre la unin.

Por otro lado, aplicando las expresiones que relacionan las tensiones del plano abatido (n, tn, ta) con las tensiones en el plano de garganta (,t n, t a), estas ltimas van a resultar como siguen,

= n cos45t n=n 45sent a=ta



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Por otro lado, como ya se sabe, la tensin de comparacin, c*, viene dada por la expresin,

c*= )1.8 an 222 ++ ( u

que sustituyendo valores anteriores se y operando se va a obtener finalmente que,

a lF

2 u

es decir, que la expresin que proporciona la resistencia del cordn es la siguiente,

F a l2 udonde, , es un coeficiente que toma los valores definidos en la

siguiente tabla en funcin del ngulo, , o de inclinacin del cordn,

Valores de 0 0.75

30 0.7760 0.8190 0.85

3.4. Unin con cordones frontales y laterales combinados

En este caso, la resistencia final de la unin no es igual a la suma de las resistencias de cada cordn, y experimentalmente se han obtenidoque la contribucin de cada cordn a la resistencia final de la unin va a depender de la relacin geomtrica de entre todos los cordones.



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As, segn la figura anterior se pueden presentar los siguientes casos:

Caso I) Si la longitud de los cordones laterales es mucho mayor que la longitud de los cordones frontales (L2>1.5h, siendo L2 la longitud de los cordones laterales, y h el espesor de la chapa unida).

En esta situacin los cordones frontales no absorben carga, y la unin se calcula slo trabajando los cordones laterales. Este caso se calcula como se expuso en el apartado 3.2

Como consejo de buena prctica en la ejecucin de este tipo de uniones se recomienda no ejecutar las uniones como se muestran en las siguientes figuras, dado que el cordn con denominacin C3 llegar a la rotura mucho antes que los cordones laterales C2 hayan podido desarrollar toda su resistencia.

Caso II) Situacin en la que los cordones frontales y laterales cumplen que son aproximadamente igual en longitud (0.5h



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Siendo k=221

1

sen+

Los valores que toma estn dados en la tabla del apartado anterior 3.3, mientras que en la siguiente tabla se adjunta los valores de K.

Valores de K

k= 2211

sen+0 1.0

10 0.9520 0.8130 0.6640 0.5550 0.4660 0.4070 0.3680 0.3490 0.33

Caso III) Situacin en la que los cordones frontales y laterales cumplen que son aproximadamente igual en longitud (0.5h



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F2= )(. ulx 22750 aF3= u 33 al

Los valores que toma estn dados en la tabla anterior (apartado 3.3).

Caso IV) Situacin en la que los cordones laterales es mucho menor que la de los cordones frontales (l20.5l1).

En este caso, la mxima carga admisible de la unin viene dada por la siguiente expresin,

Fmx= 31 F2+ F1

siendo,

F2= )(. ulx 22750 aF1= u 11 al



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4. Resolucin de uniones tpicas sometidas a flexin

4.1. Unin con slo cordones frontales longitudinales

La siguiente figura muestra una configuracin tpica donde las uniones estn sometidas a flexin,

Para este caso se realizar el abatimiento de la seccin de la garganta sobre el lado del lado del cordn paralelo al eje del momento flector actuante. Por equilibrio de fuerzas y momentos, resultaran las siguientes tensiones en el plano abatido,

n=WM =

2F e 2

6La

tn=0;

ta= a lF

2

Las tensiones en el plano de garganta (,t n,t a), van a resultar como siguen,

=2

1 n =t n=2

3 2LeF

at n=n 45sent a=ta= a l

F2



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c*= )1.8 an 222 ++ ( u

que sustituyendo los valores anteriores se obtendr el valor de la solicitacin mxima admisible.

Por otro lado, si se tiene que e>>L, es decir, si el momento flector es grande comparado con el esfuerzo cortante, puede utilizarse la frmula simplificada siguiente, para el clculo de la resistencia del cordn:

c*=3.55 2LeF

a u

4.2. Unin con slo cordones frontales transversales

La siguiente figura muestra una configuracin tpica donde las uniones estn sometidas a flexin segn esta nueva geometra,

Para este caso se realizar el abatimiento de la seccin de la garganta sobre el plano de unin de las piezas. Por equilibrio de fuerzas y momentos, resultaran las siguientes tensiones en el plano abatido,

n=W

eF



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Por otro lado, para la mayor parte de los casos prcticos, h ser grande con respecto de a, y se puede simplificar lo siguiente,

W=hI =

ha 2hL = aLh

Por lo tanto, resultan las siguientes tensiones en el plano abatido,

n=hL

eF

a

tn= LFa2

ta=0;

Y las tensiones en el plano de garganta (,t n,t a), van a resultar como siguen,

=2

1 (n+ tn) =2

1 hL

Fa (e+ 2

h )

t n=2

1 (n- tn) =2

1 hL

Fa (e- 2

h )

t a=ta=0;


c*= )1.8 an 222 ++ ( u


4.3. Unin con slo cordones frontales longitudinales y transversales

La siguiente figura muestra una configuracin tpica de este tipo,donde la unin slo trabaja con cordones frontales,



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Para esta configuracin se considera que el esfuerzo cortante acta nicamente sobre los cordones que unen el alma y que adems puede considerarse que se distribuye uniformemente a lo largo de laseccin de garganta:

t a=ta=3L

F 3a2 u

Las tensiones debidas al momento flector se calculan teniendo en cuenta el rea total de la seccin de garganta del cordn, abatida sobre el plano de la junta, y por tanto, las tensiones valdrn:

n=WM

=t n=2

1 n


c*= )1.8 an 222 ++ ( u


c*= )1.8 an 222 ++ ( = 22n2.8 =1.18 n =1.18

WM u

siendo W= a1L1h1=2 a2L2h2



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5. Solicitaciones de torsin y esfuerzo cortante combinados


La siguiente figura muestra una configuracin tpica donde las uniones estn sometidas a torsin y cortante combinados,

El momento torsor MT=Fe se puede descomponer en un par de fuerzas T que actan sobre los cordones, segn la siguiente expresin:

MT=Fe=T (h+ 22a

)= T (h+ a)

Estas fuerzas producen en los dos cordones la tensin tangencial longitudinal:

t a=ta=L

Ta = Lh + a)a

TM(

tn=L

F a2

=t n=2

1 tn




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c*= )1.8 an 222 ++ ( u


5.2. Unin con dos cordones laterales y uno frontal

La siguiente figura muestra una configuracin tpica para este tipo de estudio,

El momento torsor que agotara el cordn a2 sera:

MT= )(. 222750 ahal +ux

Por otro lado, el momento torsor que agotara el cordn a1 sera:



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El momento torsor se descompone proporcionalmente a estos dos, para saber cuanto soporta cada cordn, segn las expresiones siguientes:

MT=Fe

M1+ M2=MT

eL

T

MMM+

=L

2

MM

eL

T

MMM+

=e

1

MM

Por otro lado, el esfuerzo cortante se considera absorbido por el cordn 2.

La soldadura 1 se calcula a flexin, tal y como se describe en el apartado 4.1 Unin con slo cordones frontales longitudinales, pero con un nico cordn.

La soldadura 2 se calcula como se describe en el apartado 5.1 Unin con slo cordones laterales.

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