COMPORTAMIENTO, DISE

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COMPORTAMIENTO, DISEÑO Y CÁLCULO DE UNIONES
SOLDADASEscuela de Ingenieria de
EdificaciónCurso 2010

• JUAN GUERRERO DE ARRATE
• Welding Engineer

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ÍNDICE

• INTRODUCCIÓN
• ANÁLISIS DE LAS UNIONES SOLDADAS
• CASOS PRÁCTICOS
• CONCLUSIONES

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CLAVES

• FÓRMULA DE APLICACIÓN

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CLAVES

• HOMOGÉNEOS
• ISÓTROPOS
• CONTINUOS

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CLAVES

• PROCESO SOLDADURA ADECUADO?
• COMPORTAMIENTO DUCTIL O FRAGIL?
• QUÉ CARGA AGOTA UN CORDÓN?
• QUÉ CARGA ABSORBE CADA CORDÓN?
• CUALQUIER DISTRIBUCIÓN EN EQUILIBRIO, PUEDE SER
  ACERTADA SIEMPRE QUE LA UNIÓN DESARROLLE TODA SU
  CAPACIDAD PLÁSTICA?

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QUE OCURRE EN LA ZONA DE UNIÓN?

• ESTADOS TENSIONALES MUY COMPLEJOS
• TENSIONES RESIDUALES
• ESTADO TRIAXIAL DE TENSIONES
• POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTO
• CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL EN LA ZONA DE UNIÓN
  DIFERENTES A LAS DEL METAL BASE

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ESTADOS TRIAXIALES DE TENSIONES

• LO QUE NO HAY QUE HACER

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POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTO

• POROS

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POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTO

• FALTA DE PENETRACIÓN

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MACROGRAFÍAS
Arco sumergido
Arco manual con electrodos revestidos
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MICROGRAFÍAS

• Estructuras de referencia
• Acero 0,8 C Acero 0,3 C

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MICROGRAFIAS

• Estructuras de referencia
• Acero ferrítico 0,02C Acero austenítico

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MICROGRAFÍAS

• Estructuras de referencia
• Acero 0,2 C
• Grano equiáxico Grano columnar

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MICROGRAFÍAS

• Estructuras de referencia
• ZAC Zona reaustinizada

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MICROGRAFÍAS

• Estructuras de referencia
• Ac. Martensítico Les toca a uds?

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A uds les toca relacionar

• Cuántas estructuras distintas observas?

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ASPECTOS DE SOLDABILIDAD

• Control del calor

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ASPECTOS DE SOLDABILIDAD

• Energías brutas aportadas

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DIAGRAMA DE ENFRIAMIENTO CONTINUO

• Estructuras

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CARBONO EQUIVALENTE

• Medida de su tendencia potencial a fisurarse
  durante la soldadura
• Se calcula aplicando la fórmula que ampara los
  elementos que componen químicamente el acero con
  sus ponderados coeficientes de influencia en el
  agrietamiento durante la soldadura en relación al
  C.

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FISURACIÓN EN FRÍO

• Características del metal base
• Efecto del hidrógeno
• Tensiones residuales
• Los aceros al carbono son sensibles si su
  contenido es alto
• Son sensibles si están aleados (templabilidad)
• Sensibles si su espesor es alto

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QUE OCURRE CON LAS LIGADURAS CINEMÁTICAS DE LA
UNIÓN?

• MATERIALIZARLAS
• DEBEN CUMPLIR LAS RESTRICCIONES CINEMÁTICAS

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Tensiones residuales y concentración de tensiones

• Influyen las tensiones residuales en las
  fórmulas simplificadas de diseño?
• Los efectos locales de concentración de
  tensiones originados por la geometría de los
  cordones, son considerados?

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UNIONES SOLDADAS A TOPE

• Formas de preparación

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Consideraciones de las uniones a tope

• No hay cambio cualitativo en la transmisión de
  esfuerzos
• La concentración es absorbida por la
  plastificación
• Si la soldadura es de penetración total no es
  necesaria ninguna comprobación
• No se empleará un solo cordón de soldadura a tope
  con penetración parcial para transmitir esfuerzos
  de tracción perpendiculares a su eje longitudinal

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SOLDADURA EN ÁNGULO

• Análisis y clasificación

Cambio cualitativo transmisión esfuerzos
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Consideraciones de las uniones en ángulo

• Hay un complejo estado tensional diferente al de
  las piezas unidas que hace practicamente
  imposible un estudio analítico
• Necesitan ser calculadas
• El cordon mínimo es de 40 mm o seis veces el
  ancho de la garganta
• No se utilizará un solo cordon de soldadura en
  ángulo para transmitir esfuerzos de tracción
  perpendiculares a su eje longitudinal
• Geometría del cordon
• Dimensiones características del cordón

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Métodos de cálculo

• EXPERIMENTALES
• NUMÉRICOS
• APROXIMADOS

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Caracterización geométrica del cordón de soldadura

• Geometría del cordón--gttriángulo isósceles

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Método numérico

• Análisis por elementos finitos (ANSYS)
• Análisis elástico (VON MISES)

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DILUCIÓN Y ROTURA

• PORQUÉ SE ELIGE LA GARGANTA?
• SECCIÓN DEL CORDÓN QUE TIENE MENOR SECCIÓN
  RESISTENTE
• LA SECCIÓN ES DEL MISMO MATERIAL
• SIGNIFICA ELLO QUE LA ROTURA SE ORIGINA POR LA
  GARGANTA?
• SE PRODUCIRÁ BIEN POR LA GARGANTA O BIEN POR
  CUALQUIER OTRA SECCIÓN
• VALORES MEDIOS DEL ESTADO TENSIONAL

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MAGNITUDES QUE CARACTERIZAN EL FALLO

• Tensiones en el plano de garganta

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REPRESENTACIÓN DE UN PUNTO DE LA SUPERFICIE DE
ROTURA

• Ensayo

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SUPERFICIE DE ROTURA

• PEROIDE
• BALÓN RUGBY
• ELIPSOIDE

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CRITERIOS DE AGOTAMIENTO

• NO UNIVERSALES
• Norma UNE 14035
• Eurocódigo Núm. 3 y Código Técnico de la
  Edificación
• Norma DIN-4100

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CTE
Coef. Material. Soldadura 1,25
Coeficiente de correlación
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VALORES LÍMITES DE GARGANTAS

• Máximos a 0,7 e mín

Tabla de valores
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Clasificación de uniones

• Con respecto a las acciones.(NDD)

(NDD), NÚMERO, DISPOSICIÓN Y DIMENSIONES DE LOS
CORDONES
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Clasificación de las uniones

• Con respecto a los planos de abatimiento

Espaciales
Planas
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Limitaciones de longitud de cordones
longitudinales

• Sometidos a tracción