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1 COMPORTAMIENTO, DISEÑO Y CÁLCULO DE UNIONES SOLDADAS Escuela de Ingenieria de Edificación Curso 2010 JUAN GUERRERO DE ARRATE Welding Engineer.

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1 1 COMPORTAMIENTO, DISEÑO Y CÁLCULO DE UNIONES SOLDADAS Escuela de Ingenieria de Edificación Curso 2010 JUAN GUERRERO DE ARRATE Welding Engineer

2 2 ÍNDICE INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ANÁLISIS DE LAS UNIONES SOLDADAS ANÁLISIS DE LAS UNIONES SOLDADAS CASOS PRÁCTICOS CASOS PRÁCTICOS CONCLUSIONES CONCLUSIONES

3 3 CLAVES FÓRMULA DE APLICACIÓN FÓRMULA DE APLICACIÓN

4 4 CLAVES HOMOGÉNEOS HOMOGÉNEOS ISÓTROPOS ISÓTROPOS CONTINUOS CONTINUOS

5 5 CLAVES ¿PROCESO SOLDADURA ADECUADO? ¿PROCESO SOLDADURA ADECUADO? ¿COMPORTAMIENTO DUCTIL O FRAGIL? ¿COMPORTAMIENTO DUCTIL O FRAGIL? ¿QUÉ CARGA AGOTA UN CORDÓN? ¿QUÉ CARGA AGOTA UN CORDÓN? ¿QUÉ CARGA ABSORBE CADA CORDÓN? ¿QUÉ CARGA ABSORBE CADA CORDÓN? ¿CUALQUIER DISTRIBUCIÓN EN EQUILIBRIO, PUEDE SER ACERTADA SIEMPRE QUE LA UNIÓN DESARROLLE TODA SU CAPACIDAD PLÁSTICA? ¿CUALQUIER DISTRIBUCIÓN EN EQUILIBRIO, PUEDE SER ACERTADA SIEMPRE QUE LA UNIÓN DESARROLLE TODA SU CAPACIDAD PLÁSTICA?

6 6 ¿QUE OCURRE EN LA ZONA DE UNIÓN? ESTADOS TENSIONALES MUY COMPLEJOS ESTADOS TENSIONALES MUY COMPLEJOS TENSIONES RESIDUALES TENSIONES RESIDUALES ESTADO TRIAXIAL DE TENSIONES ESTADO TRIAXIAL DE TENSIONES POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTO POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTO CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL EN LA ZONA DE UNIÓN DIFERENTES A LAS DEL METAL BASE CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL EN LA ZONA DE UNIÓN DIFERENTES A LAS DEL METAL BASE

7 7 ESTADOS TRIAXIALES DE TENSIONES LO QUE NO HAY QUE HACER LO QUE NO HAY QUE HACER

8 8 POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTO POROS POROS

9 9 POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTO FALTA DE PENETRACIÓN FALTA DE PENETRACIÓN

10 10 MACROGRAFÍAS Arco manual con electrodos revestidos Arco sumergido

11 11 MICROGRAFÍAS Estructuras de referencia Acero 0,8% C Acero 0,3% C

12 12 MICROGRAFIAS Estructuras de referencia Estructuras de referencia Acero ferrítico 0,02%C Acero austenítico

13 13 MICROGRAFÍAS Estructuras de referencia Estructuras de referencia Acero 0,2 % C Grano equiáxico Grano columnar

14 14 MICROGRAFÍAS Estructuras de referencia Estructuras de referencia ZAC Zona reaustinizada

15 15 MICROGRAFÍAS Estructuras de referencia Estructuras de referencia Ac. Martensítico ¿Les toca a uds? Ac. Martensítico ¿Les toca a uds?

16 16 A uds les toca relacionar ¿Cuántas estructuras distintas observas? ¿Cuántas estructuras distintas observas?

17 17 ASPECTOS DE SOLDABILIDAD Control del calor Control del calor

18 18 ASPECTOS DE SOLDABILIDAD Energías brutas aportadas Energías brutas aportadas

19 19 DIAGRAMA DE ENFRIAMIENTO CONTINUO Estructuras

20 20 CARBONO EQUIVALENTE Medida de su tendencia potencial a fisurarse durante la soldadura 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. 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.

21 21 FISURACIÓN EN FRÍO Características del metal base Características del metal base Efecto del hidrógeno Efecto del hidrógeno Tensiones residuales Tensiones residuales Los aceros al carbono son sensibles si su contenido es alto Los aceros al carbono son sensibles si su contenido es alto Son sensibles si están aleados (templabilidad) Son sensibles si están aleados (templabilidad) Sensibles si su espesor es alto Sensibles si su espesor es alto

22 22 ¿QUE OCURRE CON LAS LIGADURAS CINEMÁTICAS DE LA UNIÓN? MATERIALIZARLAS MATERIALIZARLAS DEBEN CUMPLIR LAS RESTRICCIONES CINEMÁTICAS DEBEN CUMPLIR LAS RESTRICCIONES CINEMÁTICAS

23 23 Tensiones residuales y concentración de tensiones ¿Influyen las tensiones residuales en las fórmulas simplificadas de diseño? ¿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? ¿Los efectos locales de concentración de tensiones originados por la geometría de los cordones, son considerados?

24 24 UNIONES SOLDADAS A TOPE Formas de preparación Formas de preparación

25 25 Consideraciones de las uniones a tope No hay cambio cualitativo en la transmisión de esfuerzos No hay cambio cualitativo en la transmisión de esfuerzos La concentración es absorbida por la plastificación La concentración es absorbida por la plastificación Si la soldadura es de penetración total no es necesaria ninguna comprobación 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 No se empleará un solo cordón de soldadura a tope con penetración parcial para transmitir esfuerzos de tracción perpendiculares a su eje longitudinal

26 26 SOLDADURA EN ÁNGULO Análisis y clasificación Análisis y clasificación Cambio cualitativo transmisión esfuerzos

27 27 Consideraciones de las uniones en ángulo Hay un complejo estado tensional diferente al de las piezas unidas que hace practicamente imposible un estudio analítico Hay un complejo estado tensional diferente al de las piezas unidas que hace practicamente imposible un estudio analítico Necesitan ser calculadas Necesitan ser calculadas El cordon mínimo es de 40 mm o seis veces el ancho de la garganta 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 No se utilizará un solo cordon de soldadura en ángulo para transmitir esfuerzos de tracción perpendiculares a su eje longitudinal Geometría del cordon Geometría del cordon Dimensiones características del cordón Dimensiones características del cordón

28 28 Métodos de cálculo EXPERIMENTALES EXPERIMENTALES NUMÉRICOS NUMÉRICOS APROXIMADOS APROXIMADOS

29 29 Caracterización geométrica del cordón de soldadura Geometría del cordón-->triángulo isósceles Geometría del cordón-->triángulo isósceles

30 30 Método numérico Análisis por elementos finitos (ANSYS) Análisis por elementos finitos (ANSYS) Análisis elástico (VON MISES) Análisis elástico (VON MISES)

31 31 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

32 32 MAGNITUDES QUE CARACTERIZAN EL FALLO Tensiones en el plano de garganta Tensiones en el plano de garganta

33 33 REPRESENTACIÓN DE UN PUNTO DE LA SUPERFICIE DE ROTURA Ensayo Ensayo

34 34 SUPERFICIE DE ROTURA PEROIDE PEROIDE BALÓN RUGBY BALÓN RUGBY ELIPSOIDE ELIPSOIDE

35 35 CRITERIOS DE AGOTAMIENTO NO UNIVERSALES Norma UNE Eurocódigo Núm. 3 y Código Técnico de la Edificación Norma DIN-4100

36 36 CTE Coeficiente de correlación Coef. Material. Soldadura 1,25

37 37 VALORES LÍMITES DE GARGANTAS Máximos: a 0,7 e mín Máximos: a 0,7 e mín Tabla de valores

38 38 Clasificación de uniones Con respecto a las acciones.(NDD) Con respecto a las acciones.(NDD) (NDD), NÚMERO, DISPOSICIÓN Y DIMENSIONES DE LOS CORDONES

39 39 Clasificación de las uniones Con respecto a los planos de abatimiento Con respecto a los planos de abatimiento Planas Espaciales

40 40 Limitaciones de longitud de cordones longitudinales Sometidos a tracción Sometidos a tracción


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