DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA “ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE LAS JUNTAS SOLDADAS EN PERFILES DE ACERO CONFORMADO EN FRÍO UTILIZADOS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS, DESTINADAS PARA VIVIENDAS DE HASTA 3 PISOS, PARA EL DMQ.” AUTOR: PATRICIO DANIEL LÓPEZ GRANJA, FELIPE PATRICIO NARVÁEZ VILLAROEL DIRECTOR: ING. JOSÉ PÉREZ CODIRECTOR: ING. GABRIEL OROZCO

CAPÍTULO 1 GENERALIDADES

OBJETIVO GENERAL Estudiar el comportamiento mecánico de las juntas soldadas en perfiles de acero conformado en frío utilizados en estructuras metálicas, destinadas para viviendas de hasta 3 pisos para el DMQ. Referente al cantón el Empalme 3

CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO Proceso de deformación por plegadora. Fuente: Proceso de fabricación de perfiles especiales por plegadora IPAC S.A. Proceso de deformación por trenes de laminación en frío. Fuente: Proceso de fabricación de perfiles predefinidos por trenes de laminación en frío IPAC S.A.

Influencia conformado en frío en las propiedades: Efecto de inclusiones sobre el agrietamiento. Fuente: Manufactura, ingeniería y tecnología, Kalpakjian y Schmid, Fig. 16.17 Efectos del conformado en frío en las propiedades mecánicas en sus diferentes secciones. Fuente: Cold-formed steel design, Wei-Wen Yu, PH.d.,P.E., Figura 2.3a

CAPÍTULO 3 CALIFICACIOÓN DE MATERIAL ASTM A 36 El control de calidad de los productos de acero comprenderá, en cada caso, la comprobación de las características relativas a: a) Sus características geométricas, según norma INEN 1623. b) Sus principales características mecánicas, según norma ASTM A36, AISI S100. c) Su microestructura, según la norma ASTM E3 y ASM handbook (Manual) volumen 9. d) Su composición química, según la norma ASTM A36. Referente al cantón el Empalme 6

Tabla de resultados calificación del material:

CAPÍTULO 4 SELECCIÓN DE JUNTAS Y PROCESOS DE SOLDADURA Soldadura de penetración abierta en "v" (columna, viga) Soldadura CJP a tope (columna-viga) Soldadura CJP a tope (conexión columna-columna, viga-viga)

Tipos de juntas: Soldadura filete (conexión viga principal - viga secundaria) Soldadura CJP a tope (conexión columna-columna, viga-viga)

Construcción de probetas: Hoja de proceso Réplica estructura metálica Extracción de probetas Especificación de proceso de soldadura (WPS)

CAPÍTULO 5 ENSAYOS MECÁNICOS Y METALOGRÁFICOS DE JUNTAS SOLDADAS Inspección Visual Viga principal lado A réplica sector Norte DMQ proceso GMAW Ext. Columna réplica sector Centro DMQ proceso SMAW E6011

Líquidos Penetrantes Columna lado A réplica sector Sur DMQ GMAW Viga secundaria lado B réplica sector Norte DMQ SMAW

Ensayos Metalográficos:

Ensayos de tracción y doblado:

Ensayos de filetes macro-ataque y zonas en la soldadura:

CAPÍTULO 7 ANÁLISIS ECONÓMICO En las siguientes tablas podemos observar los costos totales para realizar tanto el estudio que en síntesis abarca: Estudio del material conformado en frío Soldadura de los tipos de juntas soldadas más importantes en los diferentes sectores del DMQ. Estudio del comportamiento mecánico en base a ensayos destructivos y no destructivos.

CAPÍTULO 8 Conclusiones: Los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio son desfavorables, debido a que un gran número de probetas no cumplieron los requerimientos mínimos que dictan las distintas normas mencionadas a lo largo del documento. La calificación del material ASTM A36 obtenidos de construcciones en diferentes sectores del DMQ, dio resultados satisfactorios, con base en los ensayos químicos, metalúrgicos y mecánicos. El material analizado cumple con los requisitos que estipulan las normas.

Los datos obtenidos de los ensayos mecánicos, ensayos de doblado y ensayos de macro-ataque son desfavorables, ya que el 50%, 61% y 72% de las probetas ensayadas respectivamente, fallaron. Esto refleja la deficiencia de la soldadura siendo el foco de fallo las discontinuidades o defectos encontrados en la soldadura como ser poros, falta de fusión, grietas y socavados, entre otros. A nivel estructural, un defecto importante en las juntas de columna-viga y viga principal-viga secundaria, es la falta de fusión que se observó en los ensayos de macro-ataque, siendo el problema principal para que la junta falle en caso de un sismo. Es decir, la habilidad del soldador es predominante y hay que tener mayor control en este tipo de juntas.

Recomendaciones Elaborar una norma ecuatoriana o manual de diseño de acero conformado en frío, con base en normas internacionales, que estipule los materiales que pueden ser usados, así como los tipos de conexiones y juntas, tipos de procesos de soldadura aplicables, tipos de estructuras, tipos de miembros, considerando los peligros geográficos de nuestro entorno. Considerar las condiciones ambientales, tanto en soldadura de campo como en taller, ya que es la causa de grietas y poros en la soldadura.   Crear un Organismo Público de Control de Calidad de la Soldadura, encargado de inspeccionar todo tipo de construcciones metálicas, así como dar capacitaciones, charlas, dar a conocer nuevas normas nacionales e internacionales con sus respectivos suplementos, a fin de evitar la mala construcción y así ante un desastre natural se reduzcan al máximo las pérdidas humanas.

GRACIAS