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DISEÑO MECANICO II

DISEÑO MECANICO II. Ing. Rafael Antonio Ramírez Restrepo UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA. UNIONES PERMANENTES Uniones Soldadas. TEMA 3. UNIONES SOLDADAS. S e g ú n l a forma d e co l oc a r e l cor d ón p o d e mos d i fer e nc i ar:.

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DISEÑO MECANICO II

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  1. DISEÑO MECANICO II Ing. Rafael Antonio Ramírez Restrepo UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA

  2. UNIONES PERMANENTESUniones Soldadas

  3. TEMA3.UNIONESSOLDADAS

  4. Segúnla forma decolocarel cordónpodemosdiferenciar: Longitudinal Transversal En ángulo Según la forma distinguir: de la sección recta del cordón de soldadura, se pueden Aligeradao hueca Plana Abombada

  5. Según el tipo de ranura practicado para lasoldadura: a)Conextremosplanos;b)RanuraenV; c)RanuraendobleV;d)RanuraenmediaV

  6. Juntas a solape: a)JuntasenT;b)RanurasenUyenJ;c)JuntasenL;d)Debordesparalelos

  7. Tiposyformas decostura,segúnDIN 1912(soldaduraporfusión).

  8. Garganta(a)delcordón:alturadelmayortriánguloisóscelesquepuedeinscribirseGarganta(a)delcordón:alturadelmayortriánguloisóscelesquepuedeinscribirse la seccióndelcordón. en Longitudeficaz (l) del cordón:longitud total menos los cráteres en los extremos. Secciónresistente(S)odegarganta: a·l. Todoslascomprobacionesresistentes en el casode soldadurasse realizansobre lasecciónde garganta.

  9. UNIONES CON SOLDADURAATOPE

  10. UNIONES CON SOLDADURAATOPE Para evitar concentraciones detensiones En unasoldaduraa tope de chapasdedistinta sección, lademayorsección se ha de adelgazarenlazona decontacto, con pendientenosuperioral25%, paraobteneruna transiciónsuavedelasección.

  11. UNIONES CON SOLDADURAATOPE Para evitar concentraciones detensiones Lasoldaduraa topenodebeproducirdiscontinuidad enlasección,ysu sobre lachapamás delgada. espesors noserámayordel10% delespesore de

  12. UNIONES CON SOLDADURAATOPE Elanálisisdetensionesenjuntasdeestetipoessencillo: F F ≤σadm σ= = Atracción A a•l σ V V =adm ≤τadm τ= = Acizallamiento A a•l 2 MZ =MZ ≤σ = Aflexión σ max adm 2 WZ I•a 6

  13. UNIONES CON SOLDADURAAFILETE

  14. a) Referidasalplanodegarganta, siendo: σ; Latensiónnormal,perpendicularalplanodegarganta τn;Latensióntangencialnormalalaarista τa;Latensióntangencialparalelaalaarista

  15. UNIONES CON SOLDADURAAFILETE b)Referidasalplanodeunadelascarasdelasoldaduraenlaquehasidoabatida garganta; lasecciónde n; tn; ta; Latensiónnormal,perpendicularalplanodeunadelascaras Latensióntangencialnormalalaarista Latensióntangencialparalelaa laarista

  16. ESFUERZO EN SOLDADURAAFILETETRANSVERSAL a) Filete sencillo b) Filete doble a=espesordela garganta s=espesordelcordón Donde; A=a*l A=s*l*sen45°

  17. ESFUERZO EN SOLDADURAAFILETEPARALELO a) Doble fileteparalelo b) Combinaciónde paralelo y transversal

  18. UNIONES CON SOLDADURAAFILETE – CASOS ESPECIALES () 2,83T 5,66M σb =πsd2 () 4,24T = τ = τ máx máx πsd2 sl2

  19. Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a torsión donde A es el área de la garganta de todas las soldaduras y V es la fuerza cortante. donde r es la distancia desde el centroide del grupo de soldaduras hasta el punto en la soldadura de interés, y J es el segundo momento polar de inercia del área del grupo de soldaduras respecto del centroide del grupo y M es el momento torsor.

  20. Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a torsión El área de la garganta de ambas soldaduras en conjunto es: El eje x de la figura que se muestra, pasa por el centroide G1 de la soldadura 1. El segundo momento del área respecto de él es el segundo momento del área respecto de un eje a través de G1 paralelo al eje y está dado por

  21. Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a torsión Así, el segundo momento polar del área de la soldadura 1 respecto de su propio centroide es De forma similar, el segundo momento polar del área de la soldadura 2 respecto de su centroide es El centroide G del grupo de soldaduras se ubica en Usando de nuevo la figura 9-13, se observa que las distancias r1 y r2 desde G1 y G2 hasta G son, respectivamente

  22. Ahora, mediante el teorema de los ejes paralelos, se determina que el segundo momento polar del área del grupo de soldaduras es La ventaja de considerar al tamaño de la soldadura como una línea radica en que el valor de Ju es el mismo, sin que importe el tamaño de la soldadura. Como el ancho de la garganta de una soldadura de filete es de 0.707h, la relación entre J y el valor unitario es

  23. Propiedades torsionales de la soldadura de filete

  24. RESISTENCIADE UNIONESSOLDADAS Laresistenciadelasunionessoldadasdependedelascaracterísticasresistentesdelmaterialdeaporteyde formadejunta. la La resistencia del material depende del tipo de electrodo utilizado. Según la norma americana denominacióndeloselectrodosesEXXYY,dondeXX hacereferenciaalatensiónúltimaenkpsi. AWS, la ExistenelectrodosE60,E70,E80,E90,E100yE120,deformaquelastensionesúltimasoscilanentre400y800 MPa.

  25. - UNIONESFIJAS: UNIONESSOLDADAS RESISTENCIADE UNIONESSOLDADAS Lasiguientetablamuestralascaracterísticasresistentesenfuncióndel electrodoempleado:

  26. RESISTENCIADE UNIONESSOLDADAS El reglamento AISC para metal soldante propone los siguientes coeficientesdeseguridaden funcióndeltipo de trabajodela soldadura:

  27. RESISTENCIADE UNIONESSOLDADAS Paraelcálculoafatiga,sepodránemplearlossiguientesfactores reducciónde la resistenciaa la fatiga: de

  28. ALGUNOSEJEMPLOS CordónLongitudinalaTracción

  29. - UNIONESFIJAS: UNIONESSOLDADAS ALGUNOSEJEMPLOS CordónTransversal aTracción

  30. ALGUNOSEJEMPLOS CordónInclinadoaTracción

  31. - UNIONESFIJAS: UNIONESSOLDADAS ALGUNOSEJEMPLOS Flexión

  32. Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a flexión Un diagrama de cuerpo libre de la viga mostraría una reacción de fuerza cortante V y una reacción de momento M. La fuerza cortante produce un cortante primario en las soldaduras de magnitud Si se consideran las dos soldaduras de la figura anterior como líneas, se observa que el segundo momento del área unitaria es:

  33. Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a flexión El segundo momento del área I, con base en el área de la garganta de la soldadura, es Ahora se determina que el esfuerzo cortante nominal en la garganta es El modelo anterior proporciona un Coeficiente de 1.414 mayor que 1.97 mediante la energía de distorsión y 1.207 mediante el cortante máximo; siendo mas conservador que las dos teorías mencionadas anteriormente

  34. Propiedades flexionantes de las soldadurasde filete

  35. ALGUNOSEJEMPLOS Flexión

  36. - UNIONESFIJAS: UNIONESSOLDADAS ALGUNOSEJEMPLOS Torsion

  37. ALGUNOSEJEMPLOS Torsión Enprimerlugarsecalculaelcdg correspondientealascarasdelos cordonesdesoldaduraencontacto conelpilar,considerando unárea iguala lade garganta. Dichocdgseconsideracomoidealizacióndelaunión.En sobre launión actúa unesfuerzocortante yunmomento valores: esecaso, torsor de V= F M= F . H teseconsideraun Paraelesfuerzocortan uniforme: adistribuciónde tensiones

  38. ALGUNOSEJEMPLOS Torsión Ambas tensiones han de sumarse vectorialmente para obtener la tensióntotalencadapunto.Elpuntomásdesfavorableenestecaso correspondeconelseñaladoenlafigura.Elánguloαpuedecalcularse apartirdelosdatosgeométricos.Deestamanera,las la caradel cordóndesoldaduraen dichopuntovalen: tensiones sobre n: Conlo quelastensionesenla gargantavale yla tensiónde comparación:

  39. - UNIONESFIJAS: UNIONESSOLDADAS ALGUNOSEJEMPLOS Torsión

  40. - UNIONESFIJAS: UNIONESSOLDADAS ALGUNOSEJEMPLOS Torsión Comoaproximación,lanormaMV-103nosdicequepodemos suponer torsión: un parde fuerzas sobrelos cordonesque proporcione el par de es: De esta maneratenemoslassiguientestension Conlo quelastensionesenla gargantav alen: yla tensiónde comparación:

  41. UNIONESCARGADASEXCENTRICAMENTE Unacargaexcéntricapuedeserimpuestaalasunionessoldadasdemuchasmaneras.Las tensionesinducidasenla articulaciónpuedenserdediferentenaturalezao dela misma naturaleza. Las tensiones inducidas se combinan dependiendo tensiones. Caso1. Cuandolosesfuerzosdecorteydeflexiónestánsimultáneamente de la naturaleza de las presentes en una articulación (véase el caso 1), entonces tensionesmáximassonlassiguientes: Lajuntaestarásometidaalassiguientesdostiposdeestrés: a. EsfuerzocortantedirectodebidoalafuerzaPcortanteque actúaenlassoldaduras,y EsfuerzodeflexióndebidoalmomentodeflexiónP×e. b.

  42. Caso2. Cuandosecargaunauniónsoldadaexcéntricacomosemuestraenlafiguralossiguientesdos tiposdelastensionessoninducidos: a. b. Esfuerzocortantedirectooprimario Elesfuerzocortantedebidoalpartorsor

  43. Ejemplos

  44. EJEMPLOS

  45. EJEMPLOS

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