COMPORTAMIENTO, DISEÑO Y
CÁLCULO DE UNIONES SOLDADAS
Escuela de Ingenieria de Edificación
Curso 2010
JUAN GUERRERO DE ARRATE
Welding Engineer
1
ÍNDICE
 INTRODUCCIÓN
 ANÁLISIS DE LAS UNIONES SOLDADAS
 CASOS PRÁCTICOS
 CONCLUSIONES
2
CLAVES
 FÓRMULA DE APLICACIÓN

2

 3
2
n

2
a

u
 w  mw
; 
u
 mw
3
CLAVES
 HOMOGÉNEOS
 ISÓTROPOS
 CONTINUOS
4
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?
5
¿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
6
ESTADOS TRIAXIALES DE
TENSIONES
LO QUE NO HAY QUE HACER
7
POSIBILIDAD DE ALGÚN
DEFECTO
 POROS
8
POSIBILIDAD DE ALGÚN
DEFECTO
 FALTA DE PENETRACIÓN
9
MACROGRAFÍAS
Arco sumergido
Arco manual con electrodos revestidos
10
MICROGRAFÍAS
Estructuras de referencia
Acero 0,8% C
Acero 0,3% C
11
MICROGRAFIAS
 Estructuras de referencia
Acero ferrítico 0,02%C
Acero austenítico
12
MICROGRAFÍAS
 Estructuras de referencia
Acero 0,2 % C
Grano equiáxico
Grano columnar
13
MICROGRAFÍAS
 Estructuras de referencia
ZAC
Zona reaustinizada
14
MICROGRAFÍAS
 Estructuras de referencia
 Ac. Martensítico
¿Les toca a uds?
15
A uds les toca relacionar
 ¿Cuántas estructuras distintas observas?
16
ASPECTOS DE SOLDABILIDAD
 Control del calor
17
ASPECTOS DE SOLDABILIDAD
 Energías brutas aportadas
18
DIAGRAMA DE ENFRIAMIENTO
CONTINUO
Estructuras
19
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.
C C 
Mn
6

Cr  Mo  V
5

Ni  Cu
(%)
15
20
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
21
¿QUE OCURRE CON LAS
LIGADURAS CINEMÁTICAS DE LA
UNIÓN?
 MATERIALIZARLAS
 DEBEN CUMPLIR LAS RESTRICCIONES
CINEMÁTICAS
22
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?
23
UNIONES SOLDADAS A TOPE
 Formas de preparación
24
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
26
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
28
Caracterización geométrica del
cordón de soldadura
 Geometría del cordón-->triángulo isósceles
29
Método numérico
 Análisis por elementos
finitos (ANSYS)
 Análisis elástico (VON
MISES)
30
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
31
MAGNITUDES QUE
CARACTERIZAN EL FALLO
 Tensiones en el plano de garganta
 
n  tn
2
;
n

tn  n
2
;
a
 ta
32
REPRESENTACIÓN DE UN PUNTO
DE LA SUPERFICIE DE ROTURA
 Ensayo

Fx  0 

Fy

M
  F
 0 
 
2
 
al  F
n
n
 0
al  R  0
2
 0  R  B  F  H
B  H
2 aLB
;
n
 F
B  H
2 aLB
;
a
 0
 0
33
SUPERFICIE DE ROTURA
 PEROIDE
 BALÓN RUGBY
 ELIPSOIDE

2

2
u

 n2   a2
0 ,75  
u
2
1

2

 1,8 
2
n

2
a

u
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CRITERIOS DE AGOTAMIENTO
NO UNIVERSALES
Norma UNE 14035

2
 1,8 

2
n

2
a
u
Eurocódigo Núm. 3 y Código Técnico de la Edificación

2


 3n a 
2
2
u
 w  mw
; 
u
 mw
Norma DIN-4100
n
2
 t n  t a
2
2

0 .7
u
35
CTE
Coef. Material.
Soldadura 1,25
Coeficiente de correlación
36
VALORES LÍMITES DE
GARGANTAS
 Máximos: a ≤ 0,7 e mín
Tabla de valores
37
Clasificación de uniones
 Con respecto a las acciones.(NDD)
(NDD), NÚMERO, DISPOSICIÓN Y DIMENSIONES DE LOS
CORDONES
38
Clasificación de las uniones
 Con respecto a los planos de abatimiento
Planas
Espaciales
39
Limitaciones de longitud de
cordones longitudinales
 Sometidos a tracción
40
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