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JUAN GUERRERO DE ARRATE Welding Engineer

COMPORTAMIENTO, DISEÑO Y CÁLCULO DE UNIONES SOLDADAS Escuela de Ingenieria de Edificación Curso 2010. JUAN GUERRERO DE ARRATE Welding Engineer. ÍNDICE. INTRODUCCIÓN ANÁLISIS DE LAS UNIONES SOLDADAS CASOS PRÁCTICOS CONCLUSIONES. CLAVES. FÓRMULA DE APLICACIÓN. CLAVES. HOMOGÉNEOS

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Presentation Transcript

  1. COMPORTAMIENTO, DISEÑO Y CÁLCULO DE UNIONES SOLDADASEscuela de Ingenieria de EdificaciónCurso 2010 JUAN GUERRERO DE ARRATE Welding Engineer

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

  3. CLAVES • FÓRMULA DE APLICACIÓN

  4. CLAVES • HOMOGÉNEOS • ISÓTROPOS • CONTINUOS

  5. 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?

  6. ¿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

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

  8. POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTO • POROS

  9. POSIBILIDAD DE ALGÚN DEFECTO • FALTA DE PENETRACIÓN

  10. MACROGRAFÍAS Arco sumergido Arco manual con electrodos revestidos

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

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

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

  14. MICROGRAFÍAS • Estructuras de referencia ZAC Zona reaustinizada

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

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

  17. ASPECTOS DE SOLDABILIDAD • Control del calor

  18. ASPECTOS DE SOLDABILIDAD • Energías brutas aportadas

  19. DIAGRAMA DE ENFRIAMIENTO CONTINUO Estructuras

  20. 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.

  21. 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

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

  23. 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?

  24. UNIONES SOLDADAS A TOPE • Formas de preparación

  25. 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

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

  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 • 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

  28. Métodos de cálculo • EXPERIMENTALES • NUMÉRICOS • APROXIMADOS

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

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

  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. MAGNITUDES QUE CARACTERIZAN EL FALLO • Tensiones en el plano de garganta

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

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

  35. CRITERIOS DE AGOTAMIENTO NO UNIVERSALES Norma UNE 14035 Eurocódigo Núm. 3 y Código Técnico de la Edificación Norma DIN-4100

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

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

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

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

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

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