Conexiones Soldadas

Conexiones Soldadas

Conexiones, Juntas y Conectores

Cada estructura es un ensamblaje de partes o miembros individuales que deben ser unidos de alguna manera, usualmente en sus extremos. La soldadura es una de esas maneras y la otra es por medio de pasadores, como remaches o pernos.

Una conexión es el conjunto de elementos que unen cada miembro estructural a la junta: placas o ángulos por patines o alma, soldaduras, tornillos. Una junta es la zona completa de intersección de los miembros estructurales. En la mayoría de los casos, esta zona es la parte de la columna que queda comprendida entre los planos horizontales que pasan por los bordes superior e inferior de la viga de mayor peralte, incluyendo atiesadores y placas de refuerzo del alma, cuando los haya.

Se conoce como soldadura el proceso de unión de partes metálicas mediante la aplicación de calor con o sin adición de otro metal fundido

Existen dos procedimientos generales de soldadura: soldadura con gas y soldadura por arco eléctrico. En las edificaciones de acero, casi toda la soldadura estructural es por arco.

Procedimiento para Soldar

Se conoce como soldadura el proceso de unión de partes metálicas mediante la aplicación de calor con o sin adición de otro metal fundido.

Procedimiento para soldar

Existen dos procedimientos generales de soldadura: soldadura con gas y soldadura por arco eléctrico. En las edificaciones de acero, casi toda la soldadura estructural es por arco.

En la soldadura por arco se forma un arco eléctrico entre las piezas que se sueldan y el electrodo. El arco es una chispa continua, entre el electrodo y el metal base, provocando la fusión de ambos con temperaturas que oscila entre 5000 grados centígrados, en el acero cerca del arco, hasta unos 1900 grados.

El tipo de electrodo que se utiliza es muy importante, ya que afecta las propiedades de la soldadura, tales como la resistencia y ductilidad.

Electrodo Punto de Cedencia Ruptura por Tensión

E60 3150 kgf/cm2 4220 kgf/cm2

E70 3500 kgf/cm2 4920 kgf/cm2

El material del electrodo es especificado en varias normas de la American Welding Society (AWS) y es resumido en la tabla anterior. La designación como E60XX o E70XX indican 60 ksi y 70 ksi como esfuerzo a la tracción. Las X se refieren a factores como las posiciones adecuadas para soldar, tipo de revestimiento y características del arco. En general el acero A36 puede ser soldado exitosamente con electrodos E60XX o E70XX.

Otro tipo de proceso es la soldadura por arco sumergido. En este proceso el arco se cubre con material fusible granular por lo que queda oculto. La soldadura por arco sumergido tiene una mayor penetración, por lo que el área efectiva para resistir carga es mayor.

Tipos de Juntas Soldadas

Los tipos de juntas dependen de factores como el tamaño y forma de los miembros que forman la junta, el tipo de carga, la cantidad de área en la junta disponible para soldar y el costo relativo de varios tipos de soldaduras. Existen cuatro tipos básicos de juntas soldadas, aunque en la práctica se consiguen muchas variaciones y combinaciones. Estos cuatro tipos básicos son: a tope, a solape, en te, en esquina y juntas de extremo, como se muestra en la Figura.

a) Junta a Tope

b) Junta a Solape

c) Junta en Te

d) Junta de Esquina

Figura 1. Tipos Básicos de Juntas Soldadas

Clasificación de las Soldaduras

Los cuatro tipos de soldadura son:

• Soldadura acanalada

• Soldadura de filete

• Soldadura de ranura

• Soldadura de tapón

a) Soldadura Acanalada

b) Soldadura a Filete

c) Soldadura de Ranura

d) Soldadura de Tapón

Figura 2. Tipos de Soldadura

Los dos tipos principales de soldaduras son: la de ranura y la de filete. Las soldaduras de tapón y de canal son menos comunes en el trabajo estructural.

Soldadura de Ranura.

Cuando la penetración es completa y las soldaduras de ranura están sujetas a tracción o compresión axial el esfuerzo en la soldadura se calcula dividiendo la carga entre el área neta de la soldadura.

El refuerzo es metal de aportación que hace mayor la dimensión de la garganta que la del espesor del material soldado y se utilizan para aportar cierta resistencia adicional ya que contrarresta los poros y otras irregularidades y porque al soldador se le facilita realizar una soldadura un poco más gruesa que el material soldado.

Las soldaduras de ranura se usan cuando los miembros que se conectan están alineados en el mismo plano y las uniones están normalmente sujetas a esfuerzos directos de tracción o compresión. Ofrece mayor resistencia que la de filete; sin embargo la mayoría de las uniones estructurales soldadas deben resolverse a filete.

Soldadura de Filete.

Los cordones de soldadura a filete A están cargados en corte longitudinal y el cordón B está cargado en corte transversal. Si se incrementa la fuerza Ru hasta que exceda la resistencia de las soldaduras, la ruptura ocurrirá en los planos de menor resistencia. Se asume que esto sucede en la garganta de la soldadura donde se presenta la menor área transversal. Pruebas de soldadura a filete utilizando electrodos compatibles han demostrado que la soldadura falla a través de su garganta efectiva antes que el material falle a lo largo del lado del cordón.

Figura 3. Soldadura a Filete

Las soldaduras de filete son más resistentes a la tracción y a la compresión que al corte, de manera que los esfuerzos determinantes son los de corte. Este tipo de soldadura falla por corte en un ángulo de aproximadamente 45 grados a través de la garganta.

La dimensión efectiva de la garganta de una soldadura de filete es, nominalmente, la distancia mas corta desde la raíz a la cara de la soldadura.

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