UNIDAD 3CONEXIONES ESTRUCTURALES

01.SOLDADAS

La práctica de la soldadura data de hace miles de años. Se sabe que en la antigua Grecia se lograba la unión de piezas metálicas a través del calor y golpes (forja) para obtener piezas compuestas con cierta resistencia mecánica.

DEFINICIONLa soldadura se define como un proceso en el cual se realiza la unión de partes

metálicas mediante calentamiento, para alcanzar un estado plástico con o sin el aporte de un material adicional de refuerzo.

También se conoce por soldadura al metal fundido que une dos piezas de metal, de la misma manera que realiza la operación de derretir una aleación para unir dos metales, pero diferente de cuando se soldan dos piezas de metal para que se unan entre si formando una unión soldada.

• Ventajas y Desventajas Ventajas

• El empleo de conexiones soldadas en vez de atornilladas o remachadas permite un• ahorro de material (hasta de un 15%).• La soldadura permite grandes ahorros en el peso del acero utilizado.• Las estructuras soldadas son estructuras más rígidas debido a una unión directa.• Proceso de unión silencioso.• Permite una buena creación de perfiles metálicos utilizados en ingeniería.• La soldadura requiere menos trabajo y por lo tanto menos personal que la colocación de remaches o tornillos. • La soldadura permite una gran variedad de conexiones, cosa que no se puede con remaches o tornillos.• Las conexiones soldadas son más rígidas que las demás, lo cual permite una verdadera continuidad en la transmisión de elementos mecánicos entre miembros.• Debido a la mayor resistencia del metal de aportación las conexiones soldadas permiten una gran resistencia a la fatiga.• Las estructuras soldadas pueden repararse muy fácilmente a diferencia del resto.• Las conexiones soldadas permiten ajustes de proyecto más fácilmente que en otro tipo de conexiones.• Hay un ahorro considerable en el cálculo, detallado y montaje de las estructuras.

Desventajas

• • Las conexiones rígidas pueden no ser óptimas en el diseño.• • La revisión de las conexiones soldadas no es muy sencillo con respecto al

resto.• • La creencia de la baja resistencia a la fatiga en conexiones soldadas (no se

permite aún en algunos puentes ferroviarios USA).

Métodos de Soldaduras• SMAW (Shielded metal arc welding): Corresponde soldadura manual con

electrodo, esta es la más común y antigua de los distintos procesos de soldadura por arco.

• SAW: Corresponde a la soldadura por arco sumergido, en este tipo de soldadura el arco se establece entre la pieza a soldar y el electrodo, estando ambos cubiertos por una capa de flux granular (de ahí su denominación de arco Sumergido). Por esta razón el arco está oculto.

• GMAW: Este procedimiento, conocido también como soldadura MIG/MAG, consiste en mantener un arco entre un electrodo de hilo sólido continuo y la pieza a soldar.

Tanto el arco como el baño de soldadura se protegen mediante un gas que puede ser activo o inerte.

• EGW: Corresponde a la soldadura por electrogas, la cual es un desarrollo de la soldadura por electroescoria, siendo procedimientos similares en cuanto a su diseño y utilización. En vez de escoria, el electrodo es fundido por un arco, que se establece en un gas de protección, de la misma manera que en la soldadura MIG/MAG.

Este método se utiliza para soldar chapas con espesores desde 12 mm. hasta 100 mm., utilizándose oscilación para materiales con espesores fuertes.

• Tipos de Soldaduras

• Penetración (Parcial o Completa): Se obtienen depositando metal de aportación entre dos placas que pueden, o no, estar alineadas en un mismo plano. Pueden ser de penetración completa o parcial, según que la fusión de la soldadura y el metal base abarque todo o parte del espesor de las placas, o de la más delgada de ellas.

• Filete o Cordón: Se obtienen depositando un cordón de metal de aportación en el ángulo diedro formado por dos piezas. Su sección transversal es aproximadamente triangular.

• Ranura o Tapón: Las soldaduras de tapón y de ranura se hacen en placas traslapadas, rellenando por completo, con metal de aportación, un agujero, circular o alargado, hecho en una de ellas, cuyo fondo está constituido por la otra.

• SIMBOLOS DE SOLDADURA

• Defectos de las uniones soldadas

• Fisuras: Son discontinuidades por rotura local, provocadas por enfriamiento oesfuerzos transmitidos, esto debido principalmente al empleo de electrodosinadecuados y la excesiva rigidez de las piezas a unir. Las fisuras son peligrosas yaque producen una disminución de la sección resistente y facilitan la corrosión.

• Cavidades y poros: Son provocadas por residuos ajenos al proceso, es decir, falta delimpieza y preparación. También se pueden provocar por la excesiva intensidad decorriente que calienta los electrodos.

• Inclusiones sólidas: Cualquier materia extraña, que quede aprisionada en el metalfundido, diferente de los metales de base y de aportación de la soldadura constituyenuna inclusión sólida. Las más frecuentes son las escorias, los óxidos y las inclusionesmetálicas. Los efectos de estás inclusiones pueden ser amplificados cuando laestructura comienza a prestar servicios.

• Defectos de fusión: Este tipo de defectos se deben principalmente a la falta de ligazónentre el metal de aportación y el metal de base o entre las diferentes pasadas delcordón. Se puede presentar en los bordes, falta de fusión lateral, entre pasadas y en laraíz.

• Falta de penetración: Es debida a una fusión parcial de los bordes provocando discontinuidades de los mismos. Es provocada principalmente por una separación incorrecta de los elementos a unir durante el soldeo, al empleo de electrodos excesivamente gruesos, a una velocidad de avance excesiva o a una baja intensidad. Este defecto provoca una disminución de la resistencia de la unión.

• Defectos de forma: Se deben a la falta de geometría de la superficie externa en relación con el perfil correcto esperado.

02.REMACHADAS

• Se habla de "remache resistente" cuando se han de transmitir esfuerzos a través de la unión, y de "remache de apuntalamiento" cuando sólo debe mantener unidas las piezas entre sí. La ventaja de las uniones remachadas consiste en que, respecto a resistencia, elasticidad y dilatación, se comportan casi igual que el material de los elementos unidos y en que se puede comprobar se estado en cualquier momento.

*CASI NO SE USAN EN LA ACTUALIDAD

• Las uniones atornilladas se realizan con tornillos y tuercas. Los tornillos estás provistos de una cabeza en un extremo del vástago en el que se ha recortado o enrollado una rosca, en el vástago se puede enroscar la tuerca. Una sección por eje del tornillo muestra que la rosca del vástago y de la tuerca están encajadas entre sí a modo de engranaje, por lo que los tornillos, a diferencia de los remaches, pueden soportar tracciones, además de esfuerzos de cizallamiento y compresión superficial sobre el vástago.

03.ATORNILLADAS

• En la construcción de estructuras de acero se emplean uniones atornilladas:

• 1.- Cuando se han de absorber esfuerzos axiales de tracción, por ejemplo, en tornillos de anclaje;

• 2.- Cuando la longitud de apriete es demasiado grande para un remache;

• 3.- Cuando se exige una determinada movilidad de la unión, por ejemplo, determinados enlaces de vigas;

• 4.- En todas las uniones que se han de poder desmontar, sobre todo en construcciones auxiliares, pabellones de exposiciones y construcciones en las que se prevén modificaciones;

• 5.- En los enlaces de materiales que no permiten realizar una unión remachada, por ejemplo, en la unión de piezas de acero con elementos de hierro de fundición;

• 6.- En lugares difícilmente accesibles, donde no puede realizarse una soldadura o una unión remachada.

• En general se prefieren las uniones atornilladas para unir elementos constructivos en obra, ya que son más fáciles, rápidas y baratas de ejecutar. Además, facilita el ajuste del entramado, ya que las uniones atornilladas permiten una movilidad mayor que las demás uniones.

• Anclaje a cimentación.

• Unión de vigueta y columna.

• Nodo de armadura.• Empotre de vigueta

en muro de concreto o mampostería.

• Conexión de columna y vigueta de acero, especificando las separaciones de los tornillos, las placas y los perfiles.