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DISEÑO DE ACERO Y MADERA
CURSO:DISEÑO DE ACERO Y MADERA
TEMA: CONEXIONES ALUMNO NORBIL AGUILAR ÁGUILAPROFESORING: CLAUDIO LOPEZ GUTIERREZ
INTRODUCTION:
CONEXIONES.
La 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.
OBJETIVOS:
Determiner los elementos sometidos a los diferentes tipos de conexiones
ÍNDICE:
CONEXIONES.
a. Conexiones. Importancia pernos y soldaduras.
b. Proceso del arco eléctrico. Electrodos.
c. Simbología.
d. Esfuerzos permisibles. Conexiones soldadas. Conexiones viga – columnas.
Conexiones de planchas de base. Conexiones de empalmes soldadas
e. Juntas precalificadas.
f. Práctica dirigida conocimiento de Nave Industrial
A. CONEXIONES. IMPORTANCIA PERNOS Y SOLDADURAS.
Se presentaron los procedimientos de análisis y diseño de miembros estructurales
individuales, tales como vigas, columnas, vigas-columnas y miembros tubulares
cilíndricos. Estos miembros deberán ser posteriormente ensamblados para formar una
parte o la totalidad de una estructura, requiriendo para ello de la formación de
conexiones entre los miembros.
En este capítulo se presentarán los diversos tipos de conexiones generalmente usados
y sus criterios de diseño correspondientes.
Como un criterio general de las especificaciones del AISI, todas las conexiones deberán
Diseñarse para transmitir la carga máxima en el miembro conectado considerando
debidamente la excentricidad de carga.
TIPOS DE SOLDADURA
Los principales tipos de soldadura más usados en estructuras de acero son la soldadura
de tope, soldadura de filete longitudinal y transversal, soldadura de punto o de ranura.
SOLDADURA DE FUSIÓN
Las soldaduras de fusión se usan comúnmente durante el montaje de la estructura
para conectar a los perfiles laminados en frío entre si o para conectar a los perfiles
laminados en frío a perfiles laminados en caliente. Los tipos principales de soldadura
de fusión usados en estructuras de acero laminado en frío son:
1. Soldaduras de penetración
2. Soldaduras de punto
3. Soldaduras de costura
4. Soldaduras de filete
5. Soldaduras de penetración abierta
(a) Soldaduras de penetración en juntas de frente; (b) soldaduras de punto; (c)
Soldaduras de costura; (d) Soldaduras de filete; (e) Soldaduras de penetración abierta
de bisel en “J”; (f) Soldaduras de penetración abierta en “V
1 SOLDADURAS DE PUNTO.
En base a cientos de pruebas en soldaduras de punto, se encontró que los modos de
falla de soldaduras de punto incluyen falla por cortante del área de fusión, desgarre de
la placa siguiendo el contorno de la soldadura con el desgarre propagándose a través
de la placa a partir del extremo frontal de la soldadura, desgarre de la lámina
combinada con pandeo cerca del extremo opuesto de la soldadura y rebanado de la
lámina atrás de la soldadura. Además, algunas soldaduras fallaron en parte por
desprendimiento de la soldadura mientras que el material de la lámina se desgarraba y
se deformaba fuera de su propio plano.
Una evaluación de los resultados de pruebas indica que las siguientes ecuaciones
pueden ser usadas para predecir la resistencia última de conexiones a base de
soldaduras de punto.
Resistencia de Cortante de Soldaduras de Punto. La resistencia última al cortante de
una soldadura de punto puede ser determinada mediante la siguiente expresión:
Las pruebas de falla por cortante realizadas en soldaduras de punto han indicado que
el diámetro efectivo del área de fusión puede ser calculado como:
Donde
d = diámetro visible de la superficie externa de la soldadura de punto
t = espesor de las láminas de acero (sin incluir recubrimientos) involucradas en la
transferencia del cortante.
Si la resistencia de la conexión soldada esta gobernada por desgarre transversal de la
lámina conectada en lugar de la falla de la soldadura, la carga última por soldadura
está dada por:
Definición de d, da y de para soldaduras de punto. (a) Lámina de espesor simple; (b)
Lámina de espesor doble(1).
la siguiente ecuación para determinar la carga última por soldadura
Donde P es la carga nominal transmitida por la soldadura y Fu y t fueron definidos previamente en este artículo.
SOLDADURAS DE COSTURA.
una soldadura de costura consiste en dos extremos semicirculares y una soldadura longitudinal. El comportamiento general de la soldadura de costura es similar a la de punto. La carga última de este tipo de conexión se determina a partir de la resistencia a cortante de la soldadura de costura y la resistencia de las láminas conectadas. A continuación se describen ambas resistencias.
Resistencia de Cortante de Soldaduras de Costura. Dicha ecuación considera que la
resistencia última de cortante de la soldadura es una resistencia combinada de los dos
extremos semicirculares y la soldadura longitudinal y está dada por la siguiente
expresión:
Donde
L es la longitud de la soldadura de costura, sin incluir los extremos circulares. Para
efectos de cálculo, L no deberá exceder a 3d. Los otros términos fueron definidos
previamente.
SOLDADURA DE FILETE
Las soldaduras de filete son de dos tipos: soldadura de filete longitudinal y de filete
transversal, se usan para unir dos superficies aproximadamente en ángulos rectos
entre sí, estos tipos de soldadura son más resistentes a tracción y compresión que al
corte .
La soldadura de filete transversal al igual que la soldadura de filete longitudinal, se
usan para unir dos superficies la diferencia es que la soldadura se ubica transversal a la
sección de la plancha, estas uniones pueden ser traslapadas, junta en T, soldaduras de
surco para reforzar uniones de esquina como se observa en la Figura.
CONEXIONES ATORNILLADAS
El comportamiento estructural de las conexiones atornilladas en perfiles de acero laminado en
frío es diferente que el de los perfiles laminados en caliente, debido principalmente a la
diferencia en espesores de las partes conectadas.
Comportamiento de Conexiones Atornilladas
se han probado una gran cantidad de conexiones atornilladas usando láminas delgadas
de acero A307 y tornillos de alta resistencia A325
El objetivo de dichas pruebas fue estudiar el comportamiento estructural de
conexiones atornilladas y el de proveer la información necesaria para desarrollar
métodos de diseño confiables. En todos los programas de pruebas, los tornillos fueron
apretados con los valores de torque dados en las Tabla 9.2 de acuerdo con el tipo de
tornillo usado. Las conexiones fueron probadas con y sin rondanas colocadas bajo las
cabezas y tuercas de los tornillos.
Diámetro del Tornillo A307
Torque (kg-
Tornillo A325
Torque (kg-plg. mm.0.250 6.350 70 1550.375 9.525 195 5200.500 12.700 555 13150.625 15.875 695 26300.750 15.050 1525 46351.000 25.400 3460 10380
Los resultados de las pruebas indicaron que los siguientes cuatro tipos de falla ocurren usualmente en las conexiones atornilladas de perfiles laminados en frío:
(a) Falla longitudinal por cortante de la lámina; (b) Falla por aplastamiento de la
lámina; (c) Falla por tensión de la lámina; (d) Falla por cortante del tornillo.
para conexiones atornilladas con relaciones e/d pequeñas, el esfuerzo de falla al
aplastamiento puede ser predicho por la siguiente expresión:
CONEXIONES REMACHADAS
Los remaches ciegos y tubulares se usan comúnmente en los países desarrollados para
la construcción de estructuras de acero laminado en frío. Estos son usados para
simplificar el ensamble, mejorar la apariencia y reducir el costo de la conexión.
Remaches Ciegos.
(a) Remaches con pistón extraible; (b) Remaches explosivos; (c) Remaches con
pasador.
B. PROCESO DEL ARCO ELÉCTRICO. ELECTRODOS.
soldaduras el electrodo deberá tener las propiedades del metal base, para cada tipo de
acero hay un electrodo que se usa en soldadura, la resistencia de los electrodos puede
denotarse como Exxx, de acuerdo con su nomenclatura el electrodo tiene cierta
resistencia a la tracción y se muestran en la Tabla
Electrodos Resistencia a la TracciónE60XX 60 ksi
E70XX 70 ksiE80XX 80 ksiE90XX 90 ksiE100XX 100 ksiE110XX 110 ksi
C. SIMBOLOGÍA.
D. ESFUERZOS PERMISIBLES. CONEXIONES SOLDADAS. CONEXIONES VIGA –
COLUMNAS. CONEXIONES DE PLANCHAS DE BASE. CONEXIONES DE
EMPALMES SOLDADAS.
Las conexiones entre vigas y columnas son conexiones rígidas en estructuras contiguas de acero que resisten fuerzas laterales causadas por el viento o sismo, este tipo de conexiones tienen que ser lo bastante fuertes para desarrollar un momento de fluencia en las articulaciones plásticas contiguas, siendo su característica proporcionar una resistencia residual antes de su colapso y las conexiones semirrígidas son usadas en la construcción semicontinua, en edificios de oficinas.
se muestra una conexión entre viga y columna por momento y cortante soldada que puede diseñarse como conexión semirrigida o como rígida, el momento flexionante (M) se transmite al ala de la columna por medio de un perfil W, sobre las alas de la sección la unión esta sometida a cargas de compresión y tracción (H), la carga cortante (V) es transmitida a la columna.
Entonces de la fuerza H, se tiene la siguiente expresión:
Donde:
H = Fuerza de compresión o tracción de la viga.
M = Momento flexionante debido cargas en la viga.
d = Altura de la viga.
1. El ancho del ala de la viga debe ser menor al de la columna.
2. Ubicar una plancha en la unión entre columnas.
3. No afecta la dirección de la fuerza H, a la soldadura.
4. La soldadura que resiste la fuerza cortante V, esta ubicada en todo el alma de la
sección, en caso que no sucediese aquello, entonces llenar de soldadura a toda la
conexión como se muestra en la Figura anterior
E. JUNTAS PRECALIFICADAS.