PROFESOR ELVIS ARAUJO
CALCULO DE CORDONES DE SOLDADURAS TIPO FILETE SEGÚN FRATELLI, (2001) Y ARGÜELLES, (2005). PASO 1: ELECCIÓN DEL METAL BASE Para diseñar los cordones de soldadura tipo filete, en primera instancia se selecciona el acero del metal base tomando como datos su fluencia (Fy) y esfuerzo último (Fu): Tabla 1: Aceros para construcciones metálicas. Designación SIDOR
ASTM
DIN
Tensiones cedentes y de agotamiento de los aceros Tipo Fy (kg/ cm²) Fu (kg/ cm²) PS25 2500 3700 ALTEN 3500 5500 A36 2500 4100 A242 2750 4150 A440 2900 4350 A441 3150 4600 A514 7030 8100 A572 grado 42 2900 4150 " 45 3100 4150 " 50 3450 4500 " 60 3800 4850 " 65 4150 5200 A588 grado 42 2900 4350 " 46 3150 4600 " 50 3450 4850 ST37 2400 3700 ST42 2600 4200 ST52 3600 5200
PASO 2: ELECCIÓN DEL ELECTRODO COMPATIBLE Luego se procede a escoger un electrodo que le sea compatible al metal base. En las siguientes tablas se muestran las compatibilidades, esfuerzo de corte Fv y esfuerzo último: Tabla 2: Esfuerzos en el metal de aporte en soldaduras de filete.
PROFESOR ELVIS ARAUJO Electrodos E60XX E70XX E80XX E90XX E100XX E110XX
Fu Fv = 0.3 Fu (kg/ cm²) (kg/ cm²) 4220 1270 4920 1480 5630 1690 6330 1900 7030 2110 7730 2320 Tabla 3: Compatibilidad de electrodos.
Metal base SIDOR PS25, DIN ST37, ST42, ASTM A36, A53 grado B, A375, A500, A501, A529, y A570 grados D y E. SIDOR ALTEN, ASTM A242, A441, A572 grados 42 a 60, A588, DIN ST52. ASTM A572 grado 65. ASTM A514, espesores mayores de 63 mm. ASTM A514 espesores iguales o menores a 63 mm.
Electrodos
Máximo Fy del metal base (kg/ cm²)
E60XX E70XX
Fy ≤ 2900
E70XX
Fy ≤ 3800
E80XX
Fy ≤ 4150
E100XX
Fy ≤ 7030
E110XX
Fy ≤ 7030
PASO 3: SELECCIÓN DE ESPESOR D DE SOLDADURA Con el Dmáx y el Dmin, se selecciona el espesor D para la soldadura. El diseñador elegirá cual será el espesor D definitivo.
PROFESOR ELVIS ARAUJO
PASO 4: CÁLCULO DE LA RESISTENCIA ADMISIBLE DE LA SOLDADURA (P1). Después de haberse determinado el espesor D, se calcula el espesor de garganta (ts) con la siguiente fórmula:
t
S
D
2 2
Para luego especificar la resistencia admisible de la soldadura (P1) con la ecuación:
PROFESOR ELVIS ARAUJO
P ts 0.1 Fv kg/mm 1
siendo Fv el valor Fv
(M.BASE)
expresado en kg/cm² y ts en cm. Para soldaduras frontales o
perpendiculares a la dirección de la carga; en caso de que Fv (electrodo) sea menor que Fv
(M.BASE)
, pues deberá ser sustituido en la ecuación anterior en lugar de Fv
(M.BASE)
.
En el caso de cordones de soldaduras longitudinales o paralelos a la dirección de la carga entonces se usa directamente Fv
(M.BASE)
.
PASO 5: CÁLCULO DE LA LONGITUD TOTAL DE LA SOLDADURA. Para calcular la longitud total necesaria de soldadura L debemos prever dos casos: Caso a): longitud total de soldadura sometida a cargas no excéntricas. Caso b): longitud total de soldadura sometida a cargas excéntricas. 5.1) Para calcular la longitud total necesaria de soldadura L con cargas no excéntricas se utiliza la ecuación: L
P P1
mm
P = Carga que soporta la soldadura y P1 = la resistencia admisible de la soldadura. 5.2) Para calcular la longitud total necesaria de soldadura L con cargas excéntricas se debe diferenciar dos situaciones, las cuales se presentan a continuación (donde F1 es la fuerza que soporta el cordón de longitud L1, F2 la fuerza que soporta el cordón de longitud L2 y F3 la fuerza que soporta el cordón frontal L3):
PROFESOR ELVIS ARAUJO
Situación A: L3 = 0
F1
PX P1 L1 h
L1
PX h P1
F2
L2
P h - X P1 L2 h
P h - X h P1
Situación B: F3 P1 L3
L1
PX L3 h P1 2
PASO 6: VERIFICACION DE PLANCHAS A UNIR.
L2
P h - X L3 h P1 2
PROFESOR ELVIS ARAUJO Finalmente el espesor de las planchas a unir deberá ser verificado con la ecuación:
t ts
Fv (electrodo) 0.3 Fu (electrodo) ts Fv (m.base) 0.4 Fy (m.base)
