Diseño de la resistencia de las soldaduras.
El esfuerzo en una soldadura se considera igual a la carga P dividida entre el área de la garganta efectiva de la soldadura.
Este método para determinar la resistencia de soldadura de filete, se usa sin tomar en cuenta la dirección de la carga.
Las pruebas han demostrado que los filetes transversales son un tercio más resistentes que los filetes longitudinales, pero este hecho no es reconocido por la mayor parte de las especificaciones, con el fin de simplificar los cálculos.
Una razón del porque los filetes transversales son más fuertes, es que el esfuerzo está más uniformemente repartido en su longitud total, en tanto que en los filetes longitudinales se reparte en forma dispareja debido a deformaciones que varían a lo largo de la soldadura.
Diseño de las Soldaduras por el LRFd
En las soldaduras, el material del electrodo deberá tener propiedades del metal base. Si las propiedades son comparables se dice que el metal de aportación es compatible con el metal base.
La resistencia de diseño de una soldadura específica se toma como el menor de los valores de f Fw (Fw es la resistencia nominal de la soldadura) y f FBM (FBM es la resistencia nominal del metal base)
Para las soldaduras de filete la resistencia nominal por esfuerzos en el área efectiva de la soldadura es de 0.60 FEXX (FEXX es la resistencia por clasificación del metal base) y f es igual a 0.75.
Si se tiene tensión o compresión paralela al eje de la soldadura, la resistencia nominal del metal base es Fy y f es igual 0.90.
La resistencia de diseño por cortante de los miembros conectados es f Fn Ans en donde f = 0.75, Fn es 0.6 Fu y Ans es el área neta sujeta a cortante. Los electrodos para la soldadura por arco protegido se designan como E60XX, E70XX, etc. En este sistema de clasificación la letra E significa electrodo y los dos primeros dígitos indican la resistencia mínima a la tensión de la soldadura en ksi.
Los dígitos restantes designan la posición para soldar, corriente, polaridad, etc., información necesaria para el empleo correcto de un electrodo específico. Además de los esfuerzos nominales dado en la tabla J2.5, existen otras recomendaciones del LRFD aplicables a la soldadura:
- La longitud mínima de una soldadura de filete no debe ser menor de cuatro veces la dimensión nominal del lado de la soldadura. Si su longitud real es menor de este valor, el grueso de la soldadura considerada efectiva debe reducirse a ¼ de la longitud de la soldadura.
- El tamaño máximo de una soldadura de filete a lo largo de material menor de ¼ de grueso debe ser igual al grueso del material. Para material más grueso, no debe ser mayor del espesor del material menos 1/16, a menos que la soldadura se arregle especialmente para dar un espesor completo de la garganta. Para una placa con un espesor de ¼ o mayor, es conveniente terminar la soldadura por lo menos a 1/16 del borde para que el inspector pueda ver claramente el borde de la placa y determinar con exactitud las dimensiones de la garganta.
- Los filetes permisibles mínimos según el AISC-LRFD se dan en la tabla J2.3. Estos valores varían entre 1/8 para material de 1/4 de espesor o menor y 5/16 para material con espesor mayor de 3/4. El tamaño mínimo práctico para la soldadura es de aproximadamente 1/8 y el tamaño que probablemente resulta más económico es de alrededor de 1/4 o 5/16.
- Cuando sea posible, deben realizarse vueltas en el extremo (remates) para soldadura de filete. La longitud de estas vueltas no debe ser menor que dos veces el grueso nominal de la soldadura. Cuando no se usan, se recomienda restar el doble del grueso de la soldadura de la longitud efectiva de ésta. Las vueltas de extremo son muy útiles en la reducción de concentraciones de esfuerzos que ocurren en los extremos de las soldaduras, sobre todo para conexiones donde hay vibraciones considerables y excentricidad en la carga. El AISC-LRFD establece que la longitud de una soldadura de filete incluirá las longitudes de remate.
- Cuando se usan soldaduras de filete longitudinales para la conexión de placas o barras,
- Las longitudes no deben ser menores que la distancia perpendicular entre ellas. La distancia entre soldadura de filete no debe ser mayor de 8 en las conexiones de extremo.
- En juntas traslapadas, el traslape mínimo es igual a 5 veces el espesor de la parte más delgada conectada, pero no debe ser menor de 1. Gracias a Raul Estevan Bencosme por enviarnos este material para ser publicado en ARQHYS.com como modo de colaboración.
