2.00 Remaches - Soldaduras

Resistencia de Materiales I

Mag. Ing. Máximo Alejandro Crispín Gómez JUNTAS ESTRUCTURALES

El ingeniero civil utiliza las juntas estructurales en el diseo de empalmes o uniones de elementos estructurales de madera o metálica. Ejemplo en edi!icaciones " puentes. #as uniones estructurales son$ a% &untas o 'niones Remac(adas " Atornilladas. )% &untas o 'niones *oldadas. a) JUNTAS O UNIONES REMACHADAS

*e denominan tam)i+n uniones ro)lonadas, -ue se emplean en aeronaves, puentes, calderas de vapor, tan-ues tu)erías !orzadas, estructuras de )arcos, depósitos de presión, etc. TIPOS DE FALLA.

 /A##A 01R 2E*GARRAMIE341$ #a placa puede !allar por desgarramiento 5!alla por tensión%, ocurre en la sección sujeta al ma"or es!uerzo de tensión, es decir a trav+s de los agujeros en la placa. El anc(o neto es el anc(o total de la sección menos los diámetros de los agujeros. Cuando (a" varias (ileras de remac(es, de)en de investigarse por las di!erentes secciones netas, como se ilustra en la !igura. 0

0

0

0 )

0 0 t El diámetro de un agujero se considera como el tamao nominal del remac(e mas 678 pulgada o 6mm., dependiendo de unidad -ue se usa en el diseo. El área neta puede estar expresada como$ Aneta = ( b −

∑ D) t

2ónde$ b 9 anc(o total de la sección neta.

∑ D 9 suma de los diámetros de los agujeros a trav+s de la sección. t 9 espesor de la placa.

1

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 /A##A 01R A0#A*4AMIE341$ El remac(e ejerce una !uerza de compresión o de aplastamiento so)re la placa -ue esta en contacto con ella. Ejemplo$

FIG 2

El área pro"ectada de un remac(e para una !alla por aplastamiento se expresa como$ Ab = dt

2ónde$ d 9 diámetro nominal del remac(e en pulgadas o mm. t 9 espesor de la placa en pulgadas o mm.

 /A##A 01R C1R4E$ El área considerada al investigar una !alla por corte en un remac(e es$ As

=

1 4

πd2

0

0 t 2onde$ d 9 diámetro nominal del remac(e.  /A##A 01R 2I*4A3CIA I3*'/ICIE34E A# :1R2E$

*i los remac(es están colocados demasiado cerca del )orde de la placa, puede ocurrir una !alla tal como se muestra en la !igura.

p

p Fig. 04

0ara impedir este tipo de !alla, el centro del agujero de)e estar a una distancia su!iciente del )orde de la placa. #as especi!icaciones proporcionan -ue de)erá ser aproximadamente 6 ;7mm. 2eterminar la tensión cortante máxima en los remac(es. P(3,,,4g+ 2,cm.

1,cm.

1,cm.

. . m cm 5 .c5 .2 2

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P

F) 1

2

P

F)

3

F* 1 F) c

-

(

0

F) 5

F *1

F)

P

F)

F *2

F* 2

*c

P

F* 1

6 F* 1

2,cm.

FD

FM1 r1 r1

P N

=

=

=

FM1

=

9000

FM 2 r2

6

#.5se observa que r2

#.52 + 102

=

12.5

= 1500 kgr

17

=

27 cm

= 12.5 cm

FM 2 #.5

∴ FM = 1.6# FM 1

2

37

4omando momentos con respecto al 0G OcL.

1#

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∑ Mc = 0 4 FM1 . r1 +2 FM 2. = r2

=Mc × 9000 =

20 180+ 000

2 FM1 . r1 + FM 2. r2 =90+0 00

47

reemplaa&d 37 e& 47 2 ( 1.6#FM 2 × 12.5 )

+ FM

2

#.57 = 90+ 000

FM 2 20.83 × 2 + #.57 = 90+ 000

FM 2

=

90+000 49.16

∴ FM = 1830+#6 2

kgr

use "1831

57

reemplaa&d 57 e& 37

FM1

= 1.6# ×1830.#6 = 305#.3# kgr

use"30 5#

= -5  26 =  per es!s ds s& ma-r e  1 = 5 . e la *igra se aprecia e 

1

$r l !a&! se c&sidera para el a&alisis el ma-r. R2 3,5 3,5 15,, R1 3,5 15,,

c

131 15,,

15,,

R6 15,, 3,5

R5 3,5

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#uego el 2.C.# de la ma"or !uerza actuante será$ R 15,,4gr.

c

3,54g.

θ

3 0

α α

4

cs α

=

cs α

= 0.80

5

α

= 36.8#o

θ

= 90o − 36.8#o

θ

= 53.13o

Aplicando la le" de cosenos$  = 15002 + 305# 2 + 215007305#7c s θ  = 4+134.96 kgr

≈

4135 kgr

El es!uerzo de corte será$ τ

P A

===

 A

1 4

τ

4135

4135 kgr

π × 1.92

2.84 cm2

=

= 1455.99 kgr  cm 2

Siel τ admisible 3100 =  kgr cm sec con !n

uencia el/τ admisible

2

0or lo tanto su resistencia al corte será )uena. τ ac!a&!e

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2I*E1 2E *1#2A2'RA #os ensa"os (an demostrado -ue una soldadura a tope de penetración completa colocada adecuadamente, es tan resistente o más resistente -ue el metal de las piezas por soldar. 0or consiguiente, las soldaduras a tope generalmente actPan en tensión o en comprensión. *e determina la resistencia de una conexión soldada a tope usando la !ormula 0 9 σ A donde A es el área de la sección transversal de la placa mas delgada " S el es!uerzo permisi)le en las placas o planc(as. 0or otra parte, las soldaduras de !ilete, están sometidas a es!uerzos cortantes " de)en disearse adecuadamente. #a resistencia de una soldadura de !ilete se determina mediante τ 907A donde τ es el es!uerzo cortante admisi)le " A es el área sometida a !uerza cortante. Consideremos la soldadura de !ilete de la !igura 6.a " estudiemos la !orma en -ue !alla " los m+todos para calcular su resistencia. 2onde$ a 9 Espesor de la placa a soldar 5cateto% /ig. 6.a

L E B

B 05/ a

A

) ! 05/ C a

a

A

F

)

a

C

#a corona de la soldadura de)ería ser ligeramente convexa. *e supone -ue la soldadura va a lo largo de la super!icie recta :2C. 'na soldadura de !ilete se supone -ue !alla a lo largo de su menor dimensión, llamada la OgargantaL de la soldadura. #a garganta es la dimensión expresada t. El área -ue -ueda sujeta a cortante es el área som)reada A2E/, -ue se calcula como$ A 9 t . # 9 5a sen