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Soldaduras de Ranura y Filete

Las soldaduras de ranura y filete son esenciales en la construcción de estructuras metálicas, cada una con sus propias ventajas y limitaciones. Mientras las soldaduras de ranura ofrecen robustez y eficiencia, las de filete destacan por su resistencia a la tensión y compresión. La configuración óptima y la orientación de la carga son cruciales para la resistencia de las soldaduras de filete. Las normativas de la AISC juegan un papel importante en la calidad y seguridad de estas uniones soldadas.

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1

En la fabricación de estructuras de ______, las soldaduras de ______ se prefieren por su fortaleza ante cargas de ______ y ______.

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acero ranura impacto fatiga

2

La ______ en la preparación y el ensamblaje limita el uso de soldaduras de ranura en proyectos ______, siendo más adecuadas para aplicaciones ______ o cuando se requiere cortar el acero a medida en el ______.

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complejidad grandes específicas sitio

3

Resistencia de soldaduras de filete a tensión y compresión

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Superior a resistencia al corte; diseño debe evitar combinación de corte con tensión o compresión.

4

Cálculo de resistencia en soldaduras de filete

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Determinada por área teórica de la garganta; producto de espesor teórico por longitud de soldadura.

5

Espesor de la garganta en soldaduras de filete de 45°

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Aproximadamente 0.707 veces el tamaño de la soldadura para lados iguales; varía en lados desiguales.

6

Las soldaduras de filete con superficie ______ pueden ser más propensas a la ______ por las tensiones durante el ______.

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cóncavas formación de grietas enfriamiento

7

Una superficie ______ en la soldadura de filete puede ayudar a ______ la compresión, reduciendo el riesgo de ______.

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convexa inducir fisuración

8

El ángulo de soldadura ______ respecto a las piezas unidas debe ser cercano a ______ grados para optimizar la ______ de carga.

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ideal 45 transferencia

9

Un ángulo cercano a ______ grados en la soldadura de filete facilita el ______ y la ______ de las mismas.

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45 diseño descripción

10

Resistencia de soldaduras transversales vs. longitudinales

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Las soldaduras transversales son más resistentes que las longitudinales debido a mejor distribución de esfuerzos y ángulos de falla distintos a 45°.

11

Área efectiva de la garganta en soldaduras de filete

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El área efectiva de la garganta es mayor en soldaduras transversales porque la falla no ocurre a 45°, aumentando la resistencia.

12

Suposición en diseño de soldaduras de filete

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Para diseño simplificado, se asume que las cargas son longitudinales al calcular resistencia de soldaduras de filete, aunque puede ser conservador.

13

El Instituto Americano de Construcción de Acero (______) establece reglas para las soldaduras en estructuras de este material.

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AISC

14

La ______ de diseño de la soldadura se define por el valor menor entre la resistencia del metal base y la del metal de soldadura.

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resistencia

15

Las fórmulas de la AISC toman en cuenta los estados límite de fractura en ______ y ______ para el metal base.

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tensión cortante

16

Para el metal de soldadura, se considera el estado límite de ______.

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fractura

Preguntas y respuestas

Aquí tienes una lista de las preguntas más frecuentes sobre este tema

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Elección y Limitaciones de las Soldaduras de Ranura

En la construcción de estructuras metálicas, las soldaduras de ranura son a menudo preferidas por su robustez y resistencia superior frente a cargas de impacto y fatiga, así como por su eficiencia en el uso del material de aporte. Sin embargo, estas soldaduras presentan desafíos significativos que restringen su aplicación práctica. Los esfuerzos residuales que pueden comprometer la integridad estructural y los costos adicionales derivados de la preparación meticulosa de los bordes de las piezas a unir, como el biselado y el ajuste, son consideraciones importantes. La complejidad en la preparación y ensamblaje en el sitio de construcción también limita su uso en proyectos de gran envergadura, relegando las soldaduras de ranura a aplicaciones específicas o a situaciones donde los elementos de acero se fabrican intencionalmente más largos y se cortan en el lugar a las medidas necesarias.
Soldadura de filete pulida uniendo dos piezas metálicas en ángulo recto con fondo de soldadura en ranura en placas de metal.

Propiedades y Beneficios de las Soldaduras de Filete

Las soldaduras de filete son comúnmente empleadas en estructuras de acero, destacando por su resistencia a la tensión y compresión, que es superior a su resistencia al corte. Por ello, las normativas de diseño de soldadura establecen que los esfuerzos críticos en las soldaduras de filete son los esfuerzos de corte. Se aconseja diseñar las uniones de modo que las soldaduras de filete soporten principalmente esfuerzos de corte, evitando la combinación de corte con tensión o compresión. La resistencia de estas soldaduras se determina a partir del área teórica de la garganta, calculada como el producto del espesor teórico por la longitud de la soldadura. En soldaduras de filete de 45° con lados iguales, el espesor de la garganta es aproximadamente 0.707 veces el tamaño de la soldadura, aunque este valor puede variar en soldaduras de filete con lados desiguales.

Configuración Óptima de la Soldadura de Filete para Maximizar la Resistencia

La configuración de la soldadura de filete es crucial para su resistencia y vida útil. La forma ideal es una superficie plana o ligeramente convexa, ya que las soldaduras cóncavas son susceptibles a la formación de grietas debido a las tensiones de contracción durante el enfriamiento. En contraste, una superficie convexa puede inducir compresión, disminuyendo el riesgo de fisuración. Además, el ángulo de soldadura ideal respecto a las piezas unidas es cercano a 45°, lo que optimiza la transferencia de carga y facilita el diseño y la descripción de las soldaduras de filete.

Diferencias en la Resistencia de las Soldaduras de Filete Según la Dirección de la Carga

La resistencia de las soldaduras de filete varía en función de la orientación de la carga aplicada. Las soldaduras transversales son generalmente más resistentes que las longitudinales debido a una distribución más homogénea de los esfuerzos y porque la falla tiende a ocurrir en ángulos distintos a 45°, resultando en un área efectiva de la garganta mayor. Para simplificar el diseño, se suele asumir que las cargas se aplican en dirección longitudinal al calcular la resistencia de todas las soldaduras de filete, aunque esto puede ser conservador en ciertos casos.

Normativas de la AISC para Soldaduras en Estructuras de Acero

La American Institute of Steel Construction (AISC) dicta normativas específicas para las soldaduras en estructuras de acero, asegurando la calidad y la seguridad de las uniones soldadas. El electrodo utilizado en la soldadura debe poseer propiedades mecánicas similares o superiores a las del metal base para garantizar la compatibilidad y la integridad estructural de la unión. La resistencia de diseño de la soldadura se establece como el valor más bajo entre la resistencia del material base y la del metal de soldadura, utilizando las fórmulas provistas por la AISC que consideran los estados límite de fractura tanto en tensión como en cortante para el metal base, y el estado límite de fractura para el metal de soldadura.