Soldaduras: Cálculo manual y con CYPE 3D

Les presentamos el cálculo de una conexión soldada entre viga y pilar, con soldaduras en ángulo, que nos permitirá entender el proceso de cálculo y las prestaciones del módulo de uniones de CYPE3D.

1. BASE CONCEPTUAL Y RESOLUCIÓN DE UN EJEMPLO NUMÉRICO

El ejemplo nos permite explicar el proceso de cálculo y sus fundamentos teóricos.

1. Identificar la geometría de la unión y el esfuerzo “F” aplicado con una excentricidad “e”.

Fijémonos en la nomenclatura utilizada para la identificación de los distintos cordones.

Los cordones tipo 1 y tipo 2 resisten tensiones normales. Los cordones en el alma, los tipo 3, resisten tensión normal y tangencial. 

2. Determinación de la inercia del conjunto de cordones, aplicaremos el Teorema de Steiner.

Seguidamente, determinamos el módulo resistente de la soldadura tipo 1 que nos permitirá evaluar la tensión normal máxima. Utilizamos el software Mathcad para resolver el ejemplo.

Pueden descargar la hoja de cálculo del ejemplo en Ejemplo_soldadura.

3. Evaluamos las tensiones en el plano abatido de la garganta y, seguidamente, trasladamos las tensiones en el plano de la garganta.

En el video adjunto, deducimos las ecuaciones de la terna de tensiones del plano de la garganta σ ,τ_⊥ ,τ_∥.

4. Conocidas las tensiones en cada plano de referencia, realizaremos el cálculo de la tensión de Von Mises y las comprobaciones resistentes. En el ejemplo, las comprobaciones se realizan según Eurocódigo 3.

Se realizan dos comprobaciones, que nos permitirán conocer el aprovechamiento de cada una de las soldaduras de la unión.

La dificultad del cálculo radica en la determinación de las tensiones en el plano abatido y, seguidamente, el proceso de cálculo es idéntico para el resto de cordones, independientemente de las tensiones en el plano de la garganta.

2. RESOLUCIÓN DE UN EJEMPLO CON EL EDITOR DE UNIONES DEL PROGRAMA CYPE 3D

El programa nos permite realizar las comprobaciones realizadas anteriormente de manera ágil y además, obtendremos los planos detallado.

1. Presentamos el ejemplo de un pórtico muy sencillo, resuelto en uniones soldadas.

2. Identificamos una de las uniones, entramos en el editor de uniones con el cual podremos realizar un cálculo automático y editar los resultados del cálculo. Por ejemplo, cambiamos la longitud de los cordones, el espesor de la garganta, el tipo de ejecución (obra o taller).

3. Consultamos los listados de cálculo de la unión analizada, en los cuales podemos consultar las comprobaciones geométricas y resistentes.

Las comprobaciones geométricas consisten básicamente en la verificación de la compatibilidad entre los espesores de las piezas a unir y la comprobación de la longitud efectiva de los cordones.

En las comprobaciones resistentes, podemos consultar las tensiones en el plano de la garganta para cada una de las soldaduras de la unión.

Finalmente, una vez resuelta la unión, podemos acceder a los planos que nos permitirán ejecutar correctamente la unión.

Este contenido forma parte del Máster Internacional de Estructuras Metálicas y Mixtas en Edificación