Material de apoyo para resolver problemas de soldadura.

1. Problema modelo 20-2.
Diseñe una mensula parecida a la figura “a”, pero fije la mensula a la columna con
soldadura. La mensula tiene 6,00 pulgadas de altura y de acero ASTM A36, de ½
pulgada de espesor. Tambien, la columna es de acero A36, y tiene 8,00 pulgadas de
ancho.
Solucion
Paso 1. La geometria propuesta es una decision de diseño, y podra estar
sujeta a posteriores iteraciones para llegar a un diseño optimo. Como primera
alternativa, use el cordon en forma de C, mostrado en la figura “a”.
Paso 2. La soldadura sera sometida a cortante vertical directo y a la torsion
causada por la carga de 3500 lb sobre la mensula.
Paso 3. Para calcular las fuerzas sobre la soldadura, se deben conocer los
factores geometricos Aw y Jw. Tambien se debe calcular el lugar del centoride del
cordon (ver figura b). emplee el caso 5 de la figura 20-8.
Aw = 2b + d = 2(4) + 6 = 14 pulgadas
3 2 3 2
2b d b2 b d 14 16 10
Jw 114,4 pu lg 3
12 2b d 12 14
b2 16
x 1,14 pu lg
2b d 14
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2. El momento de torsión causa una fuerza sobre la soldadura, que es
perpendicular a una línea radial desde el centroide de la figura del cordón hasta el
punto de interés. En este caso, el extremo del cordón superior a la derecha sostiene
la máxima fuerza. Lo más conveniente es descomponer la fuerza en componentes
horizontal y vertical, para después volver a combinar todos esos componentes y
calcular la fuerza resultante:
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3. Paso 4. La combinación vectorial de las fuerzas sobre la soldadura se muestra
en la figura 20-9(c). Entonces, la fuerza máxima es de 1560 lb/pulg.
Paso 5. Al seleccionar electrodos E60 para soldar, observe que la fuerza
admisible por pulgada de lado es de 9600 lb/pulg (tabla 20-3). Entonces, la longitud
necesaria del lado es
1560 lb / pu lg
w 0,163 pu lg
9600 lb / pu lg por pu lg de lado
En la tabla 20-4 se indica que el tamaño del cordón mínimo, para una placa
de ½ pulgada es de 3/16 (0,188) de pulgada. Debe especificarse este tamaño.
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5. Problema modelo 20-4
Evalúe el diseño de la figura 20-11, con respecto a esfuerzos en las soldaduras. Todas
las partes del conjunto son de acero estructural ASTM A36, soldadas con electrodos
E60. La carga de 2500 lb es carga fija.
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6. El chaflan de ¼ de pulgada especificado en la figura 20-11 es satisfactorio.
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7. Figura 20-8. Factores geometricos para el analisis de soldadura
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8. Formulas for welded connections types 1-3.
Dimensions Bending Torsion
of weld
Aw d SW d 2 / 6 JW d 3 / 12
M Pa T Pa
c d /2
Aw 2d SW d 2 /3 b (3b 2 d 2)
JW
6
Aw 2b SW bd b3 3bd 2
JW
6
Formulas for welded connections types 4-6.
Dimensions Bending Torsion
of weld
Aw b d 4bd d 2 (b d )4 6b 2d 2
At top : SW JW
b 2 6 12(b d)
x d 2 ( 4b d )
2(b 2) At bottom : SW
6(2b d )
d2
y
2(b 2)
Aw d 2b SW bd d2 /6 (2b d )3 b 2 (b d )2
JW
b 2
12 (2b d)
x
2b d
Aw b 2d 2bd d2 (b 2d )3 d 2 (b d )2
At top : SW JW
d 2 3 12 (b 2d )
y
b 2d d 2 ( 2b d )
At bottom : SW
3(b d )
Formulas for welded connections types 7-9.
Dimensions Bending Torsion
of weld
Aw 2b 2d SW bd d 2 /3 (b d )3
JW
6
Aw 2b 2d SW bd d 2 /3 b3 3bd 2 d3
JW
6
Aw d SW (d 2 / 4) JW (d 3 / 4)
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