¿Cómo calcular el tamaño de la garganta o el tamaño de la longitud de la pierna en una soldadura de filete?
Diseño de conexiones soldadas en ángulo
El tamaño de una soldadura de filete debe ser calculado por el diseñador de la estructura soldada, basándose en la naturaleza y magnitud de las cargas aplicadas, en el material y en la base del diseño.
La resistencia de una soldadura de filete se basa, en el diseño, en el producto (área efectiva de la soldadura: T x W) de la garganta teórica (espesor de garganta de diseño) y la longitud efectiva de la soldadura como se muestra en la siguiente figura.
Figura 1. Nomenclatura de las dimensiones de la soldadura de filete
Soldadura de filete cóncava o convexa o plana
Se favorece la soldadura de filete cóncava porque ofrecen un camino más suave para el flujo de tensión. Pero las soldaduras de filete cóncavas durante la solidificación de la soldadura se contraen y provocan tensión en la superficie que puede causar grietas en la unión después de que la soldadura se solidifica.
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Figura 2. Soldadura de filete a inglete, convexa y cóncava
Por otro lado, la contracción de la soldadura causará compresión en el caso de una soldadura de filete convexa. Las soldaduras de filete cóncavas son más adecuadas bajo tensiones alternas.
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Tamaño mínimo de la soldadura de filete
A menudo, en la fabricación, ocurren muchos casos en los que el tamaño de la soldadura de filete no está claro en los dibujos, o no se informa, o simplemente se ha perdido la información. En tales casos, debemos consultar al diseñador sobre el tamaño de soldadura de filete requerido. De lo contrario, como regla general, se deben depositar al menos dos pasadas, con una longitud de pata mínima de 6 mm (1/4 pulg.), Considerando que es probable que la primera pasada no tenga una fusión completa en la longitud de la soldadura.
Tamaño mínimo de filete requerido de acuerdo con AWS D1.1: Si el tamaño de la soldadura de filete no se especifica en el dibujo, se deben seguir las pautas generales de AWS D1.1, Tabla 7.7. La siguiente tabla proporciona el tamaño mínimo de filete requerido para diferentes espesores de metal base.
Tabla 1. Requisito de tamaño mínimo de filete
Especificación 360-16 del Instituto Americano de Construcción de Acero (AISC) para Edificios de Acero Estructural, la encontrará en la Tabla J2.4 como se indica a continuación:
Tamaño máximo de la soldadura de filete
El tamaño máximo de la soldadura de filete será = 0,7 x T, donde T es el espesor del metal base. En caso de diferentes espesores, debemos considerar el espesor del metal base más delgado.
Tipos de carga en soldaduras de filete
Las juntas de soldadura de filete se utilizan con mayor frecuencia en la fabricación y las estructuras. Una junta de soldadura de filete se puede cargar en cualquier dirección en carga de corte, compresión o tensión. Sin embargo, la soldadura de filete siempre falla en la carga de corte.
La falla por cizallamiento de la soldadura de filete ocurre a lo largo de un plano a través del cuello de la soldadura, como se muestra en la Figura siguiente.
Fórmula de conversión de tamaño de garganta (a) a longitud de pierna (Z)
El tamaño ‘a’ se calcula a partir de la esquina anterior de la pieza de trabajo antes de soldar hasta los 45 ° creados en el centro de la costura de soldadura. La conexión de la pared lateral entre la costura de soldadura y el material base se llama – ‘z’. El tamaño ‘a’ no es más que la hipotenusa de un triángulo isósceles.
Para una soldadura de filete con longitudes de cateto iguales, el triángulo de sección transversal es un triángulo de ángulo recto con ángulos de 45 grados en cada esquina. La relación entre el cuello de soldadura, ay la longitud del tramo z viene dada por: a ≈ 0.7z yz ≈ 1.4 a (Para los matemáticos, 0.7 es 1 / √2 y 1.4 es √2).
Por lo tanto, si conocemos el valor de la resistencia al corte requerido según el diseño, podemos calcular el tamaño de garganta requerido para una unión de soldadura de filete.
