lección 3- acero. sistemas y uniones

7/23/2019 Leccin 3- Acero. Sistemas y Uniones

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ESTRUCTURAS DE ACERO SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MEDIOS DE UINN

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LECCIN 3: SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MEDIOS DE UNIN

1. CONCEPCIN DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO Y DE SUS UNIONES

No hay duda que la calidad de una estructura metlica depende en buena parte de sucorrecto diseo, tanto su concepcin general como en lo relativo a las soluciones de uninde los elementos y, de otra parte, de su correcta ejecucin.

El diseo de la estructura debe encontrar soluciones en las que los esfuerzos setransmitan de una forma suave y en las estructuras metlicas existen posibilidades paraconseguir que el paso de esfuerzos de un elemento a otro se realice de forma racional, sindistorsiones. En este sentido, las soldaduras permiten resolver las uniones de manera mssimple. Hay que tener en cuenta que los medios empleados tradicionalmente en

estructuras metlicas (cartelas, cubrejuntas, forros, etc), no hacen sino complicar ms lasuniones, al aparecer esfuerzos secundarios, generalmente ocasionados por erroresconceptuales.

La tipologa de las uniones depende en general de su funcin y de los procedimientospara realizarlas. Los criterios generales de productividad se inclinan a soluciones mixtas desoldeo-atornillado (soldeo en taller y atornillado en obra), que proporciona una seguridadtcnica de correcta ejecucin.

Tambin hay que tener presente que la flexibilidad y la resistencia del acero lo hacenparticularmente sensible a los fenmenos de deformabilidad (flechas en vigas,

desplazamientos verticales, etc.) que pueden inducir desrdenes en elementos pocorgidos. Por ello hay que buscar la colaboracin de otros elementos, como los forjados, losmuros de cerramiento, pantallas de hormign, losas, etc.


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2. ESQUEMAS ESTRUCTURALES

Como ya se ha sealado, en edificacin los esquemas estructurales bsicos estncompuestos por forjados o estructuras horizontales que transmiten sus cargas a las

carreras o vigas, las cuales a su vez se apoyan sobre los soportesque se encargan detransmitir las cargas a la cimentacin. Sin embargo, en las estructuras metlicas, lasposibilidades de los distintos sistemas han evolucionado, principalmente en lo que respectaa los edificios en altura.

Por esta razn, y para facilitar su estudio, en el presente apartado se ha optado porrealizar una subdivisin, diferenciando entre los esquemas estructurales tradicionales,propios de una prctica constructiva corriente, y los esquemas no tradicionales osingulares, que son los derivados de las tecnologas ms avanzadas

2.1. Esquemas estructurales tradicionales o de prticos

Dentro de este grupo se incluye la tipologa bsica, comentada anteriormente, de:forjados, vigas o jcenas y soportes, estableciendo la diferencia en funcin de los vnculosde sus elementos, con lo que tendremos: estructuras isostticas, estructuras de vigascontinuas, estructuras de nudos rgidosy estructuras especiales.

A) Estructuras totalmente isostticas

Tal vez sea el tipo de construccin que ms se ha utilizado hasta la fecha, porque esel que da mayor rendimiento en las labores taller y en el montaje en obra, aunque esto nosignifica que sea el de menor costo por Kg. de acero de obra terminada.

En este tipo de estructuras los soportes estn sometidos fundamentalmente acompresin y las vigas se articulan sobre ellos, no importando cual sea su direccin en elplano horizontal, por lo que es un tipo de estructura muy flexible en lo que a lasnecesidades arquitectnicas se refiere.

El clculo de las carreras se realiza en la hiptesis de viga articulada en sus dosextremos, aunque, en la prctica, los enlaces puedan transmitir un cierto momento flector.Los soportes de las diversas plantas por su forma de unin, pueden considerarse tambincomo articulados unos con otros y en su base. La estructura as concebida es un"mecanismo", por lo que, para oponerse a los esfuerzos horizontales producidos porsesmos, viento, u otras causas, han de disponerse unos elementos estructurales capacesde resistir estas solicitaciones (fig. 3.1).

Figura 3.1. Estructura isosttica


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B) Estructuras con vigas continuas

Cuando sea posible, es recomendable adoptar una disposicin de "viga contnua"(fig. 3.2), porque se obtienen considerables economas de acero y reduccin de flecha

notables.

Este esquema presenta unas mayores complicaciones de clculo y de ejecucin,tanto en taller como en el montaje en obra, con el consiguiente aumento del precio del Kg.de estructura terminada. Pero puede conseguirse la compensacin por la economa depeso, al reducir las secciones de las vigas, y en consecuencia el peso propio de laestructura. Adems, la utilizacin de refuerzos en algunas zonas de la viga, junto con elempleo del clculo en plasticidad, conducen a un aprovechamiento excelente del material.

Figura 3.2. Estructura de vigas contnuas

C) Estructura de prticos con nudo rgidos

En este tipo de estructuras los soportes y vigas que concurren en un punto forman unnudo rgido. Es decir, las tangentes a las directrices de las diversas piezas (soportes ovigas) mantienen ngulos invariables, despus de la deformacin (fig. 3.3).

Figura 3.3. Estructura de nudos rgidos

Adems de tener la ventaja de que los prticos pueden resistir los esfuerzoshorizontales en la direccin de su plano, en el caso de grandes luces es de ms

rendimiento que los esquemas anteriores. Su inconveniente radica en un clculo, ejecuciny el montaje ms complicados, lo que, en principio, lo convierte en el sistema ms caro delos tres esquemas estudiados.


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D) Estructuras especiales

A veces la estructura se desarrolla combinando los sistemas anteriores atendiendo anecesidades o conveniencias originadas por los diversos problemas constructivos, la

disposicin en planta, las longitudes de soportes y alturas de pisos, las cargas que hayaque absorber y los requisitos especiales que resulten del destino que tenga el edificio.

As, por ejemplo, pueden disearse sistemas mixtos en los que se utilicencombinaciones de los esquemas anteriores: estructuras con prticos de nudos rgidosenlazados por dos dinteles de nudos articulados (fig. 3.4.a), estructuras en las que seinterrumpe un soporte (fig. 3.4.b) o se produce una transicin en la continuidad de losmismos (fig. 3.4.c) o bien estructuras en las que por necesidades de proyecto (almacenes,teatros...) es necesario interrumpir todos los pilares de una planta haciendo la transicin atravs de otro tipo de elementos, como vigas de celosa, vigas "Vierendel" (fig. 3.4.d), etc.

Figura 3.4. Figuras especiales.

2.2. Esquemas estructurales no tradicionales o singulares

Pero adems de lo anterior, las estructuras metlicas son adecuadas para larealizacin de esquemas estructurales totalmente distintos a los denominados"tradicionales", ya que las transferencias de cargas pueden realizarse de abajo arriba, laconcepcin de la estructura no est sustentada en elementos independientes sino en unmacro elemento estructural que responde a un esquema estructural horizontal y verticalconjunto, o bien, su diseo tiene la base en las "deformadas" de las distintas lneas depresiones previstas.


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As, entre estos esquemas que se han denominado "no tradicionales" o singulares,

destacamos: las estructuras en voladizo, las estructuras colgadas, las estructuras "tubo"y las estructuras "tensadas".

A) Estructuras en voladizo

En este esquema, la estructura se desarrolla a travs de un ncleo o cruja central,que puede realizarse en acero o en hormign, al que se transmiten todas las cargas por loque los elementos trabajan en forma de mnsula (fig. 3.5).

Figura 3.5. Estructura en voladizo

B) Estructuras colgadas

Tambin este esquema se constituye por medio de un ncleo que puede ser central operimetral, que acta a modo de gran soporte, de manera que el resto de la estructura secuelga literalmente de l (fig. 3.6). Los pilares clsicos intermedios desaparecen dejando

paso a elementos que trabajan a traccin, con lo que desaparece el problema del pandeo.

Figura 3.6. Estructuras colgadas

Este esquema estructural ha tenido mucho xito en los edificios comerciales en losque los soportes, debido a la gran altura y los problemas de pandeo, precisaban excesivaseccin detrayndola del espacio til. Entre los muchos edificios realizados con estesistema se encuentran la torre de la "Unin Comercial de Londres", diseado porGMWArchitectsy construido en 1969, que para su ejecucin utiliz el sistema de "descolgar" losforjados desde la mnsula superior (fig. 3.7), y el "Banco de Sanghai en Hongkong" (fig.3.8), proyectado en 1986 por Foster y Asociados, que corresponde al esquema "e" de lafigura 3.6.e anterior. En las figuras 3.7 y 3.8 se representan distintos elementos singulares

como los forjados, que se convierten en las estructuras rigidizadoras del sistema; loselementos de suspensin, o el sistema de pivotes de la estructura horizontal del "SanghaiBank" que descansa en columnas tipo "Vierendel".


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Figura 3.7. Estructura de la torre de la Union Comercial de Londres

Figura 3.8. Banco de Shangai en Hongkong


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C) Estructuras "Tubo"

Este tipo de estructuras ha evolucionado muy rpidamente gracias a los nuevossistemas de clculo de estructuras. Los primeros tipos de estructuras rgidas limitaban aunos noventa metros la altura de los edificios debido al incremento de los momentos

flectores en cabeza. Estn formadas por varias estructuras tipo pantallas unidas por susbordes.

Las estructuras tubulares pueden materializarse en las cajas de escalera, huecos deascensores e incluso en las propias fachadas, aunque en este caso es preciso aligerarlascon los huecos necesarios. Esto es, son estructuras que, para soportar los fuertesmomentos flectores que el viento origina, se cierran espacialmente el exterior del edificioorganizando simultneamente los elementos horizontales y verticales a modo de silo o tubovertical (fig. 3.9).

Figura 3.9. Estructuras tubo

El edificio puede estar constituido por estructura tubular en el exterior, o combinarvarias estructuras tubo enlazadas, llegando a conformar una estructura diagonal tipo"cantilever" para soportar los esfuerzos tan elevados que se producen en la cimentacin(fig. 3.10).

Figura 3.10. Esquemas de estructuras tubo.


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D) Estructuras "Tensadas"

Otro esquema muy desarrollado en los edificios, de uso industrial y comercial, conestructura metlica es el consiste en la eliminacin de los momentos flectores por medio desistemas que descomponen las acciones en esfuerzos axiles, pudindose de esta forma

pueden sustituir algunas barras o perfiles por cables (fig. 3.11). As pues, los elementos deestas estructuras que estn sometidos a tracciones se suelen constituir con cables deacero (tensados), y los elementos que estn sometidos a compresiones se constituyen conperfiles.

Figura 3.11. Estructuras tensadas

3. ESTABILIDAD LATERAL DE LAS ESTRUCTURAS (FRENTE ESFUERZOSHORIZONTALES)

El artculo 23 Estabilidad lateral de las estructuras, de la EAE en su apartado 23.1

Rigidez lateral, establece que la estabilidad lateral de una estructura suele generalmentegarantizarse por medio de:

La propia rigidez de los sistemas de entramados de nudos rgidos Sistemas de arriostramiento lateral triangulados Sistemas de arriostramiento lateral mediante pantallas o nudos rgidos Por combinacin de alguno de los sistemas estructurales precedentes

Es muy importante en los edificios contrarrestar los empujes y efecto del viento o delos sesmos por medio de arriostramientos que hagan indeformable la estructuragarantizando la estabilidad de la misma ante las fuerzas horizontales. De hecho, la EAE en

su artculo 53.4 establece que los nicos tipos de prticos admisibles en estructurassituadas en zonas ssmicas son rgidos o arriostrados. No admitiendo el proyecto deprticos semirrgidos, duales o mixtos, que combinen las rigideces de sistemas resistentesdiferentes.

Las estructuras con nudos rgidos son estables ante las fuerzas horizontales, pero noocurre lo mismo con los entramados de nudos articulados, por lo que para conseguir suindeformabilidad, tendremos que anclar la estructura a elementos rgidos de gran inercia obien darle rigidez propia. Esta rigidez debe conseguirse tanto en el plano horizontal deforjados como en dos planos verticales ortogonales. El arriostramiento de los planosverticales se puede conseguir: triangulando algn tramo de prtico o macizando algntramo de prtico en todos sus recuadros. Y las estructuras metlicas, como seala la

instruccin tambin permiten la combinacin de estos esquemas indicados.


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3.1. Triangulando algn tramo de prtico

Se forman vigas trianguladas que actan como mnsulas empotradas en lacimentacin (fig. 3.12.a). No habiendo huecos en el tramo de prtico elegido, latriangulacin mas conveniente es la de "cruces de San Andrs" (fig. 3.12.b), ya que las

diagonales se calculan para trabajar a traccin con lo que las barras pueden ser de seccinmenor al evitarse el problema de pandeo, pues, cualquiera que sea la direccin del empujehorizontal, la barra que corresponda trabajar a traccin, desprecindose la otra quetrabaja a compresin. Al evitar de esta forma la consideracin de pandeo ambasdiagonales pueden ser ligeras, pudiendo quedar ocultas en el cerramiento.

Figura 3.12. Triangulaciones en vigas contraviento

Las diagonales se fijan preferentemente a cartelas soldadas a la viga del nudo y no alsoporte (fig. 3.13). Adems debe hacerse cuando la estructura est en carga, con el finque, al acortarse los soportes por la compresin, las primeras no se distiendan. Otra buenasolucin es disponer como diagonales tirantes con tensores, lo que permite tensarlas en elltimo momento. Tambin debe cuidarse que las cartelas en los nudos de encuentro viga-soporte, no rigidicen esta unin mas de lo que sea capaz de soportar.

Figura 3.13. Detalles de uniones de vigas contraviento

Estas estructuras resultantes deben fijarse rgidamente al terreno que recibeacciones importantes al comportarse como "mnsulas empotradas". Estas "mnsulas" secalculan como vigas trianguladas en las que las vigas de los prticos actan comomontantes y los soportes son los cordones verticales.

Los esfuerzos axiles a los que estn sometidos los soportes y las vigas, comocomponentes de estas vigas trianguladas, se superponen a los axiles y flectores quesoportan como elementos propios del prtico. Como hemos sealado, todas estas


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solicitaciones son transmitidas a la cimentacin que debe soportar flexiones elevadas y, porconsiguiente, grandes tracciones. Por esta razn, cuanto mayor sea la distancia entre loscordones comprimidos y los traccionados, menores sern las tracciones que lleguen a lacimentacin.

Esto conduce a que el mejor diseo es el que aprovecha como canto de la jcenatriangulada toda la longitud del prtico como el empleado en 1969 en el John HancockCenter de Chicago diseando una estructura que conforma un "armazn-tubo-diagonal" enfachada (fig.3.14).

Figura 3.14

3.2. Macizando algn tramo de prtico en todos sus recuadros

Las deformaciones se coartan al macizar el recuadro rectangular "A B C D" (fig. 3.15)de nudos articulados que se deforman bajo las fuerzas horizontales; el muro dispuesto ensu interior se opone, mediante su resistencia a compresin y cortadura, al acortamiento dela diagonal A C. El muro queda sometido a compresiones verticales de valor V= Hx a/l, ya fuerzas cortantes de valor H.

Es conveniente ejecutar este muro con hormign armado, aunque puede realizarse defbrica, ya que las fuerzas cortantes mencionadas de valor H deben ser resistidas, encada hilada, por la adherencia entre mortero y ladrillo. Para que no sufra msdeformaciones que las debidas a las elsticas del muro bajo los esfuerzos que lo solicitan,

es necesario eliminar toda holgura entre la fbrica de ladrillo y los perfiles entre los que estcontenida. Hay que realizar una cuidadosa ejecucin de la unin en todo el permetro.

Adems, cuando el muro de macizado contiene huecos de puertas o ventanas, suresistencia se debilita y aparecen flexiones ante las que la fbrica representa pocaresistencia, pudiendo producirse fisuras. Es necesario que el muro tenga un espesor queasegure una rigidez suficiente a la abolladura.

La anterior norma NBE EA-95especificaba que: "un muro puede considerarse comomacizado de arriostramiento si: carece de huecos de puertas o ventanas; su grueso no esinferior a 11,5 cm, excluidos revestimientos; est enlazado convenientemente en todo su

permetro a las vigas y pilares del recuadro, y su resistencia al esfuerzo cortante essuficiente. Si falta alguna de las condiciones no puede considerarse "macizado dearriostramiento".


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Figura 3.15. Deformacin y rigidizacin por macizado

En la prctica se usan muros de hormign armado que actan como mnsulas dealma llena empotrndose en la cimentacin. Acostumbran a utilizarse como tales las cajasde ascensores y de escaleras y los muros ciegos en toda su altura. Deben ser capaces de

oponerse a las fuerzas horizontales en las direcciones en que stas puedan actuar. Sedisponen segn dos direcciones ortogonales del edificio, cualquier otra direccin de lasfuerzas horizontales pueden descomponerse segn ellas.

La transmisin de las fuerzas horizontales aplicadas en un punto cualquiera deledificio hasta los elementos contraviento debe hacerse a travs de la flexin de losforjados en su propio plano, por lo que estos forjados tendrn que ser capaces de resistirdicha flexin y estar adecuadamente unidos alas vigas en las que se apoyan.

3.3. Sistemas mixtos

Ya se ha indicado que las estructuras de nudos rgidos son capaces de resistir, sintriangulacin ni macizado, los esfuerzos horizontales. Por esta razn debe analizarse elfactor econmico en relacin con las soluciones que precisan las de prticos de nudosflexibles con recuadros triangulados, ya que la mayor parte de las ocasiones interesautilizar sistemas mixtos. La ventaja que presenta este esquema estructural (de nudosrgidos) es que permite una mayor diafanidad por supresin de las diagonales.

En edificios de altura, las pantallas y ncleos rgidos de hormign de este tipo deestructuras se comporta igualmente como mnsulas verticales que producen, comohemos sealado, flexiones elevadas, por lo que es vlido lo indicado al respectoanteriormente.

En Amrica, la mayora de los edificios de altura se han construido con estructuras deacero, aunque en la actualidad se tiende a construir ncleos de hormign que soportanprincipalmente los esfuerzos del viento, pudiendo aligerar la estructura de acero. Estassoluciones presentan algunas ventajas como es conseguir una mejor proteccin frente alincendio en los ncleos centrales de hormign, aprovechar ms espacio con la utilizacinmnima del acero y la multiplicacin de elementos repetitivos que facilita la prefabricacinen taller, rpido montaje y control ms econmico de la estructura.

Aunque, en las estructuras de edificios de altura construidas en acero con ncleo dehormign armado, hay que tener en consideracin los efectos del viento (que puedensuperar los 140 km/h), adems del movimiento vertical del ncleo de hormign, ya que estese acortar por retraccin y deformacin elstica, mientras que los pilares de acero seacortarn (o si son tirantes tendrn un descenso elstico), pudiendo girar las cabezas delos pilares por deformacin horizontal de los forjados. Estas deformaciones aconsejandisponer apoyos flexibles y corregir las uniones entre el ncleo y el entramado metlico.


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4. UNIONES DE ESTRUCTURAS DE ACERO

Una de las diferencias ms acusadas entre las estructuras metlicas y las dehormign armado, se centra en la variedad de uniones posibles que las primeras

presentan, siendo difcil encontrarlas en las de hormign, principalmente por su carctermonoltico. Toda unin, es por su propia naturaleza una discontinuidad, y por tanto, unazona potencialmente peligrosa en la estructura.

4.1. Consideraciones sobre las uniones

El artculo 55 de la EAE establece que la disposicin de cada unin debe estudiarsepara que, con el menor nmero posible de elementos, los esfuerzos existentes setransmitan en las condiciones ms correctas que puedan lograrse, de forma que sereduzcan al mnimo los esfuerzos secundarios. De la misma forma tambin apunta lassiguientes cuestiones:

En el caso de estructuras trianguladas, si se cumplen las condiciones de que losejes de las barras a unir en un nudo coincidan en un punto y que el nguloformado por barras contiguas est comprendido entre 30 y 150, se puedesuponer que las barras estn articuladas en el nudo. No puede admitirse estasuposicin en el caso de no cumplirse la segunda de ellas, o cuando existan cargasaplicadas en puntos intermedios de la barra, o cuando el cociente de la luz al cantode la estructura sea inferior a 6. En caso de no cumplirse la primera de lascondiciones, la excentricidad correspondiente se tendr en cuenta en el clculo.

En los empalmes, que son uniones en prolongacin de barras o perfiles de lamisma o de muy parecida seccin, no se permitirn empalmes no previstos en losplanos de proyecto o en los de taller debidamente aprobados por la direccin

facultativa. Se debe procurar reducir al mnimo el nmero de uniones a realizar en obra. Con

este fin es recomendable la colaboracin entre el proyectista y el constructor parala resolucin de los problemas de transporte y montaje que aquella reduccinpudiera acarrear. Se aconseja seguir la buena prctica constructiva de proyectaratornilladas las uniones a realizar en obra

Se denominan uniones hbridas a aquellas en que dos o ms medios de unindistintos, soldadura o tornillos, colaboran para transmitir un determinado esfuerzoentre dos piezas distintas. No se consideran como tales la transmisin de un ciertoesfuerzo de una pieza a otra utilizando un determinado medio de unin, y de estasegunda pieza a una tercera utilizando un medio diferente.

De esta manera, en la concepcin o diseo de la unin de los elementos de unaestructura metlica, se cuentan con varias opciones, y cara a la eleccin de uno u otromtodo, habrn de tenerse en cuenta una serie de consideraciones, fundamentalmente detipo econmico y tcnico, que se resean seguidamente:

A) Consideraciones econmicas

En las consideraciones econmicas, hay que tener presente una serie de factores deeste carcter, en cuanto que las uniones en estructuras metlicas, pueden representarhasta un 40 % del costo de la estructura, por lo que su importancia es evidente.

Para abaratarlas, en primer lugar hay que tipificar y unificar los distintos tipos deuniones, y as obtener las ventajas de la fabricacin en serie, procurando que las unionessean sencillas de concepcin y evitando elementos innecesarios.


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Si se analiza, por ejemplo, la unin viga-pilar, se puede comprobar como en el casode "unin rgida" de ambos, evidentemente se aumenta el momento ltimo de la unin,pudiendo dar ms prestaciones, o bien, disminuir el canto de la viga y, consecuente, unabaratamiento en material.

Pero tambin se encarece la unin a causa de los "rigidizadores" que precisa paramaterializarla y la mano de obra necesaria. En cambio, el no rigidizar la unin, abarata lamano de obra de realizacin, pero har necesario aumentar el perfil de la viga y con ello elcosto del material (fig. 3.16.a).

Un caso similar se presenta en las placas de base de pilares, al tener que elegir entreuna placa delgada con rigidizadores o una placa ms gruesa sin ellos. (fig. 3.16.b).

Figura 3.16

Una unin "econmica" es la que resulta de fcil realizacin en taller y,especialmente, en obra, de forma que facilite el trabajo del soldador o permita unacolocacin sencilla de los tornillos. Por ejemplo, en el caso de uniones soldadas, hay quetener presente que los cordones de soldadura deben ser los estrictamente necesarios, yaque el realizar cordones de ms o muy gruesos slo produce tensiones y deformacionesresiduales. Tambin su forma de aplicacin influye en el coste; como dato orientativo, un

cordn "a techo", suele ser, desde el punto de vista econmico, el doble que un cordndado en horizontal.

B) Consideraciones tcnicas

Para que una unin sea correcta desde el punto de vista tcnico, debe resistiradecuadamente los esfuerzos a los que est sometida, esto conlleva ciertoscondicionantes que a continuacin se exponen:

En primer lugar, la unin debe materializarse en las mismas condiciones supuestasen el proyecto para el clculo de la estructura. Los problemas suelen aparecer cuando elmodelo y la estructura real no son concordantes. Las faltas de concordancia pueden ser:

La no coincidencia de ejes de las barras reales en el nudo terico; comoconsecuencia aparecen momentos secundarios que aumentan de forma considerable


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las tensiones locales, y aunque no son demasiado graves en estructuras solicitadaspor cargas estticas, si lo son en el caso de cargas dinmicas.

Diferencias en el grado de empotramiento supuesto, tales como nudos rgidos encelosas calculadas como articuladas, etc.

Empalmes de resistencia insuficientes o incapaces de desarrollar el flector previsto.

En segundo lugar, la unin ha de estar diseada de forma que consientauna transmisin sencilla y directa de las tensiones entre los elementos queconecta (fig. 3.17).

Figura 3.17

En tercer lugar, las uniones deben estar adaptadas a los medios y a la tecnologadisponibles para realizarlas (condiciones de transporte a obra, medios de elevacin, etc.).

Tambin hay que tener presente que, por lo general, el control de ejecucin suele serms complejo cuando se trata de uniones soldadas que atornilladas, por lo que habr deelegirse este ltimo sistema en aquellas obras en las que no pueda haber una garanta enel control de las soldaduras.

4.2. Clasificacin de las uniones

Pueden realizarse varias clasificaciones de las uniones, en funcin de distintoscriterios. Sin embargo, desde el punto de vista estructural, interesa considerar su finalidad,y en este aspecto se tienen dos tipos:

Uniones de fuerza:Las que tienen por misin fundamental transmitir cargas entreperfiles o piezas de la estructura. Un caso especial lo constituyen los empalmes, queson uniones de fuerza cuyas piezas o perfiles estn en prolongacin.

Uniones de atado: Cuya misin principal es mantener unidos entre s y en suposicin inicial los perfiles que forman una pieza compuesta, sin transmitir unesfuerzo calculado.

Adems, segn el destino de la estructura las uniones pueden construirse como"uniones fijas", llamadas as cuando para separar la unin hay que destruir totalmente elelemento que conforma la unin, o "uniones desmontables", si es posible separar laspiezas unidas sin destruir el elemento de enlace.

La EAE en sus artculos 57.2 y 57.4 clasifican respectivamente las uniones en funcinde su resistencia y de su rigidez relativa con respecto a las de los elementos a unir, en:

Articulaciones, que no son capaces de transmitir momentos apreciables entre piezas

a unir y cuya rigidez es menor que un valor establecido por la normativa. Uniones completas, rgidas o empotramientos, cuyo momento ltimo es igual ao

mayor que el de las piezas a unir, y su deformacin no tiene influencia en la


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deformabilidad general de la estructura. Uniones de resistencia parcial o semirrgidas, que son intermedias entre las dos

anteriores.

Tambin pueden ser clasificadas tal y como las desarrolla y analiza la EAE, por cmo

se realiza la materializacin de la unin, esto es: atornilladas, soldadas u hbridas.

5. UNIONES ATORNILLADAS

La EAE y el CTE-DB-SE A establecen queLos tornillos a emplear en uniones deestructuras de acero sern preferentemente de alguno de los grados 4.6, 5.6, 6.8, 8.8 10.9, amparados por alguna de las normas recogidas en la Instruccin. No se debenutilizar tornillos de grado inferior al 4.6 ni de grado superior al 10.9 sin demostracinexperimental de que son adecuados para la unin en la que se prev su uso.

5.1. Categoras de tornillosLas uniones atornilladas se clasifican, en funcin de la manera de trabajar de los

tornillos, en cinco categoras. Tres de ellas corresponden a uniones en las que lostornillos estn solicitados en direccin normal a su eje, categoras A, B y C; y otras dos,categoras D y E, a uniones en las que los tornillos estn solicitados en direccin de sueje, esto es, a traccin.

Categora A: Son uniones en las que los tornillos, ordinarios o de alta resistencia,trabajan a cortante y aplastamiento. Si los tornillos son de alta resistencia,calidades 8.8 10.9, no es preciso que estn pretensados, ni que las superficies encontacto estn preparadas de manera especial. Se emplearn habitualmenteuniones de esta categora cuando los tornillos vayan a estar solicitados en direccinnormal a su eje.

Categora B: Son uniones realizadas con tornillos de alta resistencia pretensados,con superficies en contacto preparadas, que se desea que no deslicen en el estadolmite de servicio.

Categora C: Son uniones realizadas con tornillos de alta resistencia pretensados,con superficies en contacto preparadas, que se desea que no deslicen en el estadolmite ltimo.

Categora D: Son uniones realizadas con tornillos ordinarios o de alta resistenciatrabajando a traccin. Si se emplean tornillos de alta resistencia, no es preciso queestn pretensados ni que las superficies en contacto estn preparadas.

Categora E: Son uniones realizadas con tornillos de alta resistencia pretensadostrabajando a traccin.

5.2. Agujeros para tornillos

Los agujeros para tornillos se deben efectuar preferentemente mediante taladro.Pueden realizarse mediante punzonado cuando el agujero sea de dimetro superior alespesor de la pieza, dicho espesor no sea superior a 15 mm y siempre que las piezas aunir no estn sometidas a solicitaciones de fatiga.

El dimetro estndar de los agujeros ser igual al del vstago del tornillo ms:

1 mm para tornillos de 12 y 14 mm de dimetro 1 2 mm para tornillos de 16 a 24 mm 2 3 mm para tornillos de 27 mm o mayores.

Los agujeros de los tornillos de 12 y 14 mm tambin podrn tener una holgura de 2mm siempre y cuando la resistencia del grupo de tornillos a aplastamiento sea inferior ala de cortante.


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En uniones atornilladas resistentes por rozamiento pueden emplearse agujeros a

sobremedida o agujeros rasgados, cortos o largos, para facilitar el montaje de las piezas.Para agujeros a sobremedida, el dimetro del taladro ser igual al del vstago de lostornillos ms:

3 mm para tornillos de 12 mm; -4 mm para tornillos de 14 a 22 mm 6 mm para tornillos de 24 mm 8 mm para tornillos de 27 mm o mayores.

Para los pernos de anclaje en placas de base pueden emplearse agujeros asobremedida con las holguras que indique el proyectista, siempre que dichos taladros setapen con cubrejuntas de dimensiones y espesor adecuados. Los agujeros en loscubrejuntas sern de dimetro estndar. En caso de que los pernos de anclaje hayan deresistir esfuerzos perpendiculares a su eje, los cubrejuntas debern soldarse a la placade base con una soldadura de resistencia suficiente para transmitir dichos esfuerzos.

La anchura de los agujeros rasgados cortos o largos en direccin normal alesfuerzo ser igual al dimetro de los agujeros estndar correspondientes. En ladireccin del esfuerzo, la distancia e, figura 58.3, para agujeros rasgados cortos serigual a:

(d + 4) mm para tornillos de 12 14 mm, (d + 6) mm para tornillos de 16 a 22 mm, (d + 8) mm para tornillos de 24 mm, (d + 10) mm para tornillos de 27 mm y mayores. Para agujeros rasgados largos ser en todos los casos: e = 2,5 d mm, siendo d el

dimetro del vstago del tornillo correspondiente.

La EAE autoriza el empleo de agujeros rasgados largos cuando se quiera permitirel movimiento relativo entre las piezas a unir. En este caso, la longitud del taladro serfijada por el proyectista. En cualquier caso, para evitar problemas de durabilidad, losagujeros rasgados largos en las caras exteriores de las piezas deben cubrirse concubrejuntas de dimensiones y espesor apropiados y con agujeros no mayores que losestndares

5.3. Disposiciones constructivas.

Los agujeros para tornillos deben disponerse de forma que se dificulte la corrosinde las piezas a unir, se eviten los problemas de pandeo local o abolladura de las mismas,permitan la colocacin de los tornillos o bulones de manera fcil y no disminuyaninnecesariamente la resistencia a aplastamiento de las piezas a unir.


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En la tabla 58.4.a se establecen los lmites mximos y mnimos para las distanciasde los agujeros y los bordes que se definen a continuacin y en las figuras 58.4.a. y58.4.b, siendo:

e1 Distancia desde el centro de un agujero a un borde contiguo, medida endireccin del esfuerzo a transmitir.

e2 Distancia desde el centro de un agujero a un borde contiguo, medida endireccin perpendicular al esfuerzo a transmitir.

p1 Distancia entre centros de agujeros contiguos, medida en direccin del esfuerzoa transmitir.

p2 Distancia entre filas contiguas de tornillos o roblones, medida en direccinperpendicular al esfuerzo a transmitir.

m Distancia del eje del taladro a cualquier superficie paralela a dicho eje. En el caso de agujeros rasgados, las distancias e1, e2, p1 y p2 se medirn desde

los centros de los semicrculos extremos.


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Para que los tornillos puedan apretarse sin dificultad, se recomienda que ladistancia m del eje del taladro a cualquier superficie paralela a dicho eje, figura 58.4.c nosea inferior a 2d, siendo d el dimetro del tornillo.

5.4. Resistencias de un tornillo

A) Resistencias a cortante y aplastamiento

Un tornillo, colocado en agujero estndar, solicitado en direccin normal a su eje enlos estados lmites ltimos, el esfuerzo que lo solicita, Fv,Ed no ser mayor que el menorde los dos valores siguientes:

La resistencia a cortante del tornillo, Fv,Rd. La resistencia a aplastamiento de la pieza en la zona contigua al tornillo

En la Tabla 58.6.a se indica la resistencia a simple cortante en kN de los tornillosde dimetros y grados ms usuales cuando los planos de corte no pasan por la zonaroscada del vstago.

En la tabla 58.6.b se indica la resistencia a aplastamiento de una pieza de 10 mm

de espesor contra tornillos de los dimetros ms usuales, tomando para las distancias abordes y entre tornillos los valores que se indican en la misma.


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B) Resistencia a traccin.

Cuando un tornillo est solicitado en la direccin de su eje en los estados lmitesltimos por un esfuerzo de traccin, Ft,Ed, en el que deben incluirse las posibles fuerzas

de palanca, ste no ser mayor que el menor de los dos valores siguientes:

La resistencia a traccin del tornillo, Ft,Rd. La resistencia a punzonamiento de la pieza bajo la tuerca o bajo la cabeza del

tornillo, Bp,Rd.

5.6. Uniones con bulones

La instruccin dispone de una serie de condiciones a cumplir para los bulones quepermiten libremente el giro relativo entre las piezas que unen. En el caso que no seapreciso permitir dicho giro, la unin se puede calcular como una unin atornillada con un

solo tornillo, siempre y cuando la longitud del buln sea menor que 3 veces su dimetro.

As, establece el esfuerzo que puede transmitir a travs del cumplimiento de unageometra, tamao de taladro y espesor de la pieza.

5.7. Consideraciones constructivas

Hay que tener presente, sin embargo, que para materializar las uniones con tornillos(al igual que con remaches, etc.), la unin entre las piezas no puede realizarse de maneradirecta y, por lo general, se necesitan piezas complementarias tales como: placas de nudo(fig. 3.18.a), escuadras (fig. 3.18.b), angulares (fig. 3.18.c), cubrejuntas (fig.3.18.d),

platabandas, forros, etc.


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Figura 3.18

Estos elementos pueden perjudicar la distribucin de tensiones a travs de la unin,por lo que, para conseguir que esta sea lo ms uniforme posible, deben disearse unionessimtricas, en lo que se refiere a los planos que contienen a los elementos que forman esaunin y, si es posible, procurar que los ejes baricntricos o de gravedad de las piezasconcurran en un mismo punto (fig 3.19). Con ello se evitan tensiones aadidas en la unin.

Figura 3.19


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En este sentido, el CTE-DB-SE A, en su Parte 8.8.3. Uniones en T atornilladas y atraccin, considera la chapa que remata frontalmente piezas traccionadas, a las que se unepor atornillado (fig. 8.15), estableciendo sus resistencias que sern funcin de la resistenciaa traccin de los tornillos, de la longitud (y espesor) de la chapa y de la soldadura entre elalma y el ala de la soldadura de la unin en T.

6. UNIONES SOLDADAS

Soldar dos metales, de igual o similar composicin, consiste en unirlos por la accindel calor, bien directamente o por medio de la aportacin de otro material, tambin deidntica o similar composicin.

La soldadura es el sistema de enlace por el que se consigue una mejor distribucinde las tensiones, ya que la unin materializa una continuidad entre las piezas de tal maneraque se forma un conjunto nico con una resistencia igual tanto en el material de las piezasunidas como en la costura de la unin. Se pueden distinguir dos grupos fundamentales desoldaduras:

Por presin. Cuando las piezas, previamente fundidas, se unen por contacto conpresin

Por fusin. Cuando se utiliza un material de aportacin que se coloca entre laspiezas a unir, a la vez que se produce la fusin.

Este segundo sistema es el que normalmente se utiliza para conformar las unionessoldadas de las estructuras metlicas. Y aunque proporciona excelentes resultados hayque considerar algunos inconvenientes, como son: dificultades de su inspeccin paracomprobar su correcta ejecucin; necesidad de disponer de mano de obra cualificada;posibles tensiones residuales que pueden originarse en uniones mal concebidas; alabeo ydeformaciones en las piezas, si la soldadura no se realiza correctamente, que sonconsecuencia de las elevadas temperaturas que se alcanzan y que se repartenirregularmente; etc.

Las uniones soldadas (los aceros y materiales de aportacin) amparadas por laEAE y el CTE-DB-SE A deben ejecutarse de acuerdo con lo dispuesto en sus articulados,al igual que los aceros a unir mediante soldadura y los materiales de aportacin.

En todos los casos, el material de aportacin habr de tener caractersticasmecnicas, lmite elstico y resistencia a traccin, no inferiores a las del metal de base.


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Las soldaduras amparadas por esta Instruccin debern efectuarse sobre piezas de almenos 4 mm de espesor.

No se considera que una unin soldada est realizada de acuerdo con estaInstruccin si no ha sido realizada siguiendo un proceso de soldeo cualificado.

6.1. Mtodos de soldadura autorizados

La instruccin valida varios mtodos de soldadura, siendo los ms habituales enlas estructuras de acero son:

Soldadura manual con electrodo recubierto, con recubrimientos de tipo rutilo obsico. Es el proceso 111, soldeo por arco elctrico manual que incluyerevestimientos de tipo rutilo y bsico adems de otros.

Soldadura semiautomtica bajo proteccin gaseosa, con hilo macizo o tubularrelleno de flux, con transferencia en lluvia (spray). Se refiere a los procesos 135 y136.

Soldadura semiautomtica con hilo tubular relleno de flux, sin proteccin gaseosa,con transferencia en lluvia (spray). Se refiere al proceso 114.

Soldadura automtica por arco sumergido. Se refiere al proceso 121. Para elempleo de otros procedimientos, o de electrodos con otros recubrimientos, serequerir autorizacin de la direccin facultativa.

En cualquier caso, las caractersticas mecnicas del metal de aportacin serniguales o superiores a las del acero de las piezas a soldar.

6.3. Tipos de uniones y de cordones

Por la posicin relativa de las piezas a unir, las uniones soldadas pueden ser (fig.

8.6 del CTE-DB-SE A):

a tope, en T a solape,

Los cordones de soldadura a depositar entre las piezas a unir para formar unaunin soldada se dividen en:

cordones en ngulo cordones a tope.

Las soldaduras pueden realizarse, adems, por un lado o por ambos lados. Y Loscordones a tope pueden ser de penetracin completa o de penetracin parcial.

Los cordones en ngulo se denominan: laterales cuando son paralelos a la direccin del esfuerzo que transmiten,

frontales cuando son normales a dicho esfuerzo y oblicuos en casos intermedios.

En cualquier caso pueden ser continuos o discontinuos.


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La figura 8.8 del CTE-DB-SE A representa detalles de soldaduras a tope y formas

de preparacin de bordes.


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A) Disposiciones constructivas para los cordones en nguloy resistencia

Los cordones en ngulo pueden usarse para unir piezas cuyas caras a fundirformen ngulos comprendidos entre 60 y 120. Si el ngulo est comprendido entre 45y 60, el cordn se considerar como de penetracin parcial. Si el ngulo es superior a

120 o inferior a 45, el cordn se considerar que es de simple atado y sin capacidadpara resistir esfuerzos, a menos que su resistencia se determine mediante ensayos.

El espesor de garganta a debe tomarse igual a la altura del mayor tringulo quepueda inscribirse en la seccin del metal de aportacin, medida normalmente al ladoexterior de dicho tringulo, figura 8.9.

Cuando sea preciso depositar un cordn de soldadura entre dos superficies curvas,tales como las de redondos o zonas de esquinas de perfiles tubulares, o entre unasuperficie curva y otra plana, figura 59.7.c, el espesor de garganta deber determinarse apartir de soldaduras de prueba ejecutada sobre probetas de la misma seccin que vaya aser usada en produccin. Figura 59.7.

El espesor de garganta a de un cordn en ngulo no ser:

superior a 0,7 tmin, siendo tmin el espesor de la pieza ms delgada a unir. inferior a 3 mm cuando se deposite en chapas de hasta 10 mm de espesor inferior a 4,5 mm cuando se deposite sobre piezas de hasta 20 mm de espesor inferior a 5,6 mm cuando se deposite sobre piezas de ms de 20 mm de espesor, a

menos que el procedimiento de soldadura contemple espesores de gargantamenores.


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Para evitar posibles problemas de fisuracin en fro, cuando el espesor de una delas piezas a unir sea superior al doble del de la otra pieza, se recomienda preparar unproceso de soldeo adecuado.

Los cordones en ngulo no deben terminar en las esquinas de las piezas o de

elementos de las mismas, sino que deben prolongarse alrededor de la esquina, siempreque la prolongacin pueda hacerse en el mismo plano que el cordn, en una longitud almenos igual a tres veces la garganta a del cordn.

En estructuras solicitadas por cargas predominantemente estticas, en ambientecon grado de corrosividad C1 o C2, podrn utilizarse cordones en ngulo discontinuoscuando el espesor de garganta requerido por los clculos de comprobacin resulteinferior al mnimo recomendable por la instruccin. Se prohbe el uso de cordonesdiscontinuos en ambientes con grado de corrosividad superior al C2.

La EAE establece las distancias libre y longitudes de los cordones discontinuos de lasiguiente forma:

En los cordones discontinuos la distancia L1 libre entre extremos de cordonesparciales, de la misma o de distinta cara, en piezas traccionadas (figura 59.3.4)ser inferior al menor de los siguientes valores: 200 mm 16 veces el espesor dela pieza ms delgada a unir.

En los cordones discontinuos la distancia L2 libre entre extremos de cordonesparciales, de la misma o de distinta cara, en piezas comprimidas o a cortante(figura 59.3.4) ser inferior al menor de los siguientes valores: 200 mm, 12 veces elespesor de la pieza ms delgada a unir 0,25b.

La longitud Lw de cada cordn parcial ser superior al mayor de los siguientesvalores: 6 veces la garganta del cordn 40 mm.

La longitud Lwe de cada cordn parcial en los extremos de las piezas a unir sermayor que el menor de los siguientes valores: 0,75b 0,75b1.


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Los cordones en ngulo deben disponerse de forma que se evite la aparicin de

momentos flectores que tengan por eje el del propio cordn, figura 59.3.5.

Los cordones en ngulo laterales que transmitan esfuerzos axiles de barras,tendrn una longitud no inferior a quince veces su espesor de garganta ni inferior alancho de la pieza a unir, figura 59.3.6.

En uniones a solape, el solape mnimo no ser inferior a 5tmin, en donde tmin es elmenor espesor de las piezas a unir, ni a 25 mm. Si la unin debe transmitir esfuerzosaxiles, deben disponerse cordones en ngulo frontales en ambos extremos de las piezassolapadas, figura 59.3.7.

La resistencia de una soldadura en ngulo es funcin de la resistencia de losmateriales de la unin y la fuerza que puede transmitir depende de ello y de la geometra(garganta y longitud),

En la unin de un perfil o chapa traccionado no es recomendable disponer unasoldadura en ngulo, perpendicular a la direccin del esfuerzo (fig.3.20.a); es preferible

realizar los cordones en "oblicuo" para disponer de mas longitud de cordn (fig. 3.20.b) o,mejor, realizar cordones laterales" (fig. 3.20.c).


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Figura 3.20

B) Disposiciones constructivas para cordones a topey resistencia

Los cordones a tope pueden darse entre piezas dispuestas en prolongacin o en T,tabla 59.2. Son de penetracin completa cuando el metal de aportacin ocupa sindefectos todo el espesor de las piezas a unir. Son de penetracin parcial cuando elespesor ocupado por el metal de aportacin es inferior al de las piezas unidas. Los

cordones a tope de penetracin parcial se deben disponer de forma que se evite laaparicin de momentos flectores parsitos que tengan por eje el del propio cordn, figura59.3.5. Los cordones a tope discontinuos estn prohibidos.

La resistencia de un cordn de soldadura de penetracin completa, sin defectos, esigual o superior a la del metal de base contiguo ms dbil, por lo que no precisa sercalculado. La resistencia de un cordn de soldadura a tope de penetracin parcial, sindefectos, es igual a la de un cordn en ngulo del mismo espesor de garganta.

C) Soldaduras de botn y soldaduras en ranura

Las soldaduras de botn, que rellenan agujeros circulares o alargados ejecutados enuna pieza que solapa a otra, se deben usar slo cuando no exista otro medio paratransmitir esfuerzos cortantes o impedir el pandeo o la separacin de partes solapadas.No deben utilizarse para transmitir esfuerzos de traccin. Y deben cumplir las siguienteslimitaciones:

El dimetro de los agujeros circulares o la anchura de los alargados no ser inferioral espesor de la pieza que lo contiene ms 8 mm.

Los extremos de los agujeros alargados sern semicirculares o tendrn los ngulosredondeados con un radio no menor que el espesor de la pieza, excepto cuando elagujero llegue hasta el borde de la misma.

El espesor del metal de aportacin en una soldadura de botn efectuada en piezas

de hasta 16 mm de espesor ser igual al espesor de la pieza. Si ste es superior a16 mm, el espesor del metal de aportacin debe ser al menos igual a la mitad delespesor de la pieza y no inferior a 16 mm.

La distancia mnima entre centros de botones en direccin normal al esfuerzo atransmitir no ser inferior a 4 veces la anchura del botn; la distancia entreextremos de botones no debe ser inferior a dos veces la longitud de los mismos.

La distancia mxima entre botones no debe ser superior al valor necesario paraimpedir el pandeo local o abolladura de la pieza.

Se prohbe terminantemente el rellenar con soldadura los agujeros practicados enla estructura para colocar tornillos provisionales de montaje..

Las soldaduras en ranura, figura 59.5, formadas por cordones en ngulo dados enel interior de agujeros circulares o alargados, se deben usar slo para transmitiresfuerzos cortantes o impedir el pandeo o la separacin de partes solapadas.


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Las dimensiones de la ranura cumplirn las siguientes limitaciones:

La anchura b de la ranura cumplir b_ 4t. La separacin s2 entre filas de ranuras cumplir 2b_ s2_ 30t La longitud total L de una ranura cumplir L_ 10t. Los extremos de las ranuras sern semicirculares, excepto cuando se extiendan

hasta el extremo de la pieza.

La resistencia de una soldadura en botn o en ranura es funcin de su tensintangencial media, el rea del agujero, el espesor de garganta y la longitud del cordn,

D) Desgarro laminar

Se deben evitar dentro de lo posible las tensiones residuales dirigidas segn elespesor de las piezas a unir que pueden dar origen a desgarro laminar en las piezas a

unir. En especial, cuando existan tensiones de traccin, bien sean residuales de soldeo odebidas a fuerzas exteriores, dirigidas en la direccin del espesor en piezas planas dems de 15 mm de espesor, deber estudiarse el procedimiento de soldeo, laspropiedades del metal de base en la direccin del espesor y los detalles de la unin,figura 59.6, para evitar dicho peligro.


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E) Defectos de las soldaduras

Parece oportuno hacer una referencia a los posibles defectos que pueden tener lasuniones soldadas, con el objeto de fijar con mejores criterios los mtodos de control. Los

defectos internos principales son (fig. 3.21.a):

Falta de penetracin cuando el chafln de la soldadura no esta completamente llenoo cuando la unin entre el metal base y el metal de aportacin no es perfecta.

Grietas. Inclusiones, escoria u otros cuerpos englobados en la soldadura. Poros o inclusiones gaseosas.

Los defectos superficiales ms importantes son (fig. 3.21.b):

Mordeduras en los bordes (a) Desbordamientos. (b)

Picaduras (c), etc.

Figura 3.21

En realidad, para un soldador cualificado, todos estos defectos son fcilmenteevitables si la eleccin del electrodo es la adecuada y la ejecucin se realiza con cuidado,por tanto, no deben producirse. El examen superficial puede dar una idea inicial de lasoldadura, rechazando la que posea grietas visibles, falta de unin, etc. La calificacin deestos defectos, es de la competencia del director de obra, quien puede ordenar ellevantamiento de aquellas soldaduras que crea conveniente, para que se ejecutenuevamente. El levantado deber hacerse cuidadosamente por cualquiera de losprocedimientos sancionados por la practica, como cincelado con gubia (de forma apropiada

para evitar el recalcado), esmerilado, etc.

Si se desea hacer un examen externo o interno no destructivo existen procedimientosde pinturas reflectantes, ultrasnicos, magnticos y radiogrficos, entre otros mtodos deensayos.

7. UNIONES HIBRIDAS CON TORNILLOS Y SOLDADURA

Cuando en la misma unin entre dos piezas hay tengan que colaborar cordones desoldadura y tornillos en la transmisin del cortante, el medio de unin que posea la mayorrigidez se debe disear para soportar la totalidad de la carga.

Como excepcin, en las uniones con tornillos pretensados de clase 8.8 o 10.9 enuniones trabajando a rozamiento en estado lmite ltimo (categora C), se puede asumir


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que estos comparten la carga con las soldaduras siempre que el par de apriete de lostornillos se efecte despus de haber completado la soldadura. La resistencia de la uninser igual a la suma de la resistencia aportada por la soldadura y por los tornillos

Cuando sea preciso reforzar una unin atornillada o roblonada existente, pueden

emplearse cordones de soldadura en dicho refuerzo, siempre que se calculen para quesean capaces de resistir los esfuerzos ocasionados.

8. UNIONES CON CARTELAS

Las cartelas son piezas de chapa que se utilizan para facilitar la unin de losmontantes y diagonales a los cordones en los nudos de estructuras trianguladas. No eshabitual usarlas cuando las barras de la estructura son perfiles tubulares.

La unin de las diagonales o montantes a la cartela o cartelas se realizarmediante soldadura. Se debe procurar que el eje de cada barra coincida con el eje de los

elementos resistentes de la unin de dicha barra, o soldadura, a la cartela o cartelas. Encaso contrario se debe tener en cuenta la excentricidad existente para la comprobacinde la unin y de la propia barra.

Cuando el cordn de estructura triangulada de tipo Warren es un perfil doble T o Hcon el alma en el plano de la estructura, figura 60.3.a, la unin de la cartela a dichocordn est sometida en general a una fuerza H igual a la diferencia entre los esfuerzosaxiles a un lado y a otro del nudo, H = N1 N2 y a un momento M = H e, siendo e ladistancia de la soldadura de unin cartela-perfil al centro de gravedad de ste.

En nudos de celosa tipo Pratt , figura 60.3.b, puede suponerse que la fuerza en la

diagonal se equilibra con fuerzas horizontales y verticales en los lados de las cartelasunidos al montante y al cordn, elegidas de manera que se cumplan las condiciones deequilibrio. Se obtienen resultados razonables suponiendo que dichas fuerzas pasan porlos puntos B y D tericos de interseccin de los bordes de la cartela, supuestosprolongados, con los ejes del montante y del cordn; por el centro A del lado ms largode la cartela y que se cortan sobre el eje de la diagonal, punto C.

lección 3- acero. sistemas y uniones

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