7 Uniones Soldadas Y Roblonadas

Uniones soldadas y roblonadas

CAPÍTULO 7

Se llama soldadura a una unión entre superficies metálicas lograda por la aplicación localizada de calor. La soldadura ha desempeñado un importante papel en el aumento de la velocidad de fabricación de piezas y del montaje de estas piezas formando estructuras. La soldadura por forjado o presión del hierro forjado se ha practicado durante siglos; otros métodos como la soldadura autógena por arco y por resistencia, se han desarrollado en época reciente. El campo de utilidad de estos últimos métodos está extendiéndose rápidamente

Los roblones también pueden emplearse para formar las juntas y uniones entre las diversas partes de la estructura. Aunque la soldadura ha sustituido al roblonado en proporciones considerables, este último procedimiento se utiliza habitualmente para ciertos tipos de juntas. La larga experiencia existente en este método de fijación ha dado lugar a una gran confianza en la seguridad de las juntas roblonadas.

A, área de garganta M, momentoCS, coeficiente de seguridad p, presiónh, altura del cordón de soldadura P, cargaI, momento de inercia r, radioJ, momento polar de inercia r1, distancia del centro de K, coeficiente de concentración gravedad de la junta al de tensiones centro de la soldadura ol, longitud del cordón de soldadura roblón

s, tensión, tracción o compresiónsm, tensión media syp, tensión de fluenciase, tensión límite de resistencia a la fatiga ssyp, tensión de fluencia en

cortadurasr, campo de variación de la tensión sult, tensión de roturass, tensión cortante T, momento

1. Fabricación por soldadura

Para conseguir un menor costo inicial, muchos elementos de maquinaria que antes se fabricaban de fundición se fabrican hoy por soldadura. Los elementos componentes pueden aserrarse o cortarse al soplete a partir de chapas de acero laminado en caliente soldándolos después. La figura 7-1 indica cierto número de piezas soldadas características.

A veces, la parte más complicada de la pieza puede fabricarse por fusión o estampado uniéndole después las superficies planas compuestas de chapas unidas por soldadura.

Fig. 7-1. Piezas de máquinas fabricadas por soldadura.

Las piezas soldadas son generalmente más resistentes y más ligeras importante ventaja en las partes móviles de máquinas y maquinaria de transporte. En una pieza soldada usualmente es necesaria menor mecanización que en la pieza fundida equivalente. En el proyecto debe preverse la accesibilidad de la soldadura de tal forma que puedan hacerse e inspeccionarse fácilmente.

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2. Soldadura por fusión

En el proceso de fusión, se obtiene calor de una llama oxiacetilénica o de un arco eléctrico que pasa entre un electrodo. Y la pieza que se trabaja. Los bordes de las piezas se calientan hasta la temperatura de fusión juntándose con la adición de un material fundido de relleno obtenido de un electrodo.

Fig. 7-2. Soldadura al arco con electrodo revestido.

En el procedimiento al arco, con algunos metales se utiliza un revestimiento que envuelve el material de soldadura fundido en una atmósfera incontaminante protegiéndolo del oxígeno y nitrógeno del aire. Las impurezas son rechazadas por la soldadura y se forma un recubrimiento de escoria que reduce la velocidad de enfriamiento.

En la soldadura al arco metálico, el electrodo se compone de un material de relleno adecuado que se funde y se incorpora a la unión a medida que se forma la soldadura. En la soldadura al arco protegica se utiliza un electrodo con un revestimiento grueso de materiales protectores que se consumen al fundirse el electrodo y desempeñan las usuales funciones de protección como se indica en la figura 7-2. Cuando se emplea el soplete oxiacetilénico el metal fundido es protegido de la atmósfera por la envolvente exterior de la llama que generalmente se regula hasta que es neutra o ligeramente reductora. En la soldadura al gas de algunos metales se utiliza un revestimiento para eliminar por flotación las impurezas que puedan existir ayudando a formar una soldadura perfecta.

En el proceso por arco pueden utilizarse corriente continua o alterna. Cuando el cordón de soldadura sea mayor que 1 cm. aproximadamente del espesor menor, se suele hacer por capas sucesivas. Frecuentemente, el metal de soldadura depositado, tiene la estructura de grano grueso característica de los metales fundidos.

3. Resistencia de las soldaduras por fusión

En la figura 7-3 se indican varios tipos diferentes de soldadura con las ecuaciones que dan las tensiones producidas por las cargas dadas. El espesor h de una soldadura a tope no incluye el colmo a. Las planchas que tengan un espesor de 6 mm o más, deben biselarse antes de soldarlas en la forma que se indica.

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Fig. 7-3. Distintos tipos de soldaduras y de solicitaciones.

En la figura 7- 3(a) se muestra una soldadura en ángulo sometida a una carga paralela a su longitud. La sección de garganta es de 0,707 hl, donde h es la longitud del cateto. El esfuerzo cortante en la sección de garganta es

(1)

Puede utilizarse la ecuación habitual para el coeficiente de seguridad con cargas estáticas

(2)

Ejemplo 1: Un cordón de soldadura en ángulo de 0,635 cm. y 5 cm. de longitud, soporta una carga uniforme paralela al cordón de soldadura y de valor 1500 kg. El metal de la soldadura tiene un punto de fluencia de 3500 kg./cm². Determinar el coeficiente de seguridad.

Solución.

Por la ecuación (1):


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El cordón de soldadura en ángulo cargado en una dirección perpendicular a su longitud, figura 7-3(d), tiene la ventaja de que no es necesaria una colocación exacta de las placas. En el esquema (e) se representa el diagrama de equilibrio de la placa superior. Se ha dado un corte al cordón de soldadura por su garganta y se han aplicado la fuerza P y el momento M, necesarios para el equilibrio. Se ha descompuesto la fuerza P en sus componentes normal, N, y constante V.

Cuando sólo haya dos placas, la unión estará cargada excéntricamente y estará sometida a un momento adicional algo así como el representado en la figura 7-14 para una junta simple roblonada. Debido a la forma de la soldadura, el estado de tensiones de la garganta como consecuencia de las acciones N, V y M, es muy complejo, y no pueden obtenerse las ecuaciones adecuadas para los cálculos del proyecto. En la práctica, y a título informativo, se considera corrientemente el esfuerzo cortante en la garganta de una soldadura en ángulo transversal, como la carga dividida por la sección de la garganta, resultando de nuevo la ecuación (1).

Fig. 7-4. Tensiones en un elemento de una unión soldada, cargado excéntricamente ricamente.

4. Soldaduras cargadas excéntricamente. Cargas estáticas

Cuando se aplica la carga a una junta soldada excéntricamente, debe tenerse en cuenta, además de la carga directa, el par o momento. El estado de tensión en tales juntas es complicado y es necesario hacer hipótesis simplificativas.

Cuando una unión se compone de cierto número de soldaduras, es usual suponer que la tensión debida a los momentos en cualquier punto es proporcional a la distancia al centro de gravedad del grupo de soldaduras. Supóngase que la soldadura indicada en la figura 7-4 es una de un grupo que forma una junta con el centro de gravedad de todas las superficies soldadas en O. La tensión debida al momento, s, actúa perpendicularmente al radio r sobre el elemento dA de la soldadura. El momento exterior o par T es igual al momento de la tensión s integrado para todas las soldaduras de la unión,

(3)

La relación s/r es constante, ya que se supone que la tensión varía de forma directamente proporcional a r. En

la ecuación (3) se ha sustituido la integral por J, momento polar de inercia respecto a O del grupo de

soldaduras. Para la máxima tensión de torsión debe utilizarse el valor de r correspondiente al punto más alejado del centro de gravedad O. La tensión debida a la carga directa debe sumarse vectorialmente a la tensión debida al momento flector para obtener la tensión resultante. Para cargas estáticas es práctica usual suponer que la tensión directa se distribuye uniformemente en toda la superficie de la soldadura.

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Puede utilizarse la ecuación que da el momento de inercia respecto a un eje paralelo para encontrar el valor de J de una soldadura respecto al centro O. Para la soldadura de la figura 7-4, esta ecuación puede escribirse en la forma,

(4)

La superficie A de esta ecuación corresponde a la superficie de garganta de la soldadura. Se prescinde del hecho de que la garganta de un cordón de soldadura forma un ángulo de 45º con el plano de la junta. El radio r, mide la distancia desde el centro O, de la soldadura al centro de gravedad O del grupo. El símbolo J representa el momento de inercia del área de cada soldadura simple respecto a su centro . Este valor puede encontrarse mediante la ecuación siguiente:

(5)

donde A es de nuevo el área de garganta y l la longitud de la soldadura.Sustituyendo la ecuación (5) en la (4) se obtiene,

(6)

El valor de J para cada soldadura respecto a O debe calcularse mediante la ecuación (6); los resultados se suman para obtener el momento de inercia del conjunto de la unión.

Ejemplo 2. Una ménsula cargada excéntricamente, se suelda a su soporte tal como se indica en la figura 7-5. Encontrar el valor de la tensión máxima en la soldadura si la carga es fija. Hallar el coeficiente de seguridad si el límite de fluencia del metal de la soldadura es 3500 kg./cm².

Fig. 7-5. Ejemplo 2.

Solución.

Por simetría, el centro de gravedad de los cordones de soldadura en la dirección del eje x es equidistante de las soldaduras verticales. La coordenada vertical del mismo se obtiene tomando momentos respecto del extremo superior de la soldadura.

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Anchura de la garganta:

Para la soldadura vertical:


Para la soldadura superior:


J total:

Área total:

Tensión directa:

Tensión debida al momento torsor: La máxima tensión se producirá en A.

Radio OA:

Esta tensión es perpendicular a OA. Ahora se descompone en las componentes representadas en la figura. La componente vertical total es: 258 + 137, o sea, 395 kg/cm².

Tensión resultante:



Ejemplo 3. Hallar el valor-de la fuerza estática P en la figura 7-6 si se utiliza el electrodo E6010 para un coeficiente de seguridad igual a 2.

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Debe observarse que aunque las soldaduras de la parte (b) son mucho mayores, a causa de la excentricidad, la capacidad de carga de la junta, en realidad ha disminuido.Generalmente es ventajoso mantener simetría en el proyecto de uniones soldadas.

Fig. 7-7. Concentraciones de tensiones en las soldaduras.

El método explicado en esta sección no puede considerarse un estudio exacto de las tensiones en las soldaduras, sino simplemente como un esfuerzo razonable para tomar en cuenta el hecho de que la capacidad de una junta para resistir momentos aumenta al alejar las soldaduras del centro. También supone esta teoría

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que las tensiones de la soldadura están dentro del límite elástico del material de la soldadura, y que puede despreciarse cualquier efecto que se derive de la deformación de las piezas soldadas.

5. Concentraciones de tensiones en las soldaduras

Como en las soldaduras se producen cambios bruscos de forma, aparecen concentraciones de tensiones al pasar la fuerza de una parte del montaje a la otra. Los efectos de concentración de tensiones se ignoran usualmente cuando se trata de cargas estáticas o fijas, aplicándose solamente a la componente variable u oscilatoria de acuerdo con la práctica general de proyecto para cargas variables.

Debe tenerse cuidado de que el material de aportación y el de las piezas unir en la base de una soldadura a tope se fundan uniéndose entre sí perfectamente. Si la fusión es insuficiente se producen unas muescas entrantes de bordes afilados como en A en la figura 7-7(a) dando lugar a peligrosas concentraciones de tensiones. La concentración de tensiones también se produce en los puntos B en que la fuerza se difunde en el refuerzo. Un cordón de ángulo presenta concentraciones de tensiones en los bordes superior e inferior, A y B, de la figura 7-7(b) en que la fuerza pasa de una placa a otra a través de la soldadura. En la tabla 7-1 se dan los valores de los coeficientes de concentración de tensiones.

Un cordón de ángulo sometido a fuerzas paralelas como se indica en la figura 7-3(c) presenta en ambos extremos concentraciones de tensiones producidas por el desigual alargamiento de las placas.

La placa superior presenta un alargamiento máximo en el punto B porque en él soporta la totalidad de la carga P. La placa inferior tiene en A un pequeño

TABLA 7-1 Coeficientes De Concentración De Tensión K En Soldaduras

alargamiento porque soporta en ese punto solamente una pequeña proporción de la carga. Como la soldadura une entre sí ambas placas, está sometida a tina deformación mayor que la que le corresponde en promedio al conjunto y se produce un incremento o concentración de tensión en el borde de la soldadura.

TABLA 7-2 Soldabilidad De Diversos Metales Y Aleaciones

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A-normalmente empleado. B-empleado ocasionalmente en condiciones favorables.

Se aplica un razonamiento similar al otro extremo, en el que la placa inferior C sufre un alargamiento mayor y la placa superior D un alargamiento menor. Se presentan efectos similares de concentración de tensiones en los extremos de la soldadura a tope sometida a cortadura que se representa en la figura 7-3 (b).

6. Tensión residual. Soldabilidad

Pueden producirse tensiones residuales de una magnitud considerable debido a la contracción durante el enfriamiento del metal de la soldadura. Tales tensiones son normalmente mayores en la dirección transversal y por lo tanto es más perjudicial cuando la soldadura está sometida a cargas de tracción. La presencia de tensión residual es particularmente peligrosa si la soldadura está sometida a cargas repetidas o de impacto. Pueden quitarse las tensiones residuales mediante un recocido, o bien aplicando una sobrecarga que lleve a todo el cordón de soldadura al valor del punto de fluencia. Es importante que tanto el metal de la soldadura como el metal adyacente principal, sean dúctiles y estén libres de fragilidad. Las propiedades del metal de la soldadura, dependen de la composición de la varilla de soldar. Sin embargo, si el metal principal es acero con un contenido en carbono mayor que el 0,15 %, hay peligro de que se autotemple debido al enfriamiento rápido a partir de la temperatura de soldadura. Si antes de que se haga la soldadura, se recalientan las partes a soldar hasta una temperatura comprendida entre los 300 ºC y 800 ºC, puede reducirse el efecto de templado del metal frío que rodea a la soldadura. Para restablecer la ductilidad originad del metal principal que vamos a soldar, es necesario dar un recocido después de haber efectuado la soldadura. En la tabla 7-2 se dan las características de soldabilidad de algunos metales y aleaciones que se utilizan normalmente.

Se pueden eliminar las tensiones residuales de soldadura en las fundiciones gris y aleada, mediante un precalentado antes de la soldadura, seguido de un enfriamiento lento después de la misma. Normalmente, el acero ordinario al carbono y las fundiciones de acero aleado, se sueldan por el mismo procedimiento que el

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utilizado para el acero laminado de composición similar. Si el contenido de carbono o de aleación es suficientemente alto se producirá un autotemplado.

Para las aleaciones de cobre y aluminio, se utilizan con frecuencia tiras del metal a soldar como material de aportación allí donde se -necesite una identidad de color.

En las soldaduras de aluminio, para quitar el recubrimiento de óxido tanto del metal a soldar como de la varilla del metal de aportación, es necesario adicionar fundentes. Cuando se ha completado la soldadura, deben limpiarse concienzudamente del fundente, las partes unidas para evitar la corrosión. Como la temperatura de soldadura del aluminio y magnesio da tina radiación no visible, es difícil para el operario determinar cuándo se está alcanzando dicha temperatura

TABLA 7-3. Resistencia A La Tracción, Punto De Fluencia Y Requisitos De Alargamiento Para Todas Las Soldaduras De Metal En Ensayos En Condiciones De Soldadura, Designación Astm A233-64t

Para altas temperaturas, estas aleaciones son muy débiles y las partes a unir tienden a derrumbarse a no ser que se ponga un soporte eficaz, durante la operación de soldar.

7. Electrodos para soldar

Se han normalizado muchos tipos diferentes de electrodos que se adaptan a las diferentes condiciones de soldadura de maquinaria y estructuras. En la tabla 7-3 se dan la resistencia y ductilidad de algunos de ellos.

TABLA 7-4. Clasificación De Los Electrodos

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El sistema de numeración se basa en la utilización del prefijo «E» seguido de cuatro dígitos. El último indica un grupo de técnicas de soldadura variables, tal como corriente de que se dispone y aplicación. El penúltimo, indica la posición de la soldadura, numerada con el número 1 para todas las posiciones plana, horizontal, vertical y sobrecabeza. El número 2 para soldadura en ángulo, plana y horizontal, y el 3 para sólo plana. Los dos dígitos a la izquierda, indican la resistencia aproximada a la tracción en miles de libras por pulgada cuadrada. Se utilizan electrodos para soldar con diámetros comprendidos entre 1,5 a 8 mm.

En la tabla 7-4 se dan las aplicaciones de un determinado número de electrodos. Debe dejarse la elección del electrodo adecuado para una aplicación particular, al operario con larga experiencia en el campo de la soldadura.

8. Proyecto para cargas variables

Cuando la carga varía, los cálculos del proyecto pueden hacerse mediante los métodos explicados en el capítulo 2, tal como se aclara en los ejemplos siguientes

Ejemplo 4. La carga sobre una soldadura a tope varía continuamente entre 4500 y 18000 kg. Las placas tienen un espesor de 2,5 cm. Coeficiente de seguridad igual a 2,5. Utilizar un electrodo E6010. Suponer que el límite de resistencia a la fatiga de la soldadura es equivalente al de una superficie en estado bruto de forja. Hallar la longitud necesaria de la soldadura.

Solución. Por la tabla 7-3, para E6010:

Por la figura 2-16:

Por la tabla 7-1: K=1.2

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Carga dada:

Por la ecuación (11), capítulo 2:

Ejemplo 5. El momento de la figura 7-8 varía continuamente entre los valores representados. Suponer que se utiliza un electrodo E6010. El coeficiente de seguridad es 2. Suponer que el límite de resistencia a la fatiga del material de la soldadura sea equivalente al de una superficie en estado bruto de forja. Hallar el diámetro d necesario para soportar la carga.


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Fig. 7-9. Esquema de la soldadura por puntos.

9. Soldadura por resistencia

En las soldaduras por resistencia se hace pasar una intensa corriente eléctrica a través de las piezas por el punto en que se desea la unión. La resistencia de los metales a la corriente da lugar a que la temperatura se eleve rápidamente y que el material se haga plástico. La soldadura se completa por presión mecánica aplicada a través de los electrodos y que hace que las partes se unan completamente. Se utiliza corriente alterna de un transformador adecuado que debe ser capaz de suministrar una corriente muy intensa de bajo voltaje. Los electrodos de cobre se revisten con aleaciones más duras en los puntos de contacto. Para limitar el calor a la zona en que es necesario, la resistencia entre los electrodos y las piezas debe ser inferior a la resistencia existente entre las superficies a unir.

La soldadura por puntos es un tipo de soldadura por resistencia en el que se emplean electrodos cilíndricos que tienen una superficie de contacto aproximadamente igual al tamaño de la soldadura deseada. Como se ve en la figura 7-9, se prevé un espacio para agua de refrigeración que evita los sobrecalentamientos y prolonga la vida del electrodo. La presión de contacto debe regularse de acuerdo con el espesor y resistencia de las partes a soldar. En la figura 7-10 se da un ábaco que indica las posibilidades de soldadura por puntos de diversas combinaciones de metales y aleaciones. Las superficies metálicas a soldar deben estar limpias si se desean soldaduras perfectas. Es especialmente necesario que se elimine por medios químicos o mecánicos el revestimiento de óxido del aluminio antes de aplicar la soldadura por puntos.

La soldadura de costura es similar a la soldadura por puntos salvo que se emplean discos de aleación de cobre de 15 a 22 cm. de diámetro. Las piezas a unir se hacen deslizar entre los electrodos y se obtienen puntos de soldadura uniformemente separados por aplicaciones periódicas de la corriente. Es posible solapar las soldaduras con puntos muy próximos consiguiendo así una junta estanca.

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Fig. 7-10. Abaco para soldaduras por puntos de diversas combinaciones de metales.

10. Otras clases de soldadura

Soldadura Por Presión en frío. Algunos metales, principalmente aluminio y cobre, pueden soldarse en frío si se les somete a una presión localizada muy alta. Debe haber desplazamiento lateral suficiente como para destruir el recubrimiento de óxido y poner en contacto los metales puros.

Soldadura con hidrógeno atómico. Cuando el hidrógeno molecular pasa a través del arco de soldadura, se disocia en hidrógeno atómico. Cuando el gas en estas condiciones golpea la pieza a soldar, vuelve otra vez a hidrógeno molecular con gran desprendimiento de calor que se utiliza para formar la soldadura.

Soldadura por bombardeo electrónico. En este tipo de soldadura, un haz de electrones rápidos de velocidad aproximadamente igual a la mitad de la velocidad de la luz, se concentra sobre una zona pequeña de la pieza a soldar. La pieza a soldar alcanza en seguida la temperatura de fusión y las partes se unen. El proceso debe efectuarse en el vacío.

Soldadura ultrasónica. En esta forma de soldadura, las piezas a soldar están fijadas la una a la otra dándose una vibración de alta frecuencia en la dirección de la superficie de contacto. Se produce la deformación plástica local, se rompe y dispersa la capa de óxido y la superficie de separación y las partes quedan soldadas.

Soldadura por fricción. Una pieza a soldar cilíndrica, está unida al extremo del eje de un volante que gira a gran velocidad. La otra parte está quieta pero apretada firmemente contra la parte móvil. Cuando por rozamiento la superficie de separación alcanza la temperatura de soldadura se para bruscamente el volante y comprimen las piezas. Al enfriarse, las partes quedan soldadas.

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Recrecimiento con soldadura. Este es un proceso en el que se deposita mediante soldadura una aleación sobre las piezas metálicas para reforzar una superficie desgastada o para formar una superficie protectora que resista al desgaste, choque, calor o corrosión.

11.Unión roblonada con cargas centradas

Los roblones se utilizan mucho como medio de unión para juntas en edificios, puentes, calderas, depósitos, buques y estructuras diversas. Para cargas centradas es usual suponer que todos los roblones de una unión están sometidos al mismo esfuerzo. Sin embargo, esta hipótesis sólo es cierta aproximadamente.

Fig. 7-12. Barras sometidas a fuerzas de tracción unidas mediante una fila única de roblones.

Como un ejemplo sencillo considérense las dos barras de la figura 7-12 unidas entre sí por una fila única de roblones. El material tiene grandes alargamientos en B y C porque tales puntos soporta casi la totalidad de la carga P. en a y D el material tiene alargamientos pequeños porque las barras solo soportan en estos puntos cargas pequeñas. Como consecuencia de estos alargamientos desiguales, los roblones extremos soportan cargas excesivas. Las cargas son más pequeñas en los roblones a medida que nos aproximamos al centro de la unión hasta que al llegar a éste los roblones soportan muy por debajo de la media. Para materiales dúctiles, se llega a una distribución más uniforme de la carga entre los roblones si se somete la junta inicialmente a una sobrecarga que dé lugar a que el material de las zonas sometidas a mayor tensión entre en fluencia plástica.

En la unión de perfiles laminados es práctica usual utilizar orificios de diámetro superior al del roblón en 1,5 mm. Aunque después del remachado el roblón puede llenar completamente el orificio, los cálculos se hacen sobre la base de su diámetro original. Como el punzonamiento de los orificios daña al metal alrededor de la circunferencia de éstos, se logra trabajo de mayor calidad obteniendo por punzonamiento un diámetro inferior al necesario mecanizándolo después hasta obtener el preciso para que pueda alojarse el roblón. Las normas para calderas exigen que los orificios se obtengan por taladro o por punzonamiento y mecanización. En tales casos, los cálculos se hacen sobre la base del diámetro del orificio, ya que los roblones deben remacharse con cuidado y llenar completamente los agujeros.

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Fig. 7-43. Tipos de rotura de las uniones roblonadas.

Los roblones no deben estar demasiado juntos ni demasiado separados. Usualmente se toma como mínima separación entre centros de roblones en la unión de perfiles laminados el triple del diámetro de los roblones. Frecuentemente, en calderas se utilizan distancias menores. Si los roblones se fijan con distancias excesivas entre sí puede producirse el pandeo de las chapas. La distancia máxima es usualmente igual a 16 veces el espesor de la chapa exterior. La distancia de borde, o sea, desde el centro del roblón al borde de la chapa, no debe ser inferior a una cantidad especificada ya que si no, existiría peligro de rotura como se ve en la figura 7-13(d) y (e).

Fig. 7-14. Carga excéntrica en un roblón en una unión por solapa simple.

12.Unión roblonada con carga excéntrica

Cuando se aplica la carga excéntricamente a un grupo de roblones que forman una unión, el efecto del par o momento debe tomarse en cuenta a la vez que la carga directamente aplicada. Ejemplo característico es el indicado en la figura 7-17, en que la unión compuesta de N roblones está sometida a un momento igual a P. Supongamos que la carga debida a un momento que actúa sobre un roblón varía de forma directamente proporcional a la distancia del centro de gravedad O del grupo de roblones y que su dirección es perpendicular a la recta que lo une con dicho centro de gravedad. En esta hipótesis pueden escribirse

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Fig. 7-17. Unión roblonada. Con carga excéntrica.

Las ecuaciones que dan las fuerzas F1, F2 y F3 debidas a los momentos de la figura 7-17

donde K es la constante de proporcionalidad.

El momento exterior aplicado es igual a la suma de los productos de estas fuerzas y sus brazos respecto al centro de gravedad O. Por lo tanto,

donde N1 es el número de roblones a distancia r1, N2 el número de roblones a distancia r2 y así sucesivamente hasta que se han tenido en cuenta la totalidad de los roblones. Cuando se ha determinado a partir de la ecuación (10) el valor de K puede calcularse la fuerza debida a un momento que actúa sobre cada roblón multiplicándolo por el valor adecuado de r. Es usual suponer que la carga directa P/N es la misma para todos los roblones de la junta. La suma vectorial de las fuerzas debidas al momento y la debida a la carga directa es la fuerza resultante sobre el roblón.

Ejemplo 7. Encontrar el valor de las fuerzas soportadas por el roblón que más trabaja en la unión de la figura 7-18. Encuéntrese el valor M esfuerzo cortante para roblones de 20 mm y el valor de la carga de aplastamiento si la chapa mide 8 mm de espesor.

Solución.

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Consideramos la chapa como cuerpo libre.

Fuerza directa sobre los roblones:

Fig. 7-18. Ejemplo 7

Ejemplo 8. Encontrar el valor de P para las dos uniones indicadas en la figura 7-19 utilizar do una tensión de trabajo de 1000 kg/cm a la cortadura.

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Por consiguiente, aunque la junta (b) contiene más roblones y es de ejecución más costosa, su capacidad de carga es inferior a la de la unión simétrica de (a).


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