9 EJEMPLO N°3 Unión soldada sometida a corte y torsión. Aplicación Capítulo J Enunciado: Dimensionar la unión soldada de la ménsula de la figura siguiente sometida a corte y torsión. La fuerza requerida aplicada es Pu=260 kN para ambas ménsulas, a una distancia de 40 cm del borde de la columna de sección cajón. Electrodo con FEXX = 480 MPa. Las dimensiones de la columna y ménsula son: P u1 = 260 kN/2= 130 kN 170 Pn 14.29 200 15.9 300 250 400 300 dimensiones en mm 400 Figura Ej. 3-1 Se utilizará soldadura de filete (Sección J.2.2). El factor de resistencia y la resistencia nominal se obtienen de la tabla J.2-5: φ = 0,60 y Fw = 0,60 . FEXX Para FEXX = 480 MPa , Fw = 0,60 . 480 = 288 MPa Para la determinación de esfuerzos y cálculo de la unión se utilizará el análisis elástico lineal (ver Sección J.1.1) Se supone el lado de la soldadura unitario (dw=1 cm) Se predimensiona la soldadura en todo el perímetro. Aw= dw . ΣLi = 1 . (25+20+25) = 70 cm2 El centro de gravedad (xG) de la soldadura se obtiene por Varignon, y es igual a: xG = (25 . 1. 2) . 13,5 + 20 . 1. 0,5 = 9,78 cm 70 A Figura Ej. 3-2 Ejemplos de Aplicación. CIRSOC 301-EL Ej. 3 - 1 10 Se calcula el momento de inercia polar: IP = IX + IY 20 3 . 1 IX = + 25 . 1. 10,5 2 . 2 = 6179 cm 4 12 1 I Y = 20 . 1. (9,78 - 0,5) 2 + (8,78 3 + 16,22 3 ) . . 2 = 5018 cm 4 3 IP = 6179 + 5018 = 11197 cm4 El momento y el corte requerido con respecto al centro de gravedad de la soldadura son MUG = 130 . (40+25+1-9,78) = 7309 kN cm =73,09 kN.m Vug = 130 kN Las tensiones en el punto más solicitado (A de la Fig. Ej. 3-2) son: M y 7309 . 11 f XM = UG A . 10 = . 10 = 71,8 MPa IP 11197 f YM = MUG x A 7309 ⋅ 16,22 ⋅ 10 = ⋅ 10 = 105,88 MPa IP 11197 P 130 f YV = u . 10 = . 10 = 18,57 MPa Aw 70 La tensión combinada actuante en el punto más solicitado del cordón resulta: f= (f YM + f YV )2 + ( f XM ) 2 = (105,88 + 18,57) 2 + 71,8 2 = 143,68 MPa (Ej. 3-1) La resistencia de diseño para un cordón de lado dw =1 cm y longitud L unitaria, será de acuerdo a la Sección J.2.4. Rd = φ . FW . AW . 0,1 = φ . FW . 1 . eg. 0,1 ,siendo eg el espesor de garganta efectivo de la soldadura. eg = dw . 0,707=1 . 0,707 = 0,707 cm Por lo tanto Rd = φ . FW . AW .0,1 = 0,60 . 288 . (0,707 . 1). 0,1 = 12,22 kN para dw=1 cm (Ej. 3-2) El lado (dw) de la soldadura necesario se obtiene comparando (Ej.3-1) y (Ej. 3-2) 143,68 = 1,18 cm 12,22.10 De acuerdo a los espesores de la chapa (t=15,87 mm) y la columna (t=14,29 mm=9/16”), el lado mínimo (dw) es 6 mm (Tabla J.2-4) y el lado máximo es 15,87 -2 = 13,87 mm = 1,39 cm. (Sección J.2.2.(b)) dw = Se adopta dw = 1,2 cm Ejemplos de Aplicación Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios. Estados Límites. Ej. 3 -2