INGENIERO

Ingeniería Mecánica 3 (2004) 53-58

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Cálculo de tensiones en uniones soldadas con costuras
de filete asimétricas sometidas a flexión.
H. Hernández Herrera∗, R. Goytisolo Espinosa∗, J. Moya Rodríguez∗∗, I. M. Jackson∗.
∗Centro de Estudios y Desarrollo de la Oleohidráulica y la Neumática,
Universidad de Cienfuegos “Carlos Rafael Rodríguez”. Carretera a Rodas, km. 4, Cienfuegos, Cuba.E-mail: ragoyti@fmec.ucf.edu.cu
∗∗Centro de Estudios CAD-CAM-CAE. Universidad “Marta Abreu” de Las Villas, Cuba.
E-mail: jorgemr@fim.uclv.edu.cu

(Entregado el 12 de Septiembre de 2003, aprobado el 27 de enero de 2004)
Resumen.
En el trabajo se presenta el cálculo de las tensiones de cortante en la sección de la garganta para las uniones soldadas
sometidas a flexión con costuras de filete desección transversal asimétrica cuando el plano de carga no pasa por el centro
de flexión o no coincide con los ejes centroidales principales de inercia. Los resultados obtenidos por las expresiones de
cálculo propuestas se comparan con los obtenidos por el Método de los Elementos Finitos demostrando de esta manera la
validez de las mismas.

Palabras claves: Flexión, uniones soldadas,soldadura de filete.

1. Introducción.
Ninguno de los autores de Diseño de Elementos de
Máquinas
consultados
[1,2,3,5,6,7,9,11,12,13]
contempla la aplicación de la Teoría de los Perfiles de
Paredes Delgadas al cálculo de las tensiones
tangenciales que surgen en el plano de la garganta de
una unión soldada con costuras de filete de perfil en U
sometido a flexión transversal, en el cual sepresenta la
particularidad de que el plano de carga no coincide con
el centro de flexión. En este caso, como se verá, la carga
provoca en la garganta del cordón no sólo efectos de
cortante directo y flexión, sino que al no coincidir el
plano de carga con el centro de flexión aparece en el
cordón de soldadura un efecto de torsión suplementario.
Tampoco es analizado en la literatura cómo enfrentarel cálculo de una unión soldada con costuras de filete de
sección asimétrica sometida a flexión, en la cual el
plano de carga no coincide con ninguno de los dos ejes
centroidales principales de inercia y por lo tanto la
unión está sometida a flexión oblicua.
El objetivo del presente trabajo es proponer
metodologías y expresiones para realizar el cálculo de
las tensiones de cortante en lasección de la garganta en
estos casos particulares de uniones soldadas con
costuras de filete sometidas a flexión.

2. Cálculo de las tensiones en la
sección de la garganta de una unión

soldada en la cual el plano de carga no
coincide con el centro de flexión.
Para ilustrar la metodología en este caso se analizará
la unión soldada de un perfil canal según GOST 824056 [8], tamaño No. 20donde h1 = 21 cm, b1 = 8,1 cm la
longitud de la viga analizada se tomó l = 100 cm, tal
como se muestra en la figura 1.
La carga P provoca sobre el cordón de soldadura una
fuerza cortante transversal Q = P y un momento flector
con relación al eje centroidal X-X del cordón igual a:
Mf = P ⋅ l .
La carga P provoca sobre el cordón de soldadura una
fuerza de cortante transversal Q = P y unmomento
flector con relación al eje centroidal X-X del cordón
igual a: M f = P ⋅ l .
La tensión tangencial provocada por la fuerza cortante
transversal Q se puede calcular por la ecuación de
Zhuravski [4] proyectando convencionalmente el
resultado en el plano de la garganta, dividiendo entre
cos 45°.
τQ =

Q ⋅ Sx

*

I x ⋅ c ⋅ cos 45

En la figura 2a se muestra la sección transversaldel
cordón de soldadura en el plano paralelo a la carga P y
en la figura 2b la distribución de las tensiones
tangenciales en el plano de la garganta calculadas por
Zhuravski en la línea media del contorno.

© 2004 – Ediciones MECANICA.

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H. Hernández Herrera, R. Goytisolo Espinosa, J. Moya Rodríguez, I. M. Jackson.

y

l
y
P

x

x
x

h
z

b
Fig. 1 Perfil canal...