Soldadura / Soldaduras en IDEA StatiCa
Antecedentes Teóricos
Lea la información esencial sobre el modelo de soldadura en nuestros Antecedentes Teóricos. La parte general describe el propio modelo computacional:
Antecedentes Teóricos: Análisis de uniones soldadas
Partes específicas de los Antecedentes Teóricos para cada una de las normativas nacionales compatibles:
- Verificación normativa de soldaduras (EN)
- Verificación normativa de soldaduras (AISC)
- Verificación normativa de soldaduras (CISC)
- Verificación normativa de soldaduras (AS)
- Verificación normativa de soldaduras (IS)
- Verificación normativa de soldaduras (HKG)
- Verificación normativa de soldaduras (GB)
- Verificación normativa de soldaduras (SP)
Puede encontrar una demostración clara de cómo se desarrollan las tensiones durante la carga, así como la distribución de tensiones a lo largo de las soldaduras largas, en el artículo Cómo se modelan las soldaduras en IDEA StatiCa.
Además, las soldaduras y las uniones soldadas se tratan en nuestros artículos de blog Uniones de acero soldadas – ¿preocuparse o no preocuparse? y Reducir los costes de soldadura mediante una fabricación mejorada (donde se analiza la combinación de la transferencia de carga a través de una soldadura y el contacto en compresión).
Tamaño y longitud de la soldadura
Existen diferentes formas de definir el tamaño de la soldadura según la región. Lea el artículo Tamaño y longitud de la soldadura para saber cómo IDEA StatiCa define el tamaño de la soldadura o en caso de que necesite conocer la longitud exacta de la soldadura:
Verificaciones
En nuestro Centro de Soporte, puede encontrar numerosos estudios de verificación que describen el comportamiento de diferentes modelos de uniones soldadas, así como comparaciones con ensayos de laboratorio.
Estudios de verificación sobre modelos con soldaduras
Actualizaciones en versiones
Las siguientes funcionalidades forman parte de las notas de versión de IDEA StatiCa y pueden estar relacionadas con las soldaduras. Lea más sobre las funcionalidades en los artículos dedicados bajo los enlaces:
Verificación de soldaduras faltantes (versión 20.1)
Hemos añadido otra herramienta útil para ayudar automáticamente al usuario a encontrar partes no soldadas de la unión: la utilidad para analizar un modelo de unión en busca de posibles soldaduras faltantes.
Importación de soldaduras recomendadas (versión 20.1)
Al importar una unión desde un software CAD, ahora existe la opción de añadir soldaduras recomendadas.
Modelo mejorado de soldaduras a tope (versión 20.1)
El tamaño de las soldaduras a tope fue corregido para las soldaduras a tope de borde a superficie.
Especificidades de la verificación normativa de soldaduras según Eurocode (EN) y la norma india (IS) (versión 21.1)
Para cumplir con las normativas y garantizar la seguridad del diseño, el valor de resistencia considerado en la verificación normativa de soldaduras se calcula ahora a partir del valor de resistencia del acero base para las normativas EN e IS, así como del propio material de soldadura.
Combinación de operaciones de soldadura y contacto (versión 22.1)
Desde la versión 22.1, las operaciones de soldadura y contacto pueden combinarse.
Verificación de colisión entre chapas y soldaduras (versión 22.1)
Las chapas y partes del modelo pueden posicionarse de forma que colisionen con otras chapas y elementos.
Verificación de soldaduras en secciones soldadas (versión 23.0)
IDEA StatiCa puede verificar ahora las soldaduras longitudinales de elementos con secciones transversales soldadas.
Visualización mejorada de la verificación de soldaduras (versión 23.0)
La verificación de soldaduras mediante el Método de los Elementos Finitos difiere de los cálculos de diseño tradicionales. En los cálculos tradicionales, pueden despreciarse pequeñas excentricidades, deformaciones, torsiones, el coeficiente de Poisson, etc.
Mejoras en los detalles constructivos de tornillos y soldaduras según Eurocode (versión 23.0)
La verificación de detalles constructivos en IDEA StatiCa Connection ha sido mejorada. Los ingenieros pueden tener una mejor visión general del diseño y la verificación normativa de tornillos y soldaduras gracias a la información detallada y las recomendaciones según Eurocode proporcionadas en las tablas de verificación y en el Informe.
Electrodos de soldadura definidos por el usuario (versión 23.1)
El material de soldadura es un elemento editable en la MPRL (Biblioteca de Materiales y Gama de Productos). Esto significa que puede definir los electrodos de soldadura de forma independiente al grado de acero de las chapas conectadas.
Para añadir un material de soldadura definido por el usuario, vaya a la pestaña Materiales, añada un material de Soldadura y Edite sus propiedades.
Soldadura general resaltada en la escena 3D (versión 23.1)
Se trata de una mejora sencilla en la escena 3D de la aplicación Connection para una mejor orientación, especialmente en modelos de unión más grandes importados mediante enlaces BIM desde aplicaciones CAD.
Cuando se selecciona una operación de soldadura general o de contacto, la soldadura en la escena 3D se resalta en naranja (por defecto).
Advertencia para electrodos más resistentes que las chapas (versión 23.1)
Cuando la verificación de detalles constructivos está activada en la Configuración normativa de la aplicación Connection, los usuarios reciben una advertencia si el material del electrodo de soldadura es más resistente que las chapas soldadas. Esto ayuda a garantizar los estándares de seguridad del diseño.
Esto se aplica al Eurocode (EN) y a la norma india (IS), que contienen cláusulas que definen que la resistencia de la soldadura está determinada por la menor resistencia última de las chapas conectadas y los requisitos de que el material añadido de los electrodos de soldadura debe ser más resistente que el material base (EN 1993-1-8 – 4.5.3.2 e IS 800:2007 - 10.5.7.1.1).
Advertencias para soldaduras y tornillos que conectan las mismas chapas (versión 23.1)
El diseño de uniones que combina soldaduras y tornillos, o tornillos y tornillos pretensados, no es seguro y no está permitido por las normativas. La aplicación Connection le informa automáticamente si se utiliza dicho flujo de trabajo en un proyecto para garantizar un diseño correcto y seguro.
Autodiseño de soldaduras para ductilidad/resistencia total/sobrerresistencia (versión 24.0)
El dimensionamiento automático de soldaduras elimina la tediosa y laboriosa introducción manual y verificación de cada soldadura. Con el algoritmo de automatización, IDEA StatiCa proporciona un modelado más rápido y un diseño absolutamente seguro de uniones soldadas.
Dimensionamiento automático de soldaduras por estimación de capacidad (versión 24.0)
El dimensionamiento automático de soldaduras aborda el reto de ajustar manualmente el tamaño de cada soldadura, lo cual resulta tedioso y consume mucho tiempo. Al automatizar este proceso, IDEA StatiCa le ayuda significativamente a acelerar el proceso de diseño y fomenta diseños de soldaduras más coherentes entre proyectos.
Soldaduras en ranura con penetración parcial (PJP) (versiones 24.0, 24.1, 25.0)
La integración de soldaduras en ranura con penetración parcial, o soldaduras a tope con penetración parcial, o simplemente soldaduras PJP en IDEA StatiCa Connection responde a los requisitos específicos establecidos para las soldaduras a tope PJP, distintos de los aplicables a las soldaduras en ángulo.
El tamaño de una soldadura de penetración parcial se toma en el análisis con el mismo valor que el introducido. IDEA StatiCa no aplica ningún ajuste, como la reducción del tamaño nominal de la soldadura; esto corresponde al usuario antes de la introducción de datos.
Advertencias relacionadas con elementos de soldadura (versión 24.1)
Existen dos tipos de advertencias incorporadas:
- 'Tipo de soldadura cambiado a soldadura a tope por unión borde a borde' (cambio del tipo de soldadura causado por una acción de modelado)
- 'La soldadura no se creó debido a restricciones geométricas' (cubre situaciones en las que imprecisiones en la geometría provocan una creación fallida de la soldadura)
Mejoras regionales (versión 25.0)
Para los ingenieros locales, la versión 25.0 ofrece varias mejoras como soldaduras PJP en Eurocode, implementación del nuevo ACI y no solo para ingenieros estadounidenses, verificaciones de anclaje para la norma china, diferenciación de terminología del Reino Unido y EE. UU., y más.
Área de distribución de la soldadura (versión 25.0)
El área de distribución de la soldadura ha sido ligeramente modificada en la versión 25.0. En el siguiente artículo se explica claramente cómo funciona ahora la distribución de fuerzas de una chapa a otra a través de las soldaduras.
El área de distribución de la soldadura difiere considerablemente entre las soldaduras a tope y las soldaduras en ángulo. El área de distribución desde el borde de la chapa hasta la superficie de otra chapa se define según la siguiente figura:
La fuerza procedente de la chapa de borde se distribuye entonces en los nodos de la chapa de superficie en función de la proximidad del nodo al área de distribución de la soldadura.
¿Qué implica el cambio en la versión 25.0?
- El área de distribución se redujo para las soldaduras a tope
- El área de distribución de las soldaduras en ángulo refleja ahora con mayor precisión el tamaño de la soldadura en ángulo
- El espesor de la chapa de superficie ya no es relevante para el área de distribución de la soldadura
¿Por qué se realizaron los cambios?
- Recientemente, llevamos a cabo un proyecto conjunto con la Universidad de Coimbra y ISISE. El objetivo del proyecto era crear una serie de modelos numéricos en Abaqus (paquete de software de elementos finitos de uso general con elementos finitos sólidos) y comparar los resultados con IDEA StatiCa Connection (elementos finitos de lámina). El enfoque se centra en uniones viga-columna con momento flector soldadas. La comparación muestra que:
- Los resultados de columnas laminadas sin una fuerza de compresión significativa en la columna presentan buena concordancia
- Los resultados de columnas soldadas a tope son ligeramente no conservadores (en un 5,8 %). Por ello se realiza este cambio: reducción del área de distribución de la soldadura para soldaduras a tope.
Soldadura de chapa circular (versión 26.0)
Las chapas de rigidización circulares se utilizan habitualmente para reforzar almas delgadas, pero antes de la versión 26.0 no era posible definir soldaduras para estas chapas directamente.
Como resultado, los usuarios tenían que recurrir a soluciones alternativas, normalmente importando la chapa como un polígono desde DXF, lo que añadía pasos innecesarios y reducía la eficiencia del modelado.
Con esta actualización, las soldaduras pueden definirse ahora directamente para chapas de rigidización con forma circular. La chapa se discretiza internamente en segmentos, de forma similar a las secciones huecas circulares, garantizando un comportamiento de análisis preciso. El número de segmentos respeta la configuración global de Ajustes del proyecto, proporcionando coherencia en todo el modelo.
Webinars y vídeos
En el pasado, hemos celebrado varios webinars sobre el modelado de uniones soldadas. Puede encontrar inspiración en las siguientes grabaciones:
Soldaduras y tornillos en IDEA StatiCa (AISC)
La sesión del webinar cubre la teoría detrás de los tornillos y las soldaduras y cómo se modelan en IDEA StatiCa. Además, se detallarán las operaciones de estos dos componentes y se ofrecerán algunos consejos. Por último, se explicará la interpretación de los resultados y las fórmulas utilizadas para verificar que cumplen los requisitos de AISC.
Comprensión de los resultados de soldaduras para Eurocode
La tabla detallada con resultados puede verse con todas las fórmulas, incluso con valores. También se proporcionan tensiones direccionales. La utilización de la soldadura es evidente. Sin embargo, la utilización global Utc se calcula a partir de la capacidad de toda la soldadura. Compruebe cómo funciona.
¿Podemos encontrar correspondencia entre la tensión en la soldadura y mis cálculos manuales?
La tensión en una soldadura se calcula en las direcciones principales según el EC y los resultados se proporcionan en las pestañas de resultados. Aunque el análisis en IDEA StatiCa Connection se basa en CBFEM, en casos simples, la tensión puede compararse con cálculos manuales para verificar los valores resultantes.
Configuración de soldaduras en ángulo a lo largo de un alma de SHS y una superficie de chapa
Las secciones huecas y principalmente las esquinas curvas de sus secciones transversales pueden resultar complicadas de tratar en lo que respecta a la soldadura, etc. Vea cómo configurar correctamente una soldadura en ángulo simple en ambos lados de un elemento SHS, junto con sus esquinas que deben conectarse a la superficie de una chapa.