Grupo de Cálculos estructurales
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EMPATES LINEALES O EN ZETA?

Luis Vicente
Ingeniero-arquitecto intituto tecnolog...
Escrito por Luis Vicente Salas Ramirez el 10/08/2009 | Nivel Medio

Ultimamente me he topado con una cuestion, y espero que los compañeros del foro me ayuden a resolver. La situacion es que en mi trabajo de fabricación de Estructuras Metalicas siempre se presenta la necesidad de Empatar (empalmar o prolongar) tramos de un mismo perfil, a fin de optimizar materiales y no generar tanto desperdicio. La cuestion es que me he topado con supervisores de soldadura que me piden que el empate sea en Zeta, mientras que otros piden que el empate sea lineal. Ojala y alguno de los compañeros del foro pudiera darme informacion sobre sete asunt.


DE ANTEMANO GRACIAS

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Cristian Ivan Chavez Moreira
Perito en soldadura y forja instituto ...
Escrito por Cristian Ivan Chavez Moreira el 27/08/2009 | Nivel Medio

El tipo de empate va a depernder de las fuerzas a las que va a estar sometida dicha viga, si la viga, por ejemplo es un pilar puede que se una de forma lineal pero si la viga es de carga y va horizontal el empate se puede hacer en "Z" y tomar en cuena el lago del empalme y el peralte y espesor de la viga para no calentatrla mucho y que pierda propiedades metalurgicas


Omar De L.
Ingenieria civil universidad autonoma ...
Escrito por Omar De L. el 01/09/2009 | Nivel Medio

El empate en Z es muy recomendable en trabes y columnas que estan sujetas a esfuerzos de flexocompresio'n por lo que habra de considerarse la soldadura con penetracio'n completa.

Es importante cosiderar que una gran cantidad de los elementos ( si no es que todos ), que trabajan en un marco rigido y de que estan sujetos a las presiones del viento, trabajan a flexocompresion.

Como exepcion podemos considerar las armaduras en donde se considera que sus elementos trabajan a esfuerxos axiales ( tension o compresion pura ).

Por lo general las dimensiones que forman la Z son de 1/2 peralte.


Guillermo Noel Castro Merlo
Ingenieria civil universidade federal ...
Escrito por Guillermo Noel Castro Merlo el 02/09/2009 | Nivel Medio

Concuerdo con Cristian y Omar, los empalmes en Z se dirigen mas a los elementos sometidos a flexión o felxocompresión y los lineales a columnas con poco esfuerzos de flexocomperesión o comprimidas cuando los rangos de las esbelteces sean pequeños, lo que si considero es que los puntos de coneción aun cuando sean de mayor costoal tener que cortar los elementos a unir se acerquen a los trechos de las trabes o columnas donde los esfuerzos se vieram disminuidos por la posición dentro de la estructuras.
En las cuerdas y elementos de armaduras a esfuerzos axiales utilizo uniones lineales en mis diseños y en las cuerdas segun la posiciónb de las uniones que quedan a criterio de los residentes de obra que las mismas sean con angulos inversos al ala en compresión o tracción, no mayores a los 30º.


Luis Vicente Salas Ramirez
Ingeniero-arquitecto intituto tecnolog...
Escrito por Luis Vicente Salas Ramirez el 05/09/2009 | Nivel Medio

Estoy de acuerdo con ustedes, solo que me llamo la atencion lo comentad en un foro de estos temas http://www.cesol.es/forosold/phpBB3/viewtopic. Php? F=3&t=4502, donde comentan lo siguiente:

"De acuerdo con las recomendaciones de Ingenieros alemanes, y los libros de diseño de autores alemanes, la unión en "Z" es contraproducente por los fallos en los vértices y por las tensiones residuales de los cordones longitudinales en los perfiles doble "T" laminados en caliente. De hecho, se prohíben las uniones a tope con cordones longitudinales en el alma, como se da en el soldeo de la unión en Z. Para los perfiles doble "T" laminados en caliente sugieren una unión a tope total, estando en el mismo plano transversal el alma y las alas. Para contrarrestar el efecto de la contracción del cordón del alma, se practican dos groeras en o dos taladros en el alma. La unión se realiza soldando primero las alas y por último el alma.
Saludos


Julio Cesar Escobar Zeceña
Ingeniería civil universidad de san ca...
Escrito por Julio Cesar Escobar Zeceña el 08/09/2009 | Nivel Medio

Buen día, en relación a la unión en z; he tenido la oportunidad de ver varios casos. En mi opinión se busca evitar la continuidad de la union en los patines y almas de los perfiles, el asunto de la soldadura se solventa con muescas de 1" para que el cordón de soldadura pase libre y se facilite la limpieza previo a una inspección no destructiva. Tambien se puede efectuar la union colocando una placa adicional para incrementar el área resistente a corte en el alma y/o en los patines. Siempre hay que evitar tener exceso de esfuerzos y garantizar la soldadura.


Roberto Chavez
Querétaro, México
Escrito por Roberto Chavez el 23/03/2010 | Nivel Medio

Buen dia.
Quisiera saber si existe en el codigo AWS alguna normatividad que hable sobre este tipo de uniones, ya sea la famosa Z o bien a tope ya que hemos tenido algunos problemas con clientes por esta situacion y quisiera sustentarlo con algun documento tecnico reconocido internacionalmente.

GRacias


Emilio Vázquez
Ensayos metalúrgicos en metales ferros...
Escrito por Emilio Vázquez el 08/04/2010 | Nivel Medio

Roberto:

Actualmente yo necesito esa misma respuesta, en el AWS, no he encontrado esa normativa.
En muchos paises de euroasia, esto ni se menciona, porque no es ni pensado por un constructor, empatar una viga y mucho menos sometida a flexiones por momento, cortantes, etc.
Yo soy Inspector de soldadura y Especialista en Metalúrgia, uno de mis trabajos de tesis fué, Grietas por fatiga y es interesante pero igualmente preocupante, lo que es capaz de avanzar, una fisura o grieta, en un elemento sometido a cargas o esfuerzos alternativos e intermitentes.
Para los metalúrgicos, interrumpir la linealidad, textura o isotropía estructural (microscopicamente hablando), de un metal, en este caso, de una costura soldada, baja la incertidumbre, de que una posible y futura fisura, no detectable por los métodos no destructivos que yo mismo aplico, se forme por ejemplo en la base del patin superior, y continue a través del alma, hasta el patin inferior y se colapse el elemento con todo lo que sostiene.
La unión en z evita en parte está continuidad, la unión en s, es mucho mas efectiva a mi entender, porque la costura que toma la posición horizontal, interrumpe o cambia la dirección de la estructura interna del metal aportado con respecto a las verticales que terminan en los patines.
En mis años de inspector, la zona de unión alma patin, es donde he detectado la mayor cantidad de indicaciones, ya sean lineales como falta de fisión entre cordones, porosidad lineal, escoria atrapada, falta de penetración y otras redondeadas como cavidades o poros.
En estas uniones hay muchas incertidumbres que van desde el propio soldador y su habilidad, hasta los materiales utilizados.
Resumiendo, hay fisuras intergranulares, (se forman en la frontera de los granos que forman la estructura interna del metal y que solo se observan con un ensayo metalográfico). Que son producto del calor generado en el proceso de soldeo y acá entran dos incertidumbres peligrosas, la veloc. De soldeo y el amperaje utilizado. Vamos a descartar que el metal base tenga alguna imperfección de proceso de fabricación y que el diámetro del electrodo es el correcto.
Esa fisura, que no la detecta ni el ultrasonido, y mucho menos la radiografía, puede en pocos años, convertirse en una grieta.
Espero no cansarte, pero recuerda que una viga conformada o laminada en caliente, crea una linealida en su estructura interna, en el mismo eje de su simetria o en toda su longitud. Esto le da una resistencia natural al acero en el mismo proceso de laminado, se va estirando, y su estructura interna se va orientando en esa misma dirección.
Por este motivo, muchos paises, desarrollados en el tema, no admiten empates.
Para terminar, ahora si, toma una hoja de papel tamaño carta u oficio, colocala en posición horizontal y dibujale rayas a todo lo largo de su horizontalidad. Ahí tienes la textura u orientación de la estructura interna de un metal. Ahora rompe verticalmente tu hoja. Interrumpiste la continuidad de las lineas horizontales. Lo mismo le pasa a la viga, se corta su textura, su isotropía, se debilita.


Luis Lopez Gil
Ingenieria mecanica universidad michoa...
Escrito por Luis Lopez Gil el 14/08/2010 | Nivel Medio

Tengo 30 años como ingeniero de diseño y te diré que puede haber muchas opiniones sobre lo que en teoría es lo más conveniente estructuralmente a ese respecto, pero nuestra labor profesional debe estar siempre sustentada en normas y especificaciones. La pregunta que te debes hacer es; ¿Cuales son y que dicen las normas y especificaciones que se deben seguir segun tu pedido ó contrato en ese trabajo en particular?
El AISC que es seguramente la principal norma en el mundo en cuanto a construcción de estructuras metálicas, en ningún lado te obliga a usar uniones en Z y nadie te puede obligar a hacerlas así si no está convenido por contrato.
Este tipo de unión (en Z) parece ser más una práctica de "changarros" y de "maistros" que de empresas constructoras e ingenieros. Yo nunca la veo en construcciones importantes, y nosotros fabricamos puentes para autopistas, estructuras para plataformas petroleras y cosas de ese calibre.
Una unión lineal completamente perpendicular a la viga es lo más seguro; si hubiese defecto en la soldadura, no importa si soldas en Z ó no, ese elemento estará en riesgo de fallar y además es más probable que se presenten defectos en la soldadura en uniones en Z debido a la mayor complejidad de la unión soldada.


Nelson Correa Balanta
Valle del Cauca, Col...
Escrito por Nelson Correa Balanta el 23/09/2010 | Nivel Medio

Respetados colegas.
La soldadura en Z y la soldadura vertical de la unión de dos perfiles de alma llena funciona igual, siempre que el procedimiento de soldadura sea el correcto, que el soldador sea calificado para el procedimiento y que la unios este bien hecha.
En una conexión soldada siempre esperamos que esta falle por el material base y no por el material de aporte " LA RESISTENCIA DEL MATERIAL DE APORTE ES DOS VECES LA DEL MATERIAL BASE), entonces si la soldadura en la unión esta bien aplicada la falla sera por el perfil en la forma que ustedes dispongan la unión. ( forma de Z,V,K,/,\. ETC).

QUEDO ATENTO A SUS COMENTARIOS.


Andrés Barrón
Querétaro, México
Escrito por Andrés Barrón el 06/12/2010 | Nivel Medio

Es ciero la soldadura tiene mas resisitencia que el material, asi que debe tener mas importancia valorar el material base en este caso los cortes y preparación y no tanto la soldadura.
Existen mas puntos de fractura en una unión en Z, que una recta.
No esta deerminado en normas, por lo tanto es importante determinarlo desde el principio en el proyecto ya que ademas de las propiedades mecanicas esta en juego la apaiencia


Esteban Russo Sanchez Garcia
Ingeniero arquitecto escuela superior ...
Escrito por Esteban Russo Sanchez Garcia el 11/07/2011 | Nivel Medio

Gracias a todos por exponer sus tesis y comentarios, entonces queda comprenido que la union "i" ez m y la union "z" es lo mismo, pero creo que de acuerdo a la experiencia de muchos de los compañeros exponentes comparto la teoria en que vigas y trabes por trabajar a flexo-traccion resiste mejor con union z ya que absorve mejor la traccion y por ende la flexion, y en columnas por trabajar a flexo-compresion trabaja mejor con union en i, en mis años de experiencia he visto que las uniones en z son funcionales en vigas y trabes. En columnas siempre hemos aplicado la union i con resultados satisfactorios. Ademas que el defecto en la aplicacion de la soldadura es la principal falla en un elemento de acero estructural. Gracias y sigamos investigando y compartiendo.


Pablo Gutierrez De La Cruz
Ingeniero civil universidad de guadala...
Escrito por Pablo Gutierrez De La Cruz el 14/07/2011 | Nivel Medio

Estimados colegas del foro apenas hoy leí todos sus comentarios y todos son muy valiosos, les quiero compartir mi opinión sobre este tema, hasta donde yo se la unión en Z es por lo siguiente; la unión de dos placas nunca alcanzaran el 100% es decir nunca va a ser igual a una placa continua, entonces la unión en Z es para tener un área de unión mayor por consiguiente se trata de asegurar una conexión al 100% con este excedente de unión.

Otro aspecto importante es que el acabado de la soldadura debe ser al raz y de bisel para evitar la concentración de esfuerzos.
Para evitar incertidumbres el empalme lo debe ubicar el calculista en la columna o viga, para que quede en la zona con menor esfuerzo.

También le comento respetuosamente al ingeniero julio cesar que en mi humilde opinión no es bueno utilizar placas adicionales debido a que va a existir una gran concentración de esfuerzos.



Miguel A. M. P.
Guanajuato, México
Escrito por Miguel A. M. P. el 12/04/2012 | Nivel Medio

Estoy leyendo este debate , y se me presenta la siguiente situacion, resulta que es necesario que se empaten dos viguetas de diferente medida (14" y 12"), esto porque asi es como se encuentra la demas distribucion del Calentador donde se van a instalar estas viguetas, pero en el mismo existen dos diferentes maneras de colocacion de las mismas (aclaro las viguetas seran colocadas verticalmente) algunas estan habilitadas y soldadas en corte Z, mas sin embargo existen otras que tienen 1 placa del mismo espesor del patin soldada a la cara de la vigueta asemejando una cara de brida y sentando en esta placa la vigueta de menor tamaño, entiendo que estas practicas son casi locales debido a las normativas que existen en diversas partes de europa , mas sin embargo es virtualmente imposible fabricar una vigueta que cumpla con estas condiciones de reduccion de tamaño, por lo cual me gustaria que me dieran su opinion acerca de este tema de la opcion mas viable y si existe alguna normativa aunque sea particular de algun pais , acerca de como es que se deben de realizar estos empates.


Entre varias formas de realizar el empate encontre la siguiente http://i1156.photobucket.com/albums/p580/miguelarturo1/EmpalmedeViguetas. Jpg

La dejo para que la analicen


Cesar Molano
Ingenieria metalurgica universidad lib...
Escrito por Cesar Molano el 14/06/2012 | Nivel Medio

Estimados señores.
Considero que hacer soldaduras en Z es costoso y poco practico, es mayor tiempo en preparación de la junta, mayor cantidad de soldadura, mayor mano de obra, etc, si una soldadura se hace bajo un procedimientos de soldadura calificado o precalificado, con soldadires calificados ensayos de verificación, que necesidad hay de entrar en costos innecesarios?.
Hasta donde se, en nigún código de soldadura, es requisito hacer uniones en Z.
Gracias por suatrnción


Angelo Cubillos
Bogotá, Colombia
Escrito por Angelo Cubillos el 06/09/2012 | Nivel Medio

Buena tarde en cuanto este tema me gustaria hacerles una pregunta aunque no se si quepa dentro de la discusion: independientemente del tipo de empate que se utilice ya sea en Z o lineal, cuantos tipos de empates estan permitidos hacer en una estructura ya sea viga o columna o si hay alguna normativa que determine cuantos empates pueden haber por x cantidad d emetros? Les agradezco de antemano su colaboracion en este tema


Nelson Correa Balanta
Valle del Cauca, Col...
Escrito por Nelson Correa Balanta el 16/10/2012 | Nivel Medio

La soldaura puede ser lineal paa vigas o columnas. Solo debe estar bien aplicada.

Las normativas normalmente no mencionan que cantidad de emplames se deben hacer en un elemento, pero puede tomarse como costumbbre sana un solo emplame por elemento.




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