Estudio de la soldabilidad de barras corrugadas de acero NTP 341 031 de Ø 5/8, en junta traslapada y a tope, para concreto armado

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL "HERMILIO. VALDIZÁN". FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E S C U E L A PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL. TESIS ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD DE BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 DE 0 5/8, EN JUNTA TRASLAPADA Y A TOPE, PARA CONCRETO ARMADO PARA OPTAR E L TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO CIVIL TESISTAS WILTER ENRIQUE RIVERA VARGAS PAMELA ALEXANDRA ROMERO PALACIOS ASESOR DR. ING. ROMER IVÁN LOVÓN DÁVILA. HUÁNUCO - PERÚ 2016.

(2) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS C O R R U G A D A S D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8*. E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. III. DEDICATORIA A Dios, por darnos la vida y ser nuestro guía en todo momento. A nuestros padres, que fueron siempre el motivo de seguir adelante. A nuestros seres queridos, por el apoyo incondicional. A nuestros docentes de la E.A.P Ingeniería Civil - UNHEVAL, por las enseñanzas impartidas en las aulas.. rfi«É5¡i. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(3) ESTUDIO D E LA SOLDABIUDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8'. E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. IV. AGRADECIMIENTO A nuestro Asesor de Tesis, Dr. Romer Iván Lovón Dávila, por la orientación y asesoramiento. Al Msc. Aníbal Rosas Gallegos, Jefe del laboratorio de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Al Ingeniero Rolando Mario Nuñez Monrroy, Docente de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Al Ingeniero Daniel Calero Zavaleta, Apoyo del laboratorio del Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú. A la Ingeniera Leonor María Zegarra Ramírez, Docente de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Ingeniería. Al profesor Aníbal Pascual Bravo Arteaga, Docente del Instituto de Soldadura, de la Universidad Nacional de Ingeniería. Al Ingeniero Freddy Matos Rodríguez, de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Inspector de Soldadura Certificado (CWI). Al Ingeniero Johnny Vilchez Miranda, Docente de la Facultad de Ingeniería Industrial y Sistemas de la Universidad Nacional Hermilio Valdizán.. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng, Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(4) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E B A R R A S C O R R U G A D A S D E A C E R O N T P 3 4 1 . 0 3 1 D E 0 SIS , E N J U N T A T R A S L A P A D A Y 1. A TOPE, PARA CONCRETO ARMADO. V. RESUMEN En esta investigación se realiza un análisis técnico experimental de la soldabilidad de barras corrugadas de 5/8", en uniones a tope y traslape, norma NTP 341.031(ASTM A615) grado 60; dicho análisis se realiza a través de procedimientos de soldadura y criterios metalúrgicos, enfocados a proyectos de Ingeniería Civil, marchando de los conceptos básicos del acero de refuerzo y sus características como material de construcción, hasta encontrar los parámetros de soldadura idóneos, entorno a los cuales se realizaron distintas probetas para ser ensayadas a Tracción y Macroataque, ambos ensayos requeridos por la Norma AWS D1.4 para calificar dicho procedimiento. La elaboración de la soldadura se realizó en el Instituto de Soldadura de la Universidad Nacional de Ingeniería y en el Centro de Instrucción en Soldadura. Una vez calificado nuestro procedimiento, pasamos a la preparación de barras soldadas, quince juntas a tope y diez juntas traslapadas; siendo estas ensayadas a Tracción, junto a diez barras control; dichos ensayos se realizaron en el Laboratorio de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Finalmente se hizo la distinción de resultados de los cuales se concluyó que las barras corrugadas de acero de refuerzo NTP 341.031, soldadas en junta a tope tienen mejores propiedades mecánicas que las soldadas en junta traslapada.. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(5) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8*. E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO VI. SUMMARY. In this investigation an experimental technical analysis of the weldability of corrugated bars of 5/8" is realized, in butt and overlap joints, norm NTP 341.031(ASTM A615) degree 60; This analysis is carried out through welding procedures and metallurgical criteria, focused on Civil Engineering projects, marching from the basic concepts of reinforcing steel and its characteristics as construction material, until finding the suitable welding parameters, surroundings to which Different test specimens were made to be tested in Traction and Macrography, both tests required by AWS Standard D1.4 to qualify said procedure. The preparation of the weld was carried out at the Welding Institute of the National Engineering University and at the Welding Instruction Center. Once we have qualified our procedure, we go to the preparation of welded bars, 10 butt joints and 10 overlapping joints; Being these tested to Traction, next to the control bars; These tests were carried out in the Laboratory of Materials of the Pontifical Catholic University of Peru. Finally, a distinction was made between the results of which it was concluded that NTP 341.031 reinforced steel reinforcing bars, butt welded, have better mechanical properties than those welded in overlapping joints.. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(6) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. F.P. INGENIERIA CIVIL - UNHEVAL. Vil. INDICE GENERAL RESUMEN. v. SUMMARY. vi. INDICE GENERAL. vil. LISTA DE FIGURAS. x. LISTA DE TABLAS. xii. LISTA DE IMAGENES. xv. LISTA DÉ ANEXOS. xviii. INTRODUCCION CAPITULO I 1.. xix -. MARCO TEÓRICO. 19 19. 1.1. Antecedentes. 19. 1.2. Formulación del Problema. 20. 1.2.1. Problema General. 20. 1.2.2. Problema Especifico. 20. 1.3. Objetivos. 20. 1.3.1. Objetivo General. 20. 1.3.2. Objetivo Específico. 21. 1.4. Justificación e Importancia. 21. 1.5. Hipótesis. 22. 1.6. Variables. 22. 1.6.1. Variable Dependiente. 22. 1.6.2. Variable Independiente. 22. 1.7. Operacionalización de Variables. 22. 1.8. Muestra. 23. 1.9. Conceptos Fundamentales. 24. 1.9.1. Acero de Refuerzo. 24. 1.9.2. Composición Química. 24. .ív«.«r¿í«í" Bach/Ing. Civil R I V E R A V A R G A S Wilter Fnriqi,e Bach/Ing. Civil R O M E R O P A L A C I O S Pamela Alexandra. ¿J§^S*. eCv**^.

(7) ESTUDIO DE LA SOLOABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8\ E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. E P. INGENIERIA CIVIL • UNHFVAL. VIII. 1.9.3. Requerimientos de Tracción. 25. 1.9.4. Soldabilidad. 27. 1.9.4.1. Diagrama de Graville. 27. 1.9.4.2. Carbono equivalente:. 29. 1.9.5. Soldadura. 30. 1.9.5.1. Proceso SMAW. 30. 1.9.5.2. TiposdeJunta. 31. 1.9.5.3. Posición de Soldadura. 36. 1.9.5.4. Material Base. 37. 1.9.5.5. Material de Aporte. 37. 1.9.5.6. Consideraciones Importantes. 39. 1.9.6. WPS, P Q R y W P Q. 41. 1.9.7. Calificación del Proceso de Soldadura. 42. 1.9.7.1. Ensayos para Calificación. 42. 1.9.7.2. Probetas para Tracción. 43. 1.9.7.3. Probetas para Macroataque. 43. 19.8. Ensayo de Tracción. CAPITULO II 2. 45. MARCO METODOLÓGICO. 2.1. 44. Tipoy Nivel de Investigación. 45 45. 2.1.1. Tipo de Investigación. 45. 2.1.2. Nivel de Investigación. 45. 2.2. Procedimiento General de Soldadura. 45. 2.3. Elaboración de Probetas. 47. 2.3.1. Probetas en Junta a Tope. 47. 2.3.1.1. Preparación del Bisel. 47. 2.3.1.2. Almacenamiento del Electrodo. 48. 2.3.1.3. Precalentamiento de la barra. 49. 2.3.1.4. Aplicación de la soldadura. 50. Bach/Ing. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/Ing. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(8) ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 DE 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. E.P. INGENIERIA C I V I L - U N H F V A L. IX. 2.3.2. Probetas en Junta Traslapada. 53. 2.3.2.1. Cálculo de la Longitud del Cordón de Soldadura. 53. 2.3.2.2. Preparación de la Junta. 56. 2.3.2.3. Almacenamiento del Electrodo. 57. 2.3.2.4. Precalentamiento de la barra. 57. 2.3.2.5. Aplicación de la soldadura. 58. 2.4. Ensayos de Probetas. 63. 2.4.1. Ensayo de Macroataque. 63. 2.4.2. Ensayo a Tracción. 66. 2.4.2.1. Barras Control. 66. 2.4.2.2. Barras Soldadas a Tope. 70. 2.4.2.3. Barras Soldadas en Traslape. 75. 2.5. Procesamiento de Datos. 78. 2.5.1. Inspección de las Barras Soldadas en Juntas a Tope y Traslapada. 78. 2.5.2. Datos Atípicos. 81. 2.5.2.1. Diagrama de Caja y Bigote (Box - Plot). 81. 2.5.2.2. GRUBBS. 91. 2.5.3. Análisis y Diseño de Experimentos. 2.5.3.1. Diseño Completamente al Azar (DCA). 2.5.3.2. Diseño en Bloques. CAPÍTULO III. 99 99 135 151. 3. DISCUSIÓN DE RESULTADOS. 151. 3.1. 151. Interpretación de Resultados. CONCLUSIONES. 164. RECOMENDACIONES. 167. LINEAS FUTURAS DE INVESTIGACIÓN. 168. BIBLIOGRAFÍA. 169. ANEXOS. 171. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(9) m. í ^. H$1ÉÍ^B W"™*W. ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD DE BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O N T P 341.031 DE 0 5/8". EN JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. ^^^^^^^^^^^^^^^^J^ X. LISTA DE FIGURAS. PÁGINA. Figura 1.1 Diagrama de Graville. 27. Figura 1.2 Soldadura de Arco Metálico con Electrodo Revestido. 31. Figura 1.3 Soldadura en Ranura. 32. Figura 1.4 Soldadura en Filete. 32. Figura 1.5 Soldadura en ranura en V individual. 33. Figura 1.6 Características del bisel; V individual. 34. Figura 1.7 Partes de ia Junta A Tope: V individual. 34. Figura 1.8 Unión soldada traslapada directa con barras en contacto. 35. Figura 1.9 Soldadura de ranura en V acampanada doble. 36. Figura 1.10 Posición de Soldadura. 36. Figura 1.11 Probeta para Tracción. 43. Figura 1.12 Probeta para Macroataque. 43. Figura 2.1 Modelo General de un Box - Plot. 81. Figura 2.2 Diagrama de Caja y Bigote: Ductilidad - Junta Traslapada. 82. Figura 2.3 Diagrama de Caja y Bigote: Esfuerzo de Fluencia - Junta Traslapada. 83. Figura 2.4 Diagrama de Caja y Bigote: Resistencia a la Tracción - Junta Traslapada. 84. Figura 2.5 Diagrama de Caja y Bigote: Ductilidad - Junta a Tope. 85. Figura 2.6 Diagrama de Caja y Bigote: Esfuerzo de Fluencia - Junta a Tope. 86. Figura 2.7 Diagrama de Caja y Bigote: Resistencia a la Tracción - Junta a Tope. 87. Figura 2.8 Diagrama de Caja y Bigote: Ductilidad - Barras Control. 88. Figura 2.9 Diagrama de Caja y Bigote: Esfuerzo de Fluencia - Barras Control. 89. Figura 2.10 Diagrama de Caja y Bigote: Resistencia a la Tracción - Barras Control. 90. Figura 2.11 Gráfico de Medias - Ductilidad. 104. Figura 2.12 Gráfica de Probabilidad en Papel Ordinario - Ductilidad. 108. Figura 2.13 Gráfica de Varianza Constante - Ductilidad. 112. Figura 2.14 Gráfica de Independencia- Ductilidad. 113. rttaamer Bach/lng Civil R I V E R A V A R G A S Wiiter Enrique Bach/lng. Civil R O M E R O P A L A C I O S P a m e l a Alexandra.

(10) ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E (5 5/8', E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. E.P. INGENIERIA CIVIL - UNHEVAL. XI. Figura 2,15 Gráfico de Medias - Esfuerzo de Fluencia. 116. Figura 2.16 Gráfica de Probabilidad en Papel Ordinario - Esfuerzo de Fluencia. 119. Figura 2.17 Gráfica de Varianza Constante - Esfuerzo de Fluencia...... 123. Figura 2.18 Gráfica de Independencia- Esfuerzo de Fluencia. 124. Figura 2.19 Gráfico de Medias - Resistencia a la Tracción. 127. Figura 2.20 Gráfica de Probabilidad en Papel Ordinario - Resistencia a la Tracción. 130. Figura 2.21 Gráfica de Varianza Constante - Resistencia a la Tracción. 134. Figura 2.22 Gráfica de Independencia- Resistencia a la Tracción. 135. Figura 2.23 Gráfica de Probabilidad en Papel Ordinario - Ductilidad (DBCA). 140. Figura 2.24 Gráfica de Varianza Constante - Ductilidad (DBCA). 140. Figura 2.25 Gráfica de Independencia- Ductilidad (DBCA). 141. Figura 2.26 Gráfica de Probabilidad en Papel Ordinario - Esfuerzo de Fluencia (DBCA). 144. Figura 2.27 Gráfica de Varianza Constante - Esfuerzo de Fluencia (DCBA). 145. Figura 2.28 Gráfica de Independencia- Esfuerzo de Fluencia (DBCA). 145. Figura 2.29 Gráfica de Probabilidad en Papel Ordinario - Resistencia a la Tracción (DBCA). 149. Figura 2.30 Gráfica de Varianza Constante - Resistencia a la Tracción (DCBA). 149. Figura 2.31 Gráfica de Independencia- Resistencia a la Tracción (DBCA). 150. Figura 3.1 Gráfico de medias - Para Ductilidad. 154. Figura 3.2 Gráfico de medias - Esfuerzo de Fluencia. 156. Figura 3.3 Gráfico de medias - Resistencia a la Tracción. 158. Figura 3.4 Gráfica de Normalidad, Varianza Constante e Independencia - Ductilidad -DCA. 159. Figura 3.5 ANOVA para el DBCA - Resistencia a la Tracción. 163. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(11) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 DE 0 5/8". EN JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. E.P. INGENIERIA CIVIL - UNHEVAL. XII. LISTA DE TABLAS. PÁGINA. Tabla 1.1 Matriz de Consistencia. 22. Tabla 1.2 Composición de la Barra de 5/8". 25. Tabla 1.3 Requisitos de Tracción. 26. Tabla 1.4 Nomenclatura del material del aporte -último dígito. 38. Tabla 1.5 Temperatura Mínima de Precalentamiento y entre Pases. 40. Tabla 1.6 N° y Tipo de ensayos para calificación de procedimiento. 42. Tabla 2.1 Parámetros de Soldadura - Junta a Tope. 50. Tabla 2.2 Parámetros de Soldadura - Junta Traslapada. 58. Tabla 2.3 Resultados de Macroataque de las barras soldadas en junta a tope. 65. Tabla 2.4 Resultados de Macroataque de las barras soldadas en junta traslapada. 65. Tabla 2.5 Resultados de la Ductilidad - Barras Control. 67. Tabla 2.6 Resultados del Esfuerzo de Fluencia - Barras Control. 68. Tabla 2.7 Resultados de la Resistencia a la Tracción - Barras Control. 69. Tabla 2.8 Resultados de la Ductilidad - Barras Soldadas en Junta a Tope. 72. Tabla 2,9 Resultados del Esfuerzo de Fluencia - Barras Soldadas en Junta a Tope. 73. Tabla 2.10 Resultados de la Resistencia a la Tracción - Barras Soldadas en Junta a Tope. 74. Tabla 2.11 Resultados de la Ductilidad - Barras Soldadas en Junta Traslapada. 76. Tabla 2.12 Resultados del Esfuerzo de Fluencia - Barras Soldadas en Junta traslapada. 77. Tabla 2.13 Resultados de la Resistencia a la Tracción - Barras Soldadas en Junta Traslapada. 77. Tabla 2.14 Resultados Seleccionados luego de la Inspección - Junta Traslapada. 79. Tabla 2.15 Resultados Seleccionados luego de la Inspección - Junta a Tope. 80. Tabla 2.16 Resultados Seleccionados luego de ta Inspección - Barras Control. 80. Tabla 2.17 Verificación de datos Atípleos (Box Plot): Ductilidad - Junta Traslapada. 82. Tabla 2,18 Verificación de datos Atípleos (Box Plot): Esfuerzo de Fluencia - Junta Traslapada. 83. Tabla 2.19 Verificación de datos Atípicos (Box Plot): Resistencia a la Tracción - Junta Traslapada. 84. Tabla 2.20 Verificación de datos Atípicos (Box Plot): Ductilidad - Junta a Tope. 85. Tabla 2.21 Verificación de datos Atípicos (Box Plot): Esfuerzo de Fluencia - Junta a Tope. 86. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(12) E S T U D I O D E LA SOLDABILIDAD D E B A R R A S C O R R U G A D A S • E A C E R O N T P 3 4 1 . 0 3 1 D E El 5/8", E N J U N T A T R A S L A P A D A Y A TOPE. PARA C O N C R E T O ARMADO. E.P. I N G E N I E R I A CIVIL • UNHF.VAL. Tabla 2.22 Verificación de datos Atipicos (Box Plot): Resistencia a la Tracción - Junta a Tope. 87. Tabla 2. 23 Verificación de datos Atipicos {Box Plot): Ductilidad - Barras Control. 88. Tabla 2.24 Verificación de datos Atipicos (Box Plot): Esfuerzo de Fluencia- Barras Control. 89. Tabla 2.25 Verificación de datos Atipicos (Box Plot): Resistencia a la Tracción - Barras Control. 90. Tabla 2.26 Verificación de datos Atipicos (Grubbs): Ductilidad - Junta Traslapada. 91. Tabla 2.27 Verificación de datos Atipicos (Grubbs): Esfuerzo de Fluencia - Junta Traslapada. 92. Tabla 2.28 Verificación de datos Atipicos (Grubbs): Resistencia a la Tracción - Junta Traslapada. 92. Tabla 2.29 Verificación de datos Atípleos (Grubbs): Ductilidad - Junta a Tope. 93. Tabla 2.30 Verificación de datos Atipicos (Grubbs): Esfuerzo de Fluencia- Junta a Tope. 94. Tabla 2.31 Verificación de datos Atípleos (Grubbs): Resistencia a la Tracción- Junta a Tope. 95. Tabla 2. 32 Verificación de datos Atipicos (Grubbs): Ductilidad - Barras Control. 96. Tabla 2.33 Verificación de datos Atipicos (Grubbs); Esfuerzo de Fluencia - Barras Control. 97. Tabla 2.34 Verificación de datos Atipicos (Grubbs): Resistencia a la Tracción - Barras Control. 98. Tabla 2.35 ANOVA para el DCA. 100. Tabla 2.36 Comparación de tres tipos de Acero de Refuerzo - Ductilidad. 102. Tabla 2. 37 ANOVA para los tipos de Acero de Refuerzo- Ductilidad. 102. Tabla 2.38 Prueba LSD - Ductilidad. 104. Tabla 2.39 Prueba de Tukey - Ductilidad. 105. Tabla 2.40 Cálculo de Residuos para los tres tratamientos -Ductilidad..... 107. Tabla 2.41 Cálculo para la Gráfica de probabilidad Normal - Ductilidad. 107. Tabla 2.42 Cálculo de valores para ta prueba de Shapiro - Wilks: Ductilidad. 110. Tabla 2.43 Cálculo de valores para la prueba de Bartlett: Ductilidad. 111. Tabla 2.44 Comparación de tres tipos de Acero de Refuerzo - Esfuerzo de Fluencia. 113. Tabla 2.45 ANOVA para los tipos de Acero de Refuerzo- Esfuerzo de Fluencia. 114. Tabla 2.46 Prueba LSD - Esfuerzo de Fluencia. 115. Tabla 2.47 Prueba de Tukey - Esfuerzo de Fluencia. 117. Tabla 2.48 Cálculo de Residuos para los tres tratamientos - Esfuerzo de Fluencia. 118. Tabla 2.49 Cálculo para la Gráfica de probabilidad Normal - Esfuerzo de Fluencia. 119. Tabla 2.50 Cálculo de valores para la prueba de Shapiro - Wilks: Esfuerzo de Fluencia. 121. Tabla 2.51 Cálculo de valores para la prueba de Bartlett: Esfuerzo de Fluencia. 122. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(13) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", EN JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. E . P . I N G E N i f RIA C I V I L - U N H E V A L. X!V. Tabla 2.52 Comparación de tres tipos de Acero de Refuerzo - Resistencia a la Tracción. 124. Tabla 2. 53 ANOVA para los tipos de Acero de Refuerzo- Resistencia a la Tracción. 125. Tabla 2.54 Prueba LSD - Resistencia a la Tracción. 126. Tabla 2.55 Prueba de Tukey - Resistencia a la Tracción. 128. Tabla 2.56 Cálculo de Residuos para los tres tratamientos - Resistencia a la Tracción. 129. Tabla 2.57 Cálculo para la Gráfica de probabilidad Normal - Resistencia a la Tracción. 130. Tabla 2.58 Cálculo de valores para la prueba de Shapiro - Wilks: Resistencia a la Tracción. 132. Tabla 2.59 Cálculo de valores para la prueba de Bartlett: Resistencia a la Tracción. 133. Tabla 2.60 ANOVA para un DBCA. 136. Tabla 2.61 Comparación de dos Juntas Soldadas - Ductilidad. 137. Tabla 2,62 ANOVA para los dos tipos de Junta Soldada - Ductilidad. 137. Tabla 2.63 Cálculo de Residuos para los dos tipos de Junta - Ductilidad. 139. Tabla 2.64 Cálculo para la Gráfica de probabilidad Normal - Ductilidad (DBCA). 139. Tabla 2.65 Comparación de dos Juntas Soldadas - Esfuerzo de Fluencia. 141. Tabla 2.66 ANOVA para los dos tipos de Junta Soldada - Esfuerzo de Fluencia. 142. Tabla 2,67 Cálculo de Residuos para los dos tipos de Junta - Esfuerzo de Fluencia. 143. Tabla 2.68 Cálculo para la Gráfica de probabilidad Normal - Esfuerzo de Fluencia (DBCA). 144. Tabla 2.69 Comparación de dos Juntas Soldadas - Resistencia a la Tracción. 146. Tabla 2.70 ANOVA para los dos tipos de Junta Soldada - Resistencia a la Tracción. '.. 146. Tabla 2.71 Cálculo de Residuos para los dos tipos de Junta - Resistencia a la Tracción. 148. Tabla 2.72 Cálculo para la Gráfica de probabilidad Normal - Resistencia a la Tracción (DBCA). 148. Tabla 3.1 ANOVA para el DCA - Ductilidad. 151. Tabla 3,2 ANOVA para el DCA - Fluencia. 151. Tabla 3. 3 ANOVA para el DCA - Resistencia Máxima. 152. Tabla 3.4 Método LSD y de Tukey - Para la Ductilidad. 153. Tabla 3.5 Método LSD y de Tukey - Esfuerzo de Fluencia. 155. Tabla 3.6 Método LSD y de Tukey - Resistencia a la Tracción. 157. Tabla 3.7 ANOVA para el DBCA - Ductilidad. 161. Tabla 3. 8 ANOVA para el DBCA - Esfuerzo de Fluencia. 161. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique BacMng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(14) W M ^» HFIB^JI WHÍMíj». ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD DE BARRAS CORRUGADAS 341.031 DE 0 5/8", EN JUNTA TRASLAPADA Y A TOPE, PARA CONCRETO ARMADO ^. D E A C E R 0 N T P. ^ XV. Tabla 3.9 ANOVA para el DBCA - Resistencia a la Tracción. LISTA DE IMAGENES. 161. PÁGINA. Imagen 1.1 Laboratorio de Materiales - PUCP. 44. Imagen 2.1 Detalle de Junta. 47. Imagen 2.2 Preparación del Bisel en V Individual. 48. Imagen 2.3 Horno de Almacenamiento. 48. Imagen 2.4 Verificación de la Temperatura. 49. Imagen 2.5 Precalentamiento del Material Base. 49. Imagen 2.6 Soldado de la Raíz. 50. Imagen 2.7 Primer Pase en Junta a Tope. 51. Imagen 2. 8 Elaboración de los siguientes pases. 51. Imagen 2. 9 Enfriamiento lento con cal. 52. Imagen 2.10 Acabado final de las Probetas - Junta a Tope. 52. Imagen 2.11 Barras Soldadas Junta Traslapada - Cordón de soldadura de 4.5 y 6 cm. 55. Imagen 2.12 Delimitación del Cordón de Soldadura. 56. Imagen 2.13 Material de Aporte - E 9018. 56. Imagen 2.14 Protección del Material de Aporte. 57. Imagen 2.15 Precalentamiento de la barra para Junta traslapada. 57. Imagen 2.16 Soldado de la Raíz en Junta Traslapada. 59. Imagen 2.17 Raiz de Soldadura en Junta Traslapada. 59. Imagen 2.18 Procedimiento de los siguientes pases de soldadura. 60. Imagen 2.19 Enfriamiento Lento de la Barra Soldada. 60. Imagen 2.20 Acabado Final de la Soldadura. 61. Imagen 2. 21 Probetas Soldadas en Junta Traslapada. 61. Imagen 2.22 Inspector y Soldadores Calificados. 62. Imagen 2.23 Probetas Soldadas para Macroataque. 63. Imagen 2.24 Juntas: A Tope y Traslape para Macroataque. 63. ms&B0sase> Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(15) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. Í.P. INGENIERIA CIVIL - UNHCVAL. XVI. Imagen 2.25 Probetas Ensayadas: Macroataque - Junta a Tope. 64. Imagen 2.26 Probetas Ensayadas: Macroataque - Junta Traslapada. 64. Imagen 2.27 Probetas Control. 66. Imagen 2.28 Ensayo a Tracción - Barras Control. 66. Imagen 2.29 Probetas Control Ensayadas. 66. Imagen 2.30 Longitud entre Marcas. 70. Imagen 2.31 Ensayo a Tracción - Junta a Tope. 70. Imagen 2.32 Longitud Final. 71. Imagen 2.33 Probetas Ensayadas - Junta a Tope. 71. Imagen 2.34 Ensayo a Tracción - Junta Traslapada. 75. Imagen 2.35 Probetas Ensayadas - Junta Traslapada. 76. Imagen 2.36 Probetas Inconsistentes - Junta a Tope. 78. Imagen 2.37 Probetas Inconsistentes - Junta Traslapada. 79. rttwÉSfEHE. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilier Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(16) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. XVIII. LISTA DE ANEXOS ANEXO I: Resultado del Análisis Químico ANEXO II: W P S , PQR, WPQ ANEXO III: Ficha Técnica del Catálogo de Productos para Soldadura SOLDEXA - OERLIKON: TENACITO 65 ANEXO IV: Tabla de valores críticos de GRUBBS ANEXO V: Tabla de Números Aleatorios ANEXO VI: Puntos Críticos al 5% de la distribución F ANEXO VII: Puntos Críticos para la distribución T de student ANEXO VIII: Puntos Porcentuales del Estadístico Rango Estudentizado (5%) ANEXO IX: Coeficientes a. in. para el Contrataste de Shapiro - Wilks. ANEXO X: Puntos para la Distribución X. 2. ANEXO XI: Resultados de Ensayos a Tracción ANEXO XII: Ficha Técnica del Acero de Refuerzo NTP341.031 (ASTM A615) - Aceros Arequipa.. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(17) ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD DE BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO XIX. INTRODUCCION E s habitual en el campo de la construcción realizar la técnica del empalme por traslape para lograr la continuidad de las barras de acero de refuerzo; sin embargo se presentan diversas circunstancias en la que el traslape no es una solución práctica, es ahí donde se recurre a otras técnicas entre ellas la soldadura. En la presente tesis se estudia la soldabilidad del acero de refuerzo NTP 341.031, que es el acero más utilizado en nuestro ámbito nacional; pero si revisamos las especificaciones de dicho acero no nos indican con claridad si son aceros soldables o no, sin embargo bajo consideraciones del código ASTM/AWS D1.4 verificaremos la soldabilidad de dicho acero. La presenta investigación está compuesto por tres capítulos: Capítulo I: Encontramos los antecedentes, formulación dei problema, objetivos, justificación, hipótesis, variables, muestra y conceptos fundamentales. Capítulo II: El tipo y nivel de investigación, procedimiento general de soldadura, elaboración de probetas, ensayos de probetas, y procesamiento de datos, que se realizó mediante el diseño completamente al azar y el diseño en bloques. Capítulo III: Interpretación de resultados. Finalizando con las conclusiones y recomendaciones.. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(18) ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. 19. CAPITULO I 1. MARCO TEÓRICO 1.1 Antecedentes Reglamento Nacional Edificaciones (NTE E0.60-2009), manifiesta lo siguiente: el refuerzo que va a ser soldado así como el procedimiento de soldadura, el cual deberá ser compatible con los requisitos de soldabilidad del acero que se empleará, deberán estar indicados en los planos y especificaciones del proyecto, asi como la ubicación y tipo de los empalmes soldados y otras soldaduras requeridas en las barras de refuerzo. La soldadura de barras de refuerzo debe realizarse de acuerdo con —Structural Welding Code - Reinforcing Steel, ANSI/AWS D1.4 de la American Welding Society. Las normas ASTM para barras de refuerzo, excepto la ASTM A 706M (NTP 339.186:2008) deben ser complementadas con un informe de las propiedades necesarias del material para cumplir con los requisitos de ANSI/AWS D1.4. American Concrete Intitute (ACI 318 -2005), menciona lo siguiente: un empalme totalmente soldado debe desarrollar, por lo menos 1.25 del Esfuerzo de Fluencia de la barra. Norma Técnica Peruana (NTP 341.031 - 2013), recomienda lo siguiente: la soldadura del material correspondiente a esta norma deberá ser tratada con cuidado desde que no se ha incluido medidas de precaución específicas para. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(19) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. 20. mejorar su soldabilidad. Cuando se va a soldar acero, se deberá usar un procedimiento de soldadura adecuado para la composición química y uso o servicios destinados. Se recomienda utilizar la última edición de la norma ANSI/AWS D1.4. Este documento describe la selección apropiada del metal de aporte, temperaturas de precalentamiento / interfaces, así como requerimientos de calificación de procedimiento y rendimiento. 1.2 Formulación del Problema 1.2.1. Problema General. ¿Es confiable soldar las barras corrugadas de acero NTP 341.031 de 0 5/8" mediante junta traslapada y a tope, para ser utilizado en elementos de concreto armado? 1.2.2 Problema Específico ¿Existe diferencia entre una barra sin soldar y una barra soldada, con respecto a sus propiedades mecánicas? 1.3 Objetivos 1.3.1 Objetivo General Estudiar la soldabilidad de las barras corrugadas de acero NTP 341.031 de 0 5/8", en junta traslapada y a tope, para concreto armado.. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(20) ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD DE BARRAS CORRUGADAS DE ACERO NTP 341.031 DE 0 5/8*. EN JUNTA TRASLAPADA Y A TOPE, PARA CONCRETO ARMADO. E.P. INGCNIE'RIA C I V I L - UNHL'VAL. 21. 1.3.2 Objetivo Específico Calcular las propiedades mecánicas de las barras sin soldar y barras soldadas en junta traslapada y a tope. Analizar sus diferencias. 1.4 Justificación e Importancia En nuestro país, en la preparación del concreto armado para construcción, es muy frecuente el uso de barras corrugadas de acero NTP 341.031 (ASTM A 615). Sin embargo, en la especificación técnica de este acero no se establece ninguna consideración para una unión por soldadura. El presente trabajo de investigación pretende estudiar la soldabilidad de las barras corrugadas de acero NTP 341.031- Grado 60 de 0 5/8", para ello se trabajó con Aceros Arequipa ya que cumple con las especificaciones de la norma y además por ser el más utilizado en nuestro ámbito nacional, así mismo este estudio se enfoca en un solo diámetro por razones económicas y debido que al soldar otras dimensiones no presenta una variación significativa en lo que se refiere al procedimiento de soldadura ya que el material a soldar es el mismo. Se optó por el de 5/8" por ser el diámetro promedio. En cuanto al material de aporte que se usó, es el Tenacito 65 ya que es el único que se encuentra en el mercado nacional y que cumple con las exigencias de la Norma ANSI/AWS D1.4 (2011).. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/fng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(21) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E B A R R A S C O R R U G A D A S DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5 / 8 \ E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. 9». imrílif'H. & @Wl. - >$XXíM$L. Z> 22. 1.5 Hipótesis Las barras corrugadas de acero NTP 341.031 de 0 5/8" mediante junta traslapada y a tope, son soldables. 1.6 Variables 1.6.1 Variable Dependiente •. Soldabilidad de barras corrugadas de acero NTP 341.031. 1.6.2 Variable Independiente •. Barras corrugadas soldadas, en junta traslapada y a tope. 1.7 Operacionalización de Variables Tabla 1.1 Matriz de Consistencia <aíggas¡5B fMíPtfíI». ¿Es confiable soldar las barras corrugadas de acero NTP 341.031 de 0 5/8" mediante junta traslapada y a tope, para ser utilizado e n elementos de concreto armado?. iSrMTínrjm. a33BSHKi). • ¿Existe diferencia entre una barra sin soldar y una barra soldada, con respecto a sus propiedades mecánicas?. agasBEB^BBBafc. Estudiarla soldabilidad de las barras corrugadas de acero NTP 341.031 de 0 5/8". en junta traslapada y a tope, para concreto armado.. rilaran?!) !3¡¡ia*-<iaw>. • Calcularlas propiedades mecánicas de las barras sin soldar y barras soldadas en junta traslapada y a tope. Analizar sus diferencias.. \'/T3n^tx3¿i. BBBBBB. líTTÍTSTSrriUi. ¡vi'w.ii-¿' ; i i ;. .IÜártSíEECÍ© QH!íTÍ!r^[íI!). esfuerzo de fluencia. H I : L a s barras corrugadas de acero NTP 341.031 de 0 5/8" mediante junta traslapada y a tope, son soldables. Soldabilidad de barras DEPENDI corrugadas de acero ENTES NTP 341.031. propiedades esfuerzo a la mecánicas tracción. Mpa. máquina universal. ductilidad. i'M:lr^]H4-i. intKf37Cnsck. PlHBftWm. carbono equivalente propiedades Barras químicas corrugadas contenido INDEPEN soldadas, en de fosforo DIENTES junta traslapada y a tope soldador inspección de soldadura calificado. Fuente: Elaboración Tesistas. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Witter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra. iijniiMi). Mpa. %. iHEnmEniiB!) <l • lfí 1»í 1. i;. HBffllBCTflETfl. % espectrómetro %. •inspección visual * P Q R. •bueno •malo.

(22) ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD DE BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/6", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. 23. 1.8 Muestra Si cada uno de los sujetos de estudio de una investigación tuviese exactamente las mismas características, el tamaño requerido de la muestra sería solamente de uno; pero al no presentarse el caso, necesitamos establecer un tamaño de muestra mayor de uno, pero menor que la población total o universo. Para la determinación del tamaño de la muestra, además de definir el nivel de confianza de nuestras observaciones, también debemos decidir el margen de error que admitiremos. El tamaño de la muestra muchas veces se limita por el costo que involucra, o por el tiempo disponible para la investigación. Existen varios métodos para estimar el tamaño muestra!, muchas veces tiene poca aplicabilidad porque requieren cierto conocimiento previo sobre la varianza del error experimental, de acuerdo a la experiencia de Humberto Gutiérrez, el número de réplicas en la mayoría de las situaciones experimentales que involucra un factor varía entre 5 y 10, incluso puede llegar hasta 30. En la presente investigación se utilizará el diseño completamente al azar y el diseño en Bloques; para ello escogemos 10 réplicas para junta traslapada, 15 réplicas para junta a tope y adicionalmente 10 réplicas para la barra control, de acuerdo a las recomendaciones de Gutiérrez H.. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(23) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. 24. 1.9 Conceptos Fundamentales 1.9.1 Acero de Refuerzo Las barras de refuerzo corrugado deben cumplir con los requisitos para barras corrugadas de una de las siguientes normas : 1. (a) HORMIGON (CONCRETO) barras de acero al carbono con resaltes y lisas para concreto armado. Especificaciones (NTP 341.031) (b) HORMIGON (CONCRETO) barras con resaltes y lisas de acero de baja aleación para concreto armado. Especificaciones (NTP 339.186) Las Barras corrugadas, son barras de acero provista de resaltes; destinada para usarla como refuerzo en construcciones de concreto armado. Estos resaltes o corrugaciones inhiben el movimiento longitudinal de la barra relativo al concreto que circunda la barra en tal construcción.. 2. Las barras de refuerzo corrugado que se utilizó en la presente investigación cumplen con los requisitos de la norma NTP 341.031. 1.9.2. Composición Química. La composición química y la estructura interna se controlan rigurosamente durante la fabricación, es por ello que la resistencia y demás propiedades mecánicas pueden determinarse con un alto grado de confiabilidad.. 1. 2. Reglamento Nacional de Edificaciones: E.060 Concreto Armado NTP 341.031,2013 "Concreto: Barras de Acero al Carbono con resaltes para Concreto Armado". Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(24) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 S/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. IJÍ>, JSiaiííflei^áMi-wsi^^ 25. Se deberá determinar los porcentajes de carbono, manganeso, fósforo y azufre. El contenido de fósforo no debe exceder de 0.075%.. 3. La composición química de un material se obtiene mediante la Norma de Ensayo: ASTM E415. El acero de refuerzo utilizado en la presente investigación tiene la siguiente composición química, que se muestra en la tabla 1.2: Tabla 1.2 Composición de la Barra de 5/8". ®mm®®mf&s><M. ftTIhir-f-Aix>t. ©. 5/8". 0.40. @D 0.20. Güto 0.99. P. ©. ©?. fifi. m. ©9. 0.026. 0.026. 0.11. 0.06. 0.01. 0.23. FUENTE: Elaboración. Tesistas. De la Tabla 1.2 se verifica que el contenido de fósforo es menor que 0.075%, por lo que la muestra analizada cumple con las exigencias de la NTP 341.031, respecto al análisis químico. Estos resultados se obtuvieron del análisis químico, realizado en el Laboratorio de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú. (Ver Anexo I) 1.9.3 Requerimientos de Tracción La norma NTP 341.031, nos menciona tres requisitos fundamentales, que deben de cumplir los aceros de refuerzo: La resistencia a la tracción, Límite de fluencia, y la Ductilidad (Porcentaje de alargamiento).. 3. NTP 341.031,2013 "Concreto: Barras de Acero al Carbono con resaltes para Concreto Armado" ítem 7 : Composición Química. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(25) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E B A R R A S C O R R U G A D A S DE A C E R O NTP 341.031 DE 0 5/8°, E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. c. D. ¡r 9. O R I ^ M O ^ -am. - m^wA.-,. 26. Tabla 1.3 Requisitos de Tracción. QEtífeaas. 3. Si^pflEíiíS. «. @©33><2SD «. ©EtíteSSD «. Resistencia a la Tracción, Mpa (kg/mm2), mín. 420 (42.8). 620 (63.2). 690 (70.4). Límite de fluencia , Mpa (kg/mm2), mín. 280 (28.6). 420 (42.8). 520 (53.0). 30. Alargamiento en 203.2 mm, %mín Designación de barras 10(3). 11. 9. -. 13,16 (4,5). 12. 9. -. 19(6). 12. 9. 7. 22,25 (7,8). -. 8. 7. 29,32,36 (9,10,11). -. 7. 6. 7. 6. 43,57 (14,18). *Las barras Grado 280 (40) se suministran sólo en los tamaños 10 hasta 19 (3 hasta 6) " L a s barras Grado 520 (75) se suministran sólo en los tamaños 19 hasta 57 (6 hasta 18). FUENTE: NTP 341.031-ítem 10: Requisitos de Tracción. Diagrama: Esfuerzo - Deformación Representa la relación entre el esfuerzo y deformación en un material dado, es una característica importante del material. Para la mayor parte de los fines prácticos tales diagramas se suponen independientes del tamaño de la probeta y de su longitud mediada. Por lo general los esfuerzos se calculan con base en el área transversal original, en una probeta sometida a tracción la sección transversal sufre un estrechamiento real (estricción) . 4. 4. Vargas L , y Gutiérrez Y. (2009). Estudio del control de calidad de varillas de acero de construcción que se comercializan en el medio. ICG. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(26) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/B , E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO -. E.P. INGENIERIA CIVIL - UNHEVAL 27. 1.9.4 Soldabilidad "Un acero se considera soldable en un grado pre-fijado, por un procedimiento determinado y para una aplicación específica, cuando mediante una técnica adecuada se pueda conseguir la continuidad metálica de la unión, de tal manera que esta cumpla con las exigencias prescritas con respecto a sus propiedades locales y a su influencia en la construcción de la cual forma parte integrante". 1.9.4.1. Diagrama de Graville. Se usa para evaluar la soldabilidad de los aceros. Figura 1.1 Diagrama. de Graville i. 0.40. / /. o. /. £. •fi. 0. M. / /. m. O. ZONA». o. T3 jP. *5* TE <a. H £. É. i. O.20. 1. 0.10. —. ZONA m. /. .. l. —. •. —. mmm. ZONA 1 0.00 0.2O. 1. 0.30. 1 0.40. - L. 0.50. L. 0.50. -i0.70. *. Carbono Equivalente FUENTE: Welding Metallurgy.. S. Kou Ed. John Willey. NORMA ISO 581/80: Definición al Término Soldabilidad. rfT«. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra. 5.

(27) ESTUDIO DE LA SOLDABIUDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8". E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. P. INGENIERIA CIVIL - UNHEVAt. 28. El diagrama de Graville, resulta una herramienta útil para evaluar la necesidad de pre calentamiento o tratamiento térmico post soldadura basada en conceptos de composición química, en el mismo se gráfica la relación entre Carbono y el Carbono Equivalente del metal base y considera 3 zonas. Zona I; Aceros de bajo carbono y bajo endurecimiento no susceptibles a fisuras. Zona II: Aceros con mayor porcentaje de Carbono y bajo endurecimiento, el riesgo a fisuras en la ZAC puede ser evitado mediante el control de la velocidad de enfriamiento, por medio del aporte térmico o en menor extensión el pre calentamiento. Zona III: Aceros con elevado porcentaje de carbono y alto endurecimiento y en todas las condiciones de soldadura pueden producir. micro estructuras. susceptibles a fisuras. Desde el punto de vista de selección de parámetros de soldadura este diagrama indicaría que si por su composición química un acero se ubica en la zona II su soldadura debe involucrar ei uso de procesos de bajo hidrógeno y pre calentamiento, mientras que si un acero es ubicado en la Zona III se deben aplicar procesos de bajo hidrógeno, pre calentamiento y tratamientos térmicos post soldadura.. 6. Zaiazar M. (Argentina 2013).Soldabilidad de los Aceros. Universidad Nacional del Comahue. Bach/lng. Civil R I V E R A V A R G A S Wilter Enrique Bach/lng. Civil R O M E R O P A L A C I O S Pamela Alexandra.

(28) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS C O R R U G A D A S D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. E.P. INGENIERIA CIVIL - U N H E V A L. 29. 1.9.4.2. Carbono equivalente:. Como el carbono es el elemento que más influye en la templabilidad y en la dureza final de un acero, se ha considerado conveniente denominar "carbono equivalente" (CE) al índice que permite correlacionar la composición química de un acero con su tendencia a presentar estructuras frágiles cuando éste es sometido a un proceso de soldadura.. 7. Cálculo del Carbono Equivalente: Para todas las barras de acero, excepto las designadas bajo la norma ASTM A 706 (NTP 339.186), el carbono equivalente se debe calcular usando la composición química, según se muestre en el análisis químico de colada del fabricante, mediante la siguiente fórmula : 8. C. e. =. o. / o C. +. ^. ( E c u a c i ó n 1). 6 Dónde: C: carbono Mn: manganeso. 7. 8. Fosca C.(2007), Introducción a La Metalurgia de La Soldadura- PUCP Facultad de Ciencias e Ingeniería, Sección Ingeniería Mecánica, p 129 ANSI/AWS D1.4 {2011).Structural Welding Code - Reinforcing Steel. Capítulo I : Ítem 1.3.4.1 (Eq. 1). Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/ing. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(29) ESTUDIO D E LA SOUDABILIDAD DE BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A TOPE, PARA C O N C R E T O ARMADO. 30. 1.9.5 Soldadura Es un proceso de unión que producé la coalescencia de los materiales mediante el calentamiento de ellos hasta la temperatura de soldadura, con o sin la aplicación de presión, o mediante la aplicación solo de presión, y con o sin el empleo de metal de relleno.. 9. El proceso de soldadura para el acero de refuerzo se debe efectuar por arco metálico protegido (SMAW), arco eléctrico con metal y gas (GMAW), o por arco eléctrico con fundente en el núcleo (FCAW).. 10. En la presente investigación se desarrolló la soldadura mediante el proceso SMAW. 1.9.5.1. Proceso SMAW. (Shielded Metal Arc Welding) Soldadura de Arco Metálico con Electrodo Revestido; es el proceso en el que se produce coalescencia de metales por medio del calor de un arco eléctrico que se mantiene entre la punta de un electrodo recubierto y la superficie del metal base en la unión que se está soldando. Durante el trabajo de soldadura se tiene consideraciones específicas e. 9. 1 0. AWS A3.0 (2001).Standard Welding Terms and Definitions ANSI/AWS D1.4 (2011).Structurai Welding Code - Reinforcing Steel; Capitulo I : Item 1.4. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Witter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(30) ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD DE BARRAS CORRUGADAS DE ACERO NTP 341.031 DE 0 5/8', EN JUNTA TRASLAPADA Y A TOPE, PARA CONCRETO ARMADO 31. importantes de acuerdo al material base que se va a soldar, en esta investigación es el acero de refuerzo de barras corrugadas de 5/8" NTP 341.031. Figura. 1.2. Soldadura. de Arco Metálico. con Electrodo. Revestido. Electrodo. FUENTE:. 1.9.5.2. Diseño. de Estructuras. de Acero. Sta Edición,. McCormac. Jack C.. Tipos de Junta. Las soldaduras también se pueden clasificar de acuerdo al tipo de junta usada: a tope, traslape, en T, de borde y en esquina .Estos cinco tipos de junta se pueden 11. soldar mediante dos tipos de soldadura: soldadura con ranura y soldadura de filete. En esta investigación se desarrolló la soldadura de ranura, ya que el material a soldar son las barras corrugadas.. AWS A3.0(2001).Standard Welding Terms and Definitions: Tabla 6 -Tipo de Junta. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(31) e. ESTUDIO D E LA S0LDAB1LIDAD DE BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. F..P. INGENIERIA CIVIL - UNHEVAL. 32. Figura 1.3 Soldadura en Ranura. Refuerzo. (b) V sencilla Figura 1.4 Soldadura en Filete. Cara de la soldadura Cara teórica o esquemática Garganta teórica Raíz. Lado. FUENTE: Diseño de Estructuras de Acero 5 t o Edición, McCormac Jack C. Figura 14.9 (a) y Figura 14.7 (b). El acero de refuerzo se puede soldar mediante uniones a tope directa o indirecta, uniones soldadas traslapadas, o uniones en T .. 12. Teniendo en consideración los tipos de junta y tipos de soldadura; en la presente investigación se realizó: soldadura en ranura conjuntas a tope y traslape.. 12. ANSI/AWS D1.4 {2011). Structural Welding Code - Reinforcing Steel; Capítulo III: ítem 3.3. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(32) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. F.P. IN GENI FRIA CIVIL - UNHFVAL. 33. A). Junta a Tope Usada para barras cuyos ejes son horizontales.. Figura 1.5 Soldadura en ranura en V individual. SBSSHS. NOTA 1: Remover por medios mecánicos hasta metal sano antes de soldar el otro lado. FUENTE: ANSI/AWS D1.4:2011; Figura 3.2 (A). Una unión a Tope directa con ambos ejes horizontales, se debe hacer como una soldadura en ranura en V sencilla o doble. La soldadura se debe remover por cualquier medio mecánico hasta el metal sano antes de soldar el segundo lado.. 13. ANSI/AWS D1.4(2011)Structural Welding Code - Reinforcing Steel; Capítulo III: Item 3.4. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra. 13.

(33) ESTUDIO D E LA SOLDABILIOAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8'. E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. E.P. INGENIERIA CIVIL - UNHEVAL. 34. Se muestra en las siguientes figuras las características y partes de una junta a tope. figura 1. 6 Características del bisel; V individual. A: Ángulo de bisel. y. Figura 1. 7 Partes de la Junta A Tope: V individual. B: Ángulo de la Unión. FUENTE: AWS-Curso de Inspección de Soldadura, 2003. B). Junta en Traslape: Una unión soldada traslapada se debe hacer con soldadura en ranura en V acampanada doble, excepto que, cuando la unión sea accesible sólo desde un lado y el Ingeniero lo apruebe, se puede usar soldaduras en ranura en V acampanadas sencillas.. 14. Se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones que estipula la norma AWS D1.4: •. Las uniones soldadas traslapadas se deben limitar al tamaño de barra No. 6 y de menor diámetro.. 1 4. ANSI/AWS D1.4(2011)Structural Welding Code - Reinforcing Steel; Capitulo III: ítem 3.6. Bach/ing. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(34) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD DE BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. .P. I M G T N I E R I A CIVIL - U N H E V A L. 35. •. Para uniones traslapadas directas, si la barra se desvía en más de la mitad del diámetro de la barra, o en no más de 6,4 mm (1.4 de pulgada) una respecto de la otra mientras las barras permanecen en aproximadamente el mismo plano, la unión se debe hacer a través de una barra o placa de empalme, y se deben aplicar los requisitos para una unión traslapada indirecta.. La soldadura traslapada, se describe también como una junta soldada traslapada directa con barras en contacto, ya que también se podría soldar con barras separadas. En las figuras 1.8 y 1.9 se muestra la soldadura de ranura en junta traslapada, en V acampanada doble: Figura 1. 8 Unión soldada traslapada directa con barras en contacto Diámetro de barra solida. H. iri =Jt=" IZJIZJZJA. ZJ. . . .=o J. t:. S(E) S(E). *3r4. D.. (Véase nota 1 y nota 2). FUENTE: ANSI/AWS D1.4:2011; Figura 3.4 (A). Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra. 1_.

(35) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E EJ 5/8'. E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. E.P. INGENIERIA CIVIL - UN HE VAL. 36. NOTAS: 1. - Se deben considerar los efectos de la excentricidad o en el diseño de la unión se debe proveer su restricción. 2. - U - 2 D 1 (mín.) Figura 1. 9 Soldadura de ranura en V acampanada doble. ^. Garganta efectiva(E) = 0.6S. FUENTE: ANSI/AWS 01.4:2011; Figura 2.1 (B). 1.9.5.3. Posición de Soldadura. Las soldadura se clasifican respecto a la posición en que se realizan como: planas, horizontales, verticales y sobre cabeza; tal como se muestra en la figura 1.10. E n la presente investigación se realizó la soldadura en la posición 1G. Figura 1.10 Posición de Soldadura. A. Posición de ensayo: Plana. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra. B. Posición de ensayo: Horizontal.

(36) ESTUDIO D E LA SOLDA8IUDAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341,031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. 37. D. Posición (De ensayo: Sobrecabeza. C Posición de ensayo: Vertical FUENTE:. 1.9.5.4. ANSI/A. WS D1.4:2011;. Figura. 6.2. Material Base. E s el elemento a soldar; mediante un procedimiento establecido. En este caso es la barra corrugada de acero de 5/8" NTP 341.031 Gado 60. 1.9.5.5. Material de Aporte. En el proceso SMAW se emplea como material de aporte, cuya identificación empieza con una E que significa "electrodo". En la presente investigación se utilizó el E 9018; requerida por la norma AWS D1.4. (Tabla 5.1). Los dos primeros dígitos designan la resistencia de tracción (mínima en ksi), del metal de aporte; los dos últimos indican la posición de soldadura en la cual se pueden utilizar los electrodos, eí tipo de recubrimiento, y la clase de corriente de soldadura para la cual son adecuados los electrodos.. 1 5. 15. AWS A5.1/A5.1M (2012). Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding (Fig.10). Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Sach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(37) ESTUDIO D E LA SOLOABIUDAD D E BARRAS C O R R U G A D A S D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y. ^ -. A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. f. jJ>.. f&m!$mm. - ¿JiíWlM&l 38. •. Posición de soldadura: dígitos 1 y 2 1) Toda Posición 2) Posición Plana y Filete Horizontal. •. Tipo de recubrimiento y clase de corriente: dígitos del 0 ai 8; que se muestran en la tabla 1.4. Tabla 1. 4 Nomenclatura del material del aporte - último dígito. ®£jKs> 0. ®3Xd3SS^. Isfcterftífeiríl. (a) Alta Celulosa Potásica. (b) CA. (b). (b). CC. -. 2. Alta Rutilo Sódico. CA. CC. PD. -. 3. Alta Rutilo Potásico. CA. CC. PD. Pl. 4. Rutilo + Polvo de Hierro. CA. CC. PD. Pl. 5. Bajo Hidrógeno Sódico. -. CC. -. Pl. 6. Bajo Hidrógeno Potásico. CA. CC. - •. Pl. 7. Bajo Hidrógeno + Polvo de Hierro. CA. CC. PD. -. 8. Bajo Hidrógeno + Polvo de Hierro. CA. CC. -. Pl. 1. (b) Pl. (a) 6010 Es Alta Celulosa Sódica, 6020 es Alto óxido de Hierro (b) 6010 Es CC-PI; 6020 es CA y CC - PD CA = Corriente Alterna CC = Corriente Directa. PD = Polaridad Directa Pl = Polaridad Invertida. FUENTE: American Welding Society AWS-Curso de Inspección de Soldadura, 2003. La norma en referencia considera a estos cuatro dígitos como designadores de clasificación. obligatorios;. sin. embargo. complementarios opcionales.. BacMng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra. también. cita. los. designadores.

(38) ESTUDIO D E LA SOLDABIÜDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8*. E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. 39. 1.9.5.6. Consideraciones Importantes. a) Preparación del Metal Base: Las superficies que se van a soldar deben estar libres de rebadas, roturas, grietas u otros defectos que puedan afectar adversamente la calidad o la resistencia de la soldadura.. 16. b) Precalentamiento y temperatura entre pases: La soldadura no se debe hacer cuando la temperatura ambiente es inferior a 0°F [-20°C], cuando las superficies que se van a soldar estén expuestas a la lluvia, a la nieve, a la velocidad del viento > 8 km/h, o cuando los soldadores estén expuestos a condiciones inclementes.. 17. Las temperaturas mínimas de precalentamiento y entre pases se muestran en la Tabla 1.5. c) Almacenamiento de electrodos: Los electrodos de bajo hidrógeno se deben comprar en recipiente sellados herméticamente; inmediatamente después de abrir el recipiente sellado se deben almacenar en hornos mantenidos a una temperatura de al menos 120°C.. 18. ANSI/AWS D1.4(2011).Structural Welding Code - Reinforcing Steel; Capítulo IV: item 4.1 ANSI/AWS D1.4(2011).Structural Welding Code - Reinforcing Steel; Capitulo V : ítem 5.2 y 5.3 ANSI/AWS D1.4(2011).Structural Welding Code - Reinforcing Steel; Capitulo V : item 5.9. Bach/lng. Civil R I V E R A V A R G A S Wilter Enrique Bach/lng. Civil R O M E R O P A L A C I O S Pamela Alexandra.

(39) ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD DE BARRAS CORRUGADAS DE ACERO NTP 341.031 DE 0 5/8*. EN JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA CONCRETO ARMADO. c. 9*.>Mi0mi&«m •uHvsm, 40. Tabla 1.5 Temperatura Mínima de Precalentamiento y entre Pases. fóím9^<ffl<3&&sm ©sHft^Ni^yagjm. H a s t a 0.40. Más de 0.40 h a s t a 0.45 inclusive. Más d e 0.45 h a s t a 0.55 inclusive. Más de 0.55 hasta 0.65 inclusive. Más de 0.65 h a s t a 0.75 inclusive Más de 0.75. &ffl&OTQS8B. TlMuhliti)(Ífafta ( t o w n ítteirníftraw»). a t a j f t r a t setíkfcgfts [ t t t a t o C T i a U msmsiws^sf} "ifttniffinFfflfftft (HftsfiflB °F. °c. H a s t a 11 inclusive. Ninguna. Ninguna. 14 y 18. 50. 10. H a s t a 11 inclusive. Ninguna. Ninguna. 14 y 18. 50. 10. H a s t a 6 inclusive. Ninguna. Ninguna. 7 a 11 inclusive. 50. 10. 1 4 a 18. 200. 90. H a s t a 6 inclusive. 100. 40. 7 a 11 inclusive. 200. 90. 1 4 a 18. 300. 150. H a s t a 6 inclusive. 300. 150. 7 a 18 inclusive. 400. 200. H a s t a 6 inclusive. 300. 150. 7 a 18 inclusive. 500. 260. FUENTE:ANSI/AWS DIA: 2011, (Tabla 5.2). d) Tratamiento Térmico: E s una secuencia de calentamiento, permanencia a la temperatura de tratamiento y enfriamiento hasta la temperatura ambiente, elegidas adecuadamente para conseguir determinadas propiedades en el material.. 1 9. 19. Fosca C. (2007). Introducción a La Metalurgia de La Soldadura - PUCP Facultad de Ciencias e Ingeniería, Sección Ingeniería Mecánica, p 44.. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(40) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8". E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. 41. 1.9.6. WPS, P Q R y W P Q. Cuando se va realizar un trabajo de soldadura, el primer paso es establecer por escrito que es lo que vamos a soldar y como se va a soldar, describiendo así el material base, tipo y preparación de la unión, proceso de soldadura, material de aporte, parámetros eléctricos, entre otros. Para ello se requiere realizar un WPS (Welding. Procedure. Specification),. que. significa:. Especificación. de. Procedimiento de Soldadura. Dicho procedimiento requiere de calificación que consiste en hacer una o varias soldaduras de prueba que son sometidas a pruebas destructivas y/o no destructivas cuyos resultados se registran en un PQR (Procedure Qualification Record), que significa: Registro de Calificación de Procedimiento. Cuando ya se tiene un W P S aprobado, se puede usar en el taller, pero solo lo puede usar un soldador calificado; para calificar a una persona, tiene que realizar una soldadura de prueba para luego someterla a pruebas destructivas y/o no destructivas cuyos resultados se registran en un WPQ (Welder Performance Qualification record), que significa: Registro de Calificación del Soldador.. AWS D1.1/D1.1M (2015).Structural Welding Code-SteelA, Capítulo III y IV. Bach/lng. Civil R I V E R A V A R G A S Wilter Enrique Bach/lng. Civil R O M E R O P A L A C I O S Pamela Alexandra. 20.

(41) ESTUDIO D E LA SOLDA BILI DAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. c. i if imsaum owik - jmns& 42. 1.9.7 Calificación del Proceso de Soldadura 1.9.7.1. Ensayos para Calificación. Para la calificación de un procedimiento de soldadura se requiere realizar los ensayos de tracción y macroataque. Los ensayos mencionados tienen como propósito determinar la resistencia a la tracción y el grado de sanidad de las uniones soldadas según una especificación de un procedimiento dado. En la tabla 1.5, se muestra el número y el tipo de montajes que se deben ensayar para calificar un procedimiento de soldadura. Tabla 1.6N"y Tipo de ensayos para calificación de procedimiento Gfr*T«lir»*ñ«i¥i. Mífóiiiaa @kI3$X&><*& ^ p T Í T Í T ^ n ^ H ffiFWftSfi) IfitaftwktEffpra fflgum (®&a$) (@&&¿J). ijâfifeiiufláu). KPtQÜiflüE) tir^fiiwitâ. HfiEEêeás. Tope directo (6.5 A). 2. 2. 2. 3.1,3.2,3.5 (D). Unión en T (6.5 B). 2. 2. 2. 3.1.3.5(D). Tope indirecto (6.5 C). 2. 2. 2. 3.3(A),(B),3.4, 3.5( E). Tope indirecto (6.5 D). 2. 2. 2. 3.3 (C). (P&HÉfl. FUENTE: Structural Welding Code-Reinforcing Steel, ANSI/AWS DIA: 2011; (tabla 6.3). En cuanto a la calificación de un soldador se realiza para un procedimiento de soldadura ya establecido; en la que también se requiere de ensayos de calificación.. B a c h / l n g . Civil R I V E R A V A R G A S Wilter E n r i q u e B a c h / l n g . Civil R O M E R O P A L A C I O S P a m e l a Alexandra.

(42) ESTUDIO D E LA SOLDABIUOAD D E BARRAS C O R R U G A D A S DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. E.P. I N G E N I E R I A CIVIL - U N H E V A L. 43. 1.9.7.2. Probetas para Tracción. Las probetas para tracción en junta a tope directa deben tener una longitud mínima de 16 veces el diámetro de la barra, con la soldadura localizada centralmente. 1.9.7.3. 21. Probetas para Macroataque. Se debe cortar mecánicamente en una localización perpendicular a la dirección de la soldadura. La probeta de ensayo debe mostrar toda la sección transversal longitudinal de la soldadura, el fondo de la soldadura, y cualquier refuerzo. Figura 1.11 Probeta para Tracción. 21. Figura 1.12 Probeta para Macroataque. LM1N = 16D. FUENTE: ANSI/AWS Dl.*:2011, Figura 6.5. Para la calificación del procedimiento según la Tabla 1.5, en la presente investigación se realizó dos ensayos a tracción y macroataque para la junta a tope, de igual manera para barras soldadas traslapadas.. 2 1. ANSI/AWS D1.4 (2011).Structural Welding Code - Reinforcing Steel; Capítulo V I : ítem 6.2. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(43) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS C O R R U G A D A S D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/B". E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. t . P . INGENIERIA CIViL - UNHEVAL 44. 1.9.8 Ensayo de Tracción Consiste en someter el espécimen a una carga determinada suficiente para causar su rompimiento.. 22. Este ensayo está basado en las Normas MTC E-801, ASTM A 370 y AASHTO T244. Los ensayos a Tracción de la presente Investigación se realizaron en el Laboratorio de Materiales de la Universidad Pontificia Universidad Católica del Perú. Imagen. 1.1. Laboratorio. FUENTE:. 1 2. de Materiales. Fotografía. - PUCP. propia. Ministerio de Transportes y Comunicaciones: Manual de Ensayo de Materiales (EM 2016). Bach/Ing. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(44) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. 45. CAPITULO II 2. MARCO METODOLÓGICO. 2.1 Tipo y Nivel de Investigación 2.1.1. Tipo de Investigación Se desarrollará una investigación experimental; ya que la hipótesis se verificará mediante la manipulación deliberada de las variables independientes. 2.1.2. Nivel de Investigación El estudio se hará a nivel exploratorio, donde recogeremos información que pueda servir de base a investigaciones de mayor envergadura. 2.2 Procedimiento General de Soldadura En la presente investigación se siguió un procedimiento sistemático, teniendo en cuenta las indicaciones de la Norma AWS D1.4-2011, el cual se describe a continuación. a.. Preparación de las Barras: S e procedió a cortar las barras a una longitud de 45 cm, teniendo en cuenta los dos tipos de junta a investigar y la consideración mencionada en el Capítulo I, ítem 1.9.5.6 (a).. b. Almacenamiento del Electrodo: El material de aporte se tuvo almacenado en un horno a una Temperatura mínima de120°c, durante todo el periodo de soldado.. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(45) E S T U D I O D E LA SOLDAB1UDAD D E B A R R A S C O R R U G A D A S D E A C E R O N T P 341.031 D E 0 5/8°, E N J U N T A T R A S L A P A D A Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. 46. c.. Precalentamiento de las barras: Antes de iniciar el proceso de soldadura para los dos tipos de junta, se realizó el precalentamiento del material base, previamente se obtuvo un C E = 0.57% que se calculó con la ecuación 1, mencionada en Capítulo I, ítem 1.9.4.2 , el cual le corresponde una temperatura mínima de precalentamiento de 40°C (según tabla 1.5); sin embargo en la presente investigación se precalentó a una temperatura de 100°C,. de acuerdo a la recomendación que cita el libro Ingeniería de. Metalurgia del Dr. Carlos Fosca. d. Aplicación de la soldadura: Se inició con el primer pase o llamado también raíz; entre pase y pase se dejó un intervalo de tiempo de enfriamiento hasta bajar a una temperatura de 60°C, para minimizar la zona afectada por el calor (ZAC), además de ello se tomó en cuenta en toda la soldadura la limpieza respectiva (remoción de escorias); una vez finalizado el proceso, se cubrió la probeta soldada con cal, para conseguir el enfriamiento lento y minimizar el efecto en las propiedades mecánicas de ía zona ZAC. Cabe mencionar que antes de soldar las Probetas en juntas a tope y traslape, elaboramos el procedimiento de soldadura y calificación de la misma. El procedimiento mencionado se plasmó en dos W P S (Ver Anexo II), una para barras soldadas en junta a tope y otra para junta traslapada; los cuales forman parte del procedimiento establecido para esta investigación.. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(46) ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS DE A C E R O NTP 341.031 D E 05/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. c. 8. ilíiflríUflstó íftjíL. > ysaí£pafifi 47. Los resultados de los ensayos de la calificación del W P S ; se muestra en los ítems 2.4.1 y 2.4.2. 2.3 Elaboración de Probetas 2.3.1 Probetas en Junta a Tope Para este estudio se elaboraron 15 muestras de acero de refuerzo soldadas en junta a tope, en las cuales se utilizó el Procedimiento de Soldadura (WPS) ya establecido. Las 15 muestras fueron soldadas por cinco soldadores diferentes, todos ellos soldadores calificados. El procedimiento de soldadura se detalla a continuación: 2.3.1.1. Preparación del Bisel. Se elaboró de acuerdo al detalle de junta que se muestra en la Figura 1.5: Características del bisel: V individual. Imagen 2.1 Detalle de Junta. msmmâsssíi^îmmsi. 1. Ángulo de preparación:. , 1 Abertura de Raíz:. pP^S. 60° 1/8". Altura de Raíz:. 1/8". Refuerzo de cara. 1/8". Refuerzo de raíz. 1/8". FUENTE: Elaboración Tesistas. Los valores mostrados en la imagen 2.1; fueron seleccionados bajo los criterios de la norma AWS D1.4, para una barra de diámetro 5/8".. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(47) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. i- •*', • , . ' r - v. .. :. \!W4V«.. 48. Imagen 2. 2 Preparación del Bisel en V Individual. FUENTE: Fotografía propia. 2.3.1.2. Almacenamiento del Electrodo. Se mantuvo almacenado en un horno a una temperatura de 120°C durante t. todo el proceso de soldado. Imagen 2. 3 Horno de Almacenamiento. FUENTE: Fotografía propia. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(48) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E O 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E , PARA C O N C R E T O ARMADO. 8 J• iK*iiryKuí.iiML *flW*WL 49. Imagen 2. 4 Verificación de la Temperatura. FUENTE: Fotografía propia. 2.3.1.3. Precalentamíento de la barra. Se precalentó el material base a una temperatura de 100°C. Imagen 2.5 Precalentamíento del Material Base. FUENTE: Fotografía propia. rifoí. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(49) c. ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS CORRUGADAS D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. }. '* JÍ iiítsrisirfiíiacteíii. igitiwi^ 1. 50. 2.3.1.4. Aplicación de la soldadura. Se inició el proceso de soldadura teniendo en cuenta los parámetros obtenidos del W P S ; que se muestra en la tabla 2.1 Tabla 2.1 Parámetros de Soldadura - Junta a Tope. í?tfiire»ft<fta. líft?niTíí}TO <&. ©£G0u3Ífi3 (&G©S>(£& Q$3$®E$. ia?. <teG$om& $m (Cnní/¡a). 1. 1/8". 114-124. 18-23. 4 p/m. 2-n. 1/8". 114-124. 18-23. 4 p/m. Ref 1-5. 1/8". 114-124. 18-23. 4 p/m. FUENTE: Elaboración Tesistas. Imagen 2. 6 Soldado de la Raíz. FUENTE: Fotografía propia. Bach/tng. Civil R I V E R A V A R G A S Witter Enrique Bach/lng. Civil R O M E R O P A L A C I O S Pamela Alexandra.

(50) ESTUDIO D E LA SOLDABILIDAD D E BARRAS C O R R U G A D A S D E A C E R O NTP 341.031 D E 0 5/8", E N JUNTA TRASLAPADA Y A T O P E . PARA C O N C R E T O ARMADO. c. i >. « ! M ' Í Í Í »«i C I V H - U * # * f VAS. D 5 1. Imagen 2. 7 Primer Pase en Junta a Tope. bó'^^ M. FUENTE: Fotografía propia. Se verificó la disminución de temperatura hasta los 60 °C; para iniciar con el siguiente pase. Imagen 2. 8 Elaboración de los siguientes pases. FUENTE: Fotografía propia. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(51) E S T U D I O D E LA S O L D A B I L I D A D D E B A R R A S C O R R U G A D A S D E A C E R O N T P 341,031 D E 0 5/8", E N JUNTA T R A S L A P A D A Y A T O P E . P A R A C O N C R E T O ARMADO. t. m&¡ mm* rmi *{s^m-Mí 52. Una vez finalizado con todos los pases, se procedió a cubrir las barras con cal, para el enfriamiento lento. Imagen 2.9 Enfriamiento lento con cal. FUENTE: Fotografía propia. Imagen 2.10 Acabado final de las Probetas -Junta a Tope ' i * p |*t.x. raweiwt. [ fi. TUMTP T O P E. §^4íía m. R^Tr?. FUENTE: Fotografía propia. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.

(52) ESTUDIO DE LA SOLDABILIDAO DE BARRAS CORRUGADAS DE ACERO NTP 341.031 DE 0 5/8", EN JUNTA TRASLAPADA Y A TOPE, PARA CONCRETO ARMADO. 53. 2.3.2 Probetas en Junta Traslapada Se elaboraron 10 muestras de acero de refuerzo soldadas en junta traslapada con dos cordones de soldadura de 10cm cada uno, en las cuales se utilizó el Procedimiento de Soldadura (WPS) ya establecido para dicha junta; que es distinto para una junta a tope. Las 10 muestras fueron soldadas por cinco soldadores diferentes, todos ellos soldadores calificados. El procedimiento de soldadura en junta traslapada se detalla a continuación: 2.3.2.1. Cálculo de la Longitud del Cordón de Soldadura. 1.- Código Europeo: Resistencia al corte del cordón de soldadura:. 0.6SF A EXX. W. Resistencia a la tracción de la barra: A f. b u. Donde: EXX. F. '•. Resistencia a la tracción del electrodo, f. material base, A. w. u. •. Esfuerzo de tensión del. Área efectiva de la soldadura, A. b. •• Área de la sección. transversal de la barra. A~ w. el. y. e = 0.2 0 , siendo e el tamaño efectivo de la soldadura, 0 el. diámetro de la barra y L la longitud de la soldadura. Tomando un coeficiente de seguridad de 1,5 y estableciendo que la resistencia al corte del cordón de soldadura es 1.5 veces la resistencia a la tracción de la barra, se obtiene la siguiente fórmula:. Bach/lng. Civil RIVERA VARGAS Wilter Enrique Bach/lng. Civil ROMERO PALACIOS Pamela Alexandra.