Cálculo de soldadura en ángulo

Q: ¿Cuánto resiste un cordón de soldadura de 5 mm?

Con el CTE en S275, a·fvw,d = 5·222,79 = 1,114 kN por mm de cordón, es decir, 1114 kN por metro, con el método simplificado.

Resistencia de cálculo de un cordón de soldadura en ángulo con los métodos simplificado y direccional del Código Técnico y el Eurocódigo 3, con garganta, longitud mínima y solapes largos.

Cordón de soldadura

Norma Acero de la pieza más débil Dato Valor (mm) Longitud eficaz del cordón L (mm) Dirección de la fuerza Fuerza de cálculo sobre el cordón F_Ed (kN, opcional) Unión a solape larga (aplicar β_Lw si L > 150a)

Resistencia de cálculo por milímetro de cordón (método simplificado), en kN/mm

Garganta	CTE S235kN/mm	CTE S275kN/mm	CTE S355kN/mm	EN S275kN/mm	EN S355kN/mm
a = 3 mm	0,624	0,668	0,724	0,701	0,754
a = 4 mm	0,831	0,891	0,965	0,935	1,006
a = 5 mm	1,039	1,114	1,206	1,168	1,257
a = 6 mm	1,247	1,337	1,447	1,402	1,509
a = 7 mm	1,455	1,560	1,688	1,636	1,760
a = 8 mm	1,663	1,782	1,930	1,869	2,012
a = 10 mm	2,078	2,228	2,412	2,337	2,515

Multiplica por la longitud eficaz en mm para obtener kN. Equivale a kN/m ÷ 1000. CTE: f_u de la tabla 4.1; Eurocódigo: f_u de EN 1993-1-1 tabla 3.1 (t ≤ 40 mm).

Cómo se calcula una soldadura en ángulo

El CTE DB SE-A, apartado 8.6.2 (PDF oficial), y el Eurocódigo 3 (EN 1993-1-8, 4.5.3) permiten dos métodos:

Método simplificado (CTE ec. 8.21, EN 4.5.3.3): la resultante de las fuerzas por unidad de longitud debe ser F_w,Ed ≤ F_w,Rd = a·f_vw,d, con f_vw,d = f_u/(√3·β_w·γ_M2), independientemente de la orientación del cordón.
Método direccional (CTE ec. 8.23, EN 4.5.3.2): con las tensiones en el plano de garganta, √(σ_⊥² + 3(τ_⊥² + τ_∥²)) ≤ f_u/(β_w·γ_M2) y σ_⊥ ≤ f_u/γ_M2 (CTE) o 0,9·f_u/γ_M2 (Eurocódigo). En un cordón transversal a 90° la fuerza se reparte en σ_⊥ = τ_⊥ = F/(√2·a·L), y el método direccional da una resistencia √1,5 ≈ 1,22 veces la del simplificado.

β_w = 0,80 (S235), 0,85 (S275), 0,90 (S355) según la tabla 8.1 del CTE; el Eurocódigo añade 1,0 para S420 y S460. γ_M2 = 1,25. f_u es la resistencia a tracción de la pieza más débil: en el CTE, 360, 410 y 470 N/mm² (tabla 4.1). Nota: la tabla 8.1 del CTE indica junto a β_w unos f_u de 360, 430 y 510 N/mm²; aquí se usan los de la tabla 4.1, menores y por tanto del lado de la seguridad. Puedes cambiar a Eurocódigo para usar 430 y 490 N/mm².

Ejemplo resuelto (CTE, S275)

f_vw,d = 410/(√3·0,85·1,25) = 222,79 N/mm².
Cordón de garganta a = 5 mm y 100 mm de longitud: F_w,Rd = 5·100·222,79 = 111,39 kN en cualquier dirección.
Si la fuerza es transversal, el método direccional permite F = (410/(0,85·1,25))·√2·5·100/2 = 136,43 kN.
Un cordón de 8 mm de lado tiene garganta a = 8/√2 = 5,66 mm.
En un solape de 1200 mm con a = 5 mm (L > 150a = 750 mm): β_Lw = 1,2 − 0,2·1200/750 = 0,88.

Limitaciones constructivas

La garganta no será menor de 3 mm. No se consideran resistentes los cordones de longitud inferior a 40 mm o a 6 veces la garganta (CTE 8.6.1; el Eurocódigo usa 30 mm o 6a). La longitud eficaz es la total si se mantiene la garganta nominal; si los extremos no están completos, descuenta 2a. Una regla práctica habitual es no superar a = 0,7·t_mín (el espesor menor de las piezas unidas).

Para uniones atornilladas usa la calculadora de resistencia de tornillos; el peso de chapas y perfiles, en la calculadora de peso de acero.

Qué no comprueba

Soldaduras a tope (la de penetración total no requiere cálculo), grupos de cordones con momento o torsión (hay que obtener primero la fuerza en el cordón más cargado), fatiga, cordones discontinuos y la resistencia del metal base.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto resiste un cordón de soldadura de 5 mm?

Con el CTE en S275, a·f_vw,d = 5·222,79 = 1,114 kN por mm de cordón, es decir, 1114 kN por metro, con el método simplificado.

¿Qué es la garganta de una soldadura?

La altura del mayor triángulo inscrito en la sección del cordón, medida perpendicularmente a su cara exterior. En un cordón de lados iguales a 90°, a = lado/√2 ≈ 0,707·lado.

¿Qué valor tiene βw para el acero S355?

0,90 (tabla 8.1 del CTE y tabla 4.1 del EN 1993-1-8). Para S235 es 0,80 y para S275, 0,85.

¿Cuál es la garganta mínima?

3 mm, según el CTE (8.6.2) y el EN 1993-1-8 (4.5.2).

¿Qué longitud mínima debe tener un cordón?

El CTE no considera resistentes los cordones de menos de 40 mm o de 6 veces la garganta; el Eurocódigo, 30 mm o 6a.