Diseño para Fatiga - webaero

Para una sección de una barra prismática
sometida a un momento de flexión, la tensión
resultante es:
donde:
N N
M
σN σN·net σN
σ M
Figura 1 Concentración de las tensiones nominales y geométricas
M . v
σM = (2.2)
I
M es el momento flector aplicado
I es el momento de inercia de la sección
v es la distancia desde la linea neutra a la
fibra más externa.
b. Efecto de la concentración de tensiones
debida a las discontinuidades
geométricas
Existen cuatro fuentes principales que
pueden crear un estado de concentración de tensiones
en un detalle estructural:
• La geometría global del elemento estructural
que contiene el detalle, por ejemplo uniones
sobre el alma de una viga o cartelas
sobre el ala de una viga.
• La concentración local de tensiones debida
a la alteración local de la geometría de la
soldadura, agujeros para tornillos, desvia-
IMPLICACIONES PRÁCTICAS…
K t σ N·net
ción local de la rigidez, etc...
Por ejemplo, si se taladra un
agujero en una chapa, la distribución
de tensiones en la sección
que contiene el agujero
será diferente a la distribución
de las tensiones nominales
existente en la sección transversal
de la chapa libre de agujeros.
En las proximidades del
agujero se producirá un importante
gradiente de las tensiones.
Esta concentración geométrica
de tensiones se debe
tanto a la disminución de la
sección gruesa frente a la fina
como al “elevador” (concentrador)
de tensiones producido
por la presencia del agujero (figura 1).
• La concentración local de tensiones debida
a discontinuidades locales producidas
durante el trabajo de taller (defectos de alineación,
rascaduras en la superficie, picaduras,
defectos de la soldadura, etc).
En muchos casos, y debido a razones de
simplificación, la concentración geométrica de
tensiones se calcula normalmente en base a la
tensión nominal aplicada al área de la sección
gruesa y al coeficiente de concentración de tensiones
k G , de la siguiente manera:
σ G = k G . σ nom
(2.3)
Es posible evaluar esta concentración
geométrica estructural de tensiones, que se define
como la tensión principal máxima existente en
las proximidades del detalle, a partir de ensayos
experimentales o de métodos de los elementos
finitos.
La concentración local de tensiones está
presente además de la concentración geométrica
estructural de tensiones y puede deberse a
alteraciones locales de la geometría del detalle
tales como:
• modificación local de la sección transversal
(geometría de las soldaduras, por ejemplo).
207