Diseño para Fatiga - webaero

7. CONSIDERACIONES
DEL DISEÑO
La mejor manera de evitar las consecuencias
de uniones de baja resistencia a la fatiga
consiste en no utilizar dichas uniones.
Para mostrar cómo debe ser el enfoque
hacia este proyecto deseable, consideremos la
viga compuesta que se muestra en la figura 13,
con gorgueras, rigidizadores, soldaduras a tope
transversales en las alas y soldaduras en ángulo
longitudinales.
Las gorgueras limitan la resistencia a la
fatiga a la categoría 71. La figura mostraba que
resultan innecesarias y que, por lo tanto, no
deberían estar ahí. La primera mejora consiste
en su eliminación.
Los rigidizadores, si tienen un espesor
superior a 12 mm, pertenecen a la misma categoría
baja. Pueden ser necesarios para reforzar
el alma a fin de que resista el esfuerzo cortante
o las cargas puntuales aplicadas al ala superior,
para resistir cargas laterales, por ejemplo la fuerza
del viento, o para estabilizar el ala superior
frente al pandeo lateral.
Si los rigidizadores tan sólo son necesarios
para reforzar el alma, es posible evitarlos si
se hace el alma más gruesa. Esto mejora la
resistencia a la fatiga de la viga y frecuentemente
será más económico que proporcionar rigidizadores,
excepto en las vigas de gran altura.
Si se eliminan los rigidizadores, la resistencia
a la fatiga de la viga se ve limitada por las
soldaduras a tope transversales y por soldaduras
en ángulo longitudinales.
Soldadura a tope
y gorguera
CONSIDERACIONES DEL DISEÑO
(sin escala)
Figura 13 Diseño de una viga compuesta con limitada resistencia a
la fatiga
Las soldaduras a tope transversales pueden
y deben evitarse si resulta posible obtener
las chapas para la longitud de la viga en una sola
pieza. Esto se basa en que es probable que las
soldaduras a tope tengan un coste superior al
del material que podría ahorrarse utilizándolas.
Si se deben utilizar soldaduras a tope, pueden y
deben colocarse en un punto en el que la resistencia
a la fatiga de una soldadura de calidad
razonable no limite la resistencia a la fatiga del
componente. En resumen, no deben colocarse
en puntos de máxima tensión.
Si las soldaduras a tope se hacen “inofensivas”
tal como se ha sugerido, siguen quedando
las soldaduras en ángulo longitudinales. En este
caso, la elección de la calidad puede ser una
cuestión económica si la carga de fatiga es tal
que determina el proyecto.
En las vigas compuestas cortas, en las
que la estricta carga de fatiga es el principal criterio
del proyecto, incluso los cordones longitudinales
pueden retirarse de áreas sometidas a
grandes tensiones mediante la utilización de perfiles
en T para las alas. Esta solución no es barata,
pero es posible que, en algunos casos, resulte
económica.
Finalmente, si la viga necesaria es lo suficientemente
corta, debería ser posible encontrar
un perfil laminado que pudiera utilizarse sin ninguna
unión soldada, al menos en las áreas sometidas
a grandes tensiones. De esta manera se
cumpliría el objetivo de “ausencia de uniones”.
Por supuesto que este breve ejemplo no
representa todos los problemas de diseño. Sin
embargo, sí que demuestra que a menudo es
posible reducir o eliminar el efecto de las uniones
sobre la resistencia a la fatiga de un componente
o de una estructura.
No obstante, debe recordarse que
la eliminación de las vigas no es el principal
objetivo del proyecto. Si las uniones
son necesarias hay que proporcionarlas.
Su proyecto debe basarse en hipótesis
realistas en lo relativo a su calidad y
resistencia a la fatiga.
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