Diseño para Fatiga - webaero

1. INTRODUCCIÓN
Las secciones huecas (tubulares, cuadradas
y rectangulares) se utilizan en muchas aplicaciones
sometidas a cargas de fatiga, por ejemplo
grúas, puentes, estructuras de jackets de
plataformas petrolíferas y varias aplicaciones de
ingeniería mecánica. En las lecciones 14.1 y
14.3 se describen el fenómeno de la fatiga, los
factores que influyen sobre ella, las definiciones
y las cargas. En estas lecciones se muestra que
los rangos máximos de tensión determinan en
gran medida la vida a la fatiga de una conexión
en particular.
En la lección 15.1 se muestra que la ejecución
más económica de las estructuras de
σ máx. en el cordón
80
σ nominal
σ máx. en el arriostramiento
σ nominal del arriostramiento
Figura 1 Distribución de las tensiones geométricas en una
unión en X entre secciones huecas circulares sujeta
a carga axial
sección hueca se obtiene mediante la conexión
soldada directa de los elementos de la sección
hueca, evitando los rigidizadores y las cartelas.
En este tipo de conexiones, la rigidez alrededor
de la intersección no es uniforme, lo que produce
una distribución de las tensiones no uniforme,
tal y como se muestra en la figura 1, en el caso
de una junta en X de secciones tubulares. Esta
distribución de las tensiones no uniforme depende
del tipo de carga (axial, de flexión en el plano,
de flexión fuera de plano), así como de la conexión
(tipo y geometría). Por todo ello, existe una
gran variedad de casos. Es por esta razón que
generalmente el comportamiento frente a la fatiga
se trata de diferente manera que, por ejemplo,
el de las uniones soldadas entre chapas.
Es posible determinar el comportamiento
frente a la fatiga bien mediante métodos Δσ-N o
mediante un enfoque basado en la mecánica de
la fractura (F.M.).
Los diferentes métodos Δσ-N se basan en
experimentos que proporcionan gráficos Δσ-N,
con un rango de tensión definido Δσ en el eje
vertical y el número de ciclos N hasta un criterio
de agotamiento especificado en el eje horizontal.
El enfoque F.M. se basa en un modelo de la propagación
de la rotura por fatiga. Es posible determinar
los parámetros de la propagación de la
fisura del material del modelo a partir de probetas
homologadas de pequeño tamaño y se incorpora
la influencia de la geometría de la conexión
mediante el coeficiente de intensidad de tensión
ΔK, véase las lecciones de la 14.10 a la 14.15.
Esta lección describe los métodos Δσ-N.