Diseño para Fatiga - webaero

geométrica. Por lo tanto, el primer punto de
extrapolación deber estar situado fuera del área
de influencia de la soldadura (véase la figura 2).
Para la extrapolación lineal, se definen
dos puntos en la posición cóncava y convexa del
cordón y del refuerzo [2]. Basándose en el trabajo
de Gurney [3] y Van Delft [4], el primer punto
se puede tomar a 0,4 (t o o t 1 ) con un mínimo de
4 mm desde el borde de la soldadura. La definición
del segundo punto depende del tipo de sección
hueca utilizada (tubular o rectangular).
En aquellos casos en los que la distribución
de las tensiones geométricas no es lineal,
se define una extrapolación cuadrática con puntos
de medida bien definidos (véase la lección
14.5).
En algunos reglamentos se indica que la
tensión principal se debe extrapolar al borde de
la soldadura. Sin embargo, este procedimiento
presenta graves desventajas [5]:
• El componente de la tensión perpendicular
al borde de la soldadura gobierna la propagación
de la fisura a lo largo del borde de la
soldadura.
• La dirección de la tensión geométrica principal
cercana al borde de la soldadura es
(casi) perpendicular al borde de la soldadura,
pero se modifica en emplazamientos
más distantes de dicho borde. Este hecho
favorecería una extrapolación a lo largo de
una línea curvada, lo cual resulta difícil.
• Si la extrapolación se lleva a cabo a lo largo
de una línea perpendicular al borde de la
soldadura, una extrapolación de las tensiones
principales podría tener como resultado
una tensión geométrica principal inferior a
la que se obtendría mediante una extrapolación
de las tensiones perpendiculares al
borde de la soldadura.
• La dirección de la tensión principal puede
variar para diferentes casos de carga, lo
que prohíbe la superposición de casos de
carga.
82
• Otro aspecto consiste en que la dirección
exacta de la tensión principal es desconocida
debido a las tensiones residuales.
En vista de los argumentos anteriores, es
preferible la extrapolación de las tensiones perpendiculares
al borde de la soldadura.
Para un caso particular de carga y para un
tipo de unión concreto con una geometría definida,
es posible determinar la tensión geométrica
o del punto crítico extrapolada a partir de mediciones
realizadas sobre probetas de acero reales
o modelos acrílicos, o con cálculos finitos del
elemento. No obstante, este procedimiento no
resulta adecuado para el cálculo. Debido a esta
razón, las tensiones geométricas o del punto crítico
máximas se relacionan, mediante coeficientes
de concentración de tensiones, a la tensión
nominal de la barra (en la mayor parte de los
casos, el refuerzo) que causa la tensión geométrica
en la intersección del refuerzo con el cordón.
Por ejemplo, en el caso de una unión en X
sin carga del cordón, el coeficiente de concentración
de tensiones para un emplazamiento
concreto (cordón, refuerzo; parte cóncava o convexa)
se define de la siguiente manera:
CCT i.j.k =
rango de tensi tensión ón
geom geométrica é tr i ca σ
rango nominal de incremento de tensi tensión
ón
Δ σk
arriostramiento
i.
j.
k
= (1)
donde
i es el cordón o refuerzo
j es el emplazamiento, por ejemplo la
parte cóncava o convexa en el caso de
las uniones CHS
k es el tipo de carga
De esta manera es posible determinar
coeficientes de concentración de tensiones para
varias condiciones de carga (carga axial, de flexión
en el plano y de flexión fuera de plano), en
varios emplazamientos, por ejemplo en las posiciones
cóncava y convexa del cordón y del
refuerzo.
Basándose en estudios de elementos finitos
paramétricos, se han desarrollado fórmulas