La tensión por fluencia es uno de los componentes mas
importantes en el diseño de estructuras de acero que es lo que conócenos como Fy,
de forma adicional se consideran algunos estados limites relaciones con la
fractura, aplicados a los diseños por tracción conocido como Fu, estos dos parámetros
descritos, son propiedades del acero según su grado y uso en la construcción.
El acero convencional posee menor resistencia, pero mayor
propiedad dúctil, mientras que los acero de alta resistencia presentan una baja
ductilidad, por ello se normaliza las especificaciones sísmicas limitando la tensión
mínima a 3456 Mpa en elementos donde se espere una respuesta inelástica. En estructuras
con ductilidad reducida se incrementará esa tensión a 380 Mpa
En el siguiente grafico podemos observar tres tipos de
acero el color negro pertenece a un acero a A36 de baja resistencia, pero de
alta ductilidad eso termina que la caída de tensión y deformación es de forma
prolongada en cambio el acero A514 un de mas alta resistencia tiene una subida
elevaba por su capacidad de resistir, pero una perdida de tensión brusca por
ser poco dúctil.
En el diseño de estructuras de acero se aplica el método por
capacidad, buscando estimar de forma real la resistencia de diseño obtenida a
partir de una tensión de fluencia mínima usando el Fy para cuantificar el
incremento del sistema estructural y tener una respuesta espera de los componentes
de la estructura, determinado la relación Ry que seria la tensión de fluencia
esperada y la tensión de fluencia mínima Fy. De igual manera el fu debe
analizarse con un Rt que seria el limite de fluencia a la rotura.
Para efectos de calculo se debe considerar que los aceros
fabricados bajo las normativas ASTM, el factor de Ry varia 1,1 y 1,6 y el
factor Rt 1,1 y 1,3 dependiendo del tipo de acero.
Factores que afectan la ductilidad del acero.
El acero como material tiene ventajas muy llamativas,
pero hay factores que pueden afectar de forma considerable su ductilidad, por
ello debes conocer sus limitaciones, para que tengas el criterio y puedas
evitarlas o contrarrestarlas y equilibrar sus efectos negativos. Te voy a
explicar que debes tener en cuenta.
Desgarramiento laminar.
El acero para fines de calculo es considerado como un
material isotrópico, pero ensayos experimentales demuestran que puede exhibir
efectos de anisotropía en su resistencia y su ductilidad, esto es porque el
acero es su fabricación presenta elementos no metálicos o inclusiones en la constitución,
estos son aplastados en los procesos de laminación para crear las bobinas de
acero. Creando micro fisuras que debilitan sus propiedades, el desgarramiento
es el fenómeno que actúa en esas fisuras, en la mayoría de los casos es
significativa, pero secciones gruesas o perfiles pesados donde se generen
grandes restricciones de deformación por soldadura.
El desgarramiento es un problema que es controlable, se debe reducir esas fisuras mejorando el procedimiento de laminado en fabrica, adicional a esto también con un diseño adecuado en las conexiones soldadas, así como es recomendables usar biseles profundos que penetre bastante materia de aporte evitan incluir acciones de tensión perpendiculares, el desgarramiento es un aspecto importante para la rehabilitación de estructuras existentes.
La fatiga
Este fenómeno es muy característico en el acero la cual produce una falla prematura en el material bajo la repetición de ciclos de carga, este es el causante de la propagación de fisuras en la estructura cristalina del material (composición química de enlace de moléculas). En los ensayos experimentales informa que se deben considerar dos casos fatiga de alto y bajo ciclaje.
Cuando ocurre la falla por fática de alto ciclaje es que
una gran cantidad de ciclos de carga producen
la fractura a un nivel de tensiones menos al de su resistencia nominal, este fenómeno
afecta a los puentes ya que se somete a muchas acciones variables, el transito
de vehículos, puentes grúa, componentes de maquinas , entre otros.
La fatiga de bajo ciclaje la falla por fractura se genera luego de la repetición de un numero reducido de ciclos los cuales desarrollan deformaciones plásticas. Siendo esta más común.
La determinación de la resistencia a la fatiga es por
medio de ensayos a probetas de acero sometidas a ciclos completos de amplitud
de deformaciones dando como resultado el estudio una relación el numero de
ciclos y el numero de cargas que la probeta pueda resistir, esto puede expresarse
en una función de una componente de deformación elástica más otra componente plástica.
Factores varios.
La ductilidad del acero esta sometida a la respuesta estructural
ante el evento sísmico, también puede verse afecta por otros factores como las
variaciones de temperatura, problemas con la soldadura en sitio, las técnicas de
fabricación.
.jpg)
No hay comentarios:
Publicar un comentario