comentarios al apéndice k.

COMENTARIOS AL APÉNDICE K.
FUERZAS CONCENTRADAS, ACUMULACIÓN DE AGUA Y FATIGA
C A-K.3. DIMENSIONAMIENTO PARA CARGAS CÍCLICAS (FATIGA)
La mayoría de los elementos estructurales de las estructuras de edificios no están sometidos
a un gran número de ciclos de máxima tensión. Como consecuencia de ello, no es necesario
realizar su Proyecto considerando el efecto de fatiga. Por esto, las especificaciones referidas
al Proyecto por efectos de fatiga se incluyen en el Apéndice K.
Cuando la fatiga es una consideración del Proyecto Estructural, la severidad de sus efectos
depende fundamentalmente del número de ciclos de aplicación de las cargas, la magnitud del
rango de tensiones (amplitud) y la severidad de la concentración de tensiones, lo que está
asociado con el tipo de detalles del proyecto. Estos factores no son tenidos en cuenta en el
proyecto normal de las estructuras de edificios, pero cuando el efecto de fatiga sea
importante deberán ser considerados los factores citados. En ese caso se deberán aplicar las
especificaciones del Apéndice K, Sección A-K.3..
En general, barras y uniones sometidas a unos pocos miles de ciclos de carga no sufren los
efectos de fatiga, excepto tal vez algunos casos de detalles particularmente sensibles a
fatiga y en que las tensiones son totalmente alternadas. Esto es porque el rango de tensión
estática de diseño admisible está limitado por la tensión de diseño estática. Con bajos
niveles de tensiones de tracción cíclicas, el punto es alcanzado con un rango de tensión
también pequeño y la fisuración por fatiga no se inicia, independientemente del número de
ciclos de carga. Este nivel de tensión se define como umbral de rango de tensión de fatiga
FTH.
Las tensiones oscilatorias que no incluyan tensiones de tracción, no causan la propagación
de fisuras, por lo que esta situación de variación de carga no se considera una situación de
fatiga. Por otra parte, en elementos de barras sometidos solamente a tensiones de
compresión, se pueden iniciar fisuras de fatiga en zonas que tengan altas tensiones
residuales. En esos casos, generalmente las fisuras no se propagan más allá de la región con
tensiones residuales, porque la tensión residual es reemplazada por la fisura. Por esta razón
los rangos de tensiones que están completamente en compresión no son investigadas por
fatiga. Para casos que incluyen tensiones cíclicas alternadas (tensiones reversibles) el rango
de tensión se calculará como la suma de los valores absolutos de la máxima tensión de
compresión y de la máxima tensión de tracción producidas para las distintas direcciones de
actuación de la sobrecarga útil.
Cuando los detalles constructivos incluyen más de una categoría en un mismo lugar de una
barra, el rango de tensiones deberá ser limitado al correspondiente a la categoría más
severa.
Reglamento CIRSOC 301, Comentarios
Apéndice Cap. K - 151
Cuando las muescas o entalladuras producidas por la fabricación se ubiquen en zonas
sometidas a un pequeño rango de tensiones, a menudo no será necesaria una sección de la
barra mayor que la requerida para cargas estáticas.
Extensos programas de ensayos realizados en probetas a escala natural y fundamentados en
análisis teóricos de tensiones (Fisher, Frank,Hirt y McNamee, 1970; Fisher, Albrecht, Yen y
Kliingerman, 1974) han confirmado las siguientes conclusiones generales:
(1) Grandes rangos de tensiones y la presencia de muescas y entalladuras severas son las
variables dominantes para los efectos de fatiga en vigas y detalles constructivos
soldados.
(2) Otras variables como las tensiones mínimas y máximas no son importantes a los efectos
del Proyecto Estructural.
(3) Los aceros estructurales con límites de fluencia comprendidos entre 235 MPa y 690 MPa
no presentan diferencias significativas en la resistencia a fatiga en detalles constructivos
soldados fabricados de manera similar.
En razón de que el rango de tensión de diseño puede ser calculado rápidamente por medios
computacionales a partir de la expresión de la curva media menos dos veces la desviación
estándar de los datos reales de ensayos, el antiguo método que requería múltiples Tablas de
ciclos de carga, categorías de tensión, rangos de tensión de diseño y ejemplos ilustrativos, ha
sido reemplazado por una sola Tabla (Tabla A-K.3.1.). En este nuevo formato la descripción
de la ubicación, la categoría de tensión, los elementos necesarios para definir la ecuación
aplicable, la información ilustrativa y los correspondientes ejemplos ilustrativos se presentan
en secciones separadas. Los lugares de posible iniciación de la fisura son presentados en el
texto y en los dibujos ilustrativos. Un formato similar y similares criterios son utilizados por el
Código AWS y otros Reglamentos y Especificaciones Internacionales.
Un detalle no cubierto por anteriores ediciones de la Especificación AISC-LRFD son los
elementos con chapas traccionadas unidas en su extremo por soldaduras transversales a
tope o de filete, en las cuales hay más de un punto de inicio de la fisura por fatiga. Uno de
esos puntos es más crítico que los otros, dependiendo del tipo de junta soldada y del espesor
del material. Independientemente del punto en que se inicia la fisura dentro de la junta, el
rango de tensión de diseño se aplica al material unido en el pie de la soldadura.
La resistencia a fatiga de bulones sometidos a tracción es predecible si no existe
pretensión o acción de palanca. En este Reglamento se dan criterios para cada detalle no
pretensado, tales como pernos y anclajes roscados. En el caso de bulones pretensados la
deformación de las partes unidas cuando se aplica el pretensado introduce una acción de
palanca, cuya intensidad no es totalmente predecible (Kulak y otros, 1987). Los efectos de la
acción de palanca no se limitan al cambio de la tracción promedio en el bulón e incluyen
flexión en el área roscada bajo la tuerca. Por estas incertidumbres no se incluyen en este
Reglamento, criterios definitivos para calcular los efectos de la acción de palanca y para el
rango de tensión de diseño. Para limitar las incertidumbres relacionadas con los efectos de la
acción de palanca sobre la fatiga de bulones pretensados, en detalles en que ella ocurre, el
rango de tensión de diseño dado en la Tabla A-K.3.1. resulta apropiado para cargas de
muchos ciclos solo si la acción de palanca producida por las cargas aplicadas es pequeña.
Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios
Com. Ap. Cap. K - 152
En este Reglamento no se permite el uso de pasadores no pretensados para uniones
sometidas a fuerzas cíclicas de corte. Los bulones instalados en uniones que cumplen las
especificaciones de las uniones de deslizamiento crítico resultan ilesos cuando se los somete
a tensiones cíclicas de corte suficientes para romper las partes unidas. De allí el criterio
especificado en la Sección 2 de la Tabla A-K.3.1..
Reglamento CIRSOC 301, Comentarios
Apéndice Cap. K - 153
Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios
Com. Ap. Cap. K - 154