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ESTABILIDAD II

CAPITULO XI: CARGAS DINÁMICAS Y FATIGA

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CARGAS DINAMICAS Y FATIGA
11.1 CARGAS DINAMICAS
11.1.1 Concepto
Hasta este momento nos hemos ocupado de estudiar las tensiones y deformaciones producidas
por las cargas estáticas, es decir, cargas que insumen un tiempo considerable en aplicarse. Las cargas
estáticas varían su magnitud de cero a los valores definitivos tanlentamente, que las aceleraciones que
en estas condiciones reciben los elementos de las estructuras son despreciablemente pequeñas. Un
ejemplo claro de este tipo de carga es la que soporta una columna de un edificio de viviendas, la cual
tarda en recibir el total de las cargas gravitacionales aproximadamente dos años, que es el tiempo que
usualmente media entre la construcción de la propia columna yla habilitación del edificio.
Cuando una carga se aplica en un período relativamente corto recibe el nombre de “carga
dinámica”. Las cargas dinámicas se distinguen de las estáticas por el hecho de originar modificaciones
tanto en la magnitud de las tensiones como en las deformaciones a que dan lugar, afectando también la
forma y límite de rotura de los materiales.
En los materialessolicitados dinámicamente la deformación de rotura se reduce en forma
considerable. Asimismo, las experiencias realizadas demuestran incrementos del límite de fluencia y
de la tensión de rotura. Muchos materiales que frente a cargas estáticas tienen un comportamiento
dúctil, en el caso de cargas dinámicas presentan un comportamiento frágil.
Las cargas dinámicas producidas por el impacto de un cuerpo enmovimiento pueden originar
en la estructura o en parte de ella efectos vibratorios. Si la carga dinámica se repite en forma
periódica, y su frecuencia coincide con el período de vibración del elemento, éste puede entrar en
resonancia. Cuando esto ocurre se originan deformaciones tan grandes que conducen al colapso de la
estructura.
La determinación en forma rigurosa de las tensiones que seoriginan como consecuencia de las
cargas dinámicas resulta compleja y en cierto modo, un tanto indefinida. En el caso de solicitaciones
estáticas las cargas actuantes pueden determinarse en forma mucho más cierta que en el caso de
solicitaciones dinámicas, dónde ocurre una transferencia de una cierta cantidad de energía cinética, la
cual en la práctica es muy difícil de cuantificar.
Ladeterminación del estado tensional también depende de la zona de contacto en el impacto y
del proceso de variación, en función del tiempo, de las fuerzas de contacto. Un ejemplo de esta
situación se presenta en el caso de la colocación de material granular en una tolva, En el instante
inicial de contacto la masa granular tiene una forma bastante diferente de la que adquiere cuando ha
terminado decaer.
Otro efecto que juega un papel importante en el proceso de choque es la dispersión
(disipación) de la energía, lo que es muy difícil de cuantificar. En este sentido, el amortiguamiento
que pudieran proveer los vínculos es sumamente importante.
En base a lo que hemos dicho, en la mayoría de los casos se tratan de cuantificar los efectos
dinámicos en forma experimental. Para que los cálculosde solicitaciones resulten sencillos se utilizan
“cargas estáticas equivalentes”, que no son sino cargas ficticias que actuando estáticamente producen
el mismo efecto que las cargas verdaderas actuando en forma dinámica.
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CAPITULO XI: CARGAS DINÁMICAS Y FATIGA

Las cargas estáticas equivalentes se obtienen multiplicando las cargas verdaderas por un“coeficiente de impacto o dinámico”. Este coeficiente depende de numerosas variables, y según ya
hemos visto, en la mayoría de los casos se determina en forma experimental. Para ciertos problemas
tipo quedan establecidos por los correspondientes reglamentos de cálculo en función de las variables
más significativas.
A continuación estudiaremos algunos problemas simples dónde podrá determinarse...