Fatiga

EL FENÓMENO DE FATIGA EN VIGAS DE HORMIGÓN ARMADO Y
PRETENSADO
Autor: Martín POLIMENI
Título Profesional: Ingeniero Civil.
Lugar de residencia: Ciudad de Buenos Aires – Argentina
Resumen del Trabajo:
Para el cálculo de tensiones en elementos estructurales se adopta una Matriz
Constitutiva ( {σ} = [C] ⋅ {ε}) de elementos escalares que sólo puede ser aplicable
a cuerpos con presencia de fisuraspequeñas y de dirección aleatoria, a los cuales
podemos considerar sólidos homogéneos, isótropos y continuos, que pueden
ser analizados mediante la Mecánica del Daño variando los parámetros
mecánicos o anulando las tensiones principales de tracción.
La adopción de métodos que consideran estados límites últimos modifica ese
criterio, sobre todo, cuando se trata de materiales sin “plateau” anelásticocomo el
hormigón, en los que previo a alcanzar ese límite, se desarrollan fisuras
significativas y de dirección determinada (discontinuidad y anisotropía). En estos
casos el análisis corresponde a la Mecánica de Fractura.
En el presente Trabajo aplicaremos la Mecánica de Fractura al análisis de vigas
de hormigón armado y pretensado, preponderantemente, sometidas a cargas
cíclicas considerando el“efecto tamaño” (BAZANT y XU y otros) y proponiendo a
da
= CF ⋅ (∆K )mF que permite calcular la velocidad de
la Ley de PARIS
dN
propagación (µm/ciclo) de las fisuras. Este cálculo se encuentra estrechamente
ligado al nivel de aceptación de defectos y a la vida útil remanente de los
componentes estructurales.
Abstract
For the computation of stresses in structural elements is adopted a Constitutive
Lawmathematically expressed by ( {σ} = [C] ⋅ {ε}) with scalars components that can
only be applied to bodies lightly cracked. Those can be considered as isotropic
homogeneous and continues bodies that can be analyzed by the Mechanics of the
Damage, changing gradually the material mechanicals parameters or annulling the
tension stresses.
The adoption of methods that consider ultimate limits analysismodifies that
approach mainly when the materials don’t shows anelastic "plateau" (like
concrete), developed significant flaws before reaching that limit and changing the
bodies in anisotropic and discontinues ones. In those cases the adequate
discipline of analysis is the Fracture Mechanics.
Presently Paper will apply the Fracture Mechanics to the reinforced an prestressed
concrete analysispreponderantly subjected to repetitive loads tacking on account
the fractomechanics considering the “size effect" (BAZANT, XU and others) and
da
proposing the PARIS Law
= CF ⋅ (∆K )mF and, in consequence, compute the
dN
fatigue – crack growth rate and with it, the defect acceptation level and the
computation of the structural component remainder life.

INTRODUCCIÓN
El ACI 4451 – 99: Recent Approaches toShear Design of Structural Concrete,
Capitulo 1 punto 1.1 afirma (el resaltado es nuestro): “Los procedimientos de
diseño propuesto por la Normativa (regulatory standards) deben ser seguros,
conceptualmente correctos, de comprensión sencilla(1) y no deben
incrementar, ni los costos de diseño ni los de construcción. Estos procedimientos
son mucho más efectivos si se fundamentan, más bien, enmodelos
relativamente sencillos que en complejas ecuaciones empíricas.
Es conocido que la Normativa ACI 3182 y el CIRSOC 2013 (2002) ponen en duda
la sencillez de la fórmula de la resistencia al corte (CIRSOC 201 (2002)), al
referirse al artículo de KANI4, G. “How Safe Are Our Large Reinforced Concrete
Beams” (1967))(2).
Si analizamos en detalle las Referencias Bibliográficas comprobamosinmediatamente, que es discutible, actualmente, que:
•
los procedimientos sean seguros (KANI4).
•
los procedimientos sean conceptualmente correctos. Al adoptar análisis
limite últimos es indispensable aplicar los métodos energéticos (Mecánica
de Fractura) en vez de los convencionales métodos resistentes (sección
plana, Principios de Saint – Venant y Navier – Bernoulli).
Según nuestra opinión el tema de...