Efecto de fractura o fisura frágil en Acero

Efecto de fractura o fisura frágil en Acero

La fractura frágil es más frecuente en estructuras soldadas que en estructuras unidas con tornillos de alta resistencia, debido a una combinación de posibles defectos de la soldadura, a esfuerzos residuales elevados y a continuidad de los elementos estructurales que reduce la probabilidad de que las grietas no se propaguen de unas partes de la estructura a otras.

 

Durante la fabricación y el montaje de las estructuras, deben tomarse las medidas necesarias para reducir los fenómenos que pueden ocasionar un comportamiento frágil. Si las condiciones son especialmente severas deben emplearse aceros con resistencias al impacto adecuada a bajas temperaturas.

 

Las soldaduras de perfiles o placas laminadas, que tengan por objeto transmitir fuerzas en la dirección perpendicular al grueso deben hacerse con mucho cuidado, pues de otra manera pueden ocasionar desgarramientos laminares (“lamerar tearing”). La resistencia perpendicular al grueso de los aceros es similar a las que tienen en la dirección longitudinal o transversal pero su capacidad de deformación en esta dirección es con frecuencia solo poco mayor que la deformación correspondiente al limite de elasticidad.

 

El desgarramiento laminar ocurre en placas muy restringidas, por pérdida de cohesión entre inclusiones microscópicas no metálicas y el material que las rodea, debido a la capacidad del metal base de admitir las deformaciones impuestas por contracciones de la soldadura en la dirección normal al grueso de la placa. Puede presentarse en material de cualquier espesor, pero es mucho más frecuente en placas gruesas porque en ellas se depositan soldaduras de mayor tamaño, que se contraen más durante el enfriamiento.

 

La experiencia muestra que el desgarramiento laminar no se presenta nunca en material de menos de 20 a 25 mm de grueso, pero han ocurrido algunos casos en metal más delgado. La consideración de diseño más importante es reducir la concentración de deformaciones en dirección normal al espesor en áreas localizadas. En la figura 10 se muestran detalles que pueden ocasionar desgarramientos laminares, y algunas ideas de cómo mejorarlos.

 

Por lo anterior, los detalles de diseño bien realizados que logran una geometría que evita concentraciones severas de esfuerzos, y una buena mano de obra, son generalmente los medios más eficaces para lograr construcciones resistentes a fracturas frágiles. Sin embargo, para condiciones de servicio especialmente severas tales como temperaturas de trabajo muy bajas con cargas que producen impacto, puede ser necesario utilizar aceros con mayor resiliencia.

 

Las temperaturas moderadas a las que trabajan las estructuras de acero para edificios, la lentitud con que se aplican las cargas sobre ellas, la magnitud de los esfuerzos y el número de ciclos asociados con los esfuerzos de diseño, hacen muy remota la probabilidad de este tipo de falla en estructuras urbanas. 

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