Anejo C. Fatiga. Método de las curvas S-N

C.1 Generalidades

  1. El método de las curvas S-N que se presenta está basado en ensayos de fatiga sobre probetas a gran escala que incluyen los efectos geométricos y de imperfecciones estructurales debidas a la fabricación y montaje de la estructura (por ejemplo, las tensiones residuales de soldadura en los cordones realizados conforme a la buena práctica).

C.2 Símbolos

  1. Además de los relacionados en el anejo A, en este anejo se utilizarán los siguientes símbolos específicos:
    • Δσ\Delta\sigma: carrera nominal de tensiones normales
    • Δτ\Delta\tau: carrera nominal de tensiones tangenciales
    • ΔσE;ΔτE\Delta\sigma_E; \Delta\tau_E: carreras de tensión de amplitud constante equivalente correspondiente al número máximo de ciclos nmaxn_{max}
    • ΔσE,2;ΔτE,2\Delta\sigma_{E,2}; \Delta\tau_{E,2}: carreras de tensión de amplitud constante equivalente correspondiente a 2 millones de ciclos
    • ΔσC;ΔτC\Delta\sigma_C; \Delta\tau_C: resistencia a la fatiga para NCN_C = 2 millones de ciclos
    • ΔσD;ΔτD\Delta\sigma_D; \Delta\tau_D: límite de fatiga para carreras de tensión de amplitud constante
    • ΔσL;ΔτL\Delta\sigma_L; \Delta\tau_L: límite de truncamiento para carreras de tensión a un número de ciclos NLN_L
    • ΔσC,red\Delta\sigma_{C, red}: valor de referencia reducido para la resistencia a la fatiga
    • γFf\gamma_{Ff}: factor parcial para las carreras de tensión de amplitud constante equivalente ΔσE;ΔτE\Delta\sigma_E; \Delta\tau_E
    • γMf\gamma_{Mf}: factor parcial para la resistencia a la fatiga ΔσC;ΔτC\Delta\sigma_C; \Delta\tau_C
    • mm: pendiente de la curva de resistencia a la fatiga
    • λi\lambda_i: factores de daño equivalente

C.3 Comprobación de la fatiga

  1. Debe comprobarse que, para la carga de fatiga:

    γFfΔσE,2ΔσC/γMf1\frac{\gamma_{Ff} \Delta\sigma_{E,2}}{\Delta\sigma_C / \gamma_{Mf}} \le 1 (C.1)

    γFfΔτE,2ΔτC/γMf1\frac{\gamma_{Ff} \Delta\tau_{E,2}}{\Delta\tau_C / \gamma_{Mf}} \le 1 (C.2)

    y, en caso de tensiones combinadas:

    (γFfΔσE,2ΔσC/γMf)3+(γFfΔτE,2ΔτC/γMf)51\left( \frac{\gamma_{Ff} \Delta\sigma_{E,2}}{\Delta\sigma_C / \gamma_{Mf}} \right)^3 + \left( \frac{\gamma_{Ff} \Delta\tau_{E,2}}{\Delta\tau_C / \gamma_{Mf}} \right)^5 \le 1 (C.3)

  2. Las carreras de tensión debidas a las cargas frecuentes ψ1Qk\psi_1 Q_k se limitan a:

    Δσ1,5fy\Delta\sigma \le 1,5 f_y

    Δτ1,5fy3\Delta\tau \le 1,5 \frac{f_y}{\sqrt{3}} (C.4)

  3. Las tensiones nominales se calculan en régimen lineal y, como en el estado límite de servicio, usando las propiedades de la sección bruta.
  4. En vigas en celosía se puede utilizar un modelo de barras articuladas si los efectos de segundo orden en los nudos se tienen en cuenta mediante factores k aplicados a las tensiones nominales según las tablas siguientes:
Tabla C.1 Coeficientes k1 para tener en cuenta los momentos en uniones de vigas en celosía de tubos circulares huecos
Tipo de Unión Cordones Montantes Diagonales
Juntas con huelgo Tipo K 1,5 1,0 1,3
Tipo N / Tipo KT 1,5 1,8 1,4
Juntas con solape Tipo K 1,5 1,0 1,2
Tipo N / Tipo KT 1,5 1,65 1,25
Tabla C.2 Coeficientes k1 para tener en cuenta los momentos en uniones de vigas en celosía de tubos rectangulares huecos
Tipo de Unión Cordones Montantes Diagonales
Juntas con huelgo Tipo K 1,5 1,0 1,5
Tipo N / Tipo KT 1,5 2,2 1,6
Juntas con solape Tipo K 1,5 1,0 1,3
Tipo N / Tipo KT 1,5 2,0 1,4
  1. Se distinguen dos conceptos de fiabilidad: tolerancia al daño y vida segura. El primer caso presupone la inspección y el mantenimiento de la estructura al objeto de detectar el progreso de las fisuras y proceder a su reparación en caso necesario. Se aplica a situaciones en las que en caso de daño por fatiga se pueda producir una redistribución de tensiones entre componentes o piezas de la estructura. El planteamiento de vida segura no requiere de la inspección ni el mantenimiento regulares y es de aplicación cuando la formación de fisuras locales en unos elementos puede conducir rápidamente al fallo de la estructura.

C.3.1 Coeficientes parciales de seguridad para la resistencia a la fatiga

  1. Los valores de γMf\gamma_{Mf} se tomarán de la tabla C.3.
Tabla C.3 Coeficientes parciales
Concepto de fiabilidad Consecuencias del fallo
Ligeras Graves
Tolerancia al daño 1,00 1,15
Vida segura 1,15 1,35

C.3.2 Cálculo de las carreras de tensiones

  1. Para los detalles típicos se utiliza el cálculo en tensiones nominales, definidas como las que se producen en el material de base de acuerdo con la teoría elástica excluyendo todos los efectos de concentración de tensiones.
  2. El valor de cálculo de la carrera de tensiones nominales se calcula mediante:

    γFfΔσE,2=λ1λ2λnΔσ(γFfQk)\gamma_{Ff} \Delta\sigma_{E,2} = \lambda_1 \lambda_2 \dots \lambda_n \Delta\sigma (\gamma_{Ff} Q_k)

    γFfΔτE,2=λ1λ2λnΔτ(γFfQk)\gamma_{Ff} \Delta\tau_{E,2} = \lambda_1 \lambda_2 \dots \lambda_n \Delta\tau (\gamma_{Ff} Q_k) (C.5)

    siendo
    • Δσ(γFfQk),Δτ(γFfQk)\Delta\sigma (\gamma_{Ff} Q_k), \Delta\tau (\gamma_{Ff} Q_k) la carrera de tensiones causada por las cargas de fatiga especificadas para el edificio en concreto e incluidas en su acta de utilización (según DB SE). La especificación de dichas cargas incluirá en sus valores para el cálculo el coeficiente parcial de seguridad γFf\gamma_{Ff};
    • λi\lambda_i factores de daño equivalente que dependen del espectro de cálculo.
  3. Para uniones de perfiles huecos mediante soldadura se utiliza el cálculo en tensiones geométricas, definidas como las máximas tensiones principales en el material base adyacente a la raíz de la soldadura, teniendo en cuenta los efectos de concentración de tensiones debidas a la geometría particular del detalle en estudio. En este caso, el valor de la carrera nominal modificada es:

    γFfΔσE,2=k1(γFfΔσE,2)\gamma_{Ff} \Delta\sigma_{E,2} = k_1 (\gamma_{Ff} \Delta\sigma_{E,2}^*) (C.6)

    siendo
    • ΔσE,2\Delta\sigma_{E,2}^* valor de la carrera de tensiones calculada con un modelo simplificado de nudos articulados;
    • k1k_1 factor de amplificación dado en las tablas anteriores.
  4. En los detalles que no incluyen soldaduras o cuando éstas han sido sometidas a un tratamiento de alivio de tensiones, se puede considerar una carrera efectiva de tensión formada por la parte de tracción de la real y únicamente el 60% de la de compresión.
  5. El efecto escala para espesores mayores de 25 mm del material base en el que puede iniciarse y propagarse una fisura debe considerarse en los casos indicados en las tablas de categorías de detalle. La resistencia a la fatiga viene dada por:

    ΔσC,red=ksΔσC\Delta\sigma_{C,red} = k_s \Delta\sigma_C (C.7)

    siendo
    • ΔσC\Delta\sigma_C valor dado como categoría de detalle en dichas tablas y ksk_s el coeficiente minorador de la resistencia a la fatiga por efecto escala, para espesores mayores de 25 mm, indicado en las mismas.

C.3.3 Resistencia a la fatiga

  1. La resistencia a la fatiga en tensiones nominales se define mediante las curvas S-N de las figuras C.1 y C.2 que se aplican a cada categoría del detalle. Esta se designa mediante un número que representa en N/mm2 los valores de referencia ΔσC\Delta\sigma_C o ΔτC\Delta\tau_C para la resistencia a la fatiga a 2 millones de ciclos.

    Las curvas de las figuras C.1 y C.2 se definen para tensiones nominales de amplitud constante mediante las expresiones:

    ΔσRmNR=ΔσCm2106\Delta\sigma_R^m N_R = \Delta\sigma_C^m \cdot 2 \cdot 10^6 con m=3m = 3 para N5106N \le 5 \cdot 10^6 (figura C.1) (C.8)

    ΔτRmNR=ΔτCm2106\Delta\tau_R^m N_R = \Delta\tau_C^m \cdot 2 \cdot 10^6 con m=5m = 5 para N108N \le 10^8 (figura C.2) (C.9)

    siendo

    ΔσD=[25]1/mΔσC\Delta\sigma_D = \left[ \frac{2}{5} \right]^{1/m} \Delta\sigma_C límite de fatiga de amplitud constante (figura C.1) (C.10)

    ΔτL=[2100]1/mΔτC\Delta\tau_L = \left[ \frac{2}{100} \right]^{1/m} \Delta\tau_C límite de truncamiento (figura C.2) (C.11)

    Para el espectro de tensiones nominales con carreras de tensión por encima y por debajo del límite de fatiga de amplitud constante, el daño de fatiga se representa mediante las curvas prolongadas:

    ΔσRmNR=ΔσCm2106\Delta\sigma_R^m N_R = \Delta\sigma_C^m \cdot 2 \cdot 10^6 con m=3m = 3 para N5106N \le 5 \cdot 10^6 (C.12)

    ΔσRmNR=ΔσDm5106\Delta\sigma_R^m N_R = \Delta\sigma_D^m \cdot 5 \cdot 10^6 con m=5m = 5 para 5106N1085 \cdot 10^6 \le N \le 10^8 (C.13)

    donde

    ΔσL=[5100]1/mΔσD\Delta\sigma_L = \left[ \frac{5}{100} \right]^{1/m} \Delta\sigma_D es el límite de truncamiento (figura C.1) (C.14)

  2. Las categorías de resistencia a la fatiga ΔσC\Delta\sigma_C o ΔτC\Delta\tau_C se encuentran en las tablas:
    Tabla Detalle
    Tabla C.4 Detalles sin soldaduras
    Tabla C.5 Secciones armadas mediante soldadura
    Tabla C.6 Soldaduras a tope transversales
    Tabla C.7 Soldaduras y rigidizadores soldados
    Tabla C.8 Uniones soldadas
    Tabla C.9 Unión ala superior-alma en vigas carril
    Tabla C.10 Uniones de perfiles huecos
    Tabla C.11 Uniones de vigas de celosía
Curvas de resistencia a la fatiga para rangos de tensiones normales
Figura C.1 Curvas de resistencia a la fatiga para rangos de tensiones normales
Curvas de resistencia a la fatiga para rangos de tensiones tangenciales
Figura C.2 Curvas de resistencia a la fatiga para rangos de tensiones tangenciales
  1. La clasificación de los detalles ha sido establecida en función de las tensiones en las direcciones indicadas en las tablas por las flechas, tanto sobre la sección, cuando las fisuras pueden producirse en el material base, como las calculadas en los cordones de soldadura cuando la rotura se puede producir en ellos.
Tabla C.4 Detalles sin soldaduras
Categoría del detalle Detalles constructivos Descripción Requisitos
160

Nota: la curva de resistencia a la fatiga correspondiente a la categoría 160 es la más alta. Ningún detalle puede alcanzar una resistencia a la fatiga mayor para ningún número de ciclos.


Detalles constructivos 1, 2 y 3: Placas, perfiles laminados y secciones huecas
Detalles 1, 2 y 3

Productos laminados y extruidos:

  1. Placas y planos
  2. Perfiles laminados
  3. Secciones huecas circulares o rectangulares sin soldadura

Detalles 1) a 3):

Los cortes vivos, las fisuras superficiales y de laminación deben tratarse mediante amolado hasta eliminarlas y dejar acuerdos suaves.

140
Detalle 4: Material cortado
Detalle 4

Placas cizalladas u oxicortadas:

  1. Material cortado con gas o con cizalla con repaso posterior.
  2. Material con bordes cortados con gas presentando líneas de arrastre someras y regulares o material cortado con máquina de gas con posterior eliminación de las marcas de borde. Corte con gas con calidad acorde con la EN 1090.

4) Deben eliminarse todos los signos visibles de discontinuidades de borde. Las áreas oxicortadas deben ser esmeriladas o rectificadas hasta eliminar todas las marcas.

Cualquier marca de mecanizado provocado, por ejemplo, por el amolado, sólo puede ser paralela a las direcciones de carga.

Detalles 4) y 5)

Los ángulos entrantes deben suavizarse mediante amolado (pendiente 1/4\le 1/4) o evaluadas mediante los adecuados factores de concentración de tensiones.

No se admiten las reparaciones mediante relleno con soldadura.

125
Detalle 5: Material con bordes cortados
Detalle 5
100
m=5
Detalles 6 y 7: Productos laminados y extruidos
Detalles 6 y 7

6) y 7)

Productos laminados y extruidos como en los detalles 1), 2) y 3)

Detalles 6) y 7)

Δτ\Delta\tau calculado mediante:

τ=VS(t)It\tau = \frac{V S(t)}{I t}
Cuando en los detalles 1-5 se utilicen aceros con resistencia mejorada a la corrosión utilícese la categoría siguiente inferior
112
Detalle 8: Junta simétrica con tornillos de alta resistencia
Detalle 8

8/ Junta simétrica con doble platabanda con tornillos pretensados de alta resistencia

8/ Junta simétrica con doble platabanda con tornillos de inyección pretensados

Para uniones atornilladas (Detalles 8 a 13) en general:

Distancia al extremo:
e11,5de_1 \ge 1,5 d

Distancia al borde:
e21,5de_2 \ge 1,5 d

Espaciado:
P12,5dP_1 \ge 2,5 d
P22,5dP_2 \ge 2,5 d


9/ Δτ\Delta\tau calculado sobre la sección neta

10/ Δτ\Delta\tau calculado sobre la sección bruta

11/ Δτ\Delta\tau calculado sobre la sección neta

90
Detalle 9: Junta simétrica con tornillos calibrados
Detalle 9

9/ Junta simétrica con doble platabanda y tornillos calibrados

9/ Junta simétrica con doble platabanda y tornillos de inyección sin pretensar

Detalle 10: Unión mediante una platabanda
Detalle 10

10/ Unión mediante una platabanda mediante tornillos pretensados de alta resistencia

10/ Unión mediante una platabanda con tornillos pretensados de inyección

Detalle 11: Pieza con agujeros
Detalle 11

11/ Pieza con agujeros sometida a flexión y axil

80
Detalle 12: Unión mediante una platabanda con tornillos calibrados
Detalle 12

12/ Unión mediante una platabanda con tornillos calibrados

12/ Unión mediante una platabanda con tornillos de inyección sin pretensar

12/ Δσ\Delta\sigma calculado sobre la sección neta

50
Detalle 13: Unión atornillada
Detalle 13

13/ Δσ\Delta\sigma calculado sobre la sección neta

50

Efecto de escala

>30 mm\emptyset > 30 \text{ mm}

ks=(30ϕ)1/4k_s = \left(\frac{30}{\phi}\right)^{1/4}
Detalle 14: Tornillo a tracción
Detalle 14

14/ Tornillos y barras en tracción con rosca laminada o aterrajada.

Para diámetros grandes (tornillos de anclaje) considérese el factor de escala.

14/ Δσ\Delta\sigma se calcula usando el área a tracción del tornillo. Deben considerarse las flexiones y tracciones resultantes del apalancamiento o de otras fuentes.

En tornillos pretensados debe considerarse la reducción de la carrera de tensión.

100
m=5
Detalle 15: Tornillo a corte
Detalle 15

Tornillos a corte simple o doble

Con la rosca fuera del plano de corte

  • Tornillos calibrados
  • Tornillos normales sin inversiones de carga (tornillos de clase 5.6, 8.8 ó 10.9)

15/ Δτ\Delta\tau se calcula para el área resistente. Se tendrán en cuenta las cargas y flexiones adicionales debidas al efecto palanca, así como el efecto (favorable) del pretensado.

Tabla C.5 Secciones armadas soldadas
Categoría del detalle Detalle constructivo Descripción Requisitos
125
Detalles 1 y 2: Cordones longitudinales
Detalles 1 y 2

Cordones longitudinales continuos

Cordones a tope automáticos por ambos lados.

Cordones en ángulo automáticos.

Los extremos de las platabandas deben comprobarse usando los detalles 5) ó 6) de la tabla C.6

Detalles 1) y 2)

No se permite interrupción alguna del cordón excepto si lo repara un especialista y se inspecciona la reparación

112
Detalles 3 y 4: Cordones automáticos con interrupciones
Detalles 3 y 4

Cordones automáticos a tope o en ángulo hechos desde ambos lados pero con interrupciones en el soldeo.

Cordones a tope automáticos hechos desde un solo lado con una chapa dorsal continua sin interrupciones en el soldeo.

4) Si en este detalle se producen interrupciones en el soldeo debe utilizarse la clase 100

100
Detalles 5 y 6: Cordones manuales
Detalles 5 y 6

Cordones manuales a tope o en ángulo

Cordones a tope manuales o automáticos hechos desde un solo lado en vigas cajón

6) Es esencial un ajuste perfecto entre las chapas de ala y alma. El borde del alma debe prepararse de modo que se consiga penetración regular en la raíz sin interrupciones

100
Detalle 7: Cordones reparados
Detalle 7

7) Cordones a tope o en ángulo, ejecutados automática o manualmente (detalles 1 a 6) y reparados.

7) La categoría original se puede recuperar si un especialista procede a un amolado para eliminar los defectos visibles y si se lleva un control adecuado

80
Detalle 8: Cordones intermitentes
Detalle 8

8) Cordones en ángulo longitudinales intermitentes

8) Δσ\Delta\sigma calculado a partir de las tensiones normales en el ala

71
Detalle 9: Cordones con groeras
Detalle 9

9) Cordones longitudinales a tope y en ángulo, continuos o intermitentes con groeras de diámetro no superior a 60 mm

9) Δσ\Delta\sigma calculado a partir de las tensiones normales en el ala

125
Detalle 10: Cordones a tope longitudinales
Detalle 10

10) Cordones a tope longitudinales con ambos lados rectificados en paralelo a la dirección de carga, 100% END

112

10) Sin amolado ni interrupciones

90

10) Con interrupciones

140
Detalle 11: Costura longitudinal en secciones huecas
Detalle 11

11) Costura longitudinal con soldadura automática sin interrupciones en secciones huecas

11) Libre de defectos fuera de las tolerancias de UNE-ENV 1090-1:1997

Espesor de pared t12,5 mmt \le 12,5 \text{ mm}

125

11) Costura longitudinal con soldadura automática sin interrupciones en secciones huecas

11) Espesor de pared t>12,5 mmt > 12,5 \text{ mm}

90

11) Con posiciones de arranque/parada

Para los detalles 1 a 11 repasados mediante mecanizado se pueden aplicar las categorías correspondientes a soldadura automática.
Tabla C.6 Soldaduras a tope transversales (de fuerza)
Categoría del detalle Detalle constructivo Descripción Requisitos
112
Detalles 1, 2, 3 y 4
Detalles 1, 2, 3 y 4

Sin chapa dorsal

Empalmes de chapas

Empalmes de ala y alma en vigas armadas soldados antes de su ensamble

Cordones a tope de sección completa en perfiles laminados sin groeras

Empalmes en chapas de ancho o canto variable con pendientes 1/4\le 1/4

Todas los cordones enrasados en la dirección de la flecha

Chapas de derrame eliminadas tras su uso, bordes de placas rectificados en dirección de las tensiones

Soldadas desde ambos lados; comprobadas mediante END.

Detalle 3: Secciones laminadas con las mismas dimensiones sin diferencias de tolerancia

90
Detalles 5, 6 y 7
Detalles 5, 6 y 7

Empalmes de chapas

Cordones a tope de penetración total en perfiles laminados sin groeras

Empalmes transversales en chapas de ancho o canto variable con pendientes 1/4\le 1/4

La altura del sobreespesor del cordón no superará el 10% de su anchura, con transición suave a la superficie de la placa

Chapas de derrame eliminadas tras su uso; bordes de placas rectificados en dirección de las tensiones.

Soldado desde ambos lados; comprobados con END

Detalles 5 y 7

Soldaduras hechas en posición plana

90
Detalle 8: Cordones con groeras
Detalle 8

Efecto de escala para t>25 mmt > 25 \text{ mm}

ks=(25t)0,2k_s = \left(\frac{25}{t}\right)^{0,2}

Cordones a tope de penetración total de perfiles laminados con groeras

Todas los cordones enrasados en la dirección de la flecha

Chapas de derrame eliminadas tras su uso; bordes de placas rectificados en dirección de las tensiones

Soldadas desde ambos lados; comprobadas mediante END

Secciones laminadas con las mismas dimensiones sin diferencias de tolerancia

80
Detalles 9, 10 y 11
Detalles 9, 10 y 11

Empalmes transversales en vigas armadas soldadas sin groeras

Cordones a tope en sección completa de perfiles laminados con groeras

Empalmes transversales en chapas, secciones laminadas o vigas armadas

La altura del sobreespesor del cordón no superará el 10% de su anchura, con transición suave a la superficie de la placa

Soldadura no aislada

Chapas de derrame eliminadas tras su uso; bordes de placas rectificados en dirección de las tensiones

Soldadas desde ambos lados; comprobadas mediante END

Detalle 10

La altura del sobreespesor del cordón no mayor del 10% de su anchura, con transición suave a la superficie de la placa

63
Detalle 12
Detalle 12

12) Soldadura a tope en sección completa de perfiles laminados sin groeras

Chapas de derrame eliminadas tras su uso; bordes de placas rectificados en dirección de las tensiones.

Soldadas desde ambos lados

36
Detalle 13
Detalle 13

13) Cordones a tope desde un solo lado

13) Sin chapa dorsal

71

13) Cordones a tope desde un lado. Sólo cuando la penetración total se comprueba mediante un adecuado END

71
Detalles 14 y 15
Detalles 14 y 15

Efecto de la escala para t>25 mmt > 25 \text{ mm}

ks=(25t)0,2k_s = \left(\frac{25}{t}\right)^{0,2}

Con chapa dorsal

14) Empalme transversal

15) Empalme transversal con ancho o canto variable con pendiente 1/4\le 1/4 También es válido para placas curvas

Detalles 14) y 15)

Las soldaduras en ángulo que sujetan la chapa dorsal deben terminar 10 mm\ge 10 \text{ mm} desde los bordes de la placa cargada

50
Detalle 16
Detalle 16

16) Cordones transversal a tope en una chapa dorsal permanente con canto o ancho variable con una pendiente 1/4\le 1/4 También es válido para placas curvas

Cuando los cordones en ángulo de la chapa dorsal terminan <10 mm< 10 \text{ mm} del borde de la placa, o si no se puede garantizar un buen ajuste

71
Detalle 17
Detalle 17

Efecto de escala para t>25 mmt > 25 \text{ mm} y generalización para la excentricidad

ks=[1+6lt1t11,5t11,5+t21,5](25t1)0,2k_s = \left[ 1 + \frac{6l}{t_1} \frac{t_1^{1,5}}{t_1^{1,5} + t_2^{1,5}} \right] \left( \frac{25}{t_1} \right)^{0,2}

17) Soldadura a tope transversal, diferentes espesores sin transición, ejes alineados

Igual al detalle 1 en tabla C.6
Detalles 18 y 19
Detalles 18 y 19

18) Cordones a tope en alas cruzadas

Detalles 18) y 19)

La resistencia a fatiga en dirección perpendicular tiene que comprobarse con la tabla C.5, detalles 4 ó 5

Igual al detalle 4 en tabla C.5
Detalles 18 y 19
Detalle 19

19) Con radio de transición según tabla C.5 detalle 4

Tabla C.7 Casquillos y rigidizadores soldados
Categoría del detalle Detalle constructivo Descripción Requisitos
80 L50 mmL \le 50 \text{ mm} (Cat 80)
Detalle 1: Casquillos longitudinales
Detalle 1

Casquillos longitudinales

1) La categoría varía según la longitud L del casquillo

El espesor del casquillo debe ser inferior a su altura.

En caso contrario véase la tabla C.6 detalles 5 ó 6

71 50<L80 mm50 < L \le 80 \text{ mm} (Cat 71)
63 80<L100 mm80 < L \le 100 \text{ mm} (Cat 63)
56 L>100 mmL > 100 \text{ mm} (Cat 56)
71

L>100 mmL > 100 \text{ mm}

α<45\alpha < 45^{\circ}

Detalle 2: Casquillo longitudinal
Detalle 2

2) Casquillo longitudinal a la placa o al tubo

80

r>150 mmr > 150 \text{ mm}

Detalle 3: Cartela soldada con radio
Detalle 3

3) Cartela soldada con cordón longitudinal y acuerdo de transición a la placa o tubo; el final del cordón reforzado (penetración total); longitud del cordón reforzado > r

Detalles 3) y 4)

El radio del acuerdo de transición formado mediante mecanizado o corte con gas de la cartela antes de la soldadura, amolado posterior del área de cordón paralela a la dirección de la flecha de modo que la raíz de la soldadura transversal quede eliminado completamente

90

rL1/3\frac{r}{L} \ge 1/3 o bien r>150 mmr > 150 \text{ mm}

Detalle 4: Cartela soldada al borde
Detalle 4

4) Cartela soldada al borde de la placa o ala de la viga

71

16rL13\frac{1}{6} \le \frac{r}{L} \le \frac{1}{3}

50

rL<16\frac{r}{L} < \frac{1}{6}

40
Detalle 5: Soldado sin radio
Detalle 5

5) Soldado sin radio de transición

80

t50 mmt \le 50 \text{ mm}

Detalles 6 y 7: Casquillos transversales
Detalles 6 y 7

Casquillos transversales

6) Soldados a placa

Rigidizadores verticales soldados a una viga o viga armada

Diafragmas de vigas cajón soldadas al ala o alma. No es posible para perfiles huecos. También válido para rigidizadores anulares

Detalles 6) y 7)

Extremos de cordón depositados cuidadosamente para eliminar cualquier rebaje que pueda estar presente.

7) Δσ\Delta\sigma se calcula usando las tensiones principales si el rigidizador termina en el alma.

71

50<t80 mm50 < t \le 80 \text{ mm}

80
Detalle 9: Conectores
Detalle 9

9) Conectores soldados al metal base

Tabla C.8 Uniones soldadas de fuerza
Categoría del detalle Detalle constructivo Descripción Requisitos
80 (L<50L<50)

Todo tt

Detalle 1: Juntas cruciformes y en T
Detalle 1

Juntas cruciformes y en T

1) Fallo de la raíz en soldaduras a tope de penetración total y uniones de penetración parcial

Como resultado de la inspección se comprueba que está libre de discontinuidades y desalineaciones que excedan EN 1090

Se usan las tensiones nominales modificadas para calcular Δσ\Delta\sigma. En juntas con penetración parcial se precisan 2 comprobaciones de fatiga. Se comprueban primero las fisuras de la raíz mediante las tensiones definidas en la sección 5 usando la categoría 36* para ΔσW\Delta\sigma_W y la 80 para ΔτW\Delta\tau_W. A continuación se calcula la fisuración de la raíz calculando Δσ\Delta\sigma en las placas portantes.

Detalles 1) a 3)

La desalineación de las placas portantes no debe superar el 15% del espesor de la placa intermedia

71 (50<L<8050 < L < 80)
63 (80<L<10080 < L < 100)
56 (100<L<120100 < L < 120)
56 (L>120,t<20L > 120, t < 20)
50 (120<L200,t>20120 < L \le 200, t > 20)
50 (L>200,20<t<30L > 200, 20 < t < 30)
45 (200<L300,t>30200 < L \le 300, t > 30)
45 (L>300,30<t<50L > 300, 30 < t < 50)
40 (L>300,t>50L > 300, t > 50)
Como el detalle 1
Detalle 2: Fallo de raíz borde
Detalle 2

Chapa flexible

2) Fallo de la raíz desde el borde del Casquillo a la placa, con picos de tensión en los extremos del cordón debido a deformaciones locales de la placa

36*
Detalle 3: Unión en T a tope
Detalle 3

3) Fallo de la raíz en uniones a tope con sección T y penetración parcial o cordones en ángulo y penetración total efectiva en unión en T a tope

Según el detalle 1
Detalle 4: Unión con cubrejunta
Detalle 4

>10 mm> 10 \text{ mm}

Área de tensiones del panel principal: pendiente 1/2

Uniones soldadas con cubrejunta

4) Unión soldada en ángulo con cubrejunta

Δσ\Delta\sigma en la placa principal se calcula basándose en el área mostrada en el croquis.

Δσ\Delta\sigma se calcula en las placas cubrejunta

Detalles 4) y 5)

Final del cordón a más de 10 mm del extremo de la placa.

Debe comprobarse (usando el detalle 8) la fisuración a cortante en la soldadura

45*
Detalle 5: Unión con cubrejunta
Detalle 5

>10 mm> 10 \text{ mm}

Cubrejunta

5) Unión soldada en ángulo con cubrejunta

56* (t20t \le 20)

50 (20<t3020 < t \le 30)

45 (30<t5030 < t \le 50)

40 (t>50t > 50)

Valores tc<tt_c < t

Detalle 6: Platabandas
Detalle 6

Platabandas en vigas y vigas armadas

6) Zonas extremas de platabandas sencillas o múltiples con o sin soldadura frontal

6) Si la platabanda es más ancha que el ala, se precisa un cordón frontal. Esta soldadura debe depositarse cuidadosamente para eliminar rebajes. La longitud máxima de la platabanda es de 300 mm. Para casquillos más cortos consúltese el detalle 1)

56
Detalle 7: Cubrejuntas
Detalle 7

Cordón frontal reforzado 1/4\le 1/4

7) Cubrejuntas en vigas y vigas armadas

7) Cordón frontal depositado y rebajado. Además, si tc>20 mmt_c > 20 \text{ mm} el frente de la placa en el extremo de contacto con una pendiente <1/4< 1/4

80
m = 5
Detalles 8 y 9
Detalles 8 y 9

>10 mm> 10 \text{ mm}

8) Cordones en ángulo continuos transmitiendo un flujo de cortante, tal como en un alma soldada a un ala en vigas armadas

Cordón en ángulo con cubrejunta.

8) Δτ\Delta\tau se calcula a partir del área de garganta del cordón

9) Δτ\Delta\tau se calcula a partir del área de garganta considerando la longitud total de la soldadura. El final de los cordones a más de 10 mm del borde de la placa

Véase EN 1994-2 (90 m = 8)
Detalle 10: Conectores
Detalle 10

Conectadores de corte

10) Para uso en estructuras mixtas

10) Δτ\Delta\tau se calcula en la sección nominal del conector

71
Detalle 11: Junta articulada tubular
Detalle 11

11) Junta articulada tubular con 80% de soldadura a tope con penetración total

11) Raíz depositada de la soldadura. Δτ\Delta\tau se calcula en el tubo

40
Detalle 12: Junta articulada tubular soldaduras ángulo
Detalle 12

12) Junta articulada tubular con soldaduras en ángulo

12) Δσ\Delta\sigma calculado en el tubo

Tabla C.9 Unión de alas superiores a almas de vigas carril
Categoría del detalle Detalle constructivo Descripción Requisitos
160
Detalle 1
Detalle 1

1) Perfiles laminados I ó H

1) Rango de tensiones verticales de compresión Δσvert\Delta\sigma_{vert} en el alma debido a la carga de ruedas

71
Detalle 2
Detalle 2

2) Soldadura a tope con penetración total

36*
Detalle 3
Detalle 3

3) Cordones a tope de penetración parcial o penetración total efectiva (EN.1993-1.8)

3) Carrera de tensiones de compresión Δσvert\Delta\sigma_{vert} en la garganta de la soldadura debida a carga de ruedas

36*
Detalle 4
Detalle 4

4) Soldaduras en ángulo

71
Detalle 5
Detalle 5

5) Ala de la sección T con penetración completa en soldadura a tope

5) La carrera de tensiones verticales de compresión Δσvert\Delta\sigma_{vert} en el alma debida a carga de ruedas

36*
Detalle 6
Detalle 6

6) Ala de la sección T con penetración parcial en soldadura a tope o penetración total efectiva según EN.1993-1.8

6) Carrera de tensiones de compresión Δσvert\Delta\sigma_{vert} en la garganta de la soldadura debida a carga de ruedas

36*
Detalle 7
Detalle 7

7) Ala de la sección T con soldaduras en ángulo

Tabla C.10 Secciones huecas
Categoría del detalle Detalle constructivo Descripción Requisitos
71
Detalle 1: Uniones tubo-placa
Detalle 1

1) Uniones tubo-placa; tubos aplastados, soldadura a tope (acanaladura en X)

1) Δσ\Delta\sigma calculado en el tubo. Sólo válido para diámetros de tubo inferiores a 200 mm

71 (α45\alpha \le 45^{\circ})
Detalle 2: Tubo ranurado
Detalle 2

2) unión tubo-placa; tubo ranurado y soldado a la placa. Agujeros en el extremo de la ranura

2) Δσ\Delta\sigma calculado en el tubo. La fisuración a cortante en la soldadura debe comprobarse usando la tabla 8.5, detalle 8)

63 (α>45\alpha > 45^{\circ})
71
Detalle 3: Uniones a tope transversales
Detalle 3

Uniones a tope transversales

3) Uniones mediante soldadura a tope, extremo a extremo entre secciones estructurales circulares huecos

Detalles 3) y 4)

La convexidad de la soldadura 10%\le 10\% del ancho del cordón, con transiciones suaves.

Soldado en posición plana, inspeccionado y libre de defectos superiores a las tolerancias UNE-ENV 1090-4:1998

Clasificable en 2 categorías más altas si t>8 mmt > 8 \text{ mm}

56
Detalle 4: Uniones cordones ángulo
Detalle 4

4) Secciones estructurales huecas circulares o rectangulares unidas mediante cordones de ángulo

71
Detalle 5: Accesorios soldados
Detalle 5

L100 mmL \le 100 \text{ mm}

Accesorios soldados

5) Secciones estructurales huecas, circulares o rectangulares unidas mediante cordones en ángulo a otra sección

1) Soldaduras que no transmitan cargas.

  • anchura paralela a dirección de tensiones L100 mmL \le 100 \text{ mm}
  • para otros casos véase tabla 8,4
50
Detalle 6: Empalmes soldados circulares
Detalle 6

Empalmes soldados

6) Secciones estructurales circulares huecas; soldadas a tope, extremo a extremo con una placa intermedia

Detalles 6) y 7)

  • Soldaduras portantes
  • Tras inspección y sin encontrar defectos superiores a las tolerancias ENyyy2EN_{yyy}^2
  • Clasificable en 1 categoría más alta si t>8 mmt > 8 \text{ mm}
45
Detalle 7: Empalmes soldados rectangulares
Detalle 7

7) Secciones estructurales rectangulares huecas; soldadas a tope, extremo a extremo con una placa intermedia

40
Detalle 8: Secciones circulares a tope
Detalle 8

8) Secciones estructurales circulares huecas, soldadas a tope, extremo a extremo con placa intermedia

Detalles 8) y 9)

  • Soldaduras portantes
  • Espesor de pared t8 mmt \le 8 \text{ mm}
36
Detalle 9: Secciones rectangulares a tope
Detalle 9

9) Secciones estructurales rectangulares huecas, soldadas a tope, extremo a extremo con placa intermedia

Tabla C.11 Secciones huecas
Categoría del detalle Detalle constructivo Requisitos
90
m = 5
t0ti2,0\frac{t_0}{t_i} \ge 2,0

Uniones con huelgo: detalle 1); juntas K y N; secciones estructurales circulares huecas

Detalle 1: Uniones con huelgo
Detalle 1

Detalles 1) y 2)

Se precisa una comprobación por separado para los cordones y las diagonales.

Para valores intermedios del índice t0ti\frac{t_0}{t_i} interpólese linealmente entre las categorías de los detalles.

Se permiten soldaduras en ángulo para diagonales con espesor de pared t8 mmt \le 8 \text{ mm}

t0 y ti8 mmt_0 \text{ y } t_i \le 8 \text{ mm}

35θ5035^{\circ} \le \theta \le 50^{\circ}

b0/t0t0/ti25b_0/t_0 \cdot t_0/t_i \le 25

d0/t0t0/ti25d_0/t_0 \cdot t_0/t_i \le 25

0,4bi/b01,00,4 \le b_i/b_0 \le 1,0

0,25di/d01,00,25 \le d_i/d_0 \le 1,0

b0200 mmb_0 \le 200 \text{ mm}

d0300 mmd_0 \le 300 \text{ mm}

0,5h0li/p0,25h0-0,5 h_0 \le l_{i/p} \le 0,25 h_0

0,5d0li/p0,25d0-0,5 d_0 \le l_{i/p} \le 0,25 d_0

eo/p0,02b0 oˊ 0,02d0e_{o/p} \le 0,02 b_0 \text{ ó } \le 0,02 d_0 (eo/pe_{o/p} es la excentricidad fuera del plano)

45
m = 5
t0ti1,0\frac{t_0}{t_i} \ge 1,0
71
m = 5
t0ti2,0\frac{t_0}{t_i} \ge 2,0

Uniones con huelgo: detalle 2): juntas K y N; secciones estructurales circulares huecas

Detalle 2: Uniones con huelgo rectangulares
Detalle 2

Detalle 2)

0,5(b0bi)g1,1(b0bi)0,5 (b_0 – b_i) \le g \le 1,1 (b_0 – b_i)

g2t0g \ge 2 t_0

(Más requisitos comunes con Detalles 1 listados arriba)

36
m = 5
t0ti1,0\frac{t_0}{t_i} \ge 1,0
71
m = 5
t0ti1,4\frac{t_0}{t_i} \ge 1,4

Juntas superpuestas: detalle 4):

Juntas en N; secciones estructurales circulares huecas

Detalle 3: Juntas superpuestas circulares
Detalle 3

Detalles 3) y 4)

30%solape100%30\% \le \text{solape} \le 100 \%

Se precisa comprobación por separado de cordones y diagonales.

Para valores intermedios del índice t0/tit_0/t_i interpólese linealmente entre categorías de detalles.

Se permiten soldaduras en ángulo para diagonales con espesor de pared t8 mmt \le 8 \text{ mm}

t0 y ti8 mmt_0 \text{ y } t_i \le 8 \text{ mm}

35θ5035^{\circ} \le \theta \le 50^{\circ}

b0/t0t0/ti25b_0/t_0 \cdot t_0/t_i \le 25

d0/t0t0/ti25d_0/t_0 \cdot t_0/t_i \le 25

0,4bi/b01,00,4 \le b_i/b_0 \le 1,0

0,25di/d01,00,25 \le d_i/d_0 \le 1,0

b0200 mmb_0 \le 200 \text{ mm}

d0300 mmd_0 \le 300 \text{ mm}

0,5h0li/p0,25h0-0,5 h_0 \le l_{i/p} \le 0,25 h_0

0,5d0li/p0,25d0-0,5 d_0 \le l_{i/p} \le 0,25 d_0

eo/p0,02b0 oˊ 0,02d0e_{o/p} \le 0,02 b_0 \text{ ó } \le 0,02 d_0 (eo/pe_{o/p} es la excentricidad fuera del plano)

56
m = 5
t0ti=1\frac{t_0}{t_i} = 1
71
m = 5
t0ti1,4\frac{t_0}{t_i} \ge 1,4

Juntas superpuestas: detalle 4):

Juntas en N; secciones estructurales rectangulares huecas

Detalle 4: Juntas superpuestas rectangulares
Detalle 4
50
m = 5
t0ti=1\frac{t_0}{t_i} = 1

C.4 Comprobación

  1. Son admisibles los formatos de acumulación de daño o de carrera equivalente. Comprende los siguientes pasos, cada uno de los cuales se reflejará en el apartado correspondiente de la memoria del proyecto:
    1. definición del registro elemental de cargas (por ejemplo, cada pasada del carro en un puente grúa) y del número de veces que se repite a lo largo de la vida útil de la estructura. La definición del registro de cargas y del número de repeticiones vendrá dada en cada caso por las especificaciones particulares del sistema;
    2. definición de los detalles estructurales a comprobar (por ejemplo, los cordones de ala de un empalme soldado en una viga carrilera) y obtención del registro elemental de tensiones (por ejemplo, las tensiones normales en las alas en la sección del citado empalme). El procedimiento de cálculo de tensiones seguirá lo establecido en los apartados precedentes y tendrá en cuenta, cuando proceda, los posibles efectos de amplificación por el carácter dinámico de las acciones;
    3. determinación del número de ciclos y de su amplitud (carrera). Son aceptables los métodos de "vaciado de la alberca" o de "flujo de agua". No es necesario considerar los ciclos cuyas carreras sean inferiores al límite de corte. El resultado de esta operación, ponderado por el número de veces que se repite el ciclo de carga a lo largo de la vida útil de la estructura, se representa en forma de espectro;
    4. dibujo del espectro de amplitudes (carreras);
    5. obtención, para cada carrera de tensiones, del número de ciclos hasta fallo. Entrando en las curvas S-N correspondientes al detalle analizado con la carrera de tensión de cálculo (multiplicada por γFf\gamma_{Ff}) se obtiene el número de ciclos a fallo NRiN_{Ri};
    6. obtención del daño acumulado conforme a la regla de Palmgren-Miner.
  2. Una vez obtenido el daño total el criterio de comprobación puede formularse en daño (simplemente comprobar que el daño acumulado sea inferior a la unidad) o en la carrera equivalente de tensiones.
Formato de comprobación de fatiga
Figura C.3 Formato de comprobación

Documento Básico SE - Seguridad Estructural

Versión a-2007