-YEINER HERNÁNDEZ GONZÁLEZ -GRECHEN GALAN ORIOL El fenómeno de la fatiga en puentes AUTORES: -YEINER HERNÁNDEZ GONZÁLEZ -GRECHEN GALAN ORIOL -SERGIO GUERRA GÓMEZ

OBJETIVOS Constituyen objetivos de este trabajo analizar el fenómeno de la fatiga en el apasionante mundo de los puentes, así como las consecuencias y efectos que esta pueda causar atendiendo a las propiedades físicas del material utilizado.

¿Que es la fatiga? La fatiga se puede definir como el deterioro de un material bajo ciclos repetidos de tensión y deformación, que conducen a un agrietamiento progresivo que acaba por producir la fractura o destrucción.

Fatiga en puentes de hormigón armado Algunos códigos de diseño dan procedimientos para la evaluación de estructuras de hormigón armado sujetas a cargas de fatiga. La resistencia a la fatiga se define como el rango te tensión cuya carga de fatiga produce la fractura en aproximadamente 2 millones de ciclos. La resistencia a la fatiga característica se define como un 50 % factible a 2 millones de ciclos.

Fases de un Fallo por Fatiga Los fallos por Fatiga se producen en tres fases: Fase 1 (Iniciación): Una o más grietas se desarrollan en el material. Las grietas pueden aparecer en cualquier punto del material pero en general ocurren alrededor de alguna fuente de concentración de tensión y en la superficie exterior donde las fluctuaciones de tensión son más elevadas.

Fase 2 (Propagación): Etapa I: una vez nucleada una grieta, entonces se propaga muy lentamente y, en metales policristalinos, a lo largo de planos cristalográficos de tensión de cizalladura alta; las grietas normalmente se extienden en pocos granos en esta fase.

Fase 2 (Propagación): Etapa II: la velocidad de extensión de la grieta aumenta de manera vertiginosa y en este punto la grieta deja de crecer en el eje del esfuerzo aplicado para comenzar a crecer en dirección perpendicular al esfuerzo aplicado. La grieta crece por un proceso de enromamiento y agudizamiento de la punta a causa de los ciclos de tensión.

Fase 3 (Rotura): Al mismo tiempo que la grieta aumenta en anchura, el extremo avanza por continua deformación por cizalladura hasta que alcanza una configuración enromada. Se alcanza una dimensión crítica de la grieta y se produce la rotura.

Tensiones cíclicas y límite de fatiga La tensión puede ser axial (tensión y compresión), de flexión o torsional. En general, son posibles tres modos distintos de tensión fluctuante en el tiempo

Curva S-N representativa Estas curvas se obtienen a través de una serie de ensayos donde una probeta del material se somete a tensiones cíclicas con una amplitud máxima relativamente grande (aproximadamente 2/3 de la resistencia estática a tracción). Se cuentan los ciclos hasta rotura. Este procedimiento se repite en otras probetas a amplitudes máximas decrecientes. Los resultados se representan en un diagrama de tensión, S, frente al logaritmo del número N de ciclos hasta la rotura para cada una de las probetas. Los valores de S se toman normalmente como amplitudes de la tensión .

Necesidad de efectuar la comprobación frente a la fatiga Elementos que soportan aparatos de elevación o cargas móviles, tales como los ya citados caminos de rodadura de puentes grúa. Elementos que soportan máquinas rotatorias o vibratorias, tales como prensas, machacadoras, molinos, etc. Elementos sometidos a oscilaciones inducidas por el viento o por el oleaje. Elementos sometidos a oscilaciones inducidas por la acumulación de personas, tales como pasarelas de peatones, graderíos de estadios o teatros, etc.

Recomendaciones Prácticas de Diseño a Fatiga en puentes Seleccionar materiales tolerantes a cargas cíclicas. Reducir/eliminar concentraciones de tensiones severas No permitir esquinas vivas o cambios de sección bruscos. Especificar procesos de fabricación que den resistencia a la fatiga -- trabajo en frío, granallado. Especifican tratamientos térmicos que aumenten la resistencia a fatiga -- Nitridación/Carburización.

CONCLUSIONES Se puede decir que el fenómeno de la fatiga afecta de manera directa a las estructuras solicitadas con cargas cíclicas, y en el campo de los puentes se refleja principalmente en puentes de acero debido al nivel de ductilidad, aunque se encuentre presente en puentes de hormigón armado.   Luego, dado la importancia que tiene dicho hecho se hace imprescindible la comprobación y el diseño de una estructura de puente, en el estado limite de fatiga para verificar que ninguna parte del mismo sufrirá daños como consecuencia del paso intermitente y repetido de los vehículos durante todo el servicio previsto.