COMENTARIOS AL APÉNDICE K. FUERZAS CONCENTRADAS, ACUMULACIÓN DE AGUA Y FATIGA C A-K.3. DIMENSIONAMIENTO PARA CARGAS CÍCLICAS (FATIGA) La mayoría de los elementos estructurales de las estructuras de edificios no están sometidos a un gran número de ciclos de máxima tensión. Como consecuencia de ello, no es necesario realizar su Proyecto considerando el efecto de fatiga. Por esto, las especificaciones referidas al Proyecto por efectos de fatiga se incluyen en el Apéndice K. Cuando la fatiga es una consideración del Proyecto Estructural, la severidad de sus efectos depende fundamentalmente del número de ciclos de aplicación de las cargas, la magnitud del rango de tensiones (amplitud) y la severidad de la concentración de tensiones, lo que está asociado con el tipo de detalles del proyecto. Estos factores no son tenidos en cuenta en el proyecto normal de las estructuras de edificios, pero cuando el efecto de fatiga sea importante deberán ser considerados los factores citados. En ese caso se deberán aplicar las especificaciones del Apéndice K, Sección A-K.3.. En general, barras y uniones sometidas a unos pocos miles de ciclos de carga no sufren los efectos de fatiga, excepto tal vez algunos casos de detalles particularmente sensibles a fatiga y en que las tensiones son totalmente alternadas. Esto es porque el rango de tensión estática de diseño admisible está limitado por la tensión de diseño estática. Con bajos niveles de tensiones de tracción cíclicas, el punto es alcanzado con un rango de tensión también pequeño y la fisuración por fatiga no se inicia, independientemente del número de ciclos de carga. Este nivel de tensión se define como umbral de rango de tensión de fatiga FTH. Las tensiones oscilatorias que no incluyan tensiones de tracción, no causan la propagación de fisuras, por lo que esta situación de variación de carga no se considera una situación de fatiga. Por otra parte, en elementos de barras sometidos solamente a tensiones de compresión, se pueden iniciar fisuras de fatiga en zonas que tengan altas tensiones residuales. En esos casos, generalmente las fisuras no se propagan más allá de la región con tensiones residuales, porque la tensión residual es reemplazada por la fisura. Por esta razón los rangos de tensiones que están completamente en compresión no son investigadas por fatiga. Para casos que incluyen tensiones cíclicas alternadas (tensiones reversibles) el rango de tensión se calculará como la suma de los valores absolutos de la máxima tensión de compresión y de la máxima tensión de tracción producidas para las distintas direcciones de actuación de la sobrecarga útil. Cuando los detalles constructivos incluyen más de una categoría en un mismo lugar de una barra, el rango de tensiones deberá ser limitado al correspondiente a la categoría más severa. Reglamento CIRSOC 301, Comentarios Apéndice Cap. K - 151 Cuando las muescas o entalladuras producidas por la fabricación se ubiquen en zonas sometidas a un pequeño rango de tensiones, a menudo no será necesaria una sección de la barra mayor que la requerida para cargas estáticas. Extensos programas de ensayos realizados en probetas a escala natural y fundamentados en análisis teóricos de tensiones (Fisher, Frank,Hirt y McNamee, 1970; Fisher, Albrecht, Yen y Kliingerman, 1974) han confirmado las siguientes conclusiones generales: (1) Grandes rangos de tensiones y la presencia de muescas y entalladuras severas son las variables dominantes para los efectos de fatiga en vigas y detalles constructivos soldados. (2) Otras variables como las tensiones mínimas y máximas no son importantes a los efectos del Proyecto Estructural. (3) Los aceros estructurales con límites de fluencia comprendidos entre 235 MPa y 690 MPa no presentan diferencias significativas en la resistencia a fatiga en detalles constructivos soldados fabricados de manera similar. En razón de que el rango de tensión de diseño puede ser calculado rápidamente por medios computacionales a partir de la expresión de la curva media menos dos veces la desviación estándar de los datos reales de ensayos, el antiguo método que requería múltiples Tablas de ciclos de carga, categorías de tensión, rangos de tensión de diseño y ejemplos ilustrativos, ha sido reemplazado por una sola Tabla (Tabla A-K.3.1.). En este nuevo formato la descripción de la ubicación, la categoría de tensión, los elementos necesarios para definir la ecuación aplicable, la información ilustrativa y los correspondientes ejemplos ilustrativos se presentan en secciones separadas. Los lugares de posible iniciación de la fisura son presentados en el texto y en los dibujos ilustrativos. Un formato similar y similares criterios son utilizados por el Código AWS y otros Reglamentos y Especificaciones Internacionales. Un detalle no cubierto por anteriores ediciones de la Especificación AISC-LRFD son los elementos con chapas traccionadas unidas en su extremo por soldaduras transversales a tope o de filete, en las cuales hay más de un punto de inicio de la fisura por fatiga. Uno de esos puntos es más crítico que los otros, dependiendo del tipo de junta soldada y del espesor del material. Independientemente del punto en que se inicia la fisura dentro de la junta, el rango de tensión de diseño se aplica al material unido en el pie de la soldadura. La resistencia a fatiga de bulones sometidos a tracción es predecible si no existe pretensión o acción de palanca. En este Reglamento se dan criterios para cada detalle no pretensado, tales como pernos y anclajes roscados. En el caso de bulones pretensados la deformación de las partes unidas cuando se aplica el pretensado introduce una acción de palanca, cuya intensidad no es totalmente predecible (Kulak y otros, 1987). Los efectos de la acción de palanca no se limitan al cambio de la tracción promedio en el bulón e incluyen flexión en el área roscada bajo la tuerca. Por estas incertidumbres no se incluyen en este Reglamento, criterios definitivos para calcular los efectos de la acción de palanca y para el rango de tensión de diseño. Para limitar las incertidumbres relacionadas con los efectos de la acción de palanca sobre la fatiga de bulones pretensados, en detalles en que ella ocurre, el rango de tensión de diseño dado en la Tabla A-K.3.1. resulta apropiado para cargas de muchos ciclos solo si la acción de palanca producida por las cargas aplicadas es pequeña. Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios Com. Ap. Cap. K - 152 En este Reglamento no se permite el uso de pasadores no pretensados para uniones sometidas a fuerzas cíclicas de corte. Los bulones instalados en uniones que cumplen las especificaciones de las uniones de deslizamiento crítico resultan ilesos cuando se los somete a tensiones cíclicas de corte suficientes para romper las partes unidas. De allí el criterio especificado en la Sección 2 de la Tabla A-K.3.1.. Reglamento CIRSOC 301, Comentarios Apéndice Cap. K - 153 Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios Com. Ap. Cap. K - 154