Cálculo a fatiga según EN 1992-1-1 en RFEM 6

Artículo técnico sobre el tema del análisis de estructuras usando Dlubal Software

  • Base de conocimientos

Artículo técnico

El cálculo frente a la fatiga según EN 1992-1-1 se debe realizar para componentes estructurales que están sujetos a grandes carreras de tensión y/o muchos cambios de carga. En este caso, las comprobaciones de cálculo para el hormigón y la armadura se realizan por separado. Hay dos métodos de cálculo alternativos disponibles.

Introducción

El cálculo frente a la fatiga de los componentes de hormigón armado se basa en un cálculo explícito frente a la fatiga (nivel de cálculo 3). Este cálculo tiene una alta precisión, pero como resultado requiere una gran cantidad de esfuerzo computacional. Por lo tanto, se han desarrollado dos métodos de cálculo simplificados para mantener el tiempo de computación bajo. Hay un nivel de cálculo 1, que define la carrera de tensión máxima admisible, y un nivel de cálculo 2, que realiza un cálculo de fatiga simplificado con tensiones de daño equivalente.

En RFEM 6, se implementan el nivel de cálculo 1 y el nivel de cálculo 2.

Nivel de cálculo 1 = Método simplificado

Para este cálculo, se requiere la combinación básica de las acciones acíclicas según la ecuación 6.67 de EN 1992-1-1. Esto corresponde a la combinación de acciones "ELS-Frecuente" según la ecuación 6.15 de EN 1990.

Combinación de acciones ELS Frecuente

j1 Gk,j"+"P"+"ψ1,1 Qk,1"+" i>1 ψ2,i Qk,i

En el caso del cálculo de la armadura longitudinal, la carrera máxima de tensiones del acero no debe exceder el valor de la carrera de tensiones especificado en la norma. En cada caso se calculan las cargas debidas a flexión y esfuerzo axil, así como una interacción debida a torsión, flexión, esfuerzo axil y cortante. Aquí, ΔσS,max es la carrera máxima de tensiones del acero, y k1 es el factor para la carrera de tensiones admisible.

Cálculo de la armadura longitudinal, método de cálculo simplificado según hasta 6.8.6

η = σS,maxk1

El cálculo a cortante se realiza con y sin armadura. Para la comprobación de diseño sin armadura de cortante, es necesario cumplir la siguiente condición.

Cálculo de cortante sin armadura según a 6.8.7 (4)

VEd,min / VEd,max  0  VEd,maxVRd,c 0,5 + 0,45 VEd,minVRd,c0,9 bis C50/60 0,8 ab C55/67VEd,min / VEd,max < 0VEd, maxVRd,c  0,5 - VEd,minVRd,c

En el caso de un cálculo con armadura de cortante, la carrera de tensión del esfuerzo cortante no debe exceder la carrera de tensión especificada en la norma.

Cálculo de cortante con armadura, método de cálculo simplificado según hasta 6.8.6

σSw,max = VEd,max - VEd,min × tan (θfat)asw,VEd×d×0,9ηSw = σSw,maxk1  

Las comprobaciones de diseño para la tensión de compresión del hormigón y las bielas de compresión del hormigón deben cumplir la siguiente condición. Para la comprobación de diseño de las bielas de compresión del hormigón, fcd,fat se reduce por el factor ν1 para fisuras de cortante. Las tensiones de compresión del hormigón se determinan a partir de los esfuerzos de flexión y axiles, y las tensiones de las bielas de hormigón a partir de los esfuerzos cortantes y de torsión.

Comprobación de diseño para la tensión de compresión y las bielas del hormigón, método de cálculo simplificado según hasta 6.8.7 (2)

σc,maxfcd,fat0,5+0,45 σc,minfcd,fat 0,9  bei fck  50 N/mm²0,8  bei fck  50 N/mm²

Nivel de cálculo 2 = Método de la carrera de tensión de daño equivalente

Para esta comprobación de diseño, es necesario combinar la acción cíclica con la combinación básica desfavorable según la ecuación 6.69 en EN 1992-1-1.

Combinación de acciones según según la ecuación 6.69

j1Gk,j"+"P"+"ψ1,1Qk,1"+"i>1ψ2,iQk,i"+"Qfat

  • Se debe cumplir la siguiente comprobación de diseño para la armadura longitudinal. En cada caso se calculan las cargas debidas a flexión y esfuerzo axil, así como una interacción debida a torsión, flexión, esfuerzo axil y cortante.

Cálculo de la armadura longitudinal, método de la carrera de tensiones equivalente con daño según a 6.8.5 (3)

γF,fat×σs,equ(N*)σRsk(N*)/γs,fat

Las carreras de tensiones de daño equivalente para los N* ciclos de carga deben ser menores que las carreras de tensiones admisibles para los N* ciclos de carga según las curvas S-N.

Curva de Wöhler (S-N)

El cálculo a cortante se realiza con y sin armadura. Para la comprobación de diseño sin armadura de cortante, es necesario cumplir la siguiente condición.

Cálculo de cortante sin armadura según a 6.8.7 (4)

VEd,min / VEd,max  0  VEd,maxVRd,c 0,5 + 0,45 VEd,minVRd,c0,9 bis C50/60 0,8 ab C55/67VEd,min / VEd,max < 0VEd, maxVRd,c  0,5 - VEd,minVRd,c

En el caso de la comprobación de diseño con armadura de cortante, la carrera de tensión del esfuerzo cortante no debe exceder las carreras de tensión de daño equivalente según la curva S-N especificada en la norma.

Cálculo de cortante con armadura, método de la carrera de tensiones equivalente con daño según a 6.8.5 (3)

σSw,equ(N*)=VEd,max-VEd,min×tan(θfat)asw,VEd×d×0,9σSw,Rsk(N*)=0,35+0,026×ds,w,mds,w×σRsk(N*)ηSw=γF,fat×σSw,equ(N*)σSw,Rsk(N*)γs.fat

Las comprobaciones de diseño para la tensión de compresión del hormigón y las bielas de compresión del hormigón deben cumplir la siguiente condición. Las tensiones de compresión del hormigón se determinan a partir de los esfuerzos de flexión y axiles, y las tensiones de las bielas de hormigón a partir de los esfuerzos cortantes y de torsión.

Comprobación de diseño para la tensión de compresión del hormigón y la biela comprimida del hormigón, método de la carrera de tensión equivalente con daño según 6.8.7

Ecd,max,equ+0,431-Requ1Requ=Ecd,min,equ/Ecd,max,equEcd,min,equ=σcd,min,equ/fcd,fatEcd,max,equ=σcd,max,equ/fcd,fat

Modificación del método de la carrera de tensión de daño equivalente

En las configuraciones de cálculo, puede ajustar manualmente los siguientes parámetros. Afectan a las carreras de tensión.

  • Factor de corrección λs

Este factor de daño equivalente para la fatiga se basa en la construcción de puentes según EN 1992-2, NN.2.1 y NN.3.1. El factor aumenta la carrera de tensión que actúa bajo la carga. Este factor tiene en cuenta el volumen de tráfico, la vida útil y la luz de los elementos de apoyo, así como el número de carriles, el tipo de tráfico y la rugosidad de la superficie.

  • Especificación de los ciclos de carga

El número de ciclos influye en las carreras de tensiones características admisibles según las curvas S-N conforme a la tabla 6.3N.

Resumen

El cálculo frente a la fatiga le permite considerar las diferencias de tensiones debidas a los cambios de carga y los efectos de debilitamiento del material debido al gran número de cargas. Con ambos métodos de cálculo mencionados anteriormente, están disponibles dos opciones para un cálculo de fatiga simplificado.

Nota

La comprobación del diseño frente a la fatiga se realiza por medio de los valores extremos de una o más combinaciones de resultados. Por lo tanto, se debe crear al menos una combinación de resultados para el cálculo.

Autor

Dipl.-Ing. (FH) Richard Haase

Dipl.-Ing. (FH) Richard Haase

Palabras clave

Fatiga Hormigón Hormigón armado Cíclico Curva S-N

Escribir un comentario...

Escribir un comentario...

Contacte con nosotros

Contacta con Dlubal

¿Tiene más preguntas o necesita un consejo? Contáctenos por teléfono, correo electrónico, chat o foro, o busque en la página de preguntas frecuentes, disponible las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

+34 911 438 160

[email protected]

Cálculo de forjados de losa maciza de hormigón en RFEM 6

Cálculo de forjados de losa maciza de hormigón en RFEM 6

Seminario web 27. marzo 2024 13:30 - 14:30 CEST

RFEM 6 | Estudiantes | Introducción al cálculo de hormigón armado

Curso de formación en línea 8. mayo 2024 16:00 - 17:00 CEST

Cálculo de losas de hormigón armado en RFEM 6

Cálculo de losas de hormigón armado en RFEM 6

Seminario web 22. febrero 2024 14:00 - 15:00 CET

Capacitación en línea | Inglés

RFEM 6 | Estudiantes | Introducción al cálculo de hormigón armado

Curso de formación en línea 23. noviembre 2023 16:00 - 17:00 CET

Cálculo sísmico de estructuras de hormigón armado en RFEM 6

Cálculo sísmico de estructuras de hormigón armado en RFEM 6

Seminario web 9. noviembre 2023 14:00 - 15:00 CET

Cálculo de secciones macizas de RSECTION en RFEM 6

Seminario web 14. septiembre 2023 14:00 - 15:00 CEST

Curso de formación | Español

RFEM 6 | Fundamentos básicos

Curso de formación en línea 1. septiembre 2023 14:30 - 17:30 CEST

Capacitación en línea | inglés

Eurocódigo 2 | Estructuras de hormigón según EN 1992-1-1

Curso de formación en línea 27. julio 2023 8:30 - 12:30 CEST

RFEM 6

Concrete Design for RFEM 6

Cálculo

El complemento Cálculo de hormigón permite varias verificaciones según las normas internacionales. Es posible diseñar barras, superficies y pilares, así como realizar análisis de punzonamiento y deformaciones.

Precio de la primera licencia
2.850,00 EUR
RSTAB 9

Concrete Design for RSTAB 9

Cálculo

El complemento Cálculo de hormigón permite varias verificaciones de barras y pilares según las normas internacionales.

Precio de la primera licencia
2.850,00 EUR