| dc.description | El acero es un material estructural por excelencia debido a la gran ductilidad que
ofrece, y su excelente comportamiento bajo cargas de tracción y flexión. Tal es su
popularidad, que se utiliza en diferentes tipos de mega construcciones en Chile.
Sin embargo, el acero también se puede agrietar después de una cantidad
importante de ciclos de cargas estáticas y dinámicas. Estas grietas pueden ser
causantes de una falla estructural posterior, y al ser parte de construcciones
importantes traen consigo una pérdida económica considerable. Durante los
últimos años, la Ingeniería ha estudiado con determinación el concepto de
tolerancia al daño. Éste indica que, al aparecer una grieta o alguna imperfección
en una estructura determinada, no necesariamente significa que ésta fallará
prontamente, sino que propone realizar un estudio para evaluar la propagación de
esta en el tiempo según la solicitación de carga que reciba. En este trabajo, se
seleccionaron dos tipos de vigas de acero comerciales, donde con pequeñas
intervenciones a su geometría e induciendo una grieta en su centro, se logró
estudiar la propagación de dicha grieta, a través de una prensa hidráulica ubicada
en el laboratorio de Ingeniería de la Universidad de Talca. Al mismo tiempo, las
dimensiones geométricas y propiedades constitutivas de las vigas ensayadas
fueron ingresadas en el software de elementos finitos Salomé-Meca, buscando
comparar los comportamientos experimentales con los de la simulación, y verificar
si este es un método válido para ser utilizado y estudiar la tolerancia al daño en
estructuras. Finalmente, los ensayos realizados en el laboratorio indicaron una
propagación de grieta y una nueva ubicación del frente de grieta, mientras que en
la simulación se obtuvo una propagación de grieta precisa y la ubicación del frente
de grieta milimétricamente similar. Esto indica que se verifica el ensayo experimental con respecto a la simulación computacional, validando este método para estudiar la tolerancia al daño estructural. // ABSTRACT: Steel is by excellence a structural material, thanks to the great ductility it offers, as
well as its outstanding performance under traction and flexure loads. Its popularity
is such, that it is used in a wide range of large-scale constructions in Chile.
Notwithstanding, steel is known to fissure after a considerable number of static and
dynamic load cycles, leading to larger fissures that can ultimately cause structural
failure. Taking into account that typically steel is used in projects of large
proportions, the economic loss that accompanies this failure is usually substantial.
Over recent years, there has been a focus in the field of engineering on damage
tolerance in structures. This is a concept that explains that while fissures and
imperfections may appear in a certain structure, not necessarily does this mean
that there is imminent danger of failure or collapse. Instead, a closer study is
required of the fissures and their propagation over the course of time, depending
on the load demands the structure is subject to. In this thesis, two types of
commercially available steel beams were selected and modified geometrically, by
generating a small, fissure-like cut in their centers. These beams were then tested
in a hydraulic press located in the laboratory of the University of Talca, in order to
study de propagation of the induced fissures. Working in parallel, the beams were
modeled with geometric precision in the finite element software program called
Salomé-Meca, taking care to conserve their physical characteristics in the
program’s design parameters. The objective was to compare the experimental
behavior with that of the beams tested in laboratory trials, and thus verify the
validity of the simulation results, for future study of damage tolerance. Finally, the
tests conducted in the university laboratory resulted in a fissure growth and a new
crack front in test beams, while the program simulation obtained a precise fissure
and a crack front location that was millimetrically similar. This outcome, shows that
the simulation is in keeping with the experimental laboratory results, proving that it is a valuable method for studying tolerance to damage in structures. | |
