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Métodos para aumentar la vida a fatiga en la conexión de costilla a la cubierta en los tableros de acero ortotrópicos de puentes

Autores: KC, Diwakar; Dahal, Bhim Kumar; Dangi, Harish

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Métodos para aumentar la vida a fatiga en la conexión de costilla a la cubierta en los tableros de acero ortotrópicos de puentes


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Civil y Estructural

Palabras clave

Acero
Puentes
Grietas por fatiga
Conexión de costilla a la cubierta
Análisis de elementos finitos
Vida útil por fatiga

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los tableros de acero ortotrópico (OSDs) son muy populares en todo el mundo debido a su bajo peso muerto, alta rigidez en la dirección longitudinal, alta relación de resistencia a peso y pueden ser utilizados en varios tipos de puentes. La vida útil de estos puentes se ve afectada por grietas por fatiga en diferentes partes. Una de las áreas principales donde aparecen las grietas por fatiga en estos puentes es la conexión entre la costilla y el tablero. En esta investigación se lleva a cabo un análisis de elementos finitos utilizando el software ABAQUS/CAE 2022 para determinar las formas de aumentar la vida por fatiga en la conexión entre la costilla y el tablero en los OSDs. En la primera parte, se simulan modelos más pequeños; se analiza la concentración de tensiones y se calcula la tensión en el punto caliente (HSS) de acuerdo con las recomendaciones del Instituto Internacional de Soldadura (IIW) y Det Norske Veritas (DNV). En la segunda parte, se realiza un análisis paramétrico para analizar el efecto de la penetración de la soldadura, el grosor del tablero, el grosor de la costilla y el tipo de conexión entre la costilla y el tablero. En la tercera parte, se lleva a cabo la simulación de modelos similares al campo real para determinar si las conexiones soldadas dobles son mejores que las conexiones soldadas simples. Se analizan diferentes modelos para diferentes casos de carga, como carga de una sola rueda, carga de dos ruedas y también se cambia la posición de las ruedas. Se modifican las condiciones de contorno para analizar si la condición de contorno tiene algún efecto significativo en el resultado obtenido. Se encuentra que los tableros más gruesos, las costillas más delgadas y las conexiones soldadas de baja penetración reducen las concentraciones de tensión en las conexiones entre la costilla y el tablero, lo que en última instancia aumenta la vida por fatiga. Entre los parámetros examinados, el grosor del tablero es el parámetro más importante. Se encuentra que el porcentaje de aumento de tensión con el porcentaje de disminución en el grosor del tablero sigue una relación de potencia. Se espera que la vida por fatiga de la conexión soldada doble sea menor, ya que la concentración de tensión es máxima en la punta de la soldadura en el tablero en el lado exterior del refuerzo cerrado; sin embargo, si las grietas se inician en el lado interior del refuerzo cerrado, las grietas en la raíz de la soldadura de la conexión soldada simple pueden propagarse mucho más rápidamente que las grietas que se inician en el lado interior del refuerzo cerrado en la punta de la soldadura, reduciendo así significativamente la vida por fatiga de la muestra soldada simple.

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