La mecánica de fracturas estructurales es el campo de la ingeniería estructural que se ocupa del estudio de estructuras portadoras de carga que incluye uno o varios componentes defectuosos o dañados. Utiliza métodos de mecánica sólida analítica , ingeniería estructural, ingeniería de seguridad , teoría de probabilidad y teoría de catástrofes para calcular la carga y la tensión en los componentes estructurales y analizar la seguridad de una estructura dañada.
Existe una analogía directa entre la mecánica de fractura de sólidos y la mecánica de fractura estructural:
| Mecánica de fracturas | Mecánica de fracturas estructurales | |
|---|---|---|
| Modelo | Sólido con una grieta | Estructura de varios componentes con un componente defectuoso |
| Fuerza impulsora defectuosa | Factor de intensidad del estrés | Estrés por sobrecarga |
| Propiedad del sistema | Tenacidad a la fractura | Capacidad de reserva / robustez estructural |
Existen diferentes causas de la falla del primer componente:
- sobrecarga mecánica , fatiga (material) , escenario imprevisto, etc.
- “Intervención humana” como comportamiento poco profesional o un ataque terrorista.
Hay dos escenarios típicos:
- Una falla localizada NO causa el colapso inmediato de toda la estructura.
- Toda la estructura falla inmediatamente después de que falla uno de sus componentes.
Si la estructura no colapsa inmediatamente, hay un período de tiempo limitado hasta la falla estructural catastrófica de toda la estructura. Existe un número crítico de elementos estructurales que define si el sistema tiene capacidad de reserva o no. [ cita requerida ]
Los ingenieros de seguridad utilizan la falla del primer componente como indicador e intentan intervenir durante el período de tiempo dado para evitar la catástrofe de toda la estructura. Por ejemplo, la metodología “Fuga antes de la rotura” [1] significa que se descubrirá una fuga antes de que ocurra una falla catastrófica de todo el sistema de tuberías en servicio. Se ha aplicado a recipientes a presión, tuberías nucleares, gasoductos y oleoductos, etc.
Los métodos de mecánica de fracturas estructurales se utilizan como cálculos de verificación para estimar la sensibilidad de una estructura a la falla de su componente. [ cita requerida ]
El fallo de un sistema complejo con redundancia paralela se puede estimar basándose en las propiedades probabilísticas de los elementos del sistema.
Ver también [ editar ]
- Falla catastrófica: falla repentina y total de la cual la recuperación es imposible
- Teoría de la catástrofe - Área de las matemáticas
- Mecánica de fracturas : campo de la mecánica que se ocupa del estudio de la propagación de grietas en materiales.
- Seguridad nuclear tecnológica y física
- Colapso progresivo
- Ingeniería de seguridad : disciplina de la ingeniería que asegura que los sistemas diseñados brinden niveles aceptables de seguridad.
- Integridad estructural y falla : evento de ingeniería en el que la integridad estructural de una construcción se ve comprometida debido a la falla de los componentes de la estructura.
Referencias [ editar ]
- ^ Aplicabilidad del concepto de fuga antes de la rotura. Informe del programa extrapresupuestario del OIEA sobre la seguridad de las centrales nucleares WWER-440 modelo 230, 1993
- ^ Kokcharov I. Evaluación de probabilidad de falla de estructuras redundantes paralelas. Mecánica de fracturas teórica y aplicada, volumen 36, número 2, septiembre-octubre de 2001, páginas 109-114
