Combinaciones de carga para tensiones de tuberías debidas cargas ocasionales

Artículo técnico

Los módulos adicionales RF-PIPING y RF-PIPING Design permiten diseñar sistemas de tuberías según EN 13480-3 [1], ASME B31.1 y B31.3. En el caso de la norma europea, la determinación de las tensiones de tubería está basada en las fórmulas del apartado 12.3 Análisis de flexibilidad. Dependiendo del tipo de tensión, se aplica uno o más momentos resultantes sin considerarse entre ellos. Esta diferenciación ocurre al determinar, por ejemplo, las tensiones debidas a cargas ocasionales.

Ecuación de tensiones 12.3.3-1 para cargas ocasionales según EN 13480-3:
$${\mathrm\sigma}_2\;=\;\frac{{\mathrm p}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm d}_\mathrm o}{4\;\cdot\;{\mathrm e}_\mathrm n}\;+\;\frac{0.75\;\cdot\;\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm M}_\mathrm A}{\mathrm Z}\;+\;\frac{0.75\;\cdot\;\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm M}_\mathrm B}{\mathrm Z}\;\leq\;\mathrm k\;\cdot\;{\mathrm f}_\mathrm t$$

La tensión σ2 consta de tres partes, siendo la presión interna la primera de ellas. Las otras dos sólo se diferencian por el subíndice del momento. El momento MA está compuesto de cargas mecánicas sostenidas (por ejemplo, el peso de la tubería o del fluido). El momento MB representa las cargas ocasionales (por ejemplo, el viento o la nieve). Por tanto, es necesario calcular las partes del momento por separado. Una combinación de carga de tubería devolvería solamente un momento. Por esto, no se puede realizar el cálculo según la fórmula. Esto se puede resolver mediante el uso de combinaciones de resultados. En éstas, es posible agregar o restar los casos de carga o combinaciones. De este modo, las partes individuales son conocidas y pueden diseñarse por separado unas de las otras.

La figura siguiente muestra un ejemplo de una estructura combinada para la situación de cálculo ocasional. La combinación final y la combinación proporcionada para el cálculo están resaltadas en rojo.

Figura 01 - Combinatoria

Opción 1

En la combinación mostrada en la Opción 1, se introduce una combinación de carga de tubería con el atributo "OCC" para el caso de carga de viento. Esta CT5 se combina entonces con las cargas sostenidas habituales en una combinación de resultante nueva CR2. El momento puede ser dividido de este modo en las partes individuales MA y MB.

Opción 2

En la opción 2, la acción de las cargas de viento se examina de una manera más precisa en combinación con otros casos de carga. Se introduce una combinación de cara de tubería nueva, CT5, la cual tiene una estructura similar a la de CT4 e incluye un caso de carga de viento. En la CR3, estas dos situaciones de tensiones operativas se restan entre ellas para que queden solamente los esfuerzos internos del viento y los posible efectos del análisis de segundo orden. Estos esfuerzos internos se superponen posteriormente con cargas sostenidas habituales en una combinación de resultados (CR) más.

La figura siguiente del módulo RF-PIPING Design muestra el cálculo. Las porciones del momento resultante MA y MB se muestran también.

Figura 02 - Documentación de las partes del momento

Referencias

[1]  UNE-EN EN 13480-3:2012. Tuberías metálicas industriales - Parte 3: Diseño y cálculo.
[2]  Manual de RFEM. (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Descarga.

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