Combinações de cargas para tensões de condutas devido a cargas ocasionais

Artigo técnico

Os módulos adicionais RF-PIPING e RF-PIPING Design permitem o dimensionamento de sistemas de condutas de acordo com as normas EN 13480-3 [1], ASME B31.1 e B31.3. No Eurocódigo, a determinação das tensões das condutas tem como base as fórmulas do Capítulo 12.3 Análise de eslasticidade. Dependendo do tipo de tensão, são aplicados um ou mais momentos resultantes independentes uns dos outros. Esta diferenciação ocorre, por exemplo, na determinação das tensões devido cargas ocasionais.

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

A tensão σ2 é composta por três termos . No primeiro termo considera-se a pressão interna, os outros dois termos diferem somente no índice do momento. O momento MA é composto por cargas mecânicas (por exemplo peso próprio da canalização ou peso do fluído). O momento MB representa as cargas ocasionais (por exemplo vento ou neve). Por esta razão, é necessário calcular as parcelas dos momentos separadamente. Uma combinação de cargas de conduta teria como resultado só um momento. Assim, o dimensionamento de acordo com a fórmula não pode ser efetuado. nestas condições, a solução é utilizar combinações de resultados. Nas combinações de resultados é possível adicionar ou subtrair os resultados de casos de cargas ou combinações de cargas. As partes individuais são assim conhecidas e podem ser dimensionadas separadamente.

A seguinte figura exemplifica a estrutura de combinação para uma situação de dimensionamento ocasional. A combinação final e a combinação destinada ao dimensionamento estão destacadas a vermelho.

Figura 01 - Combinatórica

Opção 1

Na combinatória representada na Opção 1, é introduzida uma combinação de cargas de condutas com o atributo 'OCC' para o caso de carga de vento. Esta PC5 é depois combinada com as tradicionais cargas de longo prazo numa nova combinação de resultados, designada de RC2. O momento pode, assim, ser dividido nas duas partes individuais MA e MB.

Opção 2

Na Opção 2, a ação das cargas de vento em combinação com os outros casos de carga é examinada com mais precisão. É introduzida uma nova combinação de cargas de condutas, designada de PC5, que tem uma estrutura similar à PC4 e inclui um caso de carga de vento. Em RC2, estas duas tensões de operação são subtraídas uma à outra, sobrando só os esforços internos do vento e possivelmente os efeitos da análise de segunda ordem. Estes esforços internos são depois sobrepostos novamente com as cargas de longo prazo tradicionais noutro RC.

A seguinte imagem do módulo RF-PIPING Design demonstra a verificação. Aqui são também representadas os momentos MA e MB.

Figura 02 - Documentação de partes de momentos

Referências

[1]  British Standards Institution. (2012). BS EN 13480-3:2012. Metal industrial piping - Part 3: Design and calculation. London, BSI.
[2]  Manual do RFEM. (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Download.

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