Análisis no lineal de tanque API 650 con defectologías geométricas fuera de código
Definición del problema
Objetivo del análisis estático
Se planteó como objetivo del análisis estático la necesidad de determinar el comportamiento de un tanque de almacenamiento, que presentaba imperfecciones geométricas, documentadas mediante protocolo topográfico y que quedaban fuera de las prescripciones de API650.
Imperfecciones
Dimensiones tanque Ø20.5x15m. Imperfecciones de montaje y soldadura con desviaciones hasta +35/-75mm sobre el perímetro teórico.
Metodología
Análisis estático no lineal
Cálculo estático no lineal del tipo no linealidad geométrica, mediante el cual se pretenden conocer los esfuerzos y deformaciones de la estructura como resultado de la aplicación de cargas estáticas y condiciones de contorno conocidas. Este análisis permite modelar la imperfección geométrica y obtener la respuesta resistente incluyendo implícitamente la comprobación de inestabilidad (pandeo local o generalizado) mediante la convergencia numérica del análisis por elementos finitos.
Validación API 579-1/ASME FFS-1
Limitación de Tensión. Criterio de Tensión Admisible Equivalente
- Categorización de tensiones.
- Aceptabilidad de tensiones.
Limitación de deformación (flecha).
Limitación de pandeo
Se ha considerado adicionalmente a las cargas de operación como son:
el peso propio, cargas de agitador y presión hidrostática, presión por viento (EC 27 m/s) y nieve (EC).
Conclusiones
- Las imperfecciones geométricas según el protocolo topográfico no comprometen la seguridad estructural de la estructura.
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Atendiendo a los resultados de resistencia a fallo plástico obtenidos, se concluye que la virola presenta margen de seguridad suficiente ante el fallo por plastificación excesiva, por no superarse en ningún caso los límites de tensiones indicados por el código API579-1/ASME FFS-1.
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En el caso más desfavorable, para la hipótesis de 0.9P+Ps+D+0.75W+0.75L+0.75Ss la tensión primaria de membrana es de 159.9MPa para un admisible de 160MPa.
- Con respecto a los resultados del análisis de estabilidad, se concluye que la virola presenta un margen de seguridad suficiente frente a inestabilidad de acuerdo a los límites indicados por el código API579-1/ASME FFS-1.
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Los coeficientes de pandeo son superiores a 10 frente un admisible de 9.66 a inestabilidad causada por compresión axial y a un admisible de 2.5 para inestabilidad causada por presión exterior.
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