CAESAR II
Usando Todo el Potencial en las Combinaciones de Casos delas Combinaciones de Casos de
Carga
Antecedentes
CAESAR II recomienda un conjunto de casos de carga bá i áli ibáscia para análisis.
Un usuario puede editar y agregar nuevas condiciones a estos casos de cargaestos casos de carga.
Los casos de carga pueden modificarse para obtener cálculos de esfuerzo específicos y una respuesta más p y pgeneral de la estructura (ejemplo: cargas en equipos y soportes y desplazamientos de tuberías).
Esta presentación no es una introducción a los casos de carga básica sino una revisión del potencial encontrado en la herramienta para casos con carga estáticaen la herramienta para casos con carga estática.
Combinaciones de Carga
Las combinaciones de carga y su control son g yaccesadas a través del menú principal:
O a través de los datos de Tuberías:
Combinaciones de Carga
Dos pestañas serán revisadas en esta sesión: Editor de casos de carga:
Opciones de casos de carga: Opciones de casos de carga:
Combinaciones de Carga
Editor de Casos de Carga:g Resaltar los “casos de carga recomendados” Tratamiento de respuesta no lineal (restricciones) Construcción de listas de casos de carga típicos Especificación de ciclos de carga (evaluación de fatiga)
Combinaciones de Cargas
Opciones de Casos de Carga:p g Antecedentes generales Métodos de combinación Manipulando los efectos de la fricción Uso de módulos calientes para cargas de equipos
¿Son Adecuados los “Casos de Carga Recomedados”?Carga Recomedados ?
CAESAR II: Los casos recomendados satisfacen los cálculos de estrés en situaciones normales y extremas.
L ódi B31 3 ti i Los casos que no son código B31.3 tienen su propio criterio
Situaciones especiales tienen impacto adicional Situaciones especiales tienen impacto adicional. Dimensiones de colgantes Pruebas de fugas hidrostáticasg
No crea los rangos de estrés entre los casos de operación.
No crea estados ocasionales.
Situaciones Especiales –Dimensiones de ColgantesDimensiones de Colgantes
Los casos de cargaLos casos de carga pueden verse afectados por los datos del Control de Diseño de ColgantesDiseño de Colgantes.
Situaciones Especiales –Dimensiones de Colgantes
Casos de carga adicionales son requeridos:
Dimensiones de Colgantes
g q
Situaciones Especiales –Prueba de Fugas HidrostáticasPrueba de Fugas Hidrostáticas
Una prueba de fugas hidrostáticas puede imponer p g p pun conjunto único de cargas estructurales en un sistema de tuberías, especialmente en un sistema de vapor.
CAESAR II aborda esta carga con un caso de di i l i ió dcarga adicional siempre que una presión de
prueba hidrostática (HP) esté definida.
Situaciones Especiales –Prueba de Fugas Hidrostáticas
También puede controlarse el peso del aislante en la
Prueba de Fugas Hidrostáticas
p pprueba hidrostática:
Rangos de Esfuerzo entre Estados de OperaciónEstados de Operación
CAESAR II creará un cálculo de rango de gexpansión entre el “ambiente” (ej.: W+P1) y cada estado de operación.
Pero eso podría no identificar los mayores rangos de stress Análisis de temperaturas por encima y por debajo de
la temperatura ambiente El estado de las válvulas puede alterar los valores de El estado de las válvulas puede alterar los valores de
esfuerzoUna medición sobre la pierna
caliente y otra sobre la pierna a Ambienteca e e y o a sob e a p e a atemperatura ambiente, pueden
hacer fallar la Tee.
T1 T2
Caliente
Rangos de Esfuerzo entre Estados de Operación
Casos recomendados: Casos ajustados:
Estados de Operación
Casos recomendados: L1: W+P1+T1 (OPE) L2: W+P1+T2 (OPE)
Casos ajustados: L1: W+P1+T1 (OPE) L2: W+P1+T2 (OPE)
L3: W+P1 (SUS) L4: L1-L3 (EXP)
L3: W+P1 (SUS) L4: L1-L3 (EXP)
L5: L2-L3 (EXP) L5: L2-L3 (EXP) L6: L1-L2 (EXP)
U di ió b l
Caliente
Ambiente
Una medición sobre la pierna caliente y otra
sobre la pierna a temperatura ambiente,
T1 T2
p ,pueden hacer fallar la Tee.
Revisión de Respuesta No Lineal (Restricciones)(Restricciones)
Esfuerzo sostenido Operación - esfuerzo = Carga basada en fuerza
Esfuerzo ocasional Operando con ocasional - Operación = Ocasional
Layout
El esfuerzo ocasional puede ser modelado Ejemplo No lineal
paislándolo en sistemas lineales o en sistemas que siguen siendo lineales.
XZ
Aquí está el punto de partida del modelado del sistema, diferencia equivalente.
Independiente, +X WindEjemplo No lineal
L1: W+T1+P1 (OPE)L2: W+P1 (SUS)L2: W+P1 (SUS)L3: WIND1 (OCC)L4: L1-L2 (EXP)L5: L2+L3 (OCC)
XZ L3
Independiente, -X WindEjemplo No lineal
L1: W+T1+P1 (OPE)L2: W+P1 (SUS)L3: -WIND1 (OCC)L3: -WIND1 (OCC)L4: L1-L2 (EXP)L5: L2+L3 (OCC)
XZ L3
Pero esta posición, basada en un caso de sólo una carga de viento, ignora la verdadera “ i ió d tid ” l i ió d ió“posición de partida” – la posición de operación.
Posición de OperaciónEjemplo No lineal
L1: W+T1+P1 (OPE)L2: W+P1 (SUS)L3: W+T1+P1+WIND1 (OPE)
L1
L3: W+T1+P1+WIND1 (OPE)L4: W+T1+P1-WIND1 (OPE)L5: L3-L1 (OCC)L6: L4-L1 (OCC)
XZ
L7: L1-L2 (EXP)L8: L2+L5 (OCC)L9: L2+L6 (OCC)
Cargas Operativas y +X WindEjemplo No lineal
L1: W+T1+P1 (OPE)L5 L1: W+T1+P1 (OPE)L2: W+P1 (SUS)L3: W+T1+P1+WIND1 (OPE)L4: W+T1+P1-WIND1 (OPE)
L1 L3
L5: L3-L1 (OCC)L6: L4-L1 (OCC)L7: L1-L2 (EXP)L8: L2+L5 (OCC)
XZ Respuesta a la Carga de
Viento Únicamente
L8: L2 L5 (OCC)L9: L2+L6 (OCC)
En este caso puede observarse que, basados en la posición de operación, el mismo viento +X comprometerá ahora a la guía.
Cargas de Operación y -X WindEjemplo No lineal
L1 W T1 P1 (OPE)L6 L1: W+T1+P1 (OPE)L2: W+P1 (SUS)L3: W+T1+P1+WIND1 (OPE)L4: W+T1+P1-WIND1 (OPE)
L1L4
L6
( )L5: L3-L1 (OCC)L6: L4-L1 (OCC)L7: L1-L2 (EXP)L8: L2+L5 (OCC)
XZ Respuesta a la Carga de
Viento Únicamente
L8: L2+L5 (OCC)L9: L2+L6 (OCC)
Mientras el viento –X permanecerá libre.
Construyendo Listas Estándares de Casos de CargaCasos de Carga
Muchas empresas han estandarizado sus conjuntos p jde cargas.
En muchas instancias, éstos son muy completos: Sísmico, viento, explosión FPSO Fatiga
… y por lo tanto, tediosos y propensos a error.L d d i d t b j Los casos de carga pueden copiarse de un trabajo a otro.
Compartiendo Casos de Carga
A continuación, una lista compleja de cargas que uno , p j g qno querría ingresar cada vez:
Especificación de Ciclos de Carga (Evaluación de Fatiga)(Evaluación de Fatiga)
Se puede asociar un número de ciclos (N) o un p ( )factor cíclico (f) con cada estado térmico del sistema de tuberías.
Especificación de Ciclos de Carga (Evaluación de Fatiga)
Sin embargo, una aplicación correcta de N será con
(Evaluación de Fatiga)
g , plos rangos individuales analizados.
Especificación de Ciclos de Carga (Evaluación de Fatiga)
Sin embargo, una aplicación correcta de N será
(Evaluación de Fatiga)
Sin embargo, una aplicación correcta de N será con los rangos individuales analizados.
Métodos de Combinación
El rango de expansión de esfuerzo es una g pcombinación algebraica de dos casos de carga.
Métodos de Combinación
Las cargas sísmicas (inercia y desplazamiento g ( y pde apoyo) pueden combinar componentes espaciales por suma de la raíz cuadrada de los cuadrados (SRSS).
Métodos de Combinación
Para obtener la máxima respuesta de una variedad pde casos de operación: Aquí, aparece un caso de operación con un grupo de
8 bi i í i8 combinaciones sísmicas. Sería conveniente mostrar el desplazamiento
máximo de cada nodo y la máxima restricción de á o de cada odo y a á a es cc ó decarga para todos estos casos.
Métodos de Combinación
Notar como SignMin & SignMax son usados; además no hay salida de esfuerzo para SignMinademás no hay salida de esfuerzo para SignMin.
Revisión de los Métodos de CombinaciónCombinación
Combination Method of structural response of stress
Typical UseStructure Stress
Algebraic xi f(xi) Traditional Expansion rangeresponse summation Scalar xi i
Sustained + occasional
SRSS SRSS(xi) SRSS (i ) Spatial seismic
summation Absolute |xi| i
C ll C ll iMaximum MAX of (|xi|), retain sign MAX of (i)
Collect maximum cyclic load
Collect maximum stress
Minimum MIN of (|xi|), retain sign MIN of (i)
UsedSigned Maximum MAX of (xi) MAX of (i)
Used together to collect range of restraint load & pipe
Signed Minimum MIN of (xi) MIN of (i)
movement
Manipulando Efectos de la FricciónFricción
C ál l fi i t d f i ió b ¿Cuál es el coeficiente de fricción acero-sobre-acero?
Manipulando Efectos de la Fricción
Puede limitarse el efecto de la fricción en una sola
Fricción
corrida. 10
30
60
Usando Módulos Calientes para Cargas de EquiposCargas de Equipos
Mi t l í d l l i d Mientras que la mayoría de las evaluaciones de esfuerzo se especifican usando el módulo de referencia de elasticidad (ambiente) para esfuerzoreferencia de elasticidad (ambiente) para esfuerzo de tuberías, el módulo a una dada temperatura puede ser usado para el cálculo de cargas de equipos.
Esto puede reducir significativamente la magnitud de las cargas de tensión baselas cargas de tensión base.
Usando Módulos Calientes para Cargas de EquiposCargas de Equipos
La rigidez del acero al bó di i 9% @carbón disminuye 9% @
300°C La rigidez del acero Cr-Mo La rigidez del acero Cr Mo
disminuye 23% @ 600°C
Conclusión
Existen más combinaciones de casos de carga gque las recomendadas usualmente para CAESAR ll.
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