[pt] Neste trabalho apresenta-se uma metodologia de análise do
comportamento mecânico de dutos enterrados usados no
transporte de gás e outros fluidos sujeitos
a cargas dinâmicas. Em especial são considerados
carregamentos provocados por sismos. Emprega-se uma
modelagem em elementos finitos com base em uma
discretização com elementos especiais de viga para modelar
o duto. Não linearidades geométricas e do material são
consideradas numa formulação Lagrangeana total. As equações
de equilíbrio são formuladas a partir do principio
dos trabalhos virtuais, segundo as componentes de tensão e
deformação no elemento viga-duto. A técnica do Módulo
Reduzido de Integração Direta (RMDI) é empregada na qual se
incorpora o comportamento elasto-plástico do material.
Esta abordagem exclui da análise os efeitos do enrugamento
nas paredes do duto. As matrizes para resolução por
elementos finitos dessas equações são derivadas.
Nessa metodologia os efeitos da interação solo-duto são
incorporados. O solo é modelado através de elementos
bidimensionais considerando um modelo constitutivo Linear-
Equivalente, acoplados ao duto por meio de elementos de
interface localizados entre o duto e o solo. Finalmente são
considerados contornos artificiais amortecidos para
possibilitar a representação do problema através de
um trecho finito. Foram usados para as análises históricos
de acelerações do tipo sismo, entre estes o sismo ocorrido
em Pisco-Perú no ano 2007. Desenvolve-se
um programa para computador segundo a metodologia
apresentada. Finalmente
são estudados alguns exemplos com o objetivo de avaliar
numericamente os resultados da análise obtidos e formular
algumas conclusões sobre o
comportamento de dutos enterrados sujeitos a cargas
dinâmicas. / [en] This work presents a numerical methodology for the analysis
of buried pipes employed by the transport of oil and gas
subject to dynamic loads. Emphasis is given to seismic
loads. A finite element model based on a special class of
beam element for the pipe representation is employed. Both
geometric and material nonlinearities are considered in a
total Lagrangean formulation. The equilibrium
equations are formulated based on the virtual work
principle considering the stress and deformation components
of the beam-pipe element. The Reduced Modulus
Direct Integration (RMDI) technique is employed by which
the elasto-plastic material behavior is incorporated. This
technique excludes from the analysis the
local buckling effects of the pipe walls. The corresponding
finite element matrices for this element are obtained. In
this methodology the effects of the constant
internal pressure as well as the soil-pipe interaction are
included. The soil is modeled through two-dimensional
elements with material behavior described
through a linear equivalent model. Interface elements
couple beam-pipe elements with soil elements and account
for soil-pipe interaction. Finally silent boundary
elements are incorporated to the model to reproduce the
semi-infinite boundary conditions in the finite size model.
Distributed loads are considered constant with
respect to the global axis. Acceleration histories are
applied to simulate seismic dynamic loads among which the
acceleration histories of the earthquake which
occurred in Pisco-Perú in 2007. A finite element computer
code is developed according to the methodology presented.
Some examples are studied with the objective to evaluate
numerically the analysis results and to formulate some
conclusions to the behavior of buried pipes subject to
seismic loads.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:13214 |
| Date | 31 March 2009 |
| Creators | IGOR EDUARDO OTINIANO MEJIA |
| Contributors | DEANE DE MESQUITA ROEHL |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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