ANALYTICAL MODEL FOR STABILITY ANALYSIS OF TUBES ON ELASTIC MEDIA

• Main Author: RAFAEL CARREIRO CARLETTI
• Other Authors: RAUL ROSAS E SILVA
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2001
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=2507@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=2507@2

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === Com o crescimento e avanço da indústria do petróleo há necessidade de se ter melhores condições de transporte para líquidos e gases. Há preocupações com a economia de materiais nas estruturas que os transportam e com as questões ambientais como vazamentos.Meios de transporte de líquidos e gases muito usados são dutos cilíndricos, tubulações apoiadas ou enterrados no solo. É muito importante conhecer melhor as propriedades estruturais dos cilindros, como boa estabilidade sob cargas de compressão e momentos.O avanço da análise computacional nos permite desenvolver modelos matemáticos sofisticados para a análise por Elementos Finitos.O estudo objetivou elaborar um arcabouço teórico para análise estrutural de dutos ou tubulações, com base em modelos de elementos finitos de viga (com efeitos de deformações axiais e de flexão), enriquecidos com modos de deformação de cascas cilíndricas. Esses modos deverão conter o modo assimétrico e alguns poucos modos de mudança de forma da seção transversal. O elemento finito desenvolvido terá formulação hierárquica com combinação de modos polinomiais e trigonométricos. Também será incluído o efeito de contenção do tubo em meio elástico do tipo Winkler. Foram estudados problemas básicos de análise estática e flambagem de tubos em meio elástico, utilizando-se um programa de computação numérica e simbólica (Mathcad), variandose a geometria dos tubos e as constantes do meio elástico. Os resultados obtidos foram as cargas críticas e respectivos modos de flambagem, que foram comparados com os resultados teóricos existentes. === With the growth and advance of the petroleum industry there is a need for better transportation facilities for liquid and gaseous materials. Concerns are raised with respect to savings in materials in structures and environmental problemas connected with failures and spills. Usual transportation media are cilindrical tubes, functioning as pipelines embedded in the soil or supported by it. It is quite important to know better the structural properties of cilinders, such as its stability when subjected to compressive forces and moments. The advances in computational analysis allow us to develop new sophisticated mathematical models for finite element analysis.The objective of this work is to provide an analytical model for structural analysis of pipelines, based on beam finite elements (including axial and bending deformation), enhanced with cylindrical shell deformation modes. The resulting finite element has a hierarchical formulation with combination of convencional polinomial modes and trigonometric functions. The effect of a Winkler- type elastic foundation is also included.Basic examples of static and buckling analysis of tubes in elastic media are studied, using a program for numerical and symbolic computation (Mathcad), varying the tube geometry and the foundation constants. The results obtained are critical loads and respective buckling modes, which are compared to the available theoretical results.