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ANÁLISE COMPARATIVA DOS CRITÉRIOS DO CÓDIGO ASME,
SEÇÃO VIII DIVISÃO 1 E DIVISÃO 2, PARA TENSÕES DE
CASCAS DELGADAS DE REVOLUÇÃO, USANDO O MÉTODO DOS
ELEMENTOS FINITOS.
ÂNGELA GUIMARÃES
TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO
DOS PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE
DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO
GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS (M.Sc.) EM ENGENHARIA
CIVIL.
Aprovada por:
SÉRGIO FERNANDES VILLAÇA
~~·~·
UAN FERRANTE
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
MARÇO DE 1987
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GUIMARÃES, ÂNGELA
Análise Comparativa dos Critérios do Código ASME,
Seção VIII Divisão 1 e Divisão 2, para Tensões de
Cascas Delgadas de Revolução, usando o Método dos
Elementos Finitos (Rio de Janeiro) 1987.
XIV, 134, 29.7cm (COPPE/UFRJ, M.Sc., Engenharia
Civil, 1987)
Tese - Universidade Federal do Rio de Janeiro,COPPE
1. Vasos de Pressão 2. Código ASME
I. COPPE/UFRJ II • Título (série)
111
Aos meus pais pela
eterna presença viva
dos seus valores.
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AGRADECIMENTOS
Ao Professor Victor Prodonoff pelo apoio, atenção e
orientação do desenvolvimento deste trabalho.
Aos Professores Luiz Landau, Augustin Juan Ferrante, Álvaro
Maia Costa, Sérgio Fernandes Villaça e Sydney Martins Gomes dos
Santos pelo apoio, estímulo e ensinamentos recebidos.
Ao Heitor Augusto de Araújo Filho pelas soluções e amizade.
Ao Ivan Bragança M. Falcão pelo grande apoio.
Aos amigos da Petrobrás, em especial os da Biblioteca,
Aldemir Bonfim dos Santos e Eduardo Marques, por tudo.
Aos Professores, colegas e funcionários da COPPE/UFRJ.
A Capes e Petrobrás especialmente a Divisão de Projetos
Mecânicos através do Dr. Irineu Soares, pelo auxílio financeiro
concedido.
V
Ao Dr. Francisco Costa, Carlos Eduardo Peçanha e Ronaldo
B. Nazareth pelo estímulo e amizade.
A MÔnica Caruso Stoque, Izabel Christina Barreto Correa,
Carlos Alberto dos Santos, Antonio Carlos dos Reis Albuquerque,
pela elaboração gráfica deste trabalho.
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Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)
ANÁLISE COMPARATIVA DOS CRITÉRIOS DO CÓDIGO ASME, SEÇÃO VIII
DIVISÃO 1 E DIVISÃO 2, PARA TENSOÊS DE CASCAS DELGADAS DE
REVOLUÇÃO, USANDO O MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS.
Ângela Guimarães
Março de 1987
Orientador: Prof. Victor Prodonoff
Prof. Luiz Landau
Programa: Pós-Graduação em Engenharia Civil
Com a grande utilização de Vasos de Pressão na indústria,
principalmente a petroquímica, torna-se importante a otimização
de um projeto estrutural.
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Objetiva-se neste trabalho interpretar as tensões calculadas
pelo Método de Elementos Finitos, e torná-las comparáveis com as
do ASME - Código de Projetos de Vasos de Pressão, Seção VIII
Divisão 2. Esta divisão trata da análise detalhada das tensões em
função do carregamento e sua localização, fornecendo tensões
admissíveis diferentes. É feito também urna diferenciação com a
Divisão 1, que utiliza apenas as tensões de membrana e a mesma
tensão admissíveis para qualquer carregamento.
São apresentadas aplicações que exemplificam espessuras
obtidas nos dois critérios do Código.
Utilizam-se dois programas computacionais, de modo a se
obter as tensões resultantes, tensões máximas cisalhantes, que
são comparadas com as diversas tensões admissíveis estabelecidas
pelo código.
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Abstracts of Thesis Presented to COPPE/UFRJ as partial
fulfielment of the requirements for the degree of Master of
Science (M.Sc.).
Comparative Analysis of ASME Cede criterion, Section VIII
Division 1 e Division 2, for Thin Shell Stresses of Revolution,
using the Finite Element Method.
Guimarães, Ângela
March, 1987
CHAIRMAN: PHD Victor Prodonoff
D.Se Luiz Landau
Department: Civil Engineering
In view of the wide industrial use of Pressure Vessels,
mainly in the petrochemical processes, their in strutural design
optimization is becoming important.
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The aim of this work is the interpretation of the stresses
calculated by the Finite Element Method, and to compare them with
those of ASME Code-Pressure Vessel, Section VIII Division 2. This
Division deals with detailed stress analysis in function of the
load and its location, providing different allowable stresses.
This is an improvement over Division I, that user only the
membrane stress and the sarne allowable stress for any part of the
structure.
Examples shown obtain the thickness of the structures using
both Div. 1 e Div. 2, thus comparing their values, through the
different allowable stresses.
Two Computer programs are used, in arder to obtain the
resulting stresses, the maximum difference between the principal
stresses, which are compared to those established by the Code.
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ÍNDICE
I VASOS DE PRESSÃO
I. l - Introdução . . • • • • . . . . • . . . • . • . . . . . • . . • . . . • • . . . . . . . . • 1
I. 2 - Descrição do equipamento ...•••••..••......••....•. 1
I. 3 - Materiais ••••.•....•.....••••..••.••••..•...•....• 2
].4 - Etapas de projeto
I.4.1 - Projeto de Processo ...•.•.•.•••.••..•••.•• 4
I.4.2 - Projeto Mecânico ••..........••••.••.••.••• 6
I.4.3 - Projeto de Fabricação •....•...••..••••..•• 9
I.5 - Códigos de projeto utilizados em vasos de pressao .11
I.6 - Comentários ...•..•.....••....•............•....•.. 13
I.7 - Ilustrações ...••••••..............•...••••••...••. 14