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Conformidad BV NR615 para estructuras marinas: Una guía completa

/ 01 Abr 2024 / por: User Avatar
Estructuras marinas y offshore
Verificación de normas
SDC Verifier

Los fallos por pandeo en las estructuras marinas, como el hundimiento del casco de un portacontenedores, pueden tener consecuencias devastadoras.

Subrayando la necesidad de robustas medidas de integridad, la norma BV NR615, establecida por Bureau Veritas Marine & Offshore en julio de 2023, proporciona un marco exhaustivo para la evaluación del pandeo y el análisis de la resistencia última en buques e instalaciones en alta mar.

Al garantizar que las estructuras marinas puedan soportar cargas extremas, fuerzas dinámicas y duras condiciones medioambientales, la evaluación del pandeo es crucial para la seguridad y la sostenibilidad.

Exploremos el papel fundamental de la BV NR615 en este proceso y sus implicaciones para salvaguardar las operaciones marítimas.

Conceptos clave de la evaluación del pandeo

Comprender los conceptos clave de la evaluación del pandeo es esencial para aplicar eficazmente la norma BV NR615. Desglosemos los fundamentos del pandeo, la resistencia última y los principios teóricos básicos utilizados dentro de la norma.

Pandeo. El pandeo es un tipo de fallo que se produce cuando un componente estructural, normalmente sometido a cargas de compresión, se colapsa o se deforma repentinamente debido a una resistencia o estabilidad inadecuadas. En entornos marinos, el pandeo puede producirse en varias piezas como columnas, vigas, placas y corazas, comprometiendo la integridad estructural y la seguridad en general.

Fuerza máxima. La resistencia última se refiere a la carga o tensión máxima que un material o componente estructural puede soportar antes de fallar. En el contexto del pandeo, conocer la resistencia última de una estructura ayuda a los ingenieros a determinar los márgenes de seguridad y a garantizar que las estructuras puedan soportar las cargas previstas sin derrumbarse.

Comportamiento de pandeo de la placa

  • Placa no rigidizada (Placa entre rigidizadores): Las placas delgadas que se encuentran habitualmente en los cascos de los barcos y en las estructuras offshore son susceptibles de pandeo.
  • Pandeo elástico e inelástico:
    • Pandeo elástico: La placa se deforma bajo carga pero recupera su forma original cuando se retira la carga.
    • Pandeo inelástico: La chapa sufre una deformación permanente debido a tensiones que superan el límite elástico del material.
Resistencia posterior y última

Resistencia posterior y última

Post pandeo y resistencia última: Comprender cómo se comportan las placas tras el pandeo inicial es crucial. Esto ayuda a determinar su capacidad de carga última y cómo podría progresar un posible fallo.

La teoría de pandeo de Euler constituye la columna vertebral del análisis de pandeo en BV NR615. Describe la relación entre la longitud de una columna, las propiedades del material y la carga crítica a la que se pandeará. BV NR615 se basa en esta teoría, adaptándola a las geometrías y condiciones de contorno únicas de las placas marinas, vigas y otros elementos estructurales.

Comprobaciones de pandeo dentro de BV NR615

La norma BV NR615 esboza un enfoque estructurado para evaluar el pandeo en estructuras marinas. La norma especifica una serie de secciones clave que guían estas comprobaciones:

  • Sec 2: Requisitos de esbeltez. Aborda las relaciones de esbeltez (una relación entre dimensiones y rigidez) de componentes estructurales como placas, rigidizadores y vigas. Mantener una esbeltez aceptable ayuda a prevenir la inestabilidad por pandeo.

  • Sec 3: Requisitos prescriptivos de pandeo. Proporciona fórmulas y criterios explícitos para evaluar el riesgo de pandeo en diversos elementos estructurales. Estos cálculos suelen ofrecer una estimación conservadora de la capacidad de pandeo.

  • Sec 4: Requisitos del análisis FE. Describe cómo puede utilizarse la modelización avanzada por elementos finitos (EF) para evaluaciones de pandeo más complejas. Esto permite realizar análisis muy detallados de geometrías o condiciones de carga únicas.

  • Sec 5: Capacidad de pandeo. Se centra en la determinación de la carga límite que puede soportar una estructura antes del fallo por pandeo mediante métodos de análisis prescriptivos y de análisis por elementos finitos.

Elementos evaluados en el análisis directo de la resistencia

El Análisis Directo de Resistencia (DSA) dentro de BV NR615 se centra en la evaluación del pandeo en una serie de componentes estructurales marinos comunes. Entre ellos se incluyen:

  • Paneles: Tanto los paneles rigidizados (con vigas/soportes añadidos) como los no rigidizados se evalúan para determinar el riesgo de pandeo bajo diversos tipos de carga. Los paneles curvos, que suelen encontrarse en las estructuras de los cascos, requieren una consideración especial.

  • Placas de alma: Las placas de alma, especialmente las que tienen aberturas para acceso o tuberías, pueden ser susceptibles de pandeo. DSA ayuda a garantizar que mantienen su integridad estructural bajo las cargas previstas en servicio.

Un modelo de placa de la sección del buque

Un modelo de placa de la sección del buque

  • Mamparos: Los mamparos ondulados proporcionan resistencia y separación dentro de los buques. Su solidez y resistencia al pandeo son cruciales para mantener la estabilidad y compartimentación del buque.

  • Elementos estructurales del buque: El DSA aborda el potencial de pandeo en componentes específicos de los buques, como los cascos laterales de los buques monocasco. Esto garantiza que la construcción general del casco sea lo suficientemente robusta para su entorno operativo previsto.

  • Soportes: Los puntales, los pilares y los tirantes transversales actúan como elementos de soporte. Éstos deben soportar fuerzas de compresión, cortantes y laterales. DSA verifica que puedan soportar las cargas sin pandearse, lo que podría provocar fallos estructurales mayores.

Racionalización del análisis de pandeo: cómo SDC Verifier implementa BV NR615

SDC Verifier simplifica significativamente el cumplimiento de la norma BV NR615. Al automatizar los cálculos teóricos de la norma y proporcionar sólidas herramientas de generación de informes, el software ahorra tiempo a los ingenieros y reduce la posibilidad de errores.

Exploremos cómo lo consigue.

Automatización de los cálculos BV NR615

En el software SDC Verifier los cálculos según la norma BV NR615 se realizan de forma exhaustiva en una interfaz ágil e intuitiva. La herramienta Buscador de placas, con todas sus ventajas, se utiliza para reconocer y configurar las placas, así como las combinaciones de carga y todos los demás parámetros.  

Entonces en términos de las disposiciones BV NR615: 

1) En la ventana de creación de la norma, el usuario define el Método de evaluación y el Coeficiente de esbeltez para todas las placas de acuerdo con los requisitos de la norma. Además, al igual que otras comprobaciones de pandeo de placas, BV NR615 da la opción de realizar los cálculos con la tensión media de la placa, así como definir el Factor de Espesor, que puede ser útil para comprobaciones rápidas sobre cómo afectaría a los resultados cambiar el espesor de la placa.  

2) Los cálculos comprueban automáticamente si se cumple el requisito de esbeltez de la sección 2 para todas las placas. 

3) Dado que las tensiones se calculan utilizando un enfoque de media ponderada, tal y como se describe en el apéndice 1 de la norma, los coeficientes de tensión de borde se toman como iguales a 1.   

4) Todos los factores y coeficientes de la Sec 5, [2.2] se calculan o recogen de las tablas correspondientes, incluyendo el Factor de pandeo K y el Factor de reducción C de la Tabla 4 de los casos respectivos. 

5) En el último paso se utilizan todos los resultados obtenidos hasta este punto para calcular el Estado Límite de la chapa utilizando las cuatro fórmulas de interacción que se dan en la Sec 5, [2.2.1]. De entre ellas se elige entonces el factor de utilización máximo para la placa dada.  

Postprocesamiento avanzado con SDC Verifier

El análisis de pandeo da como resultado un vasto conjunto de datos, y la interpretación de estos datos es crucial para optimizar las decisiones de diseño. SDC Verifier ofrece herramientas especializadas para agilizar el posprocesamiento, ahorrando a los ingenieros un tiempo y un esfuerzo considerables.

Con la ayuda de la herramienta Peak Finder de SDC Verifier, todos los picos de tensión y otros tipos de resultados (es decir, los resultados de la comprobación estándar, la deformación, las tensiones de soldadura, las tensiones globales de la placa, las fuerzas de los elementos de línea, etc.) pueden encontrarse en cuestión de segundos y generarse automáticamente en un gráfico único y una tabla resumen.

Las distintas funciones de la herramienta permiten a los usuarios establecer sólo los criterios interesados para los hallazgos y evitar resultados innecesarios. A menudo, ahorra horas, días e incluso semanas en comparación con la rutina manual de posprocesamiento.

Cuando se calculan estructuras con docenas de tensiones y zonas de carga diferentes, los ingenieros a menudo necesitan elegir rangos específicos de tensiones o factores de utilización para un análisis más detallado.

La herramienta de cargas gobernantes de SDC Verifier permite elegir la carga crítica en todas las zonas seleccionadas. Así, el usuario no necesita utilizar miles de pequeños picos y puede centrarse sólo en los que presentan niveles de tensión elevados. Cada zona se almacenará automáticamente en la selección de la herramienta de cargas gobernantes. De un gran grupo de combinaciones de carga, la herramienta de cargas gobernantes de SDC Verifier extrae las cargas críticas y reduce el tiempo de cálculo.

Freebody es una herramienta de posprocesamiento de SDC Verifier que calcula un conjunto equilibrado de fuerzas/momentos en una parte seleccionada de un modelo utilizando el método de carga de interfaz. Es posible recuperar cargas internas/externas para utilizarlas en el modelado de subestructuras o encontrar fuerzas de contacto/conector manipulando una selección de nodos/elementos definida por el usuario.

Compruebe la teoría y los ejemplos prácticos de uso de las herramientas de postprocesado en nuestro vídeo.

Compruebe una muestra Modelo de placa de unión en T, Barco sección podelo tardío, o Placa de pluma de grúa modelo que puede verificarse según BV NR615 en SDC Verifier.

Conclusión

La norma BV NR615 se erige como piedra angular de la seguridad marítima, proporcionando directrices esenciales para la evaluación y verificación de componentes estructurales en buques marítimos e instalaciones en alta mar. Al garantizar el cumplimiento de esta norma, los equipos de ingeniería mantienen los más altos niveles de seguridad y fiabilidad, mitigando el riesgo de fallos estructurales y salvaguardando vidas, activos y el medio ambiente. El cumplimiento de la norma BV NR615, con la ayuda de herramientas como SDC Verifier, ofrece numerosas ventajas que optimizan el diseño de los buques y minimizan los riesgos:

Mayor seguridad: El cumplimiento de la norma BV NR615 garantiza que las estructuras marinas cumplan estrictas normas de seguridad, reduciendo la probabilidad de fallos estructurales y los riesgos asociados.

Mejora de la integridad estructural: Al evaluar sistemáticamente la susceptibilidad al pandeo de los elementos estructurales, el cumplimiento de la norma mejora la integridad general y la resistencia de los buques marinos y las instalaciones en alta mar.

Proceso de diseño eficiente: SDC Verifier agiliza el proceso de análisis estructural, acelerando la toma de decisiones y reduciendo la inversión de tiempo y recursos en el diseño y la verificación de buques.

Ahorro de costes: Al minimizar el riesgo de fallos estructurales e ineficiencias de diseño, el cumplimiento de la norma BV NR615 y la utilización de herramientas como SDC Verifier contribuyen al ahorro de costes durante todo el ciclo de vida del proyecto.

Cumplimiento normativo: La conformidad con la norma BV NR615 garantiza el cumplimiento de los requisitos reglamentarios y las mejores prácticas del sector, mejorando la reputación y la competitividad de la organización en el sector marítimo.

Mientras los ingenieros se esfuerzan por mantener los más altos estándares de seguridad marítima e integridad estructural, BV NR615 y el aprovechamiento de herramientas como SDC Verifier son cruciales para optimizar el diseño de los buques y minimizar los riesgos, priorizando la seguridad, la innovación y la excelencia en la industria marítima.