Diferencias entre las normas ISO 19902:2007 e ISO 19902:2020. Capítulo 13: Resistencia de los elementos tubulares
Yurii Shumak
SDC Verifier implementa dos versiones de verificación de miembros de la norma ISO 19902 – Industrias del petróleo y del gas natural – Estructuras fijas de acero en alta mar de la Organización Internacional de Normalización.
- ISO 19902 (1ª, 2007) Industrias del petróleo y del gas natural – Estructuras fijas de acero en alta mar
- ISO 19902 (2ª, 2020) Industrias del petróleo y del gas natural – Estructuras fijas de acero en alta mar
Ambas versiones de las normas proporcionan recomendaciones aplicables a los siguientes tipos de estructuras fijas de acero en alta mar para las industrias del petróleo y el gas natural: cajones, autoportantes y arriostrados; jackets; monotorres; torres. Asimismo, son aplicables a estructuras de cimentación de fondo conformes, estructuras de gravedad de acero, jack-ups, otras estructuras de cimentación de fondo y otras estructuras relacionadas con las estructuras mar adentro (como tanques submarinos de almacenamiento de petróleo, puentes y estructuras de conexión), en la medida en que los requisitos sean pertinentes.
A continuación se destacan los cambios entre la versión de 2007 y la de 2020 en el capítulo 13 – Resistencia de los elementos tubulares.
13.1 Generalidades
Ante todo, hay diferencias en el requisito de límite elástico (aumentado) y en la relación diámetro/espesor:
| ISO 19902:2007 | ISO 19902:2020 | |
| Relación diámetro/espesor | D/t ≤ 120 | D/t ≤ 0,2E/fy |
| Límite elástico | fy < 500 MPa | fy ≤ 800 MPa |
13.2 Elementos tubulares sometidos a tracción, compresión, flexión, cizalladura, torsión o presión hidrostática
13.2.3 Compresión axial
13.2.3.1 Generalidades
La torsión se añade a la lista de esfuerzos a los que están sometidos los elementos tubulares (subcláusula 13.2). En la subcláusula dedicada a la compresión axial (13.2.3.1) el parámetro – factor de resistencia parcial para la resistencia a la compresión axial(ƔR,c) pasa de 1,18 a 1,10:
| ISO 19902:2007 | ISO 19902:2020 | |
| Factor de resistencia parcial a la compresión axial | ƔR,c =1,18 | ƔR,c =1,10 |
13.2.3.2 Pandeo de columnas
Símbolo – el símbolo del área de la sección transversal ha cambiado de A aAr en la fórmula 13.2-7
13.2.4 Doblado
La condición para la fórmula 13.2-15 en un subcapítulo de flexión (13.2.4) ha cambiado
\[f_{b}=[0,94-0 .76(\frac{f_{y}D}{Et})](\frac{Z_{p}}{Z_{e}})f_{y}\]
| ISO 19902:2007 | ISO 19902:2020 |
| para 0,1034 < fyD/Et≤ 120fy/E | para 0,1034 < fyD/Et≤ 0,2 |
13.2.5 Cizallamiento
13.2.5.1 Cortante de la viga
Símbolo Ar en lugar de A utilizado (fórmulas 13.2-16 y 13.2-17)
3.2.5.3 Cortante combinado de viga y cortante de torsión
La nueva subcláusula 13.2.5.3 Cortante combinado de viga y cortante de torsión está ahora presente en la norma ISO 19902:2020 (2ª edición), donde se han añadido las fórmulas 13.2-20 (resistencia al cortante representativa reducida) y 13.2-21 (nueva fórmula para la utilización de un miembro bajo cortante de viga). La utilización del miembro bajo esfuerzo cortante de torsión no se ha modificado: sigue siendo 13.2-19:
| \[f_{\nu,t}=(1-\frac{\tau_{t}}{f_{\nu}/\gamma_{R,\nu}})f_{\nu}\] | (13.2-20) |
| \[U_{m}=\frac{\tau_{b}}{f_{\nu}/\gamma_{R,\nu}}=\frac{2V/A}{f_{\nu}/\gamma_{R,\nu}}\] | (13.2-21) |
Toda la numeración de las fórmulas siguientes del capítulo 13.2 (de 13.2-20 a 13.2-37) se incrementa ahora en 2, por lo que, por ejemplo, 13.2-20 es ahora 13.2-22:
13.2.6 Presión hidrostática
13.2.6.1 Cálculo de la presión hidrostática
Símbolo Hw en lugar de H (ISO 19902:2007) descripción de la altura de ola utilizada en la fórmula 13.2-21.
13.2.6.2 Pandeo del aro
En el pandeo en aro (13.2.6.2) la numeración de la fórmula en fh cambiada en la fórmula 13.2-22:
| ISO 19902:2007 | ISO 19902:2020 |
| fh es la resistencia representativa al pandeo por aro, en unidades de tensión, véanse las ecuaciones (13.2-23) a (13.2-25) | fh es la resistencia representativa al pandeo por aro, en unidades de tensión, véanse las fórmulas (13.2-25) a (13.2-27) |
13.3 Miembros tubulares sometidos a fuerzas combinadas sin presión hidrostática
13.3.2 Tensión axial y flexión
En el subapartado 13.3.2 – Tracción axial y flexión se han modificado las fórmulas 13.3-1 y 13.3-2:
| ISO 19902:2007 | ISO 19902:2020 | |
| \[\frac{\gamma_{R,t}\sigma_{t}}{f_{t}}+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b}}\leq1.0\] | \[1-\cos(\frac{\pi}{2}\frac{\gamma_{R,t}\sigma_{t}}{f_{t}})+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b}}\leq1.0\] | (13.3-1) |
| \[U_{m}=\frac{\gamma_{R,t}\sigma_{t}}{f_{t}}+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b}}\] | \[U_{m}=1-\cos(\frac{\pi}{2}\frac{\gamma_{R,t}\sigma_{t}}{f_{t}})+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b}}\] | (13.3-2) |
13.3.3 Compresión axial y flexión
Fórmulas 13.3-4 y 13.3-8 modificadas:
| ISO 19902:2007 | ISO 19902:2020 | |
| \[\frac{\gamma_{R,c}\sigma_{c}}{f_{yc}}+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b}}\leq1.0\] | \[1-\cos(\frac{\pi}{2}\frac{\gamma_{R,c}\sigma_{c}}{f_{yc}})+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b}}\leq1.0\] | (13.3-4) |
| \[U_{m}=\frac{\gamma_{R,c}\sigma_{c}}{f_{yc}}+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b}}\] | \[U_{m}=1-\cos(\frac{\pi}{2}\frac{\gamma_{R,c}\sigma_{c}}{f_{yc}})+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b}}\] | (13.3-8) |
13.3.4 Tracción o compresión axial, flexión, cizalladura y torsión
La norma ISO 19902:2020 tiene la nueva subcláusula 13.3.4 Tracción o compresión axial, flexión, cizalladura y torsión, que ofrece una lista de fórmulas y condiciones que definen el límite elástico representativo (fy,t), la resistencia a la tracción representativa (ftv), la resistencia al pandeo local (fyc,v), la resistencia a la flexión representativa (fbv) y la Utilización (Um).
13.4 Miembros tubulares sometidos a fuerzas combinadas con presión hidrostática
13.4.1 Generalidades
En la subcláusula 13.4.1 Generalidades de 13.4 Miembros tubulares sometidos a fuerzas combinadas con presión hidrostática, la numeración de la fórmula cambió en una comprobación para el pandeo de aro bajo presión hidrostática sola:
| ISO 19902:2007 | ISO 19902:2020 |
| Ecuación (13.2-22) | Fórmula (13.2-24) |
σq definición (según la fórmula 13.4-3). El esfuerzo axial de compresión debido a las acciones hidrostáticas del extremo taponado, calculado utilizando el valor de presión de:
| ISO 19902:2007 | ISO 19902:2020 |
| Ecuación (13.2-20) | Fórmula (13.2-22) |
13.4.2 Tensión axial, flexión y presión hidrostática
En 13.4.2 Tensión axial, flexión y presión hidrostática la fórmula 13.4-7 ha cambiado:
| ISO 19902:2007 | ISO 19902:2020 | |
| \[\frac{\gamma_{R,t}\sigma_{t,h}}{f_{t,h}}+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b,h}}\leq1.0\] | \[1-\cos(\frac{\pi}{2}\frac{\gamma_{R,t}\sigma_{t,c}}{f_{t,h}})+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b,h}}\leq1.0\] | (13.4-7) |
13.4.3 Compresión axial, flexión y presión hidrostática
En 13.4.3 Compresión axial, flexión y presión hidrostática las fórmulas 13.4-13 y 13.4-19 cambiaron:
| ISO 19902:2007 | ISO 19902:2020 | |
| \[\frac{\gamma_{R,c}\sigma_{c,c}}{f_{yc}}+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b,h}}\leq1.0\] | \[1-\cos(\frac{\pi}{2}\frac{\gamma_{R,c}\sigma_{c,c}}{f_{yc}})+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b,h}}\leq1.0\] | (13.3-1) |
| \[U_{m}=\frac{\gamma_{R,c}\sigma_{c,c}}{f_{yc}}+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b,h}}\] | \[U_{m}=1-\cos(\frac{\pi}{2}\frac{\gamma_{R,c}\sigma_{c,c}}{f_{yc}})+\frac{\gamma_{R,b}\sqrt{\sigma_{b,y}^{2}+\sigma_{b,z}^{2}}}{f_{b,h}}\] | (13.3-2) |
13.4.4 Tracción o compresión axial, flexión, presión hidrostática, cizallamiento y torsión
Una nueva subcláusula 13.4.4 Tensión o compresión axial, flexión, presión hidrostática, cizallamiento y torsión cubre el nuevo algoritmo:
El efecto del cizallamiento y la torsión cuando se combinan con la tensión o compresión axial, la flexión y la presión hidrostática
debe seguir el enfoque descrito en 13.3.4.Así, el efecto de la torsión puede ignorarse si se cumple la fórmula (13.3-9) y, si no, contabilizarse utilizando
ISO 19902:2020 13.4.4
Fórmula (13.2-20) y sustituyendo la fórmula (13.3-10) en las fórmulas pertinentes de 13.4.2 y 13.4.3.
El esfuerzo cortante puede ignorarse si se cumple la fórmula (13.3-11) y, si no, utilizando las fórmulas (13.3-12) a (13.3-17) con ft y fb sustituidos porft,h y fb,h respectivamente
Implementación del SDC Verifier
Todos los cambios que se han mostrado anteriormente ya se han implementado en SDC Verifier como una nueva norma para comprobaciones de miembros de vigas y juntas, basada en la norma ISO 19902:2020. SDC Verifier cuenta con una amplia gama de normas industriales implementadas para comprobaciones de miembros de vigas y juntas, entre las que se incluyen:
- Miembros AISC ASD 1989 (9º, 1989)
- Miembros de AISC 360-10 (14º, 2010)
- API RP 2A-LRFD (1ª, 1993)
- API RP 2A-WSD (21º, 2007)
- Miembros del Eurocódigo 3 (EN1993-1-1, 2005)
- ISO 19902 (1ª, 2007)
- ISO 19902 (2ª, 2020)
- Norsok N004 (rev.3, 2013)
Puede utilizar estas normas en SDC Verifier Professional o en la aplicación dedicada Beam Member and Joint Checks App.
