ESTADOS LIMITE DE COMPONENTES MECˆANICOS ... - UFRJ

1.1 Contextualização do problema da acomodação
elástica
Em geral, para o projeto mecânico de componentes tais como vasos de pressão,
tubulações, bocais etc, e mais particularmente para centrais nucleares, utilizam-se nor-
mas de projeto entre as quais se destaca a da ASME. Na seção III da ASME - Nu-
clear Power Plant Components, são indicados dois roteiros para o projeto. O primeiro
conhecido por “Design by Formula”, tem o formato das versões antigas do código,
prescrevendo para condições muito bem definidas, tensões admissíveis. As tensões são
categorizadas por um critério originário da teoria das cascas (tensões de membrana
e flexão). Além do DBF deixar de fora várias situações de interesse, os avanços na
análise estrutural com a difusão do uso de elementos finitos 2D e 3D, paradoxalmente,
tornaram mais problemática a categorização das tensões. Além disso, inspeções em
componentes instalados podem detectar situações que se afastam das condições bem
definidas para as quais as tensões admissíveis são prescritas e nesse caso a garantia da
segurança torna-se problemática.
Reconhecendo a impossibilidade de cobrir todos os casos, a própria ASME, se-
guindo o BS5500 prevê, uma segunda via para o projeto, dita “Design by Analysis”,
pela qual, análises detalhadas devem garantir a estrutura contra oito tipos de falha, a
saber: 1) deformação elástica excessiva (inclusive instabilidade elástica); 2) deformação
plástica excessiva; 3) fratura frágil; 4) colapso instantâneo; 5) colapso incremental (in-
cluindo a instabilidade plástica); 6) fadiga de baixo ciclo (plasticidade alternada); 7)
corrosão sob tensão e 8) fadiga com corrosão; (Mackenzie e Boyle, 1996).
Na realidade, ainda que incorporando correções para levar em conta outros
fenômenos, em geral não é possível projetar componentes, com cargas térmicas im-
portantes e tensões residuais não conhecidas, considerando apenas a solução elástica
e tensões admissíveis. Isto porque, além dos aços dúcteis utilizados terem domínios
elásticos muito pequenos, a magnitude das tensões térmicas e as tensões residuais pré
existentes ou causadas por choques térmicos, soldas e outros efeitos, podem (Heitzer
e Staat, 1999, Gill, 1970), elevar localmente as tensões para além do domínio elástico.
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