Inestabilidad De Cilindros Verticales Enterrados De Materiales Compuestos

Abstract

Para tuberías de gran diámetro construidas con materiales compuestos, en la
actualidad las cámaras de inspección son comúnmente de otros materiales. Una cámara de
inspección es un conducto vertical circular, que se encuentra bajo tierra y comunica al
exterior con la tubería. En este trabajo se considera el problema de pandeo de la cámara
bajo presión externa producida por el suelo que ejerce presión. El problema se modela
mediante distintos tipos de elementos finitos para representar al cilindro y el suelo. Se
utilizan modelos de contacto para representar el movimiento entre el suelo y las paredes del
cilindro. Se han considerado condiciones de cavidad rígida y cavidad flexible. Las paredes
del cilindro se consideran flexibles con comportamiento geométrico no lineal. Las
propiedades del material compuesto se han derivado de ensayos, y se consideran un material
laminado con un relleno (filler) en la región media del espesor de la cáscara de compuesto.
Las propiedades del material de la cavidad flexible se consideran lineal elástico. El análisis
se lleva a cabo usando un algoritmo no lineal, con lo que se sigue la trayectoria de equilibrio
a medida que aumenta la presión lateral. Se estudia en una primera etapa el comportamiento
de un anillo sometido a presión externa en las distintas condiciones de la cavidad. En una
segunda etapa se estudia el comportamiento del cilindro vertical en un modelo en tres
dimensiones. Los resultados muestran un valor máximo en la trayectoria, a partir de la cual
se vuelve inestable. Se comparan los resultados entre los distintos modelos y los distintos
tipos de cavidades. Se comparan también resultados de geometría perfecta y se incluyen
imperfecciones geométricas para establecer la sensibilidad ante imperfecciones.