Determinación de la capacidad estructural de tanques construidos con material compuesto de acero y reforzado con CFRP

Abstract

Los tanques de acero son estructuras importantes en la industria de hidrocarburos, los mismos que en su reparación o reforzamiento se toman tiempos prolongados en los cuales se paraliza parte de la operación, como consecuencia de este proceso, teniendo como consecuencia la reducción de la capacidad de almacenaje de la planta en general, lo que es traducido en pérdidas económicas y desabastecimiento de material en algunos casos. El trabajo plantea la reparación o reforzamiento de estas estructuras utilizando las fibras CFRP, siendo este elemento muy utilizado en estructuras de concreto y madera, por lo que el estudio sobre elementos de acero es muy reducido, encontrándose que en las pocas investigaciones presentadas, dado que se presenta un desprendimiento prematuro de la fibra con el elemento metálico, sin que este elemento obtenga su máximo rendimiento, por lo que se esta investigación plantea distintos tipos de reforzamiento y empalmes de los mismos mediante 06 modelos a ensayar en laboratorio. La determinación de las características de este elemento compuesto es el objetivo principal del estudio, para lo cual se analiza los resultados teóricos y de laboratorio obtenido de los 06 modelos presentados, las curvas esfuerzo deformación, tomando en cuenta los óptimos para el mismo. Se culmina con la investigación con la aplicación teórica de este nuevo material en un tanque de acero, previa revisión de sus esfuerzos a tracción por las solicitaciones obtenidas, usando la metodología descrita en el API 650 y proponiendo lineamientos básicos para su empleo en el reforzamiento de este.

Steel tanks are important structures in the hydrocarbon industry, and their repair or reinforcement takes long periods of time in which part of the operation is paralyzed, because of this process, resulting in a reduction in the capacity of storage of the plant in general, which translates into economic losses and material shortages in some cases. The work proposes the repair or reinforcement of these structures using CFRP fibers, this element being widely used in concrete and wood structures, so the study on steel elements is very limited, finding that in the few investigations presented, given that There is a premature detachment of the fiber with the metallic element, without this element obtaining its maximum performance, which is why this research proposes different types of reinforcement and splicing thereof through 06 models to be tested in the laboratory. The determination of the characteristics of this composite element is the main objective of the study, for which the theoretical and laboratory results obtained from the 06 models presented, the stress-strain curves, are analyzed, considering the optima for the same. The investigation culminates with the theoretical application of this new material in a steel tank, after reviewing its tensile stresses due to the solicitations obtained, using the methodology described in API 650 and proposing basic guidelines for its use in the reinforcement of East.