ANÁLISE ESTRUTURAL DE SISTEMAS FLUTUANTES OFFSHORE

Marcos Queija de Siqueira - Pedro Yuji Kawasaki

CAE NAVAL & OFFSHORE 2013

Rio de Janeiro, 13 de Junho de 2013

SUMÁRIO

1 – ÁREAS DE ATUAÇÃO

2 – APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA NAVAL E OFFSHORE

3 – CONCLUSÕES

1 – ÁREAS DE ATUAÇÃO

Análise global de risers, linhas de ancoragem e unidades flutuantes;

Confiabilidade estrutural e otimização;

Análise de vibrações induzidas por vórtices (VIV);

Análise de movimentos induzidos por vórtices (VIM);

Desenvolvimento de softwares aplicados;

Análise de estruturas offshore, modelagem numérica e análise de

estruturas especiais;

Pesquisa aplicada aos projetos;

Prestação de serviços de engenharia;

Clientes: PETROBRAS/CENPES, TRANSPETRO, Empresas Privadas

1 – ÁREAS DE ATUAÇÃO

Análises globais – Sistemas de produção offshore

Fonte : www.rigzone.com

1 – ÁREAS DE ATUAÇÃO

Calibração de Fatores Parciais de Membros Esbeltos de Plataformas Semi-

Submersíveis

6101 6102 6201 6202 6401 6402 6403 6404 3101 3151

Tubular members

0

1

2

3

4

5

Re

liab

ility

In

de

x (

)

TUBULAR MEMBERS

Before calibration

After calibration

Beta target

Confiabilidade Estrutural e Otimização

)ED(AFy KKk KEKDkFy EDAFy

WSD

LRFD

Fatores:

1 – ÁREAS DE ATUAÇÃO

Desenvolvimento de softwares aplicados

Análise de Fadiga para Linhas Flexíveis;

Análise de Fadiga para Juntas Soldadas e

Linhas de Ancoragem;

Análise de fadiga por VIV;

Dimensionamento e Otimização de

Stressjoints e Bending Stiffeners;

Simulação de Ondas e Movimentos de

Sistemas Flutuantes;

Processamento Estatístico de Séries

Temporais;

Banco de Resultados de Análises de Risers

e Previsão de Tensões;

Geradores de malha para ANSYS

Outras aplicações ...

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Sistemas flutuantes offshore

Unidades flutuantes;

Risers rígidos e flexíveis;

Cabos umbilicais submarinos;

Fonte : www.marintek.com.br

Cascos de unidades flutuantes

Modelo com elementos de casca (≈ milhões de graus de liberdade);

Análises locais de tensões nos

elementos estruturais.

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Topsides

Modelos globais dos módulos (pórtico);

Modelos locais das ligações (casca);

Análises de tensões admissíveis;

Análises de flambagem;

Análises de fadiga.

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Fonte : fatosedados.blogpetrobras.com.br

Monoboias

Modelo com elementos de casca e

sólidos;

Análises de tensões na mesa rotativa

e na tubulação;

Avaliação da transferência de cargas

para o swivel e trilho.

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Estruturas submersas

Modelo completo com elementos de

pórtico e casca (≈ milhões de graus de liberdade);

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Fonte : www.worldoil.com

Estruturas submersas

Macros para pré-processamento

(aplicação de cargas e geração de casos

de carregamento automaticamente);

Macros para pós-processamento dos

resultados;

Extração dos campos de tensões nas

placas, cascas e enrijecedores.

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Estruturas submersas

Macros para realização das análises de

flambagem de placas e cascas

enrijecidas (DNV RP-C201, DNV RP-

C202);

Desenvolvimento de programa

integrado para geração automática de

relatórios.

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Novas concepções estruturais

Treliça com elementos de pórtico,

pontoons e mesa com elementos de

casca;

Macros para pós-processamento de

resultados;

Macros para verificações normativas –

AISC Steel Construction Manual.

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Análises locais de dutos flexíveis

Modelo tridimensional;

Não linearidades físicas e geométricas;

Elementos de casca, pórtico e de contato;

Carregamentos axissimétricos, de flexão e

crushing.

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Análises locais de dutos flexíveis

Modelo calibrado e validado a

partir de diversos resultados

experimentais;

RISERTOOLS – Gerador de malha

automático a partir das

propriedades das folhas de dados

dos fabricantes;

Facilidades de modelagem através

da geração de códigos em APDL.

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Análises locais umbilicais submarinos

Componentes funcionais

e estruturais variados;

Configurações

geométricas complexas;

Inúmeras interfaces de

contato entre

componentes;

Comportamento não

linear geométrico e

físico.

Fonte : www.mfx.com.br

2 – APLICAÇÕES NA INDUSTRIA NAVAL E OFFSHORE

Análises locais umbilicais submarinos

Cálculos de parâmetros de

rigidez (axial, à flexão e à

torção);

Avaliação do acoplamento

alongamento x rotação;

Análises de tensões nos

componentes;

Correlação com ensaios

experimentais.

3 – CONCLUSÕES

Simulações numéricas através do método dos elementos finitos:

Modelagem de problemas complexos;

Viabilização de projetos de engenharia através da automação de

procedimentos de normas e recomendações de projetos e padronização

de processos;

Desenvolvimento de novas tecnologias através da pesquisa;

Marcos Queija de Siqueira queija@laceo.coppe.ufrj.br Pedro Yuji Kawasaki p.yuji@laceo.coppe.ufrj.br

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