Análise estática de risers dispostos em catenaria repousando sobre fundação elástica de Winkler

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Salazar, Paul Santiago Cabello
• Orientador(a): Avila, Juan Pablo Julca
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal do ABC
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Link de acesso: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=105966&midiaext=74217; http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=105966&midiaext=74217/index.php?codigo_sophia=105966&midiaext=74218

Os risers rígidos em catenária ou SCRs (Steel Catenary Risers) são estruturas tubulares cilíndricas de aço usados para transferir petróleo desde a cabeça do poço localizado no solo marinho até uma unidade de produção de petróleo na superfície. Estas estruturas são vistas como uma solução técnico-económica para o escoamento de petróleo em águas ultraprofundas, porém, a teoria de SCRs é incipiente e ainda está em desenvolvimento. O presente trabalho de mestrado tem como enfoque o desenvolvimento de algoritmos computacionais para análise estática bidimensional de SCRs interatuando com o msolo marino sobre uma fundação do tipo Winkler. Neste trabalho, os SCRs são vistos como vigas longas curvas, com rigidezes de tração e flexão. A estrutura é discretizada com elementos finitos de viga de Euler-Bernoulli os quais sofrem pequenas deformações e são submetidos a grandes deslocamentos. Uma análise não linear geométrica é considerada e a cinemática dos elementos finitos é formulada via a abordagem co-rotacional. As equações de equilíbrio estático são resolvidas usando o método incremental-iterativo de Newton-Raphson com uma estratégia de controle de carregamento. O método de penalização para impor um deslocamento em um extremo do riser é utilizado. Para a determinação de configurações de equilíbrio estático de problemas clássicos de vigas submetidas a cargas seguidoras, o método do plano normal, ou hiperplano, é utilizado. Apresenta-se duas análises da interação dos SCRs com o solo marino, a primeira considerando todo o comprimento do riser e a segunda análise dividindo os SCRs em um tramo de catenária e outro em repouso sob o solo marinho e analizando eles de forma independente. Os resultados obtidos a partir das simulações foram comparados com resultados da literatura, validando o desenvolvimento dos algoritmos computacionais.