Modelagens dos mecanismos de interação de linhas de ancoragem de plataformas offshore em solos argilosos

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Sampa, Naloan Coutinho
• Orientador(a): Rocha, Marcelo Maia, Schnaid, Fernando
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Modelagem física; Ancoragem (Engenharia); Solo argiloso; Fundações (Engenharia)
• Palavras-chave em Inglês: Interaction mechanisms; Physical and numerical modeling; Mooring lines; Clay soil; Reduced model; Inverse catenary; Offshore foundations
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/201548

A viabilidade de atividades de exploração de petróleo em águas ultra profundas requer desenvolvimento permanente de novos conhecimentos, principalmente nas áreas de fundações offshore relacionadas à instalação de âncoras e sistemas de ancoragem. Neste contexto, o objetivo desta tese consistiu em estudar os mecanismos de interação entre linhas de ancoragem e solos argilosos por meio de modelagens físicas e numéricas. O entendimento do mecanismo e determinação dos parâmetros de resistência devido à interação solo – corrente são importantes para validação e melhoria dos modelos analíticos utilizados para estimar distribuição de cargas nas linhas de ancoragem e configuração da catenária invertida. As abordagens para a concretização do objetivo do estudo consistiram em caracterizar os comportamentos físico, químico e mecânico da argila, realizar ensaios experimentais em modelos reduzidos – escala 1:40 – de arrancamento de correntes em solos argilosos, e analisar por Métodos de Elementos Finitos através do software ABAQUS os mecanismos de interação. A partir dos resultados dos ensaios de caracterização foram abordados aspectos de comportamento do solo relacionados à tixotropia, strain softening, sensibilidade, viscosidade, resistência não drenada, compressibilidade e tensão de sobreadensamento virtual. Dessas análises, foi observado que o comportamento da argila é influenciado pelas características dos argilominerais, tempo tixotrópico, níveis de tensões e índice de liquidez devido às forças interpartículas. Foram ainda discutidos os diferentes comportamentos relacionados às distorções, quebras e reorientação de microestruturas da argila durante o cisalhamento. Os resultados dos ensaios de arrancamento mostraram que o comportamento da curva carga × deslocamento depende das características do solo, e da geometria e rigidez de correntes (livre e soldada) e da direção do deslocamento. Foi observado que os comportamentos strain softening e viscoso, características do solo argiloso, exercem uma considerável influência na resistência de interface solo – corrente. Diferentes mecanismos de mobilização da carga foram investigados e discutidos com base nas observações e resultados experimentais. Disso foi concluído que as cargas medidas são resultado da mobilização da resistência de ponta e do atrito lateral. A combinação dos resultados de diferentes tipos de ensaios permitiu determinar e discutir os parâmetros , , EWS, EWB e importantes na análise de instalação de sistemas de ancoragem e catenária invertida, indicando a possibilidade de uso dos valores obtidos em modelos analíticos usados nos projetos de fundações offshore. Por fim, destaca-se que o Modelo de Elementos Finitos utilizado reproduziu de forma satisfatória alguns padrões de comportamento observados nos ensaios em modelo reduzido, com especial atenção aos mecanismos de mobilização das resistências de ponta e atrito lateral, campos de deslocamentos e zona de plastificação. As discussões e conclusões apresentadas nesse trabalho identificam os mecanismos de interação de linhas de ancoragem em solos argilosos, necessários aos projetos de estrutura offshore.