Contribuições às análises estática e dinâmica do sistema de amarração de navios atracados em dolphins. - Carvalho, Arina Ioná van Langendonck Barretto de (2021)
A segurança operacional de um terminal portuário é garantida pela adequada limitação dos movimentos da embarcação atracada durante as operações de carga e descarga. Os principais responsáveis pela excitação da embarcação são as ações ambientais. As restrições dos deslocamentos se dão no plano horizontal por meio dos cabos de amarração e defensas. Na prática atual de projeto de estruturas civis portuárias, as principais normatizações internacionais determinam os esforços de amarração (tração nos cabos e compressão nas defensas) de maneira simplificada, por meio de uma análise estática linear que desacopla os movimentos da embarcação e não considera a rigidez relativa de seus elementos. Este trabalho de mestrado se propõe a investigar esses esforços sob as óticas de análises estática não linear e dinâmica linear em um estudo de caso de um terminal de regaseificação de gás natural no Porto de Barcarena/PA, Brasil. O caso é o de uma unidade flutuante FSRU (Floating Storage Regasification Unit) acostada permanentemente em dolphins e sujeita às ações ambientais de vento e corrente. As não linearidades consideradas na análise estática são físicas, como a natureza da defensa elastomérica, e geométricas, as quais são dadas pela rigidez relativa dos cabos de amarração e também pela alteração da configuração do sistema, devido à eventual perda de contato entre o navio e as defensas e ao afrouxamento dos cabos. Desta forma, o equilíbrio é dado por um sistema de equações não lineares, que são resolvidas pelo método numérico de Newton. Para efeito de comparação, o caso também é analisado por meio de um modelo simplificado estático linear, conforme prescrito pelas principais normatizações internacionais. Devido ao caráter oscilatório do vento, um modelo dinâmico linear é também apresentado, e sua resolução é feita no domínio da frequência. Primeiramente, define-se a equação de movimento. Em seguida, a rigidez do sistema é linearizada a partir da posição de equilíbrio do navio sob as ações médias de vento e corrente, cuja determinação é feita por meio do modelo estático não linear supracitado. Logo, a partir dos coeficientes hidrodinâmicos de massa adicional e amortecimento, é possível estimar as frequências naturais e modos de vibração do sistema em tal configuração, considerando a dependência dos mesmos com a frequência de oscilação. Por fim, os deslocamentos dinâmicos e seus valores máximos são estimados por intermédio de teorias estocásticas e estatísticas. De posse dos resultados, faz-se uma análise das abordagens adotadas e uma discussão das consequências das simplificações efetuadas correntemente nas normas de projeto de estruturas de obras costeiras.