Rafael Guedes Trés
Título
Avaliação das Incertezas Estatísticas Relacionadas ao Tempo de Simulação na Estimativa da Resposta Extrema de Estruturas Marítimas
Resumo
A abordagem de tempestade de projeto de curto-prazo, usando simulações dinâmicas não lineares no domínio do tempo, é um procedimento de projeto reconhecido por várias normas atuais. Um dos pontos mais desafiadores dessa abordagem é a avaliação de valores característicos extremos para parâmetros de resposta usados nas equações de verificação de projeto. A maneira mais direta e recomendada de avaliar o valor característico de uma resposta é através do ajuste de uma distribuição de probabilidades de extremos da amostra de N valores máximos extraídos de N simulações independentes no domínio do tempo com duração igual ao período de curto-prazo indicado pela norma, que normalmente é tomado igual a 3 h. Entretanto, esse procedimento não seria prático para alguns tipos de estruturas marítimas, tais como risers e linhas de ancoragem, submetidos a numerosos casos de carga de projeto e exigindo enormes modelos de elementos finitos. Uma abordagem mais prática seria, assumindo ergodicidade, avaliar a distribuição de valor extremo da resposta usando apenas uma única simulação no domínio do tempo com duração menor que 3 h. Porém, simulações no tempo reduzidas sempre introduzem alguma incerteza estatística adicional na estimativa de valores extremos. Esta dissertação discute uma maneira prática de levar em conta corretamente a incerteza estatística associada ao comprimento de simulação na avaliação de um valor característico extremo de curtoprazo baseada em uma única série temporal da resposta analisada.
Abstract
Short-term wave design approach of marine structures, using nonlinear time domain dynamic simulations, is a design procedure that is recognized by various modern standard codes. One of the most challenging points of this approach is the evaluation of the characteristic extreme values for response parameters used in the design check equations. The most straightforward and recommended way to evaluate a response characteristic value is by fitting an extreme value probability distribution to the sample of N maximum values extracted from N independent time domain simulations with duration equal to the short-term period indicated by the code, which is usually taken as 3 h. However, this procedure would not be practical for some types of marine structures, such as risers and mooring lines, due to numerous design load cases and demanding huge finite element models. A more feasible approach would be to assess the response extreme value distribution, assuming ergodicity, using only a single time domain simulation with duration shorter than 3 h. But reduced time simulations always introduce some additional statistical uncertainty into the extreme values estimates. This dissertation discusses a workable way of properly taking into account the statistical uncertainty associated with the simulation length in the assessment of a characteristic short-term extreme value based on a single time series of the analyzed response.
