Guilherme Kronemberger Lopes
Título
ANÁLISE NUMÉRICA DA CAPACIDADE DE CARGA DE ÂNCORAS TORPEDO CONSIDERANDO EFEITOS DE SETUP
Resumo
O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia numérica para análise e projeto de âncoras torpedo para sistemas flutuantes offshore considerando efeitos de setup. A perturbação causada na estrutura do solo durante a instalação deste tipo de âncora induz à formação de um excesso de poro-pressões no solo que a circunda, levando a uma redução da capacidade de carga da âncora. À medida que essas poro-pressões se dissipam ao longo do tempo, porém, a capacidade de carga da âncora é recuperada. A esse processo de recuperação dá-se o nome de setup.
A metodologia adotada baseia-se no método dos elementos finitos, utilizando elementos sólidos isoparamétricos axissimétricos para a representação da âncora e do solo. A interface solo-âncora é simulada por meio da discretização de contato superfície-superfície, usando propriedades de contato do tipo penalidade. O estado de tensões iniciais do solo é simulado através do Método da Expansão de Cavidade cilíndrica.
Através do estudo paramétrico conduzido constatou-se que os parâmetros de permeabilidade e resistência não drenada do solo apresentam grande importância no processo de setup. Adicionalmente, os resultados foram comparados com algumas metodologias analíticas de previsão de capacidade de carga para verificação do método proposto apresentando razoável concordância.
Abstract
The aim of this work is to develop a methodology of analysis and design of torpedo anchors for floating structures mooring systems considering setup effects. Soil disturbance caused by the anchor installation induces an excess of pore pressure generation around the anchor, leading to a loss on its holding capacity. As the excess pore pressure dissipates over time, though, the anchor’s holding capacity is observed to be recovered. This process is known as setup.
The methodology is based on the finite element method by using axisymmetric isoparametric solid elements for soil and anchor representation. The soil-anchor interface is simulated by using surface-to-surface contact discretization with penalty type contact properties. Initial soil stress state is modeled by the cylindrical Cavity Expansion Method.
Over the parametric study performed it was stated that soil permeability and undrained shear strength plays important role in setup process. Additionally, the results obtained were compared to some analytical methodologies for prediction of holding capacity to verify the proposed method with reasonable agreement.
