Cristiano Santos de Aguiar
Resumo
Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia para análise e projeto de âncoras do tipo estaca torpedo para plataformas offshore. A utilização deste tipo de ponto fixo de ancoragem tem se tornado prática corrente nas estruturas flutuantes para explotação de petróleo na costa brasileira, principalmente devido ao baixo custo de instalação.
A âncora torpedo consiste em uma estaca formada por um tubo com a presença de aletas para o aumento da capacidade de carga. A âncora é cravada dinamicamente empregando a energia potencial no momento do seu lançamento para atingir a profundidade desejada de projeto. Como a geometria deste tipo de estaca foge da tradicional (estaca de seção circular), os métodos tradicionais de cálculo de capacidade de carga, na maioria das vezes, não fornecem resposta satisfatória.
Nesta tese, portanto, será apresentada uma metodologia de análise de âncoras do tipo torpedo utilizando o método dos elementos finitos com modelagem tridimensional para a representação do solo e da âncora. Ao longo do trabalho, serão apresentados aspectos importantes do projeto deste tipo de âncora assim como um estudo paramétrico, no qual serão abordados os efeitos de alguns parâmetros geotécnicos e geométricos na capacidade de carga. Por fim, será apresentada uma metodologia de previsão da capacidade de carga através de um ajuste polinomial com o intuito de reduzir o esforço computacional nos projetos.
Abstract
The main purpose of this work is to develop a methodology of analysis and design of anchors for platforms mooring systems. This type of anchor has been used for many applications especially due to its low cost installation and its capacity of withstand high loads.
The torpedo anchor consists of a regular tubular short pile, which presents flukes in order to increase the load capacity. Since this anchor presents a singular geometry, different from a regular cylindrical anchor/pile, the torpedo anchor does not have a satisfactory answer through analytical solutions.
In this thesis, a design methodology of torpedo anchors is addressed using the Finite Element Method with tridimensional elements for analyzing the torpedo anchor as well as the soil surrounding it. Throughout this work, it will be presented some aspects of the torpedo anchor analysis and a parametric study for different situations including geometric and geotechnical characteristics. Finally, this thesis presents a new methodology for predicting the load capacity of torpedo anchors using a polynomial approach in order to reduce the computational use in the design of torpedo anchors.
