Rachel Guerreiro Basilio Costa

Título



Análise Paramétrica das Condições de Ancoragem de Plataformas Offshore Utilizando Estacas Torpedo a partir de Modelos em Elementos Finitos

Orientador(es)



Gilberto Bruno Elwanger e José Renato Mendes de Sousa

Resumo



A estaca torpedo vem se tornando um sistema de ancoragem offshore promissor devido ao seu baixo custo de fabricação e instalação. Porém, com relação ao projeto ela merece atenção especial para atingir maior maturidade. Neste trabalho, apresenta-se um estudo paramétrico de uma estaca torpedo de quatro aletas, submetida a diferentes condições, no que diz respeito às características do solo e do carregamento aplicado. No intuito de observar qual a influência que cada parâmetro envolvido na análise tem na capacidade de carga da estaca, foram testados quatro perfis de solos coesivos, sete inclinações verticais de carregamento, três módulos de elasticidade, três profundidades de cravação de estaca, diferentes fatores de adesão e diferentes posições relativas entre a projeção horizontal da carga aplicada e as aletas. As análises foram processadas com o auxílio de um modelo que se vale do método dos elementos finitos (MEF) desenvolvido no LACEO/COPPE-UFRJ. A fim de se certificar da validade dos resultados obtidos com o MEF, os resultados das análises com as cargas a 90º foram comparados com as soluções fechadas da API. Os resultados obtidos mostraram boa concordância do modelo em elementos finitos e os calculados através da API para cargas a 90º, pequena influência da posição relativa da carga em relação às aletas na capacidade de carga dessas estacas e que para pequenas inclinações de carga, inferiores a 30º, a resistência lateral tem um papelimportante na carga limite da estaca, ao passo que, para maiores inclinações, a carga limite é determinada pela resistência lateral e de topo da estaca.

Abstract



The torpedo pile is a promising offshore anchoring system due to its low cost of manufacturing and installation. However, in relation to the project, it deserves special attention to achieve greater maturity. In this work is presented a parametric analysis of an anchoring system consisting of a torpedo pile with four fins, subject to various conditions related to the characteristics of the soil and the applied load. In order to observe the influence that each parameter involved in the analysis has in its ultimate capacity, four different profiles of cohesive soils, seven vertical directions of loading, three modules of Young, three depths of penetration of anchor, different adhesion factors and different horizontal positions of the applied load in relation to the fins were analyzed. The analyses were processed using a finite element (FE) model developed in LACEO / COPPE-UFRJ. In order to verify the validity of the results obtained with the FE model, the results predicted by this model for vertical loads were compared to the closed solutions from API. The FE results agreed well with the API ones and also pointed out that the relative position of the load to the fins has little influence on the load capacity of the pile. Besides, the load capacity for load inclinations less than 30º is dominated by the lateral resistance of the soil and, for higher inclinations, this capacity is ruled by the friction between the soil and the pile and the top resistance of the pile.

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