Leonardo Sant'Anna do Nascimento
Título
Análise Estatística de Respostas Dinâmicas de Estruturas Tubulares sob Carregamento de Onda Irregular não Linear
Resumo
Este trabalho tem o objetivo de avaliar a aplicação da solução analítica aproximada de segunda ordem em potencial de velocidades (Sharma & Dean, 1981) no problema de valor de contorno representativo das ondas de gravidade, com o objetivo de desenvolver o comportamento irregular não linear da superfície livre, sua derivação no domínio fluido e suas aplicações no comportamento hidrodinâmico e dinâmico de sistemas estruturais formados por elementos tubulares submersos e parcialmente submersos através da análise matemática dos parâmetros de respostas aleatórias em condições ambientais severas de curto prazo. Os casos de estudo consistem em aplicações em modelo simplificado de duto rígido assentado sobre o leito marinho, com influência na estabilidade sob efeitos de onda e corrente e, modelo de torre eólica em águas rasas. Os resultados demonstram que modelos estatísticos que se adaptam à amostra dos picos do processo estimam de maneira eficiente o valor extremo mais provável, com uma maior variabilidade, quando comparados aos resultados dos sistemas estruturais em condições de carregamentos ambientais irregulares lineares. Os resultados também demonstram que a não consideração dos efeitos não lineares de superfície livre, decorrentes das baixas profundidades, subestimam os resultados de todos os parâmetros avaliados, com influência esperada nos casos de dimensionamento por estado limite último e fadiga.
Abstract
This work aims to evaluate the application of the second order approximate analytical solution in velocity potential (Sharma & Dean, 1981) in the representative boundary value problem for gravity waves in the development of nonlinear irregular free surfaces, its derivation in the fluid domain and its applications in hydrodynamics and dynamics of structural systems formed by tubular elements on submerged and partially submerged conditions by mathematical analysis of the random parameters under short-term severe environmental conditions. The case studies consist in applications on simplified rigid pipe model on seabed, with focus on stability under wave and current effects and, wind tower model in shallow water. The results demonstrate that statistical models which adapts to process sample peaks data estimate more effectively the most probable extreme value, with higher variability, when compared to the results of structural systems under linear irregular environmental loading conditions. The results also demonstrate that ignore the nonlinear effects of free surface, arising from lower depth effects, underestimate the results of all evaluated parameters, with expected influence on the design by ultimate limit state and fatigue.
