Avaliação comparativa da regulamentação para estruturas offshore (API, ISO, NORSOK, EC3)

Abstract

O objectivo da presente tese é efectuar uma análise comparativa da regulamentação para estruturas offshore, especificamente ao nível do dimensionamento de elementos tubulares circulares em aço. Para tal, serão inicialmente comparadas ao nível da formulação e procedimento de cálculo, normas específicas para estruturas offshore, nomeadamente a API, ISO e NORSOK juntamente com o Eurocódigo 3 que é uma norma que não contém provisões específicas para este tipo de estruturas. Seguidamente, pretende-se aferir a capacidade resistente destes elementos, de forma detalhada através de um estudo paramétrico abrangente, quer para esforços isolados quer para esforços combinados. Neste caso, a atenção será concentrada na ISO e no EC3. Com isto, objectiva-se tirar conclusões do nível da segurança que estes dois conjuntos de normas (normas de estruturas offshore vs normas de construção) apresentam, identificando diferenças ao nível da formulação, procedimentos e resistência de elementos tubulares circulares. Relativamente ao Eurocódigo 3 será feito uso da parte 1-1 e da parte 1-6 (elementos do tipo casca), para que todas as classes de secções possam ser abrangidas, visto esta gama de secções estar habitualmente presente em estruturas desta natureza. Este aspecto será aproveitado para avaliar os resultados obtidos na transição da classe 3 para a classe 4, tratadas por partes e procedimentos de cálculo distintos. O facto de o Eurocódigo não estar desenvolvido para aplicação em estruturas offshore limita a aplicação a algumas situações nomeadamente, a não consideração da pressão hidrostática na parte 1-1. Por fim, será levada a cabo uma análise numérica recorrendo ao método dos elementos finitos (através do software ABAQUS) para aferir o conservadorismo que cada norma (ISO e EC3) tem inerente a si. Para tal serão avaliados isoladamente e em interacção os outros de esforços de compressão e pressão hidrostática.

The objective of the present thesis is to perform a comparative analysis of the design standards in offshore structures, especially in the design of circular tubular elements. To this end, it will be initially compared, in the formulation and calculation procedure, specific offshore standards namely the API, ISO and NORSOK with the Eurocode 3 that does not contain specific provisions for this type of structures. Subsequently, it is intended to assess the bearing capacity of these elements in detail through a broad parametric study, in the presence of isolated and combined loadings. In this case, attention will be concentrated in ISO and EC3. With this, the objective is to draw conclusions regarding the safety that these two sets of standards (offshore standards vs. construction standards) present, identifying differences in the formulation, procedures and strength of circular tubular elements. With respect to Eurocode 3 will be made use of the part 1-1 and part 1-6 (shell elements), in order to cover all classes of sections, since this range of sections is usually present in structures of this kind. This will be used to assess the results obtained in the transition from class 3 to class 4, treated by different parts and calculation procedures. The fact that the Eurocode was not developed for the application in offshore structures limits the application to some situations, namely the lack of consideration of hydrostatic pressure on the part 1-1 of this standard. Finally, it will be carried out a numerical analysis using the finite element method (through the ABAQUS software) to evaluate the conservatism that each standard (ISO and EC3) has inherent to itself. To this will be evaluated alone and in interaction the axial compression and the hydrostatic pressure.