Comportamento dinâmico de estruturas offshore

Abstract

Portugal detém a maior zona económica exclusiva marítima da Europa e a União Europeia é habitualmente referenciada como a maior potência marítima mundial. Na Europa, a produção de petróleo é uma componente importante na economia de alguns países, principalmente no norte, sendo a Noruega um dos maiores produtores mundiais deste combustível. Devido ao crescente investimento no sector da energia, é importante realizar estudos sobre o dimensionamento dos sistemas estruturais utilizados nesta indústria. Esta dissertação tem como objectivo o estudo do comportamento dinâmico de uma estrutura do tipo jacket, quando sujeita à acção do vento, sismo e água. Este estudo envolveu a análise dos principais aspectos regulamentares a ter em conta para o dimensionamento de estruturas de aço em ambiente offshore. Complementarmente, é realizada uma comparação das normas utilizadas na indústria offshore, a ISO, a API e a NORSOK. Nesta dissertação efectua-se uma aplicação a um caso de estudo: a plataforma Merluza-1, uma estrutura de aço tipo jacket, onde se determina o seu comportamento dinâmico sob as acções ambientais dominantes na sua localização, nomeadamente, a acção do vento, do sismo, e a acção da água. Foi, ainda, efectuada uma verificação de segurança a dois elementos estruturais da jacket sujeitos à combinação mais desfavorável. A estrutura foi modelada através do software de cálculo automático Robot Structural Analysis 2014, onde foi possível calcular as suas frequências próprias, modos de vibração e esforços actuantes para as diferentes combinações de acções. Foi possível concluir que a estrutura tinha baixa probabilidade de sofrer ressonância para as acções a que está sujeita. Concluiu-se, também, que a acção do vento era menos penalizadora do que a acção sísmica. Em relação às normas, as metodologias de cálculo para a verificação da segurança dos elementos de aço e para a determinação das acções são semelhantes, variando apenas alguns parâmetros

Portugal has the largest maritime exclusive economic zone of Europe, which is reflected by the fact that the European Union is usually referred as the world's largest maritime power. In Europe, oil production is an important economical component of some countries, mainly in the north, being Norway one of the largest producers. Due to the increasing investments in the energy sector, it is fundamental to conduct studies on the design of structural systems which are of important value to this industry. This thesis aims to study the dynamic behaviour of a jacket type structure when subjected to the wind, earthquake and water loads. This study involves the analysis of the main standards aspects to be considered for the design of steel structures in offshore environment. In addition, a comparison between the standards used in the offshore industry, ISO, API and NORSOK is made. An application of a case study was achieved: platform Merluza-1, a jacket type steel structure, which, the dynamic behaviour under the most important environmental actions in its location, in particular the wind, the seismic and the water action was analysed. Also, two structural components of the jacket subjected to the most unfavourable combination were verified according to the standards. The structure was modelled by the software Robot Structural Analysis 2014 in which it was possible to calculate its own frequencies, mode shapes and efforts for the different combinations of actions. It was concluded that the structure had a low probability to be subjected to resonance effects. Regarding the standards of offshore industry, the application of the methodologies to determine the actions as well as to verify the safety of steel elements are very similar, in spite of changing in a few parameters.