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Um Sistema Completo para Análise de Estruturas Fixas
João Henrique VOLPINI Mattos
Engenheiro Naval
Regional Sales Manager - Maritime & Offshore Solutions (South America), DNV Software
Julho 2012
2. Sesam – Uma História de Sucesso de 42 anos
Um sistema completo e orientado ao mercado, para ava-
liação estrutural de navios e estruturas offshore.
Construído através de alianças estratégicas com organiza-
ções chave e, P&D e fornecedores líderes de tecnologia.
Mais de 200 ogranizações globais utilizam o Sesam como
sua ferramena preferencial para engenharia de estruturas
offshore.
Sesam é utilizado para o projeto de plataformas fixas e
flutuantes, de águas rasas a ultra-profundas em ambien-
tes hostis.
Combina as melhores práticas de engenharia (processos
de trabalho) com ferramentas para o projeto, análise
estrutural e avaliação de integridade.
Sesam é utilizado para documentar a segurança da estru-
tura, satisfazendo padrões de projeto, regulamentos esta-
tutários e critérios de conforto, segurança e meio
ambiente.
Suporta normas API/AISC (WSD & LRFD), Eurocode,
ISO, Norsok, DS, CSR e DNV.
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3. A Importância do Loop de Projeto do Sesam
40-60% do tempo é gasto na
avaliação dos resultados
Quão rápido você pode
refazer o seu projeto ?
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4. A Força do Sesam – Fechando o Loop de Projeto
Transferência de dados eficientes, do modelo inicial à análise, processamento de
resultados e code-checking.
- Quanto tempo você demora da modelagem até o primeiro resultado ?
- Quanto tempo você demora para refazer o modelo o obter o segundo resultado ?
Iterações eficientes de code-checking
- Qual o efeito de modificar um perfil ou os parâmetros de code-checking sem re-executar
toda análise ?
Atualização eficiente do modelo baseada em iterações de code-checking
- Quanto tempo demora para refazer o relatório de code-checking baseado em uma
rexecução completa da análise ?
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5. Sesam para Estruturas Fixas (1)
Topsides, jaquetas ou jackups, módulos, flare-booms,
helipontos, gang-ways, etc.
Modelos de vigas ou modelos detalhados de casca
Análise estrutural linear de tamanho ilimitado
Análise não linear de colapso e acidentes
Iteração estaqueamento/solo
Análise ambiental baseada na Equação de Morison
(ondas, correnteza, vento)
Code check de barras e juntas
Code check de flambagem de painéis
Análise de fadiga e terremoto
Loadout e up-ending
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6. Sesam para Estruturas Fixas (2)
Facilidade na inclusão de detalhes no Facilidade na criação de modelos
modelo global paramétricos
30º, D = 3m
45º, D = 1.5m
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7. Sesam para Estruturas Fixas (3)
Recursos avançados para análise local
Malha t x t
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8. Sesam para Estruturas Fixas (4)
GeniE é a ferramenta principal, suportada por :
- Sestra (solver linear)
- Wajac (avaliação do carregamento ambiental)
- Splice (interação estaqueamento-solo)
- Presel (superelementos, dividindo o modelo e aliviando o
esforço computacional)
- Framework (code check de vigas)
- Usfos (análise não linear de colapso)
- Installjac (lançamento e estabilidade)
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9. GeniE
Ferramenta para modelagem conceitual, geração das malhas, aplicação
das cargas e apresentação dos resultados.
- Pré e pós processador principal da família Sesam
Slide 9
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10. Os Benefícios da Modelagem Conceitual (1)
O mesmo modelo conceitual é usado nas Hidrostática
GZ-Curve
8
6
4
análises hidrostáticas, hidrodinâmicas e
2
0
-2
Distance [m]
-4
-6
-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8
estruturais.
-180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Heel Angle [deg]
GZ Z-Level Lowest Opening
Hidrodinâmica
Modelo de Painéis
Estrutural
Modelo Conceitual
Modelo de Elementos Finitos
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11. Os Benefícios da Modelagem Conceitual (2)
Ajuste dinâmico do can, stub, cone e gap quando
modificando as propriedades da chord ou brace.
seen from above
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12. Os Benefícios da Modelagem Conceitual (3)
O mesmo modelo conceitual é utilizado para as condição de trânsito,
posições intermediárias e posição mais elevada.
- Economia significativa no tempo de modelagem.
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13. Os Benefícios da Modelagem Conceitual (4)
Definições de carga ou massa dos
equipamentos.
- Automático
- Sempre em balanço
- Padrões de carregamento - pegada
- Padrões de carregamento – vigas primárias
ou secundárias
Definições tradicionais de carga ou
massa.
- Cargas pontuais
- Cargas distribuídas
- Cargas de pressão
- Massas pontuais
- Cargas de temperatura
- Descolcamentos pré-estabelecidos.
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14. Comunicação com Outros Sistemas
Importação de modelos (estrutura & carregamento) de outros sistemas
- FEM (SESAM neutral format)
- Sacs
- StruCad3D
- Ansys
- Strudl
- Nastran
Importação/exportação da estrutura
de sistemas CAD
- PDMS, PDS (sdnf)
- SmartPlant Offshore
- Intelliship
- DXF
- Nurbs
- STEP
- SAT
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15. Domínio de Aplicações do GeniE (1)
Exemplos típicos : petroleiros, graneleiros, porta-containers, FPSOs, jaquetas,
jackups, topsides, pontes, helidecks, instalações submarinas, guindastes e
pedestais, etc.
Para estruturas fixas ao leito marítimo (jaquetas e jackups) as propriedades
hidrodinâmicas e do solo fazem parte integral do modelo de análise
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16. Domínio de Aplicações do GeniE (2)
Modelagem da região central – “3 porões”
- Também típica para FPSO, Semisub, TLP, Spar....
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17. Domínio de Aplicações do GeniE (3)
Jack-ups
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18. Domínio de Aplicações do GeniE (4)
Jaquetas
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19. Domínio de Aplicações do GeniE (5)
Modelos locais
Juntas estruturais
Pontões de semisub
Detalhes de tanque
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20. Domínio de Aplicações do GeniE (6)
Modelos globais (viga) e locais (casca) combinados
Conexão rígida para acoplamento
de nó de viga com todos os nós de
chapa/casca na seção, usando de-
pendência linear
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21. Esforços nas Vigas
Diagrama 3D
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22. Tensões nas Vigas
Gráficos 2D, escaneamento e envelopes
- Imprima no relatório
Condição de carregamento simples
Envelope (máx/min)
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23. Deflexões nas Vigas
Gráficos 2D, escaneamento e envelopes
- Imprima no relatório
Condição de carregamento simples
Envelope (máx/min)
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24. Tensões nas Chapas e Cascas
Plotagem de contorno
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25. Sestra
Solver de uso geral para análise linear de estruturas por elementos finitos
utilizando os modelos criados no GeniE, Patran-Pre ou Presel.
– Análise estática e dinâmica.
– Análise de super-elementos.
– Vibração livre/forçada.
– Flambagem linear.
– Análise axi-simétrica.
Sestra
Análise estática Análise quase-estática Análise dinâmica
Cargas complexas
Métodos de redução
Vibração Resposta forçada
Direta Super-elementos Direta Super-elementos
livre Domínio do tempo/frequência
Slide 25
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26. Wajac (1)
Cálculo das forças ambientais em estruturas fixas.
- Análise espectral de fadiga
- Cálculo das funções de transferência
- Domínio da frequência – análise quase
quase-estática ou dinâmica
- Análise dinâmica no domínio do tempo
Recursos do Wajac em combinação
- Onda centenária
- Code-checking com análise estrutural no Sestra e análise
de fadiga e code-checking no Framework - Análise estrutural estática
- Análise de fadiga determinística
- Cálculo de massa adicional
- Análise de auto-valores - Cálculo de carga de vento estática
– Equação de Morison no modelo de vigas.
– Várias teorias de ondas (Airy, Stokes 5ª ordem, Cnoidal,
Newwave).
– Correnteza e flutuação.
– Carregamento de vento estático ou rajadas.
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27. Wajac (2)
Resultados :
- Cálculo da carga determinística no domínio do tempo.
- Cálculo das forças do domínio da frequência.
- Simulação no domínio do tempo de um estado de mar esto-
cástico no curto prazo.
- Respostas globais, incluindo movimentos de corpo rígido e
forças e momentos seccionais.
- Pressões e acelerações.
- As cargas são automaticamente utilizadas na análise estru-
tural subsequente.
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28. Presel
Utilizando a técnica de superelementos podemos reduzir em muito o tempo
de cálculo e espaço em disco, ao mesmo tempo em que aumentamos a
precisão da solução das matrizes. Com Presel podemos montar elementos
(geometria e carregamento) criados no GeniE para formar o modelo
completo, sem termos que uni-los fisicamente em um único arquivo.
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29. Splice
Ferramenta para análise não linear da iteração estaqueamento
estaqueamento-solo.
GeniE Splice
Modelagem da jaqueta Modelagem do solo e
estaqueamento e análise
não linear da interação
estaca/solo
Sestra
Análise da jaqueta
combinada com o solo e
Presel
sel
carregamento
Combinação dos
modelos e cargas do
GeniE e Splice
Framework
mewo
Code-checking dos
resultados
– Os deslocamentos são resolvidos nos pontos da interface estacas-estrutura para
uma estrutura elástica linear modelada com estacas de fundações não-lineares.
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30. Framework (GeniE extensão CCBM)
Pós processador
Pós-processador iterativo para verificação de
flambagem, análise de fadiga e terremoto em
modelos de vigas e juntas tubulares de acordo
com várias normas.
Normas :
- API WSD 2002 (incluindo AISC 2005)
- API WSD 2005 (incluindo AISC 2005)
- API LRFD 2003 (incluindo AISC 2005)
- NORSOK 2004 (incluindo Eurocode 2005)
- ISO 19902 2007 (incluindo Eurocode 2005)
- DS 412 / 449
Verificação de estabilidade, colapso hidrostático,
transições cônicas de acordo com os padrões
utilizados na indústria offshore.
Avaliação de fadiga – determinística ou
estocástica.
Avaria por fadiga devido à rajadas de vento.
Análise do espectro de resposta a terremotos.
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31. Code-checking de Vigas (1)
As fórmulas nas normas descrevem a tensão
máxima de projeto dos membros e juntas.
Modos de falha :
- Tensão na área seccional.
- Estabilidade do membro devido à compressão
e/ou momentos.
- Colapso hidrostático.
- Tensão de puncionamento na corda (cam) vinda dos braces
(tubs) em juntas tubulares.
- Transições cônicas.
No GeniE as fórmulas são convertidas em fatores entre
a carga atual e a tensão máxima (fator < 1 então OK).
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32. Code-checking de Vigas (2)
As posições de verificação são pré-determinadas em 0%, 25%, 50%, 75%
e 100%, bem como nas posições com maiores esforços.
As posições de code-check são determina-
das por critérios geométricos e para as posi-
ções de momentos mínimo e máximo de Mxy
e Mxz, independentemente dos nós e dos
pontos de carregamento.
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33. Code-checking de Vigas (3)
A apresentação dos resultados pode ser feita graficamente para o modelo
completo ou para partes selecionadas da estrutura.
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34. Code-checking de Vigas (4)
Relatórios em Word, Excel, txt ou html podem ser facilmente gerados.
Condições de carregamento Fator de utilização
• Todas • Todos
• Piores • Acima
• Selecionadas • Abaixo
Posições Membros
• Todas • Todos
• Piores • Seleção
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35. Usfos
Ferramenta analítica não linear para predição de colapso progressivo e
resposta a cargas acidentais reticuladas.
Aplicações
- Análise de colapso.
- Cargas acidentais.
- Colisão.
- Fogo e explosão.
- Reanálise.
Características
- Flambagem e comportamento pós-flambagem.
- Flexibilidade das juntas e capacidade máxima.
- Fratura.
- Efeitos de temperatura. Carga de incêndio.
- Avaria e deformação local devido ao impacto
de embarcações.
- Cargas ambientais e funcionais.
- Queda de pesos (massa e velocidade ou energia).
- Explosão (pulso de energia e formato).
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36. Installjac
Análise de operações com jaquetas.
Lançamento por barcaça (loadout).
Estabilidade em flutuação. Relatório de
estabilidade.
Verticalização utilizando guindastes,
guinchos ou alagamento de membros
(up-ending).
Geração das cargas nos membros duran-
te o carregamento para análise de tem-
sões.
Geração dos dados para animação.
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37. Xtract
Pós processador
Pós-processador para visualização aperfeiçoada do modelo, resultados e
criação de animações.
Poderosa interface gráfica, nos permi-
tindo apresentar a geometria completa
ou partes selecionadas, eixos locais,
vistas deformadas e de vários ângulos.
Extensiva apresentação dos resultados,
deslocamentos, forças, tensões, plota-
gens de contorno, valores numéricos e
vetores.
Varredura do modelo em busca das maiores
tensões de Von Mises.
Identificação das combinações críticas de
carregamento.
Animação dos deslocamentos e modos de
vibração.
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38. “Keppel adotou o Sesam por sua facilidade de uso e
confiabilidade, bem como pela sua relação custo-benefício”
Paul Liang, Section Manager, Engineering Division Keppel O&M.
© Det
Norske Slide 38
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All rights
40. Dúvidas ?
www.dnv.com.br
Salvaguardando a vida, a propriedade e o meio ambiente
João Henrique VOLPINI Mattos
Engenheiro Naval
DNV Software - Maritime & Offshore Solutions
Regional Sales Manager – South America
joao.volpini@dnv.com
+55 21 3722 7337
+55 21 8132 8927
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