Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/13358
Type: Dissertação
Title: Wave induced fatigue assessment on free spanning pipelines
Other Titles: Avaliação de fadiga induzida por ondas em pipelines apresentando vão livre
Author(s)/Inventor(s): Fernandes, Juana Waterkemper
Advisor: Pinheiro, Bianca de Carvalho
Co-advisor: Pasqualino, Ilson Paranhos
Abstract: Sabe-se que inspeções geofísicas e batimétricas devem ser feitas durante a etapa de definição da rota de um pipeline para que vãos livres sejam evitados, já que este tipo de configuração pode levar a estrutura à instabilidade quando associada aos fenômenos de vibração induzida por vórtices (VIV) e ação diretas das ondas. No entanto, vãos livres também podem ser formados durante a fase de operação, devido ao processo de scour ou liquefação. Com as mudanças climáticas recentes, fenômenos como furacões e ciclones estão se tornando cada vez mais frequentes, chamando atenção para ameaças vindas de ondas e correntes extremas sobre estruturas oceânicas como os pipelines. Neste trabalho, um modelo numérico tridimensional é desenvolvido usando o método dos elementos finitos (MEF) com o auxílio o software ABAQUS, compreendendo um duto modelado com elementos de casca e um leito marinho representado por um sólido contínuo. A interação através do contato entre as duas partes também é considerada. Por fim, este trabalho apresenta resultados de um amplo estudo paramétrico variando o tamanho do vão livre, o diâmetro do pipeline, o estado de mar e o solo, cujas sensibilidades em relação à vida em fadiga são analisadas. Essa pesquisa toma os resultados numéricos para o cálculo do dano de fadiga no duto com vão livre devido a ondas diretas, em águas intermediárias, com base em recomendações da DNV referentes ao caso em análise.
Abstract: It is well known that geophysical and geotechnical surveys must be performed in a pipeline route to avoid free spans, since this configuration could bring the structural integrity to jeopardy concerning the fatigue behavior, associated with both vortex induced vibration (VIV) or direct waves actions. However, free spans can be formed during the operation phase due to scour or liquefaction processes. With the recent world’s climate changes, phenomena such as hurricanes and extreme storms are becoming more frequent, raising the awareness of the threat from wave loads on offshore structures, such as pipelines. In this work, a three-dimensional numerical model, based on the finite element method (FEM), is developed, with ABAQUS, comprising a pipe modeled with shell elements and a seabed represented by solid elements, and taking into consideration the contact between these two parts. Finally, the work gathers and presents information of 96 analysis, displaying a parametric study that varies the span length, the diameter, the sea state and soil, that is useful to find the sensitivity of each parameter. This thesis applies the results given by the FEM model to evaluate the accumulated fatigue damage in free spanning pipelines due to the action of direct waves, within intermediate waters, considering and briefly commenting some of DNV’s recommended design practices available for this case.
Keywords: Pipeline
Scour
Fatigue
Pipe-Soil Interaction
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Mar-2019
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Oceânica

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