Apresentação Sesam Estruturas Fixas

SesamTM – SuperElement Structural Analysis Modules

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

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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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 ?


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 ?


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


 Facilidade na inclusão de detalhes no  Facilidade na criação de modelos
modelo global paramétricos

30º, D = 3m

45º, D = 1.5m


 Recursos avançados para análise local

Malha t x t


 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)


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

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


 Ajuste dinâmico do can, stub, cone e gap quando
modificando as propriedades da chord ou brace.

seen from above


 O mesmo modelo conceitual é utilizado para as condição de trânsito,
posições intermediárias e posição mais elevada.
- Economia significativa no tempo de modelagem.


 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.


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


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


 Modelagem da região central – “3 porões”
- Também típica para FPSO, Semisub, TLP, Spar....


 Jack-ups


 Jaquetas


 Modelos locais

Juntas estruturais

Pontões de semisub

Detalhes de tanque


 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


Esforços nas Vigas
 Diagrama 3D


Tensões nas Vigas
 Gráficos 2D, escaneamento e envelopes
- Imprima no relatório

Condição de carregamento simples

Envelope (máx/min)


Deflexões nas Vigas
 Gráficos 2D, escaneamento e envelopes
- Imprima no relatório

Condição de carregamento simples

Envelope (máx/min)


Tensões nas Chapas e Cascas
 Plotagem de contorno


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

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.


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.


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.


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.


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.


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).


 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.


 A apresentação dos resultados pode ser feita graficamente para o modelo
completo ou para partes selecionadas da estrutura.


 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


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).


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.


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.


“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.

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Dúvidas ?
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Salvaguardando a vida, a propriedade e o meio ambiente

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