Apresentação Sesam Estruturas Fixas

SesamTM – SuperElement Structural Analysis Modules

Um Sistema Completo para Análise de Estruturas Fixas

Julho 2012

João Henrique VOLPINI Mattos Engenheiro Naval Regional Sales Manager - Maritime & Offshore Solutions (South America), DNV Software

© Det Norske Veritas Ltda. Todos os direitos reservados.

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 ?


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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 ?


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

Sesam para Estruturas Fixas (1)

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Facilidade na inclusão de detalhes no modelo global

Facilidade na criação de modelos paramétricos

30º, D = 3m

45º, D = 1.5m

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Malha t x t

Recursos avançados para análise local


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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GeniE

Ferramenta para modelagem conceitual, geração das malhas, aplicação das cargas e apresentação dos resultados. - Pré e pós processador principal da família Sesam

Jack_up_anim.vtf


Os Benefícios da Modelagem Conceitual (1)

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O mesmo modelo conceitual é usado nas análises hidrostáticas, hidrodinâmicas e estruturais.

Modelo Conceitual

-180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8-6

-4-2

02

46

8

GZ-Curve

Heel Angle [deg]

Dis

tanc

e [m

]

GZ Z-Level Lowest Opening

Hidrostática

Modelo de Elementos Finitos

Modelo de Painéis Hidrodinâmica

Estrutural


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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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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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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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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

Comunicação com Outros Sistemas


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

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Modelagem da região central “3 porões”

Domínio de Aplicações do GeniE (2)


Jack-ups

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JU_Elevation_wave.exe


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Jaquetas



Modelos locais

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Detalhes de tanque

Juntas estruturais

Pontões de semisub

Modelos locais



Conexão rígida para acoplamento de nó de viga com todos os nós de chapa/casca na seção, usando de-pendência linear

Modelos globais (viga) e locais (casca) combinados

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Esforços nas Vigas Diagrama 3D

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Tensões nas Vigas Gráficos 2D, escaneamento e envelopes

- Imprima no relatório

Condição de carregamento simples

Envelope (máx/min)


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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

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Solver de uso geral para análise linear de estruturas por elementos finitos utilizando os modelos criados no GeniE, Patran-Pre ou Presel.

Sestra

Análise estática

Direta Super-elementos

Análise quase-estática Cargas complexas

Direta Super-elementos

Análise dinâmica

Métodos de redução

Vibração livre

Resposta forçada Domínio do tempo/frequência

– Análise estática e dinâmica.

– Análise de super-elementos.

– Vibração livre/forçada.

– Flambagem linear.

– Análise axi-simétrica.

Solver deSolver de

Sestra


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– 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.

Cálculo das forças ambientais em estruturas fixas.

- Análise espectral de fadiga - Cálculo das funções de transferência - Domínio da frequência – análise quase-estática ou dinâmica

- Análise dinâmica no domínio do tempo

- Análise estrutural estática - Análise de fadiga determinística

- Cálculo de massa adicional - Análise de auto-valores - Cálculo de carga de vento estática

- Onda centenária - Code-checking

Recursos do Wajac em combinação com análise estrutural no Sestra e análise de fadiga e code-checking no Framework

análise quase

- Análise dinâmica no domínio do tempo

--

- Cálculo de carga de vento estáticaCálculo de massa adicional

Onda centenária

Cálculo dasdas forçasforçasdas

Wajac (1)


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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.

Wajac (2)


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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UtilizandoUtilizando

Presel


Ferramenta para análise não linear da iteração estaqueamento-solo.

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– Os deslocamentos são resolvidos nos pontos da interface estacas-estrutura para uma estrutura elástica linear modelada com estacas de fundações não-lineares.

GeniE Modelagem da jaqueta

Splice Modelagem do solo e

estaqueamento e análise não linear da interação

estaca/solo

Presel Combinação dos

modelos e cargas do GeniE e Splice

Sestra Análise da jaqueta

combinada com o solo e carregamento

Framework Code-checking dos

resultados

Ferramenta para análise não linear da iteração estaqueamentoFerramenta para análise não linear da iteração estaqueamento

Splice

sel

Sestra

mewo

Modelagem da jaquetaestaqueamento e análise

Modelagem da jaquetaModelagem da jaqueta


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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Pós processador iterativo para verificação de

Framework (GeniE extensão CCBM)


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


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Relatórios em Word, Excel, txt ou html podem ser facilmente gerados. Condições de carregamento • Todas • Piores • Selecionadas

Fator de utilização • Todos • Acima • Abaixo

Posições • Todas • Piores

Membros • Todos• Seleção


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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FerramentaFerramenta

Usfos


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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.

Análise de operações com jaquetas.

Installjac


Pós-processador para visualização aperfeiçoada do modelo, resultados e criação de animações.

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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.

Pós processador para visualização aperfeiçoada do modelo, resultados e processador para visualização aperfeiçoada do modelo, resultados e processador para visualização aperfeiçoada do modelo, resultados e

Xtract


© Det Norske

Veritas AS. All rights reserved

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“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.


Alguns Usuários Sesam

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http://www.aibel.com/global/abbzh/abbzh251.nsf!OpenDatabase&mt=&l=us


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João Henrique VOLPINI Mattos Engenheiro Naval DNV Software - Maritime & Offshore Solutions Regional Sales Manager – South America [email protected] +55 21 3722 7337 +55 21 8132 8927

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