Dissertação

{pt_PT=Numerical study on the effect of concrete mattresses on the buckling and ovalization of subsea pipelines} {} CONFIRMED

{pt=Tubulações são um dos elementos mais importantes no sistema de produção de óleo e gás offshore. Tubulações subaquáticas podem sofrer de falta de estabilidade, e para isso colchões de concreto são instalados. A interação entre esses objectos é o objetivo desta tese. Um segmento de tubulação é projetado com normas da DNV e um modelo de elementos finitos é criado em ANSYS para analisar o efeito da carga do colchão na tubulação. Diferentes respostas são extraídas da análise de elementos finitos, particularmente os modos de flambagem e o comportamento mecânico do tubo com diferentes cargas e comprimentos de colchão. A ovalização do tubo também é avaliada. O estudo conclui que o carga do colchão não altera a carga crítica de flambagem da estrutura tubular. No entanto, há uma ovalização de 0,2% causada pelo colchão. Esse valor deve ser adicionado a outras incertezas geradas desde a fase de projeto para uma redução no risco de falha. Na tubulação criada, essa variação corresponde a uma redução de 3% na pressão de colapso da estrutura. Além do mais, o ponto de máxima ovalização encontra-se a nove metros do fim do colchão e é onde as inspeções devem ser focadas., en=Pipelines are one of the most important elements of offshore oil and gas production system. Subsea pipelines can be instable so mattresses are put on them to avoid this problem. These mattresses are made of concrete and their interaction with the pipeline is studied in this dissertation A pipe section is designed using DNV rules and a Finite Element Model is created in ANSYS to analyze the effect of the mattress’ load on the pipe. Different responses are extract from the Finite Element Analysis, in particular the frequency response and the mechanical behavior of pipes with different mattresses lengths and loads. Also, the ovalization of the pipe is evaluated. The study concludes that the mattress load do not change the eigenvalue buckling of the pipeline structure. However, there is around 0.2% ovalization due to the effect of the mattress. This value should be added to other uncertainties in the design process to reduce the risk of pipeline failure. For the designed pipe this ovalization corresponds to 3% reduction in the collapse pressure of the pipe. Moreover, the location of maximum ovalization is defined around nine meters from the mattress edge and therefore this location should be the focus in inspection operations.}
{pt=Tubulação, Análise por Elementos Finitos, Flambagem, Ovalização, Modo de Falha, Colchão de Concreto, en=Pipe, Finite Element Analysis, Buckling, Ovalization, Failure Mode, Concrete Mattress}

Dezembro 20, 2018, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Ângelo Manuel Palos Teixeira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado