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AVALIAÇÃO DA INTERAÇÃO SOLO-LINHA DE ANCORAGEM EM ESTACAS TORPEDO EM ARGILA MOLE

Documento

  • DISSERTAÇÃO_WILLIANS_PERLLEY_A_DA_SILVA_Vfinal
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Informações da Dissertação

Título

AVALIAÇÃO DA INTERAÇÃO SOLO-LINHA DE ANCORAGEM EM ESTACAS TORPEDO EM ARGILA MOLE

Autor

Willians Perlley Alexandre da Silva

Resumo

O aumento da demanda por exploração de combustíveis fósseis em águas profundas tem impulsionado a utilização de plataformas flutuantes, que requerem sistemas de ancoragem adaptados às condições específicas dessas regiões, especialmente em relação à profundidade da lâmina d’água e às características geotécnicas do solo marinho. Nesse cenário, âncoras autopenerantes, como as estacas torpedo, têm ganhado destaque devido à facilidade de instalação e à capacidade de adaptação a diferentes profundidades. A estabilidade dessas estruturas está fortemente associada ao desempenho das linhas de ancoragem, responsáveis por transmitir os carregamentos da plataforma às âncoras. Parte do trecho dessas linhas permanece enterrada no leito marinho, assumindo um perfil característico em resposta às solicitações aplicadas, o que influencia diretamente a instalação, a capacidade de carga e os mecanismos de ruptura do sistema de ancoragem. Este trabalho apresenta os resultados de ensaios em modelos físicos em escala reduzida (1:10) de estacas torpedo instaladas em argila mole, conduzidos no campo experimental de Sarapuí II, em Duque de Caxias – RJ. A linha de ancoragem equivalente foi devidamente instrumentada, com o objetivo de investigar os mecanismos de interação com o solo. Foram analisados o perfil do trecho enterrado ao longo dos estágios de carregamento, a fração da carga atenuada por esse trecho e a previsão do comportamento do sistema por meio de uma rotina analítica desenvolvida com base em modelos disponíveis na literatura. Os resultados indicaram que a carga mobilizada pela linha de ancoragem está diretamente relacionada ao seu perfil e comprimento enterrado, contribuindo de forma significativa para a capacidade de carga do sistema, em alguns casos, correspondendo a mais de 20% da carga de trabalho total. A rotina analítica implementada apresentou boa concordância com os dados experimentais, tanto na estimativa do perfil da linha quanto na previsão da carga atenuada. Além disso, evidenciou-se a influência marcante da resistência não drenada do solo no comportamento observado, variando de acordo com o tipo de ensaio realizado. A pesquisa oferece uma contribuição relevante ao integrar dados experimentais e previsões analíticas em uma abordagem inovadora, considerando a escala adotada e o monitoramento contínuo do sistema. Os resultados obtidos fornecem subsídios importantes para a calibração e validação de modelos numéricos, contribuindo para a otimização do projeto de sistemas de ancoragem em ambientes de águas profundas.

Abstract

The increasing demand for fossil fuel exploration in deepwater environments has driven the use of floating platforms, which require anchoring systems adapted to the specific conditions of these regions, particularly with respect to water depth and the geotechnical characteristics of the seabed. In this context, self-penetrating anchors, such as torpedo piles, have gained prominence due to their ease of installation and adaptability to various depths. The stability of these structures is strongly associated with the performance of the mooring lines, which are responsible for transferring loads from the platform to the anchors. A portion of these lines remains buried in the seabed, assuming a characteristic profile in response to the applied loads, which directly influences the installation process, load capacity, and failure mechanisms of the anchoring system. This study presents the results of physical model tests using reduced-scale (1:10) torpedo piles installed in soft clay, conducted at the Sarapuí II experimental field, located in Duque de Caxias – RJ, Brazil. The equivalent mooring line was fully instrumented to investigate its interaction mechanisms with the soil. The analysis focused on the profile of the embedded portion of the line during loading stages, the fraction of the load attenuated by this segment, and the system’s behavioral prediction using an analytical routine developed based on models available in the literature. The results indicated that the load mobilized by the mooring line is directly related to its profile and embedded length, contributing significantly to the overall load capacity of the system—exceeding 20% of the total working load in some cases. The implemented analytical routine showed good agreement with the experimental data, both in predicting the line profile and in estimating the attenuated load. Furthermore, the results highlighted the significant influence of the soil’s undrained shear strength on the system’s response, varying according to the type of test performed. This research provides a relevant contribution by integrating experimental data and analytical predictions through an innovative approach, considering the adopted scale and continuous monitoring of the system. The results offer valuable insights for the calibration and validation of numerical models, thus contributing to the optimization of anchoring system designs in deepwater environments.

Ano

2025

Orientadores

Fernando Artur Brasil Danziger

Anexos

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PEC

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