PPGEC PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL CENTRO DE TECNOLOGIA Telefone/Ramal: 3214-1455- https://sigaa.sig.ufal.br/ppgec
Dissertações/Teses

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2024
Dissertações
1
  • KEVIN TENORIO LOBO MARTINS DE SOUZA
  • APLICAÇÃO DA TÉCNICA FVDAM EM ALVENARIAS REFORÇADAS

  • Orientador : FRANCISCO PATRICK ARAUJO ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO PATRICK ARAUJO ALMEIDA
  • RODRIGO RIBEIRO PACCOLA
  • ROMILDO DOS SANTOS ESCARPINI FILHO
  • SEVERINO PEREIRA CAVALCANTI MARQUES
  • Data: 05/01/2024

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  • A alvenaria é uma das mais antigas técnicas construtivas da humanidade. Apesar de milênios
    em estudo e aperfeiçoamento, ainda há lacunas no conhecimento científico e desvantagens a
    se superar. Isto é em parte devido à dificuldade em se modelar e caracterizar o material, que
    apresenta características heterogêneas e periódicas. Uma forma de fortalecer a alvenaria quanto
    a alguns de seus pontos negativos é o reforço por fibras. A Matriz Cimentícia Reforçada por
    Fibras (Fiber-Reinforced Cementitious Matrix - FRCM) é um tipo de reforço que vem sendo bem
    estudado nesse contexto. Consiste no revestimento de uma ou ambas as faces de uma parede de
    alvenaria com uma malha de fibras embutidas em matriz cimentícia. Diversos materiais podem
    ser utilizados como fibras, sendo os mais comuns o aço, carbono, vidro e aramida. O uso de
    fibras naturais (NFRCM) apresenta potenciais vantagens no âmbito da sustentabilidade, mas
    ainda é pouco explorado. Entre as fibras naturais, destaca-se a fibra de sisal, que é utilizada em
    forma de cordas e apresenta produção abundante no Brasil. Entretanto, a NFRCM apresenta
    um desafio maior ainda de modelagem, já que aumenta a complexidade e o número de fases da
    alvenaria. A técnica Finite-Volume Direct Averaging Micromechanics (FVDAM) é uma opção
    promissora e ainda sem aplicação no contexto de fibras naturais. Consiste em uma técnica de
    homogeneização que utiliza a Teoria de Volumes Finitos (Finite-Volume Theory - FVT) para
    calcular as propriedades efetivas de um material heterogêneo. Assim, o objetivo deste trabalho é
    investigar a eficácia da FVDAM na modelagem e homogeneização de alvenaria reforçada por
    NFRCM, comparando os resultados com outros encontrados na literatura.


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  • Masonry is one of the oldest construction techniques in humanity. Despite millenia of study and improvement, there are still gaps in scientific knowledge and disadvantages to overcome. This is partially due to the difficulty in modelling and characterizing the material, that presents heterogeneous and periodic characteristics. One way to improve masonry about some of its weaknesses is fiber reinforcement. Fiber-reinforced Cementitious Matrix (FRCM) is a kind of reinforcement that has been well studied in this context. Consists of the coating of one or both faces of a masonry wall with a mesh of fibers embedded in cementitious matrix. Several materials can be used as fibers, the most common being steel, carbon, glass and aramid. The use of natural fibers (NFRCM) presents potential advantages in the scope of sustainability, but it is still little explored. Among the natural fibers, sisal fiber stands out, which is used in the form of ropes and presents abundant production in Brazil. However, FRCM presents an even greater challenge of modelling, since it increases the complexity and number of phases of masonry. The Finite-Volume Direct Averaging Micromechanics (FVDAM) technique is a promising option and still without application in the context of natural fibers. It consists of a homogenization technique that uses the Finite-Volume Theory (FVT) to calculate the effective properties of a heterogeneous material. Thus, the objective of this work is to investigate the effectiveness of FVDAM in the modelling and homogenization of masonry reinforced by NFRCM, comparing the results with other modelling techniques and physical tests.

2
  • OTAVIO BRUNO DE ARAUJO RODRIGUES
  • CONTRIBUIÇÃO DO ATRITO NOS ESFORÇOS AXIAIS DE COLUNAS DE PRODUÇÃO E INJEÇÃO EM POÇOS DE PETRÓLEO SUBMETIDOS A CARREGAMENTOS OPERACIONAIS

  • Orientador : WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSÉ RENATO MENDES DE SOUSA
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • Data: 26/01/2024

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  • Este trabalho propõe a modelagem numérica de colunas de produção e injeção (COP/COI) em poços de petróleo submetidos a carregamentos operacionais para determinar a contribuição do atrito nos esforços axiais. As colunas de produção e injeção sofrem diferentes combinações de esforços ao longo de sua vida útil, os quais podem estar relacionados a variações térmicas, pressões, peso próprio, flambagem e atrito. A correta previsão desses esforços e dimensionamento da coluna é essencial para garantir a segurança do poço sem a necessidade de intervenções pós-completação e para manter íntegro um dos primeiros elementos do sistema de barreira de poço. As forças de atrito, que impactam os esforços axiais, são geradas quando ocorre a flambagem da COP/COI por causa da formação de regiões de contato entre a coluna e o revestimento. Em poços direcionais, o peso e a trajetória da coluna também geram forças de atrito junto ao revestimento. Devido à variedade de carregamentos operacionais, uma solução geral para o problema de atrito por flambagem requer soluções numéricas. Na literatura, há modelos que avaliam isoladamente essas formas de atrito, enquanto outros até propõem uma análise conjunta, porém apenas para casos específicos e sem avaliar o histórico de carregamento. Nesta direção, um modelo com todos esses critérios permite uma análise mais realista do atrito. Para atingir o objetivo proposto, a metodologia adotada é dividida em cinco macroetapas: i) estudos sobre COP/COI e carregamentos operacionais; ii) estudos sobre modelos de atrito e aspectos sobre flambagem em tubulares; iii) modelagem computacional de atrito por flambagem em COP/COI de poços verticais; iv) incorporação de novos efeitos à modelagem de atrito por flambagem; v) realização de estudos de caso. Com base nos estudos de caso realizados, a inclusão do atrito através do efeito capstan resulta em um notável aumento nas forças de atrito, mesmo em poços com uma inclinação mínima. A combinação deste efeito com a ocorrência de flambagem helicoidal em cenários de produção representa a forma mais crítica do atrito, podendo impactar de maneira substancial os esforços axiais em comparação com análises sem o atrito. No caso do poço injetor horizontal investigado, a influência do atrito devido ao peso se torna relevante, e durante a avaliação da operação de shut-in, nota-se um aumento na compressão a ser suportada pela coluna. A principal contribuição deste trabalho é o aprimoramento de uma modelagem numérica para cálculo de esforços axiais considerando, além da temperatura, do peso próprio e do efeito balão, o atrito e diferentes modos de flambagem em COP/COI de poços direcionais.


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  • This work proposes the numerical modeling of tubing strings in oil and gas wells to quantify friction and axial forces. From a one-dimensional numerical model of buckling with friction, the other effects involved in the problem under study are incorporated and modeled for an accurate prediction of the efforts acting in tubing. During the life of a well it is important that the tubing supports this type of effort. Thus, the need for workover is avoided and one of the first elements of the well barrier system remains intact. The buckling of tubing forms contact regions between the column and the casing, as well as frictional forces that impact axial efforts. Due to the variety of loadings, a general solution to the buckling friction problem requires numerical solutions. In directional wells, the weight and trajectory of the tubing naturally generate frictional forces along the casing. In the literature, there are models that evaluate these forms of friction in isolation, while others even propose a joint analysis, but only for specific cases and without evaluating the loading history. In this direction, a model with all these criteria allows a more realistic analysis of the phenomenon. To achieve the proposed objective, the adopted methodology is divided into four macro-steps: i) study of friction models and aspects of column buckling; ii) computational modeling of friction buckling for tubing; iii) incorporation of new effects into frictional buckling modeling; iv) carrying out case studies on directional wells. At the end of the work, it is expected to quantify the friction in the axial forces, as well as to compare it with the other effects in scenarios of directional wells with production and injection strings under different forms of restriction. The main contributions of this work are the adaptation of a numerical model of buckling with friction to evaluate other forms of friction, buckling criteria update for directional wells and development of a strategy for evaluating the piston effect of the string in the numerical model.

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  • AYSLAN DAVIDSON AGUIAR DOS SANTOS
  • ELABORAÇÃO DE MODELOS PARA SEQUÊNCIA OPERACIONAL DA ESTRUTURA DE POÇOS DE PETRÓLEO OFFSHORE COM BASE EM DADOS HISTÓRICOS

     
  • Orientador : ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • ROBERTO BARBOSA DOS SANTOS
  • Data: 09/02/2024

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  • Na exploração de petróleo offshore, a construção de um poço necessita de operações longas e
    complexas, o que acarreta altos custos, principalmente relativos ao aluguel de sondas. Nesse
    contexto, é essencial analisar a sequência de operações necessárias para a sua construção, em
    especial no tocante a sua estrutura, tendo em vista sua importância em toda a vida útil do
    poço, de forma a buscar a diminuição de erros e tempo de execução. Uma ideia promissora de
    análise é a de utilizar dados históricos no planejamento de novas operações offshore,
    objetivando trazer mais previsibilidade ao processo de avaliação e projeto de novos poços.
    Para tal, buscou-se elaborar modelos de sequência operacional da estrutura de poço com base
    em cronogramas de perfuração reais, a fim de estabelecer parâmetros de duração e anomalias,
    para poços de produção, injeção e especiais. As análises se deram com a utilização de um
    banco de dados de cronogramas de perfurações executadas por uma empresa petrolífera. Os
    cronogramas foram importados em planilhas eletrônicas, onde são agrupados de acordo com
    seu tipo de poço, e as atividades específicas de estrutura de poço são separadas das demais,
    com o propósito de estabelecer a sequência operacional e seus parâmetros. Os modelos elaborados podem ser usados tanto no projeto de novos poços, como na avaliação de cronograma já executados, visando a redução de erros e de tempo ocioso de equipamentos e pessoas, e, consequentemente, a redução de custos.

     

  • Mostrar Abstract
  • In offshore oil exploration, the construction of a well requires long and complex operations,
    which results in high costs, mainly related to the rental of drilling rigs. it is essential to
    analyze the sequence of operations required for its construction, particularly concerning its
    structure, given its importance throughout the well's lifecycle, in order to seek a reduction in
    errors and execution time. A promising analytical approach is to use historical data in the
    planning of new offshore operations, aiming to bring more predictability to the assessment
    and design process of new wells. To do so, operational sequence models of the well structure
    were developed based on actual drilling schedules to establish parameters for duration and
    anomalies for production, injection, and special wells. The analyses were conducted using a
    database of drilling schedules carried out by an oil company. The schedules were imported
    into spreadsheets, where they are grouped according to well type, and specific well structure
    activities are separated from others to establish the operational sequence and its parameters.
    The developed models can be used for both the design of new wells and the evaluation of previously executed schedules, aiming to reduce errors, downtime of equipment and personnel, and, consequently, cost reduction.

     
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  • ANTONIO PAULO AMANCIO FERRO
  • MODELOS PREDITIVOS PARA ROP COMO SUPORTE À OTIMIZAÇÃO EM TEMPO REAL DE PARÂMETROS OPERACIONAIS NA PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO

     
     
     
  • Orientador : ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • CHARLTON OKAMA DE SOUZA
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • Data: 21/03/2024

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  • A taxa de penetração (Rate of Penetration - ROP), é um parâmetro de grande interesse na
    otimização em tempo real da perfuração. Uma ROP maior diminui o tempo de perfuração e pode
    levar a reduções significativas de custo na construção do poço. Modelos preditivos para ROP
    são aplicados para prever a ROP resultante baseado em dados medidos durante a perfuração e
    viabilizam a determinação de parâmetros operacionais ótimos, como RPM, WOB e a vazão do
    fluido, quando aliados a técnicas de otimização. Obter modelos de ROP mais precisos é uma tarefa
    difícil, dado a grande quantidade de fatores interagindo de forma não linear entre si. O presente
    trabalho envolve o estudo de diferentes modelos de ROP. Modelos tradicionais: Bourgoyne
    & Young e Energia Mecânica Específica, e suas adaptações, são comparados com modelos
    de aprendizagem de máquina: Redes Neurais Artificiais (Artifical Neural Networks - ANN) e
    Florestas Aleatórias (Random Forest - RF). Dados públicos de 7 poços foram estruturados em um
    dataset com dados relevantes para avaliação da performance de diferentes modelos na estimativa
    da ROP, como parâmetros operacionais, dados de brocas, litologia, perfis geofísicos, gradiente
    de poro pressão e resistência não confinada. Nas análises comparativas, métricas de erro, como
    o erro médio absoluto (Mean Absolute Error - MAE) e a raiz do erro médio quadrático (Root
    Mean Square Root - RMSE), são comparadas entre os diferentes modelos considerando cada um
    dos 7 poços. É feito análise de significância estatística com modelo de Bourgoyne & Young, para
    compreender efeitos mais significativos na ROP. A interpretabilidade dos modelos tradicionais
    em conjunto com o refino de hiperparametros são abordagens adotadas para empregar modelos
    de aprendizagem de máquina com inputs mais significativos e com maior capacidade preditiva.
    Em seguida, duas estratégias encontradas na literatura para utilização de modelos preditivos para
    ROP, aplicados na otimização em tempo real, são comparadas: modelos treinados com dados
    de poços de correlação, ou com os dados do próprio poço, simulando processo de aquisição
    gradual dos dados (aprendizagem contínua). Os resultados obtidos neste trabalho, indicam melhor
    performance de modelos de aprendizagem de máquina em relação aos modelos tradicionais.
    O modelo RF apresenta melhor performance geral nas análises comparativas, apresentando
    erros menores e menor custo computacional. Foi possível identificar a relevância do torque e
    da inclusão de dados da formação (Delta-T compressional) nos modelos de aprendizagem de
    máquina. Identifica-se que a estratégia de aprendizagem contínua é capaz de alcançar menores
    erros, ainda que se verifica que ambas estratégias são capazes de gerar predições adequadas.

     

  • Mostrar Abstract
  • The Rate of Penetration (ROP) is a parameter of great interest in real-time drilling optimization. A
    higher ROP reduces drilling time and can lead to significant cost reductions in well construction.
    Predictive models for ROP are applied to predict ROP based on measured data while drilling,
    enabling the determination of optimal operational parameters such as RPM, WOB, and fluid
    flow when combined with optimization techniques. Obtaining more accurate ROP models is a
    challenging task due to the large number of factors interacting nonlinearly. This study involves the
    examination of different ROP models, including traditional ones, like Bourgoyne & Young and
    Specific Mechanical Energy, and their adaptations, compared with machine learning models such
    as Artificial Neural Networks (ANN) and Random Forests (RF). Public data from 7 wells were
    structured into a dataset with relevant information for evaluating the performance of different
    models in estimating ROP, including operational parameters, drill-bit data, lithology, geophysical
    logging data, pore pressure gradient, and unconfined compressive strength. In comparative
    analyses, error metrics such as Mean Absolute Error (MAE) and Root Mean Square Error
    (RMSE) are compared among the different models for each of the 7 wells. Statistical significance
    analysis is performed with the Bourgoyne & Young model to understand more significant effects
    on ROP. The interpretability of traditional models, along with hyperparameter tuning, is adopted
    to employ machine learning models with more meaningful inputs and greater predictive capacity.
    Next, two strategies found in the literature for using predictive models for ROP in real-time
    optimization are compared: models trained with offset well data or with the well’s own data,
    simulating a gradual data acquisition process (continuous learning). The results indicate better
    performance of machine learning models compared to traditional models. The RF model shows
    overall better performance in comparative analyses, with smaller errors and lower computational
    cost. The relevance of torque and the inclusion of formation data (Delta-T compressional) in
    machine learning models is identified. Also, continuous learning strategy can achieve lower
    errors, although both strategies are capable of generating appropriate predictions.

     
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  • HUGO AGUIAR VITORIO MENDONCA
  • Análise comparativa de métodos de identificação de dano em vigas de aço.

     
  • Orientador : WAYNE SANTOS DE ASSIS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • WAYNE SANTOS DE ASSIS
  • FLAVIO BARBOZA DE LIMA
  • HIGOR SÉRGIO DANTAS DE ARGÔLO
  • Data: 25/03/2024

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  • O presente trabalho realizou uma análise comparativa entre métodos de identificação de dano baseados na análise modal, de modo a auxiliar no processo de Monitoramento da Integridade Estrutural (SHM) em vigas de aço. Para isso, foram usados modelos de vigas de aço gerados em software comercial de elementos finitos Abaqus, modelados com diferenças em parâmetros como nível de dano, localização do dano e tipo de suporte. Após obtenção dos resultados de deslocamento da deformada modal são adicionados mais dois parâmetros: nível de ruído e o uso ou não de um método de filtragem de ruídos para suavizar os resultados. Como são quatro os métodos de identificação de dano comparados: Diferença da Curvatura Modal (DCM), Diferença da Curvatura Modal Modificada (DCMM), Indicador Baseado em Dados dos Modos de Vibração (MSDBI) e Indicador Baseado em Dados dos Modos de Vibração Modificado (MSDBIM), foi realizado um Planejamento de Experimentos (do inglês Design of Experiments – DOE) para comparar e verificar a eficácia de cada método em identificar e possivelmente localizar os danos, além de observar a capacidade de distinção entre diferentes níveis de dano para cada combinação por meio de análise estatística que se estendeu para definir a influência dos parâmetros na resposta de cada um dos métodos de identificação de dano. Os resultados obtidos mostraram que os métodos estudados são muito eficientes em condições de operação sem ruídos, porém a presença de ruídos dificulta a correta identificação de dano, mesmo com a utilização da filtragem de ruídos para suavizar os dados modais. Os métodos modificados localizaram melhor o dano em relação aos originais, e os métodos DCM e DCMM localizaram melhor o dano em relação aos métodos MSDBI e MSDBIM.

     

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  • This research aimed to perform a comparative analysis between damage identification methods based on modal analysis, to cooperate with the Structural Health Monitoring (SHM) process in steel beams. To achieve that, steel beam models were be generated via commercial finite elements software Abaqus with differences in parameters such as damage level, damage location and boundary conditions. After obtaining results for mode shape displacement, two more parameters are added: noise level and the use or not of a curve fit to smooth data. As there are four methods of damage identification compared: DCM, DCMM, MSDBI and MSDBIM, it was issued a full factorial Design of Experiments (DOE) to analyze and to check the effectiveness of each method in detecting and possibly localizing damage, in addition to observe the ability to distinguish different levels of damage to each model through statistical analysis that was extended to study the influence of factors in the problem response of each damage identification methods. The results obtained show that the methods have high effectiveness to locate damage in noiseless conditions, however the presence of noise decreases the correct identification of damage, even with regression fit to smooth modal data. The modified methods performed better when compared to the originals, and the methods DCM and DCMM located the damage more easily than MSDBI and MSDBIM.

     

     
6
  • THAUANY ALVES PASTOR
  • Análise da viabilidade do uso de resíduos de construção e demolição para a geração de blocos reciclados.

     
     
     
  • Orientador : WAYNE SANTOS DE ASSIS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • WAYNE SANTOS DE ASSIS
  • PAULO CESAR CORREIA GOMES
  • MANOEL MARTINS DOS SANTOS FILHO
  • Data: 22/04/2024

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  • O Nordeste é a terceira região de maior geração de resíduos de construção e demolição no país, de acordo com a ABRELPE (2021). Com o aumento da urbanização, há uma tendência de crescimento na geração de resíduos, o que levou a Organização das Nações Unidas a destacar os resíduos sólidos como um dos principais problemas atuais. Portanto, encontrar uma destinação adequada para esses resíduos fortalece a sustentabilidade ambiental e o desenvolvimento de cidades sustentáveis. Nesse contexto, surge uma oportunidade sustentável de destinação para os RCD’s, como a produção de novos materiais construtivos, por exemplo, blocos reciclados. Esta pesquisa avalia a viabilidade técnica de utilizar agregados reciclados de demolição mistos na produção de blocos, buscando reinseri-los na cadeia da construção civil e gerar novos materiais sustentáveis. Para tanto, o estudo foi realizado utilizando os resíduos fornecidos pela empresa Braskem. Os agregados reciclados foram coletados, beneficiados, passaram por um processo de remoção de impurezas e por procedimentos de caracterização. Após essas etapas, foi adotado o planejamento experimental unifatorial, com a granulometria como fator, utilizando as seguintes combinações de agregados: 100% natural, miúdo reciclado e graúdo natural e miúdo natural e graúdo reciclado, no intuito de determinar a influência dessas combinações na resistência à compressão axial dos blocos. Para o estudo de dosagem, definiu-se a composição ótima, por meio do esqueleto granular, além de ser realizada a técnica de reometria compressiva para determinação da umidade ótima. Na etapa de produção dos blocos, foi realizado um novo estudo de dosagem, com o objetivo de determinar a umidade ótima para os blocos. Os resultados indicaram que os blocos produzidos com areia reciclada e brita natural foram os únicos que apresentaram resistência característica para blocos estruturais. Além disso, os testes estatísticos comprovaram, a um nível de significância de 5%, que os blocos com areia reciclada e brita natural apresentaram diferenças significativas em sua resistência média quando comparados aos demais conjuntos de blocos (naturais e combinação com areia natural e brita reciclada).

     
     

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  • The Northeast is the third largest region in Brazil in terms of construction and demolition waste generation, according to ABRELPE (2021). With increasing urbanization, there is a growing trend in waste generation, which has led the United Nations to highlight solid waste as one of the main current problems. Therefore, finding an appropriate destination for this waste strengthens environmental sustainability and the development of sustainable cities. In this context, a sustainable opportunity arises for the destination of C&D waste, such as the production of new construction materials, for example, recycled blocks. This research evaluates the technical feasibility of using mixed recycled demolition aggregates in the production of blocks, seeking to reinsert them into the construction chain and generate new sustainable materials. To this end, the study was carried out using waste provided by the company Braskem. The recycled aggregates were collected, processed, underwent an impurity removal process and characterization procedures. After these steps, a unifactorial experimental design was adopted, with granulometry as a factor, using the following aggregate combinations: 100% natural, recycled fine and natural coarse and natural fine and recycled coarse, in order to determine the influence of these combinations on the axial compressive strength of the blocks. For the dosage study, the optimum composition was defined, by means of the granular skeleton, in addition to the compressive rheometry technique being performed to determine the optimum moisture content. In the block production stage, a new dosage study was carried out, with the objective of determining the optimum moisture content for the blocks. The results indicated that the blocks produced with recycled sand and natural crushed stone were the only ones that presented characteristic strength for structural blocks. In addition, statistical tests proved, at a significance level of 5%, that blocks with recycled sand and natural crushed stone presented significant differences in their average strength when compared to the other sets of blocks (natural and combination with natural sand and recycled crushed stone).

     
     
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  • JONATHAN HENRIQUE CORDEIRO NUNES
  • Estudo comparativo de modelos de cisalhamento para elementos de concreto armado com seções circulares cheias e vazadas

  • Orientador : SEVERINO PEREIRA CAVALCANTI MARQUES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROMEL DIAS VANDERLEI
  • DAVID LEONARDO NASCIMENTO DE FIGUEIREDO AMORIM
  • SEVERINO PEREIRA CAVALCANTI MARQUES
  • Data: 30/04/2024

  • Mostrar Resumo
  • No projeto de estruturas de concreto armado, a análise da resistência ao cisalhamento é uma etapa essencial para assegurar a segurança e a durabilidade da estrutura. Embora a maioria das normas técnicas, como a NBR 6118 (2023), forneçam modelos para avaliação da resistência ao cisalhamento de seções transversais retangulares, diretrizes específicas para casos de seções transversais circulares, amplamente utilizadas em aplicações da engenharia, geralmente não são prescritas. Para superar essa lacuna, alguns códigos e normas internacionais utilizam métodos simplificados baseados nos desenvolvidos para seções transversais retangulares, introduzindo parâmetros de adequação para definir dimensões fictícias, como a altura útil 𝑑 e a largura 𝑏𝑤. Diferentes aproximações teóricas e trabalhos experimentais estão disponíveis na literatura com o objetivo de avaliar as contribuições individuais do concreto e das armaduras transversais para a resistência ao cisalhamento de elementos com seções transversais circulares. No entanto, não existe um consenso sobre o melhor modelo para avaliar tais contribuições. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo analisar o desempenho de modelos existentes para prever a resistência ao cisalhamento de elementos de concreto armado com seções transversais circulares cheias e vazadas, solicitados por flexão simples e flexocompressão. Além disso, o desempenho de estribos circulares e helicoidais para tais seções transversais também foi avaliado. Para isso, foi realizada uma revisão bibliográfica dos modelos de predição existentes, seguida da construção de uma extensa base de dados com 291 espécimes provenientes de ensaios disponíveis na literatura, para realização de uma análise comparativa entre os valores teóricos e experimentais. Planilhas eletrônicas foram utilizadas para automatizar os cálculos dos modelos selecionados. Uma análise estatística descritiva foi conduzida, abrangendo medidas de tendência central, variabilidade e métricas de erro. Representações gráficas, como diagramas de caixa e gráficos de radar, foram empregadas para visualização dos resultados. Testes de normalidade e hipóteses foram aplicados para avaliar a significância estatística e a adequação dos modelos aos dados experimentais. Com base nas análises estatísticas, notou-se que, de maneira geral, os resultados teóricos exibiram uma discrepância razoável em relação aos correspondentes valores experimentais, embora as previsões de alguns modelos tenham mostrado boa aderência em relação aos resultados experimentais. Apesar da maioria dos modelos terem produzidos resultados conservadores, alguns deles forneceram valores de resistência ao cisalhamento inseguros. Em suma, há necessidade de realizar mais estudos de cunho teórico e experimental visando uma representação mais precisa do comportamento da resistência ao cisalhamento de seções circulares de concreto armado, melhorando as diretrizes de projeto para esses elementos estruturais e contribuindo para discussões científicas e práticas nesta área específica de conhecimento.


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  • In the design of reinforced concrete structures, the analysis of shear strength is an essential step to ensure the safety and durability of the structure. Although most of the technical standards, such as NBR 6118 (2023), provide models for evaluation of the shear strength of rectangular cross-sections, specific guidelines for the cases of circular cross-sections, widely used in engineering applications, in general, are not reported. To overcome this gap, some international codes and standards use simplified methods based on those developed for rectangular cross-sections, introducing adequacy parameters to define fictitious dimensions, such as, effective depth h and the width bw. Different theoretical approaches and experimental works are available in the literature aiming to evaluate the individual contributions of concrete and transversal reinforcements to the shear strength of elements with circular cross-sections. However, a consensual conclusion on the best model for evaluating such contributions does not exist yet. In this context, the present work aimed to analyze the performance of existing models for predicting the shear strength of reinforced concrete elements with solid and hollow circular cross-sections, subjected to simple bending and flexo-compression. Additionally, the performance of both circular and spiral stirrups for such cross-sections was also assessed. For this end, a bibliographical review of existing prediction models was carried out, followed by the construction of a large database from 291 tested specimens available in the literature, for comparative analysis between theoretical and experimental values. Electronic spreadsheets were used to automate the calculations of the selected models. A descriptive statistical analysis was conducted, covering measures of central tendency, variability, and error metrics. Graphic representations, such as box plots and radar charts, were employed for result visualization. Normality and hypothesis tests were applied to evaluate the statistical significance and adequacy of the models to the experimental data. Based on the statistical analyses, it is observed that, in general, the theoretical results presented non-negligible discrepancies in relation to the experimental data, although the predictions of some models showed good adherence in relation to the experimental results. Also, it is worth noting that, even though most of the models exhibited conservative results, some of them provided unsafe shear strength values. In summary, there is a need to carry out more theoretical and experimental studies aiming at a more accurate representation of the shear strength behavior of circular reinforced concrete sections, improving the design guidelines for those structural elements and contributing to scientific and practical discussions in the corresponding field of knowledge.

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  • NORA NEI JESICA OLIVEIRA SANTANA
  • OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA COM FILTRO DE ESTRUTURA DE SUPORTE PARA MANUFATURA ADITIVA

     
     
  • Orientador : ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • IVVY PEDROSA CAVALCANTE PESSOA QUINTELLA
  • Data: 06/06/2024
    Ata de defesa assinada:

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  • A otimização topológica destaca-se como uma técnica importante para análise e concepção de projetos, buscando maximizar o desempenho estrutural por meio da distribuição eficiente de material, considerando às condições de contorno e restrições do problema. Entretanto, a fabricação dessas estruturas por meio dos métodos tradicionais nem sempre são viáveis, devido à configuração complexa e não convencional da geometria. Deste modo, a manufatura aditiva (MA) surge como uma solução inovadora, permitindo a produção de objetos camada a camada, sem a necessidade de moldes. Contudo, ângulos de projeção superiores a 45º na geometria podem exigir material de suporte para evitar falhas e deformações durante a impressão, aumentando custos de material e tempo de fabricação. Com isso, este estudo tem como objetivo avaliar a utilização da otimização topológica em conjunto com o filtro de estrutura de suporte para manufatura aditiva, destacando os potenciais benefícios em termos de economia de material e tempo de produção. Nesse sentido, o AMfilter, desenvolvido por Langelaar (2016), é utilizado juntamente com o código educacional de 88 linhas elaborado por Andreassen et al. (2010), cujo desempenho é verificado por meio de simulações de impressão dos modelos otimizados. O AMfilter busca eliminar a necessidade de estrutura de suporte com base na restrição geométrica, removendo as superfícies salientes que excedem o ângulo máximo permitido, tornando a geometria descrita diretamente imprimível sem estruturas de suporte. Os resultados indicam algumas limitações do AMfilter, como a dependência de malha e o aumento gradual de densidade intermediária na direção de impressão. Além disso, as soluções provenientes da otimização topológica em conjunto com o AMfilter não eliminaram completamente as estruturas de suporte. Apesar das modificações das topologias em relação ao modelo de referência, estas não foram suficientes para alcançar o resultado esperado. Entretanto é observado uma redução no tempo estimando para a impressão de suporte e consequentemente no consumo de material em comparação com modelo de referência. Essa redução foi menos significativa nas simulações com ângulo de 45º para a geração de suporte, mas nas simulações com ângulos superiores de 53º e 60º, atingiu uma média de redução de 25,06% e 37,02%, respectivamente, entre os exemplos discutidos.

     
     

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  • Topology optimization stands out as an important technique for analysis and design of projects, seeking to maximize structural performance through efficient material distribution, considering boundary conditions and problem constraints. However, manufacturing these structures through traditional methods are not always feasible, due to the complex and unconventional configuration of the geometry. Thus, additive manufacturing (AM) emerges as an innovative solution, allowing the production of objects layer by layer, without the need for molds. However, projection angles greater than 45º in the geometry may require support material to avoid failures and deformations during printing, increasing material costs and manufacturing time. Therefore, this study aims to evaluate the use of topological optimization in conjunction with the support structure filter for additive manufacturing, highlighting the potential benefits in terms of material and production time savings. In this sense, the AMfilter, developed by Langelaar (2016), is used together with the 88-line educational code developed by Andreassen et al. (2010), whose performance is verified through simulations of printing the optimized models. The AMfilter seeks to eliminate the need for support structure based on geometric restriction, removing protruding surfaces that exceed the maximum allowed angle, making the geometry directly printable without support structures. The results indicate some limitations of the AMfilter, such as mesh dependence and gradual increase in intermediate density in the printing direction. In addition, the solutions resulting from topological optimization together with the AMfilter did not completely eliminate the support structures. Despite the modifications of the topologies in relation to the reference model, these were not sufficient to achieve the expected result. However, a reduction in the estimated time for support printing and consequently in material consumption is observed compared to the reference model. This reduction was less significant in simulations with a 45º angle for support generation, but in simulations with higher angles of 53º and 60º, it reached an average reduction of 25.06% and 37.02%, respectively, among the examples discussed

     
     
Teses
1
  • SALVATORE VERDE
  • NON-SORTED GENETIC ALGORITHM OPTIMIZATION OF COST-EFFICIENT SYNTHETIC MOORING SYSTEMS UTILIZING POLYMER SPRINGS FOR 15 MW FLOATING WIND TURBINES IN RELATIVELY SHALLOW WATERS

     
     
     
     
  • Orientador : EDUARDO NOBRE LAGES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • FÁBIO MARTINS GONÇALVES FERREIRA
  • GUILHERME ROSA FRANZINI
  • THIAGO PONTIN TANCREDI
  • Data: 26/03/2024

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  • The imperative transition to renewable energy sources, driven by the need to address energy security and climate change challenges, underscores the pivotal role of offshore wind energy. This study delves into the multifaceted aspects of wind energy, examining both the potential in shallow water installations and the ongoing paradigm shift towards larger turbine sizes. In the exploration of shallow water regions, economically viable locations for wind farms emerge between 50 and 70 meters in depth, employing shared anchor concepts and mooring line systems. The selection of an optimal system type is critical, and past research highlights the efficiency of synthetic fiber ropes over traditional chain catenary configurations. This paper presents dynamic analyses applied to a 15 MW turbine and the VolturnUS-S reference platform in the Celtic Sea. A comprehensive comparative assessment of planar displacements, rotations, and loads on a shared anchor is conducted using nylon and polyester ropes. Results show a notable 44% reduction in peak resolved anchor load with nylon compared to polyester, albeit with larger displacements and rotations, suggesting potential improvements in mooring design. With nylon being 10% more cost-effective than polyester and ongoing investigations into efficient anchor concepts, this study encourages further exploration of nylon applications in shallow-water wind farms. Simultaneously, the wind energy sector grapples with the challenge of escalating turbine sizes to reduce the levelized cost of energy. This necessitates smaller platform and mooring systems, especially in the context of shallow-water installations. Building upon prior research, which employed a multi-objective optimization (MO) framework for designing platforms and mooring systems with synthetic lines, this study extends the existing framework by incorporating computational efficiency strategies. The utilization of a static methodology and a running metric as a termination criteria for the MO contributes to computational efficiency. Additionally, the study explores the optimization of an alternative mooring system using spring polymer, revealing the potential for a substantial reduction in mooring system costs for smaller radii. This holistic approach addresses the dual challenge of enhancing turbine efficiency in larger sizes while adapting to the constraints posed by shallow-water installations. The fusion of insights from both aspects contributes to a more comprehensive understanding of the evolving landscape of offshore wind energy.

     
     
     
     

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  • The imperative transition to renewable energy sources, driven by the need to address energy security and climate change challenges, underscores the pivotal role of offshore wind energy. This study delves into the multifaceted aspects of wind energy, examining both the potential in shallow water installations and the ongoing paradigm shift towards larger turbine sizes. In the exploration of shallow water regions, economically viable locations for wind farms emerge between 50 and 70 meters in depth, employing shared anchor concepts and mooring line systems. The selection of an optimal system type is critical, and past research highlights the efficiency of synthetic fiber ropes over traditional chain catenary configurations. This paper presents dynamic analyses applied to a 15 MW turbine and the VolturnUS-S reference platform in the Celtic Sea. A comprehensive comparative assessment of planar displacements, rotations, and loads on a shared anchor is conducted using nylon and polyester ropes. Results show a notable 44% reduction in peak resolved anchor load with nylon compared to polyester, albeit with larger displacements and rotations, suggesting potential improvements in mooring design. With nylon being 10% more cost-effective than polyester and ongoing investigations into efficient anchor concepts, this study encourages further exploration of nylon applications in shallow-water wind farms. Simultaneously, the wind energy sector grapples with the challenge of escalating turbine sizes to reduce the levelized cost of energy. This necessitates smaller platform and mooring systems, especially in the context of shallow-water installations. Building upon prior research, which employed a multi-objective optimization (MO) framework for designing platforms and mooring systems with synthetic lines, this study extends the existing framework by incorporating computational efficiency strategies. The utilization of a static methodology and a running metric as a termination criteria for the MO contributes to computational efficiency. Additionally, the study explores the optimization of an alternative mooring system using spring polymer, revealing the potential for a substantial reduction in mooring system costs for smaller radii. This holistic approach addresses the dual challenge of enhancing turbine efficiency in larger sizes while adapting to the constraints posed by shallow-water installations. The fusion of insights from both aspects contributes to a more comprehensive understanding of the evolving landscape of offshore wind energy.

     
     
     
     
2023
Dissertações
1
  • JORGE LUIS OLIVEIRA SILVA
  • ANÁLISE DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DE CONCRETOS PRODUZIDOS COM DIFERENTES DOSAGENS DE AGREGADOS RECICLADOS DE CONCRETO 

  • Orientador : KAROLINE ALVES DE MELO MORAES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KAROLINE ALVES DE MELO MORAES
  • PAULO CESAR CORREIA GOMES
  • CASSIA VANESSA ALBUQUERQUE DE MELO
  • Data: 28/03/2023

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  • Atualmente tem-se buscado alternativas mais sustentáveis dentro do setor da construção civil, como forma de diminuir as interferências danosas ao meio ambiente. Dentre estas alternativas destaca-se a utilização de agregados reciclados de concreto para a produção de argamassas e concretos, sendo estes com ou sem função estrutural. Contudo, a utilização destes agregados é um tema que ainda carece de estudos, no sentido de buscar alternativas que visam compreender a porosidade presente nos agregados reciclados, considerado como o principal entrave de seu uso para fins estruturais. Assim, o presente estudo tem como objetivo principal avaliar a contribuição das dosagens de agregados reciclados de concreto (ARCO) nas propriedades dos concretos estruturais nos estados fresco e endurecido. Foram produzidos concretos com diferentes dosagens, utilizando o método proposto pela ABCP, variando-se o percentual de substituição de agregado natural por reciclado em 25%, 50%, 75% e 100%, bem como variando-se a dimensão do ARCO (miúdo e graúdo). O desempenho no estado fresco foi avaliado utilizando o ensaio de abatimento (slump). A avaliação das propriedades no estado endurecido foi realizada utilizando o ensaio de resistência à compressão, módulo de elasticidade e índices físicos dos concretos, tais como absorção de água, índice de vazios e massa específica real. Dos resultados do ensaio de consistência, índice de vazios, e absorção, todas as misturas apresentaram valores elevados. No que concerne aos resultados de resistência à compressão aos 28 dias, as misturas produzidas com 100% de ARCO substituindo-se apenas o agregado miúdo, apresentaram resultado de 21,21 MPa; para as misturas substituindo-se apenas o agregado reciclado graúdo, até 75% de substituição foram encontrados resultados satisfatórios com relação à resistência à compressão, sendo obtido o valor de 20,98 MPa no referido percentual. Para as substituições de ambos (miúdo e graúdo), o limite de substituição ficou entre 50% e 75%, com valores de 25,60 MPa e 19,74 MPa, respectivamente. Desta forma, fica evidente a interferência da dimensão do agregado nas propriedades dos concretos, tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. Isso pode ser justificado pela granulometria do agregado, que interfere no preenchimento de vazios no concreto, favorecendo uma maior compactação e travamento das partículas; além do efeito da porosidade do agregado reciclado que é mais evidente no agregado graúdo, devido ao tamanho da partícula. Esta maior porosidade do agregado graúdo reciclado, também influenciou nos resultados de módulo de elasticidade, uma vez que esta propriedade determina a rigidez do agregado que, por sua vez, controla a capacidade de o agregado restringir a deformação da matriz.  De modo complementar, os resultados demonstraram o potencial de utilização do ARCO, com possibilidade de substituição em grande parte o agregado natural, em contraponto à norma vigente, que limita o percentual de substituição em até 20% em aplicações para fins estruturais (classe de resistência de C20), sem trazer uma indicação clara se essa substituição refere-se ao agregado miúdo, graúdo ou a ambos.


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  • Currently, more sustainable alternatives have been sought within the civil construction sector, as a way of reducing harmful interference to the environment. Among these alternatives, the use of recycled concrete aggregates stands out for the production of mortars and concrete, with or without a structural function. However, the use of these aggregates is a subject that still needs to be studied, in the sense of seeking alternatives that aim to understand the porosity present in recycled aggregates, considered as the main obstacle to its use for structural purposes. Thus, the main objective of this study is to evaluate the contribution of recycled concrete aggregate (ARC) dosages on the properties of structural concrete in fresh and hardened states. Concretes with different dosages were produced, using the method proposed by ABCP, varying the percentage of replacement of natural aggregate by recycled in 25%, 50%, 75% and 100%, as well as varying the size of the ARCO (fine and coarse). Fresh state performance was evaluated using the slump test. The evaluation of properties in the hardened state was carried out using the compressive strength test, modulus of elasticity and physical indices of concrete, such as water absorption, voids index and actual specific mass. From the results of the consistency test, voids index, and absorption, all mixtures showed high values. With regard to the compressive strength results at 28 days, the mixes produced with 100% ARCO replacing only the fine aggregate, showed a result of 21.21 MPa; for the mixtures replacing only the coarse recycled aggregate, up to 75% replacement, satisfactory results were found in terms of compressive strength, with a value of 20.98 MPa being obtained for the referred percentage. For replacements of both (fine and coarse), the replacement limit was between 50% and 75%, with values of 25.60 MPa and 19.74 MPa, respectively. In this way, the interference of the size of the aggregate in the properties of concrete is evident, both in the fresh state and in the hardened state. This can be justified by the granulometry of the aggregate, which interferes with the filling of voids in the concrete, favoring greater compaction and locking of the particles; in addition to the effect of the porosity of the recycled aggregate, which is more evident in the coarse aggregate, due to the particle size. This higher porosity of the coarse recycled aggregate also influenced the results of modulus of elasticity, since this property determines the stiffness of the aggregate which, in turn, controls the ability of the aggregate to restrict matrix deformation. Complementarily, the results demonstrated the potential use of ARCO, with the possibility of replacing the natural aggregate in large part, as opposed to the current standard, which limits the percentage of replacement to up to 20% in applications for structural purposes (resistance class of C20), without bringing a clear indication if this replacement refers to fine aggregate, coarse aggregate or both.

2
  • JOAO PAULO NOGUEIRA DE ARAUJO
  • O PROJETO PROBABILÍSTICO E SUAS IMPLICAÇÕES NO DIMENSIONAMENTO DE REVESTIMENTOS

  • Orientador : EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CHARLTON OKAMA DE SOUZA
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • Data: 14/04/2023

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  • O uso de tubos de revestimento é essencial para a manutenção de integridade de poços de petróleo. Para a garantia do seu correto dimensionamento, normas internacionais auxiliam os projetistas de poços, fornecendo equações e metodologias para cálculo das resistências e dos carregamentos aos quais os revestimentos podem ser submetidos ao longo de seu ciclo de vida. Um exemplo de norma é a API/TR 5C3, que em sua revisão de 2008 adicionou a possibilidade de dimensionamento dos revestimentos utilizando técnicas de confiabilidade, informando não só a metodologia de cálculo mas também a caracterização de algumas variáveis aleatórias com base em séries históricas de dados de manufatura de tubos, segundo diferentes fabricantes. Porém, a utilização das ferramentas de confiabilidade em projetos de revestimentos de poços de petróleo ainda é restrita a análises específicas, não fazendo parte da rotina dos projetistas. Desta forma, este trabalho tem por objetivo estudar diferentes situações de carregamentos em diversos tubos de revestimento usualmente aplicados nos projetos de poços de petróleo, empregando a metodologia determinística, mais usual e de conhecimento mais difundido, e a metodologia probabilística, mais robusta mas ainda pouco utilizada nesta área. Os carregamentos aplicados nos tubos serão iguais às suas resistências no limite elástico, que são os valores considerados nos projetos para o cálculo do tradicional Fator de Segurança (FS). A partir dos dados simulados, será realizado um estudo para verificar a equivalência entre o FS e a Probabilidade de Falha (Pf), levando-se em consideração resistências no Estado Limite Último (ELU) dos tubos. Espera-se que estetrabalho possa contribuir para uma maior utilização de metodologias probabilísticas pelos projetistas de revestimentos, a partir da equivalência com as respostas determinísticas usuais, baseadas em envoltórias de resistência e fatores de segurança. A metodologia probabilística pode trazer ganhos em termos de custos, com maiores chances de aprovação de projetos arrojados, bem como no que diz respeito à segurança, por demandar um melhor controle de qualidade na fabricação e caracterização dos tubos de revestimento utilizados na construção de poços.


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  • The casing system is essential to guarantee integrity on oil wells. To ensure a correct casing design, equations and methodologies are suggested by international standards for resistances and loads that should be verified if the casing system designed is adequate to the well throughout its life. One example of such standard is API/TR 5C3, which on its 2008 revision added suggestions for equations and methodologies to use reliability techniques on casing design, going even as far as supplying statistic characterization of various casing tubulars using a database made of different manufacturers from along a few decades. Even so, the use of these reliability techniques and tools are still restricted to specific analyses and are not used as a routine by casing designers. With that in mind, this work aims to study various load cases on a number of casings generally used on oil wells, comparing the results obtained using the standard techniques (Safety Factors - SF) and reliability (Failure Probability - FP). The loads will be equal to the casing resistance considering the Serviceability Limit State (SLS), which is still the most used by casing designers, and would lead to a failure limit (SF = 1.0), with the objective of making a comparison between the results of the techniques. At the end of this work, it is expected to have a better understanding of how much of a risk an FP number actually means, making it easier to add the reliability analysis on regular casing design.

3
  • GILBERTO LUCAS LEANDRO DOS SANTOS
  • MITIGAÇÃO DO AUMENTO DE PRESSÃO EM ANULARES DE POÇOS DE PETRÓLEO

  • Orientador : WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • CHARLTON OKAMA DE SOUZA
  • Data: 29/09/2023

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  • O objetivo deste trabalho é estudar alguns métodos para mitigação do aumento de pressão em anulares confinados (APB - Annular Pressure Build-up) de poços de petróleo. Ao longo da vida útil do poço, diferentes operações provocam variações em sua temperatura, causando incrementos de pressão em seus espaços anulares. Em alguns casos, o incremento de pressão pode acarretar em perda de integridade nas colunas de revestimento e de produção. Perfurações em regiões ultraprofundas enfrentam condições de temperatura e pressão mais extremas, elevando os níveis de APB observados. Nesse sentido, técnicas de mitigação surgem como alternativas para garantir a integridade do poço, mantendo os níveis de APB dentro dos limites permitidos. Para alcançar o objetivo deste trabalho, a metodologia adotada é dividida em quatro macroetapas: i) estudo sobre o APB, onde aspectos teóricos são identificados. Nessa etapa, também é realizado o estudo do simulador de APB, desenvolvido por Vasconcelos (2019), o qual é utilizado neste trabalho para modelar o fenômeno. Inclusive comparando os resultados, para um cenário de referência, com os alcançados por meio do software StrinGnosis®, amplamente utilizado pela indústria de óleo e gás; ii) estudo sobre os métodos de mitigação do APB, conhecendo o funcionamento de cada técnica. Nessa etapa, os métodos da sapata aberta ou cimentação parcial, discos de ruptura e espuma compressível são selecionados para estudos mais avançados, devido às vantagens identificadas neles; iii) implementação de rotinas computacionais no simulador com o objetivo de reproduzir o comportamento do APB com a presença de cada uma das três técnicas previamente selecionadas; e iv) avaliação final sobre a capacidade dos métodos em mitigar os problemas relacionados ao APB. Com base nos resultados alcançados, o simulador de APB apresenta uma diferença máxima de 3,66% em relação ao StrinGnosis®. Com relação aos métodos de mitigação estudados, no cenário considerando a drenagem de fluido para formação, diferentes permeabilidades da rocha provocam variações de até 1000 psi no modelo estudado. Além disso, aumentar a seção de drenagem não é eficaz a partir de uma certa profundidade. Com a utilização de discos de ruptura, conclui-se que revestimentos menos resistentes associados à instalação de discos pode ser economicamente vantajoso, mantendo a integridade do poço. Na utilização de espumas sintéticas, é possível availiar seu comprimento e posicionamento nos anulares para manter o APB dentro dos limites permitidos. Nesse contexto, o presente trabalho contribui com estudos sobre o aumento de pressão em anulares (APB) de poços de petróleo e técnicas mitigadoras do APB. Além de avaliar, de forma simplificada, a integridade de revestimentos de poços sujeitos a cargas de APB.


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  • This work aims to study some methods for mitigating the increase in pressure in confined annuli (APB - Annular Pressure Build-up) of oil wells. Throughout the life of the well, various operations provoke temperature variations, leading to pressure increases and decrease in the annular spaces. In some cases, the pressure variations can result in casing failures. Ultradeep waters wells present even more extreme temperature and pressure conditions, consequently raising the APB levels observed. In this context, mitigation techniques appear as alternatives to ensure the integrity of the well, keeping APB levels within the allowed limits. The methodology adopted to achieve the objective of this work is divided into four macro steps: i) study on the APB, identifying the theoretical aspects. At this stage, the study of the APB simulator, developed by Vasconcelos (2019), is also carried out, which is used in this work to model the phenomenon. Including comparing the results, for a reference scenario, with those achieved through the software StrinGnosis®, widely used by the oil and gas industry; ii) study of the methods for mitigating APB, understanding the functioning of each technique. At this stage, the open shoe or cement shortfall, rupture disks, and compressible foam methods are selected for more advanced studies based on their advantages; iii) implementation of computational routines in the simulator to reproduce the behavior of APB with the presence of each of the three previously selected techniques; and iv) final evaluation of the methods’ ability to mitigate the issues related to APB. Based on the results, the APB simulator presents a maximum difference of 3.66% compared to StrinGnosis®. Regarding the studied mitigation methods, in the scenario considering fluid drainage to the formation, different rock permeabilities cause variations of up to 1000 psi in the studied model. Furthermore, increasing the drainage section is not effective beyond a certain depth. With the use of rupture disks, less resistant casings associated with the installation of disks can be economically advantageous, maintaining the integrity of the well. With the use of synthetic foams, it is possible to evaluate their length and positioning in the annuli to keep the APB within the allowed limits. In this context, the present work contributes to studies on annular pressure build-up (APB) in oil wells and APB mitigation techniques. Additionally, it assesses, in a simplified manner, the integrity of well casings subjected to APB loads.

Teses
1
  • LUCAS PEREIRA DE GOUVEIA
  • Resistência Residual ao Colapso de Tubos Desgastados e Corroídos: uma Abordagem Baseada em Dados de Inspeção e Modelagem Numérica

  • Orientador : EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • CHARLTON OKAMA DE SOUZA
  • THEODORO ANTOUN NETTO
  • Data: 20/10/2023

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  • Este trabalho propõe uma metodologia de estimativa de resistência residual de tubos danificados por desgaste e/ou corrosão em poços de petróleo, compreendendo a inspeção geométrica dos elementos e sua modelagem numérica, numa abordagem probabilística. O objetivo é fornecer uma avaliação robusta da integridade estrutural de tubulares em ambiente de alta complexidade e risco, como é o caso da região do pré-sal brasileiro. Colunas de revestimento e de produção/injeção são importantes elementos de barreira de segurança, desempenhando funções estruturais cruciais e isolando poço e formação para evitar fluxo de fluido inesperado. O desgaste e a corrosão nesses tubulares ocorrem durante diferentes operações ao longo de seu ciclo de vida, sendo considerados de forma conservadora na fase de projeto, de modo a evitar situações de perda de integridade. No entanto, há muita incerteza nessas previsões. Equipamentos modernos de inspeção disponíveis no mercado, como ferramentas de perfilagem ultrassônica e eletromagnética, têm permitido avaliar o estado real dos tubos em serviço. O raio do tubo, a espessura e a perda de massa são os parâmetros medidos ao longo das colunas do poço. A interpretação adequada desses dados permite identificar os danos nos tubos e ainda quantificar as correspondentes severidades. Propõe-se uma metodologia para caracterização da geometria da seção transversal de tubos com base em dados de inspeção, na presença de incertezas de medição. Para estimar a resistência residual ao colapso dos tubos utilizam-se modelos bidimensionais não lineares do Método dos Elementos Finitos. Apresenta-se ainda uma análise probabilística da geometria residual de tubos danificados, adotando-se como variáveis aleatórias parâmetros da configuração do dano, como sua profundidade máxima e a posição. Os resultados alcançados permitem concluir que a configuração geométrica inicial do tubo danificado pode levar a resistências residuais com variações significativas, para diferentes parâmetros de dano, como profundidade, raio, posição e distribuição. Vale ressaltar que os modelos analíticos encontrados na literatura consideram esses fatores de forma parcial, mas não em sua totalidade. Desenvolve-se um estudo de caso com dados reais para demonstrar a aplicação da metodologia proposta, comparando os resultados com valores de referência.


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  • This work proposes a methodology for estimating the residual strength of tubes damaged by wear and/or corrosion in oil wells, involving geometric inspection of the elements and their numerical modeling in a probabilistic approach. The objective is to provide a robust assessment of the structural integrity of tubular components in a high-complexity and high-risk environment, such as the Brazilian pre-salt region. Casing and production/injection columns are importante safety barrier elements, playing crucial structural roles and isolating the well and formation to prevent unexpected fluid flow.Wear and corrosion in these tubular components occur during diferente operations throughout their lifecycle, and they are conservatively considered in the design phase to avoid integrity loss situations. However, there is a lot of uncertainty in these predictions. Modern inspection equipment available in the market, such as ultrasonic and electromagnetic logging tools, have allowed for the assessment of the actual state of in-service tubes. Tube radius, thickness, and mass loss are the parameters measured along the well columns. Proper interpretation of this data allows for the identification of tube damage and quantification of the corresponding severities. A methodology is proposed for characterizing the cross-sectional geometry of tubes based on inspection data, in the presence of measurement uncertainties. Bidimensional nonlinear Finite Element Method models are used to estimate the residual colapse strength of the tubes. Additionally, a probabilistic analysis of the residual geometry of damaged tubes is presented, considering random variables related to damage configuration parameters such as maximum depth and position. The results obtained lead to the conclusion that the initial geometric configuration of the damaged tube can result in significant variations in residual strengths for different damage parameters, including depth, radius, position, and distribution. It is worth noting that the analytical models found in the literature only partially consider these factors, not in their entirety. A case study is developed using real ultrasound inspection data to demonstrate the application of the proposed methodology, comparing the results with reference values.

2022
Dissertações
1
  • SAMARA THAÍS LIMA RAMOS
  • Análise comparativa de métodos de verificação de carregamentos em OAE visando à emissão de autorização especial de trânsito.

  • Orientador : WAYNE SANTOS DE ASSIS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUDSON CHAGAS DOS SANTOS
  • FLAVIO BARBOZA DE LIMA
  • WAYNE SANTOS DE ASSIS
  • Data: 03/03/2022

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  • Visando desenvolver uma avaliação comparativa dos princípios para análise de cargas em pontes, este trabalho propõe-se a realizar a verificação estrutural de uma obra de arte especial – OAE, mediante o estudo das cargas móveis adotadas pelas normativas brasileira (NBR 7188:2013), americanas (AASHTO: 2002 e 2020) e europeia (Eurocode 1: 2003). A verificação das cargas solicitantes, geradas por meio dos carregamentos móveis descritos nas respectivas normas, foi realizada sobre a ponte do rio Croatá, localizada na BR-423/AL, município do Canapi/AL, observando os limites de peso e dimensões, relacionados a veículos de carga nas rodovias brasileiras, estabelecidos pelas resoluções do Conselho Nacional de Trânsito – CONTRAN. As informações de projeto da ponte foram disponibilizadas pelo DNIT/AL, viabilizando a avaliação dos esforços solicitantes gerados pelos carregamentos de projeto descritos nas normas referidas e por um trem-tipo especial de carga. Empregou-se modelagem numérica, através do método dos elementos finitos – MEF, para analisar os efeitos da passagem dos trens-tipo, determinando-se as solicitações máximas geradas na superestrutura com a passagem dos trens-tipo, comparando-as e aplicando as determinações estabelecidas nas normativas. Fazendo uso dos esforços solicitantes oriundos da análise numérica, aplicou-se aos resultados obtidos a metodologia estabelecida pelo DNIT para elaboração das concessões de Autorizações Especiais de Trânsito – AET, a qual estabelece os critérios de verificação de segurança estrutural em pontes rodoviárias. Por meio deste estudo, concluiu-se que a OAE em discussão se encontra em condições estruturais adequadas para a passagem dos carregamentos especiais e dos carregamentos das normas internacionais, cujos fatores de segurança apresentados nas verificações são superiores à unidade. Concluiu-se ainda que a normativa brasileira, em contraste com as normas internacionais, apresentou no caso analisado valores de fatores de segurança maiores durante a verificação estrutural.


  • Mostrar Abstract
  • Aiming to develop a comparative evaluation of the principles for load analysis in bridges, this work proposes to perform the structural verification of a special work of art - OAE, through the study of the mobile loads adopted by the Brazilian (NBR 7188:2013), American (AASHTO: 2002 and 2020) and European (Eurocode 1: 2003) standards. The verification of the loads, generated by means of the mobile loads described in the respective standards, was performed on the Croatá river bridge, located on BR-423/AL, in the municipality of Canapi/AL, observing the limits of weight and dimensions, related to cargo vehicles on Brazilian highways, established by the resolutions of the National Traffic Council - CONTRAN. The bridge design information was made available by DNIT/AL, enabling the evaluation of the applied loads generated by the design loads described in the referred standards and by a special freight train. Numerical modeling was employed, through the finite element method (FEM), to analyze the effects of the passage of the standard trains, determining the maximum loads generated in the superstructure with the passage of the standard trains, comparing them and applying the determinations established in the standards. Using the internal forces from the numerical analysis, the methodology established by DNIT was applied to the results obtained in order to elaborate the Special Transit Authorizations - STA, which establishes the criteria for verifying structural safety in highway bridges. Through this study, it was concluded that the OAE under discussion is in adequate structural conditions for the passage of special loads and loads from international standards, whose safety factors presented in the verifications are higher than the unit. It was also concluded that the Brazilian standards, in contrast with the international standards, presented in the case analyzed higher safety factor values during the structural verification.

2
  • ISAQUE SOARES FIGUEIREDO
  • ANÁLISE DA DETERMINAÇÃO DO ESTADO DE ESTRATOS ROCHOSOS EM TORNO DE POÇOS DIRECIONAIS PELO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS

  • Orientador : JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BEATRIZ RAMOS BARBOZA
  • FRANCISCO PATRICK ARAUJO ALMEIDA
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • Data: 26/05/2022

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  • A perfuração de poços direcionais desempenha um papel importante na exploração de petróleo. Em comparação com perfurações verticais, a perfuração direcional é muito mais complexa. A curvatura do eixo do poço, passando através da massa rochosa estratificada, faz com que as condições ao redor de sua seção transversal sejam fortemente anisotrópicas. Não raramente, o mesmo material rochoso de cada camada exibe propriedades anisotrópicas. Portanto, a determinação adequada dos estados de tensão, deformação e deslocamento ao redor do furo é crítica no projeto de poços direcionais. Ferramentas de análise numérica, que consideram a estrutura do maciço rochoso e as propriedades mecânicas das rochas ao longo da trajetória
    do poço são usadas para este propósito. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da taxa de variação da inclinação de trajetórias direcionais (Dogleg Severity - DLS) nos campos de deslocamento (Magnitude), tensões e deformações de estratos rochosos perfurados por poços direcionais. Os cálculos são conduzidos com os modelos baseados no Método dos Elementos Finitos (MEF) considerando modelos constitutivos linear elástico e viscoelástico para os modelos dos estratos rochosos. Com base nos resultados, é discuta a influência do comportamento da taxa de inclinação (DLS ) na estabilidade do poço direcional.


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  • Directional drilling techniques are applicable in fields, such as petroleum, buildings and the mineral extraction industry. Compared to vertical drilling, directional drilling is much more complex. The curvature of the well axis passing through the stratified rock mass causes the conditions around its cross section to be strongly anisotropic. Not infrequently, the same rock material in each layer exhibits anisotropic properties. Proper determination of the stress, strain, and displacement states around the borehole is critical in the design of directional boreholes. Numerical analysis tools that take into account the rock mass structure and rock mechanical properties along the well path are used for this purpose. This paper aims to numerically evaluate the structural stability of rock masses around a directional well using the Finite Element Method. The calculations are conducted with linear elastic and viscoelastic constitutive models, used in the rock strata models. Based on the results, the influence of rock behavior on the stability of the directional well is discussed.

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  • BRUNO CORREIA DE ARAUJO MOURA
  • ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DE TENSÕES AXIAIS NA INTEGRIDADE DE REVESTIMENTOS DE POÇOS

  • Orientador : WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • EMÍLIO CÉSAR CAVALCANTE MELO DA SILVA
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • Data: 08/07/2022

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  • O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da ação de efeitos que provocam tensões axiais sobre os cálculos de verificação de integridade dos tubulares de revestimento. Essa avaliação é relevante, pois, em projetos de poços, alguns cenários submetidos a carregamentos combinados são capazes de penalizar a resistência ao colapso, podendo causar uma falha inesperada no revestimento. Devido à complexidade do problema, simulações numéricas apoiadas no método dos elementos finitos são utilizadas para reprodução dos cenários avaliados. Para alcançar o objetivo proposto, a metodologia de desenvolvimento deste trabalho é baseada em quatro etapas principais: i) estudo e determinação dos cenários que os tubulares de revestimento devem ser submetidos; ii) determinação dos carregamentos, incluindo estudos dos efeitos e fenômenos que atuam no revestimento; iii) identificação da modelagem numérica mais adequada para a reprodução dos cenários considerando os tubulares de revestimento modelados integralmente e as diversas possibilidades de carregamentos combinados que atuam nesses tubulares; e iv) realização de análises numéricas contemplando os diversos cenários considerados e avaliação das situações críticas que podem produzir falha na integridade do revestimento. Ao final do trabalho, é analisada integralmente a estrutura do revestimento a partir dos campos de tensões axiais e esforços de pressão resultantes obtidos nas simulações numéricas, encontrando as seções mais críticas em relação ao carregamento e à resistência e avaliando a integridade do revestimento de forma mais efetiva.


  • Mostrar Abstract
  • The objective of this work is to evaluate the influence of the action of effects that cause axial stresses on the integrity verification calculations of casing tubulars. This assessment is relevant because, in well projects, some scenarios subjected to combined loads are capable of penalizing the resistance to collapse, which may cause an unexpected failure in the casing. Due to the complexity of the problem, numerical simulations supported by the finite element method are used to reproduce the evaluated scenarios. To achieve the proposed objective, the development methodology of this work is based on four main steps: i) study and determination of the scenarios that the casing tubes must be submitted; ii) determination of loads, including studies of effects and phenomena that act on the casing; iii) identification of the most appropriate numerical modeling for the reproduction of scenarios considering the integrally modeled casing tubes and the various possibilities of combined loads that act in these tubes; and iv) performing numerical analyzes contemplating the various scenarios considered and evaluating critical situations that may produce failure in the integrity of the casing. At the end of the work, the coating structure has been fully analyzed from the axial stress fields and resulting pressure forces obtained in the numerical simulations, finding the most critical sections in relation to loading and resistance and evaluating the integrity of the coating more effectively.

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  • LEONARDO TOLEDO FERREIRA
  • ESTIMATIVA NUMÉRICA DA PRESSÃO DE IMPACTO NA INTERAÇÃO ESTRUTURA-SOLO
    UTILIZANDO O MÉTODO DOS PONTOS DE MATERIAIS

  • Orientador : ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • BEATRIZ RAMOS BARBOZA
  • DIOGO TENORIO CINTRA
  • RICARDO GARSKE BORGES
  • TIAGO PEIXOTO DA SILVA LOBO
  • Data: 29/07/2022

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  • Deslizamentos, avalanches e escorregamentos submarinos são alguns fenômenos naturais
    que podem representar risco a estruturas de engenharia. Na indústria de óleo e gás, por
    exemplo, esse risco traz consequências à avaliação do posicionamento de linhas de dutos,
    que, se rompidas, levariam a graves prejuízos econômicos e socioambientais. Assim, fazse
    necessário o estudo do impacto desses fenômenos nessas estruturas, bem como dos
    parâmetros de resistência associados a esses eventos, entre os quais se destaca a pressão
    de impacto. Entretanto, essa medida é de difícil obtenção na prática, visto que estudos
    experimentais com centrífuga são de difícil execução e a medição em campo é, muitas vezes,
    inviável. Além disso, a utilização de soluções analíticas se torna excessivamente restritiva
    pela presença de não linearidades físicas e geométricas. Assim, as simulações numéricas, por
    partirem de princípios físicos básicos e não terem as mesmas limitações de aparato e espaço
    físico que os experimentos, apresentam-se como uma alternativa viável, principalmente com
    o crescimento cada vez maior da capacidade de processamento dos computadores atuais.
    Entre os métodos numéricos, o método dos pontos materiais (MPM) se destaca, uma vez
    que apresenta a capacidade de simular problemas com grandes deformações e grandes
    deslocamentos, características que podem estar presentes em problemas de impacto. Para
    utilização do MPM neste estudo, é feita uma investigação do procedimento numérico de
    cálculo da pressão de impacto, uma vez que, apesar de ser utilizado por muitos autores,
    não se encontra explicitado na literatura do método. Nesta investigação, são analisadas as
    limitações das soluções abordadas, bem como são feitas propostas alternativas para o cálculo
    desse parâmetro. As análises são feitas no contexto da simulação de problemas clássicos,
    como o estudo de penetração de cone (T-bar) e impacto de escorregamentos submarinos na
    infraestrutura submarina mediante modelos sintéticos.


  • Mostrar Abstract
  • Many structures are under the risk of impact with natural hazards such as mudslides,
    avalanches, and submarine landslides. In the oil and gas industry, as example, the assessment
    of the positioning of pipelines must consider the risk of impact with submarine landslides, as
    an impact with such phenomena could cause leakage that would lead to severe economic
    and socioenvironmental losses. Therefore, a study of the impact of natural hazards upon
    structures is necessary. That study must begin from the resistance parameters associated
    with the impact events, among which impact pressure stands out. That parameter is difficult
    to measure in practice, however, as experimental studies with centrifuges are hard to carry
    out, and field measuring is, in most cases, impracticable. Besides, the utilization of analytical
    solutions is overly restrictive in the presence of physical and geometric nonlinearities. Thus,
    numerical simulations come as a viable alternative, as they expand from basic physics
    principles and are not limited by the same apparatus and space restrictions as the laboratory
    and field measurements. The expanding processing capabilities of modern computers is
    another argument in their favor. Among numerical methods, the material point method
    (MPM) stands out, as it has the capacity to simulate large deformation and displacement,
    which are common in impact events. To utilize the MPM, an investigation of the numerical
    procedure for the computation of the impact pressure is performed, as that procedure is not
    shared in the literature, although used by many authors. Limitations of possible solutions
    for this problem are explored in this manuscript, as well as suggestions of alternative ways
    of computing the impact pressure parameter. The analyses are performed in the context of
    classic problems, such as the study of cone penetration (T-bar), and the impact of submarine
    landslides upon subsea infrastructure via synthetic models.

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  • ERASMO AUGUSTO BEZERRA SILVA
  • CONCEPÇÃO DO LAYOUT DO NÚCLEO RÍGIDO DE CONCRETO ARMADO EM EDIFÍCIOS HÍBRIDOS DE AÇO E CONCRETO COM O USO DE ALGORITMO GENÉTICO

     
  • Orientador : ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • LUCIANO BARBOSA DOS SANTOS
  • ALEX SANDER CLEMENTE DE SOUZA,
  • Data: 06/10/2022

  • Mostrar Resumo
  • A determinação do sistema estrutural de um edifício envolve a definição dos materiais e do arranjo de elementos de modo a resistir, eficientemente, às combinações de ações. Nos casos em que pórticos rígidos em aço ou mistos em aço e concreto se tornam ineficientes, pelas dimensões elevadas dos perfis ou pela dificuldade e custo de execução das ligações rígidas; e contraventamentos treliçados causam considerável impacto à arquitetura devido à obstrução de fachadas ou de áreas de circulação; os sistemas com núcleo rígido de concreto são uma alternativa viável de contraventamento. No entanto, nesses edifícios, o posicionamento e a configuração em planta do núcleo são os maiores responsáveis pelos efeitos de torção. Em busca do layout do núcleo que minimize esses efeitos, que seja compatível com o projeto arquitetônico, e que atenda aos requisitos de economia, resistência e rigidez, o projetista desenvolve um processo iterativo de tentativa e erro ineficiente, cujo aprimoramento das soluções é dependente da experiência em projetos anteriores e da intuição. Para avaliar o uso de algoritmo genético na geração de concepções otimizadas de layout do núcleo rígido, implementou-se um programa computacional que minimiza do peso estrutural em função da configuração em planta, com restrições em relação à capacidade resistente, ao deslocamento lateral, ao efeito de torção, e à necessidade de aberturas para circulação de pessoas. A análise comparativa realizada entre quatro modelos otimizados e um modelo de referência, adaptado de um projeto real, resultou na redução considerável do consumo de concreto, fôrma e aço das armaduras das seções de pilares-parede; evidenciando os benefícios da introdução do processo de projeto ótimo por meio do algoritmo genético.

     

  • Mostrar Abstract
  • Determining the structural system of a building involves defining materials and arranging
    elements in order to efficiently resist combinations of actions. In cases where steel or composite
    rigid frames become inefficient, due to the high dimensions of the profiles or the difficulty and
    cost of rigid connections; and bracings cause considerable impact to architecture due to the
    obstruction of facades or circulation areas; shear walls systems are a viable alternative lateral
    resisting system. However, in these buildings, the shear walls positioning and the layout in
    the plan is most responsible for the torsional effects. In order to design a shear walls layout that
    minimizes these effects, is compatible with the architectural plan, and satisfies the
    requirements of the economy, strength, and rigidity, the designer performs an iterative and inefficient
    process of trial and error, whose improvement of the solutions is dependent on previous projects
    experience and intuition. To evaluate the use of a genetic algorithm in the conceptual design
    of shear walls layout, a computational program was implemented that minimizes the structural
    weight as a function of the layout, with restrictions to the resistant capacity, displacement, to
    the effect of torsion, and the need for openings for the movement of people. The comparative
    analysis carried out between four optimized models and a reference model, adapted from a real
    the project resulted in a considerable reduction in the consumption of concrete, formwork, and steel
    reinforcement; evidencing the benefits of introducing the optimal design process through the
    genetic algorithm.

     
6
  • NAYRO SILVA NORONHA CAVALCANTE
  • OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA DE TRELIÇAS PLANAS UTILIZANDO O MÉTODO DA SELEÇÃO DIRECIONAL PROGRESSIVA

     
     
  • Orientador : MARCIO ANDRE ARAUJO CAVALCANTE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • MARCIO ANDRE ARAUJO CAVALCANTE
  • VALÉRIO DA SILVA ALMEIDA
  • Data: 20/12/2022

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  • Cada vez mais, procura-se inspiração na natureza para resolver problemas complexos na sociedade moderna. Seja observando as caraterísticas morfológicas de animais e plantas ou até o comportamento dos seres vivos no ambiente em que vivem. O naturalista Charles Darwin estudou afundo esse comportamento e propôs uma teoria que explica como a vida se tornou o que é hoje, a teoria da Seleção Natural. Essa teoria ajudou a resolver problemas não só nas ciências biológicas, mas também, em ciências sociais e nas engenharias. A teoria da seleção natural do tipo direcional inspira o método de otimização topológica proposto neste trabalho. O método da Seleção Direcional Progressiva busca otimizar uma estrutura selecionando as partes que mais contribuem para suportar as cargas mecânicas, eliminando-se as partes que menos contribuem em etapas distintas de remoção. Nesta investigação, são feitas aplicações numéricas do PDS (sigla da nomenclatura em inglês, Progressive Directional Selection) em estruturas de treliça bidimensionais, tendo como domínio de análise inicial uma estrutura do tipo ground structure. O domínio de projeto inicial é formado por um grid de pontos interligados por elementos de treliça bidimensionais. A análise matricial de treliças planas e o método da rigidez direta são empregados para analisar a treliça plana no regime elástico linear. As topologias otimizadas selecionadas são estruturalmente estáveis e eficientes e muito semelhantes às obtidas por outros métodos de otimização topológica encontrados na literatura. Os resultados obtidos demonstram que esse método pode ser empregado no projeto otimizado de treliças bidimensionais, através da otimização topológica de estruturas bidimensionais do tipo ground structure.

     
     

  • Mostrar Abstract
  • More and more, inspiration is sought from nature to solve complex problems in modern society. Whether observing the morphological characteristics of animals and plants or even the behavior of living beings in the environment they live. The naturalist Charles Darwin studied this behavior in depth and proposed a theory that explains how life became what it is today, the Theory of Natural Selection. This theory helped solve problems in the biological sciences, social sciences, and engineering. The theory of natural selection of the directional type inspires the topological optimization method proposed in this study. The Progressive Directional Selection method seeks to optimize a structure by selecting the parts that contribute the most to support the mechanical loads and eliminating the parts that contribute the least in different stages of removal. Numerical applications of PDS (Progressive Directional Selection) were performed in two-dimensional truss structures, starting from a ground structure type structure. The initial design domain is formed by a grid of points interconnected by two-dimensional truss elements. The matrix analysis of plane trusses and the direct stiffness method are employed to analyze the plane truss in the linear elastic regime. The selected optimal topologies are structurally stable, efficient, and similar to those obtained by other topological optimization techniques found in the literature. The results demonstrate that this method can be employed in the optimized design of two-dimensional trusses through the topological optimization of ground structure type structure.

     
     
Teses
1
  • MARCELO VITOR OLIVEIRA ARAUJO
  • ENERGY ANALYSIS OF THE GENERALIZED FINITE-VOLUME THEORY AND APPLICATION TO TOPOLOGY OPTIMIZATION WITH COMPLIANCE MINIMIZATION

  • Orientador : MARCIO ANDRE ARAUJO CAVALCANTE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALÉRIO DA SILVA ALMEIDA
  • DAVID LEONARDO NASCIMENTO DE FIGUEIREDO AMORIM
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • FRANCISCO PATRICK ARAUJO ALMEIDA
  • MARCIO ANDRE ARAUJO CAVALCANTE
  • ROMILDO DOS SANTOS ESCARPINI FILHO
  • Data: 15/08/2022

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  • The finite-volume theory is an equilibrium-based approach and has been successfully employed in solid mechanics analysis due to the equilibrium equations' local satisfaction and the imposition of continuity conditions in a surface-averaged sense through the subvolume interfaces. Previous investigations include stress and displacement fields convergence and computational cost, showing the approach's efficiency, especially in heterogeneous materials and structures. However, those investigations did not include an energy analysis, which is especially important in compliance minimization problems. As the finite element method, energy-based approaches impose energy balance, which guarantees a monotonic energy convergence. The first idea of this contribution is to address a numerical investigation about the main mechanical energy aspects involving the generalized finite-volume theory for continuum elastic structures in quasi-static analyzes. The obtained results are verified with analytical and finite element-based analyzes, showing a monotonic energy convergence for the three versions of the finite-volume theory and the energy balance's satisfaction for the higher-order versions when a sufficiently refined mesh is employed. Topology optimization is a well-suited method to establish the best material distribution inside an analysis domain. It is common to observe some numerical instabilities in its gradient-based version, such as the checkerboard pattern, mesh dependence, and local minima. This research demonstrates the finite-volume theory's checkerboard-free property by performing topology optimization algorithms without filtering techniques and employing elastic and elastoplastic formulations. The formation of checkerboard regions is directly associated with discretized domains connected by nodes, usually observed in topology optimization techniques based on the finite element method. On the other hand, the finite-volume theory satisfies the continuity conditions between common faces of adjacent subvolumes, which is more likely from the continuum mechanics point of view. An incremental elastoplastic formulation of the standard finite-volume theory is performed to verify how the plastic strain could interfere with the optimized topologies and reduce their stress concentration. The topology optimization algorithms based on the finite-volume theory are also performed using a mesh independent filter that regularizes the subvolume sensitivities, providing optimized topologies that avoid the mesh dependence and length scale issues. The solid isotropic material with penalization (SIMP) approach is employed to avoid discrete optimization problems. The proposed optimization problem has shown to be efficient, avoiding numerical instabilities, such as checkerboard pattern, mesh dependence, and length scale issues.


  • Mostrar Abstract
  • The finite-volume theory is an equilibrium-based approach and has been successfully employed in solid mechanics analysis due to the equilibrium equations' local satisfaction and the imposition of continuity conditions in a surface-averaged sense through the subvolume interfaces. Previous investigations include stress and displacement fields convergence and computational cost, showing the approach's efficiency, especially in heterogeneous materials and structures. However, those investigations did not include an energy analysis, which is especially important in compliance minimization problems. As the finite element method, energy-based approaches impose energy balance, which guarantees a monotonic energy convergence. The first idea of this contribution is to address a numerical investigation about the main mechanical energy aspects involving the generalized finite-volume theory for continuum elastic structures in quasi-static analyzes. The obtained results are verified with analytical and finite element-based analyzes, showing a monotonic energy convergence for the three versions of the finite-volume theory and the energy balance's satisfaction for the higher-order versions when a sufficiently refined mesh is employed. Topology optimization is a well-suited method to establish the best material distribution inside an analysis domain. It is common to observe some numerical instabilities in its gradient-based version, such as the checkerboard pattern, mesh dependence, and local minima. This research demonstrates the finite-volume theory's checkerboard-free property by performing topology optimization algorithms without filtering techniques and employing elastic and elastoplastic formulations. The formation of checkerboard regions is directly associated with discretized domains connected by nodes, usually observed in topology optimization techniques based on the finite element method. On the other hand, the finite-volume theory satisfies the continuity conditions between common faces of adjacent subvolumes, which is more likely from the continuum mechanics point of view. An incremental elastoplastic formulation of the standard finite-volume theory is performed to verify how the plastic strain could interfere with the optimized topologies and reduce their stress concentration. The topology optimization algorithms based on the finite-volume theory are also performed using a mesh independent filter that regularizes the subvolume sensitivities, providing optimized topologies that avoid the mesh dependence and length scale issues. The solid isotropic material with penalization (SIMP) approach is employed to avoid discrete optimization problems. The proposed optimization problem has shown to be efficient, avoiding numerical instabilities, such as checkerboard pattern, mesh dependence, and length scale issues.

2
  • RODRIGO MERO SARMENTO DA SILVA
  • Acoplamento entre modelos de otimização geométrica de sistemas particulados e a micromecânica dos campos médios para análise multiescala de compósitos cimentícios multifásicos

     

     
  • Orientador : ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RODRIGO RIBEIRO PACCOLA
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • FRANCISCO PATRICK ARAUJO ALMEIDA
  • MARCIO ANDRE ARAUJO CAVALCANTE
  • SÉRGIO CIRELLI ANGULO
  • Data: 22/12/2022

  • Mostrar Resumo
  • O concreto em sua macroescala pode ser considerado como um material heterogêneo, inclusive sendo ensaiado como tal, contudo ao se reduzir sua escala o mesmo possuí fases inerentes a cada nível. Modelar o concreto sempre foi um grande desafio, devido a toda complexidade desse material cimentício, apesar disso propostas surgem constantemente, como por exemplo a homogeneização por micromecânica. A micromecânica dos campos médios tem em sua fundamentação básica a homogeneização de compósitos bifásicos, composto por inclusões imersas em uma matriz infinita. De fato em uma escala macroscópica pode-se entender o
    concreto como sendo composto simplificadamente por inclusões (agregados) imersas em uma matriz (pasta), sendo por muitas vezes modelado nessa configuração macro. No entanto, é sabido que existem mais fases que precisam ser avaliadas para se conseguir um resultado mais próximo dos ensaios de laboratório, como exemplo pode ser citado a zona de transição interfacial. Além da modelagem pode-se afirmar que a indústria da construção civil busca maximizar as propriedades do concreto, sendo uma ideia inicial buscar o empacotamento dos sistemas particulados (inclusões) minimizando a fase dispersa (matriz). Diante desse campo
    aberto, o presente trabalho propõe-se estudar o acoplamento de modelos de otimização de sistemas particulados a modelos de homogeneização de compósito, visando a maximização das propriedades mecânicas do concreto utilizando uma modelagem multiescala. Como subsídio a essa problemática constrói-se um framework orientado a objetos para realização da modelagem supracitada. Os resultados obtidos com o acoplamento entre as técnicas confirmam a maximização das propriedades mecânicas quando se otimiza os sistemas particulados.

     

  • Mostrar Abstract
  • The concrete in its macro scale can be considered a heterogeneous material, even being tested as such, however, when reducing its scale, it has phases inherent to each level. Modeling concrete has always been a great challenge, due to all the complexity of this cementitious material, despite that proposals constantly arise, such as homogenization by micromechanics. The mean-fields micromechanics has in its basic foundation the homogenization of two-phase composites, composed of inclusions immersed in an infinite matrix. In fact, on a macroscopic scale, concrete can be understood as being composed simply by inclusions (gravel) immersed
    in a matrix (paste), being often modeled in this macro configuration. However, it is known that there are more phases that need to be evaluated to obtain a result closer to laboratory tests, as an example can be cited in the interfacial transition zone. In addition to modeling, it can be said that the construction industry seeks to maximize the properties of concrete, being an initial idea to seek the packaging of particulate systems (inclusions) minimizing the dispersed phase (matrix). In view of this open field, the present work proposes to study the coupling of optimization models of particulate systems to composite homogenization models, aiming at maximizing the mechanical properties of concrete using multiscale modeling. As a subsidy to this problem, an object-oriented framework is built to carry out the aforementioned modeling. The results obtained with the coupling between the techniques confirm the maximization of the mechanical properties when optimizing the particulate systems.

     
2021
Dissertações
1
  • WEVERTON MARQUES DA SILVA
  • MODELAGEM E DESENVOLVIMENTO DE UMA FERRAMENTA INTEGRADA PARA ANÁLISE DE FADIGA EM DUTOS SUBMARINOS EM VÃO-LIVRE

  • Orientador : ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • EDUARDO SETTON SAMPAIO DA SILVEIRA
  • LEANDRO MELO DE SALES
  • CYNTIA GONÇALVES DA COSTA MATT
  • Data: 12/01/2021

  • Mostrar Resumo
  • A segurança no transporte de hidrocarbonetos e outros fluidos em dutos é um dos tópicos de
    maior atenção na indústria de petróleo e gás. Recentemente, essa indústria tem tido grandes
    preocupações sobre como o fenômeno da Vibração Induzida por Vórtice (VIV) afeta a vida à
    fadiga dos componentes e dutos submarinos, especialmente os dutos em vão-livre. Mundialmente,
    há várias dessas estruturas instaladas que já chegaram ao final ou metade de sua vida de projeto,
    o que torna imperativo revisitar as previsões iniciais e avaliar a necessidade de intervenção no
    sentido de estender a vida útil das mesmas, em especial no que diz respeito à VIV. Essas e outras
    análises se baseiam na correta representação no comportamento in loco do duto. O Método dos
    Elementos Finitos é amplamente empregado na modelagem desse comportamento. No entanto,
    essa não é uma tarefa trivial, uma vez que depende da utilização de vários softwares para etapas
    intermediárias. Além disso, essas análises envolvem manipulação de grandes quantidades de
    dados relacionados à batimetria do fundo marinho e propriedades dos materiais, geometria
    do duto, correnteza, entre outros. Dessa forma, todo esse processo costuma ser demorado e
    passível de erros. Concomitantemente, a indústria de óleo e gás tem passado por uma transformação
    digital nos anos recentes. Este cenário trouxe oportunidades para o desenvolvimento de
    novas ferramentas para dia-a-dia do profissional responsável por estas análises. Este trabalho
    apresenta o desenvolvimento e estrutura de um computacional com funcionalidades do pré ao
    pós-processamento de dados da análise que visam melhorar o fluxo de análise de fadiga em
    dutos submarinos sujeitos a vãos-livres.


  • Mostrar Abstract
  • Safety in the transportation of hydrocarbons and other fluids in pipelines is one of the topics of
    greater attention in the oil and gas industry. Recently, this industry has had great
    concerns about how the Vortex-Induced Vibration (VIV) phenomenon affects life
    fatigue of submarine pipelines and components, especially free-range pipelines. Worldwide,
    there are several of these structures installed that have reached the end or half of their design life,
    which makes it imperative to revisit the initial predictions and assess the need for intervention in the
    to extend their useful life, especially with regard to VIV. These and other
    analyzes are based on the correct representation of the pipeline's on-site behavior. The method of
    Finite elements are widely used in modeling this behavior. However,
    this is not a trivial task, since it depends on the use of various software for stages
    intermediate. In addition, these analyzes involve handling large amounts of
    data related to the bathymetry of the seabed and material properties, geometry
    duct, current, among others. In this way, this whole process is usually time consuming and
    prone to errors. At the same time, the oil and gas industry has undergone a transformation
    in recent years. This scenario brought opportunities for the development of
    new tools for the day-to-day of the professional responsible for these analyzes. This job
    presents the development and structure of a computational with functionalities from pre to
    post-processing of analysis data aimed at improving the flow of fatigue analysis in
    submarine pipelines subject to free spans.

2
  • JOAO PAULO LEAO LESSA
  • ANÁLISE DE RESERVATÓRIOS CILÍNDRICOS APOIADOS SUBMETIDOS A AÇÕES DIRETAS E INDIRETAS DE RETRAÇÃO E GRADIENTE TÉRMICO

  • Orientador : EDUARDO NOBRE LAGES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSÉ NERES DA SILVA FILHO
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • FLAVIO BARBOZA DE LIMA
  • Data: 06/07/2021

  • Mostrar Resumo
  • Os reservatórios cilíndricos apoiados de concreto são amplamente utilizados para diversos fins, tais como armazenamento de líquidos (como água e esgoto, por exemplo) e grãos, ou até mesmo utilizadas em obras que tenham um apelo arquitetônico em que se faz necessária a utilização deste tipo de estrutura. Tais elementos são, geralmente, compostos de paredes delgadas, e devido à sua versatilidade e desempenho são largamente aplicados ao redor do mundo. Apesar de todas as técnicas computacionais disponibilizadas ao estudo de reservatórios, a incidência de problemas estruturais nesses elementos vem chamando a atenção dado o grande número de obras de recuperação e reforço desenvolvidas nessas estruturas segundo os problemas vistos no cotidiano, ou até mesmo em relatos levantados por profissionais de renome. Em alguns casos, os procedimentos para restauração são bastante onerosos financeiramente e, infelizmente, costumam ser desenvolvidos ainda nos primeiros anos de vida útil da estrutura. Um importante fator que contribui para um baixo desempenho dessas estruturas é a não consideração das ações indiretas, que pode ocasionar esforços internos que chegam, em diversas situações, a inviabilizar o seu desempenho estrutural caso não sejam analisados ainda na fase de projeto. Para este problema, em reservatórios de concreto armado, diversos fatores devem ser levados em consideração, como a atuação da retração do concreto e dos gradientes de temperatura, nas situações de armazenamento de líquidos quentes. Para estes casos, o presente trabalho busca o estudo do comportamento mecânico, por meio de teorias clássicas analíticas de estruturas axissimétricas de paredes delgadas confeccionadas em concreto armado e submetidas às ações indiretas causadas pela retração e pelo gradiente de temperatura. Os resultados mostram que as ações indiretas desempenham tensões de grandes magnitudes nos elementos de cascas para os casos em que se faz uma análise elástica. Variáveis como a umidade podem aumentar bastante as deformações por retração, implicando em tensões de tração que ultrapassam a resistência do concreto, favorecendo o aparecimento de fissuras. Os exemplos estudados também mostram que as tensões causadas pelo gradiente de temperatura são sensivelmente maiores que as demais ações, podendo levar a estrutura a ter seu uso inviabilizado quando não considerada no projeto do reservatório.


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  • Ground-supported cylindrical concrete tanks are largely used with many purposes, such as storing of liquids (water and wastewater, for example) and grains, or even used in projects that have bolder architectural appeal. These structures are often composed of thin walls and are commonly explored worldwide due to their versatility and structural performance. Despite many computational techniques developed on the study of reservoirs, these structures draw attention to the high number of recovery and structural reinforcement interventions that are still commonly done. In some cases, restauration processes are expensive and must be performed still early in structure’s lifespan. Not considering indirect loads is a common reason to a lower structural performance, since these neglected actions at design level may cause internal stresses-strains that have the potential to turn the structural performance impracticable. In reinforced concrete tanks, some indirect actions must be considered in order to obtain accurate structural performance, such as concrete shrinkage and thermal gradient effects, in the case of hot liquid storing. Therefore, this work aims to study the mechanical behavior of reinforced concrete reservoirs subjected to indirect actions caused by shrinkage and thermal gradient effects through classical analytical theories of axisymmetric structures. The results show that indirect loads generate stresses of great magnitudes in shell elements subjected to elastic analysis. Furthermore, variables such as humidity may increase strains caused by shrinkage, implying in loads that overcome concrete’s traction resistance, which favors the formation of cracks. The examined examples also show that stresses generated by thermal gradient effects are even higher than the other actions, leading to impractical structural performance when they are not considered in the design phase of the structure.

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  • TEOFANES VITOR SILVA
  • INFLUÊNCIA E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE DESVIO DE TRAJETÓRIA NO MODELO DE TORQUE & ARRASTO NA COLUNA DE PERFURAÇÃO

  • Orientador : JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • JOÃO CARLOS RIBEIRO PLÁCIDO
  • Data: 30/07/2021

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  • Atualmente, as mais diversas jazidas de petróleo são descobertas em ambientes cada vez maisdesafiadores para as tecnologias existentes. Desta maneira, faz-se importante o constante desenvolvimento de pesquisa e tecnologias para apoio às diversas áreas da engenharia de petróleo. Destaca-se neste trabalho a engenharia de poço, a qual se responsabiliza por projetar a sua estrutura e trajetória. Falha em colunas de perfuração é um evento muito oneroso à indústria de petróleo e gás, pois é necessária parada de toda a operação, o que resulta em não produtivo de sonda (NPT). Desta maneira, diversos estudos são realizados de modo a prever os problemas durante a perfuração. Torque, tração, compressão e flexão podem ser corretamente previstos para geometrias de poços conhecidas, mas alterações indesejadas na geometria do poço durante o processo de perfuração podem resultar em erros e incertezas na previsão do estado de tensões atuante sobre a coluna. Propõe-se prever estas incertezas na trajetória pela análise estatística de poços previamente executados e categorizados de acordo com suas correlações entre si. A realização da análise de dados possibilita a construção da trajetória fictícia, a qual será utilizada para prever as forças adicionais aos carregamentos atuantes na coluna de perfuração induzidas pelo desvio de trajetória. Desenvolveu-se neste trabalho módulos que possibilitam o acompanhamento direcional, metodologia para análise dos dados de trajetória, construção de trajetórias fictícias e por fim utilizar todas essas funcionalidades para quantificar as forças de contato atuantes no poço utilizando as equações de torque e arrasto possibilitando melhor dimensionamento do projeto de perfuração, devido a utilização dos dados de trajetórias executadas.


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  • Currently, the most diverse oil deposits are discovered in increasingly challenging environments for existing technologies. Thus, the constant development of research and technologies to support the various areas of petroleum engineering is important. The well engineering, which is responsible for designing its structure and trajectory, stands out in this work. Drilling string failure is a very costly event for the oil and gas industry, as it is necessary to stop the entire operation, which results in non-productive time. Therefore, several studies are carried out in order to predict problems during drilling. Torque, tension, compression and bending can be correctly predicted for known well geometries, but unwanted changes in well geometry during the drilling process can result in errors and uncertainties in predicting the stress state. It is proposed to predict these uncertainties in the trajectory by the statistical analysis of previously executed wells and categorized according to their correlations with each other. Performing the data analysis enables the construction of the fictitious trajectory which will be used to predict the additional forces to the loads acting on the drill string induced by the trajectory deviation.

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  • JOAO MARCOS FERREIRA DOS SANTOS
  • ESTUDO DO COMPORTAMENTO À FLEXÃO DE ELEMENTOS PRODUZIDOS COM GRADAÇÃO FUNCIONAL DE CRFA

  • Orientador : ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALESSANDRA LORENZETTI DE CASTRO
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • KAROLINE ALVES DE MELO MORAES
  • Data: 01/12/2021

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  • A busca do homem pela mudança atrelou o avanço a novas formas de construir e maneiras de conceber as estruturas, seus materiais e métodos. Diante de tantas mudanças, o concreto não se apresenta mais como uma simples mistura definida pela composição de agregados, cimento e água, ficando hoje susceptível à incorporação de novos e à substituição desses materiais básicos por fibras, resíduos e aditivos de diversos tipos. A incorporação de fibras de aço, que resultou na utilização do Concreto Reforçado com Fibras de Aço (CRFA) vem demonstrando no cenário mundial grandes benefícios ao material convencional, agindo principalmente no estágio pós-fissuração e mobilizando uma parcela de resistência à tração acionada pela necessidade de garantia de durabilidade. Neste contexto, a otimização da utilização de fibras curtas de aço em um elemento sob flexão, por meio de uma gradação de fibras por camadas, resultando em um elemento gradado funcionalmente (FGM), demonstra reelevância. As fibras concentradas em maiores porcentagens se localizam na faixa mais solicitada à tração e na superfície oposta comprimida se utiliza uma quantidade nula destes reforços. Nesse trabalho, os elementos apresentam seção trasnversal graduados em 3 camadas, para os quais destaca-se a fase de determinação das porcentagens de cada camada de fibra, utilizando-se os resultados pré-existentes de vigas de CRFA no ensaio de flexão por três pontos (EN – 14651 /2017) aferidos em trabalhos anteriores e comparando a altura e área de fissuras encontradas em ensaios que correlacionam imagens digitais e com medidas de transtudores de deslocamento. Foi possível avaliar a influência do lançamento do concreto por meio de técnicas de indução e análise superficial. Os resultados trazem um panorama eficaz de orientação preferencial das fibras encontradas nessa configuração, 68° em relação ao eixo orientado da direção de aplicação do carregamento e 49° em relação ao plano perpendicular a aplicação do carregamento, confirmação da proporção desejada inicialmente e ganhos expressivos de contenção de fissuras pós-pico, cerca de 34,15%, quando comparada a vigas em moldagem tradicional, consequentemente, influenciando de forma mais eficaz na resistência pós-fissuração, flexão e economia de fibras de aço nas regiões menos tracionadas de vigas e placas moldadas em CRFA, a exemplo de vigas e lajes sob flexão.


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  • Man's search for change linked progress to new ways of building and ways of conceiving structures, their materials, and methods. Faced with so many changes, concrete no longer presents itself as a simple mixture defined by the composition of aggregates, cement, and water, being today susceptible to the incorporation of new ones and the replacement of these basic materials by fibers, residues, and additives of various types. The incorporation of steel fibers, which resulted in the use of Steel Fiber Reinforced Concrete (SFRC) has shown great benefits to the conventional material in the world scenario, acting mainly in the post-cracking stage and mobilizing a portion of tensile strength triggered by the need of durability guarantee. In this context, the optimization of the use of short steel fibers in an element under bending, through a layered fiber grading, resulting in a functionally graded element (FGM), demonstrates its relevance. Fibers concentrated in higher percentages are located in the strip most stressed to traction and on the opposite compressed surface a null amount of these reinforcements is used. In this work, the elements have a cross-section graduated in 3 layers, for which the phase of determining the percentages of each fiber layer is highlighted, using the pre-existing results of SFRC beams in the three-point bending test (EN – 14651/2017) measured in previous works and comparing the height and area of cracks found in tests that correlate digital images and with displacement transducer measurements. It was possible to evaluate the influence of concrete casting through induction techniques and surface analysis. The results provide an effective overview of the preferential orientation of the fibers found in this configuration, 68° in relation to the oriented axis of the load application direction and 49° in relation to the plane perpendicular to the load application, confirmation of the initially desired proportion and expressive gains in post-peak crack containment, about 34.15%, when compared to beams in traditional molding, consequently, more effectively influencing the post-cracking resistance, bending and economy of steel fibers in the less tensioned regions of beams and plates molded in SFRC, like beams and slabs under bending.

5
  • GABRIEL ROCHA DOMINGOS
  • OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA APLICADA AO PROJETO CONCEITUAL DE ESTRUTURAS DE CABOS SUJEITAS A DEFORMAÇÕES FINITAS

  • Orientador : ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • ANDERSON PEREIRA
  • FÁBIO MARTINS GONÇALVES FERREIRA
  • Data: 16/12/2021

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  • O projeto de estruturas de construção civil é comumente associado a três passos gerais:
    concepção estrutural, dimensionamento, e análise e vericação. Trata-se de uma abordagem
    que é influenciada pela experiência e criatividade do prossional projetista, e que está
    fortemente ligada a uma estratégia de tentativa e erro. Este trabalho visa formular e
    implementar modelos computacionais baseados em técnicas de otimização topológica para
    auxiliar na definição da concepção inicial de estruturas compostas por cabos. A formulação
    matemática proposta neste trabalho incorpora múltiplos casos de carregamento, custo
    nodal e um modelo constitutivo de cabos com resistência limite. Os resultados mostram que
    as ferramentas de otimização topológica podem ser usadas como ferramentas de concepção
    inicial de projeto, sugerindo topologias otimizadas por um método matemático, e que têm
    o potencial de fugir do padrão do que normalmente é projetado, destravando a criatividade
    do projetista. Entretanto, sistemas estruturais compostos apenas por cabos são raros, e
    portanto, para a aplicação direta na indústria, a formulação deste trabalho ainda pre


  • Mostrar Abstract
  •  The design of civil construction structures is commonly associated to three general steps:
    structural conception, sizing, and analysis and veri cation. It is an approach highly dependent
    on the experience and creativity of the designer, and is tied to an trial and error
    strategy. This work aims to formulate and to implement computational models based
    on topology optimization to assist on the de nition of initial structural conception of
    cable-based structures. The mathematical formulation proposed in this work incorporates
    multiple load cases, nodal cost and a constitutive model of cables with limit resistance.
    The results show that topology optimization tools can be used to suggest initial structural
    conception, assisted by a mathematical method, and with the potential of break the pattern
    of traditional topologies, unlocking designer's creativity. However, structural systems based
    solely on cables are rare, and therefore for the features presented in this work to have a
    direct application in industry, there is still the need to evolve the formulation presented
    here, also incorporating elements resistant to compression actions.

Teses
1
  • MARCELO VITOR OLIVEIRA ARAUJO
  • NEW CONTRIBUTIONS FOR THE GENERALIZED FINITE-VOLUME THEORY: FROM ENERGY ANALYSIS TOWARDS TOPOLOGY OPTIMIZATION OF COMPLIANCE MINIMIZATION PROBLEMS

  • Orientador : MARCIO ANDRE ARAUJO CAVALCANTE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • ANDERSON PEREIRA
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • EMILIO CARLOS NELLI SILVA
  • GLÁUCIO HERMOGENES PAULINO
  • MARCIO ANDRE ARAUJO CAVALCANTE
  • Data: 30/08/2021

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  • The finite-volume theory is an equilibrium-based approach and has been successfully employed in solid mechanics analysis due to the equilibrium equations' local satisfaction and the imposition of continuity conditions in a surface-averaged sense through the subvolume interfaces. Previous investigations include stress and displacement fields convergence and computational cost, showing the approach's efficiency, especially in heterogeneous materials and structures. However, those investigations did not include an energy analysis, which is especially important in compliance minimization problems. As the finite element method, energy-based approaches impose energy balance, which guarantees a monotonic energy convergence. The first idea of this contribution is to address a numerical investigation about the main mechanical energy aspects involving the generalized finite-volume theory for continuum elastic structures in quasi-static analyzes. The obtained results are verified with analytical and finite element-based analyzes, showing a monotonic energy convergence for the three versions of the finite-volume theory and the energy balance's satisfaction for the higher-order versions when a sufficiently refined mesh is employed. Topology optimization is a well-suited method to establish the best material distribution inside an analysis domain. It is common to observe some numerical instabilities in its gradient-based version, such as the checkerboard pattern, mesh dependence, and local minima. This research demonstrates the generalized finite-volume theory's checkerboard-free property by performing topology optimization algorithms without filtering techniques. The formation of checkerboard regions is associated with the finite element method's displacement field assumptions, where the equilibrium and continuity conditions are satisfied through the element nodes. On the other hand, the generalized finite-volume theory satisfies the continuity conditions between common faces of adjacent subvolumes, which is more likely from the continuum mechanics point of view. The topology optimization algorithms based on the generalized finite-volume theory are performed using a mesh independent filter that regularizes the subvolume sensitivities, providing optimum topologies that avoid the mesh dependence and length scale issues. The solid isotropic material with penalization (SIMP) approach is employed to avoid discrete optimization problems. The proposed optimization problem has shown to be efficient, avoiding numerical instabilities, such as checkerboard pattern, mesh dependence, and length scale issues.


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  • The finite-volume theory is an equilibrium-based approach and has been successfully employed in solid mechanics analysis due to the equilibrium equations' local satisfaction and the imposition of continuity conditions in a surface-averaged sense through the subvolume interfaces. Previous investigations include stress and displacement fields convergence and computational cost, showing the approach's efficiency, especially in heterogeneous materials and structures. However, those investigations did not include an energy analysis, which is especially important in compliance minimization problems. As the finite element method, energy-based approaches impose energy balance, which guarantees a monotonic energy convergence. The first idea of this contribution is to address a numerical investigation about the main mechanical energy aspects involving the generalized finite-volume theory for continuum elastic structures in quasi-static analyzes. The obtained results are verified with analytical and finite element-based analyzes, showing a monotonic energy convergence for the three versions of the finite-volume theory and the energy balance's satisfaction for the higher-order versions when a sufficiently refined mesh is employed. Topology optimization is a well-suited method to establish the best material distribution inside an analysis domain. It is common to observe some numerical instabilities in its gradient-based version, such as the checkerboard pattern, mesh dependence, and local minima. This research demonstrates the generalized finite-volume theory's checkerboard-free property by performing topology optimization algorithms without filtering techniques. The formation of checkerboard regions is associated with the finite element method's displacement field assumptions, where the equilibrium and continuity conditions are satisfied through the element nodes. On the other hand, the generalized finite-volume theory satisfies the continuity conditions between common faces of adjacent subvolumes, which is more likely from the continuum mechanics point of view. The topology optimization algorithms based on the generalized finite-volume theory are performed using a mesh independent filter that regularizes the subvolume sensitivities, providing optimum topologies that avoid the mesh dependence and length scale issues. The solid isotropic material with penalization (SIMP) approach is employed to avoid discrete optimization problems. The proposed optimization problem has shown to be efficient, avoiding numerical instabilities, such as checkerboard pattern, mesh dependence, and length scale issues.

2020
Dissertações
1
  • WILL JOSÉ DE LIMA JÚNIOR
  • IDENTIFICAÇÃO DE DANOS EM VIGAS VIA ANÁLISE MODAL

  • Orientador : WAYNE SANTOS DE ASSIS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • WAYNE SANTOS DE ASSIS
  • ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR
  • HIGOR SÉRGIO DANTAS DE ARGÔLO
  • Data: 20/02/2020

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  • Este trabalho busca contribuir no campo de pesquisa de identificação de danos em vigas com base nas propriedades modais, propondo estudos de sensibilidade em dois modelos numéricos, que serão elaborados em software comercial de elementos finitos, a saber: uma viga biapoiada de concreto simples e uma viga biengastada de aço, para avaliar a fiabilidade de quatro métodos de identificação de dano único e dano múltiplo: (1) Diferença da Curvatura Modal, (2) Indicador Baseado em Dados dos Modos de Vibração, (3) Mudança da Energia de Deformação Modal e (4) Mudança da Energia de Deformação Modal Reformulada, propondo-se ainda a modificação dos dois primeiros métodos. Os resultados obtidos mostraram que o método Mudança da Energia de Deformação Modal, apesar da dificuldade existente quanto à aplicação prática na engenharia, identificou os danos corretamente, o método Mudança da Energia de Deformação Modal Reformulada se mostrou promissor e os métodos modificados
    propostos apresentaram melhor desempenho em relação aos originais.


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  • Este trabalho busca contribuir no campo de pesquisa de identificação de danos em vigas com base nas propriedades modais, propondo estudos de sensibilidade em dois modelos numéricos, que serão elaborados em software comercial de elementos finitos, a saber: uma viga biapoiada de concreto simples e uma viga biengastada de aço, para avaliar a fiabilidade de quatro métodos de identificação de dano único e dano múltiplo: (1) Diferença da Curvatura Modal, (2) Indicador Baseado em Dados dos Modos de Vibração, (3) Mudança da Energia de Deformação Modal e (4) Mudança da Energia de Deformação Modal Reformulada, propondo-se ainda a modificação dos dois primeiros métodos. Os resultados obtidos mostraram que o método Mudança da Energia de Deformação Modal, apesar da dificuldade existente quanto à aplicação prática na engenharia, identificou os danos corretamente, o método Mudança da Energia de Deformação Modal Reformulada se mostrou promissor e os métodos modificados
    propostos apresentaram melhor desempenho em relação aos originais.

2
  • LUIS PHILIPE RIBEIRO ALMEIDA
  • Modelos Probabilísticos para Análise de Propagação de Fissuras em meios Coesivos via Método dos Elementos de Contorno

  • Orientador : EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDSON DENNER LEONEL
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • FÁBIO CARLOS DA ROCHA
  • JOAO CARLOS CORDEIRO BARBIRATO
  • Data: 27/03/2020

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  • Apresenta-se neste trabalho o emprego de formulações do método dos elementos de contorno (MEC) em problemas de fratura e também na análise mecano-probabilística de sólidos fraturados. O MEC é um método adequado para resolução desses tipos de problemas, uma vez que a ausência de malha de domínio resulta em uma modelagem mais eficiente de regiões com alta concentração de tensões. Além disso, a redução de dimensionalidade da malha diminui fortemente os dados de entrada e também o trabalho de remeshing no processo de propagação de fissuras. Com relação a formulação não linear do MEC, será utilizada uma alternativa a formulação clássica dual, com a introdução de um campo de tensões iniciais para representação da zona coesiva e formulado a partir do conceito de dipolos. Esta formulação é particularmente interessante por conseguir representar matematicamente a presença da Zona de Processos Inelásticos (ZPI) em apenas três equações algébricas (equações relacionadas à correção de tensões) por ponto fonte situado no caminho da fissura. Em contraste, a formulação dual requer quatro equações algébricas (deslocamentos e forças) por ponto fonte. Quanto aos efeitos pertinentes ao sistema não linear, serão utilizados dois algoritmos distintos de resolução iterativa, Operador Constante (OC) e Operador Tangente (OT). No acoplamento com modelos da confiabilidade, apenas o OT será utilizado por apresentar respostas satisfatórias em um número menor de iterações. Com relação à análise probabilística, duas abordagens são consideradas, a primeira refere-se ao acoplamento direto entre o modelo numérico e um método de transformação (HLRF/FORM), já a segunda consiste no acoplamento mais simples com o emprego do Método de Monte Carlo. Os parâmetros de fraturamento são tratados como aleatórios e o Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM) é empregado para avaliação de fatores de importância bem como probabilidade de falha. Por fim, a técnica de Amostragem inteligente por Hipercubo Latino é também empregada, por apresentar melhores taxas de convergência. Exemplos são apresentados para validar o uso da formulação de dipolos na análise de propagação de fissuras, à luz da confiabilidade estrutural.


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  • Apresenta-se neste trabalho o emprego de formulações do método dos elementos de contorno (MEC) em problemas de fratura e também na análise mecano-probabilística de sólidos fraturados. O MEC é um método adequado para resolução desses tipos de problemas, uma vez que a ausência de malha de domínio resulta em uma modelagem mais eficiente de regiões com alta concentração de tensões. Além disso, a redução de dimensionalidade da malha diminui fortemente os dados de entrada e também o trabalho de remeshing no processo de propagação de fissuras. Com relação a formulação não linear do MEC, será utilizada uma alternativa a formulação clássica dual, com a introdução de um campo de tensões iniciais para representação da zona coesiva e formulado a partir do conceito de dipolos. Esta formulação é particularmente interessante por conseguir representar matematicamente a presença da Zona de Processos Inelásticos (ZPI) em apenas três equações algébricas (equações relacionadas à correção de tensões) por ponto fonte situado no caminho da fissura. Em contraste, a formulação dual requer quatro equações algébricas (deslocamentos e forças) por ponto fonte. Quanto aos efeitos pertinentes ao sistema não linear, serão utilizados dois algoritmos distintos de resolução iterativa, Operador Constante (OC) e Operador Tangente (OT). No acoplamento com modelos da confiabilidade, apenas o OT será utilizado por apresentar respostas satisfatórias em um número menor de iterações. Com relação à análise probabilística, duas abordagens são consideradas, a primeira refere-se ao acoplamento direto entre o modelo numérico e um método de transformação (HLRF/FORM), já a segunda consiste no acoplamento mais simples com o emprego do Método de Monte Carlo. Os parâmetros de fraturamento são tratados como aleatórios e o Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM) é empregado para avaliação de fatores de importância bem como probabilidade de falha. Por fim, a técnica de Amostragem inteligente por Hipercubo Latino é também empregada, por apresentar melhores taxas de convergência. Exemplos são apresentados para validar o uso da formulação de dipolos na análise de propagação de fissuras, à luz da confiabilidade estrutural.

3
  • LUCAS DA MATA ROCHA MENEZES
  • Otimização de Amortecedores de Massa Sintonizados no Controle de Vibrações em Vigas e Placas

  • Orientador : EDUARDO NOBRE LAGES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • EMERSON FIGUEIREDO DOS SANTOS
  • FÁBIO MARTINS GONÇALVES FERREIRA
  • JOSÉ GUILHERME SANTOS DA SILVA
  • Data: 30/04/2020

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  • A possibilidade de se trabalhar com materiais mais resistentes permite conceber estruturas mais esbeltas e leves que, por sua vez, podem ser mais sensíveis à ação das cargas dinâmicas oriundas do movimento de pessoas, máquinas ou ações da natureza, como o vento. O surgimento e propagação de fissuras, acréscimos de tensão devido a deslocamentos excessivos bem como desconforto aos usuários do empreendimento devido às acelerações que surgem na estrutura são alguns dos problemas estruturais que envolvem a dinâmica. Outra adversidade está relacionada com equipamentos sensíveis instalados em pisos, em que, ao estarem submetidos à determinada (indevida) aceleração, podem sofrer danos. As abordagens mais comumente empregadas para controle dessas vibrações excessivas é o enrijecimento da estrutura, porém em muitos casos este tipo de abordagem é inviabilizada por restrições arquitetônicas, estéticas ou relativa à própria capacidade da estrutura ao sofrer o acréscimo de elementos estruturais pesados para o enrijecimento. Problemas de vibrações em lajes não são incomuns; lajes industriais, por exemplo, estão sujeitas a vários tipos de ações dinâmicas simultâneas provenientes das diversas máquinas em operação instaladas no piso da fábrica. Outro caso são as lajes de academias, salões de festas e outros ambientes com grande movimento de pessoas que geram acelerações no piso. O presente trabalho explora a adoção de sistemas mecânicos de controle de vibrações (amortecedores) acoplados às estruturas, especificamente em vigas e placas, como uma solução alternativa à resolução do problema de engenharia. Utilizam-se ainda técnicas de otimização com o objetivo de obter projetos com a melhor relação custo-benefício de amortecedores. Dessa forma, realiza-se uma modelagem numérica via implementações computacionais do problema de vibração e seu controle em vigas e placas, com os resultados são validados e comparados com exemplos da literatura. Notou-se que, com o processo de otimização, pode-se chegar com a mesma eficiência na resposta estrutural, que utiliza massa e taxa de amortecimento menores.


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  • A possibilidade de se trabalhar com materiais mais resistentes permite conceber estruturas mais esbeltas e leves que, por sua vez, podem ser mais sensíveis à ação das cargas dinâmicas oriundas do movimento de pessoas, máquinas ou ações da natureza, como o vento. O surgimento e propagação de fissuras, acréscimos de tensão devido a deslocamentos excessivos bem como desconforto aos usuários do empreendimento devido às acelerações que surgem na estrutura são alguns dos problemas estruturais que envolvem a dinâmica. Outra adversidade está relacionada com equipamentos sensíveis instalados em pisos, em que, ao estarem submetidos à determinada (indevida) aceleração, podem sofrer danos. As abordagens mais comumente empregadas para controle dessas vibrações excessivas é o enrijecimento da estrutura, porém em muitos casos este tipo de abordagem é inviabilizada por restrições arquitetônicas, estéticas ou relativa à própria capacidade da estrutura ao sofrer o acréscimo de elementos estruturais pesados para o enrijecimento. Problemas de vibrações em lajes não são incomuns; lajes industriais, por exemplo, estão sujeitas a vários tipos de ações dinâmicas simultâneas provenientes das diversas máquinas em operação instaladas no piso da fábrica. Outro caso são as lajes de academias, salões de festas e outros ambientes com grande movimento de pessoas que geram acelerações no piso. O presente trabalho explora a adoção de sistemas mecânicos de controle de vibrações (amortecedores) acoplados às estruturas, especificamente em vigas e placas, como uma solução alternativa à resolução do problema de engenharia. Utilizam-se ainda técnicas de otimização com o objetivo de obter projetos com a melhor relação custo-benefício de amortecedores. Dessa forma, realiza-se uma modelagem numérica via implementações computacionais do problema de vibração e seu controle em vigas e placas, com os resultados são validados e comparados com exemplos da literatura. Notou-se que, com o processo de otimização, pode-se chegar com a mesma eficiência na resposta estrutural, que utiliza massa e taxa de amortecimento menores.

4
  • IVA EMANUELLY PEREIRA LIMA
  • ESTUDO DOS ASPECTOS DE DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS DE CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS COM BASE NA TEORIA DE FLEXÃO EM VIGAS

  • Orientador : ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • FLAVIO BARBOZA DE LIMA
  • GUSTAVO HENRIQUE SIQUEIRA
  • Data: 24/07/2020

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  • Os concretos reforçados com fibras (CRF) apresentam uma menor propagação de fissuras e, consequentemente, promovem para o compósito um acréscimo de tenacidade e resistência residual. Apesar disso, o aumento dessa capacidade só acontece se o concreto for dosado e aplicado de maneira adequada e, para isso, existem códigos de referência que estabelecem aspectos de controle tecnológico e de dimensionamento para o uso do CRF. No entanto, nesses documentos, ao que refere-se a um dos aspectos de dimensionamento, a parcela de força resultante resistente das fibras é descrita para algumas aplicações específicas, onde faz-se a consideração de que a carga máxima corresponde a carga de fissuração, o que pode não se aplicar para concretos que possuam uma orientação preferencial das fibras. Diante disso, sabendo da significativa mudança que a orientação das fibras pode proporcionar, e a fim de determinar a força resultante resistente das fibras na parte tracionada de um concreto fibroso fluido, apresenta-se um estudo relacionado a proposição de um modelo de cálculo de CRF fundamentado nessa definição. O estabelecimento desse modelo foi obtido com base na teoria de flexão em vigas, a partir do ensaio de flexão a três pontos normatizado pela EN 14651 (2007), onde foram utilizadas uma amostra de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) e outra amostragem produzida com fibras poliméricas (CRFP). De acordo com o estudo realizado, verificou-se que o valor de carga máxima não correspondeu ao valor de carga de fissuração para nenhuma viga em análise e, de modo geral, percebeu-se que as cargas são estatisticamente diferentes entre si. Com base nessa diferença, definiu-se analiticamente o posicionamento da linha neutra da estrutura e determinou-se, a partir de equações de equilíbrio, um modelo de cálculo referente à força resultante resistente das fibras na parte tracionada do concreto. A partir disso, os valores obtidos por meio do modelo proposto foram comparados com os resultados determinados em conformidade com o FIB Model Code 2010 (2013) e de acordo com o ACI 544.8R (2016), onde verificou-se que os resultados apresentaram variações. A fim de investigar essas dispersões, fez-se uma análise dos parâmetros de sensibilidade das equações e conclui-se que o modelo de cálculo proposto não apresenta nenhum parâmetro de influência no contexto analisado, o que evidenciou que a equação analítica desenvolvida neste trabalho pode ser preliminarmente validada para o dimensionamento de elementos estruturais de CRF.


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  • Os concretos reforçados com fibras (CRF) apresentam uma menor propagação de fissuras e, consequentemente, promovem para o compósito um acréscimo de tenacidade e resistência residual. Apesar disso, o aumento dessa capacidade só acontece se o concreto for dosado e aplicado de maneira adequada e, para isso, existem códigos de referência que estabelecem aspectos de controle tecnológico e de dimensionamento para o uso do CRF. No entanto, nesses documentos, ao que refere-se a um dos aspectos de dimensionamento, a parcela de força resultante resistente das fibras é descrita para algumas aplicações específicas, onde faz-se a consideração de que a carga máxima corresponde a carga de fissuração, o que pode não se aplicar para concretos que possuam uma orientação preferencial das fibras. Diante disso, sabendo da significativa mudança que a orientação das fibras pode proporcionar, e a fim de determinar a força resultante resistente das fibras na parte tracionada de um concreto fibroso fluido, apresenta-se um estudo relacionado a proposição de um modelo de cálculo de CRF fundamentado nessa definição. O estabelecimento desse modelo foi obtido com base na teoria de flexão em vigas, a partir do ensaio de flexão a três pontos normatizado pela EN 14651 (2007), onde foram utilizadas uma amostra de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) e outra amostragem produzida com fibras poliméricas (CRFP). De acordo com o estudo realizado, verificou-se que o valor de carga máxima não correspondeu ao valor de carga de fissuração para nenhuma viga em análise e, de modo geral, percebeu-se que as cargas são estatisticamente diferentes entre si. Com base nessa diferença, definiu-se analiticamente o posicionamento da linha neutra da estrutura e determinou-se, a partir de equações de equilíbrio, um modelo de cálculo referente à força resultante resistente das fibras na parte tracionada do concreto. A partir disso, os valores obtidos por meio do modelo proposto foram comparados com os resultados determinados em conformidade com o FIB Model Code 2010 (2013) e de acordo com o ACI 544.8R (2016), onde verificou-se que os resultados apresentaram variações. A fim de investigar essas dispersões, fez-se uma análise dos parâmetros de sensibilidade das equações e conclui-se que o modelo de cálculo proposto não apresenta nenhum parâmetro de influência no contexto analisado, o que evidenciou que a equação analítica desenvolvida neste trabalho pode ser preliminarmente validada para o dimensionamento de elementos estruturais de CRF.

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  • JESSICA PONTES DE VASCONCELOS VALENCA
  • ESTUDO PARAMÉTRICO SOBRE VIDA À FADIGA DE DUTOS EM VÃOS LIVRES SUBMETIDOS À VIV

  • Orientador : ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • EMÍLIO CÉSAR CAVALCANTE MELO DA SILVA
  • Data: 26/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • A maior parte das reservas petrolíferas brasileiras se encontra em ambientes marinhos, que
    apresentam vários fatores que dificultam sua produção, como lâminas d’águas elevadas, interação
    fluido-estrutura e batimetrias irregulares. Nesses ambientes offshore, os dutos são estruturas
    eficientes para o transporte de fluidos entre plataformas, entre o poço e a plataforma e entre a
    plataforma e um local em terra, sendo utilizados há bastante tempo em larga escala na indústria
    petrolífera. Os dutos suspensos recebem o nome de risers e os apoiados no solo de dutos
    submarinos, pipelines e flowlines. Os dutos são dimensionados de acordo com o tipo de atividade
    que irão desempenhar e a hidrodinâmica do problema.
    Considerando as irregularidades do solo marinho, os dutos apoiados podem apresentar trechos
    com vãos livres, que devem ser considerados no projeto de forma a evitar problemas de segurança
    estrutural por excesso de deformações. As estruturas estão submetidas a diversas formas de
    carregamentos, normalmente agrupados nos referenciais normativos, como: cargas permanentes,
    cargas variáveis (acidentais) e cargas excepcionais. Como as ações ambientais variam de
    intensidade de forma significativa ao longo da vida útil da estrutura, elas são classificadas como
    cargas variáveis e exercem uma grande influência para a análise do comportamento de dutos,
    pois ocasionam carregamentos cíclicos. Dentre os carregamentos ambientais, encontramos: as
    cargas do vento, da corrente, da onda, das marés, entre outros.
    O carregamento combinado de onda e corrente em dutos em vãos livres dá origem às vibrações
    induzidas por vórtices (VIV), objeto de estudo de várias áreas da engenharia, sendo um dos
    principais desafios em projetos offshore. Essas vibrações causam tensões e deformações periódicas,
    podendo levar à falha da estrutura por fadiga. Para evitar que ocorra esse problema, as
    oscilações devem ser minimizadas, estando as frequências de vibrações dos vórtices com valores
    distantes dos valores das vibrações naturais da estrutura. Esta frequência natural depende de
    parâmetros como a rigidez, o comprimento do vão livre, a massa do duto, incluindo a massa do
    fluido interno e a massa adicional.
    O presente trabalho se concentra em fazer um estudo do problema de dutos em vãos livres submetidos
    à VIV. Um estudo paramétrico foi realizado para obter os fatores que mais influenciam
    na vida à fadiga da estrutura, por meio da técnica de Planejamento e Análise de Experimentos
    (DOE), utilizando o software Isight. Análises estática e modal foram elaboradas no Abaqus,
    tendo como resultados principais as frequências naturais da estrutura do duto. Por fim, o estudo
    de vida à fadiga foi realizado, de acordo com a recomendação prática DNVGL-RP-F105, por
    meio da planilha FatFree.


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  • A maior parte das reservas petrolíferas brasileiras se encontra em ambientes marinhos, que
    apresentam vários fatores que dificultam sua produção, como lâminas d’águas elevadas, interação
    fluido-estrutura e batimetrias irregulares. Nesses ambientes offshore, os dutos são estruturas
    eficientes para o transporte de fluidos entre plataformas, entre o poço e a plataforma e entre a
    plataforma e um local em terra, sendo utilizados há bastante tempo em larga escala na indústria
    petrolífera. Os dutos suspensos recebem o nome de risers e os apoiados no solo de dutos
    submarinos, pipelines e flowlines. Os dutos são dimensionados de acordo com o tipo de atividade
    que irão desempenhar e a hidrodinâmica do problema.
    Considerando as irregularidades do solo marinho, os dutos apoiados podem apresentar trechos
    com vãos livres, que devem ser considerados no projeto de forma a evitar problemas de segurança
    estrutural por excesso de deformações. As estruturas estão submetidas a diversas formas de
    carregamentos, normalmente agrupados nos referenciais normativos, como: cargas permanentes,
    cargas variáveis (acidentais) e cargas excepcionais. Como as ações ambientais variam de
    intensidade de forma significativa ao longo da vida útil da estrutura, elas são classificadas como
    cargas variáveis e exercem uma grande influência para a análise do comportamento de dutos,
    pois ocasionam carregamentos cíclicos. Dentre os carregamentos ambientais, encontramos: as
    cargas do vento, da corrente, da onda, das marés, entre outros.
    O carregamento combinado de onda e corrente em dutos em vãos livres dá origem às vibrações
    induzidas por vórtices (VIV), objeto de estudo de várias áreas da engenharia, sendo um dos
    principais desafios em projetos offshore. Essas vibrações causam tensões e deformações periódicas,
    podendo levar à falha da estrutura por fadiga. Para evitar que ocorra esse problema, as
    oscilações devem ser minimizadas, estando as frequências de vibrações dos vórtices com valores
    distantes dos valores das vibrações naturais da estrutura. Esta frequência natural depende de
    parâmetros como a rigidez, o comprimento do vão livre, a massa do duto, incluindo a massa do
    fluido interno e a massa adicional.
    O presente trabalho se concentra em fazer um estudo do problema de dutos em vãos livres submetidos
    à VIV. Um estudo paramétrico foi realizado para obter os fatores que mais influenciam
    na vida à fadiga da estrutura, por meio da técnica de Planejamento e Análise de Experimentos
    (DOE), utilizando o software Isight. Análises estática e modal foram elaboradas no Abaqus,
    tendo como resultados principais as frequências naturais da estrutura do duto. Por fim, o estudo
    de vida à fadiga foi realizado, de acordo com a recomendação prática DNVGL-RP-F105, por
    meio da planilha FatFree.

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  • LUCAS HENRIQUE OLIVEIRA MUNIZ
  • DESENVOLVIMENTO DE MÓDULOS COMPUTACIONAIS PARA AUTOMATIZAÇÃO DO PROJETO ESTRUTURAL DE PAREDE DE CONCRETO MOLDADA IN LOCO

  • Orientador : WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • MARCIO ROBERTO SILVA CORRÊA
  • WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
  • Data: 16/09/2020

  • Mostrar Resumo
  • O objetivo deste trabalho é automatizar o processo de análise, dimensionamento e detalhamento do sistema estrutural de uma parede de concreto moldada in loco. A automatização é realizada com base em um ambiente computacional, elaborado a partir do desenvolvimento e customização de módulos computacionais. O sistema estrutural de parede de concreto pode ser projetado através de diferentes metodologias, entretanto, a solução utilizando métodos numéricos proporciona uma série de pontos positivos que colaboram para uma melhor compreensão dos fenômenos com um bom balanceamento entre tempo, custo e qualidade. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um estudo voltado as principais premissas do projeto estrutural de parede de concreto moldada in loco, com o intuito de promover a criação de um ambiente computacional integrado. O ambiente é elaborado a partir da customização da interface do software comercial ABAQUS/CAE®, integrando módulos computacionais já existentes que realizam a modelagem e a análise estrutural via Método dos Elementos Finitos com outros módulos que incorporam algoritmos utilizados nas fases de dimensionamento e detalhamento das paredes, com base nas premissas da NBR 16055 (2012). Utilizou-se como estudo de caso um projeto de uma edificação de parede de concreto do programa “Minha Casa Minha Vida”. A ideia é que o estudo realizado neste trabalho se torne útil ao meio técnico-científico por desenvolver um ambiente computacional que permite a realização automatizada de um projeto estrutural de uma parede de concreto moldada in loco.

     

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  • O objetivo deste trabalho é automatizar o processo de análise, dimensionamento e detalhamento do sistema estrutural de uma parede de concreto moldada in loco. A automatização é realizada com base em um ambiente computacional, elaborado a partir do desenvolvimento e customização de módulos computacionais. O sistema estrutural de parede de concreto pode ser projetado através de diferentes metodologias, entretanto, a solução utilizando métodos numéricos proporciona uma série de pontos positivos que colaboram para uma melhor compreensão dos fenômenos com um bom balanceamento entre tempo, custo e qualidade. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um estudo voltado as principais premissas do projeto estrutural de parede de concreto moldada in loco, com o intuito de promover a criação de um ambiente computacional integrado. O ambiente é elaborado a partir da customização da interface do software comercial ABAQUS/CAE®, integrando módulos computacionais já existentes que realizam a modelagem e a análise estrutural via Método dos Elementos Finitos com outros módulos que incorporam algoritmos utilizados nas fases de dimensionamento e detalhamento das paredes, com base nas premissas da NBR 16055 (2012). Utilizou-se como estudo de caso um projeto de uma edificação de parede de concreto do programa “Minha Casa Minha Vida”. A ideia é que o estudo realizado neste trabalho se torne útil ao meio técnico-científico por desenvolver um ambiente computacional que permite a realização automatizada de um projeto estrutural de uma parede de concreto moldada in loco.

     
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  • PAULO CHAGAS DO CARMO
  • Detecção de danos em elementos de concreto por meio de Correlação de Imagens Digitais

  • Orientador : ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE DA SILVA RAMOS BARBOZA
  • ISAAC GALOBARDES REYES
  • KAROLINE ALVES DE MELO MORAES
  • Data: 18/09/2020

  • Mostrar Resumo
  • A análise de danos em estruturas é um tema de pesquisa muito importante para diversos campos
    da engenharia, capaz de fornecer informações relevantes frente à sua integridade estrutural,
    norteando as decisões relacionadas às ações de intervenção. Diante da necessidade e importância
    do tema, diversos estudos vêm sendo desenvolvidos com o intuito de conceber técnicas, para
    auxiliar na quantificação do dano por meio de procedimentos técnicos que envolvam atividades
    laboratoriais. É exatamente nesse aspecto que o presente trabalho se insere. Nesta pesquisa, é
    estudada a aplicação de uma técnica óptica-numérica, a Correlação de Imagens Digitais (CID),
    como suporte à aquisição de informações para análise quantitativa de danos, na qual se buscará
    analisar a integridade estrutural de elementos de concreto por meio da perda de rigidez à flexão.
    Para a quantificação do dano, as informações obtidas pela CID, por meio de um software de
    código aberto, o ITOM, são comparadas com métodos tradicionais de aquisição, como LVDT’s
    (Transdutores de Deslocamento Linear). Para avaliação da perda de rigidez, foram analisadas oito
    vigas, através do ensaio de flexão, fornecendo assim um ambiente controlado para o emprego
    desse ensaio não destrutivo. Diante dos resultados obtidos, foi possível verificar o potencial da
    CID, por meio do ITOM, que, mesmo em fase de desenvolvimento e aprimoramento, mostrou-se
    capaz de quantificar aberturas de fissuras diretamente em imagens e gerar deslocamentos e
    deformações nodais para construção de mapas de cores, dando suporte para análises de estruturas
    em Estado Limite Último (ELU) e de Serviço (ELS).


  • Mostrar Abstract
  • A análise de danos em estruturas é um tema de pesquisa muito importante para diversos campos
    da engenharia, capaz de fornecer informações relevantes frente à sua integridade estrutural,
    norteando as decisões relacionadas às ações de intervenção. Diante da necessidade e importância
    do tema, diversos estudos vêm sendo desenvolvidos com o intuito de conceber técnicas, para
    auxiliar na quantificação do dano por meio de procedimentos técnicos que envolvam atividades
    laboratoriais. É exatamente nesse aspecto que o presente trabalho se insere. Nesta pesquisa, é
    estudada a aplicação de uma técnica óptica-numérica, a Correlação de Imagens Digitais (CID),
    como suporte à aquisição de informações para análise quantitativa de danos, na qual se buscará
    analisar a integridade estrutural de elementos de concreto por meio da perda de rigidez à flexão.
    Para a quantificação do dano, as informações obtidas pela CID, por meio de um software de
    código aberto, o ITOM, são comparadas com métodos tradicionais de aquisição, como LVDT’s
    (Transdutores de Deslocamento Linear). Para avaliação da perda de rigidez, foram analisadas oito
    vigas, através do ensaio de flexão, fornecendo assim um ambiente controlado para o emprego
    desse ensaio não destrutivo. Diante dos resultados obtidos, foi possível verificar o potencial da
    CID, por meio do ITOM, que, mesmo em fase de desenvolvimento e aprimoramento, mostrou-se
    capaz de quantificar aberturas de fissuras diretamente em imagens e gerar deslocamentos e
    deformações nodais para construção de mapas de cores, dando suporte para análises de estruturas
    em Estado Limite Último (ELU) e de Serviço (ELS).

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  • FRANCISCO DE ASSIS VIANA BINAS JUNIOR
  • Modelos de trajetória e de torque e arraste aplicados à análise de desgaste em revestimentos de poços

  • Orientador : EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • JOÃO CARLOS RIBEIRO PLÁCIDO
  • Data: 10/12/2020

  • Mostrar Resumo
  • A perfuração de poços de petróleo consiste em uma atividade de alto risco, complexidade e de elevado custo. Com a busca por reservas de hidrocarbonetos em profundidades cada vez maiores, e os avanços tecnológicos decorrentes, poços com maiores extensões e lâminas d’água tornaram-se mais comuns, demandando o uso de técnicas que permitam uma melhor análise da condição do poço durante sua construção. Na etapa de perfuração destes poços a coluna de perfuração pode entrar em contato com as colunas de revestimento, exercendo forças laterais que, em conjunto com a rotação da coluna, provocam a remoção de material da parede interna dos tubulares. Para quantificação destas forças, faz-se a modelagem do torque e arraste no poço, a qual permite encontrar as tensões efetivas, os limites de flambagem senoidal e helicoidal, o torque na coluna, as forças de contato com o poço, o peso no gancho na superfície e o pesosobre a broca. Com estas informações, é possível realizar diversas verificações de integridade, a respeito de ciclos de fadiga, desgaste do revestimento, limite de torque nas conexões, entre outras. Dentre as alternativas para avaliação do torque e arraste, destacam-se os modelos soft-string e stiff-string, além do emprego de modelos numéricos, usualmente baseados em elementos finitos. O modelo stiff-string difere do modelo soft-string por incorporar propriedades geométricas dos elementos tubulares e considerar os efeitos relativos à rigidez da coluna, sendo este o modelo que se encontra embarcado em diversos softwares de previsão de desgaste utilizados na indústria. Neste trabalho implementam-se diferentes modelos de cálculo de força de contato e desgaste utilizados pela indústria, os quais são aplicados a estudos de caso, para fins de validação e análise comparativa.


  • Mostrar Abstract
  • In the drilling stage of oil and gas wells, the drilstring can come into contact with the casing
    strings, generating lateral forces that, associated to the rotation of the drillstring, cause the
    removal of material from the inner wall of the tubulars. High casing wear values induce a
    reduction in mechanical strength of casing string and may compromise the well integrity. This
    work deals to the implementation and comparative analysis between methodologies for casing
    wear evaluation, comprising models for trajectory planning, lateral forces calculation and wear
    volume estimate. Torque and drag models are employed to quantify the lateral forces, using the
    soft-string and stiff-string approaches. The latter differs from the soft-string model by taking
    into account effects related to the drillstring stiffness, besides inserting the contact angle into the
    formulation. The stiff-string model depends on directional parameters as torsion and curvature,
    for which a model based on cubic splines is applied. The spline-based model is then compared
    with the minimum curvature method, widely employed by industry. The results show that the
    model based on splines provides smooth curvature and non-zero torsion. The influence of spacing
    between the survey stations on the accuracy of the trajectory models is also analyzed. Finally,
    a complete case study is developed, allowing to conclude that the use of stiff-string model can
    reduce the predicted wear on the casing string, due to its distribution as a function of the contact
    angle.
9
  • IGOR DE MELO NERY OLIVEIRA
  • TÉCNICAS DE INFERÊNCIA E PREVISÃO DE DADOS COMO SUPORTE À ANÁLISE DE INTEGRIDADE DE REVESTIMENTOS

  • Orientador : EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • JOAO PAULO LIMA SANTOS
  • RICARDO EMANUEL VAZ VARGAS
  • Data: 21/12/2020

  • Mostrar Resumo
  • O projeto de um poço de petróleo é uma atividade complexa e multidisciplinar, que tem como uma
    de suas principais premissas a adequada previsão de integridade do poço ao longo de seu ciclo de
    vida. Apesar de todos os cuidados no dimensionamento da sua estrutura, eventualmente o mesmo
    pode ser exposto a uma condição de carregamento não prevista. No tocante ao monitoramento
    de poços em serviço, a aquisição de dados referentes a variáveis como pressão e temperatura
    permite identificar se o poço está operando dentro dos parâmetros previstos em projeto. Através
    de técnicas de previsão de séries de dados temporais, as informações desses sensores têm
    potencial de serem utilizadas não só para diagnosticar um problema já ocorrido, mas também
    para prevenir a sua ocorrência, criando um sistema supervisório em tempo real que seja capaz de
    antecipar estados futuros de carregamento. Não obstante, no contexto de projetos de poços, com
    a evolução das normas de projeto de revestimento, sugere-se o uso de métodos probabilísticos
    em seu dimensionamento, evidenciando a importância de um melhor conhecimento acerca das
    variáveis de projeto. A inferência estatística sobre dados de fabricação é motivada pela demanda
    por um melhor entendimento das incertezas sobre esses parâmetros, em termos das dimensões
    do tubular e das propriedades da liga metálica que o constitui. Esta dissertação versa sobre
    um conjunto de técnicas de inferência estatística e previsão de dados, como suporte a práticas
    modernas de projeto e de monitoramento de integridade estrutural de poços.


  • Mostrar Abstract
  • The design of an oil well is a complex and multidisciplinary activity, which has as a
    of its main premises the adequate prediction of well integrity throughout its life cycle.
    life. Despite all the care taken in the design of its structure, eventually the same
    may be exposed to an unforeseen loading condition. With regard to monitoring
    of wells in service, the acquisition of data referring to variables such as pressure and temperature
    allows to identify if the well is operating within the parameters foreseen in the project. Through
    of time series forecasting techniques, the information from these sensors has
    potential to be used not only to diagnose a problem that has already occurred, but also
    to prevent its occurrence, creating a supervisory system in real time that is capable of
    anticipate future loading states. However, in the context of well projects, with
    the evolution of coating design standards, the use of probabilistic methods is suggested
    in its dimensioning, highlighting the importance of a better knowledge about the
    design variables. Statistical inference about manufacturing data is driven by demand
    for a better understanding of the uncertainties about these parameters, in terms of the dimensions
    of the tubular and the properties of the metallic alloy that constitutes it. This dissertation is about
    a set of statistical inference and data prediction techniques, as support for practices
    modern design and structural integrity monitoring of wells.

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  • GUSTAVO TEIXEIRA DA SILVA
  • Análise Numérica da Resistência ao Colapso em Tubulares de Revestimento de Poços Dotados de Imperfeições de Manufatura e Desgaste

  • Orientador : EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO TOLEDO DE LIMA JUNIOR
  • EDUARDO NOBRE LAGES
  • EMÍLIO CÉSAR CAVALCANTE MELO DA SILVA
  • Data: 22/12/2020

  • Mostrar Resumo
  • Sistemas de revestimento de poços de óleo e gás consistem em elementos tubulares instalados ao longo da profundidade, proporcionando estabilidade e estanqueidade, devendo atender às rigorosas premissas de integridade estrutural, principalmente em se tratando de cenários offshore. Diante disto, alguns eventos podem expor o revestimento a elevados diferenciais de pressão, conduzindo o tubular à falha sob pressão externa, denominada colapso. Imperfeições associadas aos processos de fabricação de tubulares de revestimento, tais como excentricidade, ovalização da seção transversal e a tensão residual do aço, podem ter significativa influência no mecanismo de falha por colapso. Além destes, verifica-se a presença do desgaste em poços executados, causado predominantemente pelo contato da coluna de perfuração com a parede interna do revestimento. Em muitos casos, estas imperfeições podem levar à redução considerável da resistência ao colapso, especialmente em tubos de parede delgada, cujo mecanismo de falha está associado à instabilidade geométrica provocada pela elevada esbeltez transversal. Já os tubos de seção robusta tendem a falhar sob níveis de tensão próximos ao limite de escoamento ou limite de resistência à tração do material. Este trabalho apresenta uma análise numérica da perda de resistência ao colapso de tubulares imperfeitos e desgastados internamente, admitindo-se o estado plano de deformação, em regime física e geometricamente não linear. O método dos elementos finitos é empregado na análise e verificação da pressão de colapso dos tubos, como uso do software ABAQUS®. O comportamento mecânico do aço é descrito pelo modelo constitutivo elastoplástico com endurecimento não linear fornecido pelo código ASME BPVC(2015). A validação dos modelos de elementos finitos é realizada com base nas respostas obtidas pelas formulações e resultados experimentais propostos por Clinedinst et al. (1939), Klever e Tamano (2006) e Moreira Junior (2012), para tubos perfeitos ou com imperfeições de manufatura e desgaste. A consideração do desgaste interno é feita pela remoção de material da seção em zonas com forma de canaleta (groove wear) ou ainda por dados obtidos de perfilagem, baseados em medições reais da parede interna de revestimentos. Apresentam-se estudos paramétricos para avaliação da influência dos parâmetros de esbeltez, desgaste e imperfeições na pressão resistente de colapso dos tubulares.


  • Mostrar Abstract
  • Casing systems for oil and gas wells consist of tubular elements installed along the depth,
    providing stability and tightness, and must meet the strict premises of structural integrity,
    especially in the case of offshore scenarios. Given this, some events may expose the casing to
    high differentials. pressure, leading the tubular to failure under external pressure, called collapse.
    Imperfections associated with casing tubular manufacturing processes, such as eccentricity,
    ovality of the cross section, and the residual stress of the steel, can have a significant influence
    on the failure mechanism by collapse. In addition to these, there is the presence of wear in
    wells performed, caused predominantly by the contact of the drilling column with the inner wall
    of the casing. In many cases, these imperfections can lead to a considerable reduction in the
    collapse strength, especially in thin-walled tubes, whose failure mechanism is associated with
    geometric instability caused by high transverse slenderness. Robust section tubes tend to fail
    under stress levels near to the yield limit or material tensile strength limit. This work presents a
    numerical analysis of the collapse strength of imperfect and internally worn tubulars, admitting
    the deformation plane state, in a physically and geometrically nonlinear regime. The finite
    element method is used in the analysis and verification of the collapse pressure of the tubes, as
    used by ABAQUS® software. The mechanical behavior of steel is described by the constitutive
    elastoplastic model with nonlinear hardening provided by the ASME BPVC (2015). Evaluation
    of finite element models is performed based on the responses obtained by the formulations and
    experimental results proposed by Clinedinst et al. (1939), Klever e Tamano (2006), and Moreira
    Junior (2012), for perfect tubes or with manufacturing and wear imperfections. The consideration
    of internal wear is made by removing material from the section in groove wear zones or by data
    obtained from profiling, based on real measurements of the internal wall of the casing. Parametric
    studies are presented to assess the influence of slenderness, wear, and imperfection parameters
    on the collapse strength. From the results obtained, it appears that the presence of manufacturing
    imperfections, depending on their levels, promotes considerable reduction of collapse strength,
    the most pronounced of which being ovality. Regarding the worn specimens, it is noted the
    influence of parameters such as wear depth, diameter of the tool joint that produces the groove,
    and their angular positions. In the case of profiled tubulars, it is verified that in addition to the
    depth of wear, its extension along the inner wall can imply a considerable decrease in collapse
    pressure.

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