alternativa de configuração da estrutura de diques flutuantes

65 Pages·2016·1.94 MB·Portuguese

by  Renan Pacheco Deforme

ALTERNATIVA DE CONFIGURAÇÃO DA ESTRUTURA DE DIQUES FLUTUANTES
JONAS PINHO DE MATTOS

Projeto de Graduação apresentado ao
Curso de Engenharia Naval e Oceânica,
Escola Politécnica, da Universidade
Federal do Rio de Janeiro, como parte dos
requisitos necessários à obtenção do título
de Engenheiro Naval e Oceânico.

Orientadora: Marta Cecilia Tapia Reyes

Rio de Janeiro
ABRIL DE 2016
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Escola Politécnica

Engenharia Naval e Oceânica
POLI/UFRJ

ALTERNATIVA DE CONFIGURAÇÃO DA ESTRUTURA DE DIQUES FLUTUANTES

JONAS PINHO DE MATTOS

PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE
ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA
A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO NALVAL E OCEÂNICO.

Aprovado por:
________________________________________________
Prof.ªD.Sc.Marta Cecilia Tapia Reyes

________________________________________________
Prof.D.Sc. Julio Cesar Ramalho Cyrino

________________________________________________
Prof.D.Sc. Severino Fonseca da Silva Neto

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
ABRIL DE 2016
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Mattos, Jonas
Alternativa de Configuração da Estrutura de Diques
Flutuantes/ Jonas Mattos - Rio de Janeiro: UFRJ/ ESCOLA
POLITÉCNICA, 2015
VIII, 65 p.: il.: 29,7 cm.
Orientador: Marta Cecilia Tapia Reyes
1. Introdução 2. O Dique Flutuante 3. Problemas com
Manutenção 4. Painéis Reforçados X Painéis Corrugados 5.
Estudo de Caso 6. Conclusões 7. Referências
Projeto de Graduação - UFRJ/ POLI/ Engenharia
Naval e Oceânica, 2016
I. Tapia Reyes, Marta Cecilia. II. Universidade Federal
do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia
Naval e Oceânica. III. Alternativa de Configuração da
Estrutura de Diques Flutuantes
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AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar, agradeço a Petrobras por me darem todo o suporte em termos de
material e recursos.
A minha família no geral. Com destaques para meus pais, Jonas e Claúdia, minha irmã
Júlia e, especialmente, para a minha segunda mãe Socorro que aguentaram momentos
de angústia e nervosismo. Com toda certeza, sem eles não seria possível concluir esse
trabalho.
Ao amigo Richard Fahrnholz, que certamente foi o grande presente que a Engenharia
Naval me deu, muito obrigado pela amizade e companheirismo.
A minha orientadora Marta, por toda ajuda prestada durante a elaboração deste
trabalho. Contribuindo com seu conhecimento, sua criativadade, sua dedicação, suas
correções e sua diversão. Foi um grande prazer.
A minha turma da Engenharia Naval e Oceânica, que soube acolher de maneira singular
um aluno que veio de outra engenharia. Obrigado pelos momentos de estudo, diversão
e pelas horas de alegria, mesmo em momentos difíceis.

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Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Naval e Oceânico.

Alternativa de configuração da estrutura de diques flutuantes

Jonas Mattos

Abril/2016

Orientadora: Marta Cecília Tapia Reyes
Curso: Engenharia Naval e Oceânica
Na construção naval é necessário projetar e obter estruturas cada vez mais
confiáveis desde o ponto de vista da segurança, construtivo, operacional e de
manutenção. Estruturas mais simples de serem construídas, com menor quantidade
de solda e por consequência menor probabilidade de falhas se apresentam como
alternativa. A proposta é estudar a possibilidade de utilização de painéis corrugados
em substituição dos tradicionais painéis reforçados na estrutura de diques
flutuantes.

Palavras-chave: Dique, Dique Flutuante, Estrutura, Painel Corrugado, Elementos
Finitos.

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Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Naval Engineer.

Alternative of structural configuration of floating dry docks

Jonas Pinho de Mattos

April/2016

Advisor: Marta Cecília Tapia Reyes
Course: Naval Engeneering
In shipbuilding is necessary to design and obtain increasingly reliable structures
from the security, constructive, operational and maintenance point of view. Simpler
structures to be constructed with less amount of solder and therefore less likely to
fail are presented as excellent alternatives. The proposal is to study the possibility
of using corrugated panels instead of traditional reinforced panels in the structure
of floating dry docks.

keywords: Flexible Dry Dock, Floating Dry Docks , Structure, Corrugated Panels,
finite elements.

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Sumário
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................. 10
2. O DIQUE FLUTUANTE .................................................................................................................. 12
3. PROBLEMAS COM MANUTENÇÃO .............................................................................................. 15
3.1. FALHAS COM A SOLDA ................................................................................................................... 16
4. PAINÉIS REFORÇADOS X PAINÉIS CORRUGADOS......................................................................... 19
4.1. PAINEL REFORÇADO ...................................................................................................................... 19
4.2. PAINEL CORRUGADO ..................................................................................................................... 20
5. ESTUDO DE CASO: DIQUE FLUTUANTE CONSTRUA ..................................................................... 22
5.1. CHAPEAMENTO (REF [1] SEC 7, B101) ............................................................................................ 24
5.1.1. Chapeamento do Pontoon (Ref [1] Sec 7, B102) ................................................................. 25
5.1.2. Chapeamento qualquer posição (Ref [1] Sec 6 B100) ......................................................... 25
5.1.3. Chapeamento Inferior do Pontoon (Ref [1] Sec 7, B102) .................................................... 25
5.1.4. Chapeamento Superior do Pontoon (Ref [1] Sec 7, B103) .................................................. 26
5.1.5. Chapeamento do Costado de Fora Das Colunas Estabilizadoras (Ref [1] Sec 7 D100) ....... 26
5.1.6. Chapeamento do Costado de Dentro Das Colunas Estabilizadoras (Ref [1] Sec 7 D100) ... 27
5.1.7. Chapeamento do Convés Das Colunas Estabilizadoras (Ref [1] Sec 7 D200) ...................... 28
5.2. REFORÇADORES (REF[1] SEC 7, B200) ............................................................................................ 28
5.2.1. Longarinas e Hastilhas (Ref [2] Sec6. F100) ........................................................................ 28
5.2.2. Longitudinais Fundo do Pontoon (Ref [1]Sec 7, B201) ........................................................ 29
5.2.3. Longitudinais Deck do Pontoon (Ref [1] Sec 7, B202) ......................................................... 30
5.2.4. Cavernas (Ref [1] Sec 7 B300) ............................................................................................. 30
5.2.5. Longitudinais Deck das Colunas Estabilizadoras (Ref [1] Ch2. Sec7. D204) ........................ 31
5.2.6. Longitudinais do Costado das Colunas Estabilizadoras (Ref [2] Sec7. C100) ...................... 32
5.2.7. Anteparas Transversais (Ref [2]Sec 9) ................................................................................ 32
5.2.8. Prumos das Anteparas (Ref [2]Sec 9) .................................................................................. 33
5.2.9. Anteparas Longitudinais (Ref [2]Sec 9) ............................................................................... 34
5.3. DIMENSIONAMENTO DOS REFORÇADORES ......................................................................................... 36
5.4. MÓDULO DE SEÇÃO ...................................................................................................................... 39
5.5. MODELAÇÃO NO RHINOCEROS ........................................................................................................ 39
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5.6. CONFIGURAÇÃO DO DIQUE COM A CORRUGA .................................................................................... 43
5.6.1. Geometria da Corruga ........................................................................................................ 43
5.6.2. Módulo de Seção Requerido x Módulo de seção dos Longitudinais ................................... 44
5.6.3. Cálculo do Módulo de Seção ............................................................................................... 45
5.6.4. Teste de Flambagem ........................................................................................................... 46
5.6.5. Modelação no Rhinoceros da Corruga................................................................................ 47
6. CONCLUSÕES .............................................................................................................................. 51
7. REFERÊNCIAS .............................................................................................................................. 53
ANEXO 1 – MOMENTO MÁXIMO DIQUE FLUTUANTE............................................................................. 1
ANEXO 2 – MÓDULO DE SEÇÃO ............................................................................................................. 2

FIGURA 1 - EXEMPLO DE DIQUE FLUTUANTE ......................................................................................................... 10
FIGURA 2 - DIQUE FLUTUANTE X DIQUE SECO ....................................................................................................... 12
FIGURA 3 - ESQUEMA DAS PARTES PRINCIPAIS DO DIQUE ........................................................................................ 13
FIGURA 4 - ESQUEMA DA VISTA LATERAL DO DIQUE "PONTOON" ............................................................................ 13
FIGURA 5 - ESQUEMA DA VISTA LATERAL DO DIQUE "CAISSON"............................................................................... 14
FIGURA 6 - ESQUEMA DA VISTA LATERAL DO DIQUE "SECCIONAL" ........................................................................... 14
FIGURA 7 - DIFERENÇAS DIQUES, PLATAFORMAS E NAVIOS NA MANUTENÇÃO ............................................................. 15
FIGURA 8 - ÁREAS COM CORROSÃO ELEVADA ....................................................................................................... 16
FIGURA 9 - CORDÃO DE SOLDA COM TRINCA ........................................................................................................ 17
FIGURA 10 - TIPOS DE PERFIS DE REFORÇADORES .................................................................................................. 19
FIGURA 11 - EXEMPLO DE ESTRUTURA COM PAINÉIS REFORÇADOS ........................................................................... 19
FIGURA 12 - EXEMPLOS DOS PONTOS DE SOLDA DOS REFORÇADORES "T" ................................................................. 20
FIGURA 13 - ANTEPARA CORRUGADA .................................................................................................................. 20
FIGURA 14 - EXEMPLO DE SOLDA PAINÉIS CORRUGADOS ........................................................................................ 21
FIGURA 15 - ESTALEIRO DE REPARO CONSTRUA .................................................................................................... 22
FIGURA 16 - CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO DIQUE............................................................................................. 22
FIGURA 17 - REGIÃO NA QUAL O PAINEL REFORÇADO SERÁ SUBSTITUÍDO .................................................................... 23
FIGURA 18 - ESPESSURAS COMERCIAS USIMINAS................................................................................................... 24
FIGURA 19 - REFORÇADOR "T" .......................................................................................................................... 37
FIGURA 20 - ESTRUTURA PAINÉIS REFORÇADOS .................................................................................................... 40
FIGURA 21 - ESTRUTURA PAINÉIS REFORÇADOS .................................................................................................... 40
FIGURA 22 - GEOMETRIA DA CORRUGA ............................................................................................................... 44
FIGURA 23 - DETALHE DA CORRUGA ................................................................................................................... 48
FIGURA 24 - CORRUGA NO CASCO ...................................................................................................................... 48

TABELA 1 - COMPARAÇÃO DIQUE FLUTUANTE X DIQUE SECO .................................................................................. 12
TABELA 2 - REFORÇOS DO PONTOON .................................................................................................................. 38
TABELA 3 - REFORÇOS DAS COLUNAS ESTABILIZADORAS .......................................................................................... 38
TABELA 4 - REFORÇOS ANTEPARA TRANSVERSAL ................................................................................................... 38
TABELA 5 - REFORÇOS ANTEPARA LONGITUDINAL .................................................................................................. 38
TABELA 6 - RESULTADO DO CÁLCULO DE MÓDULO DE SEÇÃO .................................................................................. 39
TABELA 7 - PESO E CG PAINÉIS REFORÇADOS ....................................................................................................... 41
TABELA 8 - COMPRIMENTO DE SOLDA REFORÇADORES ........................................................................................... 41
TABELA 9 - COMPRIMENTO DE SOLDA DAS CHAPAS ................................................................................................ 42
TABELA 10 - CÁLCULO DO MÓDULO DE RESISTÊNCIA .............................................................................................. 46
8
TABELA 11 - PESO E CG CORRUGA...................................................................................................................... 49
TABELA 12 - COMPRIMENTO DE SOLDA DAS CHAPAS .............................................................................................. 50
TABELA 13 - TABELA COMPARATIVA EM RELAÇÃO AO PESO ...................................................................................... 51
TABELA 14 - TABELA COMPARATIVA EM RELAÇÃO AO COMPRIMENTO DE SOLDA .......................................................... 51

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1. INTRODUÇÃO
Na construção naval é necessário projetar e obter estruturas cada vez mais confiáveis
desde o ponto de vista da segurança, construtivo, operacional e de manutenção.
Estruturas mais simples de serem construídas, com menor quantidade de solda e por
consequência menor probabilidade de falhas se apresentam como alternativa. A
proposta é estudar a possibilidade de utilização de painéis corrugados em
substituição dos painéis reforçados tradicionais na estrutura de diques flutuantes.
A estrutura o dique flutuante estará de acordo com as regras da classificadora DNV.
Será realizado o projeto da estrutura de um dique flutuante tradicional - com painéis
reforçados - e posteriormente serão substituídos os painéis reforçados por painéis
corrugados.

Figura 1 - Exemplo de Dique Flutuante
Na seção 2 será feito um resumo sobre o que é um dique flutuante, suas principais
partes, os tipo de diques flutuantes e uma comparação entre diques flutuantes e
diques secos.
Na seção 3, serão apresentados brevemente os problemas com a manutenção na
construção naval. Um paralelo entre plataformas e diques flutuantes será traçado e
as diferenças no que concerne manutenção entre essas duas estruturas e o navio.
Será também visto os problemas com a solda no que diz respeito à manutenção em
estruturas flutuantes.
Na seção 4, um estudo entre as diferenças de painéis corrugados e reforçados será
realizado, onde serão apontados vantagens e desvantagens sobre cada uma das
categorias.
Na seção 5, será feito um estudo de caso com um dique flutuante projetado pelo
laboratório Construa. Nessa seção será projetada a estrutura do dique flutuante com
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