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SesamTM – SuperElement Structural Analysis Modules
Um Sistema Completo para Análise de Estruturas Fixas
Julho 2012
João Henrique VOLPINI Mattos Engenheiro Naval Regional Sales Manager - Maritime & Offshore Solutions (South America), DNV Software
© Det Norske Veritas Ltda. Todos os direitos reservados.
Sesam – Uma História de Sucesso de 42 anos Um sistema completo e orientado ao mercado, para ava-
liação estrutural de navios e estruturas offshore.
Construído através de alianças estratégicas com organiza-ções chave e, P&D e fornecedores líderes de tecnologia.
Mais de 200 ogranizações globais utilizam o Sesam como sua ferramena preferencial para engenharia de estruturas offshore.
Sesam é utilizado para o projeto de plataformas fixas e flutuantes, de águas rasas a ultra-profundas em ambien-tes hostis.
Combina as melhores práticas de engenharia (processos de trabalho) com ferramentas para o projeto, análise estrutural e avaliação de integridade.
Sesam é utilizado para documentar a segurança da estru-tura, satisfazendo padrões de projeto, regulamentos esta-tutários e critérios de conforto, segurança e meio ambiente.
Suporta normas API/AISC (WSD & LRFD), Eurocode, ISO, Norsok, DS, CSR e DNV.
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A Importância do Loop de Projeto do Sesam 40-60% do tempo é gasto na
avaliação dos resultados
Quão rápido você pode refazer o seu projeto ?
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A Força do Sesam – Fechando o Loop de Projeto Transferência de dados eficientes, do modelo inicial à análise, processamento de
resultados e code-checking. - Quanto tempo você demora da modelagem até o primeiro resultado ? - Quanto tempo você demora para refazer o modelo o obter o segundo resultado ?
Iterações eficientes de code-checking - Qual o efeito de modificar um perfil ou os parâmetros de code-checking sem re-executar
toda análise ?
Atualização eficiente do modelo baseada em iterações de code-checking - Quanto tempo demora para refazer o relatório de code-checking baseado em uma
rexecução completa da análise ?
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Topsides, jaquetas ou jackups, módulos, flare-booms, helipontos, gang-ways, etc.
Modelos de vigas ou modelos detalhados de casca Análise estrutural linear de tamanho ilimitado Análise não linear de colapso e acidentes Iteração estaqueamento/solo Análise ambiental baseada na Equação de Morison
(ondas, correnteza, vento) Code check de barras e juntas Code check de flambagem de painéis Análise de fadiga e terremoto Loadout e up-ending
Sesam para Estruturas Fixas (1)
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Sesam para Estruturas Fixas (2)
Facilidade na inclusão de detalhes no modelo global
Facilidade na criação de modelos paramétricos
30º, D = 3m
45º, D = 1.5m
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Sesam para Estruturas Fixas (3)
Malha t x t
Recursos avançados para análise local
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GeniE é a ferramenta principal, suportada por : - Sestra (solver linear)
- Wajac (avaliação do carregamento ambiental)
- Splice (interação estaqueamento-solo)
- Presel (superelementos, dividindo o modelo e aliviando o esforço computacional)
- Framework (code check de vigas)
- Usfos (análise não linear de colapso)
- Installjac (lançamento e estabilidade)
Sesam para Estruturas Fixas (4)
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GeniE
Ferramenta para modelagem conceitual, geração das malhas, aplicação das cargas e apresentação dos resultados. - Pré e pós processador principal da família Sesam
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Os Benefícios da Modelagem Conceitual (1)
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O mesmo modelo conceitual é usado nas análises hidrostáticas, hidrodinâmicas e estruturais.
Modelo Conceitual
-180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8-6
-4-2
02
46
8
GZ-Curve
Heel Angle [deg]
Dis
tanc
e [m
]
GZ Z-Level Lowest Opening
Hidrostática
Modelo de Elementos Finitos
Modelo de Painéis Hidrodinâmica
Estrutural
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Os Benefícios da Modelagem Conceitual (2) Ajuste dinâmico do can, stub, cone e gap quando
modificando as propriedades da chord ou brace.
seen from above
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Os Benefícios da Modelagem Conceitual (3) O mesmo modelo conceitual é utilizado para as condição de trânsito,
posições intermediárias e posição mais elevada. - Economia significativa no tempo de modelagem.
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Os Benefícios da Modelagem Conceitual (4) Definições de carga ou massa dos
equipamentos. - Automático - Sempre em balanço - Padrões de carregamento - pegada - Padrões de carregamento – vigas primárias
ou secundárias
Definições tradicionais de carga ou massa. - Cargas pontuais - Cargas distribuídas - Cargas de pressão - Massas pontuais - Cargas de temperatura - Descolcamentos pré-estabelecidos.
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Importação de modelos (estrutura & carregamento) de outros sistemas - FEM (SESAM neutral format) - Sacs - StruCad3D - Ansys - Strudl - Nastran
Importação/exportação da estrutura de sistemas CAD - PDMS, PDS (sdnf) - SmartPlant Offshore - Intelliship - DXF - Nurbs- STEP - SAT
Comunicação com Outros Sistemas
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Domínio de Aplicações do GeniE (1) Exemplos típicos : petroleiros, graneleiros, porta-containers, FPSOs, jaquetas,
jackups, topsides, pontes, helidecks, instalações submarinas, guindastes e pedestais, etc.
Para estruturas fixas ao leito marítimo (jaquetas e jackups) as propriedades hidrodinâmicas e do solo fazem parte integral do modelo de análise
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Modelagem da região central – “3 porões” - Também típica para FPSO, Semisub, TLP, Spar....
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Modelagem da região central “3 porões”
Domínio de Aplicações do GeniE (2)
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Jack-ups
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Domínio de Aplicações do GeniE (3)
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Jaquetas
Domínio de Aplicações do GeniE (4)
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Modelos locais
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Detalhes de tanque
Juntas estruturais
Pontões de semisub
Modelos locais
Domínio de Aplicações do GeniE (5)
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Conexão rígida para acoplamento de nó de viga com todos os nós de chapa/casca na seção, usando de-pendência linear
Modelos globais (viga) e locais (casca) combinados
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Domínio de Aplicações do GeniE (6)
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Esforços nas Vigas Diagrama 3D
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Tensões nas Vigas Gráficos 2D, escaneamento e envelopes
- Imprima no relatório
Condição de carregamento simples
Envelope (máx/min)
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Deflexões nas Vigas Gráficos 2D, escaneamento e envelopes
- Imprima no relatório
Condição de carregamento simples
Envelope (máx/min)
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Tensões nas Chapas e Cascas Plotagem de contorno
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Solver de uso geral para análise linear de estruturas por elementos finitos utilizando os modelos criados no GeniE, Patran-Pre ou Presel.
Sestra
Análise estática
Direta Super-elementos
Análise quase-estática Cargas complexas
Direta Super-elementos
Análise dinâmica
Métodos de redução
Vibração livre
Resposta forçada Domínio do tempo/frequência
– Análise estática e dinâmica.
– Análise de super-elementos.
– Vibração livre/forçada.
– Flambagem linear.
– Análise axi-simétrica.
Solver deSolver de
Sestra
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– Equação de Morison no modelo de vigas. – Várias teorias de ondas (Airy, Stokes 5ª ordem, Cnoidal,
Newwave). – Correnteza e flutuação. – Carregamento de vento estático ou rajadas.
Cálculo das forças ambientais em estruturas fixas.
- Análise espectral de fadiga - Cálculo das funções de transferência - Domínio da frequência – análise quase-estática ou dinâmica
- Análise dinâmica no domínio do tempo
- Análise estrutural estática - Análise de fadiga determinística
- Cálculo de massa adicional - Análise de auto-valores - Cálculo de carga de vento estática
- Onda centenária - Code-checking
Recursos do Wajac em combinação com análise estrutural no Sestra e análise de fadiga e code-checking no Framework
análise quase
- Análise dinâmica no domínio do tempo
--
- Cálculo de carga de vento estáticaCálculo de massa adicional
Onda centenária
Cálculo dasdas forçasforçasdas
Wajac (1)
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Resultados : - Cálculo da carga determinística no domínio do tempo. - Cálculo das forças do domínio da frequência. - Simulação no domínio do tempo de um estado de mar esto-
cástico no curto prazo. - Respostas globais, incluindo movimentos de corpo rígido e
forças e momentos seccionais. - Pressões e acelerações. - As cargas são automaticamente utilizadas na análise estru-
tural subsequente.
Wajac (2)
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Utilizando a técnica de superelementos podemos reduzir em muito o tempo de cálculo e espaço em disco, ao mesmo tempo em que aumentamos a precisão da solução das matrizes. Com Presel podemos montar elementos (geometria e carregamento) criados no GeniE para formar o modelo completo, sem termos que uni-los fisicamente em um único arquivo.
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UtilizandoUtilizando
Presel
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Ferramenta para análise não linear da iteração estaqueamento-solo.
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– Os deslocamentos são resolvidos nos pontos da interface estacas-estrutura para uma estrutura elástica linear modelada com estacas de fundações não-lineares.
GeniE Modelagem da jaqueta
Splice Modelagem do solo e
estaqueamento e análise não linear da interação
estaca/solo
Presel Combinação dos
modelos e cargas do GeniE e Splice
Sestra Análise da jaqueta
combinada com o solo e carregamento
Framework Code-checking dos
resultados
Ferramenta para análise não linear da iteração estaqueamentoFerramenta para análise não linear da iteração estaqueamento
Splice
sel
Sestra
mewo
Modelagem da jaquetaestaqueamento e análise
Modelagem da jaquetaModelagem da jaqueta
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Pós-processador iterativo para verificação de flambagem, análise de fadiga e terremoto em modelos de vigas e juntas tubulares de acordo com várias normas. Normas :
- API WSD 2002 (incluindo AISC 2005) - API WSD 2005 (incluindo AISC 2005) - API LRFD 2003 (incluindo AISC 2005) - NORSOK 2004 (incluindo Eurocode 2005)- ISO 19902 2007 (incluindo Eurocode 2005) - DS 412 / 449
Verificação de estabilidade, colapso hidrostático, transições cônicas de acordo com os padrões utilizados na indústria offshore.
Avaliação de fadiga – determinística ou estocástica.
Avaria por fadiga devido à rajadas de vento. Análise do espectro de resposta a terremotos.
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Pós processador iterativo para verificação de
Framework (GeniE extensão CCBM)
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Code-checking de Vigas (1)
As fórmulas nas normas descrevem a tensão máxima de projeto dos membros e juntas.
Modos de falha : - Tensão na área seccional. - Estabilidade do membro devido à compressão
e/ou momentos. - Colapso hidrostático. - Tensão de puncionamento na corda (cam) vinda dos braces
(tubs) em juntas tubulares. - Transições cônicas.
No GeniE as fórmulas são convertidas em fatores entre a carga atual e a tensão máxima (fator < 1 então OK).
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Code-checking de Vigas (2)
As posições de verificação são pré-determinadas em 0%, 25%, 50%, 75% e 100%, bem como nas posições com maiores esforços.
As posições de code-check são determina-das por critérios geométricos e para as posi-ções de momentos mínimo e máximo de Mxy e Mxz, independentemente dos nós e dos pontos de carregamento.
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Code-checking de Vigas (3)
A apresentação dos resultados pode ser feita graficamente para o modelo completo ou para partes selecionadas da estrutura.
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Code-checking de Vigas (4)
Relatórios em Word, Excel, txt ou html podem ser facilmente gerados. Condições de carregamento • Todas • Piores • Selecionadas
Fator de utilização • Todos • Acima • Abaixo
Posições • Todas • Piores
Membros • Todos• Seleção
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Ferramenta analítica não linear para predição de colapso progressivo e resposta a cargas acidentais reticuladas.
Aplicações - Análise de colapso. - Cargas acidentais. - Colisão. - Fogo e explosão. - Reanálise.
Características - Flambagem e comportamento pós-flambagem. - Flexibilidade das juntas e capacidade máxima. - Fratura. - Efeitos de temperatura. Carga de incêndio. - Avaria e deformação local devido ao impacto
de embarcações. - Cargas ambientais e funcionais. - Queda de pesos (massa e velocidade ou energia). - Explosão (pulso de energia e formato).
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FerramentaFerramenta
Usfos
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Lançamento por barcaça (loadout).
Estabilidade em flutuação. Relatório de estabilidade.
Verticalização utilizando guindastes, guinchos ou alagamento de membros (up-ending).
Geração das cargas nos membros duran-te o carregamento para análise de tem-sões.
Geração dos dados para animação.
Análise de operações com jaquetas.
Installjac
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Pós-processador para visualização aperfeiçoada do modelo, resultados e criação de animações.
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Poderosa interface gráfica, nos permi-tindo apresentar a geometria completa ou partes selecionadas, eixos locais, vistas deformadas e de vários ângulos.
Extensiva apresentação dos resultados, deslocamentos, forças, tensões, plota-gens de contorno, valores numéricos e vetores.
Varredura do modelo em busca das maiores tensões de Von Mises.
Identificação das combinações críticas de carregamento.
Animação dos deslocamentos e modos de vibração.
Pós processador para visualização aperfeiçoada do modelo, resultados e processador para visualização aperfeiçoada do modelo, resultados e processador para visualização aperfeiçoada do modelo, resultados e
Xtract
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© Det Norske
Veritas AS. All rights reserved
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“Keppel adotou o Sesam por sua facilidade de uso e confiabilidade, bem como pela sua relação custo-benefício”
Paul Liang, Section Manager, Engineering Division Keppel O&M.
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Alguns Usuários Sesam
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João Henrique VOLPINI Mattos Engenheiro Naval DNV Software - Maritime & Offshore Solutions Regional Sales Manager – South America joao.volpini@dnv.com +55 21 3722 7337 +55 21 8132 8927
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