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Tipo: TCC
Título: Avaliação de modelos analíticos para previsão da relação momento-curvatura de risers flexíveis
Título em inglês: Assessment of analytical models for predicting the moment-curvature relationship of flexible risers
Autor(es): Matos, Gabriel Braga Alves de
Orientador: Parente Junior, Evandro
Palavras-chave em português: Risers flexíveis;Relação momento-curvatura;Modelagem estrutural analítica
Palavras-chave em inglês: Flexible riserS;Analytical structural modeling;Moment-curvature relationship
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Data do documento: 2026
Citação: MATOS, Gabriel Braga Alves de. Avaliação de modelos analíticos para previsão da relação momento-curvatura de risers flexíveis. 2026. 103 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumo: A exploração de petróleo em águas ultraprofundas é uma atividade que tem grande relevância econômica para o país. Devido às condições ambientais e operacionais envolvidas, a sua viabilidade está associada ao estudo e desenvolvimento de tecnologias específicas, como riser flexíveis. Os risers flexíveis são estruturas tubulares essenciais para a exploração de petróleo offshore, sendo responsáveis pelo transporte de fluidos entre sistemas submarinos e unidades flutuantes de produção. Essas estruturas se caracterizam por apresentar baixa rigidez à flexão e por serem constituídas pela superposição de camadas metálicas e poliméricas, o que lhes confere elevada capacidade de acomodar grandes deslocamentos relativos e resistir a pressões e esforços axiais elevados. No entanto, sob condições operacionais, risers flexíveis apresentam um comportamento à flexão complexo, descrito por uma relação momento-curvatura não linear e histerética. A correta representação dessa relação é fundamental para análises estruturais realistas, especialmente em estudos de fadiga e em condições dinâmicas extremas. Apesar de sua relevância, a determinação da relação momento-curvatura enfrenta limitações práticas em programas experimentais e elevados custos computacionais em abordagens numéricas baseadas no Método dos Elementos Finitos. Nesse contexto, modelos analíticos surgem como alternativas viáveis para aplicações em análises globais, embora dependam fortemente das hipóteses simplificadoras adotadas. Diante disso, o presente trabalho busca avaliar o desempenho de modelos analíticos propostos na literatura para a previsão da relação momento-curvatura de risers flexíveis sob diferentes condições de carregamento. Modelos axissimétricos são implementados e verificados com o objetivo de calcular e fornecer as pressões de contato entre camadas para modelos de flexão. Assim, modelos de flexão são implementados e validados por meio da comparação com resultados experimentais disponíveis, permitindo discutir o impacto das hipóteses adotadas. Por fim, uma categorização dos modelos implementados é apresentada de acordo com os principais aspecto da previsão da relação momento-curvatura de risers flexíveis.
Abstract: Deepwater oil exploration is an activity of substantial economic importance to the country. Due to the environmental and operational conditions involved, its feasibility depends on the study and development of specialized technologies, such as flexible risers. Flexible risers are essential tubular structures for offshore oil exploration, responsible for transporting fluids between subsea systems and floating production units. These structures are characterized by low bending stiffness and a multilayered configuration composed of metallic and polymeric layers, which provides a high capacity to accommodate large relative displacements and to withstand elevated axial stresses and pressures. However, under operational conditions, flexible risers exhibit complex bending behavior, described by a nonlinear and hysteretic moment–curvature relationship. An accurate representation of this relationship is fundamental for realistic structural analyses, particularly in fatigue assessments and under extreme dynamic loading conditions. Despite its relevance, the determination of the moment–curvature relationship faces practical limitations in experimental programs and entails high computational costs in numerical approaches based on the Finite Element Method. In this context, analytical models emerge as interesting alternatives for application in global analyses, although they strongly depend on the adopted simplifying assumptions. Therefore, this work aims to assess the performance of analytical models proposed in the literature for predicting the moment–curvature relationship of flexible risers under different loading conditions. Axisymmetric models are implemented and verified to compute the contact pressures between layers for bending models. Subsequently, bending models are implemented and validated through comparison with available experimental results, enabling a discussion of the impact of the adopted hypotheses. Finally, a categorization of the implemented models is presented according to the main aspects involved in predicting the moment–curvature relationship of flexible risers.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84773
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0002-4233-8109
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/1041326941443176
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0003-0219-1376
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/1774654203813780
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA CIVIL - Monografias

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