A methodology for safety verifications and optimum design of pipelines with defects caused by corrosion / Uma metodologia para verificaÃÃo da seguranÃa e dimensionamento Ãtimo de dutos com defeitos causados por corrosÃo

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

O procedimento mais adequado para verificaÃÃo da seguranÃa de uma estrutura à quantificar a sua probabilidade de falha. A determinaÃÃo deste valor pode ser feita utilizando o mÃtodo de confiabilidade de primeira ordem (FORM), que recai em um problema de otimizaÃÃo para resolver o problema de confiabilidade estrutural. Outra alternativa à aplicar o mÃtodo de simulaÃÃo de aleatoriedade de Monte Carlo. O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia para verificaÃÃo da seguranÃa e dimensionamento Ãtimo baseado na verificaÃÃo da seguranÃa de dutos com defeitos causados por corrosÃo. Por sua vez, para aplicaÃÃo dos mÃtodos de confiabilidade, a funÃÃo de falha do problema deverà ser definida. Aqui, esta funÃÃo serà representada pela pressÃo interna aplicada e pela pressÃo de falha em termos de ruptura. Apesar da pressÃo de falha poder ser obtida por fÃrmulas empÃricas usando cÃdigos tais como B31G, RSTRENG, BS-7910 e DNV-99, o uso do MÃtodo dos Elementos Finitos (MEF) torna o problema mais realÃstico na obtenÃÃo da pressÃo de falha do duto, pelo fato dos resultados empÃricos serem em geral muito conservadores. Para calcular a pressÃo de falha considerando o MEF, as nÃo-linearidades do material e da geometria devem ser consideradas. Este à um problema com simulaÃÃo de alto custo, mesmo para uma Ãnica simulaÃÃo. No caso de mÃltiplas avaliaÃÃes da funÃÃo e do gradiente, tal como o procedimento de anÃlise de confiabilidade, dependendo do caso estudado, o alto custo computacional envolvido pode tornar o emprego desta ferramenta inviÃvel. Modelos substitutos sÃo apontados na literatura como uma ferramenta poderosa para superar os problemas citados. A idÃia bÃsica à a de construir uma simplificaÃÃo matemÃtica para o problema original normalmente de alto custo computacional. Este modelo aproximado à aqui utilizado para aplicaÃÃes referentes à confiabilidade de estruturas fornecendo uma visÃo sobre as tendÃncias globais das respostas no domÃnio de falha. Uma vez que o modelo substituto à construÃdo, as vÃrias avaliaÃÃes de funÃÃes e seus gradientes que envolvem o processo de confiabilidade ficam diretamente associadas a este modelo, em substituiÃÃo Ãs respostas obtidas pelo modelo de simulaÃÃo original. Neste trabalho, aproximaÃÃo do tipo ajuste de dados via krigagem serà utilizada. Finalmente, o dimensionamento Ãtimo do duto serà apresentado visando garantir que em um determinado perÃodo de exposiÃÃo, o duto conserve o nÃvel de seguranÃa com o menor custo de projeto possÃvel. No contexto da verificaÃÃo da seguranÃa, o mÃtodo semi-probabilÃstico tambÃm se insere. Em contrapartida, nÃo à possÃvel definir a probabilidade de falha fazendo uso deste mÃtodo. O fator de seguranÃa serà aqui calculado apenas para efeito de verificaÃÃo. SerÃo estudados dutos com defeito isolado e com mÃltiplos defeitos. O presente estudo analisarà incertezas relacionadas com parÃmetros geomÃtricos do duto e do defeito, com o carregamento aplicado e com as propriedades do material. Para efeito comparativo, a prediÃÃo de falha desses dutos serà representada por soluÃÃes empÃricas tais como BS-7910 (1999) e por soluÃÃes numÃricas via MEF e via tÃcnicas de aproximaÃÃo por krigagem. ComparaÃÃes entre as diferentes metodologias de verificaÃÃo da seguranÃa serÃo apresentadas, considerando o efeito do tempo. O dimensionamento Ãtimo do duto serà avaliado, considerando como variÃvel de projeto a espessura do duto ou o tempo de inspeÃÃo. Com o presente estudo fica apresentada uma metodologia realÃstica e viÃvel na prÃtica, podendo facilitar o trabalho do engenheiro na avaliaÃÃo da seguranÃa de dutos sujeitos à corrosÃo. Esta provÃm da aplicaÃÃo de diferentes procedimentos. Estes envolvem: anÃlise determinÃstica nÃolinear fÃsica e geomÃtrica, anÃlise de confiabilidade para consideraÃÃo de incertezas no problema, uso de modelos substitutos e dimensionamento Ãtimo

ASSUNTO(S)

structural reliability engenharia civil engenharia civil surrogate models structural integrity defects pipelines modelos substitutos otimizaÃÃo reliability based design optimization dutos â defeitos de corrosÃo confiabilidade estrutural

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