Reporte de análisis estructural
Diseño Estructural Conceptual
Trípode del sistema de interconexión con tetrápodo
PROYECTO IMP: F.61647.
CONTRATO PEP: 420833842.
REV.
No. FECHA DESCRIPCIÓN
INSTITUTO MEXICANO DEL PETRÓLEO SUPERVISIÓN PEMEX
ELABORÓ REVISÓ JEFE DE
PROYECTO APROBÓ FECHA
A OCT/2015 PARA REV. Y COM. VJGR ABP, PBN, AHV,VLD DMT B NOV/2015 PARA VERIFICACIÓN VJGR ABP, PBN, AHV,VLD DMT C NOV/2015 PARA APROB. DE PEP. VJGR ABP, PBN, AHV,VLD DMT D 30/NOV/2015 APROBADO PARA DISEÑO. VJGR ABP, PBN, AHV,VLD DMT
CONTENIDO
PÁGINA
1. Antecedentes ... 3
2. Objetivo ... 3
3. Alcance ... 4
4. Documentos de referencias ... 4
5. Descripción de la estructura ... 4
6. Localización ... 6
6.1. Categoría de exposición ... 6
6.2. Factores de contingencia, de seguridad y de incremento de esfuerzos permisibles ... 6
7. Análisis estructural ... 7
7.1. Modelo estructural ... 8
7.2. Cargas gravitacionales ... 9
7.2.1.- Peso propio ... 9
7.2.2.- Descarga de puente 1 y 2 ... 10
7.2.3.- Cargas adicionales en subestructura ... 11
7.2.4.- Cargas ambientales de viento de los puentes ... 12
7.2.5.- Carga para prueba hidrostática ... 20
7.2.6.- Resumen de cargas gravitacionales ... 20
7.3. Cargas ambientales ... 21
7.4. Datos meteorológicos y oceanográficos para condiciones de Tormenta ... 22
7.5. Datos meteorológicos y oceanográficos para condiciones de Operación ... 25
7.6. Resumen de cargas básicas ... 27
7.7. Combinaciones de cargas ... 28
8. Resultados ... 30
8.1 Relaciones de Interacción en elementos ... 30
8.2 Relaciones de Interacción en juntas tubulares ... 32
8.3 Desplazamientos ... 34
8.4 Revisión de cimentación ... 36
9. Conclusiones y recomendaciones... 37
1. Antecedentes
Pemex Exploración y Producción tiene el compromiso de entregar crudo Maya de 21° API, 800 MBPD, a la exportación vía costa afuera de los campos de los Activos de Producción Cantarell y Ku Maloob Zaap, ubicados a 100 y 120 km de la costa de Campeche.
Para este fin, dado que algunos volúmenes de crudo de los campos de la RMNE tienen niveles API de 13 a 17 grados, es preciso mejorar su calidad con base en el mezclado con crudo ligero de 37° API, que se envía de los campos de la RMSO, crudo tratado a especificación de PVR, agua y sal.
La reciente salida de operación de la Plataforma Abkatún A Permanente, ha complicado esta logística hasta un nivel de alta vulnerabilidad, por el incumplimiento de la cuota establecida y consecuentemente la disminución de ingresos.
El escenario anterior, demanda la implementación de una estrategia urgente, que permita contar con todo lo necesario para que las instalaciones de la RMSO recuperen la capacidad de procesamiento que asegure nuevamente el suministro continuo de ~250 MBPD de crudo ligero a la RMNE.
Para ello, la Subdirección de Producción de la Región Marina Suroeste (RMSO) proyectó la construcción e instalación de la plataforma de producción, Abktun-A2 (PB-Abk-A2); la cual, manejará una producción máxima de 200 MBPD de aceite y 300 MMPCD de gas, integrando además cualquier infraestructura de proceso y servicios que se prevea necesaria en el área, para garantizar la operación confiable y segura en las situaciones actual y futura planeada.
La conceptualización e implantación de cada sistema deberá atender los lineamientos actuales exigidos por la Comisión Nacional de Hidrocarburos (CNH), principalmente en lo referente al manejo y transporte de hidrocarburos y la disposición de subproductos contaminantes.
El 29 de julio de 2015, la Gerencia de Servicios a Proyectos de la Región Marina (GSAPRM) de PEP, solicitó al IMP, a través del oficio No. SSAP-GSAPRM-GMI-CCIMP-262-2015, una propuesta técnica económica para una
“Plataforma de Producción Abkatún-A2 (PB-ABK-A2)”.
El 31 de julio de 2015, la GSAPRM, a través del oficio No. SSAP-GSAPRM-GMI-CCIMP-272-2015, formalizó la aceptación de la propuesta técnica económica F.61647, revisión 0, del IMP.
Dentro de los alcances de este proyecto se contempla el diseño de un trípode intermedio que conectará mediante los puentes rectangulares (de aproximadamente 100 metros de longitud entre apoyos) a la Plataforma de Producción Abkatun-A2 (PB-Abk-A2) y al tetrápodo existente. En este documento se describe la memoria de cálculo del análisis de operación y tormenta del trípode intermedio, bajo las normas y estándares descritos más adelante.
Con base en que en el presente proyecto, solamente se desarrollará la ingeniería conceptual, los trípodes se localizan en el mismo tirante de agua. Solamente se diseñará el trípode intermedio del sistema de interconexión con el tetrápodo, por ser la estructura que demanda la mayor resistencia; la ingeniería conceptual de este trípode, será válida para los dos trípodes; es decir, no se realizarán análisis independientes para cada uno de los trípodes.
2. Objetivo
Determinar el concepto estructural del trípode intermedio, entre el octápodo PB-ABK-A2 y el tetrápodo existente, definiendo las propiedades geométricas y mecánicas de los elementos estructurales principales del trípode, para condiciones de servicio, verificando que los esfuerzos actuantes no excedan los esfuerzos admisibles, establecidos por la normatividad aplicable.
3. Alcance
Elaboración del reporte técnico de los resultados del análisis y diseño de los elementos estructurales propuestos para conformar el trípode intermedio entre el octápodo PB-ABK-A2 y el tetrápodo existente, bajo las consideraciones de operación y tormenta, siguiendo los lineamientos establecidos en la normatividad vigente.
4. Documentos de referencias
NRF-003-PEMEX-2007, “Diseño y Evaluación de Plataformas Marinas Fijas en la Sonda de Campeche”
NRF-175-PEMEX-2013, “Acero Estructural para Plataformas Marinas”
NRF-173-PEMEX-2009, “Diseño de Accesorios Estructurales para Plataformas Marinas”
NRF-186-PEMEX-2008 “Soldaduras en Acero Estructural para Plataformas Marinas”
API RP-2A WSD Instituto Americano del Petróleo, "Prácticas Recomendadas para Planeación, Diseño y Construcción de Plataformas Marinas Fijas – Diseño por Esfuerzos de Trabajo", EDICIÓN 21, Diciembre de 2000, con erratas y suplemento 1 diciembre 2002, erratas y suplemento 2, octubre2005.
Manual de Construcción en Acero AISC, Diseño por Esfuerzos Permisibles (AISC Manual of Steel Construction, Allowable Stress Design) en su edición más reciente.
Manual IMCA (2007), “Construcción en Acero” Instituto Mexicano de la Construcción en Acero, A. C.”, edición más reciente.
AISC “American Institute of Steel Construction, Manual of Steel Construction - Allowable Stress Design”, 14th edition (Manual de Construcción en Acero AISC - Diseño por Esfuerzos Permisibles, 14ª edición), 2010.
ANSI/AWS D1.1 “American National Standards Institute/American Welding Society, Structural Welding Code Steel”, 20th edition, 2005.
ASTM A36/A36M-05 “American Society for Testing and Materials, Standard Specification for Carbon Structural Steel” (Especificación Estándar para Acero Estructural al Carbono), 2005.
5. Descripción de la estructura
Estructura de acero estructural, conformada por cuatro componentes principales:
- Cimentación a base de tres pilotes tubulares interiores.
- Subestructura conformada por tres columnas principales en forma de pirámide truncada.
- Superestructura constituida por tres columnas formando tres marcos.
- Accesorios estructurales.
La cimentación estará conformada por tres pilotes cuyo diámetro será calculado de acuerdo a las condiciones de carga y a los diámetros de las piernas de la cubierta, los cuales serán analizados y diseñados en base a las siguientes consideraciones:
Serán de punta abierta. La penetración de los pilotes se determinara en función de las descargas máximas de compresión y tensión provenientes del análisis en sitio, bajo condiciones ambientales de tormenta y de operación considerando factores de seguridad de 1.5 y 2.0 respectivamente. Se considerará una longitud de sub-hincado y sobre hincado de 20 pies en cada uno de los pilotes.
El espesor de los pilotes será determinado con base en los esfuerzos originados por la interacción suelo- estructura del análisis en sitio.
Adicionalmente, los diferentes segmentos que constituirán el arreglo de pilotes, serán revisados para resistir los esfuerzos producidos durante las etapas de izaje e hincado.
La subestructura contará con tres columnas de acero estructural, dispuestas en tres marcos A, B y C, las columnas tendrán doble pendiente 1:8, desde la elevación (+)7.315m hasta la elevación (-)38.250 m, y contara con (cuatro) niveles de arriostramiento horizontal, en las elevaciones +6.096 m; -7.620 m; -23.622 m y -38.250 m.
La superestructura contará con una cubierta localizada en la elev. (+)19.100 m, en la que se apoyaran los puentes rectangulares, estructurada con trabes principales transversales y longitudinales, trabes intermedias transversales, trabes perimetrales y largueros para formar el sistema de piso.
Los accesorios estructurales serán diseñados con base en resultados de los análisis para condiciones de servicio, de pre-servicio y cálculos específicos de acuerdo con el servicio de cada accesorio.
Para la subestructura se consideran: Placa base para instalación de la subestructura, sistema de protección catódica, orejas o muñones de izaje horizontal y vertical, defensas de pierna, escaleras marinas, pasillos, barandales, orejas de posicionamiento vertical y eslingas.
Para la superestructura se incluyen: conexión superestructura-subestructura, orejas o muñones de izaje, anillos de refuerzo en columnas, rejilla, barandales, protección anticorrosiva para zona atmosférica, placas estrella para refuerzo de conexiones viga columna, capiteles o ménsulas de refuerzo.
Los materiales empleados en los componentes de la plataforma son:
Superestructura:
1.- Acero ASTM A-36 Subestructura:
1.- Acero API especificación 2H grado 50 para canutos 2.- Acero ASTM A-36 con requerimientos especiales 3.- Acero ASTM A-36
Pilotes:
1.- Acero ASTM A-537 clase I ó ASTM A633 grado C ó D, API Spec. 2H GRADO 50 2.- Acero ASTM A-36 solo en guías de acoplamiento
6. Localización
Figura 1.- Localización del trípode intermedio de interconexión con el tetrápodo.
Tabla 1.- Datos generales
Región Campo Activo Nombre de la Plataforma
TIPO
Coordenadas UTM Sistema WGS 84
Tirante (m) X (cm) Y (cm)
Marina
Suroeste Abkatún Abkatun-
Pol-Chuc Trípode intermedio de interconexión con el
tetrápodo
Trípode 587,433.02 2,133,880.68 38.25*
6.1. Categoría de exposición
El trípode intermedio se encuentra ubicada en el campo Abkatún y tiene una categoría de exposición por su consecuencia de Muy Altas Consecuencias de Falla.
6.2. Factores de contingencia, de seguridad y de incremento de esfuerzos permisibles
Se utilizarán factores de contingencia, que toman en consideración las variaciones en el peso de la estructura, del equipo o bien, la localización del centro de gravedad. Estos factores son:
Tabla 2.- Factores de contingencia
Tipo de carga % mínimo de incremento por contingencia
Estructura y accesorios 10
De acuerdo con el API RP 2A-WSD, los factores de incremento a los esfuerzos permisibles son:
Tabla 3.- Factores de seguridad
Condición de diseño Factor de seguridad
Operación y Tormenta
1.0 (toda la estructura) 2.0 (pilotes – Operación)
1.5 (pilotes – Tormenta)
Tabla 4.- Factores de incremento
Condición de diseño Factor de incremento
Operación 1.00
Tormenta 1.33
7. Análisis estructural
El análisis del trípode intermedio, se llevó a cabo utilizando el programa de computadora SACS (structural Analysis Computer System) versión 5.7, tomando en cuenta las condiciones meteorológicas de operación y tormenta para el campo Abkatún.
7.1. Modelo estructural
El modelo estructural generado consta de dos archivos principales: La estructura principal y la cimentación donde se incluye la interacción suelo-estructura.
Figura 2.- Vista en 3D del Trípode intermedio.
Figura 3.- Planta del Trípode intermedio.
7.2. Cargas gravitacionales 7.2.1.- Peso propio
Incluye el peso de los elementos estructurales considerados en el modelo geométrico como son: pilotes, columnas, vigas, largueros. El peso de todos los elementos de acero definidos en el modelo estructural, es calculado por el programa de cómputo SACS, utilizando un peso específico del acero de 7,850 kg/m3.
Figura 4.- Peso propio.
7.2.2.- Descarga de puente 1 y 2
Figura 5.- Cargas de puentes 1 y 2.
7.2.3.- Cargas adicionales en subestructura
Incluye el peso de los elementos estructurales no considerados en el modelo geométrico como son: orejas de izaje horizontal, orejas de izaje vertical, placas centradoras, ánodos de sacrificio etc.
Figura 6.- Cargas adicionales en subestructura.
7.2.4.- Cargas ambientales de viento de los puentes
Las direcciones de análisis consideradas para las cargas ambientales de viento para los puentes fueron: 0°, 45°
90°, 135°, 180°, 225°, 270° y 315°, y son las fuerzas provocadas por el viento sobre los puentes y que afectan directamente al trípode intermedio en los apoyos. Se consideraron las condiciones de carga de la 5 a la 12 para las cargas ambientales en operación y peso propio de los puentes que van a la Plataforma de Producción Abkatun- A2 (PB-Abk-A2) al tetrápodo existente. Las mismas direcciones se usaron para las condiciones de carga de la 13 a la 20 para las cargas ambientales en tormenta y peso propio de los puentes.
Figura 7.- Fuerzas del viento en operación, dirección +X (0°).
Figura 8.- Fuerzas del viento en operación, dirección +X+Y (45°).
Figura 9.- Fuerzas del viento en operación, dirección +Y (90°).
Figura 10.- Fuerzas del viento en operación, dirección -X+Y (135°).
Figura 11.- Fuerzas del viento en operación, dirección -X (180°).
Figura 12.- Fuerzas del viento en operación, dirección -X-Y (225°).
Figura 13.- Fuerzas del viento en operación, dirección -Y (270°).
Figura 14.- Fuerzas del viento en operación, dirección +X-Y (315°).
Figura 15.- Fuerzas del viento en tormenta, dirección +X (0°).
Figura 16.- Fuerzas del viento en tormenta, dirección +X+Y (45°).
Figura 17.- Fuerzas del viento en tormenta, dirección +Y (90°).
Figura 18.- Fuerzas del viento en tormenta, dirección -X+Y (135°).
Figura 19.- Fuerzas del viento en tormenta, dirección -X (180°).
Figura 20.- Fuerzas del viento en tormenta, dirección -X-Y (225°).
Figura 21.- Fuerzas del viento en tormenta, dirección -Y (270°).
Figura 22.- Fuerzas del viento en tormenta, dirección +X-Y (315°).
7.2.5.- Carga para prueba hidrostática
Se consideró la carga para prueba hidrostática de los puentes sobre el trípode intermedio como se muestra a continuación:
Figura 23.- Carga para prueba hidrostática.
7.2.6.- Resumen de cargas gravitacionales
En la siguiente tabla, se presenta el resumen de cargas gravitacionales para el trípode intermedio:
Tabla 5.- Resumen de cargas gravitacionales para el trípode intermedio Cond.
No. Descripción Carga
(Kg)
1 Peso propio – Flotación 433,763.43
2 Carga de puente 1 y 2 561,000.00
3 Cargas adicionales en subestructura 7,887.80
TOTAL = 1,002,651.23
7.3. Cargas ambientales
Las cargas generadas por la acción del viento, oleaje y corriente para las condiciones de Operación (tormentas de invierno) y Tormenta (huracanes y tormentas de invierno) serán calculadas por el programa de análisis SACS. Se emplearon los parámetros meteorológicos y oceanográficos obtenidos como lo indica la NRF-003-PEMEX-2007.
Estas cargas ambientales se aplicaron para 12 direcciones de incidencia, como se indica en la siguiente figura:
Figura 24.- Direcciones de incidencia de las cargas ambientales.
Para la determinación de la teoría de oleaje aplicable, se emplearán las gráficas 2.3.1-2 y 2.3.1-3 del API RP 2A.
Para tomar en cuenta el efecto de dispersión direccional, se considera un factor de cinemática de ola de 1.0 para condiciones de operación y de 0.85 para condiciones de tormenta según la NRF-003-PEMEX-2007. Asimismo, se aplicarán los factores de bloqueo de corriente recomendados por el API RP 2A.
En la determinación de las cargas por oleaje y corriente se emplearon los siguientes coeficientes, los cuales fueron seleccionados de acuerdo a la NRF-003-PEMEX-2007 y al API RP 2A.
Tabla 6.- Coeficientes de arrastre y de inercia (operación y tormenta)
Superficie Lisa Rugosa
Coeficiente de Arrastre (Cd) 0.65 1.05
Coeficiente de inercia (Cm) 1.60 1.20
Los análisis se realizarán considerando una velocidad de viento promedio de una hora y se utilizarán los coeficientes de forma Cs siguientes (de acuerdo con el API RP 2A):
Tabla 7.- Coeficientes de forma
Pantalla Cs
Vigas 1.5
Proyección de paquetes individuales, módulos y/o edificios 1.5
Secciones cilíndricas 0.5
Área total proyectada de la plataforma 1.0
7.4. Datos meteorológicos y oceanográficos para condiciones de Tormenta
De las gráficas del anexo A.1.1 de la NRF-003-PEMEX-2007, se obtienen los siguientes parámetros:
Tabla 8.- Parámetros para condiciones de Tormenta
Altura de ola máxima (m) 15.36
Periodo de la ola (s) 12.18
Marea astronómica (m) 0.76
Marea de tormenta (m) 0.67
Vel. Máx. de viento (m/s) 29.73
Vel. de corriente (cm/s)
0% de la profundidad 125
50% de la profundidad 117
95% de la profundidad 110
Figura 25.- Altura de la ola máxima de diseño por tormenta.
Figura 26.- Velocidad máxima del viento a 10 m sobre el NMM, promedio de 1 hora.
Figura 27.- Mareas de tormentas.
Figura 28.- Velocidades de corrientes.
Con estos parámetros, se determina la teoría de oleaje a emplear, según el API RP 2A.
Figura 29.- Determinación de la teoría de oleaje para condiciones de Tormenta.
7.5. Datos meteorológicos y oceanográficos para condiciones de Operación
De las gráficas del anexo A.1.1 de la NRF-003-PEMEX-2007, se obtienen los siguientes parámetros:
Tabla 9.- Parámetros para condiciones de Operación
Altura de ola máxima (m) 7.27
Altura de ola significante (m) 3.55
Periodo de la ola (s) 8.20
Marea astronómica (m) 0.76
Marea de tormenta (m) 0.30
Vel. Máx. de viento (m/s) 14.40
Vel. de corriente (cm/s)
0% de la profundidad 30
50% de la profundidad 25
95% de la profundidad 18
Figura 30.- Alturas de la ola máxima y significante por operación.
Figura 31.- Determinación de la teoría de oleaje para condiciones de Operación.
7.6. Resumen de cargas básicas
En el siguiente listado, se muestra el resumen de todas las cargas básicas junto con solicitaciones ambientales (viento, oleaje y corriente) tanto para Operación como para Tormenta:
****** SEASTATE BASIC LOAD CASE SUMMARY ******
RELATIVE TO MUDLINE ELEVATION
MARINE METHOD LOAD LOAD FX FY FZ MX MY MZ DEAD LOAD BUOYANCY CASE LABEL
(KG) (KG) (KG) (KG-M) (KG-M) (KG-M) (KG) (KG) 1 1 0.00 0.00 -395171.28 -521.6 -36426.1 0.0 591853.44 196681.06 2 2 0.00 0.00 -561000.06 34297.5 -737714.2 0.0 0.00 0.00 3 3 0.00 0.00 -7887.80 150.5 -2.0 0.0 0.00 0.00 4 5 2741.50 0.56 0.00 -32.0 156147.7 -13.9 0.00 0.00 5 6 1939.00 6060.06 0.14 -371525.1 110439.9 -52095.4 0.00 0.00 6 7 1.40 8569.67 0.08 -525384.6 80.2 -73658.6 0.00 0.00 7 8 -1937.33 6059.28 0.15 -371480.2 -110344.3 -52074.2 0.00 0.00 8 9 -2741.40 -0.56 0.00 32.2 -156141.9 13.8 0.00 0.00 9 10 -1938.03 -6059.96 0.12 371519.5 -110384.0 52093.4 0.00 0.00 10 11 -0.20 -8569.40 0.07 525369.2 -11.0 73659.1 0.00 0.00 11 12 1938.20 -6059.13 0.02 371471.8 110394.1 52075.4 0.00 0.00 12 13 12124.37 2.44 0.01 -140.9 690560.6 -62.8 0.00 0.00 13 14 8575.10 26828.48 0.30 -1645132.1 488408.4 -230806.1 0.00 0.00 14 15 3.30 16844.23 0.20 -1121619.9 189.0 -349879.4 0.00 0.00 15 16 -8570.60 26825.04 0.98 -1644932.1 -488150.8 -230715.6 0.00 0.00 16 17 -12124.30 -2.44 0.00 140.5 -690556.5 62.8 0.00 0.00 17 18 -8574.80 -26828.40 1.52 1645125.1 -488388.2 230806.3 0.00 0.00 18 19 -1.50 -37937.50 6181.00 2312223.0 23115.7 326341.4 0.00 0.00 19 20 8572.00 -26824.90 0.90 1644924.9 488233.6 230716.8 0.00 0.00 20 21 56659.52 -283.05 -2551.25 16094.6 1720331.0 -2012.4 0.00 0.00 21 22 40668.86 40542.19 -3359.79 -1225086.1 1233795.0 7610.6 0.00 0.00 22 23 391.48 57103.33 -2910.01 -1732375.5 16169.1 -18800.2 0.00 0.00 23 24 -40138.37 39910.87 -2724.82 -1216094.4 -1210434.8 7795.4 0.00 0.00 24 25 -57927.94 2.81 -3234.04 -3429.1 -1757806.9 -3207.9 0.00 0.00 25 26 -40570.72 -39670.90 -2551.09 1200578.0 -1235472.8 -12138.3 0.00 0.00 26 27 105.95 -56941.18 -3156.83 1723487.6 -3569.7 13666.1 0.00 0.00 27 28 40702.27 -40685.65 -3165.07 1237457.5 1231470.9 -13591.8 0.00 0.00 28 29 0.02 0.14 -671000.12 57154.5 -882840.4 21145.8 0.00 0.00 29 31 347362.03 -393.55 -4693.93 39160.0 9325417.0 1556.9 0.00 0.00 30 32 247237.23 243812.78 -3854.82 -6505332.0 6615603.0 30778.1 0.00 0.00 31 33 808.78 347443.12 -1093.62 -9285617.0 42123.0 -48937.5 0.00 0.00 32 34 -246691.22 243165.47 -6124.95 -6544520.5 -6576300.5 39704.5 0.00 0.00 33 35 -348481.16 172.20 -7577.18 -29499.8 -9355627.0 -5120.6 0.00 0.00 34 36 -247251.55 -242732.44 -4359.27 6494652.0 -6632201.0 -38371.5 0.00 0.00 35 37 168.26 -347375.94 -3599.32 9278101.0 -25646.2 42537.7 0.00 0.00 36 38 247133.53 -244148.41 -2135.15 6549566.5 6579526.5 -41812.0 0.00 0.00
7.7. Combinaciones de cargas
En las siguientes tablas y listado, se indican las condiciones básicas y los factores empleados en cada una de las combinaciones de cargas gravitacionales y ambientales en tormenta y operación.
Tabla 10.- Combinaciones para operación, con cargas ambientales del puente en operación CONDICIONES BASICAS DE CARGA COMBINACIONES DE CARGAS
(FACTORES)
No. Descripción (0°) 39 (45°) 40 (90°) 41 (135°) 42 (180°) 43 (225°) 44 (270°) 45 (315°) 46
1 Peso propio - flotación 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10
2 Cargas de puente 1 y 2 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.00
3 Carga adicional en subestructura 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10
5 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Operación +X (0°) 1.00 6 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Operación +X+Y (45°) 1.00 7 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Operación +Y (90°) 1.00
8 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Operación -X+Y(135°) 1.00
9 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Operación -X (180°) 1.00
10 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Operación -X-Y(225°) 1.00
11 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Operación -Y (270°) 1.00
12 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Operación +X-Y(315°) 1.00
21 Viento, Oleaje y Corriente en Operación +X (0°) 1.00 22 Viento, Oleaje y Corriente en Operación +X+Y (45°) 1.00 23 Viento, Oleaje y Corriente en Operación +Y (90°) 1.00
24 Viento, Oleaje y Corriente en Operación -X+Y(135°) 1.00
25 Viento, Oleaje y Corriente en Operación -X (180°) 1.00
26 Viento, Oleaje y Corriente en Operación -X-Y(225°) 1.00
27 Viento, Oleaje y Corriente en Operación -Y (270°) 1.00
28 Viento, Oleaje y Corriente en Operación +X-Y(315°) 1.00
Tabla 11.- Combinaciones de carga en condiciones de Tormenta
CONDICIONES BASICAS DE CARGA COMBINACIONES DE CARGAS (FACTORES)
No. Descripción (0°) 47 (45°) 48 (90°) 49 (135°) 50 (180°) 51 (225°) 52 (270°) 53 (315°) 54
1 Peso propio - flotación 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10
2 Cargas de puente 1 y 2 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10
3 Carga adicional en subestructura 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10
13 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Tormenta +X (0°) 1.00 14 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Tormenta +X+Y (45°) 1.00 15 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Tormenta +Y (90°) 1.00
16 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Tormenta -X+Y(135°) 1.00
17 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Tormenta -X (180°) 1.00
17 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Tormenta -X-Y(225°) 1.00
19 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Tormenta -Y (270°) 1.00
20 Carga de Viento en puente 1 y 2 en Tormenta +X-Y(315°) 1.00
31 Viento, Oleaje y Corriente en Tormenta +X (0°) 1.00 32 Viento, Oleaje y Corriente en Tormenta +X+Y (45°) 1.00 33 Viento, Oleaje y Corriente en Tormenta +Y (90°) 1.00
34 Viento, Oleaje y Corriente en Tormenta -X+Y(135°) 1.00
35 Viento, Oleaje y Corriente en Tormenta -X (180°) 1.00
36 Viento, Oleaje y Corriente en Tormenta -X-Y(225°) 1.00
37 Viento, Oleaje y Corriente en Tormenta -Y (270°) 1.00
38 Viento, Oleaje y Corriente en Tormenta +X-Y(315°) 1.00
Resumen de combinaciones de carga:
***** SEASTATE COMBINED LOAD CASE SUMMARY *****
RELATIVE TO MUDLINE ELEVATION
LOAD LOAD FX FY FZ MX MY MZ CASE LABEL
(KG) (KG) (KG) (KG-M) (KG-M) (KG-M) 37 39 59401.02 -282.49 -966610.44 49989.0 1102336.4 -2026.3 38 40 42607.86 46602.25 -967418.88 -1562684.8 570092.6 -44484.8 39 41 392.88 65673.00 -966969.12 -2223833.8 -757892.9 -92458.8 40 42 -42075.70 45970.15 -966783.88 -1553648.2 -2094921.4 -44278.8 41 43 -60669.34 2.25 -967293.25 30529.5 -2688091.0 -3194.1 42 44 -42508.75 -45730.86 -966610.12 1606023.9 -2119999.0 39955.1 43 45 105.75 -65510.58 -967215.94 2282783.2 -777723.1 87325.1 44 46 42640.47 -46744.78 -967224.25 1642855.8 567722.7 38483.6 45 47 359486.41 -391.11 -968753.12 72945.5 9241835.0 1494.1 46 48 255812.34 270641.25 -967913.69 -8116538.0 6329869.0 -200028.1 47 49 812.08 364287.34 -965152.62 -10373310.0 -731830.3 -398817.0 48 50 -255261.81 269990.50 -970183.12 -8155526.0 -7838593.5 -191011.1 49 51 -360605.47 169.77 -971636.38 4567.1 -10820326.0 -5057.8 50 52 -255826.34 -269560.84 -968416.94 8173703.5 -7894731.5 192434.8 51 53 166.76 -385313.44 -961477.50 11624250.0 -776672.8 368879.1 52 54 255705.53 -270973.31 -966193.44 8228418.0 6293618.0 188904.8
8. Resultados
Una vez realizado el análisis estructural estático para condiciones de operación y tormenta con el programa SACS, se realiza la interpretación de resultados y se genera el resumen con la revisión de: elementos, juntas tubulares, desplazamientos y cimentación (pilotes bajo la línea de lodos).
8.1 Relaciones de Interacción en elementos
A continuación se presenta de manera gráfica los elementos de pilotes, subestructura, superestructura, cubiertas superior e inferior con las máximas relaciones de Interacción de esfuerzos (RI).
Figura 32.- Máximas relaciones de Interacción en pilotes sobre la línea de lodos. Max=0.556.
Figura 33.- Máximas relaciones de Interacción en la subestructura. Max=0.745.
Figura 34.- Máximas relaciones de Interacción en superestructura. Max=0.559.
* * * M E M B E R G R O U P S U M M A R Y * * * API RP2A 21ST/AISC 9TH
MAX. DIST EFFECTIVE CM GRUP CRITICAL LOAD UNITY FROM * APPLIED STRESSES * *** ALLOWABLE STRESSES *** CRIT LENGTHS * VALUES * ID MEMBER COND CHECK END AXIAL BEND-Y BEND-Z AXIAL EULER BEND-Y BEND-Z COND KLY KLZ Y Z M KGSMM KGSMM KGSMM KGSMM KGSMM KGSMM KGSMM M M 12A 227- 229 53 0.07 4.0 -0.10 -1.40 1.04 .18E+02.13E+03.25E+02.25E+02 C<.15 3.7 3.7 0.85 0.85 14A 186- 185 48 0.18 1.8 -0.08 -0.08 4.38 .20E+02.77E+03.25E+02.25E+02 C<.15 1.6 1.6 0.85 0.85 14B 141- 140 48 0.09 0.0 -0.60 0.84 -1.03 .18E+02.11E+03.25E+02.25E+02 C<.15 4.4 4.4 0.85 0.85 14P 33- 251 48 0.30 0.9 -0.02 4.28 6.24 .20E+02.23E+04.25E+02.25E+02 C<.15 0.9 0.9 0.85 0.85 16A 199- 198 48 0.10 0.0 0.57 -0.13 -1.77 .20E+02.13E+03.25E+02.25E+02 TN+BN 4.5 4.5 0.85 0.85 16C 228- 286 53 0.56 0.0 -7.12 -4.18 1.52 .18E+02.87E+02.25E+02.25E+02 C>.15A 5.5 5.5 0.85 0.85 18A 136- 137 47 0.10 0.0 -0.57 0.83 -1.44 .16E+02.37E+02.25E+02.25E+02 C<.15 9.6 9.6 0.85 0.85 18B 212- 213 53 0.36 4.2 -3.62 -3.53 0.96 .16E+02.38E+02.25E+02.25E+02 C>.15A 9.4 4.2 0.85 0.85 20B 199- 201 54 0.26 5.9 -2.03 -0.49 3.20 .15E+02.26E+02.25E+02.25E+02 C<.15 12.9 5.9 0.85 0.85 20C 182- 197 54 0.74 20.1 -6.38 3.29 0.73 .12E+02.14E+02.25E+02.25E+02 C>.15A 17.6 17.6 0.85 0.85 20D 184- 185 54 0.64 5.1 -3.79 -2.74 -0.27 .82E+01.82E+01.25E+02.25E+02 C>.15A 23.2 6.1 0.85 0.85 20E 190- 191 48 0.31 1.8 -2.29 -2.17 0.86 .95E+01.95E+01.35E+02.35E+02 C>.15A 21.0 1.8 0.85 0.85 20F 188- 180 51 0.42 7.9 -3.54 -3.29 0.43 .13E+02.15E+02.25E+02.25E+02 C>.15A 16.9 7.9 0.85 0.85 22D 201- 210 48 0.46 14.7 -5.26 2.20 -1.33 .15E+02.25E+02.25E+02.25E+02 C>.15A 14.3 14.3 0.85 0.85 24A 137- 232 52 0.26 1.9 -3.82 1.64 0.56 .20E+02.23E+04.25E+02.25E+02 C>.15B 1.9 1.9 0.85 0.85 24B 143- 177 52 0.12 0.0 -2.74 0.72 -0.02 .28E+02.58E+04.35E+02.35E+02 C<.15 1.0 1.0 0.85 0.85 24C 178- 180 48 0.56 0.0 -5.51 -2.68 -0.92 .13E+02.17E+02.25E+02.25E+02 C>.15A 19.0 19.0 0.85 0.85 24D 148- 174 50 0.29 2.1 -3.58 -0.27 -2.74 .20E+02.19E+04.25E+02.25E+02 C>.15B 2.1 2.1 0.85 0.85 24F 251- 146 48 0.44 1.5 4.46 4.56 3.15 .20E+02.27E+04.25E+02.25E+02 TN+BN 1.5 1.5 0.85 0.85 24K 167- 168 47 0.30 2.1 -4.02 -0.25 -2.56 .20E+02.14E+04.25E+02.25E+02 C>.15B 2.1 2.1 0.85 0.85 CL1 225- 231 53 0.36 5.7 -3.39 4.90 0.71 .20E+02.28E+03.25E+02.25E+02 C>.15B 6.9 5.7 0.85 0.85 LG2 146- 235 54 0.29 4.3 -3.11 2.81 1.52 .20E+02.14E+03.24E+02.24E+02 C>.15B 11.9 11.9 0.85 0.85 LG3 235- 180 47 0.25 3.1 -2.56 -2.54 1.30 .19E+02.83E+03.24E+02.24E+02 C<.15 4.9 4.9 0.85 0.85 LG4 182- 195 54 0.49 1.8 8.47 -1.55 0.70 .20E+02.69E+02.24E+02.24E+02 TN+BN 16.2 16.2 0.85 0.85 LG5 201- 218 48 0.33 4.6 8.22 -1.16 -0.12 .28E+02.93E+02.34E+02.34E+02 TN+BN 13.9 13.9 0.85 0.85 LG6 218- 222 48 0.30 0.0 7.10 1.17 0.94 .28E+02.36E+03.35E+02.35E+02 TN+BN 6.9 0.8 0.85 0.85 MU2 213- 208 50 0.00 0.0 0.00 -0.01 0.00 .28E+02.51E+05.35E+02.35E+02 SHEAR 0.4 0.4 0.85 0.85 OIZ 197- 241 47 0.00 0.0 0.00 -0.01 -0.01 .28E+02.53E+05.35E+02.35E+02 SHEAR 0.4 0.4 0.85 0.85 PL1 3- 179 48 0.50 2.1 -6.24 -9.03 -3.70 .28E+02.30E+04.35E+02.35E+02 C>.15B 2.1 2.1 0.85 0.85 PL2 179- 192 48 0.54 0.0 -6.24 -9.03 -3.70 .23E+02.59E+02.35E+02.35E+02 C>.15A 14.8 14.8 0.85 0.85 PL4 183- 196 54 0.35 16.2 -6.74 -1.27 1.05 .22E+02.51E+02.35E+02.35E+02 C>.15A 16.2 16.2 0.85 0.85 PL5 194- 211 51 0.56 8.4 -9.06 -1.22 0.08 .18E+02.77E+02.25E+02.25E+02 C>.15A 13.9 13.9 0.85 0.85 PL6 214- 221 54 0.50 0.8 -8.73 1.08 -1.30 .20E+02.23E+05.25E+02.25E+02 C>.15B 0.8 0.8 0.85 0.85 PL7 220- 225 53 0.29 0.0 -2.87 0.63 -3.65 .20E+02.63E+05.25E+02.25E+02 C<.15 0.5 0.5 0.85 0.85 T-1 314- 318 49 0.38 1.8 -1.45 3.07 -0.50 .62E+01.62E+01.22E+02.25E+02 C>.15A 7.3 9.1 0.85 0.85 T-2 296- 306 45 0.37 0.7 -0.06 -4.82 0.74 .15E+02.61E+03.17E+02.19E+02 SHEAR 0.7 0.7 0.85 0.85 T-3 9123-9120 45 0.47 1.3 0.35 -0.98 -0.34 .15E+02.95E+03.17E+02.19E+02 SHEAR 1.3 1.3 0.85 0.85 T-4 9140- 294 49 0.13 0.0 1.59 1.73 -0.39 .28E+02.69E+02.28E+02.35E+02 TN+BN 2.2 2.2 0.85 0.85 TPB 70- 54 52 0.36 1.5 1.29 -5.74 0.36 .20E+02.30E+02.20E+02.25E+02 TN+BN 2.0 1.5 0.85 0.85
8.2 Relaciones de Interacción en juntas tubulares
En el siguiente listado se muestran las Relaciones de Interacción (RI) de esfuerzos en las juntas tubulares, como se puede ver, todas las juntas son menores que la unidad.
* * J O I N T C A N S U M M A R Y * * (UNITY CHECK ORDER)
**************** ORIGINAL ************* ***************** DESIGN **************
JOINT DIAMETER THICKNESS YLD STRS UC DIAMETER THICKNESS YLD STRS UC (CM) (CM) (KGSMM) (CM) (CM) (KGSMM) 161 60.960 1.270 25.320 0.921 60.960 1.270 25.320 0.921 251 60.960 1.270 25.320 0.830 60.960 1.270 25.320 0.830 169 60.960 1.270 25.320 0.801 60.960 1.270 25.320 0.801 174 60.960 1.270 25.320 0.787 60.960 1.270 25.320 0.787 168 60.960 1.270 25.320 0.735 60.960 1.270 25.320 0.735 175 60.960 1.270 25.320 0.717 60.960 1.270 25.320 0.717 286 40.640 1.905 25.320 0.610 40.640 1.905 25.320 0.610 287 40.640 1.905 25.320 0.592 40.640 1.905 25.320 0.592 226 91.440 3.180 25.320 0.554 91.440 3.180 25.320 0.554 228 91.440 3.180 25.320 0.513 91.440 3.180 25.320 0.513 182 102.870 3.175 35.150 0.483 102.870 3.175 35.150 0.483 231 91.440 3.180 25.320 0.479 91.440 3.180 25.320 0.479 180 102.870 3.175 35.150 0.466 102.870 3.175 35.150 0.466 146 102.870 3.175 35.150 0.466 102.870 3.175 35.150 0.466 178 102.870 3.175 35.150 0.450 102.870 3.175 35.150 0.450 142 102.870 3.175 35.150 0.447 102.870 3.175 35.150 0.447 210 102.870 3.175 35.150 0.446 102.870 3.175 35.150 0.446 197 102.870 3.175 35.150 0.442 102.870 3.175 35.150 0.442 54 35.560 1.270 25.320 0.423 35.560 1.270 25.320 0.423 191 102.870 3.175 35.150 0.410 102.870 3.175 35.150 0.410 113 35.560 1.270 25.320 0.409 35.560 1.270 25.320 0.409 53 35.560 1.270 25.320 0.403 35.560 1.270 25.320 0.403
201 102.870 3.175 35.150 0.401 102.870 3.175 35.150 0.401 301 40.640 1.905 25.320 0.375 40.640 1.905 25.320 0.375 322 91.440 3.180 25.320 0.371 91.440 3.180 25.320 0.371 195 102.870 3.175 35.150 0.371 102.870 3.175 35.150 0.371 33 35.560 1.270 25.320 0.365 35.560 1.270 25.320 0.365 9 35.560 1.270 25.320 0.311 35.560 1.270 25.320 0.311 18 35.560 1.270 25.320 0.299 35.560 1.270 25.320 0.299 133 35.560 1.270 25.320 0.297 35.560 1.270 25.320 0.297 213 102.870 3.175 35.150 0.292 102.870 3.175 35.150 0.292 164 60.960 1.270 25.320 0.291 60.960 1.270 25.320 0.291 232 60.960 1.270 25.320 0.285 60.960 1.270 25.320 0.285 234 102.870 1.587 25.320 0.283 102.870 1.587 25.320 0.283 172 60.960 1.270 25.320 0.278 60.960 1.270 25.320 0.278 134 35.560 1.270 25.320 0.275 35.560 1.270 25.320 0.275 235 102.870 1.587 25.320 0.263 102.870 1.587 25.320 0.263 218 102.870 3.175 35.150 0.262 102.870 3.175 35.150 0.262 256 60.960 1.270 25.320 0.259 60.960 1.270 25.320 0.259 10 35.560 1.270 25.320 0.257 35.560 1.270 25.320 0.257 7 35.560 1.270 25.320 0.256 35.560 1.270 25.320 0.256 171 60.960 1.270 25.320 0.254 60.960 1.270 25.320 0.254 233 102.870 1.587 25.320 0.251 102.870 1.587 25.320 0.251 165 60.960 1.270 25.320 0.222 60.960 1.270 25.320 0.222 86 35.560 1.270 25.320 0.217 35.560 1.270 25.320 0.217 73 35.560 1.270 25.320 0.213 35.560 1.270 25.320 0.213 111 35.560 1.270 25.320 0.210 35.560 1.270 25.320 0.210 170 60.960 1.270 25.320 0.209 60.960 1.270 25.320 0.209 118 35.560 1.270 25.320 0.207 35.560 1.270 25.320 0.207 253 60.960 1.270 25.320 0.193 60.960 1.270 25.320 0.193 85 35.560 1.270 25.320 0.186 35.560 1.270 25.320 0.186 55 35.560 1.270 25.320 0.177 35.560 1.270 25.320 0.177 110 35.560 1.270 25.320 0.175 35.560 1.270 25.320 0.175 177 60.960 1.270 35.150 0.163 60.960 1.270 35.150 0.163 163 60.960 1.270 25.320 0.162 60.960 1.270 25.320 0.162 162 60.960 1.270 25.320 0.153 60.960 1.270 25.320 0.153 12 35.560 1.270 25.320 0.149 35.560 1.270 25.320 0.149 16 35.560 1.270 25.320 0.147 35.560 1.270 25.320 0.147 34 35.560 1.270 25.320 0.147 35.560 1.270 25.320 0.147 11 35.560 1.270 25.320 0.145 35.560 1.270 25.320 0.145 101 35.560 1.270 25.320 0.136 35.560 1.270 25.320 0.136 173 60.960 1.270 25.320 0.136 60.960 1.270 25.320 0.136 90 35.560 1.270 25.320 0.135 35.560 1.270 25.320 0.135 72 35.560 1.270 25.320 0.129 35.560 1.270 25.320 0.129 167 60.960 1.270 35.150 0.126 60.960 1.270 35.150 0.126 14 35.560 1.270 25.320 0.125 35.560 1.270 25.320 0.125 120 35.560 1.270 25.320 0.124 35.560 1.270 25.320 0.124 252 60.960 1.270 25.320 0.120 60.960 1.270 25.320 0.120 100 35.560 1.270 25.320 0.117 35.560 1.270 25.320 0.117 61 35.560 1.270 25.320 0.115 35.560 1.270 25.320 0.115 25 35.560 1.270 25.320 0.109 35.560 1.270 25.320 0.109 26 35.560 1.270 25.320 0.108 35.560 1.270 25.320 0.108 62 35.560 1.270 25.320 0.105 35.560 1.270 25.320 0.105 103 35.560 1.270 25.320 0.105 35.560 1.270 25.320 0.105 139 45.720 1.270 25.320 0.104 45.720 1.270 25.320 0.104 4 35.560 1.270 25.320 0.102 35.560 1.270 25.320 0.102 127 35.560 1.270 25.320 0.101 35.560 1.270 25.320 0.101 141 60.960 1.905 35.150 0.099 60.960 1.905 35.150 0.099 89 35.560 1.270 25.320 0.099 35.560 1.270 25.320 0.099 138 60.960 1.905 35.150 0.097 60.960 1.905 35.150 0.097 166 60.960 1.270 35.150 0.096 60.960 1.270 35.150 0.096 140 45.720 1.270 25.320 0.095 45.720 1.270 25.320 0.095 135 35.560 1.270 25.320 0.091 35.560 1.270 25.320 0.091 137 60.960 1.905 35.150 0.088 60.960 1.905 35.150 0.088 136 60.960 1.905 35.150 0.088 60.960 1.905 35.150 0.088 17 35.560 1.270 25.320 0.083 35.560 1.270 25.320 0.083 19 35.560 1.270 25.320 0.083 35.560 1.270 25.320 0.083 148 60.960 2.540 35.150 0.079 60.960 2.540 35.150 0.079 143 60.960 1.905 35.150 0.076 60.960 1.905 35.150 0.076 96 35.560 1.270 25.320 0.072 35.560 1.270 25.320 0.072 176 60.960 1.270 35.150 0.063 60.960 1.270 35.150 0.063 229 40.640 1.905 25.320 0.061 40.640 1.905 25.320 0.061 184 50.800 1.905 35.150 0.059 50.800 1.905 35.150 0.059 215 45.720 1.905 35.150 0.055 45.720 1.905 35.150 0.055 56 35.560 1.270 25.320 0.055 35.560 1.270 25.320 0.055 97 35.560 1.270 25.320 0.055 35.560 1.270 25.320 0.055 216 45.720 1.905 35.150 0.053 45.720 1.905 35.150 0.053 145 60.960 2.540 35.150 0.053 60.960 2.540 35.150 0.053 129 35.560 1.270 25.320 0.052 35.560 1.270 25.320 0.052 185 50.800 1.905 35.150 0.051 50.800 1.905 35.150 0.051 187 50.800 1.905 35.150 0.050 50.800 1.905 35.150 0.050 230 40.640 1.905 25.320 0.050 40.640 1.905 25.320 0.050 188 50.800 1.905 35.150 0.049 50.800 1.905 35.150 0.049 189 50.800 1.905 35.150 0.048 50.800 1.905 35.150 0.048 199 50.800 1.905 35.150 0.046 50.800 1.905 35.150 0.046 212 45.720 1.905 35.150 0.045 45.720 1.905 35.150 0.045 227 40.640 1.905 25.320 0.045 40.640 1.905 25.320 0.045 186 50.800 1.905 35.150 0.044 50.800 1.905 35.150 0.044 198 50.800 1.905 35.150 0.044 50.800 1.905 35.150 0.044 190 50.800 1.905 35.150 0.040 50.800 1.905 35.150 0.040 193 50.800 1.905 35.150 0.035 50.800 1.905 35.150 0.035
8.3 Desplazamientos
A continuación se muestran una tabla de los desplazamientos en la planta principal como resultado de todas las combinaciones de carga. Este es el nivel donde se presentan los desplazamientos más desfavorables para el nodo 9123.
MAXIMUM JOINT DISPLACEMENTS REPORT
LOAD DEFL(X) DEFL(Y) DEFL(Z) DEFL(T) COND JOINT (cm) JOINT (cm) JOINT (cm) JOINT (cm) 39 304 1.913 347 -0.077 9123 -1.423 9123 2.352 40 347 1.468 346 2.261 9122 -1.434 346 2.983 41 370 -0.645 346 3.260 9122 -1.460 346 3.513 42 370 -2.164 346 2.256 9122 -1.452 381 3.354 43 370 -2.715 346 0.042 9123 -1.457 9123 3.080 44 346 -2.201 370 -2.210 9123 -1.491 9122 3.336 45 346 -0.692 370 -3.253 9123 -1.496 370 3.521 46 371 1.406 370 -2.311 9123 -1.468 381 3.006 47 304 14.395 347 -0.203 9123 -1.667 9122 14.475 48 9122 11.453 346 13.806 9122 -1.663 346 18.006 49 9122 1.703 346 18.070 9122 -1.470 346 18.198 50 370 -11.694 346 13.397 9141 -1.444 370 17.795 51 370 -15.486 346 0.167 9141 -1.470 294 15.550 52 346 -11.907 370 -13.146 9140 -1.426 346 17.746 53 346 -1.661 370 -19.644 9123 -1.509 370 19.735 54 9123 11.193 370 -14.025 9123 -1.685 370 18.014
Siendo el nodo 9123 con el mayor desplazamiento en Z tanto en operación como en tormenta se presentó en el nodo 9123, siendo en la combinación de carga 45 a 270° (-Y) en la condición de Operación y en la combinación de carga 54 a 315° (+Y) en la condición de Tormenta. Se tomará al nodo 321 como base de referencia para la revisión de los desplazamientos, siendo este nodo la ubicación de la pierna del eje BC.
JOINT DISPLACEMENTS AND ROTATIONS REPORT
LOAD ********* cm ********** ********* radians *********
JOINT COND DEFL(X) DEFL(Y) DEFL(Z) ROT(X) ROT(Y) ROT(Z) 321 45 -0.3820 -3.2357 -1.1933 0.0003 0.0004 0.0009 54 10.2473 -14.0059 -1.4497 0.0003 0.0000 0.0031 9123 45 -0.1126 -3.0930 -1.4957 0.0004 0.0002 0.0010 54 11.1933 -13.5250 -1.6848 0.0004 -0.0003 0.0031
A continuación, en la figura siguiente, se presentan la ubicación de los dos nodos:
Figura 35.- Ubicación de los nodos 321 y 9123 en la cubierta principal.
Tabla 12.- Desplazamientos máximos relativos entre los nodos 321 y 9123
Desplazamientos máximos relativos; Nodo de referencia 321 Desplazamientos permisibles
Dirección Operación Tormenta
Desplazamiento
(cm) Combinación
de carga Desplazamiento
(cm) Combinación
de carga Longitud
(cm) L/200 (cm)
Componente X 0.269 45 0.946 54
331.80 1.66
Componente Y 0.143 45 0.481 54
Componente Z 0.302 45 0.235 54
Como se puede ver en la tabla, todos los desplazamiento son menores que el permisible, presentándose el máximo en dirección X para la condición de tormenta 54 en 315° (+X-Y) con 0.946 cm.
8.4 Revisión de cimentación
A continuación se presentan los factores de seguridad de los pilotes para condiciones de operación y tormenta, obtenidos del análisis:
Factores de seguridad en Operación:
* * * S O I L M A X I M U M A X I A L C A P A C I T Y S U M M A R Y * * *
PILE GRP ********* PILE ********* ************** COMPRESSION ************* **************** TENSION ***************
JT PILEHEAD WEIGHT PEN. CAPACITY MAX. CRITICAL CONDITION CAPACITY MAX. CRITICAL CONDITION *MAXIMUM*
O.D. THK. (INCL. WT) LOAD LOAD LOAD SAFETY (INCL. WT) LOAD LOAD LOAD SAFETY UNITY LOAD IN IN KIPS FT KIPS KIPS KIPS CASE FACTOR KIPS KIPS KIPS CASE FACTOR CHECK CASE
1 PIL 36.00 2.25 158.0 279.2 -5145.6 -1061.0 -1061.0 43 4.85 4680.7 0.0 0.0 39 100.00 0.41 43 2 PIL 36.00 2.25 158.0 279.2 -5145.6 -944.2 -944.2 46 5.45 4680.7 0.0 0.0 39 100.00 0.37 46 3 PIL 36.00 2.25 158.0 279.2 -5145.6 -936.4 -936.4 40 5.50 4680.7 0.0 0.0 39 100.00 0.36 40
Factores de seguridad en Tormenta:
* * * S O I L M A X I M U M A X I A L C A P A C I T Y S U M M A R Y * * *
PILE GRP ********* PILE ********* ************** COMPRESSION ************* **************** TENSION ***************
JT PILEHEAD WEIGHT PEN. CAPACITY MAX. CRITICAL CONDITION CAPACITY MAX. CRITICAL CONDITION *MAXIMUM*
O.D. THK. (INCL. WT) LOAD LOAD LOAD SAFETY (INCL. WT) LOAD LOAD LOAD SAFETY UNITY LOAD IN IN KIPS FT KIPS KIPS KIPS CASE FACTOR KIPS KIPS KIPS CASE FACTOR CHECK CASE
1 PIL 36.00 2.25 158.0 279.2 -5145.6 -2195.4 -2195.4 51 2.34 4680.7 574.6 574.6 47 8.15 0.64 51 2 PIL 36.00 2.25 158.0 279.2 -5145.6 -2130.8 -2130.8 54 2.41 4680.7 776.8 776.8 50 6.03 0.62 54 3 PIL 36.00 2.25 158.0 279.2 -5145.6 -2123.3 -2123.3 48 2.42 4680.7 783.5 783.5 52 5.97 0.62 48
Tabla 13.- Factores de seguridad para la condición más desfavorable en Operación y Tormenta
PILOTE PROFUNDIDAD DE
PENETRACIÓN (ft)
FACTOR DE SEGURIDAD EN
OPERACIÓN
FACTOR DE SEGURIDAD EN
TORMENTA EJE NODO INCLINACIÓN
BC 1 Pilote de esquina 1 277.20 4.85 2.34
BA 2 Pilote de esquina 2 277.20 5.45 2.41
AC 3 Pilote de esquina 3 277.20 5.50 2.42
Se observa que los factores mínimos de seguridad en los pilotes obtenidos para condiciones de operación y tormenta son mayores que los permisibles, siendo los mínimos para operación en el pilote BA de 4.85 mayor a 2.0 y para tormenta en el pilote BC de 2.34 mayor que 1.5, tal como se indica en el API RP 2A-WSD.
9. Conclusiones y recomendaciones
La Subdirección de Producción de la Región Marina Suroeste (RMSO) proyectó la construcción e instalación de la plataforma de producción, Abktun-A1 (PB-Abk-A1); la cual, manejará una producción máxima de 200 MBPD de aceite y 300 MMPCD de gas, integrando además cualquier infraestructura de proceso y servicios que se prevea necesaria en el área, para garantizar la operación confiable y segura en las situaciones actual y futura planeada.
Dentro de los alcances de este proyecto se contempla el diseño de un trípode intermedio que conectará mediante los puentes rectangulares (de aproximadamente 100 metros de longitud entre apoyos) a la Plataforma de Producción Abkatun-A2 (PB-Abk-A2) y al tetrápodo existente. En este documento se describe la memoria de cálculo del análisis de operación y tormenta del trípode intermedio, bajo las normas y estándares descritos más adelante.
Con base en que en el presente proyecto, solamente se desarrollará la ingeniería conceptual, los trípodes se localizan en el mismo tirante de agua. Solamente se diseñará el trípode intermedio del sistema de interconexión con el tetrápodo, por ser la estructura que demanda la mayor resistencia; la ingeniería conceptual de este trípode, será válida para los dos trípodes; es decir, no se realizarán análisis independientes para cada uno de los trípodes.
Se realizó un análisis estructural elástico para condiciones de Operación y Tormenta del trípode entre el octápodo PB-ABK-A2 y el tetrápodo existente de acuerdo con los lineamientos establecidos en el API RP 2A, edición 21 y la NRF-003-PEMEX-2007.
Se consideraron 3 condiciones básicas de cargas gravitacionales, 16 condiciones básicas de cargas ambientales y 17 combinaciones de carga de las cuales 8 combinaciones son de operación con las cargas ambientales del puente, 8 combinaciones son de tormenta con las cargas ambientales del puente y una es de prueba hidrostática.
En la evaluación de la cimentación, se observa que se presenta una RI de esfuerzos máximos de 0.556, en el pilote de la pierna eje BC, siendo menor a la unidad, por lo que el comportamiento de los mismos es adecuado arriba de la línea de lodos.
En los elementos que conforman a la subestructura, la máxima relación de interacción de esfuerzos no rebasa el valor máximo permisible de 1.0 siendo de 0.745 y se presenta en un elemento diagonal de la subestructura entre las elevaciones -7.620 m y -23.622 m.
En la cubierta superior se presenta la máxima relación de interacción en una diagonal, con un máximo de 0.559, por lo que se observa que la estructura se comporta adecuadamente de acuerdo a las cargas consideradas, dado que este valor no rebasa el máximo permisible de 1.0.
En la evaluación de las juntas, las RI de esfuerzos que se presentaron tuvieron menores valores a la unidad, por lo que se encuentran dentro de las recomendaciones establecidas en la normatividad vigente para las solicitaciones de carga consideradas.
Los desplazamiento máximos relativos en operación y tormenta fueron menores que el permisible de 1.66 cm, presentándose el máximo para la combinación de tormenta en la dirección de 315° para la condición de carga 54 con un valor de 0.946 cm.
Al analizar la cimentación de la plataforma compuesta a base de 3 pilotes tubulares de punta abierta de 91.44 cm (36 pulgadas) de diámetro bajo la línea de lodos, se obtuvo un factor de seguridad mínimo de 4.85 en condiciones de operación mayor a 2.0 y de 2.34 mayor a 1.5 en condiciones de tormenta. De lo anterior, se concluye que los pilotes son adecuados ya que los factores de seguridad por capacidad de carga son superiores a los mínimos indicados por API RP 2A-WSD.
De acuerdo a lo observado en los resultados del análisis de evaluación, se muestra que la plataforma cumple con los parámetros de seguridad que se marcan en la Norma NRF-003-PEMEX-2007, “Diseño y Evaluación de Plataformas Marinas Fijas en el Golfo de México”.
