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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

EFECTO DE LA ELEVACIÓN DE CUBIERTA INFERIOR EN LA RESISTENCIA LATERAL

ÚLTIMA Y PROBABILIDAD DE FALLA POR OLEAJE DE PLATAFORMAS MARINAS FIJAS TIPO JACKET

Mario García Tenorio1, Marcelino López Cornejo1, José Luis Morales Contreras1, Claudia

Rendón Conde1, Dante Campos2, César Ortega3, Alberto Soriano4

RESUMEN Como parte de los trabajos relacionados con la primera revisión de la NRF-003-PEMEX-2000, fue necesario revisar la influencia de la elevación de cubiertas inferior (ECI) en la respuesta estructural y en su seguridad en términos de un factor de reserva de resistencia y de la correspondiente probabilidad de falla anual. Se consideraron dos elevaciones típicas, 15.85m y 19.10 m. Se encontró que en todos los casos, la capacidad a fuerza cortante de la bahía de la cubierta es mayor para la ECI de 15.85 m, que los factores de reserva de resistencia, en general, son mayores al elevar la cubierta, y que las probabilidades de falla anual siempre son menores en los casos de ECI de 19.10 m.

ABSTRACT In relation to the works associated with the first revision of the NRF-003-PEMEX-2000, it was necessary to review the influence of the lower deck elevation (LDE) in the structural response and its security in terms of a resistance reserve factor and of the corresponding annual probability of failure. Two typical elevations, 15.85 m and 19.10 m, were considered. It was found that in all the cases, the capacity to shear force of the deck bay is greater for the LDE of 15.85 m, the resistance reserve factors, in general, are greater when the deck is elevated, and that the annual probability of failure always is minor in the cases of LDE of 19.10 m.

INTRODUCCIÓN Las estructuras estudiadas son de octópoda (8 piernas) tipo “jacket”, constituidos por cuatro componentes principales: subestructura, superestructura, cimentación y accesorios. La subestructura, denominada “Jacket”, está constituida por elementos tubulares y estructurados mediante dos marcos longitudinales, cuatro marcos transversales y plantas de arriostramiento, marcos planos horizontales, cuya cantidad depende del tirante de agua (ver figuras 1 y 3). La superestructura esta formada por elementos tubulares y elementos de alma abierta, los cuales son estructurados mediante dos marcos longitudinales, cuatro marcos transversales y dos cubiertas principales. La cimentación está conformada por ocho pilotes, elementos tubulares de punta abierta, los cuales, en la parte del jacket, se aloja en el interior de las piernas y se conectan con las columnas de la superestructura en un punto llamado “punto de trabajo”. Los pilotes inician desde el punto de trabajo hasta la longitud de penetración por diseño. 1. Ingeniero Especialista, Instituto Mexicano del Petróleo, Av. Ejercito Nacional no.1130 Edificio Multiva,

Col. Los Morales Polanco, C.P. 11510 México D.F. Teléfono: (55)9175-8718; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]

2. Doctor, Investigador, Coordinador Técnico de Proyectos, Instituto Mexicano del Petróleo, Av. Ejercito Nacional no.1130 Edificio Multiva, Col. Los Morales Polanco, C.P. 11510 México D.F. Teléfono: (55)9175-8742; [email protected]

3. Maestro, Especialista, Instituto Mexicano del Petróleo, Av. Ejercito Nacional no.1130 Edificio Multiva, Col. Los Morales Polanco, C.P. 11510 México D.F. Teléfono: (55)9175-8753; [email protected]

4. Jefe de proyecto, Av. Ejercito Nacional no.1130 Edificio Multiva, Col. Los Morales Polanco, C.P. 11510 México D.F. Teléfono: (55)9175-8738; [email protected]

XV Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, 2006

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Los accesorios son elementos no estructurales, los cuales sirven de apoyo para las etapas de instalación y operación de las plataformas marinas. Éstos pueden variar de acuerdo al tipo de servicio de la plataforma y son: orejas de izaje, orejas de arrastre o marco de arrastre, sistema de inundación, atracaderos, defensas de pierna, defensas de ducto, camisas de succión, sumideros, conductores, ductos ascendentes, entre otros. Por el servicio que presentan todas las plataformas marinas analizadas en este trabajo son clasificadas como de perforación y, según la NRF-003-PEMEX-2000, por el volumen de producción manejado se clasifican como de altas y muy altas consecuencias.

METODOLOGÍA Para cada plataforma, con elevación de cubierta inferior original de +15.85 ó 19.10 m, se aplican los siguientes pasos:

1. Modelado geométrico en 3D. 2. Generar las cargas gravitacionales. 3. Generar las cargas laterales para cada dirección de análisis (cargas por oleaje, corriente y viento) y

combinaciones de carga lateral y gravitacional. 4. Realizar análisis de resistencia última por oleaje en 8 direcciones. 5. Obtener el Factor de Reserva de Resistencia (RSR por sus siglas en inglés) y dirección más débil de

la plataforma. El RSR relaciona al cortante basal resistente de la plataforma, correspondiente a una ola última, con el cortante de referencia, correspondiente a la ola con periodo de retorno de 100 años.

6. Determinar las ecuaciones que rigen el comportamiento debido al efecto: del oleaje, corriente y viento sobre la estructura.

7. Estimar la capacidad de la cubierta. 8. Empleando un algoritmo propuesto en trabajos previos (Ortega y otros, 2006), se calcula la

probabilidad de falla anual en cada caso. 9. Análisis y discusión de los resultados. 10. Al final se elevan a 19.10 m ó se reducen a +15.85 m, según la elevación de cubierta inferior

original, se revisan los diseños y se aplican los pasos del 4 al 9. MODELOS GEOMÉTRICOS EN 3D La generación de los modelos geométricos tridimensionales de las estructuras marinas en estudio se realizó a través del módulo PRECEDE, del programa de análisis Structural Analysis Computer System (SACS por sus siglas en inglés) (2006). Todos los elementos que fueron modelados aportan rigidez al sistema estructural. En la modelación también se consideraron los daños principales que tienen los elementos estructurales; sin embargo, en algunos casos en donde el daño no era importante se optó por considerar al elemento sano. La configuración de los marcos longitudinales y transversales así como las propiedades geométricas de todos y cada uno de los elementos estructurales fueron obtenidas de los planos estructurales existentes. Los elementos estructurales son de acero ASTM A-36 y acero ASTM A-572 GRADO 50 para canutos, en las zonas de juntas tubulares entre elementos principales en el jacket. GENERACIÓN DE CARGAS GRAVITACIONALES Es una parte de las consideraciones del análisis y contempla toda la carga vertical aplicada a la estructura debida a:

• Peso propio de la estructura. • Carga muerta. • Carga viva. • Carga de equipo • Peso de accesorios.

Defensas de pierna. Atracaderos. Ducto ascendente. Defensa de ducto ascendente. Conductores.

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GENERACIÓN DE CARGAS LATERALES La carga lateral por oleaje, corriente y viento fue generada por medio del módulo SEASTATE del programa de computo SACS considerando los parámetros meteorológicos y oceanográficos de tormenta mostrados en la tabla 1. Se tomaron en cuenta todos los elementos estructurales y no estructurales que obstruyen el paso libre de las olas y que generan fuerzas o descargas en la estructura. Bajo las consideraciones anteriores se generaron las fuerzas correspondientes para las ocho direcciones de análisis +X (0°), +X+Y (45°), +Y (90°), +Y-X (135°), -X (180°), -X-Y (225°), -Y (270°) y, +X-Y (315°), (ver figuras 7 y 8).

Tabla 1 Parámetros meteorológicos y oceanográficos en condición de tormenta para el análisis de Resistencia Última (OWI, 1996, NRF-003-PEMEX-2000).

E v a l u a c i ó n

Resistencia última P a r á m e t r o s D i s e ñ o Ola de referencia Alta Muy alta

Período de retorno de referencia (años) 171 100 854 1431

Altura de ola máxima (m) 16.70 15.00 21.50 23.00 Período de la ola (s) 11.74 11.26 13.21 13.69 Marea astronómica (m) 0.76 0.76 0.76 0.76 Marea de tormenta (m) 1.01 0.95 1.19 1.24 Velocidad máxima de viento a 10 m sobre el NMM (m/s), promedio de:

3 s 58.08 52.60 74.90 80.02 5 s 56.13 50.83 72.38 77.33 15 s 51.93 47.02 66.96 71.54 1 min 46.63 42.22 60.13 64.24 1 hr 38.96 35.28 50.24 53.68

Velocidad de corriente (cm/s): 0% de la profundidad 131 115 178 193 50% de la profundidad 100 86 124 133 95% de la profundidad 46 41 58 61


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Figura 1 Modelos geométricos estructurales.

ANÁLISIS DE RESISTENCIA ÚLTIMA En los análisis de resistencia última de plataformas marinas se toman en cuenta los elementos tubulares que se sabe tienen un comportamiento no lineal. Aquellos elementos que durante todo el proceso tienen un comportamiento lineal se pueden modelar como elementos elásticos, como sucede con los elementos secundarios de la zona de conductores, los conductores mismos, elementos secundarios de la superestructura, etc.

PP-1 PP-2 PP-3

PP-4 PP-5 PP-6

PP-7 PP-8 PP-9

PP-1 PP-2 PP-3

PP-4 PP-5 PP-6

PP-7 PP-8 PP-9

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La seguridad de la estructura, según la NRF-003-PEMEX-2000 se mide mediante el índice llamado Factor de Reserva de Resistencia (RSR por sus siglas en inglés). Los resultados de estos análisis que se muestran en la tabla 2 y que forman los datos de entrada para el cálculo de la probabilidad de falla anual de cada estructura. Se realizan los análisis de resistencia última en ocho direcciones para encontrar la dirección con menos capacidad de carga (dirección débil). Esto fue con ayuda del módulo COLLAPSE del programa SACS siguiendo el siguiente diagrama de flujo (ver figura 2).

Figura 2 Diagrama para realización de análisis no lineales de resistencia última.

Carga de oleaje Se muestran los parámetros para la evaluación de la resistencia última, así como para los de referencia de la plataforma, contenidos en el anexo A de la NRF-003-PEMEX-2000 (ver tabla 1). Esfuerzos del acero Los análisis de resistencia última se realizaron con los valores medios de las resistencias de los aceros empleados. Para el acero A36 (esfuerzo nominal de fluencia de 36 ksi) se empleó un esfuerzo de fluencia medio de 42 ksi, mientras que para el acero Grado Dual (esfuerzo nominal de fluencia de 50 ksi) se empleó un esfuerzo de fluencia medio de 55.2 ksi (Bruneau et al., 1998,). La NRF-003-PEMEX-2000 y el API-RP-2A (2000) recomiendan tomar el Fy medio para realizar análisis de resistencia no lineal con fines de estimar el RSR de la plataforma. Relación de Reserva de Resistencia Se entiende por relación de reserva de resistencia al cociente entre la máxima carga lateral que soporta la estructura justo antes del colapso y una carga de referencia. Esta carga de referencia se define como la carga generada por una ola con periodo de retorno de 100 años. Se puede apreciar en la tabla 2 que para las elevaciones originales, el correspondiente RSR calculado es satisfactorio con respecto al admisible.

VALIDACIÓN DE

SOFTWARE EVALUACIÓN DE COMPONENTES

FE MODELACIÓN

GEOMETRÍA ESTRUCTURA

ANÁLISIS

VERIFICACIÓN

SISTEMAS MODOS DE FALLA


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Tabla 2 Resultados de los análisis estructurales.

Subestructura Superestructura

15.85 20.63 21.50 1.6 1.76 0.1 +X+Y 2,758 1,545

19.10 24.57 21.50 1.4 1.83 0.3 +Y 2,996 1,141

15.85 20.93 23.00 1.9 1.94 0.0 +Y 3,318 1,304

19.10 24.95 23.00 1.6 2.20 0.4 +Y 3,329 932

15.85 21.28 21.50 1.6 1.86 0.2 -X-Y 2,972 1,619

19.10 25.00 21.50 1.4 1.60 0.1 -Y 2,596 973

17.84 25.00 23.00 1.6 1.87 0.2 +Y 3,449 665

19.10 26.65 23.00 1.6 1.43 -0.1 +Y 2,719 593

19.10 23.50 23.00 1.6 1.90 0.2 -X+Y 3,642 1,960

15.85 20.45 23.00 1.9 1.89 0.0 -X+Y 3,624 2,548

19.10 23.84 23.00 1.6 1.85 0.2 -X 3,367 1,794

15.85 20.65 23.00 1.9 1.83 0.0 -X 3,307 2,232

18.65 24.60 23.00 1.6 1.90 0.2 -X+Y 3,468 1,125

15.85 21.20 23.00 1.9 1.98 0.0 -X+Y 3,591 1,382

19.10 24.80 23.00 1.6 2.15 0.3 -X+Y 3,832 3,101

15.85 20.79 23.00 1.9 2.18 0.1 -X+Y 3,858 3,516

PP-4 78.30 17.84 Muy Alta

PP-7 57.40 19.10 Muy Alta

PP-3 71.39 15.85 Alta

PP-5 49.40 19.10 Muy Alta

PP-2 63.40 15.85 Muy Alta

RSR minimo requerido NRF-003-PEMEX-2000

Tirante (m)Elevación de Cubierta Inferior (m) sobre el

NMM (Diseño)

RSR, Obtenido Dirección más Débil

Elevación de Cubierta Inferior (m) sobre el

NMM (Analizada)

Altura de ola que "roza" el paño inferior de la cubierta

(m)

Altura de ola RU (m), NRF-003-PEMEX-2000

Capacidad (Ton.)

PP-1 57.91 15.85

Dirección débil de la

plataforma

Categoría de Exposición según

la NRF-003-PEMEX-2000

Alta

% que el RSR obtenido supera al

requeridoPlataforma

PP-8 60.75 19.10 Muy Alta

PP-6 50.00 19.10 Muy Alta

7


Descripción de los modos de falla en plataformas con ECI de +15.85 m. Como se puede observar en la figura 3, se presenta con mayor frecuencia el mecanismo de colapso en la cimentación (5 casos), después en la superestructura (2 casos) y por último en la subestructura (1 caso). El modo de falla de la cimentación se presenta como la formación de articulaciones plásticas en el área de máximo momento que ocurre por debajo de la línea de lodos. El modo de falla de la superestructura se presenta como la formación de articulaciones plásticas en las conexiones viga-columna de los ejes principales de la cubierta inferior debido a la carga de oleaje. El colapso en la subestructura se presenta como la formación de articulaciones plásticas y pandeo locales de elementos, ocasionados, específicamente por la alta concentración de carga recibida por el apoyo de un puente sobre la pierna B-4, para la PP-1.

Figura 3 Resultados de los análisis de resistencia última con ECI de +15.85 m.

PP-1 (mecanismo de colapso en subestructura)

PP-2 (mecanismo de colapso en superestructura)

PP-3 (mecanismo de colapso en cimentación)

















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Descripción de los modos de falla en plataformas con ECI de +19.10 m. El tipo de mecanismo de colapso para estas plataformas (ver figura 4), se presentan con el mismo número de casos en las tres partes (cimentación (3 casos), subestructura (3 casos) y superestructura (2 casos)). Los modos de falla para la cimentación y superestructura siguen el mismo sistema descrito para las plataformas con ECI de + 15.85 m. Sin embargo, para la subestructura el modo de falla se debe a la formación plástica y pandeos locales en los elementos que forman juntas tipo K en los marcos transversales.

Figura 4 Resultados de los análisis de resistencia última con elevación en cubierta +19.10 m.



















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PROBABILIDAD DE FALLA La probabilidad de falla anual fP se calcula en este trabajo mediante simulación, para lo cual se hizo un programa muy amigable en Visual Basic. El planteamiento propuesto para determinar la confiabilidad se basa en la utilización de funciones de estado límite. Estas funciones de estados límite se refieren a dos modos de falla:

1. La falla global de la plataforma considerando la capacidad al cortante en la base del jacket. 2. La falla local de la bahía superior del jacket o de las piernas de las cubiertas.

Las funciones de estado límite son las siguientes (Ortega y otros 2006):

( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]wddjjSuRR1 QhQhQBhJCBzg ++−= γγγ (1) ( ) ( )[ ] ( )[ ]wddSuRR2 QhQBhDLCBzg +−= γγ (2)

Donde:

( )zg Función de estado límite de falla z Vector de variables aleatorias { }SRdjR BBh ,,,,, γγγ h Altura de ola anual extrema incierta

uh Altura de ola que causa el colapso de la plataforma ( )uhJC Capacidad del jacket (cortante de basal al colapso) ( )uhDLC Capacidad de las piernas de la cubierta

jQ Cargas de oleaje y corriente sobre el jacket

dQ Cargas de oleaje y corriente sobre las cubiertas

wQ Cargas de viento sobre las cubiertas

Rγ Parámetro incierto de resistencia, media 1.0 y coeficiente de variación de 0.15

jγ Parámetro incierto de cargas de oleaje en el jacket, media 1.0 y coeficiente de variación de 0.15, que reconoce la incertidumbre en la determinación de las fuerzas dadas las características de cierto huracán

dγ Parámetro incierto de cargas de oleaje en las cubiertas, media 1.0 y coeficiente de variación de 0.40

RB Parámetro incierto que representa el sesgo de la capacidad, media de 1.32 y coeficiente de variación de 0.25

SB Parámetro incierto que representa el sesgo de la carga lateral, media de 0.89 y coeficiente de variación de 0.15


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Tabla 3 Probabilidades de falla anuales para las plataformas de perforación estudiadas.

15.85 20.63 21.50 1.76 3.66 1.273E-04

19.10 24.57 21.50 1.83 3.82 6.740E-05

15.85 20.93 23.00 1.94 3.35 4.106E-04

19.10 24.95 23.00 2.20 3.46 2.657E-04

15.85 21.28 21.50 1.86 3.67 1.235E-04

19.10 25.00 21.50 1.60 3.73 9.670E-05

17.84 25.00 23.00 1.87 3.82 6.780E-05

19.10 26.65 23.00 1.43 3.51 2.205E-04

19.10 23.50 23.00 1.90 4.12 1.880E-05

15.85 20.45 23.00 1.89 3.91 4.590E-05

19.10 23.84 23.00 1.85 4.21 1.280E-05

15.85 20.65 23.00 1.83 4.12 1.910E-05

19.10 24.60 23.00 1.90 3.73 9.460E-05

15.85 21.20 23.00 1.98 3.58 1.718E-04

19.10 24.80 23.00 2.15 3.58 1.709E-04

15.85 20.79 23.00 2.18 3.47 2.643E-04PP-8 Muy Alta

PP-6 Muy Alta

PP-7 Muy Alta

PP-4 Muy Alta

PP-5 Muy Alta

PP-2 Muy Alta

PP-3 Alta

Categoría de Exposición según la NRF-003-PEMEX-2000Plataforma

Elevación de Cubierta Inferior (m) sobre el NMM

(Analizada)

PP-1 Alta

Probabilidad de Falla

Altura de ola que "roza" el paño inferior de la cubierta

(m)

Altura de ola RU (m), NRF-003-PEMEX-2000

RSR, Obtenido Dirección más Débil

β calculado dirección débil

CONCLUSIONES Y COMENTARIOS

De acuerdo a los resultados obtenidos que se presentan en la Tabla 2, se observa lo siguiente:

(a). De acuerdo a los resultados obtenidos en los análisis de resistencia última, no se recomienda analizar sólo un cuadrante ya que en la mayoría de las plataformas analizadas la dirección débil se encuentra fuera del cuadrante que usualmente se considera para realizar estos análisis (0°, 45° y 90°). Si no son evidentes las direcciones fuertes de la plataforma se recomienda realizar los análisis de resistencia última en ocho direcciones.

(b). De los resultados de resistencia última por oleaje se observa en general, que las plataformas con una elevación de cubierta de +15.85 m, tienen un factor de reserva de resistencia menor que cuando su cubierta se encuentra a una elevación de +19.10 m. (ver figura 5).

PP-2

PP-3 PP-4

PP-7

PP-8

PP-2

PP-4

PP-7

PP-8

PP-6PP-5

PP-1

PP-6

PP-5

PP-3

PP-1

-20%

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Plataformas analizadas

(RSR

act

-R

SR a

dm)/R

SR a

dm

ECI +15.85 mECI +19.10 m

Figura 5 Relación entre los RSR obtenidos y el RSR requerido para cada plataforma analizada.

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(c). La figura 5 se simplificó a cinco plataformas para poder observar una tendencia de los resultados de los análisis mas clara, el [(RSR actuante – RSR admisible) / RSR admisible] aumenta el 18.65 % promedio, al incrementar la elevación de cubierta de +15.85 a +19.10 m. sobre el NMM, (ver figura 6). El contar con una elevación de cubierta inferior de +19.10 m., nos da más seguridad desde el punto de vista estructural.

PP-8

PP-7

PP-6

PP-5

PP-1

PP-8

PP-7PP-5

PP-1

PP-6

-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

0 1 2 3 4 5 6

Plataformas Analizadas

(RSR

act

- R

SR a

dm) /

RSR

adm

ECI +15.85 m.

ECI +19.10 m.

Figura 6 Relación de RSR act / RSR adm vs plataformas analizadas.

(d). La dirección mas débil que se presenta con mayor frecuencia en las plataformas de perforación analizadas es -X+Y (135°), para cuando la cubierta inferior tiene una ECI de +15.850 m. (ver figura 7) y para cuando la elevación es de +19.10 m, son las direcciones +Y (90°) y –X+Y (135°). (ver figura 8)

Área Más Débil para Colapso

-Y

-X-Y

-X

-X+Y

+Y

+X+Y

+X

+X-YElevación de Cubierta Inferior+15.850 m, sobre el NMM

Dirección (oleaje, corriente,vto.)








Figura 7 Dirección más débil vs plataformas analizadas con cubierta inferior en elev. +15.85 m.


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Área Más Débil para Colapso

-Y

-X-Y

-X

-X+Y

+Y

+X+Y

+X

+X-YElevación de Cubierta Inferior+19.100 m, sobre el NMM









Figura 8 Dirección más débil vs plataformas analizadas con cubierta inferior en elev. +19.10 m.

(e). La capacidad última de la subestructura (jacket y pilotes) obtenida en las plataformas evaluadas

considerando una elevación de cubierta de +19.100 m, fue muy similar a la capacidad obtenida para la elevación de cubierta inferior de +15.850 m, (ver figura 9). Esto se debe en parte, a que en la mayoría de los casos no se aumentaron elementos o se reforzaron, es decir, se utilizó el mismo jacket y los mismos pilotes para realizar los análisis para cubiertas de +15.850 y +19.100 m.

(f). La capacidad última de la superestructura obtenida en las plataformas evaluadas considerando una elevación de cubierta de +15.85 m, siempre fue mayor que con la obtenida con la elevación de cubierta inferior en +19.10 m utilizada para los mismos modelos estructurales. (ver figura 10). Esto se debe a que se produce una mayor longitud efectiva en las piernas las plataformas con una ECI de +19.10 m.

PP-1 PP

-1

PP-2

PP-2

PP-3

PP-3

PP-4

PP-4

PP-5

PP-5

PP-6

PP-6 PP

-7 PP-7 PP

-8

PP-8

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

15.85 19.10 15.85 19.10 15.85 19.10 17.84 19.10 19.10 15.85 19.10 15.85 18.65 15.85 19.10 15.85

ECI m, sobre el NMM

Cap

acid

ad ú

ltim

a (to

n)

Figura 9 Capacidad última en subestructura (jacket y pilotes).

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PP-8

PP-8

PP-7

PP-7

PP-6

PP-6

PP-5

PP-5

PP-4

PP-4

PP-3

PP-3

PP-2

PP-2

PP-1

PP-1

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

15.85 19.10 15.85 19.10 15.85 19.10 17.84 19.10 19.10 15.85 19.10 15.85 18.65 15.85 19.10 15.85

ECI m, sobre el NMM

Cap

acid

ad ú

ltim

a (t

on)

Figura 10 Capacidad última en superestructura (Deck).

(g). En la figura 6 se observa que la relación [(RSR actuante – RSR admisible) / RSR admisible], aumenta aproximadamente 20% al incrementar la elevación de cubierta de +15.85 a +19.10 m.

(h). La mayoría de las plataformas en estudio con ECI de +19.10 m presentan el modo de falla en la cimentación, mientras que las de +15.85 m su modo de falla se presenta en la superestructura por la carga de oleaje que impactan a dicho nivel de cubierta.

(i). El mecanismo de colapso para plataformas fijas tipo jacket de perforación de ocho piernas con una elevación de cubierta inferior +19.10 m. sobre el NMM, tiene la misma probabilidad de presentarse en cualquiera de las tres partes principales de la plataforma (cimentación, subestructura y superestructura).

(j). Las consideraciones de las cargas debidas al equipo de perforación y la distribución de accesorios es variable, por lo que en algunos casos específicos imperó en el modo de falla de la estructura marina.

(k). Para optimizar la ejecución de un análisis de resistencia última por el método incremental de cargas (Pushover), es necesario contar con un modelo matemático simplificado (únicamente con elementos estructurales principales), y así reducir los tiempos de proceso e interpretación de resultados.

(l). Se utilizó un programa para calcular la probabilidad de falla anual de cada una de las ocho plataformas analizadas con dos elevaciones de la cubierta inferior (+15.85 y +19.10). Los resultados muestran que para todos los casos, se tiene una probabilidad de falla anual mayor en plataformas con una ECI de +15.85 m, por lo tanto, las plataformas con elevación de cubierta inferior de +19.10 m tienen mayor confiabilidad global, (ver figura 11). Estas confiabilidades fueron calculadas con el peligro sísmico oceanográfico y meteorológico actualizado (Oceanweather, 2006).


14

PP-8PP-1

PP-6

PP-7

PP-2

PP-3

PP-5

PP-8

PP-1PP-3

PP-6

PP-7

PP-2

PP-5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Plataformas analizadas

Indi

ce d

e C

onfia

bilid

ad (

b)

Cubierta Inferior elev. +15.85 mCubierta Inferior elev. +19.10 m

Figura 11 Índice de confiabilidad (β) anual de las plataformas analizadas.

REFERENCIAS

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Bruneau M., Uang C-M. y Whittaker A. (1998), “Ductile design of steel structures”, McGraw-Hill.

NRF-003-PEMEX-2000. “Diseño y Evaluación de Plataformas Marinas Fijas en la Sonda de Campeche”. Diciembre de 2000.

Oceanweather Inc. (1996), “Informe Final: Actualización de Datos Hindcast Meteorológicos y Oceanográficos Normales y Extremos de la Bahía de Campeche” presentado a Brown and Root International, Inc. como parte de un proyecto de PEMEX. Noviembre.

Oceanweather Inc. (2006), “Update of Metocean Design Data for Zona Norte and Sonda de Campeche”, Final Report for IMP (Revised), July 11, 2006.

Ortega C., Campos D., Soriano A., Alamilla J., and De la O J. (2006), “Development of a Model for the Optimal Determination of the Deck Elevation of Offshore Platforms”, XXV International Conference on Offshore Mechanics and Artic Engineering, June 4-9, Hamburg, Germany.

SACS COLLAPSE (2006), release 6: revision 0, “User’s Manual Engineering Dynamics”, inc. 2113 38th street Kenner , Lousiana 70065 U.S.A.

SACS PRECEDE (2006), release 6: revision 0,” User’s Manual Engineering Dynamics”, inc. 2113 38th street Kenner , Lousiana 70065 U.S.A.

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