Descubra como um fluxo de trabalho personalizado reduziu tarefas repetitivas de análise de estacas de sucção para a Technip Energies e possibilitou o uso mais abrangente do PLAXIS 3D nas fases iniciais de viabilidade e desenvolvimento de projetos. Essa nova ferramenta pode fornecer resultados mais rápidos e precisos, com menos custos e menor demanda de tempo dos engenheiros.
Muitos projetos de construção apresentam uma quantidade de cálculos assustadoramente grande, e o esforço e o tempo necessários para realizá-los são subestimados.
“Sempre é mais demorado do que você imagina”, confessa François Coste, gerente do departamento de geotecnia da divisão de engenharia onshore-offshore da Technip Energies. “Esse tipo de análise numérica muitas vezes não parece tão complexo ou complicado no início, mas depois…”
Foi a possibilidade de encurtar esse longo processo que levou a Technip Energies e a Seequent a explorarem uma nova forma de usar o PLAXIS 3D — um fluxo de trabalho mais curto, rápido e automatizado que pudesse aliviar a carga de cálculos repetitivos na análise de estacas de sucção, economizar o tempo dos engenheiros seniores e potencialmente reduzir custos.
Aproveitando a versatilidade do PLAXIS 3D
A Technip Energies estava nas fases iniciais de análise de um projeto de parque eólico offshore flutuante e havia constatado que eram necessários aproximadamente 600 tirantes para desenvolver o projeto, incluindo diversos submodelos. Cada um apresentava uma geometria de tirantes complexa e variada, e a tarefa exigiria um tempo considerável dos especialistas.
O PLAXIS 3D pode ser uma ferramenta valiosa para realizar análises numéricas avançadas nas fases finais de um esquema, quando a precisão nos detalhes é crucial. Ele é frequentemente usado dessa forma. No entanto, sua aplicação é menos comum na fase inicial de concepção, justamente o momento em que a Technip Energies precisava de ajuda, apesar de poder ser útil para determinar a viabilidade do projeto e fornecer uma estimativa de custos mais precisa.
Qual o motivo disso? Embora o PLAXIS 3D seja eficiente e abrangente, os problemas de geometria complexa que ele resolve geralmente exigem a orientação de um especialista. Isso normalmente é algo reservado para a fase de projeto executivo de um esquema, e que ultrapassa as limitações de tempo e orçamento das fases de concepção.
O PLAXIS é uma solução completa que oferece muitas opções e possibilidades, afirma François. Mas para escolher as opções que fazem sentido, um engenheiro sênior precisa fazer várias ponderações. Seria possível simplificar e automatizar o fluxo de trabalho de análise de estacas de sucção para que essa tarefa pudesse ser repassada com segurança a um engenheiro júnior?
Trabalhando com Richard Witasse, engenheiro-chefe de aplicativos, análise geotécnica, da Seequent, eles começaram a desenvolver e avaliar uma solução, explica François.
Gráfico de contornos de deslocamento sob carga de serviço.
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“Juntos, simplificamos a modelagem para possibilitar que um engenheiro júnior fizesse um trabalho que antes só podia ser realizado por um especialista. Apesar disso, a qualidade não é afetada, e o especialista consegue validar facilmente o trabalho de um engenheiro júnior — o que representa uma vantagem significativa desta solução.”
A ferramenta está mais rápida — “em um projeto grande, ela pode economizar muito tempo e dinheiro” — e, embora tenha sido originalmente desenvolvida para reduzir o custo computacional de esquemas muito grandes e complexos, a Technip Energies passou a aplicá-la também em projetos menores. “Ela pode fazer a diferença mesmo em projetos bem pequenos”, observa François. “Talvez o tempo que ela economiza seja o menos importante, mas ainda assim proporciona um nível extra de qualidade e libera seus especialistas para se concentrarem em outras áreas. Isso torna as coisas mais simples, aumenta a consistência e você pode ganhar tempo.”
Afinal, como destaca François, “são sempre os mesmos tipos de cálculos que você faz; sempre o mesmo tipo de análise numérica; sempre o mesmo tipo de resultados”. Por isso, a necessidade de empregar um engenheiro sênior, que custa mais caro, para executar esse trabalho repetitivo não só aumenta o custo, como também pode atrasar o projeto.
Ao fornecer aos engenheiros juniores um caminho claro e automatizado que elimina essas opções desnecessárias, esse fluxo de trabalho de análise de estacas de sucção pode ajudar a evitar erros, garantir eficiência computacional consistente e reduzir o esforço manual.
A solução para o problema de orçamentos de viabilidade limitados
“É importante destacar que se torna economicamente viável incorporar o PLAXIS 3D nas fases iniciais de um projeto, mesmo com um orçamento limitado”, confirma François.
Dessa forma, os estudos de viabilidade e de custos podem ser realizados com maior rapidez, profundidade e precisão. Ele também pode ajudar a evitar os cálculos excessivamente conservadores de pré-projeto que as empresas adotam como medida de segurança. Mais adiante, esses cálculos podem não só gerar problemas técnicos e operacionais, como também inflar os custos desnecessariamente. Por sua vez, isso pode tornar as empresas menos competitivas e sua engenharia menos eficiente, aumentando o risco de redução da lucratividade ou até de perda de propostas.
Resultados mais relevantes para o projeto geotécnico.
A criação de scripts em Python permite que outras empresas façam o mesmo.
O processo de automação é conduzido pela interface de scripts em Python do PLAXIS, com um arquivo de entrada simples que contém parâmetros-chave como as dimensões de geometria da estaca de sucção, valores de carga e pontos de aplicação, e estratigrafia do solo, incluindo os parâmetros de rigidez e resistência associados.
“Este projeto com François e a equipe da Technip Energies demonstra realmente o que é possível quando uma profunda experiência em engenharia se une a uma automação direcionada”, afirma Richard Witasse, engenheiro-chefe de aplicativos da Seequent. “Em estreita colaboração, conseguimos identificar os gargalos e criar uma ferramenta robusta que agora também pode ser replicada em outros contextos.” Isso não se limita às estacas de sucção. Essa abordagem reutilizável torna o PLAXIS 3D mais escalável em diversos tipos de fluxos de trabalho geotécnicos.”
“De fato, o fator principal para o sucesso desta ferramenta foi a estreita cooperação entre nós e a Seequent”, conclui François. “Isso criou muitas possibilidades para nossa empresa, poder realizar esse tipo de estudo, esse tipo de cálculo complexo em um estágio inicial… Faz parte da nossa mentalidade, da nossa estratégia. Estamos sempre tentando nos aprimorar, nos tornar mais competitivos, e com essa ferramenta, a Seequent nos ajudou a conseguir.”
Como Funciona
Arquivo de entrada simplificado para geração automática de modelos no PLAXIS 3D.
Quatro maneiras pelas quais o script de estacas de sucção do PLAXIS 3D simplifica o fluxo de trabalho, ao mesmo tempo que proporciona resultados detalhados e precisos.
Geração e otimização de modelos
O script configura dinamicamente o modelo do PLAXIS 3D com base nos dados de entrada fornecidos, garantindo uma representação otimizada das estacas de sucção e do solo circundante. Ele se encarrega de realizar:
- escalonamento automático de dimensões para equilibrar precisão e custo computacional;
- criação de meshes otimizada, refinando as principais áreas e mantendo a eficiência;
- definições de fases, abrangendo análises drenadas e não drenadas, dependendo das condições do solo e dos requisitos do projeto;
análise pushover e cálculo de envelope de ruptura.
Para avaliar a capacidade máxima das estacas de sucção, o script implementa uma análise pushover utilizando a técnica de sondagem de yield loci, que permite:
- determinação automática do número necessário de análises pushover para definir o envelope de ruptura;
- variação sistemática das direções de carga para gerar o diagrama de interação.
Pós-processamento dos principais resultados
Após a conclusão das simulações, o script extrai e processa os resultados mais relevantes, incluindo:
- curvas de deslocamento de carga para avaliar o desempenho das estacas;
- envelope de ruptura (diagrama de interação) para caracterizar a capacidade de suporte;
- visualização de meshes deformadas para avaliar a interação entre solo e estrutura;
- distribuição da pressão do solo na estaca de sucção para analisar os mecanismos de transferência de carga.
Considerações sobre a eficiência computacional
A estrutura de automação foi projetada para maximizar a eficiência computacional por meio de:
- ajuste das configurações do gerenciador de cálculos e dos parâmetros numéricos para obter o desempenho ideal;
- seleção de controles de etapa de carga e sequências de fase adequados para minimizar os tempos de execução;
- garantia de uma convergência robusta entre diferentes condições de carga.
Ao integrar esses elementos, a solução oferece uma abordagem simplificada, reproduzível e computacionalmente eficiente para a análise de estacas de sucção no PLAXIS 3D, tornando-a ideal tanto para aplicações de pesquisa quanto de engenharia.