A presente dissertação versa sobre a determinação do parâmetro de adesão entre nata de cimento e rocha. Este parâmetro é de fundamental importância no dimensionamento de grampos e tirantes ancorados, sistemas de contenção frequentemente executados que utilizam da técnica de ancoragem. Ensaios de arrancamento in loco são comumente realizados para avaliar essa tensão de aderência, no entanto, muitas vezes, apenas se tornam viáveis financeiramente durante a etapa de execução das obras. A metodologia Composite Cylinder Bond Test (CCBT) permite a determinação da adesão de maneira mais simples e com menor custo, por meio de ensaios de laboratório utilizando corpos de prova mistos de rocha e nata de cimento, sendo, por isto, uma interessante alternativa para a etapa de definição paramétrica de projetos. Neste contexto, foram estudadas três litologias sedimentares do município de Caçapava do Sul/RS – aqui chamadas de conglomerado, arenito muito fino e arenito médio – pertencentes à Formação Varzinha. A caracterização dessas litologias foi realizada por meio de lâminas delgadas e outros ensaios de caracterização de laboratório A classificação textural do conglomerado é de conglomerado arenoso, o arenito muito fino é classificado como arenito lamoso e o arenito médio é classificado como arenito. Do ponto de vista composicional, o arenito muito fino é classificado como arcóseo, enquanto o arenito médio é classificado como arcóseo lítico. Noventa ensaios CCBT, além de ensaios de resistência à compressão simples das rochas e da nata de cimento foram realizados. As tensões de adesão médias obtidas dos ensaios de laboratório foram de 2,52 MPa para o conglomerado, 1,84 MPa para o arenito muito fino e 1,43 MPa para o arenito médio. Foi realizada uma avaliação de intervalos de confiança de valores de tensão de adesão, conforme a distribuição t-student. Concluiu-se que não apenas a resistência das rochas influencia nessa capacidade de adesão, mas também a capacidade de absorção d’água e a porosidade. Maiores valores dessas duas propriedades na rocha favorecem a adesão entre os dois materiais. Os valores encontrados em laboratório são compatíveis com dados de literatura de campo em rochas similares. / This dissertation evaluates the determination of the adhesion parameter between cement grout and rock. This parameter is of great importance on design of two systems frequently executed that use the technique of anchoring: rock anchors and bolts. Pull out field tests are commonly carried out to evaluate this bond strength, however, they are normally only economically feasible during the construction stage. The Composite Cylinder Bond Test (CCBT) methodology allows the adhesion determination in a simpler and cheaper way, by laboratory tests using mixed samples of rock and cement grout. Therefore, the CCBT is an interesting alternative to project definition of adhesion values. In this context, three different sedimentary lithologies from Caçapava do Sul/RS, Southern Brazil, were studied. The lithologies – called here as conglomerate, fine sandstone and medium sandstone – belong to Varzinha Formation. The characterization of these lithologies were made by thin sections and characterization laboratory tests The textural classification of the conglomerate was sandy conglomerate, the fine sandstone was classified as muddy sandstone, and the medium sandstone was classified as sandstone. In the view of their composition, the fine sandstone was classified as arkose, while the medium sandstone was classified as lithic arkose. Ninety CCBT tests, besides unconfined compression tests on rock and cement grout specimens were carried out. The average adhesion values obtained from laboratory tests were 2,52 MPa for the conglomerate, 1,84 MPa for the fine sandstone and 1,43 MPa for the medium sandstone. An evaluation of confidence intervals of adhesion was also carried out, according to t-student distribution. It was concluded that the adhesion strength was influenced not only by the unconfined compressive strength of the rocks, but also by their water absorption and porosity. Larger values of these two properties increased the adhesion between the two materials. The values obtained from laboratory tests are compatible with literature field data in similar rocks.

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O desenvolvimento de pesquisas relativas ao comportamento das estruturas offshore são de fundamental importância para as atividades de exploração de petróleo a fim de permitir uma análise mais precisa do desempenho do sistema de ancoragem. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo analisar o comportamento das linhas de ancoragem submetidas a esforços de tração bem como avaliar e quantificar a atenuação das cargas ao longo do trecho enterrado determinando assim as forças que efetivamente chegam à estaca torpedo. Inicialmente foram projetados e construídos os equipamentos, em modelo reduzido, para a realização dos ensaios experimentais de carregamento estático conduzidos na escala de 1:40. As argilas empregadas nos ensaios foram produzidas em laboratório com o objetivo de obter um solo com propriedades físicas similares à da argila típica do leito marinho, a partir da mistura caulim, bentonita e água, sendo definida a composição em massa seca de 85% de caulim, 15% de bentonita e teores de 100% de umidade para a mistura denominada como argila A, e 120% de umidade para a mistura referida como argila B. Após a caracterização geotécnica concluiu-se que a argila B se assemelha às condições de campo. A força que chega ao ponto de ancoragem, equivalente ao que seria o ponto de fixação da amarra ao torpedo, foi medida experimentalmente através de uma célula de carga para duas componentes (vertical e horizontal) instalada no piso do tanque. A catenária invertida formada pela amarra foi registrada em alguns pontos não visíveis através de um sensor por ultrassom. O carregamento da linha de ancoragem foi produzido para diferentes ângulos de incidência, em ciclos de carga e descarga. Os resultados mostram que, mesmo em uma abordagem estática, flutuações de carga na linha de ancoragem não são inteiramente transmitidas ao ponto de ancoragem (torpedo), sendo parcialmente absorvidas ao longo do trecho enterrado da amarra. A atenuação de carga na argila A foi de 24%, enquanto que a atenuação apresentada na argila B variou entre 14 %, 6% e tendendo a 0 nos ensaios realizados respectivamente nas alturas de solo de 72 cm, 48 cm e 24 cm. Verificou-se também que a qualidade dos critérios de similaridade inicialmente adotados foi satisfatória. / The research development on the behavior of offshore structures is fundamentaly important for the exploration of oil in order to allow a more precise analysis of the performance of offshore mooring systems. In this sense, the present work aims to analyze the behavior of embedded mooring lines subjected to tensile stresses and to evaluate and quantify the attenuation of loads along the stretch buried thus determining the forces that effectively reach the torpedo pile. Initially, the equipment were designed and built, in a reduced model, so the experimental tests of conducted static load on the scale of 1:40 could be conducted. The clays used in the tests were produced in the laboratory in order to obtain a soil with similar physical properties to the typical clay seabed, from mixing kaolin, bentonite and water, the composition being set on dry matter of 85% kaolin 15% bentonite content and 100% humidity for mixing clay called as A, and 120% humidity for mixing said clay as B. After geotechnical characterization, it was found that the clay B is similar to field conditions. The force that reaches the anchor point, equivalent to what would be the point of attachment of mooring the torpedo, was experimentally measured by a load cell for two components (vertical and horizontal) installed on the floor of the tank. The reverse catenary formed by the embedded mooring line was recorded in some not visible spots through an ultrasound sensor. The load of the anchor line has been produced for different incidence angles, in loading and unloading cycles. The results show that, even in a static approach, load fluctuations in the anchor line are not fully transmitted to the anchor point (torpedo). Partially absorbed along the stretch of mooring buried. The attenuation of the load on the clay A was 24%, while the attenuation shown in clay B ranged from 14%, 6% and approaches 0 in the tests performed respectively on the ground heights of 72 cm, 48 cm and 24 cm. It was also found that the quality of similarity criteria adopted initially was satisfactory.

A crescente utilização de plataformas flutuantes na atividade de exploração de petróleo vem exigindo desenvolvimento de estudos relacionados a novas técnicas de execução e metodologias de projetos de fundações em ambiente marinho. A presente pesquisa é continuação do trabalho desenvolvido por Rocha (2014) e tem como objetivo: estudar a atenuação de cargas dinâmicas no trecho da linha de ancoragem embutida no solo, através de experimentos em modelos reduzidos com solos argilosos. Os ensaios foram realizados em laboratório a partir de um sistema de carregamento dinâmico capaz de produzir vibração com faixas de aceleração e frequência desejadas. Para atingir os objetivos da pesquisa foram abordados os conceitos da carga dinâmica, reologia e tixotropia. Foram realizados ensaios em solos argilosos com teores de umidade em torno de 120%, obtidos a partir de misturas no laboratório de caulim (85% em massa seca), bentonita (15% em massa seca) e água, com a finalidade de obter um solo argiloso com propriedades geotécnicas similares às dos solos offshore prospectados pela Petrobras. Os ensaios de mini palheta e extração de umidade ao longo da profundidade permitiram concluir que os valores da resistência não drenada da argila crescem com profundidade, enquanto o teor de umidade decresce, sendo que a resistência ao cisalhamento não-drenada guarda similaridade em relação às condições de campo. Na realização dos ensaios de carregamentos estáticos e dinâmicos realizados com variação do ângulo de referência de 0º a 55º foram utilizadas duas células de cargas para medir as forças aplicadas no touch down point e no ponto de ancoragem. Os resultados obtidos nesses ensaios mostraram atenuação de carga devido à força de reação (atrito) gerada pelo solo na interface solo-corrente, quando a massa do solo envolvente é sujeita a grandes deformações. Observou-se que a magnitude de atenuação estática varia de 12,9 a 18,3% e depende da variação de profundidade de embutimento da estaca (comprimento da linha de ancoragem), do ângulo de referência, da resistência não drenada da argila e do nível de força de pré-tração aplicada, enquanto que no ensaio de carregamento dinâmico verificou-se que os valores de atenuação normalizada de cargas dinâmicas situam-se na faixa de 24 a 26% e são levemente influenciados pela variação da força de pré-tração e frequência de vibração devido à parcela viscosa da argila. / The increasing use of floating platforms for oil exploration activity has required development of studies related to new techniques and methodologies for foundation design in the marine environment. This research is the continuation of the work of Rocha (2014) and aims: to study the attenuation of dynamic loads in buried mooring lines through experiments in reduced scale models in clay deposits. The tests were performed in the laboratory from a system of dynamic loading that is able to produce vibration within desirable ranges of acceleration and frequency. The concepts of dynamic loading, rheology and thixotropy are discussed in order of evaluating the properties of the clay. Tests were conducted on clay soils with moisture content of about 120% obtained from laboratory mixtures of kaolin (85% dry matter), bentonite (15% dry matter) and water, in order to obtain a clay soil with geotechnical properties similar to those of offshore fields prospected by Petrobras. The mini vane tests and water content of specimens showed that the values undrained shear strength increase with increasing depth, while the moisture content decreases. In carrying out static and dynamic loading tests performed on reference angles ranging from 0° to 55° two cell loads were used to measure the forces applied at the touch down point and at the anchor point. The results obtained in these tests showed load attenuation due to the reaction forces (friction) generated by the soil along the soil-stream interface, when the mass of the surrounding soil is subjected to large deformations. It was observed that the magnitude of the static attenuation varies from 12.9 to 18.3%, the variation being a function of depth of cutting mounting (anchoring line length), reference angle, undrained shear strength of the clay and level of pre-applied tensile force, while the dynamic loading tests were found to give normalized attenuation values of dynamic loads in the range of 24 to 26%. Under dynamic loading, attenuation is slightly influenced by variation of tensile force and frequency of vibration due the viscous efects of the clay.

Neste trabalho foram realizados estudos referentes ao comportamento mecânico e ao contato nata-rocha de dois arenitos da Serra do Espigão, no estado de Santa Catarina, localizados em um trecho de 700m na BR-116 km 108 com histórico de problemas de instabilidade de encostas. No local, observam-se duas formações geológicas, a Formação Rio do Rastro, composta por sedimentos transicionais em pacotes de arenitos e lamitos, e a Formação Botucatu, composta por arenitos eólicos. Neste estudo foram obtidas mais de uma centena de amostras que foram submetidas a análises de lâmina delgada e difratometria de raio X, além de ensaios de granulometria, compressão simples e ensaios CCBT (Composity Cylinder Bond Test). As amostras foram extraídas diretamente da face do talude e também de blocos remanescentes de rupturas no bordo da pista através de uma perfuratriz manual. Para o arenito Botucatu, foram realizados cortes em posição paralela, perpendicular e angular em relação ao plano de estratificação natural da rocha sedimentar. No ensaio de compressão simples avaliou-se a influência da estratificação do arenito Botucatu, bem como a variação na resistência de amostras embebidas e, ainda, a relevância da profundidade amostral na resistência. Os resultados revelaram que a estratificação do arenito Botucatu apresenta forte influência na resistência desta. Para o arenito Rio do Rastro não foram observados planos de estratificação em escala amostral. Ambos os arenitos apresentam considerável queda de resistência ao serem embebidos. Os resultados dos ensaios CCBT puderam ser comparados com ensaios de arrancamento em campo, apresentando valores numéricos muito próximos. A adesão obtida através do ensaio CCBT representa o limite inferior de resistência de contato, podendo ser utilizado diretamente como parâmetro de projeto da adesão nata-rocha. Observou-se em laboratório que o material pulverizado do corte dos corpos de prova compostos tem influência na adesão nata-rocha uma vez que este material promove a colmatação da superfície porosa. As análises de lâmina delgada e difração de raio X contribuíram para a caracterização e identificação geológica dos materiais estudados, bem como para a interpretação dos resultados. / In this research, the grout-rock contact and the mechanical behavior of two sandstones were studied. The samples were collected from a highway cut slope (700m long) at km 108 of BR- 116 from Serra do Espigão in the State of Santa Catarina, which has an history of instability problems. There are two geological Formations: Rio do Rastro Formation, composed of transitional sediment packages of sandstones and mudstones and the Botucatu Formation composed of eolian sandstones. In this work more than one hundred samples were taken for optical thin section microscopy and X-ray diffraction, and tests of grading, uniaxial compression tests and CCBT (Composity Cylinder Bond Test). Samples were taken directly from the slope and also from rock blocks toppled by the road using a portable hand drill. For sampling Botucatu sandstone cuts were made in order to obtain specimens with the natural stratification parallel, perpendicular and angular in relation to its axis. Uniaxial compression test were used to evaluate the influence of these angles of stratification of Botucatu sandstone and the influence of previous soaking. For Rio do Rastro sandstone specimens no bedding planes were observed at the sample scale. The results showed that the Botucatu sandstone strength has a strong influence with respect to its stratification. Both sandstones exhibit considerable loss in strength due to soaking. Pullout field test results which compared well with CCBT. The CCBT results represents the lower limit of rock-grout contact strength and can be used directly as the bond strength design parameter. In the laboratory tests it was also observed that the powdered material resultant from the specimens cutting operations have a considerable influence on the grout-rock bond strength as this material promotes clogging of the porous surface. The grading and the microscopic and diffraction analyses contributed to the characterization and identification of geological materials studied and the results interpretation.

As reservas de petróleo e gás estão localizadas cada vez mais longe da costa e em águas profundas e ultra profundas, o que faz necessário a utilização de estruturas flutuantes, as quais estão sujeitas às forças impostas por condições ambientais, tais como vento, ondas e correntes marítimas. É portanto relevante o estudo de sistemas de ancoragem de estrutura flutuantes, sendo estes responsáveis pelo posicionamento da plataforma, garantindo segurança às operações realizada. Este é o objetivo do presente trabalho, que diz respeito a um estudo numérico do comportamento do trecho enterrado da linha de ancoragem de plataformas flutuantes de extração, produção e/ou armazenamento de petróleo. O sistema de ancoragem estudado é do tipo taut-leg, recomendado para lâminas de água superiores a 1000m. Este tipo de ancoragem pode ser dividido em três partes, um trecho suspenso que vai da plataforma até o leito marinho, um trecho apoiado sobre o leito marinho e um terceiro segmento que penetra no solo junto com a âncora, o qual adquire a forma de uma catenária invertida. Este tipo de sistema chega ao leito marinho com inclinações entre 30 e 45° e é capaz de resistir a esforços horizontais e verticais. O objetivo deste estudo é analisar os parâmetros envolvidos, as forças atuantes e a configuração do trecho em catenária invertida, através de análise numérica para os experimentos realizados em laboratório em escala reduzida. Os ensaios experimentais realizados por Rocha (2014) consistiram na aplicação de um conjunto de forças no trecho da linha de ancoragem que simula o encontro da corrente com o leito marinho, medindo-se as cargas no ponto que representa o olhal onde a corrente é fixada à âncora. A configuração da linha no trecho enterrado era obtida através de um ultrassom. Neste trabalho foi feita retro-análise numérica dos resultados obtidos experimentalmente a fim de se determinar os parâmetros que definem o equilíbrio do trecho enterrado da linha de ancoragem. Esses parâmetros foram validados para diferentes carregamentos, respeitando as configurações do solo e da corrente, através de um conjunto de equações diferenciais e do software DIGIN. Com base nas análises são quantificados a atenuação do sistema e os parâmetros de capacidade de carga e adesão que controlam o processo de transferência de cargas. / Oil and gas reserves are located offshore, in deep and ultra deep waters and for this reason the use of floating structures becomes necessary. Those structures are subject to forces imposed by environmental conditions such as wind, waves and sea currents. It is therefore relevant to study the anchoring of floating structure systems, as it is responsible for positioning the platform and ensuring security operations. This is the aim of the present research efforts, which describes a numerical study of the behavior of the embedded portion of systems designed to anchor the floating platform during extraction, production and/or storage of oil. The taut-leg mooring system is the one studied herein, which is recommended for water depth beyond 1000m. This type of mooring system can be divided in three parts, one part that runs from the suspended platform to the seabed, a slice resting on the seabed and a third segment that penetrates the soil together with the anchor, which takes the form of a inverse catenary. This type of mooring system reaches the seabed at angles of 30° to 45 ° and is able to resist horizontal and vertical forces. The objective of this study is to analyze the parameters involved in the anchor system, the forces acting at the inverse catenary and its configuration through numerical analysis of small-scale laboratory experiments. Experimental tests conducted by Rocha (2014) consisted of applying a set of forces on the a chain that simulates the embedded portion of the anchor line, from the seabed to the shank attachment point, using a load cell located at a point that represents the lug throw in which the chain is connected to the anchor. The configuration of the embedded portion of anchor line was obtained through an ultrasound. In this study the experimental results were numerically back analyzed in order to determine the parameters that define the equilibrium of the embedded slice of the anchor line. These parameters were validated for various loads in compliance with both soil resistance and the configuration of the chain through a set of differential equations and DIGIN software. Based on this analysis, the attenuation of the system is quantified and the parameters controlling of load capacity and adherence are obtained.

Entre os produtos confeccionados com polímeros reforçados com fibras, as hastes pultrudadas têm sido utilizadas em um número crescente de aplicações devido a características como baixa massa, elevada resistência mecânica, baixo custo de manutenção e alta resistência à corrosão, em particular quando comparadas com hastes confeccionadas em materiais convencionais equivalentes. Porém, os mecanismos de envelhecimento e de degradação dos compósitos poliméricos reforçados com fibras precisam ser mais bem compreendidos, particularmente os mecanismos de dano em condições de serviço, em aplicações de engenharia civil ou em águas profundas. Neste trabalho, foi avaliada a exposição de hastes pultrudadas produzidas a partir de fibras de carbono e vidro e resinas epóxi e éster-vinílica após 3000 horas em diferentes ambientes, como exposição à radiação UV, exposição à água do mar e exposição à água a 60 °C. Os principais aspectos microestruturais, físicos, térmicos, químicos, mecânicos e de vida útil das hastes foram avaliados antes e após as exposições. As hastes com fibras de carbono apresentaram maior resistência residual de forma geral quando comparadas às hastes de fibra de vidro, as quais perderam mais de 50% da sua resistência original após exposições de curta duração (744 h). Quando expostas à radiação UV, as hastes com fibras de carbono apresentaram maior resistência residual à tração, assim como quando submetidas a esforços combinados nos ensaios de SBS. O ambiente mais agressivo entre os estudados definitivamente foi a imersão em água destilada. Os resultados dos ensaios de short-beam apresentaram melhor relação com os efeitos de degradação do que os ensaios de resistência à tração. Através das análises microestruturais (MO e MEV) foi possível identificar alguns tipos de mecanismos de degradação atuantes em cada condição de envelhecimento acelerado. Após analisar uma combinação de fatores envolvidos, a resina epóxi, dentre as resinas estudas, foi a que apresentou melhores propriedades de interface quando utilizada com fibras de carbono. / Among products made with fiber-reinforced polymers, pultruded rods have been used in an increasing number of applications, due to such features as low weight, high strength, low maintenance costs, and high corrosion resistance, particularly when compared with rods manufactured with equivalent conventional materials. However, the ageing and degradation mechanisms of these polymer composite materials still need to be better understood, particularly the damage mechanisms under various service conditions, such as civil engineering or in deep water applications. This thesis presents an experimental study that evaluates the ageing of pultruded rods produced from reinforced carbon and glass fibers and epoxy and vinyl ester resin matrices when exposed to UV radiation, seawater and distilled water at 60 °C for 3000 hours. The degradation assessment in the different environments was made by analyzing and comparing the microstructural, physical, chemical, thermal and mechanical aspects and the lifespan of the pultruded composite rods before and after accelerated ageing. The carbon fiber rods presented a higher residual resistance considering all the aforementioned aspects when compared to the glass fibers rods, which lost more than 50% of their original resistance after short exposure (744 h) to weathering. When exposed to UV radiation, the carbon fiber rods showed higher residual resistance as compared with other types of degrading conditions. Distilled water was undoubtedly the most aggressive ageing factor in respect to all the evaluated properties and characteristics of the tested rods. The short-beam test results showed higher correlation with the degradation effects than the results of the tensile test. By means of microstructural analysis (SEM and OM), it was possible to identify some types of degradation mechanisms for each kind of applied accelerated ageing. After analyzing a combination of factors involved, it was possible to reach the conclusion that the epoxy resin incorporated with carbon fibers displayed the best overall performance among all possible resin/fiber couples

O escoamento entre o poço marítimo e a unidade flutuante é realizado através de dutos definidos como risers. Os risers flexíveis são compostos por camadas intercaladas de diferentes materiais, como aço e polietileno, o qual cada camada possui uma função. Os mecanismos de falha mais reportados são referentes a danos na camada externa polimérica, o que leva à exposição de suas armaduras metálicas ao meio externo. Os risers rígidos são dutos fabricados normalmente em aço, formados por segmentos de dutos unidos por soldas, onde a causa de dano mais frequente é a corrosão. Tem-se como objetivo nesta dissertação, o projeto e desenvolvimento de uma ferramenta e de um método para operações submarinas em risers. A ferramenta deverá ser capaz de aplicar de forma automática, um clamp bipartido no reparo da camada externa polimérica de risers flexíveis, ou acoplar sistemas de monitoramento em risers rígidos. Já o método, deverá permitir a sua aplicação tanto no reparo quanto na proteção do sistema de monitoramento. Para isto, realizou-se uma revisão bibliográfica a fim de obter uma melhor compreensão sobre o tema estudado. Desenvolveu-se o projeto do método e da ferramenta, e, posteriormente, construiu-se o protótipo para a realização de testes de funcionamento em um duto rígido Por último, através de ensaios hidrostáticos de pressão interna e externa, realizaram-se ensaios para avaliação do comportamento do método aplicado em um duto rígido. Os ensaios comprovaram a eficácia do clamp quando aplicado em ambientes submarinos em grandes profundidades, porém apresentou vazamentos nos ensaios de pressão interna e externa. A resina epóxi utilizada não garantiu a estanqueidade, possivelmente devido a sua alta rigidez, aderência ineficaz em superfícies metálicas, ou presença de vazios ou porosidades. O ensaio de pressão interna indicou que as deformações não ultrapassaram o regime elástico tanto do duto quanto do clamp até aproximadamente 182 bar de pressão. No regime elástico, o ensaio apresentou deformações menores no clamp em relação ao duto, possivelmente porque a resina acabou absorvendo as deformações. O método demonstrou ser eficiente como recipiente para a resina, e também permitiu a montagem e fixação de um colar de sensores no seu interior. Os testes de funcionamento mostraram que a ferramenta projetada e construída mostrou-se adequada para a aplicação automática de um clamp bipartido em risers, e o método mostrou-se adequado para sua aplicação em risers, tanto no reparo quanto na proteção do sistema de monitoramento. / The drain between the maritime oil well and the floating unit is made trough pipes, which is defined as risers. The flexible risers are composed by alternate layers from different materials as steel and polyethylene, each layer has its function. The failure mechanisms more reported are referent to the damage in the external polymeric layer which leads to the exposition of the metal armature to the outside. The rigid risers are pipes usually fabricated in steel made by ducts segments connect by spot welding, where the most common damage is corrosion. This essay aims to project and create a tool and a method for submarine operations in risers. The tool must be able to apply, in an automatic way, a bipartite clamp in the repair of the flexible rises in external polymeric layer or to attach monitoring systems to the rigid risers. The method must allow its application in the repair as much as the monitoring system protection. For this, it was made a bibliographic review to obtain a better comprehension from the studied theme. A project from the method and a tool were developed, later a prototype was built to make the operation tests in a rigid pipe. At last, by internal and external pressure hydrostatic trials, were made tests to evaluate the behavior of the method applied in a rigid pipe The trials proved the efficiency of the clamps when applied in submarine environments and in depth; however there were leaks in the internal and external pressure tests. The Epóxi resin did not guarantee the leak-tightness, possible due to its hardness, ineffective adherence in metal surfaces or presence of gaps and porosities. The internal pressure trial indicated that the deformations did not exceed the elastic regime in the pipe as in the clamp until, about 182 pressure bar. In the elastic regime, the trial presented minor deformation in the clamps related to the pipe possibly, because the resin absorbed the deformation. The method has proven efficient as recipient for the resin and also allowed the assembly and fixation of a sensor collar in its interior. The operation tests showed that the designed and built tool is proper for an automatic bipartite clamp application in risers and the method has proven proper for its application in risers in repair as much as monitoring system protection.

A presente dissertação versa sobre a determinação do parâmetro de adesão entre nata de cimento e rocha. Este parâmetro é de fundamental importância no dimensionamento de grampos e tirantes ancorados, sistemas de contenção frequentemente executados que utilizam da técnica de ancoragem. Ensaios de arrancamento in loco são comumente realizados para avaliar essa tensão de aderência, no entanto, muitas vezes, apenas se tornam viáveis financeiramente durante a etapa de execução das obras. A metodologia Composite Cylinder Bond Test (CCBT) permite a determinação da adesão de maneira mais simples e com menor custo, por meio de ensaios de laboratório utilizando corpos de prova mistos de rocha e nata de cimento, sendo, por isto, uma interessante alternativa para a etapa de definição paramétrica de projetos. Neste contexto, foram estudadas três litologias sedimentares do município de Caçapava do Sul/RS – aqui chamadas de conglomerado, arenito muito fino e arenito médio – pertencentes à Formação Varzinha. A caracterização dessas litologias foi realizada por meio de lâminas delgadas e outros ensaios de caracterização de laboratório A classificação textural do conglomerado é de conglomerado arenoso, o arenito muito fino é classificado como arenito lamoso e o arenito médio é classificado como arenito. Do ponto de vista composicional, o arenito muito fino é classificado como arcóseo, enquanto o arenito médio é classificado como arcóseo lítico. Noventa ensaios CCBT, além de ensaios de resistência à compressão simples das rochas e da nata de cimento foram realizados. As tensões de adesão médias obtidas dos ensaios de laboratório foram de 2,52 MPa para o conglomerado, 1,84 MPa para o arenito muito fino e 1,43 MPa para o arenito médio. Foi realizada uma avaliação de intervalos de confiança de valores de tensão de adesão, conforme a distribuição t-student. Concluiu-se que não apenas a resistência das rochas influencia nessa capacidade de adesão, mas também a capacidade de absorção d’água e a porosidade. Maiores valores dessas duas propriedades na rocha favorecem a adesão entre os dois materiais. Os valores encontrados em laboratório são compatíveis com dados de literatura de campo em rochas similares. / This dissertation evaluates the determination of the adhesion parameter between cement grout and rock. This parameter is of great importance on design of two systems frequently executed that use the technique of anchoring: rock anchors and bolts. Pull out field tests are commonly carried out to evaluate this bond strength, however, they are normally only economically feasible during the construction stage. The Composite Cylinder Bond Test (CCBT) methodology allows the adhesion determination in a simpler and cheaper way, by laboratory tests using mixed samples of rock and cement grout. Therefore, the CCBT is an interesting alternative to project definition of adhesion values. In this context, three different sedimentary lithologies from Caçapava do Sul/RS, Southern Brazil, were studied. The lithologies – called here as conglomerate, fine sandstone and medium sandstone – belong to Varzinha Formation. The characterization of these lithologies were made by thin sections and characterization laboratory tests The textural classification of the conglomerate was sandy conglomerate, the fine sandstone was classified as muddy sandstone, and the medium sandstone was classified as sandstone. In the view of their composition, the fine sandstone was classified as arkose, while the medium sandstone was classified as lithic arkose. Ninety CCBT tests, besides unconfined compression tests on rock and cement grout specimens were carried out. The average adhesion values obtained from laboratory tests were 2,52 MPa for the conglomerate, 1,84 MPa for the fine sandstone and 1,43 MPa for the medium sandstone. An evaluation of confidence intervals of adhesion was also carried out, according to t-student distribution. It was concluded that the adhesion strength was influenced not only by the unconfined compressive strength of the rocks, but also by their water absorption and porosity. Larger values of these two properties increased the adhesion between the two materials. The values obtained from laboratory tests are compatible with literature field data in similar rocks.

O desenvolvimento de pesquisas relativas ao comportamento das estruturas offshore são de fundamental importância para as atividades de exploração de petróleo a fim de permitir uma análise mais precisa do desempenho do sistema de ancoragem. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo analisar o comportamento das linhas de ancoragem submetidas a esforços de tração bem como avaliar e quantificar a atenuação das cargas ao longo do trecho enterrado determinando assim as forças que efetivamente chegam à estaca torpedo. Inicialmente foram projetados e construídos os equipamentos, em modelo reduzido, para a realização dos ensaios experimentais de carregamento estático conduzidos na escala de 1:40. As argilas empregadas nos ensaios foram produzidas em laboratório com o objetivo de obter um solo com propriedades físicas similares à da argila típica do leito marinho, a partir da mistura caulim, bentonita e água, sendo definida a composição em massa seca de 85% de caulim, 15% de bentonita e teores de 100% de umidade para a mistura denominada como argila A, e 120% de umidade para a mistura referida como argila B. Após a caracterização geotécnica concluiu-se que a argila B se assemelha às condições de campo. A força que chega ao ponto de ancoragem, equivalente ao que seria o ponto de fixação da amarra ao torpedo, foi medida experimentalmente através de uma célula de carga para duas componentes (vertical e horizontal) instalada no piso do tanque. A catenária invertida formada pela amarra foi registrada em alguns pontos não visíveis através de um sensor por ultrassom. O carregamento da linha de ancoragem foi produzido para diferentes ângulos de incidência, em ciclos de carga e descarga. Os resultados mostram que, mesmo em uma abordagem estática, flutuações de carga na linha de ancoragem não são inteiramente transmitidas ao ponto de ancoragem (torpedo), sendo parcialmente absorvidas ao longo do trecho enterrado da amarra. A atenuação de carga na argila A foi de 24%, enquanto que a atenuação apresentada na argila B variou entre 14 %, 6% e tendendo a 0 nos ensaios realizados respectivamente nas alturas de solo de 72 cm, 48 cm e 24 cm. Verificou-se também que a qualidade dos critérios de similaridade inicialmente adotados foi satisfatória. / The research development on the behavior of offshore structures is fundamentaly important for the exploration of oil in order to allow a more precise analysis of the performance of offshore mooring systems. In this sense, the present work aims to analyze the behavior of embedded mooring lines subjected to tensile stresses and to evaluate and quantify the attenuation of loads along the stretch buried thus determining the forces that effectively reach the torpedo pile. Initially, the equipment were designed and built, in a reduced model, so the experimental tests of conducted static load on the scale of 1:40 could be conducted. The clays used in the tests were produced in the laboratory in order to obtain a soil with similar physical properties to the typical clay seabed, from mixing kaolin, bentonite and water, the composition being set on dry matter of 85% kaolin 15% bentonite content and 100% humidity for mixing clay called as A, and 120% humidity for mixing said clay as B. After geotechnical characterization, it was found that the clay B is similar to field conditions. The force that reaches the anchor point, equivalent to what would be the point of attachment of mooring the torpedo, was experimentally measured by a load cell for two components (vertical and horizontal) installed on the floor of the tank. The reverse catenary formed by the embedded mooring line was recorded in some not visible spots through an ultrasound sensor. The load of the anchor line has been produced for different incidence angles, in loading and unloading cycles. The results show that, even in a static approach, load fluctuations in the anchor line are not fully transmitted to the anchor point (torpedo). Partially absorbed along the stretch of mooring buried. The attenuation of the load on the clay A was 24%, while the attenuation shown in clay B ranged from 14%, 6% and approaches 0 in the tests performed respectively on the ground heights of 72 cm, 48 cm and 24 cm. It was also found that the quality of similarity criteria adopted initially was satisfactory.