Projeto estrutural de um navio graneleiro

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5.5. Esforço cortante - Ondas

5.6. Módulo de seção

5.7. Momento de Inércia

5.8. CÁLCULO DO MÓDULO DE SEÇÃO E MOMENTO DE INÉRCIA DA SEÇÃO MESTRA

6. REFERÊNCIAS

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INTRODUÇÃO

Para as estruturas flutuantes, tão importante quanto a segurança à estabilidade e à sobrevivência, devido a perda de flutuabilidade oriunda de um alagamento, é a segurança à falhas estruturais.

Neste relatório será apresentado um código computacional referente a cálculos estruturais, com a plotagem dos elementos reforçadores dos painéis, da seção mestra e das tensões cisalhantes.

No caso desse trabalho, trata-se de um Graneleiro Panamax de porte bruto 60 000 dwt. Através da regra da sociedade classificadora American Bureau of Shipping, os momentos fletores, esforços cortantes e momento torsor serão determinados para duas condições de carregamento - totalmente cheio (100% de carga) e com 0% de carga (peso leve) – e estes valores influenciarão em cálculos do código computacional.

No código será possível determinar o centro de torção, e como plotar-se-á as tensões cisalhantes, permite-se observar o efeito da adição dos enrijecedores no centro de torção, tornando a estrutura mais rígida.

Os elementos estruturais e os componentes de máquinas são projetados de modo que o material que os compõem, sendo material dúctil, não venha a escoar pela ação dos carregamentos esperados. Dessa forma quando o engenheiro precisa elaborar um projeto com um determinado material, o mesmo deve estabelecer um limite superior para o estado de tensão que defina a falha do material. Portanto, os critérios de falha para os enrijecedores também serão apresentados neste trabalho, e estes são implementados no programa, para evitar que os cálculos estruturais se tornem incoerentes. Será apresentado um programa computacional desenvolvido no MATLAB que determinará as características da seção mestra desse Navio, Esforço Cortante, Momento Torsor em outras características fundamentais para avaliar a estrutura de uma embarcação.

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OBJETIVO

O trabalho objetiva realizar uma análise das cargas críticas de flambagem em placas e enrijecedores para os elementos que compõem a Seção Mestra de um navio Graneleiro de capacidade 60.000 TPB, com a finalidade de determinar o comportamento e resistência da estrutura do navio. Essa parte do trabalho tem como objetivo os cálculos da fase inicial de um projeto. É importante dizer que utilizaremos todos os dados adquiridos durante a disciplina anterior, projeto estrutural 1. Assim, utilizando a mesma secção mestra.

Foram calculadas as propriedades do navio para dois tipos de carregamento: totalmente cheio e totalmente vazio. Os cálculos levam em consideração os eixos Y e Z. Assim, determinaremos os cortantes transversais e longitudinais para os dois carregamentos, entre outras propriedades.

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GEOMETRIA

Os enrijecedores tem a função de tornar a estrutura da embarcação mais resistente aos esforços a que é submetida, principalmente os de flabagem. Dessa forma, este tópico trata da plotagem desses elementos enrijecedores através da ferramenta computacional, além de plotar, também, as tensões cisalhantes.

Com o gráfico das tensões cisalhantes, é possível observar como estas são modificadas devido à adição dos enrijecedores longitudinais. Adicionalmente, será aplicado o cálculo da largura colaborante.

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Geometria do navio com enrijecedores

Para plotar a seção do navio com enrijecedores, foi preciso primeiramente criar uma matriz com os dados referentes a esses elementos, conforme mostrado abaixo: Enrij = [aresta1, quantidade, tipo, L1, L2, t1, t2, lado, Lc1;

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arestan, quantidade, tipo, L1, L2, t1, t2, lado, Lcn];

em que aresta1 indica qual é a aresta que contém os elementos enrijecedores, quantidade, como o nome sugere, indica o número de enrijecedores na aresta1, tipo se refere ao modelo do enrijecedor, se é tipo T, tipo L ou tipo I (para a seção mestra deste trabalho, todos os perfis são do tipo T, portanto são identificados com o zero), L1, L2, t1, t2 são o tamanho e a espessura da alma e do flange, respectivamente, lado indica se o perfil está a direita ou a esquerda da direção considerada, sendo 0 representando o lado esquerdo, 1 o lado direito e 2 ambos os lados, e Lc1 é a largura colaborante, a qual será calculada e representada geometricamente para cada perfil no tópico posterior.

A figura 1 apresenta a plotagem da seção mestra com os elementos enrijecedores.

[pic 3]

Figura 1 - Representação esquemática da seção mestra do navio graneleiro com os enrijecedores.

Representação esquemáticas plotadas no software MATLAB para as tensões cisalhantes, centro de torção e centro de gravidade.

[pic 5][pic 4]

Figura 2 - Representação esquemática das tensões cisalhantes e dos centros de gravidade e de torção para a seção mestra do navio graneleiro com enrijecedores.

A adição dos enrijecedores faz com que o centro de torção e o centro de gravidade se aproximem mais um do outro, tornando a embarcação mais estável, rígida com relação a estrutura.

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Geometria dos enrijecedores com larguras colaborantes

Na maioria dos problemas a flexão não é causada por um binário de forças nas extremidades da viga e sim causado por cargas transversais que são absorvidas pela alma da viga e não pelos flanges. Sob o efeito das cargas, a alma da viga é curvada induzindo deformações máximas nos flanges. Como eles suportam a máxima deformação e, consequentemente, as máximas tensões, os flanges são