Baixe MEMORIAL DE CÁLCULO DE FLUTUADOR COM 3 BOIAS e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Projeto Estrutural e Arquitetura, somente na Docsity!
Nº da revisão: 00 Elaborador: EPC Aprovador: Willians de Souza Arruda Data da aprovação: 11/12/ Periodicidade da revisão: Anual Abrangência: Corporativa Classificação: Público SOCIOAMBIENTAL 02 – PG 32 – MELHORIA SISTEMA ABASTECIMENTO ÁGUA GOVERNADOR VALADARES PROJETO DETALHADO MELHORIA ETA SÃO VITOR – SE MEMÓRIA DE CÁLCULO – ESTRUTURA METÁLICA FLUTUADORES Nº CONTRATADA FR-32262-19-03-S-MC-XXX-R PÁGINA 1/ Nº FUNDAÇÃO RENOVA XXXX REV. 00 REVISÕES TE: TIPO EMISSÃO A - PRELIMINAR B - PARA APROVAÇÃO C - PARA CONHECIMENTO D - PARA COTAÇÃO E - PARA CONSTRUÇÃO F - CONFORME COMPRADO G - CONFORME CONSTRUÍDO H - CANCELADO Rev TE (^) Descrição Por. Ver. Apr. Aut. Data 00 B PARA APROVAÇÃO MLA LAF MCL --- 18/12/
Nº da revisão: 00 Elaborador: EPC Aprovador: Willians de Souza Arruda Data da aprovação: 11/12/ Periodicidade da revisão: Anual Abrangência: Corporativa Classificação: Público SOCIOAMBIENTAL 02 – PG 32 – MELHORIA SISTEMA ABASTECIMENTO ÁGUA GOVERNADOR VALADARES PROJETO DETALHADO MELHORIA ETA SÃO VITOR – SE MEMÓRIA DE CÁLCULO – ESTRUTURA METÁLICA FLUTUADORES Nº CONTRATADA FR-32262-19-03-S-MC-XXX-R PÁGINA 1/ Nº FUNDAÇÃO RENOVA XXXX REV. 00
Sumário
revisões.......................................................................................................................... 2 OBJETIVO....................................................................................................................... 4 CAMPO DE APLICAÇÃO.................................................................................................... 4 NORMAS E DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA.................................................................... 5 DEFINIÇÕES.................................................................................................................... 5 CÁLCULO DA FLUTUABILIDADE DAS BOIAS..................................................................... 2 Cálculo da capacidade de carga das boias 2 Cálculo da carga atuante sobre as boias 6 RECOMENDAÇÕES gerais................................................................................................ 7 CONCLUSÃO.................................................................................................................... 8 ENCERRAMENTO............................................................................................................. 8
Nº da revisão: 00 Elaborador: EPC Aprovador: Willians de Souza Arruda Data da aprovação: 11/12/ Periodicidade da revisão: Anual Abrangência: Corporativa Classificação: Público SOCIOAMBIENTAL 02 – PG 32 – MELHORIA SISTEMA ABASTECIMENTO ÁGUA GOVERNADOR VALADARES PROJETO DETALHADO MELHORIA ETA SÃO VITOR – SE MEMÓRIA DE CÁLCULO – ESTRUTURA METÁLICA FLUTUADORES Nº CONTRATADA FR-32262-19-03-S-MC-XXX-R PÁGINA 1/ Nº FUNDAÇÃO RENOVA XXXX REV. 00
NORMAS E DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA
Projeto Original do Flutuante – (Tecnosult Projetos Industriais Ltda) Bragança Pinheiro, A. C. Estruturas Metálicas, Blucher, 5a^ reimpressão, 2013. Shigley, J. E. Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill, 5a^ edição, 1989. Norma Brasileira ABNT NBR 8800:2008. Projeto e Execução de Estruturas de Aço de Edifícios. NBR 14762 - Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio Tabelas de perfis soldados e laminados Gerdau.
DEFINIÇÕES
As variáveis utilizadas no cálculo são: a (^) - Comprimento da placa de base da coluna; A - Área do perfil; Ac - Área da base de concreto; Af - Área da aba do perfil; Ar, Ai, Ap - Área efetiva à tração dos parafusos; b - Largura em geral; bf - Largura da base do perfil; C’ - Constante de rigidez do parafuso; C 1 - Constante de dimensionamento de parafuso; Cb - Fator que leva em conta a forma do diagrama do momento fletor, considerado = 1 a favor da (^) segurança; Cw - Constante de empenamento da seção transversal; d - Altura do perfil selecionado; d” - Diâmetro do chumbador; D - Diâmetro do parafuso; e - Espessura da placa de base; E - Módulo de elasticidade do aço; f - Flexão global; ft - Soma das tensões de flexão; fck - Resistência do concreto à compressão; fr - Tensão residual; fu - Limite de resistência à tração do aço; fy - Limite de escoamento do aço; fv - Esforço cortante; Fi - Pré-carga; Ftx - Tensão admissível para esforço de flexão; F’tx - Tensão admissível para esforço de flexão; F”tx - Tensão admissível para esforço de flexão; FS - Fator de serviço; Fv - Tensão admissível para esforço cortante; Fy - Limite de escoamento; G - Módulo de elasticidade transversal do aço; h - Altura em geral;
Nº da revisão: 00 Elaborador: EPC Aprovador: Willians de Souza Arruda Data da aprovação: 11/12/ Periodicidade da revisão: Anual Abrangência: Corporativa Classificação: Público SOCIOAMBIENTAL 02 – PG 32 – MELHORIA SISTEMA ABASTECIMENTO ÁGUA GOVERNADOR VALADARES PROJETO DETALHADO MELHORIA ETA SÃO VITOR – SE MEMÓRIA DE CÁLCULO – ESTRUTURA METÁLICA FLUTUADORES Nº CONTRATADA FR-32262-19-03-S-MC-XXX-R PÁGINA 1/ Nº FUNDAÇÃO RENOVA XXXX REV. 00 It - Momento de inércia à torção; Ix - Momento de inércia relativo ao eixo x- x; Iy - Momento de inércia relativo ao eixo y- y; Kb - Índice de rigidez do parafuso; Km - Índice de rigidez dos membros; l - Comprimento do parafuso; L - Vão da viga; Lb - Comprimento do trecho sem contenção lateral; M - Massa do corpo; Ma – Massa da água; Mc – Massa do corpo; np - Número de parafusos; N - Esforço normal; Nd - Esforço normal acrescido de fator de serviço; Nn - Resistência nominal à força normal; P - Carga total atuante na viga; P” - Carga total atuante na placa da base da coluna; Ptot - Soma das cargas atuantes; q - Peso próprio do perfil selecionado; q” - Pressão exercida pelo momento fletor; rt , rmín - Menor raio de giração; rx - Raio de giração em relação ao eixo x- x; ry - Raio de giração em relação ao eixo y- y; Rn - Resistência nominal; SP - Carga de prova; tf - Espessura da aba do perfil; tw - Espessura da alma do perfil selecionado; V – Volume Wy - Módulo resistente para o eixo y-y; β - Coeficientes; δ - Flecha da viga submetida ao carregamento; Δ - Flecha máxima admissível para o carregamento; σadm - Tensão admissível para o material; σmáx - Tensão máxima para a aplicação; λ - Parâmetro de esbeltez; λ’ - Parâmetro de esbeltez para barras comprimidas; λp - Parâmetros de esbeltez correspondentes à plastificação; ϕ - Coeficiente de resistência, em geral ; φ - Fator de serviço, em geral; ρ - Densidade.
Nº da revisão: 00 Elaborador: EPC Aprovador: Willians de Souza Arruda Data da aprovação: 11/12/ Periodicidade da revisão: Anual Abrangência: Corporativa Classificação: Público SOCIOAMBIENTAL 02 – PG 32 – MELHORIA SISTEMA ABASTECIMENTO ÁGUA GOVERNADOR VALADARES PROJETO DETALHADO MELHORIA ETA SÃO VITOR – SE MEMÓRIA DE CÁLCULO – FLUTUADORES Nº CONTRATADA FR-32262-19-03-S-MC-XX-R PÁGINA 12/ 14 Nº FUNDAÇÃO RENOVA XXXX REV. 00 Para calcular o volume de água deslocada pelas boias do flutuante objeto deste estudo, precisamos das dimensões e geometria de cada boia, como as três são iguais, analisamos uma delas, cujo projeto é apresentado abaixo: Para calcular com mais precisão, usamos a modelagem 3D do Solidworks® e analisamos computacionalmente o modelo: O volume calculado pelo software é de 3,67 m³
Nº da revisão: 00 Elaborador: EPC Aprovador: Willians de Souza Arruda Data da aprovação: 11/12/ Periodicidade da revisão: Anual Abrangência: Corporativa Classificação: Público SOCIOAMBIENTAL 02 – PG 32 – MELHORIA SISTEMA ABASTECIMENTO ÁGUA GOVERNADOR VALADARES PROJETO DETALHADO MELHORIA ETA SÃO VITOR – SE MEMÓRIA DE CÁLCULO – FLUTUADORES Nº CONTRATADA FR-32262-19-03-S-MC-XX-R PÁGINA 12/ 14 Nº FUNDAÇÃO RENOVA XXXX REV. 00 Quando balsas e flutuantes são sustentados por boias, o ideal é que a linha de água fique até metade da boia, para maior fator de segurança, conforme figura abaixo: Isso significa que o volume de água deslocada é metade do volume da boia, ou seja, 1,835 m³ Usando a equação de Arquimedes e sabendo que a água tem a densidade de 1000 kg/m³, a massa de água deslocada por cada boia é: Ma = ρ x V Ma = 1000 kg/m³ x 1,835 m³ Ma = 1835 kg Devemos considerar o peso próprio da boia, que é fabricada em chapa de aço ASTM A-36 carbono de 1/8” de espessura cuja densidade é de 7850 kg/m³. Modelamos a boia na forma de casco no software Solidworks® como apresenta a figura abaixo:
Nº da revisão: 00 Elaborador: EPC Aprovador: Willians de Souza Arruda Data da aprovação: 11/12/ Periodicidade da revisão: Anual Abrangência: Corporativa Classificação: Público SOCIOAMBIENTAL 02 – PG 32 – MELHORIA SISTEMA ABASTECIMENTO ÁGUA GOVERNADOR VALADARES PROJETO DETALHADO MELHORIA ETA SÃO VITOR – SE MEMÓRIA DE CÁLCULO – FLUTUADORES Nº CONTRATADA FR-32262-19-03-S-MC-XX-R PÁGINA 12/ 14 Nº FUNDAÇÃO RENOVA XXXX REV. 00
Cálculo da carga atuante sobre as boias
Para saber se essa capacidade é suficiente para suportar o peso da estrutura metálica do flutuante e qual o fator de segurança, precisamos calcular o peso dessas estruturas. Porém, o projeto não apresenta a lista de material detalhada dessas estruturas, o peso foi determinado pelo responsável do projeto Tecnosult Projetos Industriais Ltda e é apresentado abaixo: 1298+1347+250+200=1740 kgf Sabendo que a passarela é apoiada em dois pontos, um na margem da represa e outro na estrutura do flutuante, teoricamente o peso da passarela sobre a estrutura do flutuante é metade do seu peso total (1550 kg), ou seja: 775 kg. Peso do garfo (pivô articulado): 1298 kgf Peso da estrutura metálica do da balsa (não contando as boias): 1347 kgf Peso de 2 bombas, tubulações, motores e equipamentos sobre o flutuante: 250 kgf Peso de 2 operários mais ferramentas sobre o flutuante: 200 kgf Peso da metade da passarela treliçada: 775 kgf (1550 kgf no total de seu comprimento) A massa total do corpo flutuante é soma do peso total da estrutura metálica somado aos equipamentos, operários e ferramentas é: Mc = 1298 + 1347 + 250 + 200 + 775 = 3870 kgf Como o empuxo total resultante das 3 boias é 4305 kgf, ele é maior que o valor da massa flutuante que é 3870 kgf:
Mc 1550 kgf 775 kgf 775 kgf 4305 kgf
Nº da revisão: 00 Elaborador: EPC Aprovador: Willians de Souza Arruda Data da aprovação: 11/12/ Periodicidade da revisão: Anual Abrangência: Corporativa Classificação: Público SOCIOAMBIENTAL 02 – PG 32 – MELHORIA SISTEMA ABASTECIMENTO ÁGUA GOVERNADOR VALADARES PROJETO DETALHADO MELHORIA ETA SÃO VITOR – SE MEMÓRIA DE CÁLCULO – FLUTUADORES Nº CONTRATADA FR-32262-19-03-S-MC-XX-R PÁGINA 12/ 14 Nº FUNDAÇÃO RENOVA XXXX REV. 00 Isso significa que as 3 boias são teoricamente capazes de suportar a massa total flutuante. O fator de segurança é calculado pela equação abaixo: Fs = = 4305 = 1, 3870 O fator de segurança calculado para qualquer máquina, estrutura metálica, veículo, componente e equipamento em qualquer norma nacional ou internacional de engenharia deve ser sempre superior à 1,00. Fs = 1,11 > 1, Como se pode observar, o fator de segurança calculado de 1,11 é maior que 1, portanto teoricamente os flutuadores suportam a carga igualmente aplicada sobre as 3 boias. Não se pode garantir esse mesmo fator de segurança se a carga for aplicada de forma desigual nas boias.
RECOMENDAÇÕES gerais
Recomenda-se que a construção das boias, garfo e fixações seja realizado conforme o projeto. Durante a construção, recomenda-se também a inspeção visual e por líquido penetrante detalhadas na chapa e na solda da boia e das estruturas metálicas. Se constatado trincas ou orifícios, os mesmos devem ser lixados, preenchidos com solda e inspecionados novamente. Todas as boias devem ser jateadas e pintadas com 2 demãos de 120 micra cada com alcatrão de ulha, 2 demãos de 120 micra cada de fundo epóxi e 2 demãos 35 micra cada de tinta esmalte epóxi de alta espessura, somando no mínimo 550 micra de espessura final. Ao término das 2 demãos de cada cobertura, a espessura deve ser inspecionada por medidor de espessura por ultrassom de camada de cobertura e caso constate irregularidade, a região deve receber outra demão de cobertura.
