Case de sucesso: Avaliação Estrutural de Transportadores

Tempo de leitura: 4 minutos

A Kot realizou um trabalho de avaliação estrutural de transportadores contidos em um terminal marítimo. Para isso, efetuou-se uma análise estática e das ligações dos componentes conforme as normas e os requisitos aplicáveis. Leia este artigo para conhecer mais sobre esse Case de Sucesso desenvolvido pela equipe da empresa!

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Introdução

Os transportadores, mais conhecidos como TR no contexto da engenharia, são objetos muito utilizados no transporte de diversos tipos de materiais sólidos e granulares. Suas aplicações podem atender várias demandas.

A KOT desenvolveu um estudo que objetivava realizar a avaliação estrutural desses ativos, por meio de análises estáticas e das ligações. A Figura 1 apresenta a vista geral dessas estruturas. 

Figura 1: Vista geral das estruturas. [1]

Para evitar a contaminação do mar devido às quedas de materiais, foram projetadas contenções para os transportadores. A verificação estrutural realizada considerou o acréscimo de carga provocada por essas estruturas adicionais.

Modelagem da estrutura

Iniciando o estudo, a primeira etapa realizada foi a modelagem do transportador em elementos de viga-coluna com o auxílio do programa de análise pelo método dos elementos finitos PROCAL 3D, desenvolvido pela empresa, visando determinar os esforços e tensões atuantes, permitindo a análise estrutural em relação às normas aplicáveis.

Para auxiliar na visualização do modelo computacional, gerou-se também um modelo estrutural 3D, a partir da linguagem de programação VRML, apresentado na Figura 2. 

Figura 2: Modelo estrutural 3D – VRML. [1]

Definição dos carregamentos

Dando sequência no processo, foram definidos os carregamentos aplicáveis na análise, a partir das recomendações das normas ASCE 7-05 [2] e NBR 8800:2008 [3]. Algumas das cargas consideradas foram:

  • Peso próprio;
  • Carga de material;
  • Tensão na correia;
  • Sobrecarga nas coberturas, passadiços, plataformas e escadas;
  • Carga devida ao vento;
  • Entupimento de Chute.

O critério utilizado para avaliação dos elementos de barras utilizados na estrutura está apresentado abaixo:

  • Índice de utilização: Avalia o grau de solicitação ao qual um elemento estrutural está sendo submetido. É determinado a partir da relação entre o esforço atuante em cada barra e a resistência admissível determinada pela norma de estruturas metálicas;
  • Índice de utilização admissível: É o valor definido por norma, utilizado como referência para aprovação ou reprovação do grau de solicitação de um elemento estrutural.

O índice de utilização admissível para elementos de barra, para todos os carregamentos considerados é 1.

Análise das ligações

Os elementos de ligação promovem a união de partes da estrutura entre si ou da estrutura com elementos externos. Como meios de conexão são utilizados principalmente as soldas, os parafusos, as barras roscadas e os pinos.

Todas as ligações são comumente classificadas quanto a sua rigidez, ou seja, sua capacidade de impedir a rotação relativa das peças ligadas. Duas categorias são possíveis segundo esse critério:

  • Ligação flexível: Não apresenta resistência aos momentos fletores. Neste caso só ocorre a transmissão de esforços normais e cisalhantes;
  • Ligação rígida: Caracterizada pela restrição total dos momentos fletores. Não apresenta rotação relativa considerável após a aplicação do carregamento.

Essas ligações devem ser dimensionadas de modo que sua resistência de cálculo seja igual ou superior à solicitação da ligação, suportando todas as ações atuantes e satisfazendo todos os requisitos apresentados na NBR 8800: 2008 [3].

O critério utilizado para verificação das ligações considerado está listado abaixo:

  • Índice de utilização: Representa o grau de solicitação em que a ligação está sendo submetida. A ligação é aprovada quando o seu índice de utilização é inferior a 1.

Resultados

A análise estática da estrutura do transportador foi realizada visando determinar o impacto da instalação da calha de contenção de material. Sendo assim, foram considerados três casos distintos, que estão detalhados a seguir.

  • 1º – Entupimento de material: Os índices de utilização obtidos nessa verificação da estrutura estão representados na Figura 3.
Figura 3: Resultado da análise estática em caso de entupimento. [1]

Como pode ser visualizado na figura, alguns elementos foram reprovados na análise.

2º – Condição Limítrofe: O objetivo dessa análise é determinar a condição limítrofe da estrutura, ou seja, qual a carga máxima de material que se pode permitir na calha de contenção. O resultado pode ser visto na Figura 4.

Figura 4: Resultado da análise estática em caso limítrofe. [1]

Sendo assim, concluiu-se que a estrutura não estava preparada para a instalação das calhas e reforços são necessários.

3º – Operação normal da calha: O objetivo da análise é fazer um levantamento dos elementos que necessitam de reforço na estrutura para que a calha possa ser instalada. A Figura 5 mostra os resultados obtidos nessa última etapa.

Figura 5: Resultado da análise estática – Índices de utilização. [1]

Na análise estática e na análise de ligações, verificou-se que a estrutura não estava preparada para instalação das calhas de contenção de material sem que modificações fossem  realizadas previamente. Sendo assim, a Kot indicou algumas ações necessárias para assegurar a integridade estrutural dos ativos.

Conclusão

Ainda que a solução para contenção de material fosse de grande valor sob o aspecto ambiental, a análise estrutural atuou no sentido de mitigar riscos de colapsos estruturais ao propor melhorias que deveriam ser atendidas antes da implantação desse sistema de contenção. Ressalta-se que a Kot possui um grande know-how na área, tendo calculado centenas de transportadores, podendo avaliar diferentes contextos de operação e contribuir com os resultados dos seus clientes. Consulte nossa equipe para maiores informações.

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Equipe KOT Engenharia

Com mais de 27 anos de história e diversos serviços prestados com excelência no mercado nacional e internacional, a empresa promove a integridade dos ativos dos seus clientes e colabora nas soluções dos desafios de Engenharia. Para essa integridade, utiliza ferramentas para o cálculo, inspeção, instrumentação e monitoramento de estruturas e equipamentos.

Referências:

[1] Acervo Kot

[2] AISC 2005 – Specification for Structural Steel Buildings, Allowable Stress Design and Plastic Design, July 2006, American Institute of Steel Construction.

[3] ABNT, NBR 8800, Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios, 2008;

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