Projeto De Viga Para Ponte

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

ESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

ELEMENTOS FINITOS PARA ANÁLISE DE ESTRUTURAS

Trabalho Final

Grupo: Carlos Alexandre Campos Miranda

Diego Franca Olinquevicz

Roberto de Freitas Lima Junior

Professor: Estevam Barbosa de Las Casas

Primeiro Semestre de 2008

1 – OBJETIVOS

A análise estrutural de uma das vigas horizontais (FIG. 1) que compõem uma comporta segmento é

o objetivo principal do trabalho proposto.

Figura 1 – Viga horizontal de uma comporta segmento

Através da técnica dos elementos finitos será obtido, para um carregamento distribuído ao longo do

comprimento das vigas, as tensões atuantes na viga. O resultado obtido será comparado com o

apresentado em NBR 8883, 2002 e ERBISTE, 1987.

Além disso, serão levantados também os deslocamentos, deformações e esforços atuantes nesse

elemento estrutural.

2 – COMPORTA SEGMENTO

2.1 – Comportas

De maneira sucinta, uma comporta pode ser entendida como um equipamento que permite o

controle da vazão de água em reservatórios, válvulas e represas (FIG. 2).

Figura 2 – Comportas segmento

Sua aplicação atinge diversos campos da engenharia hidráulica. A proteção e manutenção de

equipamentos, o controle de nível e a limpeza de reservatórios, a regularização de vazões em

barragens, a instalação em tomadas d’água para usinas hidrelétricas e em obras de abastecimento

d’água são exemplos de emprego desse equipamento.

Basicamente, a comporta é formada por três elementos principais: tabuleiro, peças fixas e

mecanismo de manobra (FIG. 3).

Figura 3 – Elementos de uma comporta

1 - O tabuleiro, componente principal da comporta, é um elemento móvel que serve de anteparo à

passagem d'água. É constituído de paramento (chapa de revestimento diretamente responsável pela

barragem da água) e vigamento (estrutura de vigas responsável pela sustentação do paramento).

2 - As peças fixas são os componentes que ficam embutidos no concreto e que servem para guiar e

alojar o tabuleiro e redistribuir para o concreto as cargas atuantes sobre a comporta.

3 - O mecanismo de manobra é o dispositivo diretamente responsável pela abertura e fechamento da

comporta.

Existem diversos tipos de comportas. As do tipo ensecadeira, vagão e segmento são as mais

empregadas em Usinas Hidrelétricas.

2.2 – Comportas segmento

A comporta segmento é um tipo de comporta cujo perfil do tabuleiro é um segmento circular. Este

segmento está apoiado em braços radiais solicitados à compressão, que transmitem a pressão

hidráulica a mancais fixos.

A passagem da água sob a comporta é conseguida através da rotação de todo o equipamento em

torno de um eixo fixo, denominado eixo de articulação.

Este eixo é horizontal e concêntrico ao centro dos mancais fixos. Normalmente nas comportas

segmento o centro dos mancais coincide com o centro de curvatura do paramento. Esta disposição

faz com que a linha de ação da carga hidráulica passe através do centro dos mancais, evitando-se

assim o aparecimento de momentos.

É o tipo de comporta mais econômico e usualmente o mais adequado para vertedouros de grande

capacidade, pela simplicidade de funcionamento e de manutenção (fácil acesso aos mancais e à

estrutura), pequeno peso e por requerer quinchos de pequena potência para sua movimentação.

A chapa de paramento da comporta segmento é suportada por meio de vigas e enrijecedores

horizontais e verticais. No caso de enrijecedores e vigas horizontais, estes apóiam-se em duas vigas

verticais principais. Estas, por sua vez, são suportadas por braços radiais. Caso seja adotada a

construção com enrijecedores e vigas verticais, estes são apoiados em duas vigas horizontais

principais que também se apoiam em braços radiais. A união entre os braços e as vigas (horizontais

ou verticais) é feita geralmente por meio de parafusos.

O dimensionamento das comportas segmento consiste em calcular os seguintes elementos: o

paramento, as vigas horizontais, as vigas verticais e os braços.

Como já citado anteriormente, o foco do presente trabalho é a análise da viga horizontal.

3 – RESULTADOS

3.1 – Viga analisada

A FIG. 3 abaixo apresenta a viga horizontal analisada.

As propriedades da viga são mostradas na TABELA 2.

TABELA 2 – Viga horizontal

Item b [mm] h [mm]

Paramento 495 9,5

Alma 19 765,5

Mesa