Dimensionamento da seção mestra

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS 
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA – EST 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DA SEÇÃO MESTRA 
GRANELEIRO PRIME ROSE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANAUS – AM 
2017 
UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS 
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA – EST 
 
 
 
LUIZ HENRIQUE LESSA DA SILVA 
VICTOR HUGO FERREIRA FRAGATA 
VICTOR GOMES SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DA SEÇÃO MESTRA 
GRANELEIRO PRIME ROSE 
 
 
 
 
Trabalho apresentado para obtenção de 
nota parcial na disciplina de Resistência 
 Estrutural l, do Curso de Engenharia Naval, 
 da Universidade do Estado do Amazonas. 
 
 
 
 
MANAUS – AM 
2017 
1. Objetivo 
Calcular e dimensionar a seção mestra de uma embarcação, considerando todas as etapas de 
um cálculo estrutural de uma viga (ao que podemos equiparar um navio) e as características 
individuais da embarcação trabalhada. 
2. Introdução (ou descrição do trabalho realizado) 
Ao iniciar os estudos e o cálculo da resistência estrutural de uma embarcação, nos estágios 
iniciais de um projeto, é comum associá-la a uma viga, isso por ser um elemento sempre sujeito 
a cargas transversais geralmente distribuídas. 
Entre as etapas primordiais e iniciais deste estudo de análise da estrutura de uma embarcação 
inclui-se o cálculo de esforços solicitantes, momento fletor e força cortante. Para esse propósito 
a embarcação é considerada como sendo um corpo rígido, com distribuições de pesos 
equilibrada pela distribuição de empuxo ao longo do eixo longitudinal do casco, gerando-se 
assim a curva de cargas da viga navio em equilíbrio livre. 
Uma das maiores dificuldades no cálculo de resistência estrutural de uma embarcação está no 
cálculo da posição de equilíbrio desta, posição que está relacionada a geometria do volume 
imerso do casco. 
 
3. A embarcação 
A embarcação escolhida para o trabalho é o navio Prime Rose, originário da Turquia, trata-se 
do primeiro de uma série de quatro graneleiros 82.000dwt construídos pela SPP Shipbulders 
LTD. e entregues no início de 2012. 
3.1 Especificações Técnicas da Embarcação 
 
 
 
3.2 Dados da embarcação 
calado médio de projeto 13,85058764 m 
Boca 32,26 m 
Cm 
Cb 0,8851 
Peso Leve 13282 t 
MCR 10770 kW 
Raio de Bojo 1,660236433 m 
Empresa Construtora SPP Shipbuilding Co. LTD.
País Turquia
Nome da Embarcação Prime Rose
Proprietário Active Shipping
Designer SPP Shipbuilding Co. LTD.
Pais Coreia do norte
 
4. Desenvolvimento do trabalho 
 
 
A distribuição de Peso esta incluída na tabela de Momento de Águas Calmas, esta estabelece o 
momento em cada seção da embarcação no qual não há influencias externas, como ondas, 
ventos ou marés. 
 
 
5. Percentual de SAC (%) (o que é sac) 
 
Sac é a área da baliza/área da maior baliza(seção mestra), isso é feito para todas as balizas que 
não estão no corpo meio (pois esta é igual a seção mestra, logo sua razão será igual a 1. 
O percentual de SAc foi obtido através de uma regra geral no qual o desenho geral do navio foi 
impresso em um plano maior, e as seções foram divididas considerando o comprimento total 
do navio (L) e comparando ao comprimento da embarcação na folha impressa, utilizando uma 
simples regra de 3. 
 
 
 
 
Os Dados extraídos foram as dimensões x e y do desenho, considerando a boca o valor total e a 
área submersa da baliza(essas que foram subdivididas em 161 para maior aproximação).
 
 
6. Distribuição de Pesos 
 
Esta considera todos os pesos da embarcação que podem influenciar nos momentos a que ela 
submissa, além do proprio preso de sua estrutura, considera sua casaria, entre outras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os pesos existentes no navio foram subdivididos pois cada um possui sua individualidade e 
equação característica: 
 
6.1 Estruturas 
 
W(e)=0,031*Lpp*(B*T)+0,85*Loa*(P-T)^(1,36)*(1+0,5*(Cb+0,7)) 
 
Onde, 
 
Loa = Comprimento total; 
B = boca; 
T = calado; 
Ρ = Pontal; 
Cb = Coeficiente de Bloco. 
 
6.2 SuperEstrutura 
 
W(s) = 160 + 0,00874 * Lpp* B 
 
Onde, 
 
Lpp = Comprimento; 
B = Boca. 
 
6.3 Máquinas 
 
W(m)=0.,69*MCR^(-0,7) 
 
6.4 Outfit 
 
 W(o) = 0,2* Lpp * B 
 
6.5 Carga 
 
 
7. Força de Cisalhamento e Momento de Flexão de Água Parada 
 
Os cálculos de força de cisalhamento e momento de flexão da água, determinando o momento 
de flexão e os valores da força de cisalhamento da viga do casco ao longo do comprimento da 
embarcação, devem ser submetidos juntamente com a distribuição dos pesos dos navios. 
Estes foram feitos respeitando as convenções de sinais de Momento e Força de Cisalhamento 
estraídas da ABS 3.2.1/3.1 de 2016 e são mostradas na figura a seguir: 
 
Onde, 
 
Fwp, Fwn = Forças de cisalhamento máximas induzidas pela onda, em kN (tf, Ltf) 
Mwp, Mwn = Momentos de Tosamento e Alquebramento das Ondas 
 
8. Chapas e Reforçadores 
 
8.1 Espessura da chapa do costado(ABS 3-2-2/3.9), a espessura da chapa do costado não 
deve ser menor que: 
𝑡𝑐 = 2.5 + ( 𝑠645) √(𝐿 − 15.2) ( 𝑇 𝐷 ) 𝑚m 
 
8.2 Espessura da chapa do convés (ABS 3-2-3/5.1), a espessura da chapa do convés não deve 
ser menor que: 
𝑡𝑑 = 0.006𝑠 + 4.7 
 
8.3 Espessura do fundo e do bojo (ABS 3-2-2/3.13) a espessura da chapa do fundo e do bojo 
não devem ser inferiores à: 
 
𝑡𝑏 = 𝑠 508 √(𝐿 − 62.5)( 𝑇 𝐷 ) 𝑚𝑚 
 
8.4 Espessura do duplo fundo (ABS 3-2-4/9.1) a espessura do duplo fundo não deve ser 
menor que: 
𝑡𝑑𝑏 = 37 ∗ 𝐿 1000 + 0.009𝑠 − 1.5 𝑚𝑚 
 
8.5 Espessura das longarinas Segundo a ABS 3-2-4/3.1.1 a espessura das longarinas não 
deve ser menor que: 
𝑡𝐿 = 56 ∗ 𝐿 1000 + 5.5 𝑚𝑚 
 
8.6 Antepara transversal corrugada (ABS 3-2-9/5.1) a espessura das anteparas não deve ser 
menor que: 
𝑡𝑏ℎ = 𝑠√𝑞ℎ 254 + 1.5 𝑚𝑚 
 
Onde q = 235/Y, 
Y =tensão de escoamento do material 
h = a altura do duplo fundo até o calado. 
O espaçamento s é a maior entre as dimensões (ABS3-2-9/7.1) 
 
 
9. Módulo da Seção dos Elementos estruturais: 
9.1 Na antepara transversal corrugada, o módulo de seção mínimo da antepara 
transversal (ABS 3-2-9/7.3) é: 
 
𝑆𝑀𝑏ℎ = 7.8𝑐ℎ𝑠𝑙² 𝑐𝑚³ 
 
Onde: 
c = 0.56 
h = Altura do duplo fundo ao calado s = a + b 
 l = Comprimento da antepara 
 
10. Momento de Ondas de Tosamento e Alquebramento 
 
O momento de flexão da onda ao longo do comprimento, L, da embarcação pode ser 
obtido multiplicando o valor do meio pelo fator de distribuição M. 
 
𝑇(𝑥) = 𝑇𝑚 + (
𝐿𝑝𝑝
2
− 𝑥) ∗ tan 𝜃𝑡𝑟𝑖𝑚 ± cos (2 ∗ 𝜋 ∗
𝑥
𝐿𝑝𝑝
) ∗
𝐿𝑝𝑝
40
 
 
11. Calculo do Dimensionamento da Seção Mestra 
 
Foi Possivel chegar ao resultado, através de planilhas no excel, de um estudo preliminar 
de ABS utilizada e do dimensionamento dos elementos estruturais da embarcação. 
Nestas planilhas foram listados todos os elementos presentes na seção mestra, com 
suas dimensões e medidas.