Análise de Modelo Estrutural Monotrilho

1 Atividades Objetivo Elaborar o modelo estrutural e realizar análise de soluções porticadas e em arcos planos para suporte de vias de monotrilho 2 Instruções gerais Formato do Arquivo Apenas um arquivo PDF será aceito com todas as páginas numeradas e as questões respondidas na ordem do item 3 Resolução e Apresentação Os métodos de resolução convenções de equilíbrio e esforços internos devem seguir as notas de aula e a ementa do curso Outros métodos não serão aceitos Todas as questões exigem desenvolvimento completo passos e cálculos intermediários Respostas sem justificativa não serão avaliadas Dados resultados e respostas devem incluir unidades corretas caso contrário serão desconsiderados Se algum dado estiver ausente assumao de forma coerente e justifique Os resultados serão avaliados Restrições Respostas idênticas em questões sem padrão prédefinido receberão nota zero Ferramentas computacionais para análise de esforços internos só podem ser usadas quando explicitamente permitido 3 Atividades 31 Modelo estrutural de Pórtico 25 pontos a Modelo 5 pontos Elabore um modelo de pórtico plano isostático para o suporte transversal de uma via de monotrilho conforme a opção indicada na Tabela 2 para o seu trabalho Represente barras vínculos externos e internos e inclua todas as cotas Nomeie os nós com letras latinas maiúsculas Liste os dados correspondentes opção de pórtico número de vagões L b e H conforme Tabela 2 b Ações 25 pontos Apresente o memorial de cálculo completo e organizado com unidades corretas considerando os seguintes carregamentos que devem ser mostrados aplicados ao modelo do item a b1 Peso próprio das vigasguia 5 pontos Calcule o peso próprio das vigasguia de concreto armado dados na Tabela 2 Se houver vigas caixão de proteção some seu peso ao das vigasguia b2 Carga do veículo 10 pontos Calcule o peso total do veículo com lotação máxima 143 passageiros por vagão massa vazia de 292 ton por vagão comprimento de 121 m por vagão fator de impacto de 13 uniformemente distribuído sobre a vigaguia Consulte a Tabela 2 para os dados específicos b3 Peso próprio das barras do pórtico 10 pontos Calcule o peso próprio das barras pilar e travessa de concreto armado conforme dados da Tabela 2 32 Análise Estática do Modelo Pórticos Planos 35 pontos Utilize a combinação de ações Fd 13G 15Q onde Fd é a ação de cálculo G são as cargas permanentes características e Q as cargas variáveis diretas Se as cargas permanentes reduzirem momentos negativos efeito favorável use 10G Apresente o memorial de cálculo completo organizado e com unidades adequadas para a Reações de apoio 10 pontos Determine as reações de apoio mais desfavoráveis do modelo do item 31a com as respectivas combinações de ações considerando o veículo como carga estática incluindo o fator de impacto b Diagrama de momentos fletores 15 pontos Obtenha o diagrama de momentos fletores mais desfavorável do modelo do item 31a com a combinação de ações correspondente considerando o veículo como carga estática com fator de impacto c Análise computacional 10 pontos Repita o item b utilizando um software ex LESM FTOOL SW FEA 2D Frame Frame Design incluindo print identificado com legenda e unidades corretas 33 Modelo de Arco Plano Isostático 35 pontos Modele um par de arcos superiores triarticulados planos e paralelos rótula na cumeeira para cada módulo da estrutura longitudinal da via de monotrilho conforme dados da Tabela 2 compatível com o pórtico dos itens anteriores e Isométrico da Figura 1 O arco deve ter apoios nivelados sobre a travessa e pilares fecho igual a 10 do vão e forma ideal para carga distribuída Use a combinação de ações do item 32 Considere Redução de 80 na seção transversal das vigasguia devido a diminuição do seu vão pelo uso pendurais e transversinas Peso próprio de cada arco igual a 15 da soma das cargas por ele sustentadas incluindo pendurais e transversinas Apresente os cálculos completos organizados e com unidades adequadas para a Modelo do arco 10 pontos Desenhe o modelo plano de um arco para um módulo da via com cotas apoios vínculos internos e o carregamento distribuído mais desfavorável conforme instruções b Equação e comprimento do arco 10 pontos Determine a equação e o comprimento do arco do item a c Reações de apoio 5 pontos Calcule as máximas reações de apoio do arco do item a d Esforços normais 10 pontos Obtenha o máximo esforço normal e o diagrama de esforços normais mais desfavorável do arco do item a Figura 1 Isométrico de dois módulos de segmentos sucessivos da via de monotrilho sustentada por arcos triarticulados Modelo do pórtico para análise Pórtico Monotrilho duplo apoiado por pórtico T cotas em mm Zhang et al 2018 Dados dos alunos Nomes Matrículas Dados da estrutura Características do modelo Opções de Pórtico Suporte Número de Vagões L espaçamento entre eixos de pórticos sucessivos m H altura do pilar entre o extradorso do bloco e o intradorso da transversina m b Largura da transversina m 7 32 13 30 31 Modelo estrutural de Pórtico a Dimensões estrutural do pórtico segundo a tabela dos dados H ef pilarH H travessa 2 1300 085 2 13425m Lef32000m Desenho do pórtico isostático b b1 Peso próprio de cada Vigaguia g1γc Aviga250850150031875kN m b2 Carga de cada vagão m passageiro100kg 143m passageiro143100143ton mvagão vazio292ton mvagão cheiom vagãovazio143m passageiro29214 31722ton Carga de todos vagões mvagõesnmvagãocheio71722120 54ton Carga distribuída q1FI mvagões 2 L 13 12054 232 2448tonm q124485kN m b3 Peso próprio da Travessa g2γc ATravessa253005002 0750350 2 44063kNm Peso próprio do Pilar g3γ cV Pilar25150015001300073125kN 32 Análise Estática do Modelo Pórticos Planos Combinação de ações das cargas distribuídas Fd13g15q Fd133187513440631524485135447kN m Combinação de ações das cargas pontuais Fd13g Fd1373125950625kN Esquema estrutural a Reações de apoio RA950625320001354473200016000 32000 3117777kN RB95062513544732000950625135447320009506255284929kN RC950625320001354473200016000 32000 3117777 kN b Diagrama de esforços normais kN N A D3117777kN N BE5284929kN NCF3117777 kN Diagrama de esforços cortantes kN V DV E2167152kN V EV F2167152kN Diagrama de momentos fletores kNm M DE216715216000 2 17337217kNm M EF216715216000 2 17337217kNm c Diagrama de esforços normais pelo Ftool kN Diagrama de esforços cortantes pelo Ftool kN Diagrama de momentos fletores pelo Ftool kNm 33 Modelo de Arco Plano Isostático a Dimensões estrutural do arco segundo a tabela dos dados Lef32000m H ef Lef 4 32000 4 8000m Desenho do arco isostático Peso próprio de cada Vigaguia g180 γ c Aviga0803187525500kN m Peso próprio de cada arco g215 g1015255003825kNm Combinação de ações das cargas distribuídas Fd13g15q Fd1325500133825152448574 850kNm Esquema estrutural b Equação genérica do arco ya x 2bxc Em x0m y0 m Em x16m y8 m Em x32m y0m 0a0 2b0c 8a16 2b16c 0a32 2b32c a003125 b1 c0 Equação final do arco y003125x 2x y 00625 x1 Comprimento do arco Larco 0 Lef 1 y 2dx Larco 0 32 1 00625 x1 2dx36 73m c Momento fletor máximo M maxFd Lef 2 8 7485032000 2 8 9580800kN m Reação horizontal H M max ymax 9580800 8000 1197600 kN Reação vertical V Fd Lef 2 7485032000 2 1197600 kN d Equação de esforço normal em arco NiV isenθH cosθ Aplicando aos pontos principais Em x0m y 00625011rad N0m1197600sen11197600cos 11654812kN Em x8m y 006258105rad N0m598800 sen051197600cos0 51338073kN Em x16m y 006251610rad N0m0000 sen01197600 cos 01197600 kN Em x24 m y 0062524105rad N0m598800 sen051197600cos 05 1338073kN Em x32m y 006252111rad N0m1197600sen11197600cos 11654812kN Diagrama de esforços normais kN