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Para um navio de grande porte, que pode ter hélice com alcance de 10 m de diâmetro, o comprimento do eixo é o necessário para estabelecer a ligação entre a casa de máquinas e a popa da embarcação. O ângulo de torção do eixo (φ), de comprimento (L), com seção circular uniforme e maciça, com raio (c), sujeito ao momento de torsão (T), é determinado por meio da equação φ = (TL)/(JG), com !$ J = \pi c^4/2 !$, em que J é o momento de inércia polar de círculo de raio c e G é o módulo de elasticidade transversal, de valor G = 75 GPa (para o aço).
Considerando-se as informações anteriores, julgue o item a seguir acerca de torção de tubos.
Um eixo de seção circular uniforme, construído em aço, com comprimento de 10 m, raio de 10 cm e módulo de elasticidade transversal G = 75 GPa, submetido ao momento T = 106 N.m., tem ângulo de torção igual a 0,63 radianos.
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Cada carga requer casco com características adequadas às condições específicas de carregamento e descarregamento e durante o transporte dessa carga. A respeito desse tema e de seções típicas, julgue o seguinte item.
A seção alongada do compartimento de carga do casco do Valemax difere da seção tradicional do bulk carrier, ou graneleiro, já que aquela segue a direção horizontal, para facilitar as operações de carregamento e descarregamento, ao passo que o graneleiro é identificado pela disposição e forma do convés, com tampas deslizantes, ou hatch covers, que dão acesso às câmaras do interior do casco. Já os contenedores são dispostos em camadas e fileiras, para que seja possível conhecer a posição de cada container, individualmente.
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Para testar as primeiras hipóteses de cálculo do projeto do navio, o casco é assemelhado a uma viga de seção caixão, em geral, com altura maior do que a largura, a qual é submetida à ação de forças distribuídas e pontuais que promovem esforços cortantes e momentos que deverão ser resistidos pelo casco. Considerando-se o tema, especificamente quanto a dimensionamento da seção mestra, momento fletor, esforço cortante na viga e resistência primária do navio, julgue o item que se segue.
O slamming (invasão da água sobre o convés), o impacto da onda sobre o casco e o greenwater (proa emergente) são fatores de carga a serem considerados devido à ação das ondas do mar, que podem causar tensões no convés e no fundo da embarcação.
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Para testar as primeiras hipóteses de cálculo do projeto do navio, o casco é assemelhado a uma viga de seção caixão, em geral, com altura maior do que a largura, a qual é submetida à ação de forças distribuídas e pontuais que promovem esforços cortantes e momentos que deverão ser resistidos pelo casco. Considerando-se o tema, especificamente quanto a dimensionamento da seção mestra, momento fletor, esforço cortante na viga e resistência primária do navio, julgue o item que se segue.
São exemplos de esforços sobre a estrutura da embarcação provocados pela carga o racking, consistente em deformação na estrutura do casco causada pela ação estática (empilhamento) ou dinâmica da carga (ação da onda), e o sloshing, ou movimento de fluido no interior de tanques meio cheios, que pode entrar em ressonância com o movimento de rolamento do casco e causar inclinações laterais indesejáveis.
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Em regra, a embarcação, em flutuação, tem seis possíveis movimentos: três deslocamentos e três rotações em relação aostrês eixos que permitem a determinação de um ponto no espaço. Por ordem decrescente de interferência sobre a estabilidade e a manobrabilidade da embarcação, citam-se: o balanço (roll), caracterizado pelo giro da embarcação em torno do seu eixolongitudinal, o caturro (pitch), caracterizado pelo giro em torno do eixo transversal, e o cabeceio (yaw), caracterizado pelo giro em torno do eixo perpendicular ao plano de flutuação. Para o estudo dos esforços que ocorrem sobre o casco das embarcações, é estabelecida uma correlação entre essa estrutura flutuante e a viga estrutural submetida a esforços típicos da estabilidade de obras civis.
A partir dessas informações, julgue o próximo item acerca de flexão pura em vigas, tensão de cisalhamento e deflexão de viga.
Quando a embarcação navega em mar e recebe ondas cujas ortogonais às cristas estão alinhadas com o seu eixo longitudinal, a deflexão a meio navio será determinada por valor proporcional a d = (5qL4)/(384EI), desde que haja uma crista à proa e outra crista à popa, e o casco fique apoiado majoritariamente sobre essas duas cristas, o carregamento da embarcação possa ser representado por carga (q) uniformemente distribuída ao longo do casco, o comprimento da onda seja de (L) metros e se iguale ao comprimento da embarcação, E seja o módulo de elasticidade e I seja o momento de inércia de uma seção caixão (ou retangular oca) de eixo vertical maior que o eixo horizontal, o momento de inércia da seção seja calculado por !$ I = (bp^3 - b_mp_m^3)/12 !$, em que (b) é a boca, (p) é o pontal, (bm) é a boca moldada e (pm) é o pontal moldado. Com essa abordagem, admite-se que o movimento predominante dessa embarcação seja o caturro.
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Em regra, a embarcação, em flutuação, tem seis possíveis movimentos: três deslocamentos e três rotações em relação aostrês eixos que permitem a determinação de um ponto no espaço. Por ordem decrescente de interferência sobre a estabilidade e a manobrabilidade da embarcação, citam-se: o balanço (roll), caracterizado pelo giro da embarcação em torno do seu eixolongitudinal, o caturro (pitch), caracterizado pelo giro em torno do eixo transversal, e o cabeceio (yaw), caracterizado pelo giro em torno do eixo perpendicular ao plano de flutuação. Para o estudo dos esforços que ocorrem sobre o casco das embarcações, é estabelecida uma correlação entre essa estrutura flutuante e a viga estrutural submetida a esforços típicos da estabilidade de obras civis.
A partir dessas informações, julgue o próximo item acerca de flexão pura em vigas, tensão de cisalhamento e deflexão de viga.
Quando a embarcação navega em mar e recebe ondas altas cujas ortogonais às cristas fazem ângulo com seu eixo longitudinal, o esforço cortante que se manifesta a 1/3 do comprimento do casco, a contar da proa, será determinado por valor proporcional a qL/3, desde que haja uma crista a 1/3 do comprimento da embarcação, próximo à proa, e outra crista à popa, ficando o casco apoiado majoritariamente sobre essas duas cristas, o carregamento da embarcação possa ser representado por carga (q) uniformemente distribuída ao longo do casco e o comprimento da onda seja de (2L/3) metros, com o terço frontal do casco funcionando como balanço, já que esse comprimento se projeta sobre a cava entre cristas a barlamar. Com essa abordagem, admite-se que os movimentos predominantes da embarcação sejam o caturro e o balanço, e que o casco, nessas condições, esteja submetido a forças cisalhantes que podem ser combatidas por anteparas e cavername.
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Em regra, a embarcação, em flutuação, tem seis possíveis movimentos: três deslocamentos e três rotações em relação aostrês eixos que permitem a determinação de um ponto no espaço. Por ordem decrescente de interferência sobre a estabilidade e a manobrabilidade da embarcação, citam-se: o balanço (roll), caracterizado pelo giro da embarcação em torno do seu eixolongitudinal, o caturro (pitch), caracterizado pelo giro em torno do eixo transversal, e o cabeceio (yaw), caracterizado pelo giro em torno do eixo perpendicular ao plano de flutuação. Para o estudo dos esforços que ocorrem sobre o casco das embarcações, é estabelecida uma correlação entre essa estrutura flutuante e a viga estrutural submetida a esforços típicos da estabilidade de obras civis.
A partir dessas informações, julgue o próximo item acerca de flexão pura em vigas, tensão de cisalhamento e deflexão de viga.
Quando a embarcação navega em mar e recebe ondas cujas ortogonais às cristas estão alinhadas com o seu eixo longitudinal, o momento fletor a meio navio será determinado por valor proporcional a qL2/8, desde que haja uma crista à proa e outra crista à popa e o casco fique apoiado majoritariamente sobre essas duas cristas, o carregamento da embarcação possa ser representado por carga (q) uniformemente distribuída ao longo do casco e o comprimento da onda seja de (L) metros e igual ao comprimento da embarcação. Com essa abordagem, admite-se que o movimento predominante dessa embarcação seja o caturro, e que o casco esteja submetido a flexão composta reta.
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Um navio-tanque de 60.000 dwt tem casco que oferece resistência a pressões externas de até 200 kN/m2. Ao se aproximar do berço, em manobra de atracação, com velocidade regulamentar, essa embarcação pressiona a defensa do tipo SCK Cell Fender, modelo SCK 1000, que consiste em cilindro de borracha natural ou sintética com malha de aço interna, com medidas de 1,1 m de diâmetro e 1,0 m de altura. O eixo longitudinal do cilindro posiciona-se segundo uma perpendicular à face externa do berço. O cilindro está protegido por placa de aço quadrada, com lado de 1,2 m, fixada no seu topo, cujo objetivo é distribuir tensões no momento da atracação. Ao tocar a defensa, o casco do navio-tanque pressiona a placa de aço contra o cilindro de borracha e produz deformação que reduz a sua altura em 10%.
Considerando-se essas informações, julgue o item subsequente quanto à Lei de Hooke.
Para que seja exercida a tensão máxima sobre o casco do navio-tanque, mantida a deformação de 10% da altura do cilindro de borracha, a constante elástica do cilindro de borracha será de 3.000 kN/m.
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Um navio-tanque de 60.000 dwt tem casco que oferece resistência a pressões externas de até 200 kN/m2. Ao se aproximar do berço, em manobra de atracação, com velocidade regulamentar, essa embarcação pressiona a defensa do tipo SCK Cell Fender, modelo SCK 1000, que consiste em cilindro de borracha natural ou sintética com malha de aço interna, com medidas de 1,1 m de diâmetro e 1,0 m de altura. O eixo longitudinal do cilindro posiciona-se segundo uma perpendicular à face externa do berço. O cilindro está protegido por placa de aço quadrada, com lado de 1,2 m, fixada no seu topo, cujo objetivo é distribuir tensões no momento da atracação. Ao tocar a defensa, o casco do navio-tanque pressiona a placa de aço contra o cilindro de borracha e produz deformação que reduz a sua altura em 10%.
Considerando-se essas informações, julgue o item subsequente quanto à Lei de Hooke.
Caso a constante elástica do cilindro de borracha seja de 3.000 kN/m, o lado da placa quadrada de aço deve ter 1,6 m de comprimento, para que a tensão sobre o casco do navio tanque seja de 200 kN/m2 e a deformação do cilindro atinja 15% de sua altura.
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Na construção da embarcação, a flutuabilidade depende da estanqueidade do casco, o qual é construído com vários formatos, a depender da carga a ser transportada. Em geral, o casco é constituído de fundo, que é a parte mais baixa, de costado, que é a parte lateral, e de encolamento, que faz a ligação entre o fundo e o costado. O casco completo tem, portanto, duas laterais e dois encolamentos. O pavimento que fecha a parte superior do casco é denominado de convés, o qual pode contribuir para o fechamento completo do casco, como nos navios petroleiros, ou pode ter aberturas para a admissão de carga, como nos navios graneleiros e porta-contenedores.
Julgue o item subsecutivo acerca da nomenclatura e da função dos elementos estruturais de uma embarcação.
O pontal é a dimensão vertical entre a face externa do fundo do casco e a face superior do convés, ao passo que a boca é a dimensão horizontal entre as faces externas das laterais do casco, cuja medida é importante na decisão sobre a passagem da embarcação em eclusa marítima ou canal marítimo navegável; já o comprimento entre perpendiculares é a distância horizontal, medida entre pontos, entre a proa e a popa, as quais entram em contato com a linha de flutuação.
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