Exemple de mise en œuvre

Segundo a DNV (2007), as acc¸˜oes intervenientes no projecto de uma torre e´olica offshore podem ser divididas nos seguintes grupos:

S´ımbolo Designac¸˜ao Acc¸˜oes

G Permanente Peso Pr´oprio

Q Vari´avel Sobrecargas

E Ambiental Vento, ´Agua, Sismo e Gelo

D Deformac¸˜ao Temperaturas e Assentamento de Apoios Tabela 6.1: Classificac¸˜ao de Acc¸˜oes.

Neste caso concreto, assumem especial destaque as acc¸˜oes ambientais, quer pelo seu peso nos esforc¸os finais instalados na estrutura, quer pela especificidade do c´alculo a estas associado.

Os Euroc´odigos prop˜oem outras classificac¸˜oes, nas quais uma dada acc¸˜ao F pode ser conside- rada:

• Directa: correspondente a uma forc¸a aplicada;

• Indirecta: correspondente a um deslocamento, deformac¸˜ao ou acelerac¸˜ao imposta.

As acc¸˜oes podem, ainda, ser classificadas de acordo com a sua variac¸˜ao no tempo e no espac¸o ou pela resposta estrutura.

Na classficac¸˜ao de acc¸˜oes de acordo com a sua natureza ou com a natureza da resposta estru- tural devem ser contempladas acc¸˜oes est´aticas ou dinˆamicas.

6.2.1 Metodologias de Dimensionamento

Com base na regulamentac¸˜ao dispon´ıvel pode-se, no projecto de uma torre e´olica offshore, recorrer `as seguintes metodologias gerais de dimensionamento:

• Dimensionamento pelo m´etodo dos coeficientes parciais de seguranc¸a com combinac¸˜ao li- near de acc¸˜oes e esforc¸os;

• Dimensionamento pelo m´etodo dos coeficientes parciais de seguranc¸a com simulac¸˜ao di- recta dos efeitos provocados pela actuac¸˜ao simultˆanea de todas as acc¸˜oes;

• Dimensionamento apoiado na experimentac¸˜ao;

• Dimensionamento com base numa an´alise probabil´ıstica.

Neste caso concreto, salienta-se a relevˆancia de uma metodologia de dimensionamento com base em coeficientes parciais de seguranc¸a. Esta metodologia merece um papel decisivo na pr´atica corrente de c´alculo.

6.2 Definic¸˜ao de Acc¸˜oes 57

6.2.1.1 Dimensionamento Apoiado na Experimentac¸˜ao

Sempre que as regras de c´alculo ou as propriedades dos materiais especificadas nos regula- mentos n˜ao s˜ao aplic´aveis ou suficientes para a especificidade da estrutura em estudo, parte dos procedimentos de c´alculo pode ser apoiadas na experimentac¸˜ao.

A regulamentac¸˜ao existente, nomeadamente o DNV(2007), indica procedimentos para este tipo de an´alise e estabelece a sua definic¸˜ao com base nos seguintes testes:

• Definic¸˜ao da resistˆencia ´ultima das partes estruturais; • Obtenc¸˜ao das propriedades dos materiais;

• Reduc¸˜ao de incertezas nos parˆametros das acc¸˜oes ou resistˆencias;

• Validac¸˜ao do dimensionamento durante ou ap´os a execuc¸˜ao, por exemplo atrav´es de ensaios de carga.

6.2.1.2 Verificac¸˜ao pelo M´etodo dos Factores Parciais

Segundo o conceito de estados limites, a fiabilidade estrutural ´e garantida pelo m´etodo dos factores parciais de seguranc¸a. Atrav´es deste m´etodo passa-se a verificar que os estados limites n˜ao s˜ao excedidos quando s˜ao usados no modelos de c´alculo das acc¸˜oes, propriedades materiais e dados geom´etricos.

As situac¸˜oes de c´alculo devem abranger os casos de carga cr´ıticos, estabelecendo disposic¸˜oes de carga particularmente desfavor´aveis e em combinac¸˜ao de acc¸˜oes independentes apropriadas.

6.2.2 Estados Limites

Uma torre e´olica offshore deve ser projectada e executada de forma fi´avel e econ´omica e que satisfac¸a os estados limites seguintes:

• Estados Limites ´Ultimos (ELU): corresponde `a capacidade da estrutura suportar as acc¸˜oes e influˆencias que durante a sua execuc¸˜ao e vida ´util possam vir a ocorrer;

• Estados Limites de Servic¸o (ELS): correspondente `a capacidade da estrutura em manter-se apta para o uso que lhe ´e requerido;

• Estados Limites de Fadiga (ELF): corresponde `a ru´ına da estrutura associada ao efeito da actuac¸˜ao de cargas c´ıclicas;

• Estados Limites de Acidente (ELA): corresponde `a capacidade de assegurar que o danos causados por fogo, explos˜oes ou impactos n˜ao sejam desproporcionados em relac¸˜ao `as cau- sas que o provocam.

6.2.3 Modelac¸˜ao Estrutural e Resistˆencia

De acordo com Rodrigues et al.(2005) a an´alise estrutural ´e efectuada com base em modelos de c´alculo apropriados. Tais modelos devem, por sua vez, incluir diversas vari´aveis relevantes e de uma forma fi´avel devem ser capazes de prever o comportamento estrutural e os estados limites considerados.

A an´alise est´atica deve apoiar-se em modelos que contabilizem de forma apropriadas as ca- racter´ısticas elasto-geom´etricas da estrutura e que permitam ter em conta as relac¸˜oes forc¸as- deslocamentos dos elementos e ligac¸˜oes.

As an´alises dinˆamicas dever˜ao ser realizadas, em geral, com base numa metodologia de an´alise modal. Deve ser tida em conta a capacidade de dissipac¸˜ao de energia da estrutura e, de forma adequada, o seu comportamento n˜ao linear material.

Efeitos de segunda ordem, associados a uma an´alise n˜ao linear geom´etrica, devem ser consi- derados sempre que produzam um acr´escimo dos efeitos superiores a 10%.

6.2.4 Acc¸˜oes Permanentes

As acc¸˜oes permanentes podem dividir-se em as reais e fict´ıcias. As acc¸˜oes reais s˜ao cons- titu´ıdas pelos v´arios pesos pr´oprios da estrutura e´olica: o rotor, a cabina, a torre e, eventualmente outras sub-estruturas auxiliares.

A interac¸˜ao ´agua-estrutura durante a ocorrˆencia das acc¸˜oes dinˆamicas ´e extremamente com- plexa. Existem processos laboriosos de simulac¸˜ao dessa interac¸˜ao como a tentativa de modelac¸˜ao de ´agua. Um processo simples e pr´atico consiste em adicionar uma certa massa de ´agua (vizinha da torre) `a estrutura, tal como se tratasse de uma massa concentrada. Assim, a vibrac¸˜ao da torre e´olica j´a ser´a afectada pela existˆencia de ´agua. Uma boa medida para essa massa ´e a correspon- dente ao volume de cilindro de diˆametro igual ao dobro do diˆametro da torre e´olica e altura igual `a profundidade da ´agua. A n˜ao ser que a profundidade da ´agua seja baixa ´e conveniente adicio- nar v´arias massas ao longo da altura da torre, em vez de apenas uma, para se obter uma melhor distribuic¸˜ao. Cada uma destas massas ´e colocada a meia altura do cilindro de ´agua correspondente.

6.2.5 Acc¸˜ao do Vento

No dimensionamento de torres e´olicas offshore o vento ´e, juntamente como a ´agua, a acc¸˜ao de maior relevˆancia. Neste caso, a acc¸˜ao do vento pode ser dividida em duas componentes:

• Acc¸˜ao do vento na torre; • Acc¸˜ao do vento nas p´as e rotor.

Pode-se afirmar que a press˜ao exercida pelo vento na torre pode ser dividida em trˆes categorias indicadas pela tabela6.2.