UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINACENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Relatório de Vibrações – Plataforma de Gás Troll A

Mateus Leal Arcego

Joinville, Outubro/11

1.Introdução

O presente relatório tem em foco relatar os efeitos causados pelas vibrações na plataforma de gás Troll, o maior objeto já transportado pelo homem na superfície terrestre. A construção desta plataforma foi acompanhada por Richard Hammond em Conexões da engenharia, programa de televisão apresentado pelo canal National Geographic. A plataforma esta localizada a 70 km da costa da Noruega no revolto mar do norte e tem aproximadamente 0,5 Km de altura, onde a maior parte esta submersa e foi projetada para suportar ondas de até 30m de altura.

2.Desenvolvimento

A estrutura é construída continuamente com o método da forma deslizante, para que não existam juntas de concreto em que há possibilidade de concentração de tensões e conseqüentemente fragilidade. A estrutura cresce 20 cm por hora e foram necessárias 6 semanas para construção com 180m de altura. A plataforma enfrenta um perigo oculto em sua estrutura não apenas devida as fortes tensões dos ventos e das ondas e sim um estresse devastador, tão simples como uma nota musical. Tudo começou com a queda da ponte Tacoma Narrows nos Estados Unidos, que foi projetada para ser uma obra revolucionária. Não foi necessário especialistas para analisar que a ponte oscilava muito com ventos moderados, que até recebeu o apelido de Galloping Gertie. Após 4 meses de sua inauguração a ponte começou a torcer feito borracha e suas bordas oscilavam até 8,5 m, porém as oscilações ficaram cada vez mais violentas até que não resistiu e colapsou em novembro de 1940.O problema da ponte foi causado por um fenômeno chamado ressonância. A definição de ressonância nos diz que é a tendência de um sistema a oscilar em máxima amplitude em certas frequências, conhecido como 'frequências ressonantes'. Nessas frequências, até mesmo forças periódicas pequenas podem produzir vibrações de grande amplitude, pois o sistema armazena energia vibracional. Quando o amortecimento é pequeno, a frequência de ressonância é aproximadamente igual a frequência natural do sistema, o que é a frequência de vibrações livres.A plataforma é submetida a um tipo específico de estresse que se repete incessantemente, as ondas. Um cálculo aproximado estima que ao longo de 70 anos a plataforma será atingida por 180 milhões de ondas, porém o maior perigo não esta no tamanho das ondas, e sim no ritmo com que acontecem. O engenheiro de som explica que todas as estruturas físicas em uma nota específica a qual gostam de ressoar, para a qual vão vibrar (chamada freqüência natural de vibração).Esta freqüência é calculada contando-se o número de vibrações por segundo, é uma propriedade física do objeto. Um exemplo mostrado interessante foi a taça de vinho, na qual tem uma freqüência natural de vibração de aproximadamente 500 Hz, e usando uma guitarra para provocar a vibração do ar tenta-se atingir a freqüência da taça para observar o fenômeno da ressonância. Ao atingir a freqüência da taça e obter a ressonância, imagens em câmera lenta mostrar a deformação da taça que não suporta e acaba se quebrando.

As pernas da plataforma são enormes e funcionam como cordas de guitarra, como dito anteriormente a plataforma sofre uma grande sequência de ondas a qual poderia provocar grandes vibrações na plataforma levando a uma grande catástrofe.O engenheiro de som mostrou no estúdio como retirar a freqüência de ressonância da zona crítica. Basta usar o princípio de mudar a nota musical, apertando com maior intensidade, com isto muda-se o comprimento da corda que esta vibrando, mudando sua freqüência. Os engenheiros da plataforma utilizaram este princípio encurtando a perna da corda que irá vibrar, e usaram um enorme bloco de concreto na metade das pernas como se fosse uma braçadeira dando maior rigidez a estrutura da mesma forma como segurar a corda de uma guitarra em outra posição para obter uma nota mais alta, ou seja uma freqüência maior. Assim, as ondas não conseguem atingir as pernas num ritmo rápido o bastante para provocar a ressonância.

3.Conclusão

Os efeitos da ressonância foram de extrema importância para que não houvessem falhas na estrutura na plataforma Troll A, e os engenheiros levaram muito a sério os seus efeitos tomando como base a queda da ponte Tacoma Narrows em Washington nos Estados Unidos, evitando assim que não fossem desperdiçados tempo nem dinheiro por um conceito basicamente simples que poderia levar a destruição de uma enorme construção de aproximadamente 16 bilhões de dólares. Desta forma conclui-se o relatório de forma a enfatizar a enorme importância dos efeitos causados por vibrações.

Referências

Hammond, R. Conexões da Engenharia – Plataforma de Gás Troll A - National Geographic . Temporada 1 - Episódio 2 . 2010