Análise Estrutural Simplificada do Sistema

A estrutura física do sistema foi simplificada de forma que apenas o suporte e a caixa de armazenamento permanecessem. Isso ocorreu porque uma maior quantidade de detalhes, sem necessidade, exigiria um poder computacional muito maior e poderia resultar em uma simulação de qualidade inferior, dado que foi utilizada a versão *Ansys Student*, que possui limites para o refinamento da malha. Dessa forma, optou-se por um modelo mais simplificado, mas com resultados igualmente bons, incluindo algumas influências do vento (também simplificadas) atuando na estrutura.

Essa análise foi feita para garantir que a estrutura do suporte não falharia ao sustentar a caixa em seu peso total, considerando a altura de 2 metros dos perfis tubulares. Além disso, mesmo com a ação de certos ventos, a estrutura deveria permanecer dentro dos limites das propriedades do material (aço carbono ASTM A36 galvanizado).

Simulação para a Ação da Gravidade na Estrutura

Figura 1 - Deformação total

Figura 2 - Tensão normal

Figura 3 - Tensão de cisalhamento

Simulação da Ação do Vento com a Gravidade

Para a simulação do vento na estrutura, foram avaliados aspectos como a direção de ataque do vento e as velocidades média e máxima registradas em Brasília.

Velocidade do Vento a 1,47 m/s, Atingindo Transversalmente a Estrutura

Dada a velocidade média do vento em Brasília (1,47 m/s), considerou-se como pior caso a direção transversal à estrutura.

Figura 4 - Deformação total - v = 1,47 m/s - transversal

Figura 5 - Tensão normal - v = 1,47 m/s - transversal

Figura 6 - Tensão de cisalhamento - v = 1,47 m/s - transversal

Velocidade do Vento a 27,78 m/s, Atingindo Diagonalmente a Estrutura

Com base em alertas recentes, considerou-se a velocidade máxima de vento em Brasília, que pode alcançar 100 km/h (27,78 m/s). Nesse cenário, o pior caso é o ataque diagonal à estrutura.

Figura 7 - Deformação total - v = 27,78 m/s - diagonal

Figura 8 - Tensão normal - v = 27,78 m/s - diagonal

Figura 9 - Tensão de cisalhamento - v = 27,78 m/s - diagonal

Conclusão

A estrutura demonstra estabilidade adequada para resistir aos esforços aplicados, como o peso próprio e as ações do vento. Essa confiabilidade deve-se à escolha do material, o aço carbono ASTM A36 galvanizado, que apresenta propriedades mecânicas que atendem às exigências do projeto. Embora cálculos analíticos iniciais tenham sido realizados para fornecer uma compreensão preliminar dos esforços envolvidos, os resultados completos e detalhados foram obtidos por meio de simulações realizadas no software Ansys. Essas simulações permitiram avaliar o comportamento estrutural, considerando a gravidade e as ações do vento sobre a estrutura, dado que tinhamos certa preocupação dada a altura da estrutura e em relação se os perfis tubulares de 31,75x31,75x1,5mm seriam o suficiente para suportar os esforços.

Com base nos resultados das simulações, foram implementadas adaptações no suporte e no posicionamento da caixa, resultando em uma estrutura ainda mais resistente e confiável, com margens de segurança ampliadas.

Propriedade	Valor	Descrição	Fonte
Limite de Resistência à Tração	400–550 MPa (58–80 ksi)	Resistência máxima antes da ruptura	ASTM A36 Standard
Limite de Escoamento Mínimo	250 MPa (36 ksi)	Tensão onde ocorre deformação plástica	ASTM A36 Standard
Dureza (Escala Brinell)	119–159	Medida da resistência à penetração	ASTM A36 Standard
Módulo de Young	200 GPa (29,000 ksi)	Outro nome para o módulo de elasticidade	ASTM A36 Standard
Densidade	7.85 g/cm³ (7850 kg/m³)	Massa por unidade de volume	ASTM A36 Standard

Fica evidente que a estrutura apresenta estabilidade e resiste a todos os esforços impostos, como seu peso e as ações do vento. Isso se deve ao material utilizado, o aço carbono ASTM A36 galvanizado, que possui propriedades mecânicas muito elevadas e suporta as condições impostas pelo problema.

Os perfis tubulares principais, com 2 metros de altura, foram motivo de preocupação, considerando esforços adicionais que poderiam comprometer a resistência. Apesar de a estrutura apresentar excelente margem de segurança em relação aos esforços, após a análise dos resultados, optou-se por adaptar ainda mais o suporte e o posicionamento da caixa, tornando a estrutura ainda mais resistente.

Versão	Data	Modificação	Autor
1.0	24/11/2024	Criação do documento.	Marco Antônio
1.1	04/12/2024	Ajuste visualização do texto.	Pablo Santos