MassDOT Solar Carports, Plymouth

Sobre o Projeto

KPFF Consulting Engineers projeto MassDOT Solar Carports, localizado em Plymouth, MA, envolveu um esforço abrangente para instalar uma estrutura de cobertura fotovoltaica montada no solo. Este projeto faz parte de uma iniciativa mais ampla para incorporar soluções de energia renovável em infraestruturas públicas, demonstrando o compromisso do Massachusetts Department of Transportation com o desenvolvimento sustentável. As coberturas fotovoltaicas foram projetadas para aproveitar a energia solar de forma eficiente, proporcionando simultaneamente sombra e proteção para os veículos estacionados.

O projeto estrutural apresentava elementos primários compostos por perfis de aba larga (WF) tanto para vigas como para colunas, garantindo um suporte robusto para os painéis solares. Os módulos fotovoltaicos foram montados em perfis de aço enformado a frio, que venciam os vãos entre as vigas. Esta disposição não só otimizou a integridade estrutural, como também facilitou a distribuição eficaz dos painéis. O sistema de resistência a forças laterais foi definido como Colunas em Consola Ordinárias de Aço, em conformidade com as normas do Capítulo 13 da ASCE 7, assegurando o cumprimento dos regulamentos do setor e das normas de segurança. As colunas foram fixadas através de ligações aparafusadas a estacas helicoidais, proporcionando uma fundação estável capaz de resistir a solicitações ambientais e variações de carga.

A capacidade da IDEA StatiCa para modelar e analisar ligações complexas com precisão e eficiência permite-nos fornecer projetos superiores e eficientes para os nossos clientes. A IDEA StatiCa é versátil, não incorpora conservadorismo desnecessário e é capaz de resumir os resultados de uma forma que é fácil de compreender para projetistas e revisores."

Benjamin Hicks

Associado | Gestor de Projeto – KPFF Consulting Engineers

Estados Unidos

Desafios de Engenharia

Os desafios de engenharia do projeto MassDOT Solar Carports foram multifacetados, girando principalmente em torno do projeto e análise da ligação de passagem. Esta ligação era crucial para manter a coerência estrutural da cobertura fotovoltaica, especialmente sob condições de carga variáveis, incluindo carregamento desequilibrado. Uma das principais dificuldades consistia em modelar com precisão a força de alavanca — uma força que ocorre quando os componentes da ligação ficam sujeitos a tração, provocando a separação das chapas aparafusadas. O cálculo manual destes efeitos não só é moroso, como também está sujeito a imprecisões devido à natureza complexa das interações envolvidas.

Adicionalmente, o processo de projeto iterativo apresentou os seus próprios desafios. A KPFF necessitava de aperfeiçoar os detalhes da ligação para garantir que fossem executáveis e económicos, satisfazendo simultaneamente todos os critérios estruturais necessários. Este processo exigiu uma abordagem flexível, capaz de se adaptar a alterações nos parâmetros de projeto, mantendo a precisão e o cumprimento das normas de engenharia. A capacidade de simular os comportamentos reais da ligação em diferentes cenários foi essencial para otimizar o projeto e garantir a sua fiabilidade.

Soluções e Resultados

A IDEA StatiCa proporcionou uma solução robusta e económica para os desafios de engenharia enfrentados neste projeto. Utilizando as capacidades avançadas da análise CBFEM, os engenheiros conseguiram simular a força de alavanca bidirecional e outros comportamentos complexos da ligação de passagem com elevada precisão. As poderosas ferramentas de modelação do software permitiram a análise detalhada das distribuições de tensões e deformações, fornecendo informações que seriam difíceis, senão impossíveis, de obter através de cálculos manuais.

IDEA StatiCa é uma ferramenta muito poderosa que melhora significativamente a eficiência na verificação normativa das nossas ligações em projetos como o MassDOT Solar Carports. O modelo 3D da ligação é muito útil para a visualização e considerações de construtibilidade, e a análise é abrangente. Os resumos fornecidos na análise permitem verificações rápidas dos estados limite.

Albert Coleman

Engenheiro de Projeto – KPFF Consulting Engineers

Estados Unidos

O processo de projeto iterativo foi significativamente simplificado pela IDEA StatiCa. Os engenheiros podiam ajustar rapidamente os parâmetros de projeto e ver instantaneamente os efeitos dessas alterações no desempenho da ligação. Esta capacidade não só permitiu poupar um tempo considerável — aproximadamente três horas — como também melhorou a eficiência global do processo de projeto. A interface intuitiva do software e os pacotes de cálculo abrangentes facilitaram a documentação e submissão dos cálculos estruturais, assegurando o cumprimento dos requisitos do projeto e das normas do setor.

A aplicação da IDEA StatiCa neste projeto não só respondeu aos desafios de engenharia imediatos, como também contribuiu para um processo de projeto mais eficiente e fiável. A análise detalhada e as capacidades iterativas proporcionadas pelo software garantiram que a ligação de passagem fosse estruturalmente sólida e viável de construir, contribuindo, em última análise, para o sucesso do projeto MassDOT Solar Carports.

Verificar a longa lista de estados limite para algumas das ligações mais complexas em projetos pode ser mais demorado do que modelar e analisar comportamentos estruturais globais. A possibilidade de utilizar dimensionamento preliminar e depois iterar com base nos resultados do IDEA StatiCa garante um dimensionamento eficiente, melhorando também os prazos de projeto – o que significa que podemos dedicar mais tempo a outras coisas importantes, como desenhos e pormenores.

Albert Coleman

Engenheiro de Projeto – KPFF Consulting Engineers

Estados Unidos