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ASTOR ERNESTO LUFT BARRAGEM OBJETO EDUCACIONAL PARA VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE DE BARRAGENS SIMPLES Projeto eTools/OEEE CENTRO DE ESTUDOS DE ENGENHARIA CIVIL UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANA

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ASTOR ERNESTO LUFT

BARRAGEM

OBJETO EDUCACIONAL PARA VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE DE BARRAGENS SIMPLES

Projeto eTools/OEEE

CENTRO DE ESTUDOS DE ENGENHARIA CIVIL

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANA

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Barragem – Animação para Verificação da Estabilidade de Barragens Simples

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SUMÁRIO

1 – TÍTULO .........................................................................................................................................3 2 – OBJETIVOS ..................................................................................................................................3 3 – MATERIAIS E MÉTODOS ..........................................................................................................3

3.1 – FERRAMENTAS UTILIZADAS ..........................................................................................3 3.2 – FLASH....................................................................................................................................4 3.3 – DESENVOLVIMENTO DE CÓDIGOS................................................................................4

4 – O OBJETO DE APRENDIZAGEM BARRAGEM ......................................................................4 4.1 – GUIA DE UTILIZAÇÃO .......................................................................................................5

5 - DISCUSSÃO ..................................................................................................................................7 6 – SITES E ARTIGOS RELACIONADOS .......................................................................................8

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1 – TÍTULO

Barragem – Animação para Verificação da Estabilidade de Barragens Simples.

2 – OBJETIVOS

O objetivo do objeto de aprendizagem Barragem é disponibilizar para professores e

alunos de cursos de graduação em Engenharia Civil uma ferramenta computacional de fácil uso e

disponibilidade (acessibilidade) que auxilie no processo de ensino e aprendizagem de engenharia,

particularmente na análise da estabilidade de barragens, fixando os conceitos do equilíbrio

estático e da hidrostática. Através da análise de exemplos sugeridos e também de novas

situações, objetiva-se que o aluno desenvolva a sensibilidade necessária para compreender as

distribuições de esforços na estrutura e as leis do equilíbrio, compreendendo também como as

instabilidades podem acontecer. Possibilita que os alunos aprendam a calcular os esforços os

quais sofre uma barragem de concreto e analisar e comparar com os índices de estabilidade, para

verificar se esta será estável ou não. Tal sensibilidade permite que os futuros engenheiros possam

desenvolver projetos consistentes e econômicos.

Para que o ensino / aprendizagem ocorra de maneira eficiente e com motivação, o objeto

educacional utiliza técnicas adequadas de desenvolvimento de software e padrões. Além disso

busca ter a atratividade visual necessária e facilidade de utilização que permitam ao estudante

desenvolver seu interesse pela engenharia de estruturas.

3 – MATERIAIS E MÉTODOS

Realizou-se o estudo da programação orientada a objetos e da linguagem ActionScript

para aplicações Flash, base para o desenvolvimento do objeto educacional. A partir destes

estudos, e com o padrão de metadados escolhido sendo o LOM (Learning Object Metadata) do

IEEE, é que se iniciou efetivamente a produção da animação Barragem no formato de objeto de

aprendizagem.

3.1 – FERRAMENTAS UTILIZADAS

Para o desenvolvimento da animação em Flash utilizou-se o software Macromedia FlashTM 5, da

Macromedia. O software Macromedia FlashTM 5, da Macromedia, é um aplicativo para

desenvolvimento de conteúdo, aplicativos, animações e experiências de vídeo avançadas para a

Web. Informações disponíveis no site: <http://www.macromedia.com.br>.

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3.2 – FLASH

Flash é um programa desenvolvido pela Macromedia para criação de páginas e ou componentes

gráficos e interativos para Web, como por exemplo imagens, botões, menus e banners. O Flash

gera gráficos vetoriais que são menores e mais ágeis que os arquivos bitmap e não perdem

resolução quando ampliados, o que sempre foi problema nas figuras bitmap.

O fato desse programa, originalmente criado como ferramenta de animação, trabalhar muito bem

com imagens vetoriais, foi decisivo para ele se tornar tão utilizado. O trabalho finalizado ocupa

pouca memória, o que o torna conveniente para a distribuição na Web. É uma excelente

ferramenta para criação de aplicativos voltados à Internet, pois elimina a necessidade de

descargas (downloads) demoradas. Porém a necessidade do plug-in Flash Player ainda é uma

barreira, bem como a não-portabilidade para outros sistemas operacionais.

3.3 – DESENVOLVIMENTO DE CÓDIGOS

O código de um programa Flash é criado de maneira simples, em um ambiente agradável

e altamente intuitivo. Cria-se um arquivo de extensão .swf, que é como um filme, contendo a

animação a ser executada. Deve-se usar o software Macromedia Flash da Macromedia para criá-

lo, o que limita seu desenvolvimento, pois este software não é gratuito.

4 – O OBJETO DE APRENDIZAGEM BARRAGEM

Durante a realização do projeto eTools foram criados objetos educacionais, destinados à

resolução de problemas de engenharia de estruturas, disponíveis no portal do projeto

(http://www.cesec.ufpr.br/etools/oe3). Um destes objetos de aprendizagem é o Barragem (Fig 1).

Trata-se de uma animação que tem como objetivo calcular os esforços que sofre uma barragem

de concreto e analisar e comparar os resultados com os índices de estabilidade, verificando se

esta será estável ou não.

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Figura 1: Objeto de Aprendizagem Barragem

Através de exemplos prontos o aluno pode visualizar os quatro casos possíveis de

instabilidade em barragens e, partindo daí, entender as variáveis envolvidas no cálculo de

barragens estáveis.

O programa é formado por uma área de inserção dos dados (caixas de texto), figuras

representativas da situação e das variáveis, botões com valores padrões (peso específico da água

e dos solos, além de seus ângulos de atrito) e botões com os dados dos exemplos citados. Há

ainda os 3 botões principais de execução da animação:

• Botão “Calcular”: Informa se a barragem é estável ou instável e mostra uma

animação com a representação da instabilidade verificada.

• Botão Teoria: Quando clicado exibe a teoria envolvida nos cálculos em uma janela

separada.

• Botão Relatório: Mostra um detalhamento dos cálculos realizados a partir dos

dados inseridos.

4.1 – GUIA DE UTILIZAÇÃO

A seguir é mostrado passo a passo um exemplo de procedimento para a verificação da

estabilidade de barragens utilizando o objeto de aprendizagem.

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Visualizando o arquivo Teoria:

No quadro principal, ao clicar no botão

“Teoria”, uma nova janela é exibida,

contendo uma breve explicação dos

procedimentos envolvidos na verificação

da estabilidade de uma barragem.

Executando um exemplo pronto:

Clicando em um dos botões de

exemplo (Exemplo 1, Exemplo 2,

Exemplo 3 ou Exemplo 4) valores pré-

definidos são inseridos

automaticamente nos campos de

texto. Ao clicar num dos botões de

exemplo, um texto aparece na tela

dizendo a que tipo de instabilidade o

exemplo se refere.

A seguir, clicando-se em calcular a

animação da instabilidade ocorrida é

automaticamente exibida em uma

janela à parte.

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Visualizando o relatório de cálculos detalhados:

Se o usuário desejar ele pode ver um

detalhamento dos cálculos que foram

efetuados, clicando no botão

“Relatório”. Neste caso uma nova

janela se abre e mostra este relatório.

5 - DISCUSSÃO

O uso de hipermídia no ensino de engenharia possibilita maior envolvimento do aluno com

as aulas, pois oferece estímulos além do tradicional quadro negro. A utilização de computadores

para ensino de conceitos de engenharia justifica-se pela sua qualidade gráfica, rapidez de

cálculos e sua interatividade com o aluno. Programas direcionados à Internet oferecem facilidade

de acesso e maior poder de divulgação. Os alunos podem acessar os applets em suas casas ou

nos laboratórios da Universidade, não sendo necessário uma aula específica para uso destes.

Esta técnica educacional aproveita a principal vocação da Internet – tráfego de

informações e mídias com acesso amplo e aberto – como ferramenta complementar ao ensino

tradicional. Deve-se observar ainda o aumento da procura por ferramentas educacionais através

da Web, conseqüência do crescimento do número de seus usuários e das novas tecnologias que

permitem maiores velocidades de conexão e conseqüentemente a possibilidade de acesso a

maiores volumes de informações.

O objeto de aprendizagem Barragem está publicado em um repositório de objetos

educacionais para Engenharia de Estruturas – OE3 (http://www.cesec.ufpr.br/etools/oe3) (Fig. 3)

juntamente com outros objetos produzidos no projeto eTools e em projetos precedentes.

O esforço despendido no processo concentrou-se na abordagem de problemas de

Engenharia de Estruturas que poderiam ser resolvidos através de objetos educacionais que

ajudassem os alunos na absorção de conceitos, além do estudo da linguagem de programação

ActionScript para Flash e da orientação a objetos. No entanto, o repositório tem também

programas desenvolvidos em Java ou outras linguagens como Visual Basic e Delphi.

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Figura 3 - Repositório de Objetos Educacionais OE³

6 – SITES E ARTIGOS RELACIONADOS

[1] BEER, Ferdinand P. e JOHNSTON, E. R. Resistência dos Materiais. São Paulo:

Makron Books, 1995.

[2] TIMOSHENKO, S. P. e GERE, J. M. Mecânica dos Sólidos. Rio de Janeiro: LTC.

[3] FILL, H. D., Notas de Aula. Curitiba: Departamento de Hidráulica e Saneamento, UFPR.

[4] REINHARDT, R. Macromedia Flash MX, a Bíblia. Rio de Janeiro: Campus, 2002.

[5] UNICODE CONSORTIUM. The Unicode Standard. Disponível em:

<http://www.unicode.org>

[6] OEEE Desenvolvimento de Objetos Educacionais como apoio para uma Rede de Ensino e Aprendizagem em Engenharia de Estruturas. Centro de Estudos de

Engenharia Civil (CESEC). Universidade Federal do Paraná (UFPR). Disponível em:

<http://www.cesec.ufpr.br/etools/oe3>

[7] eTools: Ferramentas de Apoio ao Ensino e a Aprendizagem em Engenharia. Centro

de Estudos de Engenharia Civil (CESEC). Universidade Federal do Paraná (UFPR).

Disponível em: <http://www.cesec.ufpr.br/etools>

[8] SCHEER, S.; GAMA, C.L.G. Developing learning objects for a structural engineering educational network. In: International Conference on Computing in Civil

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and Building Engineering, 2004, Weimar. X-ICCCBE Proceedings. Weimar : Bauhaus-

Universität Weimar e ICCCBE, 2004. v. 1. p. 1-10.

[9] SCHEER, S.; GAMA, C.L.G.; VERZENHASSI, C.C.; LUFT, A.E. Objetos educacionais

hipermediáticos em engenharia de estruturas: avaliação de usabilidade e aprendizagem. In: GTECE´05 Global Congress on Engineering and Technology

Education - Engineering and Technology Education Trends, 2005, Bertioga.

Engineering and Technology Education Trends. Santos:IEEE e COPEC,2005. p.1-5.