Chapas Estruturais –São definidas como sendo peças de seção retangular, de pequena espessura relativa comparando-se com o seu comprimento e

largura.

Comprimento e largura – Considerando como retângulo a forma usualdas chapas, dá-se o nome de comprimento ao lado de maior dimensão e largura ao menor.

Galvanização – As chapas de aço podem ser cobertas por uma camadaprotetora de zinco, isto é, galvanizadas, a fim de impedir a sua oxidação; normalmente usa-se essa proteção em chapas com espessura de até 3/16 da polegada.Nas chapas mais grossas, o efeito da corrosão é muito menor em relação à espessura, e então a galvanização não é necessária. Na prática costuma-se galvanizar todas as chapas de aço comum de espessura menor que 4 milímetros que são utilizadas em estrados, dutos de ventilação etc.

Chapas estruturais – São as chapas geralmente empregadasnas estruturas e de espessura superior a 4,76 milímetros (3/16 da polegada).

Chapas finas e folhas – São as chapas de espessura até 4,76 milímetros(3/16 da polegada), no máximo. As chapas finas de aço ou alumínio são empregadas em anteparas, nas partes altas, anteparas não estruturais em geral, ninho de pega, bolsa de sinais, proteções contra o tempo, mobiliário, forros etc. As chapas finas de latão, cobre, metal monel e outros metais são usadas em revestimento e acessórios de máquinas, câmaras frigoríficas, cozinhas, banheiros, ambulatórios e outros locais mais sujeitos a corrosão

Chapas grossas – São chapas de espessura que varia de 4,76 a 380milímetros (3/16 a 15 polegadas) e caracterizadas por uma grande resistência à penetração; são fabricadas de aços especiais.

Chapas corrugadas (fig. 5-1b) – São chapas de perfil ondulado, empregadas nas anteparas que limitam tanques e nas anteparas que concorrem com os pés-de-carneiro para suportar os pavimentos; resistem melhor à tendência à flexão do que as chapas ordinárias, devido ao perfil que formam.

Chapas xadrez (fig. 5-1c) – Apresentam nervuras salientes em umadas suas faces e podem ser vazadas ou não; muito empregadas em lugares escorregadios como nas praças de máquinas e de caldeiras, estrados dos porões, degraus de escadas, plataformas dos canhões e, de modo geral, em locais muito pisados ou que não podem ser cobertos por madeira, corticina ou tapete. A espessura da parte lisa varia de 3,1a 19 milímetros (1/8 a 3/4 da polegada).

Designação – As chapas de aço são designadas normalmente pela espessura nominal , porém em alguns casos se faz referência nos desenhos ao peso nominal.1 – Espessura nominal: é a espessura que se projetou para a chapa, ou seja, é a espessura que a chapa teria, se o trabalho de laminação fosse feito com precisão absoluta. Entretanto, há uma pequena tolerância na precisão dos trabalhos de laminação e na maioria das vezes existe uma pequena diferença entre a espessura nominal e a espessura real.2 – Peso nominal: é o peso por unidade de área, quando se leva em conta a espessura nominal.

Dimensões – O comprimento, a largura e a espessura das chapas fabricadaspara uso comum não excedem, respectivamente, 24,4 metros (80 pés), 2,5 metros (100 polegadas) e 5 centímetros (2 polegadas). Chapas de mais de 2,5 metros de largura ou de mais de 5 centímetros de espessura são fornecidas somente por encomenda especial.De modo geral, é vantajoso usar chapas tão largas quanto as máquinas doestaleiro o permitam, a fim de diminuir a quantidade de bainhas. As chapas de 15,2 centímetros (6 polegadas) ou menos de largura são consideradas barras (art. 5.6).Os comprimentos e larguras normais de chapa são:Para espessura até 3/16 da polegada – 6.000 x 1.500 mm;Para espessuras maiores – 6.000 x 2.440 mm.Perfis laminados – Os perfis são peças de metal laminadas em formasespeciais. São classificados segundo a forma de sua seção transversal: a fig. 5-2amostra os tipos mais usados em construção naval, juntamente com a nomenclatura.Num perfil "T", "Z", ou numa seção preparada (item c, adiante), chama-sealma à parte por onde passa o eixo ou o plano de simetria do perfil, e abas às outras partes, que geralmente são de menores dimensões Numa cantoneira, os dois lados tomam o nome de abas.Os catálogos dos fabricantes dão as indicações necessárias sobre cada tipode perfil, incluindo: (1) dimensões (largura e altura); (2) peso; (3)espessura;(4) área;(5) propriedades; (6) tolerâncias admissíveis.

“I”

Seções preparadas – Algumas vezes são necessárias seções que não se enquadram nas áreas de perfis laminados. Se for preciso usar uma quantidade muito grande de um só tipo, possivelmente será vantajoso contratar com a usina laminadora uma corrida especial. No caso de um navio de guerra, em que a preocupação de poupar peso é geralmente mais importante, cada viga e cada reforço são calculados individualmente, e assim poderemos chegar a uma grande variedade de tamanhos para cada tipo; neste caso as seções são preparadas no Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro do seguinte modo:

(1) perfis modificados – Obtidos cortando ou emendando perfis laminados; exemplo: fazer dois "T" de um "I", ou fazer um "Z" deduas cantoneiras;(2) chapas flangeadas – Flangeando uma chapa pode-se fazer um "L" ou um "Z" (3) seções soldadas – Permite a fabricação de uma grande variedade de seções.O tipo mais comum é o de uma seção "T" soldada a uma chapa-base.Admite-se que o conjunto se porta como uma seção "I" de abas desiguais,sendo a aba maior formada pela chapa-base, e a largura desta aba é chamada aba efetiva. Como a seção soldada é geralmente mais leve que um perfil laminado, ela precisa de reforços transversais, ou borboletas, para evitar a flambagem. A aba menor é em geral chamada chapa de face, ou face.

Barras e vergalhões – Barras são peças de qualquer seçãocom relação às dimensões da seção relativamente pequena. Praticamente, como já dissemos, são consideradas barras as chapas de largura igual ou menor que 15,2 centímetros (6 polegadas), e de 12,7 milímetros (1/2 polegada) ou mais de espessura e outras seções de bitola superior a 3/8 da polegada. Usadas como aba de seções soldadas e outros reforços.Vergalhões são peças de metal laminadas em seções: redonda, meia-cana,quadrada, hexagonal ou octogonal . Empregados na confecção de rebites, parafusos, porcas e para degraus de escadas, estais etc., com bitola inferior ou igual a 3/8 da polegada.

Tubos de ferro e aço a. Fabricação – De acordo com a fabricação, os tubospodem ser:(1) tubos com costura – Fabricados com chapa viradaem laminadores especiais e soldados automaticamente;(2) tubos sem costura – Feitos diretamente de um vergalhão redondo que é ao mesmo tempo estirado e perfurado, por processos especiais.b. Tipos – De acordo com o fim a que se destinam, os tubos podem ser: (1) tubos para canalizações – São os tubos empregados, em geral, para as canalizações de água, gás, vapor etc. São especificados pelo diâmetro nominal IPS (Iron Pipe Size).O diâmetro nominal é aproximadamente o diâmetro interno e varia de 3,2 milímetros (1/8 da polegada) a 305 milímetros (12 polegadas). Os fabricantespublicam tabelas que apresentam as dimensões e as propriedades dos tubos. Os tubos de 356 milímetros (14 polegadas) e os maiores são chamados de tubos grandes e são medidos pelo diâmetro externo e pela espessura;(2) tubos especiais – São tubos sem costura, mais leves que os tubos IPS domesmo diâmetro. Podem ser fabricados para tubos de caldeiras, para os cilindros, para as ampolas e também para fins estruturais e para os diversos tipos de forjas ocas. Os tubos de aço empregados para fins estruturais em construção naval são utilizados em pés-de-carneiro, mastros, vergas, turcos e paus-de-carga.

Chapas-suporte – Também conhecidas como calços, são usadas comobase de máquinas, pés-de-carneiro, colunas e outras cargas concentradas. Espessura de 38 milímetros (1 1/2 polegada) a 203 milímetros (8 polegadas) e largura de 356 milímetros (14 polegadas) a 1,42 metro (56 polegadas).b. Arames e fios – Usados em eletrodos, molas, cabos de aço, telas etc.

5.9. Calibres – No passado, as chapas finas eram designadas pela espessura em decimal da polegada (ou em milímetros), pelo peso, ou por um dos chamados calibres (na nomenclatura norte-americana gage, ou gauge). Atualmente utilizase somente a espessura para a identificação das chapas finas. Os calibres mais usados nos Estados Unidos eram:

Trabalhos feitos em chapas nas oficinas – São as seguintes asprincipais operações de obras estruturais feitas em chapas:a. Desempenar – Muitas vezes as chapas apresentam empenos devido aotransporte e ao armazenamento. Para desempenar as chapas, elas são passadas nos rolos de desempeno ou pode ser adotado o desempeno a quente, em que, aproveitada a característica de as chapas empenarem a alta

temperatura, faz-se então a aplicação de calor com maçaricos em determinados padrões.b. Marcar – As chapas são marcadas com punção e riscadas a giz ou tintapara serem posteriormente dobradas, cortadas ou feita alguma outra operação.c. Cortar – O corte das chapas é normalmente feito a maçarico ou com corte a plasma, que pode ser realizado manualmente ou então utilizando corte automático em máquinas de comando numérico.d. Furar – As chapas são furadas na oficina por broca . Chapas de formasmais complicadas são às vezes furadas no lugar, depois de cortadas.e. Chanfrar arestas – As chapas mais grossas têm as arestas chanfradasna máquina de corte ou com o uso de maçarico.Escarvar – Quando em um chapeamento três chapas se encontram, coloca-se um calço, ou o canto da chapa do meio é escarvado. OBS: Este processo já não é utilizado mais uma vez que em seu lugar usa-se a soldagem que realiza a união das chapas de forma mais eficiente.

ESTRUTURA DO CASCO DOS NAVIOSMETÁLICOSSISTEMAS DE CONSTRUÇÃO

Sistema transversal – Neste sistema a estrutura é essencialmenteconstituída pelas cavernas e vaus com pequeno espaçamento (0,50m a 0,90m) e uma ou duas longitudinais intercostais (quilhas laterais) de cada bordo. A resistência longitudinal é completada pela quilha, trincanizes, chapeamento exterior e dos conveses.O sistema transversal puro é pouco usado, e somente em navios pequenos.É o que mais se aproxima do sistema clássico de construção dos navios demadeira e foi o primeiro a ser empregado em navios de ferro e de aço. Não pode ser empregado em navios grandes, onde é maior o esforço de alquebramento.

Sistema original Isherwood – As vigas longitudinais são 100% contínuas,perfurando as cavernas e as anteparas estanques.b. Sistema Isherwood modificado – As vigas longitudinais perfuram as cavernas, mas são interrompidas nas anteparas estanques, às quais são ligadas por meio de borboletas, mantendo-se assim a continuidade da estrutura longitudinal.c. Sistema Isherwood modificado, sem borboletas – As vigas longitudinais furam as cavernas e são interrompidas nas anteparas estanques, não sendo a estas ligadas. A continuidade da transmissão de esforços é obtida reforçando-se a chapa do casco por meio de uma cinta de mesma espessura colocada por fora, na região das anteparas. Neste tipo os gigantes não são igualmente espaçados. O sistema longitudinal puro não pode ser aplicado a navios grandes porque não dá a rigidez transversal necessária para resistir à pressão da água, uma vez que não há vigas transversais (gigantes). Outros sistemas longitudinais têm sido tentados, e

haviam sido testados antes de Isherwood. O sucesso deste consistiu em ter

criado um sistema prático longitudinal em que foi prevista também a resistência transversal, obtendo a aprovação das Sociedades Classificadoras. Os sistemas longitudinais, além de resistirem melhor aos esforços longitudinais, prestam-se bem ao uso da solda e aos métodos modernos de pré-fabricação. Têm ainda a vantagem de usar menos peças curvas (cavernas) e mais peças aproximadamente retas (longarinas e sicordas), o que facilita a construção. Também são mais convenientes para a subdivisão de navios como os petroleiros e cargueiros, os quais necessitam porões grandes e livres para a movimentação da carga.

Sistemas mistos – A maioria dos navios é construída num sistema misto,em que há predominância, ora das peças longitudinais, ora das transversais.Além dos esforços a que o navio está submetido como uma viga, ochapeamento imerso do casco está sujeito a deformações das chapas causadas pela pressão hidrostática. Para resistir melhor a este esforço é necessário suportar as chapas com cavernas e longarinas de modo a formar painéis retangulares. Esta estrutura retangular em forma de um quadriculado, recebendo um forro inferior no fundo do porão além do forro exterior do fundo da carena, dá lugar a um duplo-fundo (DF). Este duplo-fundo fica subdividido em inúmeros pequenos compartimentoschamados células, formando um compartimento estanque do duplo-fundo.Daí o nome de duplo-fundo celular (DFC), dado a esta estrutura que aumenta a resistência do casco precisamente na parte mais exposta às pressões da água. Este sistema celular, que é sempre associado à estrutura do duplo-fundo, representa uma combinação dos dois sistemas, o longitudinal e o transversal, em que há predominância de um ou de outro quanto à continuidade, sendo as vigas em ambos os sentidos igualmente importantes. Como sistema misto, mas não celular, há todos os tipos em que uma parte do navio contém estrutura definitivamente longitudinal e em outra há predominância da estrutura transversal.

PEÇAS ESTRUTURAIS

Quilha – São os seguintes os tipos de quilha usados na construçãometálica:a. Quilha maciça (fig. 6-3a) – É constituída por uma peça maciça de seçãoretangular (barra), com o lado maior da seção disposto verticalmente. Sobre as faces verticais desta quilha são cravadas as duas primeiras chapas do forro exterior do casco (chapas do resbordo), que são recurvadas para este fim. Este tipo de quilha só é usado nos navios veleiros e nas pequenas

embarcações. É o tipo de quilha empregado nos navios de madeira, levando então um rebaixo chamado alefriz, onde encostam as tábuas do resbordo.

Quilha-sobrequilha (fig. 6-3b) – Com a disposição anterior, a quilha ficaligada ao resbordo do navio somente por meio de cravação nas chapas do resbordo. Para aumentar a resistência do casco no sentido longitudinal colocam-se duas ou quatro barras verticais justapostas e cravadas, compreendendo entre elas uma chapa contínua mais alta, que atravessa as cavernas no plano diametral, e constitui a sobrequilha. Esta estrutura forma realmente uma quilha-sobrequilha contínua e solidária com toda a estrutura do navio. Este tipo é usado somente nos navios veleiros, em alguns navios mercantes que não têm duplo-fundo e nas pequenas embarcações.

Quilha-chata – É o tipo preferido para os navios modernos de qualquer classe. Além da simplicidade de construção, tem as vantagens de evitar um aumento de calado e dar menor resistência do casco aos movimentos evolutivos do navio. É constituído pelas seguintes peças:(1) chapa-quilha – Simples ou dupla. No caso de haver duas chapas-quilhas, teremos a chapa-quilha interna e a chapa-quilha externa. A chapa-quilha constitui a própria fiada central do forro exterior no fundo do navio; ela é geralmente exterior às chapa do resbordo a fim de facilitar a sua substituição em caso de avaria;(2) quilha vertical – Chapa contínua, cuja altura determina a altura do duplofundo. A altura varia de 0,80 a 1,50 metro (2 a 5 pés), mas um mínimo de 1 metro (40 polegadas) é preferível, quando há duplo-fundo;(3) chapa-sobrequilha – Chapa horizontal acima da quilha vertical;(4) cantoneiras de ligação – Superiores e inferiores, ligando a quilha vertical à sobrequilha e à chapa-quilha, respectivamente. Podem-se tornar desnecessárias nas quilhas feitas de seções soldadas ou de ferro perfilado; e(5) borboletas – Tornando rígida a ligação da quilha vertical à chapa-sobrequilha e à chapa-quilha.Todas as peças da quilha-chata são contínuas, da roda ao cadaste. Ostopos das diversas peças da quilha são desencontrados de pelo menos dois espaços de caverna, no sentido longitudinal.A quilha chata torna mais fácil o movimento de balanço do navio e dá aocasco maior amplitude de balanço. Para minimizar este inconveniente, os navios empregam as bolinas ou quilhas de balanço.

Sobrequilha – A sobrequilha que se vê na fig. 6-3a prolonga-se de proaa popa, por cima das hastilhas. Ela concorre com a quilha para resistir aos esforços longitudinais e tem por fim manter as cavernas na sua posição. O seu emprego constitui o sistema que mais se aproxima da construção dos navios de madeira, pois consiste em colocar um elemento longitudinal por cima da caverna e soldada à cantoneira invertida (art. 6.11b) desta. A sobrequilha nesta forma é, entretanto, pouco usada, não só porque exige uma certa altura acima das hastilhas, como também no sistema de quilha-chata geralmente usado, o papel de sobrequilha é realmente feito pela quilha vertical e pela sobrequilha horizontal.Nos casos mais simples, a sobrequilha é formada por duas cantoneiras ou por um perfil "I".6.8. Longarinas ou longitudinais

a. Funções – Longitudinais ou longarinas são vigas engastadas de proa apopa perpendicularmente às cavernas, tendo duas funções principais: (1) como peças da viga do navio, concorrem para a resistência aos esforços longitudinais; e (2) como vigas individuais, resistem aos esforços locais do navio no mar, à pressão da água, e aos pesos que o navio suporta .

Espaçamento – Na construção longitudinal, as longarinas devem ser espaçadas de 60 t, sendo t a espessura das chapas do casco na seção mestra.Quando é usado um espaçamento maior, são colocadas pequenas longarinas intermediárias entre as longarinas.Na construção transversal, não há regra fixa para espaçamento das poucas longarinas usadas. Há pelo menos uma longarina de cada bordo, a longarina do bojo; no fundo de carena é também colocada uma longarina para formar os jazentes das máquinas e das caldeiras. Além disso, nos porões que se estendem por mais de uma altura de coberta, são colocadas longarinas nas amuradas, na altura da coberta interrompida.

Numeração – As longarinas são numeradas seguidamente de baixo paracima. Assim, as longarinas no 1 BE e no 1 BB são as duas mais próximas da quilha.Seção – Em construção rebitada, as longarinas são geralmente perfis "I","C" ou "L". Em construção soldada, são perfis "T" laminados ou seções "T" soldadas. Dentro do duplo-fundo, geralmente as longarinas são constituídas por chapas soldadas ou rebitadas aos forros exterior e interior do fundo. Continuidade – Elas devem estender-se para vante e para ré tanto quantopossível, mas nem todas se podem prolongar até à popa e à proa, como a quilha. As longarinas devem ser terminadas, nunca mais de um par (BE e BB) no mesmo vão de cavernas, e nunca bruscamente. Nas extremidades do navio, elas têm a altura gradualmente reduzida. No sistema transversal, as longarinas são intercostais, ou são parcialmente contínuas, isto é, têm a chapa de face ou as cantoneiras de ligação contínuas.

Direção – As longarinas são perpendiculares ao chapeamento exterior docasco. Excetuam-se as longarinas do fundo que servem de jazentes às máquinas, caldeiras e outros grandes pesos, as quais são sempre verticais. Estanqueidade e acesso – No duplo-fundo algumas longarinas são estanques ao óleo ou à água. A maioria porém, é não-estanque, e deve ter furos em; Longarinas do bojo e do fundo; Ligação da longarina nas extremidades elipse para acesso, a fim de ser feita limpeza e conservação; também são feitos furos pequenos na parte de baixo, para serviço de esgoto (bueiros).Sicordas– As sicordas são as longarinas do convés e das cobertas. Tudo o que foi dito sobre espaçamento, seção, continuidade, direção e função das longarinas aplica-se às sicordas. A numeração é feita do seguinte modo: a

sicorda no 1 é a da mediana (linha de centro do navio); seguem-se as de número 2 (BE e BB), número 3 (BE e BB),etc., do centro para os bordos.

Trincanizes a. Funções – O trincaniz é constituído, em cada chapeamento do convés oudas cobertas, pela fiada de chapas mais robustas colocadas sobre os topos dos vaus, de proa à popa. Ele forma um reforço contra os esforços longitudinais e completa o travamento dos vaus com as amuradas.b. Cantoneiras do trincaniz – As chapas do trincaniz do convés são invariavelmente mais grossas que as outras chapas do forro deste pavimento e geralmente têm sua robustez aumentada por uma cantoneira que as liga às chapas correspondentes do costado (fiada da cinta). Em navios modernos, a cantoneira do trincaniz tem sido substituídapor uma fiada de chapa curva, ligando a fiada da cinta à fiada do trincaniz .Em alguns navios, há duas cantoneiras do trincaniz, que são chamadascantoneira externa do trincaniz e cantoneira interna do trincaniz .

Estrutura do trincaniz – O trincaniz tem diversas disposições, conformese trate do convés ou de um pavimento coberto, sendo o trincaniz do convés o mais importante de todos, e também por sua posição mais elevada é sempre contínuo, isto é, não interrompido pelas cavernas.Na figura 6-5a vemos a disposição do trincaniz de um convés; a chapatrincaniz é ligada à chapa da cinta por meio de cantoneira externa, contínua. A 25 cm ou a 35 cm da cantoneira externa, sempre que o convés possui forro de madeira, é colocada a cantoneira interna do trincaniz, formando ambas um canal que se chama calha do trincaniz, por onde se faz o escoamento das águas do convés. As águas do convés têm escoamento do trincaniz para o mar através dos embornais ou dos bueiros do trincaniz, que são furos abertos nele e onde vão ter as dalas, tubos no costado até a linha-d’água, ou, ao invés de dalas, utilizam-se os bicos de pato.Nos dois extremos do navio, e particularmente na proa, os trincanizes dosdois bordos do navio são reunidos por meio de borboletas (esquadro de chapas), que fazem um papel semelhante ao das buçardas.d. Ligação estanque do trincaniz com o chapeamento exterior – Acantoneira externa do trincaniz do convés, que se vê na fig. 6-5a é contínua, mas pode ser intercostal onde o pavimento for atravessado pelas cavernas.Sempre que as cavernas atravessam um convés estanque há necessidadede tornar impermeável a ligação do trincaniz. Sendo possível, faz-se a caverna intercostal, cortando-a na ligação com o vau do pavimento de modo que a chapa do trincaniz possa ser contínua e ajustada às chapas do forro exterior. Quase sempre, entretanto, há necessidade de ser mantida contínua a caverna, para maior resistência e rigidez da estrutura transversal. Neste caso, como vemos na fig. 6-5c, a chapa do trincaniz é cortada para dar passagem às cavernas, e a ligação é tornada estanque por meio do colar de chapa na estrutura soldada.

Cavernas

a. Funções – Além de dar forma ao casco e de sustentar o chapeamentoexterior, as cavernas constituem, juntamente com os vaus, os elementos estruturais transversais da estrutura do casco, destinados a resistir aos esforços nesse sentido.b. Estrutura – As cavernas acima do bojo são constituídas por seçõeslaminadas "L", "C", "Z" quando rebitadas, e de perfis "T" quando soldadas, ou então são seções fabricadas (soldadas).No fundo do navio e nos extremos, as cavernas são feitas de seções fabricadas.

As partes das cavernas entre a quilha e o bojo do navio levam chapas chamadas hastilhas. As hastilhas são, na sua forma mais simples, constituídas por uma chapa vertical estendendo-se desde a quilha até a curvatura do bojo do casco, recebendo reforços, em geral constituídos por duas cantoneiras dispostas nas suas bainhas superior e inferior.A cantoneira inferior da hastilha, que em uma das abas recebe o chapeamento exterior do casco, chama-se cantoneira principal e pode prolongar-se em ramos verticais que vão constituir os braços da caverna até o convés. A cantoneira invertida, que contorna a bainha superior da hastilha, recebe este nome em virtude de sua posição em relação à cantoneira principal, pois elas são colocadas simetricamente uma à outra .As cantoneiras principais são colocadas simetricamente em relação à seção

mestra do navio, de modo que a aba que está soldada ao chapeamento exterior esteja voltada para aquela seção (fig. 6-6b). Evita-se assim o escantilhão fechado.