Comportamento estrutural de

navios sobre Flexão e Flambagem

• A estrutura do casco de um navio deve ser

projetada e construída para suportar os mais

severos carregamentos previstos durante a

sua vida útil. Deve ser segura para atripulação,sua vida útil. Deve ser segura para atripulação,

meio-ambiente e cargas transportadas.

Curva de distribuição de pesos e de flutuação da viga

navio

• Uma primeira tentativa de prever a resistência

última de navios e apresentar suposições

sobre o momento fletor máximo que uma

estrutura de navio pode atingir. Com isso, eleestrutura de navio pode atingir. Com isso, ele

já havia definido os dois casos extremos de

carga como "tosamento e alquebramento”

• Quando um navio flutua em águas tranquilas,

está submetido às forças verticais de empuxo

que são iguais a soma do peso do navio. No

entanto, estas forças são desbalanceadas aoentanto, estas forças são desbalanceadas ao

longo do comprimento do navio. Esta

desigualdade na distribuição do empuxo e

pesos a bordo resulta em esforços cortantes e

momentos fletores atuando na estrutura do

casco.

• A mesma discussão para o navio em águas

tranquilas é válida para o navio em ondas.

Neste caso, a distribuição de pesos mantém-se

inalterada, porém, como a superfície da águainalterada, porém, como a superfície da água

já não é plana devido às ondas, a distribuição

do empuxo ao longo do navio se altera. A

modificação da flutuação acarreta

modificação nas forças cortantes e momentos

fletores que agem na estrutura do navio.

Distribuição de Massa e Empuxo para navio em ondas

• A estrutura do navio sob forças oriundas de

seu próprio peso, do empuxo e da dinâmica

do mar, flete como uma viga. Os

carregamentos críticos ocorrem para ondascarregamentos críticos ocorrem para ondas

com comprimento próximo ao do navio. No

instante em que uma crista está na popa e

uma outra crista está na proa,

consequentemente o cavado vai estar a meia-

nau.

• ocorre uma redução de empuxo a meia-nau e

uma elevação na popa e na proa. O momento

resultante é denominado “tosamento”,

quando os elementos estruturais longitudinaisquando os elementos estruturais longitudinais

do convés (acima da linha neutra) são

comprimidos e os do fundo (abaixo da linha

neutra) tracionados.

• no instante em que a crista está a meia-nau e

o cavado na popa e proa, provoca o efeito

inverso: elevação de empuxo a meia-nau e

uma redução na popa e na proa. O momentouma redução na popa e na proa. O momento

resultante é denominado “alquebramento”,

quando os elementos estruturais longitudinais

do convés estão tracionados e os do fundo

estão comprimidos.

• O navio ao fletir, por alquebramento ou

tosamento, deverá ter elementos estruturais

com dimensões adequadas, distribuídos ao

longo de seu comprimento, a fim de garantir a

resistência e a estabilidade estrutural do casco.

Em navios tanque, os principais elementosEm navios tanque, os principais elementos

estruturais responsáveis por resistir a este

carregamento são os painéis enrijecidos que

compõem os conveses, costados, costado

duplo, fundo, teto do duplo fundo e anteparas

longitudinais.

• Devido à complexidade dessa estrutura e doestado de deformação resultante dos esforços,admite-se, para efeito de estudo, que o estadode tensão pode ser reproduzido pelasuperposição de três parcelas, a saber: assuperposição de três parcelas, a saber: astensões primárias, induzidas pelo estado dedeformação longitudinal do casco; as tensõessecundárias que fletem os painéis entreanteparas e as tensões terciárias, produzidaspela curvatura das placas entre reforços.

• Evidentemente, as dimensões dos membros

dos painéis devem ser suficientes para resistir

à superposição destas três tensões, além de

incluir as tolerâncias de corrosão. Uma falhaincluir as tolerâncias de corrosão. Uma falha

local de algum membro pode levar ao

comprometimento de outros membros

adjacentes e, em última instância, ao colapso

da viga-navio. Este fenômeno caracteriza um

colapso progressivo da estrutura.

Influências das Imperfeições geométricas

• As estruturas oceânicas são constituídasbasicamente de painéis enrijecidos de aço, cujométodo de fabricação envolve procedimentos decorte, conformação e soldagem. Ocomportamento de painéis enrijecidos sob cargascomportamento de painéis enrijecidos sob cargascompressivas é relativamente complexo devidoao grande número de materiais, parâmetros decarga e combinações estruturais. O problema ficamais complicado devido às incertezasrelacionadas às imperfeições de fabricação.

Flambagem

• A flambagem em uma placa estável ocorre

quando uma carga comprime o chapeamento

de um painel e esta carga impõe uma situação

instável na placa.instável na placa.

• Ao flambar a chapa (Flambagem) deve se

verificar se o reforço também vai flambar

(Pós-Flambagem); quando isto ocorre se pode

dizer que a estrutura pode entrar em colapso.dizer que a estrutura pode entrar em colapso.

Antes de mencionar a flambagem elástica e

plástica veremos a formulação matemática

que nos permite seu estudo.

Flambagem em placas planas

• Ao determinar a tensão crítica de flambagemdevemos levar em conta que a placa pode flambar por ambos os lados. O carregamento imposto na placa pode estar na direção longitudinal, transversal ou cisalhante a placa, longitudinal, transversal ou cisalhante a placa, alem de outras forças como momentos que podem estar aplicadas na placa, cargas de compressão perpendicular à placa, no caso da pressão hidrostática e da carga transportada em navios devem-se considerar na verificação.

Flambagem de placas sobre carregamento

longitudinal de compressão

• Antes de verificar a tensão crítica de flambem

na placa devemos identificar em qual das

direções os carregamentos em relação aodireções os carregamentos em relação ao

lados da placa estão aplicados.Neste caso

vamos considerar o carregamento longitudinal

ao lado b e comprimindo o lado a da placa .

Flambagem de placas sobre carregamento

transversal de compressão

• considerar o carregamento transversal e

comprimindo o lado b da placa; e longitudinal

ao lado.

Flambagem de placas sobre carregamento

cisalhante

• A tensão esta aplicada cisalhante ao plano no

lado b ou a da placa.

Biaxial compressão e cisalhamento

• A placa se encontra comprimida por ambos os

lados, além da tensão cisalhante sobre a

placa.

Flambagem em placas planas com reforço

• O reforço pode flambar prematuramente, por

insuficiente a rígidez ou estabilidade.

• Outra forma é que uma vez que o

chapeamento flambe entre reforços, este chapeamento flambe entre reforços, este

possa sobrecarregar os mesmos, de tal forma

que estes flambam de modo semelhante às

colunas. A Flambagem do reforço é chamada

como Pós-Flambagem ou última Flambagem.

Flambagem do reforço sobre compressões

longitudinais

Flambagem torcional do reforço

Distribuição das Cargas

Classificação das cargas que a estrutura vai

sofrer:

• Cargas Longitudinais

• Cargas Transversais• Cargas Transversais

• Cargas Locais

• A estrutura a ser avaliada é o painel como

estrutura local. Primeiramente um estudo só

do chapeamento entre reforços (placa), e em

segundo lugar, com acréscimo do reforçador.segundo lugar, com acréscimo do reforçador.

Forças Longitudinais

• As forças longitudinais são as forças que atuam na estrutura primária (viga navio); e estas são o momento fletor, força cisalhante e momento torcional. Esta última carga, por exemplo, se aplica no caso de navios porta exemplo, se aplica no caso de navios porta contentores devido à carga que transportam.

• Estas forças se originam basicamente pelas ondas que a estrutura flutuante vai encontrar no mar.

Forças Transversais

• As forças transversais são a pressão

hidrostática e as forças internas devido ao

carregamento da carga a ser transportada.

Forças Locais

• As forças locais são aquelas que se originam

das forças aplicadas à estrutura primária e por

conseqüência da secundária, que por último

são aplicadas na estrutura terciária (Painel).são aplicadas na estrutura terciária (Painel).