RESISTÊNCIA ESTRUTURAL

Critério de Resistência

O cálculo de esforços solicitantes, momentofletor e força cortante, em um navio emondas é uma das importantes etapas ou doprojeto ou da análise da estrutura deembarcações. Para esse propósito aembarcação é considerada como sendo umcorpo rígido, com distribuição de pesoscorpo rígido, com distribuição de pesosequilibrada pela distribuição de empuxo aolongo do eixo longitudinal do casco,gerando-se assim a curva de cargas da viganavio em equilíbrio livre.

• A maior parcela do esforço do projetista nesteprocedimento está no cálculo da posição deequilíbrio da embarcação, posição esta quedepende da geometria do volume imerso dodepende da geometria do volume imerso docasco.

• Esse cálculo é geralmente feito com o auxíliode aplicativos computacionais específicos paraestruturas navais que, por suas naturezas.

• De forma geral, quando se refere à estrutura de umnavio nos estágios iniciais do projeto, é comumassociá-la com uma viga, conhecida como viga navio erepresentada por uma viga caixão. Esta deverá serconstituída por materiais resistentes e dimensões

adequadas com o propósito de garantir umaresistência estrutural adequada do casco frente àsresistência estrutural adequada do casco frente àsdiferentes forças e momentos que agirão sobre ela eque são consideradas na teoria de vigas: forçascortantes verticais, momentos fletores longitudinaisnos planos verticais e horizontais, assim como osmomentos de torção.

Viga caixão

• As tensões e deformações são produtos de trêsclasses de solicitações no navio: uma corresponde àflexão da viga navio, considerando este como umaviga que deforma como um todo dando lugar àdeformação primária. A partir desta, a deformaçãosecundária fica sendo constituída pela flexão dospainéis entre anteparas e limitados pelos costadospainéis entre anteparas e limitados pelos costadosdo navio, que experimentam flexão juntamentecom os enrijecedores da grelha (longitudinais entreelementos transversais adjacentes). Por último, apartir da deformação secundária, está adeformação terciária, constituída pela flexão dochapeamento, que está limitado por duas hastilhase duas longarinas adjacentes.

• Em essência, a viga navio está constituída porelementos considerados como contínuos quandocomparados com o comprimento do navio, convés eestrutura do fundo formariam os flanges da viga echapeamento de costado, e anteparas longitudinaisentre outros elementos rígidos formarão a alma dacitada viga. Apesar do caráter não prismático da vigacitada viga. Apesar do caráter não prismático da viganavio, a simples consideração do navio como uma vigacaixão é uma prática muito usada para avaliar osesforços de primeira ordem em todo o comprimento.Para poder avaliar o navio como uma viga caixãoprismática dentro da teoria de vigas simples asseguintes suposições são feitas:

Navio em águas tranquilas

Condições de águas tranqüila

Distribuição de peso do navio

Distribuição de Cargas x Empuxoem condições de águas tranquilaem condições de águas tranquila

Distribuição uniforme da carga

A distribuição de cargasprovoca um alquebramento

A distribuição de cargas provoca um tosamento no navio

Alquebramento

Tosamento

Tensão

• Tensões primárias de Cisalhamento

• Os esforços cortantes em uma secção de vigacausam uma ação de deslocamento ouescorregamento sobre o plano normal ao eixo daviga, contrária à deflexão resultante dosmomentos fletores. Normalmente, a deflexãogerada pelos cortantes é desprezada, pois elamomentos fletores. Normalmente, a deflexãogerada pelos cortantes é desprezada, pois elarepresenta uma porcentagem muito menorquando comparada a deflexão total. A deflexãodevida ao esforço cortante depende na totalidadede sua distribuição através da secção e do seuvalor (τ ).

• Na Figura 2-4 pode se apreciar que a deflexãogerada pela ação dos esforços cortantesincrementa linearmente com o comprimento daviga, enquanto a deflexão por flexão simplesevolui com a terceira potência do comprimentoda viga. É por isto que a deflexão por cortanteevolui com a terceira potência do comprimentoda viga. É por isto que a deflexão por cortantenão é considerada relevante, exceto aquelassituações de comprimentos muito curtos onde adeflexão por flexão cai para valores muitomenores e são as forças cortantes queapresentam valores maiores.

Figura 2-4 Comparação da deflexão causada pelos cortantes e pelos

momentos fletores numa viga engastada com carga pontual e de

dimensões meias.

• Na viga navio, como em qualquer vigacarregada com forças verticais transversais,existe uma força cortante (V) agindo na secçãotransversal. Em vigas caixão de paredetransversal. Em vigas caixão de parededelgada é importante conhecer como ela édistribuída na secção para determinar aespessura das paredes adequadamente.

• Navios comerciais de águas profundasapresentam tipicamente bocas numa faixa de 1/8a 1/6 do seu comprimento; igualmente, suarelação entre o comprimento e o pontal podeestar na ordem de 9 a 15. Em uma viga comsecção transversal retangular sólida queestar na ordem de 9 a 15. Em uma viga comsecção transversal retangular sólida queapresente estas dimensões, pode-se desprezar osesforços cortantes transversais, já que amagnitude deles é mínima quando comparadosaos grandes esforços de compressão e traçãodesenvolvidos pela flexão simples.

• Mas em navios com seções abertas oufechadas, é importante avaliar estes esforçosem determinadas regiões, mesmo queestejam dentro das dimensões antesestejam dentro das dimensões antescomentadas, considerando que em projetosnão bem dimensionados podem ocorrermáximos esforços cortantes em chapeamentode costado ou anteparas longitudinais,gerando assim instabilidades estruturais.

• Considerando a teoria elementar de vigas eavaliando na Figura 2-5 (a) uma viga caixão deparedes delgadas, que apresenta um corte decomprimento dx e está submetida a uma forçacomprimento dx e está submetida a uma forçavertical cortante Q. Pode-se ver que, existindo

variação de momentos M, ao longo do

comprimento da secção, existirão também ao

longo da secção transversal, tensões decisalhamento τ , como visto em (a) e (b).

• Portanto, a diferença existente entre as forçaslongitudinais internas das tensões normais σA e

σB, representados em Figura 2-5 (a), serãobalanceadas por forças longitudinais, produto dastensões cisalhantes (τ tdx ) através dos cortes natensões cisalhantes (τ tdx ) através dos cortes nasecção. No entanto, considerando a simetria dasecção, o balanço de forças associadas pode nãoapresentar esforços cortantes no plano central decorte, portanto, o balanço de forças deve seratingido devido às tensões de cisalhamento (τ) naoutra face de corte.