Estudo da resistência estrutural remanescente de painéis reforçados sujeitos à encurvadura

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

O principal objectivo do estudo apresentado nesta dissertação é conhecer a resistência remanescente do convés do NRP1 Bacamarte, enquanto parte da estrutura do navio, quando sujeito a esforço directo à compressão no plano do painel estrutural reforçado, após este ter sofrido algumas deformações em serviço. Para esse efeito foram levadas a cabo modelações de vários painéis representativos do convés, onde para cada caso foram igualmente modeladas deformações típicas, num espectro de análise cobrindo desde deformações medidas a bordo, as is, até casos limites de colapso estrutural. Após a modelação dos painéis com as deformações respectivas o objectivo centrou-se na formulação de um caso de carregamento de compressão uniaxial, no plano do painel reforçado, correspondente à flexão do navio viga. As análises estruturais efectuadas foram realizadas utilizando o método dos elementos finitos (MEF). Procedeu-se a uma síntese das matérias teóricas relevantes para este estudo, determinaram-se as dimensões e o arranjo estrutural do modelo do painel a analisar, assim como as suas condições de fronteira; definiram-se os parâmetros a utilizar na análise e calculou-se o esforço máximo a que o navio está sujeito, de modo a determinar os valores de tensão máxima que podem ser induzidos no convés. Das simulações numéricas efectuadas no software ANSYS, e após a análise dos seus resultados, verificou-se que a presença de grandes concavidades entre reforços conduz a perdas de resistência do painel reforçado e que deformações ocorridas em zonas próximas dos reforços não têm influência negativa na resistência estrutural do painel. Concomitantemente, a situação estudada que apresenta maior perda de resistência é a correspondente ao colapso de um reforço longitudinal do painel do convés. Os tipos de encurvamento que se manifestam no painel são o encurvamento da chapa entre reforços e o encurvamento flexo-torsional dos reforços de menor dimensão. Não obstante em alguns dos casos estudados tenha sido verificada perda de resistência à compressão no plano do painel reforçado, não resultaram do presente estudo situações de compromisso evidente para a operação normal do navio, mesmo em situações de carregamento mais exigentes. O modo de carregamento analisado foi a compressão directa, no plano do painel reforçado, resultante da flexão longitudinal do casco navegando em ondas, na situação de contra-alquebramento.