Contribuição ao estudo de painéis reforçados: comparação entre o método da chapa ortotrópica e o método dos elementos finitos.

• Autor(a) principal: Galindo Orozco, Juan Carlos
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-09022009-170059/
• topic: Estruturas oceânicas; Finite element method; Método dos elementos finitos; Orthotropic plate method; Processos de fabricação; Stiffened plates; Tensão dos materiais; Vigas de reforço

Métodos convencionais, tais como o método da chapa ortotrópica, têm sido aplicados por muitos anos no estudo de painéis reforçados pela sua simplicidade e facilidade de aplicação na determinação de tensões agentes nas fases iniciais da espiral projeto. Não estão disponíveis na literatura, porém, análises comparativas do método da chapa ortotrópica com procedimentos numéricos utilizando elementos finitos (MEF) que permitam a determinação da acurácia ou da ordem de grandeza dos desvios inerentes à aplicação desta metodologia. O presente trabalho apresenta análises comparativas entre estas duas metodologias na solução de painéis reforçados submetidos a carga lateral uniforme, tipicamente aplicados a estruturas navais (chapa em apenas um dos lados com reforçadores em T). Com este objetivo foram construídos modelos de painéis simplesmente apoiados e engastados (modelagem com elementos de viga e casca) com diferentes espaçamentos e diferentes inércias de reforçadores, configurando uma ampla matriz de análise paramétrica. Os resultados de deflexões e tensões nas vigas e chapas obtidos dos modelos MEF foram parametrizados em função das variáveis da chapa ortotrópica (razão de aspecto virtual), (coeficiente de torção) e K (parâmetro adimensional de tensões e de deflexão). Esta parametrização permite gerar curvas numéricas de tensão e deflexão dos modelos em estudo. As curvas numéricas assim geradas são comparadas com as curvas propostas pelo método da chapa ortotrópica para painéis reforçados simplesmente apoiados, de tal maneira que sua comparação permita, além de determinar a sensibilidade dos resultados numéricos em função das mudanças de inércia e espaçamento entre reforçadores, aferir o nível de desvio oriundo do uso da metodologia da chapa ortotrópica em relação ao método dos elementos finitos. Resultados mostram que as curvas derivadas da metodologia da chapa ortotrópica fornecem bons resultados para as deflexões e tensões transversais nas vigas no centro do painel reforçado. Para as tensões longitudinais nas vigas, uma curva corrigida de tensões longitudinais máximas é fornecida. No caso das curvas de tensões longitudinais e transversais na chapa, as curvas da chapa ortotrópica fornecem valores conservadores de tensão no centro do painel em relação aos valores obtidos dos modelos MEF. Adicionalmente, uma vez que o método da chapa ortotrópica só fornece curvas para chapa sem reforçadores no caso de condição de engaste, curvas numéricas das diferentes variáveis são fornecidas para esta condição. Analogias são feitas com a solução fornecida pelo método da chapa ortotrópica para painéis reforçados com razão de aspecto =, borda longitudinal engastada e borda transversal apoiada. Adicionalmente, resultados analíticos baseados na teoria de grelhas são comparados com os valores fornecidos pelas curvas numéricas para painel engastado obtendo-se resultados consistentes. Com esta análise foi possível determinar a aplicabilidade e limitações do método da chapa ortotrópica no estudo de painéis reforçados simplesmente apoiados. O estudo também fornece novas curvas numéricas para painéis reforçados engastados.