Tensões no casco: flexão, deformação transversal, torção, cargas locais e fadiga
1A lição em palavras simples
O casco flete ao longo do comprimento, deforma-se transversalmente e torce com mar pela alheta. Aprende onde atua cada carga e onde começam as fissuras.
Flexão do casco
O peso e a impulsão nunca se distribuem da mesma forma ao longo do navio, pelo que a viga-navio flete. No alquebramento, o meio sobe e as extremidades descem: o convés fica em tração e o fundo em compressão. O contra-alquebramento é o inverso. As vagas agravam a flexão. Os valores, o manual de carga e o instrumento de carga são abordados em Estabilidade: tabelas de esforços e perda parcial de impulsão.
Deformação transversal
Quando o navio balança, a massa da estrutura e da carga empurra cada secção transversal lateralmente, tentando transformar o retângulo num paralelogramo. É a deformação transversal. As anteparas transversais, as balizas reforçadas e os esquadros que ligam balizas a vaus resistem-lhe. É mais intensa com balanço forte e em navios com poucas anteparas transversais, como os porta-automóveis.
Torção
Com mar oblíquo, a proa e a popa encontram as vagas de forma diferente e o casco retorce-se: é a torção. Navios com escotilhas muito largas, sobretudo porta-contentores, resistem mal à torção porque o convés é quase todo aberturas. Recebem caixas de torção junto às bordas do convés. Os cantos das escotilhas são arredondados e espessados, pois é aí que começam fissuras.
Cargas locais
Algumas cargas atuam numa área pequena: carga pesada sobre o teto do duplo fundo, pressão da água num tanque cheio, garras e bulldozers num porão de granel, gelo e vibração de máquinas. O manual de carga dá os limites, como toneladas por metro quadrado no teto do duplo fundo e carga máxima por porão. Respeita-os e mantém os tanques cheios ou vazios quando o manual o exigir, pois o líquido a oscilar num tanque parcialmente cheio pode danificá-lo.
Fadiga
Cada vaga solicita um pouco o aço. Após milhões de ciclos, pequenas fissuras crescem em concentrações de tensões, locais onde a tensão é maior: cantos de escotilhas, extremidades de esquadros, aberturas na estrutura e soldaduras deficientes. É a fadiga. As fissuras podem ficar ocultas ou crescer depressa. Inspeciona os pontos críticos conhecidos e comunica prontamente todas as fissuras; a inspeção não garante deteção precoce.
2Pontos-chave
- 1
O alquebramento traciona o convés; o contra-alquebramento comprime-o. As vagas somam-se à flexão em águas tranquilas.
- 2
A deformação transversal altera a secção durante o balanço; anteparas e esquadros resistem-lhe.
- 3
Navios com escotilhas largas resistem mal à torção; os cantos das escotilhas são pontos críticos de fissuração.
- 4
Respeita os limites do teto do duplo fundo e do porão; procura fissuras de fadiga nas concentrações de tensões.
3Erros frequentes
Erro: Se o peso total da carga respeitar o limite do porão, o teto do duplo fundo não pode ficar sobrecarregado.
Correto: Uma carga concentrada pode exceder o limite do teto do duplo fundo mesmo com peso total aceitável. Verifica a carga por metro quadrado.
Erro: As fissuras finas nos esquadros são apenas estéticas.
Correto: As fissuras de fadiga crescem a cada ciclo de vaga. Regista-as, marca-as e comunica-as para a sociedade classificadora decidir a reparação.
4Caso prático e chaves de exame
Um porta-contentores encontra ondulação longa pela alheta e balança e cabeceia ao mesmo tempo. Na inspeção seguinte, o mestre comunica uma fissura que parte de um canto de escotilha no convés superior. Porque surgiu ali e o que fazes?
Ver a resposta
O mar pela alheta torce o casco. As tensões concentram-se nos cantos das escotilhas, onde podem começar fissuras de fadiga. Comunica imediatamente ao comandante, indicando escotilha, bordo, número de baliza, comprimento e fotografias. Marca as extremidades. O comandante deve obter a avaliação da companhia e da sociedade classificadora e cumprir eventuais restrições operacionais. Acompanha conforme as instruções; só acompanhar não demonstra que continuar em serviço seja seguro.
Chaves de exame
- Alquebramento e contra-alquebramento: que parte do casco fica em tração ou compressão.
- Deformação transversal e torção: causas e estrutura resistente.
- Cargas locais: limites do teto do duplo fundo, oscilação em tanques parcialmente cheios, garras.
- As fissuras de fadiga começam nas concentrações de tensões.
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