34 Hernandez Chujutalli COMPLETO REVISADO Brasil

ANÁLISIS DE LOS MODOS DE FALLA DE PLACAS REFORZADAS
EN PANELES CARACTERÍSTICOS DE NAVÍOS PETROLEROS

Alumno: John Alex Hernández Chujutalli.
Profesor: Segen Farid Estefen.

john@lts.coppe.ufrj.br
segen@lts.coppe.ufrj.br

Laboratorio de Tecnología Submarina (LTS).
Programa de Ingeniería Oceánica - COPPE/UFRJ

Resumen
Los modos de fallas principales comunes encontrados en las placas reforzadascaracterísticos del fondo de navíos petroleros sometidos a cargas axiales
compresivas, son de falla en la placa y el pandeo torsional de los refuerzos (tripping),
la cual debe ser debidamente considerado en los proyectos, con la finalidad de evitar
que el tripping tome lugar como modo de falla principal, por ser el modo más
peligroso. El objetivo principal del presente trabajo es realizar un análisisde los
parámetros que lleven del modo de falla de placa para el tripping de los refuerzos,
para ello fue realizado un estudio paramétrico para diferentes relaciones geométricas
de los refuerzos y placas, reduciendo las variables en función de la variación de los
espesores de cada uno de los elementos estructurales. Asimismo, se realizaron
análisis de la influencia de las imperfecciones geométricaslocales sobre los modos
de falla con la finalidad de realizar un estudio más realista. Un programa de
elementos finitos fue utilizado para modelar numéricamente los paneles, donde se
consideraron las no linealidades geométricas y del material. Por último, fue
realizada una correlación numérico-experimental de paneles reducidos ensayados a
comprensión axial, con la finalidad de verificar lavalidez de los modelos numéricos
con las consideraciones realizadas en el estudio paramétrico.

1. Introducción
La estructura del casco de un navío está compuesta principalmente por paneles
y este a la vez de miembros estructurales relativamente esbeltos lo que implica la
utilización de aceros de alta resistencia. Estos paneles son proyectados con base en
el criterio de la resistencia longitudinalúltima, generalmente caracterizada por los
máximos momentos flectores de la sección transversal originados por las
condiciones de arrufo y quebranto de un buque viga. Debido a estas condiciones, los
paneles presentan entre otras cargas, un predominante cargamento compresivo
axial, por lo que las placas reforzadas están más propensas a fallar por inestabilidad.
Una proyección inadecuada de los elementosestructurales pueden conducir a un
colapso prematuro a esfuerzos inferiores a la fluencia del material, comprometiendo
así la integridad de la estructura global.
Los modos de falla más importantes de placas reforzadas longitudinalmente
citados por Sheik et al. [1] son los siguientes:
a. Falla global inducida por la placa. Caracterizado por ser una falla
simultánea del refuerzo y de la placa, comouna columna elástica, con el refuerzo en
el lado convexo da la placa.
b. Falla global inducida por el refuerzo. Falla simultánea del refuerzo y de la
placa, como si fuese una columna elástica con el refuerzo en el lado cóncavo de la
placa.
c. Falla de la placa. Caracterizado por el pandeo local de la placa, mientras
los refuerzos rígidos permanecen rectos. Esto ocurre cuando el refuerzo es losuficientemente robusto y la chapa tiene un esfuerzo crítico menor que la del
refuerzo.
d. Pandeo torsional de los refuerzos. También llamado de tripping de los
refuerzos y es caracterizado por la rotación del refuerzo respecto a la unión del
refuerzo con la placa. Al contrario de los otros modos de falla, este generalmente
resulta en una repentina caída de la capacidad de carga como consecuencia dela
falta de rigidez torsional del refuerzo, haciendo con que la placa soporte la carga
total que actúa sobre el panel.

Los modos de falla mencionados arriba son ilustrados en la Figura 1, mas
cabe mencionar también que estos modos de falla pueden interactuar entre ellos,
siendo más comunes en paneles de fondo del navío, la interacción de la falla locales
de la placa y tripping de los...