Análise de Estruturas Sanduíche

1- Objetivos

O presente projeto visou estudar e analisar acomposição e o comportamento estrutural dasEstruturas Sanduíche. Através de intensoestudo bibliográfico, aliado a uma análise daconceituação teórica, tornou-se possível atingiros objetivos propostos.

2- IntroduçãoEstruturas sanduíche são estruturas compostasde duas faces finas de material resistente,separadas por uma camada mais espessa dematerial com menor densidade, que possuitambém menor rigidez e menor resistência. Ouso desse tipo de estrutura vem se difundindodevido à sua capacidade de aliar alta rigidez àflexão e baixo peso.A principal função das faces nesse tipo deestrutura é fornecer a rigidez à flexão e ao

Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo – FEC – UNICAMPAutores: Marta Francisca Suassuna Mendes de Souza (Bolsista)

Prof. Dr. Nilson Tadeu Mascia (Orientador) Cidade/Estado: Campinas/SP

Agência Financiadora: PIBIC/CNPq

Palavras Chave: Estruturas Sanduíche – Vigas – Tensões

Os cinco principais critérios de resistênciaexistentes para análise de compósitos são:Critério da máxima tensão normal , Critério deMáxima Energia de Distorção, Critério de Tsai-Hill, Critério de Tsai-Wu e Critério de Hoffman.

4.2- Modos de Falha para EstruturasSanduícheExistem diversos modos de falha emestruturas sanduíche, sendo os principaisexpostos a seguir:

• Escoamento ou ruptura das faces

Figura 2 – Falha por escoamento ou ruptura das faces.

•Cisalhamento no núcleo

5- Aplicações de Estruturas Sanduíche

• Indústria Aeroespacial : pás de rotor dehelicóptero, bicos de aeronave, painéis de asasde aviões, dutos de ar e pisos decompartimento de cargas.

• Indústria Militar : construção de mísseis eveículos espaciais, além de superfícies decontrole, antenas, tanques e contêineres.

• Construção Civil: vigas, lajes, mezaninos,passarelas, portas, fôrmas, divisórias, paredes,pisos e abrigos pré-fabricados.

estrutura é fornecer a rigidez à flexão e aocisalhamento requeridas e suportar, porconseguinte, as cargas de flexão e decisalhamento no plano. Dentre os materiaistípicos utilizados na confecção das faces estãoas ligas de alumínio, o titânio, o aço, osplásticos reforçados com fibras e a madeiracompensada. Já no caso do núcleo, podem serutilizados polímeros em espuma, borrachassintéticas, madeira de baixa densidade ecimentos inorgânicos.

Figura 1 – Painéis Sanduíche.

3- MetodologiaA metodologia de pesquisa empregada nestetrabalho incluiu, inicialmente, uma revisãobibliográfica teórica que contemplou as teoriasde laminados, assim como as principais teoriasligadas às Estruturas Sanduíche, avaliando assuas propriedades mecânicas. Após isso, foramanalisados o comportamento e a utilidadedessas estruturas através de um estudo dasaplicações mais recentes.

4- Análise de Estruturas Sanduíche4.1- Critérios de Resistência para

Estruturas Sanduíche

Um dos objetivos de um critério de resistênciaé, através de um ensaio simples de ruptura portração ou compressão, determinar parâmetrospara que seja possível prever a ruptura dessematerial sob outras formas de tensão.

.

•Cisalhamento no núcleo

Figura 3 - Falha por cisalhamento no núcleo.

• Flambagem global do painel

Figura 4 - Falha por flambagem global do painel.

•Deslocamento excessivo.

Figura 5 - Falha por deslocamento excessivo.

• Empenamento das faces (Wrinkling)

Figura 6 - Falha por Wrinkling das faces.

• Flambagem intracelular (Dimpling)

Figura 7 - Falha por flambagem intracelular da face (dimpling).

• Esmagamento do núcleo

Figura 8 – Falha por esmagamento do núcleo.

Figura 9 – Casa com paredes sanduíche.

• Indústria Automobilística: os elementosestruturais na indústria automobilística estãoexigindo cada vez mais a redução de peso semdiminuição da resistência mecânica e aestrutura sanduíche tem sito uma alternativapara esse fim.

Figura 10 – Exemplo de espuma metálica utilizada entre chapas em painéissanduíche para a indústria automobilística.

5 – ConclusãoAs estruturas do tipo sanduíche têm sido vistasatualmente como uma nova classe de material,mais leve porém resistente, que desperta umgrande interesse devido às suas grandescapacidades mecânicas. Trata-se, portanto, deum material inovador, que pode reduzir o pesofinal da estrutura em que for utilizado. Comomostrado, as estruturas sanduíche vêm sendoutilizadas nas mais diversas áreas, tais comoaeroespacial, civil, automobilística e até naconfecção de eletrodomésticos.

6 - Bibliografia Principal• CALLISTER JR. W. D. Ciência e engenharia demateriais: uma introdução. 5.ed. Rio de Janeiro:LTC, 2002.

• MENDONÇA, P. T. R. Materiais compostos &Estruturas-sanduíche: projeto e análise. Barueri-SP: Manole, 2005.

• http://www.ufrgs.br/ldTM/publicacoes/06%2004.pdf,acessado em 10/01/2009.

∆