PROPRIEDADES DE ESFORÇO TRANSVERSO DE CORTE

A resistência ao esforço transverso, ou de corte, é um dos fatores utilizados para determinar a espessura do laminado em sanduíche. Embora importante, deve-se mencionar que testes de laboratório sobre as propriedades de corte transverso não fazem justiça a alguns dos materiais, primordialmente a colmeia. Uma vez que os padrões de testes de esforço transverso máximo, da ASTM, especificam um tamanho de amostra, essencialmente uma tira fina do material é então carregada e as medidas são lidas. Caso estruturas de compostos e principalmente embarcações fossem finas tiras de laminado em sanduíche, os resultados desses testes traduziriam o mundo real.

Felizmente, o que se deve atentar, ao se considerar os laminados em colmeia, são o desempenho e o alongamento do esforço transverso. As colmeias geralmente não funcionam bem em tiras fininhas, já que o painel se enruga a partir das beiras e as células da colmeia não trabalham bem nas beiras, quando a estrutura é quebrada. Uma estrutura deve ser avaliada como um todo, não apenas uma parte dela, como muitos de nossos concorrentes estão tentando convencer você.

Em inícios dos anos 60 e 70, muitas embarcações foram construídas com a primeira versão de uma espuma linear de PVC, com resistência ao esforço transverso máximo de aproximadamente 94 psi. Vários desses barcos continuam em serviço e obviamente resultaram de projetos muito bem sucedidos.

A falsa suposição de que a resistência ao esforço transverso é o parâmetro-chave do projeto simplesmente não é verdadeira, e na maior parte das vezes é declarada por fabricantes que deixam a desejar em outras áreas de desempenho. Ao projetar estruturas utilizando colmeias de polipropileno, deve-se levar em conta que existe uma significativa diferença no valor do estresse e a tensão em ganhos, em comparação com o que se passa no esforço transverso máximo. A colmeia de polipropileno pode estirar-se e suportar cargas sem problemas após o ponto de ganho, pelo que o valor no esforço transverso máximo é ainda mais elevado que nos ganhos. A maioria das espumas de PVC entrelaçado possui alongamento de corte de somente 15-20%, e as espumas de PVC linear têm alongamento de corte entre 40-80%. As colmeias de polipropileno excedem até mesmo esse valor com larga margem. Isso é melhor demonstrado segurando-se um pequeno pedaço de core, tentando-se curvá-lo em volta de um cano de pequeno diâmetro.

As espumas de PVC entrelaçado simplesmente vão se partir ao meio, ao passo que se pode repetir a experiência durante horas sem nenhum problema com a colmeia de polipropileno.

As regras da ABS, e de outras sociedades classificadoras, baseiam-se na resistência ao esforço transverso máximo como um dos critérios do projeto.

Um projetista meticuloso deve, portanto, considerar como o mais importante teste para o material -- o esforço transverso de corte em %, ou o alongamento do corte, após o ponto de ganho (ISO 1922), que é o que mais precisamente determina o grau de dureza de um core específico. Não importa se se utiliza o ganho do esforço transverso ou o valor máximo do corte no projeto, o que importa é que, com base nesses valores, os adequados fatores de segurança estarão embutidos no material.

Para as colmeias de polipropileno pode-se projetar a curva elástica bem mais elevada, porque o fator de segurança está no equilíbrio da faixa de elasticidade da curva e depois no alongamento do esforço transverso de corte após o ganho. Não estamos dizendo, aqui, que projetos bem sucedidos não possam ser feitos com PVC entrelaçado ou madeira balsa, com fator de alongamento inerentemente baixo. Mas simplesmente que o estresse do corte deve estar na parte inferior da curva e não muito perto do ganho. Entretanto, mesmo o equilíbrio da faixa de elasticidade da curva raramente é suficiente, em casos de impactos fortes.

O foco principal deve ser o da rigidez enquanto, ao mesmo tempo, garantir que haja adequada margem de segurança para lançar mão. Se a estrutura for suficientemente rígida, os estresses são geralmente baixos. Entretanto, rigidez sem tolerância a danos não é um critério desejável. Várias diferentes fontes têm sido utilizadas para obter critérios de construção.

Alguns são adaptações de projetos de madeira com o equivalente de superfície de fibra de vidro único intercambiável. Diversos critérios derivam-se de projetos equivalentes utilizando-se materiais metálicos, principalmente alumínio. Esses critérios parecem funcionar bem com alguns tipos antigos de core, mas deixam a desejar quando entram NOVOS materiais, como a colmeia de polipropileno, especialmente quando superfícies mais finas são empregadas.

Os projetos, em sua maioria, são falhos em áreas onde se aplicam estresses acima das cargas normais. A meta principal da maioria dos arquitetos navais é projetar uma estrutura com a adequada rigidez, resistência ao empenamento e tolerância ao impacto. Todos esses critérios são obtidos com a colmeia estrutural Nida-Core.

Deve-se também ter em mente que hoje a base da maioria dos projetos, quando se aborda a espessura do core, refere-se à era anterior aos reforços de costura multiaxial, que geralmente são mais RESISTENTES e mais FORTES, porém não tão ESPESSOS e, PORTANTO, não tão RÍGIDOS. Os reforços de costura multiaxial são ideais para a construção em sanduíche, uma vez que a superfície propicia a resistência, e o core material confere a espessura e, portanto, também a RIGIDEZ.

SANDIA NATIONAL LABORATORIES

No início dos anos 90 o Sandia National Laboratories, em Albuquerque, NM, Estados Unidos, conduziu uma série de testes para determinar os materiais mais indicados para a construção de suas planejadas câmaras de detonação para testes laboratoriais. As câmaras existentes eram feitas de aço, de manutenção onerosa e, o mais importante, as recargas eram difíceis e demoradas. A Sandia desenvolveu uma câmara de detonação cuja construção era leve e secionada, usando pinos para manter as seções unidas.

Uma série de testes foram realizados para determinar a adequação dessa câmara. O dispositivo de teste consistia em uma câmara de detonação de aço com extremidade aberta de diâmetro de 28" com 3 (três) furos de 1/2" para a ventilação da câmara e as instalações de cabos para a detonação. Um painel de colmeia laminada Nida-Core, de polipropileno, com Kevlar (KB125X2) e um painel esférico de 28" DOW Derakane, de resina de éster vinil nos dois lados, foi mecanicamente afixado à extremidade aberta do cilindro por anéis de 5/8" de alumínio e 4 (quatro) parafusos de 3/4" em centros de 21".

Aqui está um belo exemplo de ferramenta de casco de um megaiate de 120 pés. Construído pelos fabricantes mestres de moldagem Vertorworks, em Titusville, FL, EUA, totalmente em colmeia de polipropileno Nida-Core (38 mm de espessura). O resultado foi que a maior rigidez reduziu o consumo da resina e da fibra de vidro e conferiu excelente estabilidade estrutural de longa duração.

1. Uma carga explosiva de 5 gramas de C-4 foi colocada dentro do cilindro.
A amostra foi removida e cortada em 4 pedaços.
NÃO SE NOTOU NENHUM DANO VISÍVEL
2. Uma carga explosiva de 10 gramas de C-4 (plástico) foi inserida dentro desse cilindro, cortada em 4 e inspecionada quanto aos danos. Mais uma vez, NÃO OCORREU NENHUM DANO VISÍVEL, NEM DESLAMINAÇÃO.
3. Uma carga explosiva de 15 gramas de C-4 foi colocada dentro do cilindro de teste. A amostra foi recolhida, cortada em 4 pedaços e inspecionada. A carga explosiva de 15 gramas de C-4, equivalente a 19,2 gramas de TNT, não revelou nenhuma deslaminação, o anel de alumínio de 5/8" deformou-se entre 2,5 e 3,5 polegadas, os parafusos de 3/4" se deformaram e tiveram de ser serrados.

A análise preliminar dos dados revelou o seguinte:
1. Choque incidental: 112 psi
2. Carga de choque refletida (múltipla) : 220 psi
Concluiu-se que a transmissão acústica não revelou nenhum dano de deslaminação da câmara. Os mesmos testes com materiais alternativos (como madeira balsa) demonstraram danos catastróficos no conjunto.
A conclusão, com base nesse teste, é que o Nida-Core era o material mais adequado para a construção de uma câmara de detonação leve, modular, para o Sandia National Laboratories.