Solidez o Resistencia en barcos

Nociones de resistencia de materiales

Masa

La masa de un cuerpo se define como su oposición a ser acelerado. Si sobre un cuerpo actúa una fuerza  F , dando lugar a una aceleración  a , entonces su masa  m  es:

m = F/a  de acuerdo con la Segunda Ley de Newton.

A partir de la expresión anterior, se deduce que también se puede definir la masa de un cuerpo como el cociente entre la fuerza con la que la tierra atrae dicho cuerpo y la aceleración de la gravedad. 

Fuerza

Se denomina fuerza a cada una de las acciones mecánicas que se producen entre los cuerpos. Una fuerza se caracteriza por:

• Su punto de aplicación sobre el cuerpo
• Su dirección o línea de acción
• Su sentido, que puede ser en cualquiera de los dos opuestos que define la línea de acción
• Su magnitud que indica la intensidad de la misma.

Las fuerzas se representan matemáticamente como vectores, de dirección y sentido coincidentes con los de la fuerza y de módulo igual o proporcional a la magnitud. El punto de aplicación de la fuerza sobre su la línea de acción es indiferente siempre que pertenezca al mismo cuerpo, ya que el efecto mecánico sobre el mismo no cambia, de ahí que las fuerzas se consideren vectores deslizantes.(figura 1).

Carga

Es el término general que se lisa para indicar la fuerza o peso que actúa sobre un cuerpo, sometiendo la estructura de éste a una condición de esfuerza, que tiende a producir cambios de forma en el mismo. Se usa como unidad Toneladas x metro.

Esfuerzo

Es el efecto de la carga sobre el cuerpo, o sea, la carga de trabajo de su estructura. Equivale a la medida de resistencia de un material, a las fuerzas que tienden a producir su deformación. Se expresa en Kg/mm2.

Deformación

Es el efecto del esfuerzo, y es la medida de la alteración de las formas. Se expresa en tanto por ciento del largo original. 

En muchos casos el módulo de elasticidad es constante durante la zona elástica del material, indicando un comportamiento lineal del mismo ( ley de Hooke ).
El módulo de elasticidad indica la rigidez de un material: cuanto más rígido es un material mayor es su módulo de elasticidad.

Rigidez

La rigidez de un sistema mecánico se define como su oposición a ser deformado. En el caso unidimensional, si una fuerza  F  sobre un sistema produce una deformación del mismo  u , la rigidez del sistema es:

K = F/u

Por ejemplo, un resorte o muelle de rigidez  k  se deforma  u  cuando se le aplica una fuerza  F . La rigidez de un sistema no es necesariamente constante con su deformación, por lo que resulta más apropiado definir la rigidez en cada instante como la derivada de la fuerza respecto a la deformación:

K = dF/du

En general, en el caso tridimensional, es posible definir una matriz de rigidez de un sistema (matriz [k] de tamaño 6 x 6) que relaciona las fuerzas y momentos en las tres direcciones del espacio con las deformaciones lineales y angulares en las tres direcciones.

La curva obtenida tiene los siguientes puntos característicos:

• Y:  Límite de fluencia (punto que marca el fin de la zona de comportamiento elástico, en el que la deformación permanente alcanza el 0.2 %)
• U:  Límite de resistencia última (máxima tensión que resiste el material antes de romper)
• F:  Límite de rotura (punto en el que rompe el material) 

Ductilidad

La ductilidad es la capacidad de un material para sufrir deformaciones sin romperse. Es la propiedad opuesta a la fragilidad.  Por convención se consideran dúctiles aquellos materiales que, en el ensayo de tracción, admiten alargamientos relativos superiores al 5 % antes de la rotura.

Algunos ejemplos de materiales dúctiles son el acero o el aluminio.

Fragilidad

La fragilidad es la incapacidad de un material para sufrir deformaciones importantes sin llegar a romper. Es la propiedad opuesta a la ductilidad. 

Por convención se consideran frágiles aquellos materiales que, en el ensayo de tracción, llegan a romper antes de que se alcance un alargamiento relativo del 5 %.
Algunos ejemplos de materiales frágiles son el hormigón o el vidrio.

Compresión

Esfuerzo cortante

El efecto de dos fuerzas actuando en sentido paralelo y direcciones opuestas. En la (Fig. 4, c) tiende a que una pieza se deslice sobre la otra. Cuando los barcos se remachaban, era el principal esfuerzo que aguantaba la caña del remache, ayudado por la compresión que ejercían las cabezas, para evitar el deslizamiento. Ya veremos la importancia de estos esfuerzos en el casco del buque, por fuerzas verticales de dirección opuesta, consideradas en cada sección.

donde,  m : es la relación de Poisson (3)  del material

Vamos a ver los efectos de un peso situado en medio de una viga, que tiene los extremos apoyados (Fig. 5, a).

(a) Viga apoyada y flexionada, 
(b) viga cortada por rigidez y exceso de carga.

La carga producida en la viga por el peso  P , se la reparten los dos extremos apoyados, que ejercerán una fuerza en dirección opuesta, llamada reacción de la viga. Naturalmente el peso P será igual a la suma de las reacciones ( R + R1 ). Este reparto de cargas, intentarán flexionar la viga, como se ve en la (Fig. 5a) Si la viga fuera completamente flexible, se curvaría y ya está; pero si es más o menos rígida (como sucede en la práctica), resistirá a la deformación por flexión. Las fuerzas entonces cortarán la viga, como en la (Fig. 5 b), o al menos lo intentarán. Obsérvese que las mismas cargas, intentan flexionar y cortar la viga, por lo que hay una relación entre estos dos efectos. Se conoce con el nombre de  «Esfuerzo cortante» , la suma algebraica de todas las fuerzas (cargas y reacciones), que actúan a un lado de la viga, y que serán iguales a la del otro; pero actuando en dirección opuesta. En la (Fig. Cortante a un lado del centro, por ejemplo, a la derecha, será  (+ 3-2) = + 1 Tm  de ( E C ); igualmente a la izquierda  (+3 -4) = -1 Tm  de ( EC ). Los signos son para determinar la dirección de las fuerzas. En el centro de la viga al tener un esfuerzo cortante de  1 Tm . hacia arriba y  1 Tm . hacia abajo, ése es su valor.

El efecto de la flexión que depende (Fig. 7) del peso y donde lo situemos, viene dado por su Momento Flector, que es el producto del peso por la distancia a la sección que estamos considerando. La viga de la Fig. Apoyada en uno de sus extremos y cargada en el otro, nos va a servir como caso más simple, para el cálculo del Momento flector. Si la carga es P en Tm, y la distancia a la sección considerada (s) es (x) en metros, el Momento flector (M) en la sección (s) = P. x (Tonelada. metro).En la práctica no es tan fácil, porque dependen cómo estén los pesos, concentrados o diseminados, y cómo y dónde esté apoyada la viga. En el caso presente, el Momento flector (M), es igual a la suma algebraica de todos los momentos que actúan a un lado de la sección considerada, tanto a la derecha como a la izquierda de la misma, como ya veremos mas adelante.

Para soportar los violentos esfuerzos que sufre el buque sobre las olas sin que varíen sus formas Estanqueidad: Es la cualidad de la impermeabilidad que tienen los buques, es decir, es la cualidad que asegura que el agua no pueda entrar en el interior del barco, para así garantizar la navegabilidad.

Esfuerzos longitudinales

Las fuerzas actuantes sobre él serán:
a)  el peso propio  (compuesto por el peso del casco, superestructuras, máquinas, etc. comprendidos en el mismo);
b)  peso de la carga , combustible y aguas contenidos en dicho trozo; y
c)  el empuje , por el principio de Arquímedes, igual al peso del agua desalojada por la carena de dicho trozo. Como este trozo no se halla por st en equilibrio -ya que no flota libremente pues forma parte del total del buque- no habrá razón para que la suma de los pesos a) y b) sea igual al empuje c). Por ello existirá una resultante hacia arriba o hacia abajo actuando sobre ese trozo de la viga buque. Si el razonamiento se repite para cada uno de los trozos en que se ha subdividido el buque, se obtendré en cada caso una resultante parcial.

Se puede apreciar que en la zona central del buque -tratándose de uno con caslllaje e instalaciones en el centro- los empujes que actúan sobre cada trozo son grandes debido a la forma llena de la carena en esa zona, en tanto que los pesos -principalmente alojamientos y máquinas- son relativamente livianos en relación al volumen que ocupan dentro del casco. En este caso en la zona central las resultantes parciales estarán dirigidas hacia arriba, mientras que en los extremos de proa y popa ocurre lo contrario -por las formas más afinada de la carena-, los empujes son menores, en tanto que los pesos -principalmente por las cargas en bodega- son considerables en relación al volumen ocupado y a consecuencia de ello las resultantes parciales estarán dirigidas hacia arriba, mientras que en los extremos de proa y popa ocurre lo contrario -por las formas más afinada de la carena-, los empujes son menores, en tanto que los pesos -principalmente por las cargas en bodega- son considerables en relación al volumen ocupado y a consecuencia de ello las resultantes parciales estarán dirigidas hacia abajo. La viga buque, considerada aisladamente, estará sometida a las fuerzas mencionadas, como se representa en el caso b) de la figura.

Estas fuerzas causarán tensiones internas determinables por los métodos de la resistencia de materiales. De esta forma, en los casos considerados habrá momentos flexores y esfuerzos de corte a lo largo de la viga que tratarán de deformarla como se aprecia en los casos c) y d) respectivamente- de la figura. El momento lexor alcanzará su máximo valor en el centro, en tanto el esfuerzo de corte, nulo en el centro, será máximo en puntos ubicados a aproximadamente Va de la eslora, medido desde sus extremos. Por ello, las estructuras longitudinales continuas mencionadas y que forman la viga buque deben ser calculadas para poder resistir las tensiones de flexión y corte.

En el caso del quebranto, el buque se encuentra con su sección media sobre la cresta de una ola, como se aprecia en la figura siguiente. Como la altura de la ola en el centro es mayor que en los extremos, los esfuerzos aumentarán en los trozos de la parte central y disminuirán en los de los extremos. La viga-buque tenderá a flexionarse en el centro, produciéndose tensiones de tracción en la cubierta superior y de compresión en el fondo.
Ocurre el arrufo cuando el buque se encuentra en su sección media en el seno de la ola, como se ve en la figura siguiente. Como la altura de la ola en los extremos es mayor que en el centro, los esfuerzos aumentarán en los extremos y disminuirán en el centro. La viga-buque tenderá a flexionarse en el centro, produciéndose tensiones de compresión en la cubierta superior y de tensión en el fondo. Los casos presentados corresponden a un tipo de buque donde los menores pesos se hallan en el centro y los mayores en los extremos, donde la condición más desfavorable es la de quebranto pues los extremos del buque tienden a caer por falta de apoyo o empuje, el que se concentra en el centro.

En un buque carguero con estructuras -alojamiento y máquinas- en popa, el peso más considerado se ubica en el centro y la condición más desfavorable seré la del arrufo, puesto que en ese caso faltará empuje en el centro, tendiendo el buque a “caer” en esa zona en la que su peso es mayor. En síntesis, cuando los pesos mayores están concentrados en el centro tienen como condición más desfavorable en el arrufo y aquellos en que es a la inversa (pesos mayores en los extremos) la condición más desfavorable es el quebranto.
En otras definiciones, los ESFUERZOS LONGITUDINALES DEL BUQUE EN AGUAS TRANQUILAS.

Esfuerzos Longitudinales del Buque en Olas

Los esfuerzos del buque en olas, difieren de cuando está en aguas tranquilas. Son máximos, y por tanto críticos para el casco, cuando la longitud de la ola es igual a su eslora, y además la cresta o el seno esté en su mitad o cuaderna maestra (normalmente coincide la cuaderna maestra con la mitad de la eslora entre perpendiculares).

Esta condición da lugar a esfuerzos longitudinales por compresión en la cubierta, y de tracción en la quilla y fondos del casco (Fig. 8).

En la (Fig. 1) tenemos un tablón de sección rectangular, flotando libremente y en reposo en aguas tranquilas. En estas condiciones el peso total del tablón (P) al flotar, está equilibrado con el empuje (-P = Volumen sumergido x densidad del liquido). Como sus secciones son de material uniforme y de la misma forma (rectangular), cada una de ellas tiene equilibrado su peso (p) con su empuje (-p). En estas condiciones, el tablón no está sometido a ningún tipo de esfuerzo. 
Vamos a considerar un buque, el de la (Fig. 2), flotando en aguas tranquilas, en reposo y en aguas iguales (el mismo calado a’ proa que a popa).

EL buque como viga

Fue visto antes de que el buque se doble como una viga; y, de hecho, el casco puede ser considerado como una viga en forma de caja para que pueda ser la posición del eje neutro y el segundo momento de área calculada. La cubierta y el forro del fondo forman las alas de la viga-casco, y son mucho más importantes para la resistencia longitudinal de los lados que forman el forro de la viga y llevar a las fuerzas de corte. El cajón en forma de casco y una viga convencional doble “T” pueden ser comparados como en la  Figura 3.

En un barco el eje neutro está generalmente más cerca de la parte inferior, desde el fondo del forro será más pesado que la cubierta, teniendo que resistir la presión de agua, así como, los esfuerzos de flexión. En el cálculo del segundo momento de un área de la sección transversal todo el material longitudinal es de mayor importancia y la además el material es del eje neutro, mayor será su segundo momento de la superficie respecto al eje neutro.  Sin embargo, a mayor distancia del eje neutro el módulo transversal será reducido y en consecuencia mayor esfuerzo puede producirse en la viga-casco, placas extremas como el trancanil y  la cubierta. Estos tracas de las planchas son generalmente más pesados que los otros.
Los esfuerzos de flexión son mayores en la parte media de la longitud y es debido a esta variación que Lloyd’s da cuartones máximos sobre el 40 por ciento de la mitad de la eslora. Otros cuartones pueden reducirse a los extremos del buque, aparte de regiones locales altamente tensionadas donde otras formas de carga se encuentran.

Resistencia de la cubierta

La cubierta forma el reborde superior de la viga-casco, es referida a menudo como la cubierta de la fuerza. Esto es hasta cierto punto un término engañoso ya que todas las cubiertas continuas son de hecho cubiertas de fuerza si son debidamente construidos. A lo largo de la eslora del buque, el ala superior del casco viga, es decir, la cubierta de la fuerza, puede intervenir de cubierta a cubierta, donde grandes superestructuras son instalados o hay un corte natural, por ejemplo, en forma de una cubierta de saltillo. Ampliar superestructuras tienden a deformarla con el casco principal y las tensiones de magnitud considerable se producirán en la estructura. Los primeros buques equipados con grandes superestructuras de construcción ligera demostraron esto con su costo. Los intentos de evitar la fractura se han realizado por juntas de expansión lo cual hizo la discontinuidad de la estructura. Estos no fueron un éxito total y la junta de dilatación se puede formar una concentración de esfuerzos en la cubierta de la fuerza que uno quisiera evitar. En los buques modernos la construcción de la superestructura se hace generalmente continua y de tal fuerza que su módulo de sección es equivalente a la que la cubierta de fuerza tendría si no se ajustara la superestructura.

Cuando un buque experimenta fuerzas transversales que tienden a cambiar la forma de secciones transversales del buque, por tanto introduce momentos transversales. Estas fuerzas pueden ser producidas por las cargas hidrostáticas y el impacto de los mares o de carga y el peso estructural tanto de forma directa y como resultado de reacciones por al cambio de movimiento del buque. Los principales esfuerzos estructurales transversales, se deben a dos razones.             

Esfuerzos longitudinales horizontales

Hasta aquí se han estudiado los esfuerzos longitudinales verticales a los que se ha denominado, simplemente, esfuerzos longitudinales. Además, la viga-casco está sujeta a otros esfuerzos, como son los esfuerzos longitudinales horizontales y los de torsión con respecto a un eje longitudinal.
Mientras que para el estudio de los esfuerzos verticales se suponía que la ola de encuentro llegaba al buque por su proa o por su popa, para que se produzcan esfuerzos horizontales, el buque recibirá a las olas por la amura o por la aleta, ya que esto creará unos campos de presiones a uno y otro costado del buque, que serán diferentes, incrementándose esta diferencia con el balance del buque. Cuando el buque esté flotando en aguas quietas, el campo de presiones de ambos costados será el mismo, siendo, por lo tanto, nula la resultante, con lo cual no existirán esfuerzos longitudinales horizontales por este motivo.
El cálculo de los esfuerzos longitudinales se realizará de manera semejante al utilizado para los esfuerzos verticales, con la diferencia que aquí intervienen las presiones laterales del agua, en lugar del peso y del empuje vertical del agua. En general, el momento flector horizontal es muy inferior al momento flector vertical, esto hace que en el buque no sea necesario su cálculo.

Momento de torsión

Tal como se ha citado en el apartado anterior, otro elemento de deformación de la viga-casco es la torsión que pueda sufrir un buque sobre un eje longitudinal. Una de las causas de este momento transversal de torsión son las olas que llegan al buque por la amura o por la aleta. 

Con respecto a los métodos de cálculo que se siguen, hay que indicar que están  menos normalizados que los cálculos de los esfuerzos longitudinales, no obstante, al igual que se hizo allí, es necesario que el método empleado para obtener los datos del diseño del buque sea el mismo que el utilizado a bordo para que los datos puedan ser comparables, y, por lo tanto, contrastables con los máximos permitidos.

Valores máximos admisibles de esfuerzos cortantes y momentos flectores

Al final, lo que interesa en el estudio de los esfuerzos longitudinales es comparar los valores de las curvas de esfuerzos cortantes y momento flector con los valores máximos admisibles a lo largo de la eslora del casco, los cuales dependerán del material utilizado, de su disposición y del escantillonado de las planchas y demás elementos estructurales.

Grafico de esfuerzos cortantes y momentos flectores

Merced a la posibilidad de poder construir gráficamente, y por tanto de calcular, los Esfuerzos cortantes y Momentos flectores de los buques, se simplifica el problema; que no son tan fáciles de hacer como el de la viga que estamos estudiando, aunque el sistema esquemáticamente sea el mismo, y sólo varía la complejidad.

Generalizando, tenemos:

a)  Se dibuja la Curva de cargas. Toneladas por metro de longitud.
b)  Se halla el punto en el cual el Esfuerzo cortante sea cero. Entonces se calcula el área de la Curva de Cargas, entre este punto y la sección considerada (s); el valor del área en Toneladas será el Esfuerzo cortante en (s). Repitiéndolo para una serie de secciones o puntos del eje de abscisas, se obtiene la Curva de Esfuerzos Cortantes.
c)  Hallar el punto en el cual el Momento Flector es cero (en los apoyos). Calcular el área de los Esfuerzos Cortantes entre este punto y (s), su valor en Toneladas por metro será el Momento Flector en (s). Se repite para varios puntos y tenemos la Curva de Momentos Flectores. d)  Cuando en los diagramas nos salgan curvas, calcularemos sus áreas por el procedimiento de integraciones aproximadas. Simpson, trapecio, etc., u otro cualquier procedimiento, que la experiencia o las normas dicten.

Generalidades

Se denominan costados a las estructuras laterales de la viga-casco, disponiendo una con respecto a la otra, simetría de espejo, distinguiéndose en cada costado dos zonas cuya delimitación es la flotación a plena carga, que tendrán misiones estructurales distintas, ya que la perteneciente a la obra viva estará sujeta a esfuerzos continuos mientras que la superior o de obra muerta recibirá esfuerzos dinámicos. No obstante esta diferenciación de las zonas, todo costado, hasta la cubierta resistente formará la estructura principal de la viga-casco, pudiendo existir sobre ella una continuación que ayudará a las necesidades de resistencia. El centro del costado no estará sujeto a esfuerzos máximos flectores, situándose en el mismo el eje neutro del buque, recibiendo, por el contrario, mayores esfuerzos cortantes. La estructura de los costados contribuye eficazmente a las Resistencias Longitudinal y Transversal, y está formada por los siguientes elementos:

1. Forro Exterior.
2. Cuadernas.
3. Longitudinales de Costado.
4. Bulárcamas.
5. Palmejares.

Forro Exterior del Costado

El forro exterior de costado abarca desde el canto alto de la traca de pan toque hasta la amurada, disponiéndose en forma de tracas longitudinales unidas entre sí por las “costuras”. De todas las tracas, tiene entidad propia la que se une con la cubierta, denominada “traca de cinta”, la cual recibe mayores esfuerzos de flexión por ser la que está más alejada de la línea neutra. En el caso de existir más de una cubierta, sólo una de ellas será resistente a efectos de la viga-casco y ésta será la que defina la traca de cinta.

El escantillón del forro exterior en la parte central del buque, y entre un 50 % de la eslora al centro, es de mayor magnitud que en proa y popa, pudiendo ser mayor en la zona de la flotación, cuando el buque está reforzado contra hielos.

Respecto a la situación de topes de planchas en las tracas, existen varias tendencias en las que entran como factor importante la calidad de la soldadura. Cuando existe baja calidad de ejecución se colocarán los topes alter nados de forma que estén en el centro de la distancia entre los mismos de tracas adyacentes. Si se usan medios automáticos, los topes pueden estar continuados, de forma que se creen cruces de cordones de soldadura. Este sistema tiene problemas respecto a la concentración de tensiones que se originan en el punto de cruce, que pueden dar origen no sólo a deformaciones sino también posibilidad de grietas. Si el cruce no es perfecto se han de separar una distancia mínima de 150 mm, lo cual reducirá los problemas.

Las tracas del forro, en los piques de proa y popa reducen su anchura y tienen que ser absorbidas una por cada dos, denominándose “atún” o “ladrón de traca”, cuyas dos formas son las indicadas en la figura 1.

El forro exterior puede estar interrumpido por discontinuidades, unas generales, como los escobenes, y otras propias del tipo de buque, puertas para buques de pasaje. Estas discontinuidades originarán concentraciones de esfuerzos en los laterales de las mismas que deberán ser reforzados para evitar roturas. El reforzamiento generalmente será con aumentos de espesor de las planchas o bien en algunas ocasiones, mediante la colocación de planchas dobles.

Uno de los efectos que suele ocurrir en el forro exterior, independiente de los esfuerzos, y que requiere cálculo extra, es la corrosión y desgaste. A pesar de que este efecto se puede evitar mediante un buen mantenimiento y calidad en las pinturas, muchas veces se suelen aumentar los escantillones.

Cuadernas

Las cuadernas son elementos de soporte del costado, situados según secciones transversales que tienen como funciones:

a) Contribuir a la resistencia transversal del buque.
b) Ser soporte de los esfuerzos dinámicos que recibe el forro exterior y transmitido al resto de la estructura.
c) Aumentar la esbeltez del costado para evitar el pandeo del mismo.

La cuaderna está constituida por un perfil, generalmente comercial, cuyo cálculo se hará en base al módulo resistente del mismo, asociado con un trozo de plancha. La separación de las cuadernas, en buques de estructura transversal no será mayor de 1.000 mm, por lo general, siendo separación constante a lo largo de bodegas y cámara de máquinas, pudiendo ser inferior en las zonas de proa y popa, fundamentalmente cn proa, donde harán de reforzamiento de la estructura contra el macheteo por cabezada, es decir golpes de mar con la fuerza correspondiente a la velocidad combinada del buque y las olas, además de las diferencias de presiones cuando la proa se sumerge y emerge alternativamente, lo que da origen a vibraciones.

Las cuadernas podrán ser de bodega, entrepuente y piques, variando entre ellas casi exclusivamente la separación y las dimensiones, teniendo en cuenta que en una misma sección transversal pueden existir dos tipos distintos, interrumpidos por la cubierta pero con continuidad estructural, en general con consolas a ambos lados.

Los puntos de más interés en las cuadernas son las conexiones con el resto de la estructura, fondo y cubiertas, ya que al ser estas zonas las de máximos esfuerzos de flexión, se requieren uniones sólidas que ayuden a la unión simple de las planchas. Estas conexiones dependerán del tipo de estructura que tenga tanto el fondo como la cubierta, pudiéndose dar los siguientes casos indicados en la figura 2.

Las soluciones a), b), c) y d) de la figura 2, son para buques con doble-fondo, con plancha de margen horizontal (a y b) Y perpendicular al pan toque (c y d). La forma más convencional, pero que presenta problemas al reducir la manga interior de la bodega, es la que la consola de margen toma inclinación hacia arriba, cortándose la cuaderna antes de llegar al forro interior (solución a y c). Frente a este problema, en muchas ocasiones se continúa la cuaderna para que la unión con la varenga se realice bajo la línea del forro interior, en cuyo caso ha de perforarse mediante un escote la chapa de margen; esa solución presenta la gran ventaja de no interrumpir la superficie de bodegas, pero tiene el problema de debilitar la traca de margen, con la necesidad, por supuesto, de acorbatar el perfil, trabajo que debido a la zona en que se encuentra puede presentar problemas constructivos importantes. No obstante este tipo de unión se usa con frecuencia (soluciones b y d).

Cuando el fondo es sencillo, la unión ha de hacerse directamente a la varenga, con el único problema de la interconexión de la tabla de la varenga con la del perfil que sólo es fácil cuando éste corresponde a uno en “T”. En los casos más generales, con perfiles en ángulo o llanta con bulbo, se aprovechará la consola a la que se le colocará una tabla para dar continuidad de formas (figura 2, e y f). Asimismo, la consola de margen podrá formar parte de la varenga o ir sobre la tabla de la misma. 

Como casos generales, se puede observar que la unión de las cuadernas con la estructura del fondo se hace a través de la consola de margen, que suele disponer de tabla, armada o afaldillada, y que la conexión es a la varenga. Cuando no existiesen varengas, situación que sólo se presenta en buques con fondo de estructura longitudinal y costados transversales, se agrandará la consola de margen, hasta que conecte con el primer longitudinal de fondo o vagra, pudiendo la consola estar dividida por el forro interior. Estas soluciones constructivas pueden ser usadas con fondo sencillo o doble-fondo, indistintamente (figura 3).

En cuanto a la unión con las cubiertas, aunque es similar se estudiará una vez vistos los baos.

Para cuadernas de entrepuente las soluciones constructivas del extremo bajo son iguales que las de bodegas con forro interior horizontal, pudiéndose dar el caso de soldadura directa la cabeza del perfil a la plancha de trancanil, sustitutiva en cubiertas de la de margen. Las cuadernas de pique, al tener éstos estructura de fondo sencillo, la unión será igual que en bodegas.

Las cuadernas podrán disponer de groeras para el paso de soldadura de las costuras de tracas del forro exterior.

Longitudinales de Costado

Los longitudinales de costado son elementos de soporte de estructura similar a las cuadernas, pero en sentido longitudinal, los cuales tienen como funciones:

a) Contribuir eficazmente a la resistencia longitudinal.
b) Ser soporte de los esfuerzos dinámicos que recibe el forro exterior y transmitido al resto de la estructura.

La separación de los longitudinales de costado es similar a la de las cuadernas, entre 700 y 1.000 mm., siendo continuos a lo largo de la eslora, Cuando existan mamparos transversales estancos, la continuidad se dará por consolas, o bien atravesándolos por escotes que posteriormente se acorbatarán.

En general, el uso de longitudinales de costado es para buques de eslora superior a los 130 mts., los cuales requieren una gran resistencia longitudinal, lo que hará que los perfiles usados sean de escantillón superior 11 las cuadernas, obligando a veces a perfiles armados en forma de “T” o “L”. Puede darse el caso que los longitudinales de costado no ocupen la totalidad de la eslora del buque, disponiendo éste de zonas como la Cámara de Máquinas, con cuadernas y bodegas con longitudinales, o bien en buques con entrepuentes de estructura transversal y bodegas longitudinales.

Bularcamas

Las bulárcamas son elementos de resistencia transversal, que forman secciones reforzadas con las varengas y baos reforzados. Son elementos de gran resistencia que existen tanto en buques con estructura transversal como longitudinal, colocándose en el primer caso alternado con las cuadernas y equidistante entre sí. En buques con estructura longitudinal son las bulárcamas de gran importancia, pues son los únicos elementos transversales estructuralmente.

Por estas causas son misiones de las bulárcamas las siguientes:

a) Ser elementos fundamentales en la resistencia transversal del buque.
b) Ser soportes eficaces del forro exterior del costado.
c) Ser sujeción de los longitudinales de costado, recibiendo los esfuerzos que éstos trasmitan.

La estructura de una bulárcama está formada por un alma de plancha, que podrá disponer de escotes para el paso de longitudinales si existen, con una tabla, formando “T” o “L”.

Cuando existen mamparos longitudinales, la bulárcama tendrá en el mismo plano transversal y sobre el mamparo un elemento similar denominado “contrabulárcama”, unida mediante traviesas, para formar un anillo de gran resistencia estructural.

A todo el conjunto, de uso muy generalizado en buques petroleros, se le del10mina “bulárcama”, aunque realmente sean varios refuerzos independientes.

La unión de la bulárcama con la estructura del fondo se hace de forma directa, ya que la anchura del alma es tal que no requiere de consolas de margen. Así cuando el fondo es sencillo (figura 4.a), sólo será necesario dar una pequeña curvatura a la parte lateral de la varenga que unirá con pié de la bulárcama.

Cuando es doble-fondo, la bulárcama se soldará directamente al forro interior, tanto alma como tabla, pudiendo sustituir el pie de la bulárcama a la consola de margen (figura 4.b). Este tipo de uniones son de gran facilidad y muy efectivas para formar los anillos transversales.

Palmejares

Los palmejares son elementos reforzados en sentido longitudinal, disponiendo de poca importancia en la resistencia longitudinal del buque, por ser elementos muy aislados. Como misiones fundamentales de los palmejares son:

a) Ser soporte del forro exterior.
b) Ser sujeción de las cuadernas, para mantener su posición con respecto al forro y trasmitir los esfuerzos de las mismas al resto de la estructura.

Los palmejares están formados por alma de plancha y tabla, con aligeramientos para paso de las cuadernas cuando estén en estructuras transversales, como es lo normal, teniendo un escantillón similar a las bulárcamas para efectos de hacer cruces eficaces (figura 5).

El palmejar se interrumpe no sólo en el cruce con la bulárcama, sino también en mamparos, realizándose la conexión mediante consolas, teniendo en cuenta que casi siempre coincidirá el plano del palmejar con el de los refuerzos horizontales de los mamparos, tanto transversales como longitudinales, formando anillos longitudinales reforzados en sentido horizontal.

Cuando la estructura de costado es longitudinal, el número de palmejares se reduce e incluso no es necesario su colocación, debido a que la escasa resistencia longitudinal que da es suministrada por los longitudinales del costado y la función de sujeción sólo se limita a las bulárcamas, a las cuales se les puede dar a través de consolas que conectan con los elementos sencillos. En general el número de palmejares suele ser mínimo en estructuras de costado, uno o dos y dependiendo por supuesto del puntal de bodega o entrepuente.

Abertura en los Costados.

En algunos tipos de buques, tales como ferrys, roll-on/roIl-off, son necesarias aberturas en los costados para el movimiento de personal y carga, que han de ser normalizadas de tal manera que no afecten de forma sustancial a la resistencia estructural, tanto transversal como longitudinal, al mismo tiempo que garanticen los cierres una perfecta estanqueidad.

cuando se realiza una abertura en una plancha de forro se ha de tener en cuenta el efecto negativo que se produce con respecto a la resistencia del conjunto, ya que se crea por una parte una reducción de material y por otra se cortan las líneas de fuerza que circulan a lo largo del acero cuando éste está sujeto a esfuerzos en alguna de sus partes, principio en el que se basa la transmisión de la que se lleva hablando en todos los puntos anteriores.

Especificando para cada uno de estos puntos, se ha de tener en cuenta que la resistencia de la estructura está dada por las planchas y los elementos de soporte, como son las cuadernas, longitudinales, etc. La abertura por lo general va a afectar ambos y la compensación puede realizarse mediante los siguientes principios:

a) Reforzamiento de las planchas que rodean la abertura mediante espesores más grandes que los que existían sin la misma.
b) Aumento de los elementos de soporte, de forma que aquellos que se interrumpan se unan a otros y el conjunto antes y después de la abertura tenga igual resistencia.
c) Colocación de cierres que una vez apretados, además de la estanqueidad, proporcionen resistencia a la estructura.

A efectos de evitar en las esquinas concentraciones de esfuerzos, por una superposición y ruptura de las líneas de fuerza, se deberán hacer redondeadas o con grandes refuerzos. Siguiendo esta serie de principios se puede garantizar cualquier tipo de abertura.

En la figura 6 se puede apreciar la modificación de la estructura, pudiéndose comparar entre la misma con o sin abertura. Es de destacar que los principios anteriormente indicados se han cumplido, primero con un alimento de espesor en la plancha que rodea a la abertura, y en segundo lugar con el reforzado alrededor de la misma que recibirá esfuerzos de las cuadernas y bulárcama en sentido transversal y del palmejar longitudinalmente, creándose un doble palmejar a ambos lados y una doble bulárcama que en general se puede decir que forman una estructura similar a

una brazola interior. Solo faltaría la estructura resistente del cierre que deberá estar compuesta de plancha reforzada con elementos de soporte, tipo llanta o perfil que tenga una estructura similar a la general del costado.

Conjunto estructural de los costados.

Como se ha visto, los costados del buque están formados por planchas en forma de tracas longitudinales con un reforzado de elementos en sentido longitudinal o transversal.

En sentido longitudinal los esfuerzos están concentrados en la parte baja y alta, es decir en las zonas de pan toque y en las intersecciones con la cubierta principal, traca de cinta, disminuyendo a medida que se alejan de estas zonas, hasta que al Ilegal’ a la línea neutra son nulos. Esta línea está situada en el costado, por lo tanto los requerimientos estructurales son mínimos, y por lo general la plancha del forro exterior suele tener casi la resistencia longitudinal necesaria para todo el conjunto, pudiéndose dar por medio de longitudinales de costado la que falte.

Transversalmente existen las bulárcamas y los mamparos transversales que podrían dar una resistencia apropiada; no obstante los escantillones y separación tan poca de las bulárcamas serían tan grandes que sería un problema la utilización de bodegas, requiriéndose por lo tanto las cuadernas para hacer un reforzado más uniforme.

Las principales combinaciones de los elementos de soporte, tanto simple como reforzado, cumplen con los siguientes principios:

a) Siempre existen bulárcamas.
b) Para buques de más de 130 mts. de eslora se recomiendan estructuras con longitudinales de costado.
c) Para buques pequeños se recomiendan cuadernas sujetas por uno o dos palmejares, cuando la altura del puntal así lo requiera.

En la figura 7 se pueden observar las dos formas clásicas de hacer un costado. En la solución (a) se trata una estructura transversal y en la (b) longitudinal.

Apéndices de Forro Exterior

Son apéndices del forro exterior:

1. La quilla de balance.
2. Los cintones.
3. Quilla de balance

El perfil que suele usarse para quilla de balance es la llanta con bulbo, que podrá soldarse directamente a la traca de pan toque o a través de una pletina (figura 8), a la que se soldará o remachará, ya que es siempre conveniente que la unión no sea resistente para que cuando existan esfuerzos localizados esta se desprenda sin afectar a la traca de pantoque. Para ésta solución se suelen usar soldaduras discontinuas que reduzcan el área efectiva de sujeción (figura 9).

Curvas de pesos, empujes y cargas.

a) En aguas tranquilas los esfuerzos carecen de uniformidad longitudinal, tanto en los pesos como en las formas del casco. Esto se puede acentuar por un desigual reparto de carga, que puede dar lugar a importantes momentos flectores. Se tiene que cuidar la distribución longitudinal de carga y lastre, para reducirlos a valores aceptables.

b) En olas se crean nuevos momentos, por el incremento desigual del empuje a lo largo de la eslora del buque. Los máximos valores de dichos momentos, suceden, cuando el buque navega proa o popa a las olas, que tienen su misma longitud, y la cresta o seno en su cuaderna maestra.Para el cálculo de estos momentos flectores críticos y correspondientes esfuerzos cortantes, creados por las flexiones longitudinales, es necesario construir primero la curva de “cargas”, para lo que se necesita, construir primero las curvas de la distribución longitudinal de pesos y empujes.

Curvas de bonjean

Las curvas de Bonjean, nos da el área transversal sumergida de cualquier sección, en cualquier calado; y se puede usar para calcular con precisión el volumen total sumergido del buque. En el caso que estamos, la utilizamos para determinar la distribución longitud in al del empuje, en toneladas por metro.

Esfuerzos transversales

Desplazamiento

1. La presión del agua que actúa sobre la obra viva. El fondo y los costados tienden a ser hundidos (como se indica con línea punteada en la figura anterior) por lo que deben ser calculados (cuadernas, longitudinales de fondo, etc.) para resistir dicha presión. Comparativamente, esta presión es moderada en los buques de superficie pero eel esfuerzo primordial en los submarinos.
2. La deformación transversal por esfuerzo de inercia. Al rolar el buque hacia una banda, la parte superior de la obra muerta y la superestructura tienden a ser “arrancadas” por la fuerza de inercia debida a la aceleración tangencial del movimiento oscilatorio de rolido; los “marcos” formados por las cuadernas y baos respectivos tienden a deformarse (como se señala con línea punteada en la figura siguiente); los esfuerzos así generados deben ser absorbidos por aquellos elementos estructurales y sus conexiones.

Cuando un barco se mueve en balance, la cubierta tiende a moverse lateralmente en relación a la estructura del fondo, y el forro de un costado se mueve verticalmente en relación con al otro costado. Este tipo de deformación se conoce como “estanterías”. Los mamparos transversales principales resisten la deformación transversal tales, la contribución de la cuaderna es insignificante siempre que el mamparos están en su espaciamientos regular habitual. Cuando los mamparos transversales son ampliamente espaciados las cuadernas y las vigas se puede introducir a compensar.

Torsión

Cuando un cuerpo está sujeto a un momento de torsión que es comúnmente conocida como par, el cuerpo se dice que está en “torsión”. Un buque con la proa oblicuamente (45°) a una ola será objeto de corregir los momentos de dirección opuesta en sus extremos al torcer el casco y ponerlo en ‘torsión’. En mayoría de los buques estos momentos de torsión, y esfuerzos son insignificantes, pero en los buques con aberturas de cubierta muy amplia y de largo son significativos. Un particular ejemplo es el buque de contenedores más grande donde en la obra muerta de una caja de torsión y pesada estructura de vigas incluyendo la cubierta superior se ofrece para dar cabida a la esfuerzos de torsión (véanse las figuras 4 a y 4 b).

La fractura frágil se produce cuando un material elástico de otro modo se fractura sin ningún signo aparente o poca evidencia de deformación del material antes del fracaso. La fractura se produce de forma instantánea con poca advertencia y la estructura general del buque no tiene por qué estar sujeto a una tensión alta en el momento. El acero dulce utilizado ampliamente en la construcción de buques es particularmente propenso a las fracturas frágiles dadas las condiciones necesarias para desencadenar. El tema es demasiado complejo para se tratará en detalle en este texto, pero se sabe que los siguientes factores influyen en la posibilidad de rotura frágil y se tienen en cuenta en la selección del diseño y materiales de los buques modernos.

(a)  Una muesca fuerte está en la estructura de la que inicia la fractura.
(b)  Un esfuerzo de tensión está presente.
(c)  Existe una temperatura sobre la cual la rotura frágil que no se produzca.
(d)  Las características metalúrgicas de la lámina de acero.
(e)  La placa gruesa es más propensa.  

Fallas por Fatiga

A diferencia de fractura frágil, fractura por fatiga se produce muy lentamente y puede de hecho tomar años para propagarse. El mayor peligro con fracturas de fatiga es que ocurren en bajas tensiones que se aplican a una estructura en varias ocasiones durante un período de tiempo ( Figura 5 ). Una grieta de fatiga, una vez iniciado puede crecer desapercibido hasta que el miembro de soporte de carga se reduce a un área de sección transversal lo cual es insuficiente para soportar la carga aplicada. Las fallas por fatiga se asocian con las muescas afilados o discontinuidades en las estructuras, y son especialmente frecuentes en los “puntos duros”, es decir, las regiones de alta rigidez en las estructuras del buque.

Con el crecimiento en el tamaño de los petroleros, graneleros y portacontenedores ha aumentado el uso de aceros de alto límite elástico en su casco estructuras. Las sociedades de clasificación que se comercialicen posteriormente especiales énfasis en el análisis del comportamiento a la fatiga de las estructuras más grandes, por lo general en un ciclo de 25 años de vida, como parte de su proceso de aprobación.

Pandeo

Con el aumento sustancial en el tamaño de los petroleros, graneleros y contenedores en los últimos años una mayor atención ha tenido que tener en cuenta la resistencia al pandeo de los paneles de placa rígida que constituyen el forro.

El pandeo de un miembro estructural cargado en la compresión puede ocurrir en un nivel de esfuerzo que es sustancialmente menor al límite de elasticidad del material ( véase Figura 6 ). La carga de pandeo en el cual se produce es una función de la estructura miembros de la geometría y el módulo de elasticidad de los materiales en lugar de la materiales de la fuerza. El ejemplo más común de fallo es el pandeo colapso de un pilar con una carga de compresión. Un panel de placa rígida en la compresión también tendrá una carga crítica de pandeo, cuyo valor depende del espesor de la placa, las dimensiones no compatibles, las condiciones de borde de apoyo y el módulo de elasticidad de los materiales. A diferencia de la columna, sin embargo, ligeramente superior a esta carga no necesariamente se traducirá en el colapso de la placa, pero sólo en deformación elástica de la parte central de la placa de su plano inicial.

En los últimos años Lloyds Register ha introducido a los petroleros de más de 150 metros de longitud las normas que contienen las fórmulas para comprobar la capacidad de deformación de banda plana y sus principales refuerzos de apoyo. Cuando más evaluación de pandeo se requiere un equipo basado en la placa rígida generales y locales panel de evaluación final de pandeo procedimiento de evaluación de la fuerza se utiliza.

Curva de esfuerzo cortante y momento flector

El esfuerzo cortante y momento flector de cualquier sección de un buque, se determina en primer lugar, por el cálculo de la curva de carga. Se ha demostrado anteriormente, que el esfuerzo cortante de cualquier sección de una viga, es la suma algebraica de las cargas que actúan a uno u otro lado de la sección. También que el momento flector que actúa en cualquier sección de la viga, es la suma algebraica de los momentos que actúan a uno u otro lado de la sección. Igualmente se ha demostrado que el esfuerzo cortante en cualquier sección, también es igual al área bajo la curva de carga, desde uno de los extremos a la sección considerada. Así como que el momento flector de una sección, también es igual al área bajo la curva de esfuerzos cortantes del mismo extremo a dicha sección. En estas condiciones queda demostrado, que la curva de esfuerzos cortantes es una integral de primer orden de la curva de cargas. La de momentos flectores es una integral de primer orden de la de esfuerzos cortantes y de segundo orden de la de carga. Como la viga y el casco del buque para estos efectos, está más que demostrada su identidad, quiere decir, que el cálculo de todos estos elementos se hace exactamente igual que para la viga, y todo lo que hemos dicho para ella, se dice para el casco del buque.
En la (Fig. 11) tenemos las tres curvas representadas, en este caso, considerando que el buque flota en aguas tranquilas. Vamos a señalar algunos puntos importantes de estas curvas:
a)  Predomina el efecto negativo en la curva de carga, desde el origen hasta  aproximadamente un cuarto de la eslora, donde cambia de signo y se hace positiva; sigue positiva durante media eslora (a lado y lado de la cuaderna maestra), y cuando falta otro cuarto de eslora para llegar a su extremo, cambia de signo y se hace nega­tiva otra vez.
b)  La curva de esfuerzo cortante tiene su máxima ordenada, cuando la de carga se anula, o sea, cuando cambia de signo. El esfuerzo cortante tiene su máximo valor sobre el casco, a un cuarto de eslora contada desde sus extremos. Se anula en la sección media o maestra.
c)  La curva de momentos flectores tiene su máxima ordenada cuando se anula la de esfuerzo cortante, o sea, en la sección media o maestra.

Dibujadas las curvas anteriores en aguas tranquilas, se hacen los cambios en la distribución de los empujes por olas, y se trazan las nuevas curvas de carga, esfuerzo cortante y momento flector del buque, en sus condiciones de  quebranto y arrufo.

Ejemplo:
Una barcaza de forma prismática y construcción uniforme, tiene 36 metros de eslora, y un peso vacía de 360 toneladas. Está dividida en cuatro espacios de carga, mediante mamparos divisorios.
Las bodegas están cargadas como sigue:
Bodega núm. 1: 189 toneladas.
Bodega núm. 2: 216 toneladas.
Bodega núm. 3: 261 toneladas.
Bodega núm. 4: 162 toneladas.

Se pide:
Construir los diagramas de carga y esfuerzos cortantes, calculando después los momentos flectores en los mamparos divisorios, y la  abscisa  de la sección transversal donde el momento flector tiene un valor máximo, supuesto la barcaza flotando en aguas tranquilas.

Comentario : Por tener forma prismática, todas la secciones transversales son iguales (rectángulos), por tanto, los empujes son constantes. La construcción uniforme, quiere decir que el peso de Tonelada por metro, cuando la barcaza está vacía, es constante, y también como los empujes, homogéneamente distribuidos. Por tanto, los esfuerzos sólo son producidos al cargar las bodegas, por el desigual reparto de pesos, y por tanto de empujes en las distintas secciones, apareciendo las cargas.

Siguiendo con el ejercicio, tenemos que:
– Barcaza vacía (Toneladas por metro)  = 360 Ton. / 36 m. = 10 Ton./m.
-Total Peso Barcaza cargada  = 360 + 189 + 216 + 261 + 162 = 1.188 Ton.

Con estos datos trazamos las curvas de Peso y Empuje. La sumamos algebraicamente, y obtenemos las ordenadas de la Curva de Carga. Calculamos el área de los rectángulos, y tenemos las ordenadas de la Curva de Esfuerzos Cortantes. Ahora calculemos los Momentos Flectores en los mamparos divisorios, y la abscisa de la sección transversal donde el momento flector tiene un valor máximo.
Empuje por metro (Toneladas por metro) = 1.188 Ton. /36 m. = 33 Ton./m.

Con estos datos trazamos las curvas de Peso y Empuje. La sumamos algebraicamente, y obtenemos las ordenadas de la Curva de Carga. Calculamos el área de los rectángulos, y tenemos las ordenadas de la Curva de Esfuerzos Cortantes. Ahora calculemos los Momentos Flectores en los mamparos divisorios, y la abscisa de la sección transversal donde el momento flector tiene un valor máximo.

Primer momento flector  (Mamparo 1º) = 9 x 18/2 = 81 Ton. m.
Segundo momento flector  (Mamparo 2o) = 16 x 45/2 – 9 = 351 Ton.m.
Tercer momento flector  (Mamparo 3o) = 45 x 9/2 = 202, 5 Ton.m.
Máximo Momento flector , donde el esfuerzo cortante se anula, la abscisa como la línea base la tenemos a escala, es de 16 metros. Por tanto:
Máx. Momento flector  = 16 x  45 /2 = 360 Ton. m.

Ejemplos
Revisar y analizar los siguientes ejemplos.

Influencia del reparto de la carga en los diagramas de esfuerzos cortantes y momentos flectores

El buque está diseñado para soportar unos esfuerzos cortantes y momentos flectores máximos, siempre que se haga una distribución razonable (estiba) de los pesos en los espacios de carga (bodegas y entrepuentes), y de lastre y combustible, en los tanques correspondientes.
En cuanto la distribución no sea razonable, como el empuje es una constante función del calado para un buque determinado; aumenta la curva de carga, y con ella la de esfuerzos cortantes y momentos flectores.
Las Oficinas técnicas de los Astilleros, facilitan repartos de los pesos a transportar por el buque, tanto en lastre, como en diferentes condiciones de carga del mismo, así como todo o parte del combustible para el consumo del buque, con su distribución. El diseñador ha contado con todos estos datos, que el marino procura respetar siempre; pero surgen imprevistos por cualquier circunstancia, y entonces hay que tomar decisiones rápidas y eficaces, para los que la preparación técnica es imprescindible. Encontrará una gran ayuda con los aparatos de cálculo de los esfuerzos longitudinales.

Monitoreando los Esfuerzos del Buque en el Mar

Con el fin de mejorar la seguridad durante las operaciones a bordo de movimiento en tiempo real y el equipo de información de control de esfuerzos puede ser suministrada por Lloyd’s Register a un buque a petición particular. Esto implica la adaptación de la cepa de indicadores a la estructura de la cubierta, un acelerómetro y un ordenador personal con un software que muestra las lecturas de la tensión y el movimiento de buques en el puente. Se activa una alarma si los límites de seguridad se exceden, lo que permite medidas correctivas que deben adoptarse. Cuando este equipo se ha instalado la notación de evaluación ambiental estratégica es asignado y si junto a un registrador de datos de la notación es asignado MAR (R).

Deformación local transversal por inercia

Esfuerzos locales son aquéllos que afectan zonas limitadas del buque. Son muchos y variados en carácter e importancia, siendo los más frecuentes los siguientes:  

1. Cargas internas concentradas:  grandes pesos de máquinas, superestructuras, cargas, etc. cuyos pesos deben ser resistidos por superficies relativamente pequeñas del fondo o cubiertas. Originan tensiones considerables en esos lugares que deben    ser convenientemente reforzadas.
2. Cargas externas concentradas : presión de los picaderos y puntales con el buque en seco; presión concentrada en una zona del fondo por varadura, explosiones o impactos.
3. Impactos contra el agua:  la proa, por efecto del cabeceo navegando adquiere un movimiento de ascenso y descenso que puede provocar golpes violentos contra ella en cada cabeceo, causando esfuerzos muy severos que deben ser resistidos por la estructura de la proa, causa por la cual siempre es considerablemente reforzada.
4. Esfuerzos dinámicos locales : todos los pesos del buque adquieren cierta aceleración, debido a los movimientos en el mar y, en consecuencia, son llamados por fuerzas de inercia. Por ejemplo, durante el rolido la máquina tiende a “ser arrancada” de sus fundaciones, los palos tienden a ser flexionados, etc. Estos esfuerzos son importantes y ello explica la robustez de las estructuras del buque comparado con las construcciones terrestres.
5. E sfuerzos locales originados por esfuerzos estructurales : por las flexiones que sufre la viga-buque en condición de quebranto o arrufo se comprimen las chapas del fondo o de la cubierta superior, ocurriendo lo contrario con las opuestas. Como un caso ejemplo, una chapa de la cubierta superior apoyada entre dos baos sucesivos se encontrará comprimida durante el arrufo y, si se la considera como estructura aislada, podrá pandearse. Siendo susceptibles al pandeo, las chapas tiene espesores y refuerzos adecuados para evitar tal posibilidad.

Estructura del Fondo

Fondo y Doble fondo

Recibe el nombre de Fondo, si recordamos, la forma más o menos de prisma rectangular de la viga casco, con las aristas redondeadas y ciertos afinamientos a proa y popa; a la base del prisma, a las planchas del forro exterior, donde el buque recibe el empuje verticalmente.
Además del Fondo, en esta parte del buque tenemos que distinguir:
a) Tapa del doble fondo, que es como un segundo forro exterior en la parte inferior del casco (fondo); su misión es tanto por seguridad como por resistencia.
b) Espacio del doble fondo ó Doble fondo, es la zona comprendida entre el doble forro, o sea, entre el fondo y la tapa del doble fondo. Nos interesa su estudio, tanto desde el punto de vista, resistencia estructural, como de su división celular; para contener combustible, lastre y líquidos residuales; además de todo el servicio de tuberías, válvulas y sondas. Ver (Fig. 5).

Fondo

Sus funciones en general son:
a) Tener la estanqueidad necesaria al agua del mar. T ener la suficiente resistencia para soportar el empuje del agua, y transmitirla al resto de su estructura interna, para que resista como un todo homogéneo. Su estructura interna está formada por: Quilla vertical con sus refuerzos, longitudinales de fondo y sus contretes, vagras, varengas y tapa del doble fondo.
b) Soportar los esfuerzos longitudinales dando la rigidez necesaria.
c) Contribuye a los esfuerzos transversales.
d) La quilla plana, la quilla vertical, y la traca central de la tapa del doble fondo:  forman una viga en doble “T”, que constituyen algo así como la columna vertebral del buque. En la (Fig. 5) tenemos un esquema de la zona. La quilla vertical, también es una vagra que está en el plano de crujía o diametral del buque.
El fondo está formado por tracas de planchas de anchura y espesor determinado, y que se mantienen en gran parte de la longitud del casco. El espesor según el Reglamento de las Compañías Clasificadoras, es forzoso mantenerlo en los 3/5 de su eslora, con reducción progresiva hacia los extremos de proa y popa. La traca de quilla tiene una normativa distinta al resto de las tracas del fondo; en un barco normal de carga su escantillón puede ser, de un ancho de 1.425 mm. y un espesor de 20 mm. La traca de quilla se une en los extremos de proa y popa, mediante unas planchas extremas de forma apropiada con la roda y el codaste.
Las tracas adyacentes a la de quilla, se llaman de Aparadura, y se suelen numerar con letras mayúsculas del abecedario A, B, etc., hasta la del extremo superior del casco, llamada de Cinta. Otra traca, que aparte su letra de orden, se localiza por su nombre, es la de Pantoque. Traca curva, que sirve de unión del fondo con, el costado. Recordamos que esta traca, y en particular la de cinta, está sometida a grandes esfuerzos por flexión transversal (pandeo), durante los balances.

Conjunto estructural de un fondo sencillo

La estructura de fondo sencillo se puede afirmar que prácticamente está en desuso para determinadas zonas del buque, como son las bodegas, pudiendo existir en piques, cámara de máquinas, de forma parcial y en algunos buques de transporte de líquidos o con cargas paletizadas, tales como contenedores. El gran problema de un fondo sencillo es la falta de uniformidad en el mismo, requerimiento importante en bodegas, y el desaprovechamiento del espacio o volumen entre la estructura del fondo, caso que no ocurre con el transporte de líquidos.

Conjunto estructural de un Doble Fondo

El doble-fondo puede disponer de estructura longitudinal, transversal y mixta, no existiendo alternativa preferencial entre ellas. Las diferencias serán en el tipo de elementos, así un doble-fondo longitudinal no podrá tener varenga s abiertas y las llenas tendrán una separación igual a las bulárcamas de los costados, mientras que tendrá longitudinales de fondo y forro interior y reducido número de vagras, solo las mínimas requeridas y si se necesitan para la separación de tanques (Fig. 17).

Quilla

La quilla es el elemento central del fondo del buque, la cual contribuye sustancialmente a la resistencia longitudinal, al mismo tiempo que es un elemento básico de distribución de esfuerzos locales causados durante la construcción del buque, ya que ha de soportar prácticamente la totalidad del peso del mismo. Cuando al buque se le efectúan reparaciones en seco, será quilla el elemento de apoyo y por lo tanto de distribución de esfuerzos al resto de la estructura.

La estructura de la quilla vertical, además de las misiones de resistencia, cumple una función de compartimentación del fondo, principalmente en dobles-fondos, o de interconexión de otros elementos estructurales, como es d caso de hacer intercostales a las varengas en el centro del buque, evitando e le esta forma uniones entre trozos de varengas en forma de plancha. Por otra parte la altura de la quilla vertical define la altura de la estructura del fondo, tanto cuando es sencillo como cuando es doble fondo, teniendo en los casos de buques con Astilla Muerta una mayor altura y por lo tanto resistencia que el resto de los elementos longitudinales, y similar a estos en los casos de fondo plano. La quilla vertical puede así mismo absorber el asiento de proyecto con el fin de hacer horizontal el piso de la bodega.

Varengas

Las varengas son refuerzos de plancha o perfil situados transversalmente en el fondo, formando en los buques conjuntamente con las cuadernas o bulárcamas de costado y los baos de cubierta los anillos de Resistencia Transversal del buque.

La varenga según su constitución puede ser de tres tipos:
1. Varenga llena.
2. Varenga estanca.
3. Varenga abierta.

La varenga llena  (Fig. 9) es la constituida por una plancha a la que se hacen aligeramientos para reducción de peso y escotes para paso de longitudinales, en estructuras mixtas o longitudinales de fondo. Este tipo de varenga es la más usada, ya que tanto en estructuras de fondo sencillo o de doble-fondo, puede utilizarse al mismo tiempo que es fácil de construir con los medios de trabajo que actualmente tienen los astilleros.
La forma de la varenga llena dependerá de:
a)  Tipo de fondo  (sencillo o doble-fondo).
b)  Inclinación del fondo  (con Astilla Muerta o sin ella).
c)  Intersección entre traca de margen y pantoque .
d)  Estructura del fondo  (longitudinal y transversal).

Vagras

Las vagras son elementos de soporte del fondo en sentido longitudinal, cuya estructura es similar a las varengas llenas y estancas, estando destinadas a colaborar eficazmente con la Resistencia Longitudinal del buque al mismo tiempo que reforzar las varengas contra deformaciones de pandeo repartiendo los esfuerzos que reciben.
La vagra es un elemento paralelo a la quilla vertical, pudiendo llamarse a ésta vagra central, por lo que re fuerza las misiones de resistencia de ella, pudiendo ser intercostales o continuas según estén o no interrumpidas por las varengas, siendo la forma más usual la intercostal con cualquier tipo de estructura.
Al igual que las varengas, las vagras pueden ser usadas como separación de tanques con o sin espacios vacíos (cofferdam).
El número de vagras depende de la manga del buque y de la estructura que tenga el fondo, ya que como se dijo anteriormente .al ser un elemento de resistencia longitudinal, la existencia de longitudinales de fondo reduciría el número de las mismas. Puede darse el caso de que las vagras no sean paralelas a crujía en algunas zonas del fondo, aunque esta solución complica el desarrollo de los elementos y por lo tanto no suele usarse.

Longitudinales de Fondo

Los longitudinales de fondo son perfiles de tipo comercial (laminados en T, L, o llanta de bulbo), o armados (T o L), situados en el fondo del buque y paralelos a crujía, que tienen como misiones:

a) Ser elementos eficaces para la resistencia longitudinales del casco.
b) Ser elementos de soporte del forro exterior del fondo para evitar el pandeo del mismo.
c) Ser elementos de reparto de esfuerzos a la estructura transversal del fondo y de esta al resto de la estructura.

Forro Interior

El forro es una estructura exclusiva del sistema de doble-fondo, y está formado por tracas longitudinales, generalmente unidas al resto de los elementos de soporte estructural, tales como quilla vertical, vagras y varengas. Como misiones más importantes del forro interior son:
a) Contribuir eficazmente a las resistencias transversal y longitudinal.
b) Crear una superficie plana y resistente para la carga.
c) Delimitar el volumen de los tanques profundos que podrán tener uso independiente del de la bodega, al mismo tiempo que proteger a esta de inundaciones por rotura del forro exterior del fondo.
Como se ha indicado, las planchas tienen como elementos de soporte los mismos que el fondo, y cuando es estructura longitudinal, longitudinales similares a los del fondo que formarán estructuras que podrían denominarse “vagras abiertas” por ser similares a las varengas abiertas. De todas las tracas existentes, en cuyo escantillón pueden influir los medios de carga y descarga del buque, tiene entidad propia la que se une con el pantoque, denominada “traca de margen”. Esta traca puede adoptar distintas formas, de acuerdo a la inclinación con que se una a la de pantoque, usándose generalmente tres posiciones básicas: Perpendicular al pantoque, horizontal e inclinada hacia arriba. El adoptar cualquiera de estas soluciones depende de una serie de factores, como son:
1. Condicionantes constructivos.
2. Necesidad de sentina.
3. Necesidad de tanques profundos especiales,
Según estos puntos se tiene que cuando un buque requiere por el tipo de carga un sistema de achique de líquidos constante, se ha de disponer de sentinas y se aprovecha en tal caso los costados para realizada mediante la colocación de la plancha o traca de margen perpendicular al pantoque, situando los pozos de sentina en los que colocarán las aspiraciones de las bombas de achique. Esta solución fue muy usada en los buques remachados, por facilidades de tipo constructivo y de resistencia de la unión (figura 13 .a), En la actualidad, con la soldadura, aunque sigue usándose, es más corriente la plancha horizontal, con lo que se le da forma plana al fondo de la bodega (Fig. 13. b).

Para buques tipo Granelero por necesidades de la carga y de tanques profundos grandes, se usan las planchas de margen inclinadas hacia arriba. La importancia de la tranca de margen se basa en que es el elemento que va a servir de unión entre las estructuras del fondo y del costado, siendo soporte de las consolas de margen, que unirán cuadernas o longitudinales de costado con las varengas o longitudinales de fondo, aunque como elemento estanco deberá ser continuo y por lo tanto interrumpirá la unión. La traca de margen puede adoptar distintas formas en un buque dependiendo, por supuesto, de la zona del mismo.
Todo forro interior se encuentra sujeto a aberturas, que han de realizarse para permitir visitas al interior del doble-fondo que son los Registros. El registro es una abertura de dimensiones tales que permitan el paso de un hombre (350 x 450 mm, como mínimo) y que ha de disponer de una tapa resistente y estanca, que se asegura generalmente mediante tornillos. La forma de la abertura será elíptica u ovalada para evitar concentraciones de esfuerzos en las esquinas.
El número de registros que dispondrá un doble-fondo, dependerá del número de tanques que tenga, y serán a razón de dos por cada uno, dispuestos de forma diametral, que permitirán el paso de un hombre de uno a otro al recorrer el tanque, así como la creación posible de una corriente de aire, natural o forzada.
Los registros pueden ser de varios tipos según la carga del buque, siendo algunas de sus características las de disponer de brazolas que den resistencia al conjunto y el que los tornillos no tengan salida al interior del tanque, por efectos de estanqueidad.
Las soluciones más comúnmente usadas son las indicadas por las secciones de las Fig. 14.a y b; la a) como sistema convencional, y la b) con tapa a ras del piso.

Centro de gravedad

Los esfuerzos del buque en una determinada condición de carga pueden calcularse en la práctica a bordo. Las computadoras, hoy a bordo, hacen realizable el cálculo en poco tiempo y con toda precisión, aplicando criterios técnicos disponibles, por ejemplo, por las Sociedades de Clasificación. Estos cálculos de esfuerzo y los similares de estabilidad son imprescindibles para la planificación de la distribución de la carga y para su seguimiento en navegación, ya que el consumo de combustible y agua y su eventual compensación con lastre de mar pueden alterar sensiblemente los esfuerzos iniciales.

La posición del centro de gravedad (G) se corresponde con el punto de aplicación del peso del buque, dependiendo del desplazamiento en rosca y de la distribución de pesos que se realice para dejar el barco en unas condiciones de carga.

La posición del G quedará definida por sus coordenadas en los planos de referencia:

• Plano horizontal: desde la línea base (quilla) para su posición vertical (VG)
• Plano longitudinal: desde la cuaderna maestra para su posición longitudinal (LG)
• Plano transversal: desde la línea central para su posición transversal (TG).

La posición del centro de gravedad puede ser calculada o determinada experimentalmente. Una vez botado el barco después de su construcción el VG puede obtenerse a través de la experiencia de estabilidad, el TG debe ser cero por definición debido a la simetría del buque, y el LG puede ser calculado a partir de la observación de los calados y el asiento. 

• Estiba de la carga , Se considerará la carga estibada sobre la cubierta de carga o cubierta principal del buque, situada a proa de la zona de carga y alineada con la línea de crujía del buque, de modo que la posición transversal del centro de gravedad de la grúa coincide con la línea de crujía.
• Atraque del buque , Para poder efectuar el desembarque de la mercancía por la rampa de popa, consideraremos una posición de atraque del buque con la popa hacia el muelle, tal y como se muestra en la siguiente figura.

Las operaciones con pesos que se realizan en el barco y que modifican la posición del centro de gravedad del buque son la carga, descarga y traslado de pesos. Así, al cargar un peso, el centro de gravedad del buque se mueve hacia el del peso, mientras que al descargar un peso, el centro de gravedad se mueve en la dirección del peso pero en sentido contrario; finalmente, al trasladar un peso, el centro de gravedad se mueve paralelamente a la dirección del traslado y en el mismo sentido. 

Teoría de las vigas

La flexión de los buques se puede comparar a la flexión de las vigas en muchos casos. Este capítulo muestra los procedimientos empleados con la teoría de la viga.
El caso de calcular la fuerza necesaria de los buques se hace problemático debido a las cantidades de esfuerzos a los que son sometidas  las estructuras del buque  durante su vida útil. Estas fuerzas pueden ser divididas en dos grupos, es decir: las fuerzas estáticas y las fuerzas dinámicas.
Las fuerzas estáticas son debido a:El peso de la estructura que varía a lo largo de la longitud del buque. Fuerzas de empuje que varían en cada unidad de longitud del buque y son constantemente variables cuando el buque está en la mar. La presión hidrostática directa. Pesos concentrados locales, tales como maquinaria, postes, torres de perforación, grúas, etc. Las fuerzas dinámicas se deben a:Cabeceos, balanceos y rolido.El viento y las olas. Estas fuerzas causan cortes en varios planos y las cepas locales se establecen debido a las cargas concentradas. Los efectos se ven agravados por los cambios estructurales y discontinuidades. El propósito de este capítulo es considerar la causa de la flexión longitudinal y su efecto sobre las estructuras.

Efectos de la concentración de la carga, en una viga apoyada en los extremos (sin tener en cuenta el peso de la misma).

Si trazamos ahora un eje de abscisa con la longitud (L) de la viga, a escala, en metros, y por los extremos dos ejes de ordenadas, uno con la escala en Toneladas y el otro en Tonelada x metro. Sobre estos ejes coordenados llevamos los valores de los (E.C) y (M) en las distintas secciones, tendremos los gráficos de la (Fig. 3, b). Donde observamos el valor constante del (E.C), pero con distinto signo en cada mitad; el mínimo en los apoyos, y el máximo en el centro de la viga de los (M).

Efectos de la distribución de la carga en una viga apoyada en sus extremos.

Observando la (Fig. 4, a). Cuando el peso “P” toneladas, se distribuye homogéneamente a lo largo de una viga apoyada en sus extremos, de longitud (L); si llamamos al peso por metro de largo de la viga (p), el peso total (P) = p. L Toneladas.

La reacción en los apoyos será como anteriormente de P/2. Veamos los (E.C) a la izquierda de la sección “s”:Valor de las fuerzas (reacción) = + P/2 = + p. L/2 Toneladas.Total fuerzas a la izquierda de (s) (suma algebraica) = reacción (+) carga = p. L/2 – p. x = p (L/2 – x) Toneladas.En los apoyos el (E.C) es igual a la reacción, porque:En (R), x = O, (E. C) = p (L/2-0) = (+) p. L/2 Toneladas.En (R1), x=L, (E. C) = p (L/2-L) = (-) p. L/2 Toneladas.En el centro de la viga, como x = L/2, el Esfuerzo Cortante será(E. C) = p (L/2 – L/2) = 0 (nulo)
En la (Fig. 4, b) se hace gráficamente, -dando los anteriores valores en las distintas secciones de la viga.

En la (Fig. 8, a), el área sumergida limitada por la flotación LF, está representada por la abscisa de AB, en la Curva de Bonjean; la limitada por L1 F1 por CD.En la (Fig. 9) están representadas las Curvas de Bonjean para las distintas secciones, que se ha considerado conveniente dividir el buque. La experiencia ha marcado unas normas en lo que concierne a escalas, etc., para la exactitud de los cálculos, y que cumplen las Oficinas Técnicas de los Astilleros.
Curva de empuje
Esta curva muestra la distribución longitudinal de los empujes en toneladas por metro. Se calcula con las Curvas de Bonjean, que nos da el área sumergida de cada sección, teniendo en cuenta la separación entre ellas, tenemos el volumen, que multiplicado por la densidad del agua, nos da el empuje, para la longitud de casco considerada; se representa gráficamente como la curva de pesos en toneladas por metro, citada anteriormente.
Para el trazado de la curva de empujes del buque en olas, se superpone ésta sobre las curvas de Bonjean (Fig. 9), Y una vez ajustado que se corresponde Peso-Empuje, se calcula con dichas curvas, el nuevo reparto de empujes. En la (Fig. 10) tenemos las curvas de empuje en aguas tranquilas, y en olas (condición de quebranto y arrufo).

Tensiones y Deformaciones en los Buques

En un miembro estructural, a la fuerza aplicada por unidad de área, se la denomina “tensión”. Normalmente se expresa en libras por pulgada cuadrada (p.s.i.)o en  kg/mm2.     A la modificación correspondiente que sufre por unidad de longitud, se la denomina “deformación”. Dentro del período elástico del acero, las tensiones son proporcionales a las deformaciones. Por ejemplo, duplicando la tensión, se duplica también la deformación. Cuando la tensión tiende a extender o alargar al material, se la denomina “tensión de tracción” y produce una “deformación por tracción”. Cuando la tensión tiende a acortar o contraer al material, se la denomina “tensión de compresión” y se obtiene una “deformación por compresión”.

Para un momento flector dado, la tensión de flexión depende de la ubicación de la fibra en cuestión, tensionada, y del valor del módulo resistente correspondiente; cuanto menor sea el módulo resistente, mayor será la tensión y viceversa.

El buque puede ser comparado con una viga cajón, donde los costados del casco (ambos lados) son el alma y la cubierta y el fondo son las alas de la viga. Cuando el buque tiene más de una cubierta, generalmente a una de ellas se la denomina cubierta resistente y se la diseña de forma tal, que se la considera como el ala superior de la viga cajón. La cubierta resistente, el fondo y los costados, conocidos también como “componentes primarios de la viga casco”, constituyen lo que se denomina “envuelta resistente”. La viga casco tiene además, otros miembros, que se denominan “componentes secundarios de la viga casco”. Ambos componentes, primarios y secundarios, se muestran en la fig. 1.21. Debido a la naturaleza de las fuerzas que actúan normalmente en un buque, el momento flector longitudinal es mayor en la porción central de su eslora. Los valores de éste decrecen hacia los extremos del buque y es prácticamente despreciable en los mismos.

Algunas discontinuidades suaves y cuidadosamente controladas tal como sucede en las zonas de aberturas, extremos de la quilla de rolido, etc., y la presencia de concentración de tensiones, son inevitables en el diseño de un buque. Con excepción de estas circunstancias inevitables, las concentraciones de tensiones, particularmente aquellas que involucran discontinuidades bruscas o entalladuras (incluyendo cortes o bordes mellados, huecos en soldaduras, etc., debido a una fabricación de mala calidad), son peligrosas y deben ser eliminadas.

Una entalladura, produce un “estado de tensión triaxial” en una estructura. Dado que virtualmente en todos los casos, una concentración de tensiones estará también presente en una entalladura, la condición de tensión aumentada resultante es particularmente grave y susceptible de producir una falla por rotura.

Estas tensiones son especialmente serias en chapas de acero gruesas, debido a su elevada temperatura de transición, más la capacidad creciente que tienen estas chapas para producir tensión triaxial. Una condición de tensión triaxial significa, que la falla ocurrirá con un poco o nada de deformación. Este tipo de lidia, llamada “fractura por fragilidad”, se produce solamente por tensión de tracción y conduce a una fractura perpendicular a la superficie de la chapa, en contraste con la fractura dúctil que se desarrolla a 45° del plano de la misma.

Asimismo, la fractura por fragilidad tiene un aspecto “brilloso” y “granular” con una típica forma de espina de pescado, en oposición con el aspecto característico de la fractura dúctil, que es aterciopelado gris opaco.

Las fracturas por fragilidad, por ejemplo fisuras, están sujetas a una repentina y catastrófica iniciación y propagación. El más serio rasgo de ésta, es que este fenómeno es de una característica distinta, de la normal y supuesta característica de ductilidad del acero naval. Bajo esta característica distinta, que involucra un estado de tensión triaxial, cuando la temperatura de operación de la chapa de acero está por debajo de su temperatura de transición (como sucede en invierno), las propiedades de una falla como la fractura por fragilidad, se transforman en las de una falla por ductilidad. Bajo tales circunstancias, las fallas ocurren con una gran reducción de la tensión aplicada (y también una reducción en la deformación resultante del material), comparado con el deseado o esperado comportamiento dúctil.

La composición química de los aceros y su proceso de fabricación pueden ser graduados, para bajar la “temperatura de transición”,’ que para un conjunto dado de circunstancias, es la temperatura por sobre la cual no ocurrirá la fractura por fragilidad.

La “fractura por fatiga”, la cual es una falla que progresa lentamente durante un largo período de tiempo, puede ser producida por tensiones de tracción o compresión, o una combinación de ambas. Esta se produce como consecuencia de aplicar tensiones variables o cíclicas, durante un largo período de tiempo, según se mencionó en párrafos anteriores. Las fracturas por fatiga, pueden ser causada~ por tensiones mucho menores que las estáticas necesarias para producir fallas repentinas y catastróficas.

Los “puntos duros”, es decir, los puntos o zonas de alta rigidez en miembros estructurales muy tensionados, que en otras circunstancias se los puede considerar como relativamente blandos (o de menor rigidez), son generalmente la causa de fallas por fatiga bajo tensiones cíclicas. La unión de una escuadra rígida directamente al enchapado no rígido, de un mamparo divisorio de un tanque, es un buen ejemplo de punto duro.

Una fractura por fatiga como la que se muestra en la fig. 1.34, presenta los siguientes rasgos característicos: a) una serie de superficies suaves y pulidas, producida por el rozamiento de una contra otra y b) las líneas que indican el progreso gradual de la fisura. La fractura final, es de una textura granular y su aspecto similar a la de una fractura por fragilidad.

Como se ha mencionado anteriormente, para un buen diseño y fabricación de los detalles estructurales de un buque, se deben evitar en lo posible, las discontinuidades o las concentraciones de tensiones. A tal efecto, se deberá tener gran cuidado con los miembros estructurales primarios que componen la viga casco y con algunas zonas localizadas que serán mencionadas más adelante. Los componentes secundarios de la viga buque, también requieren una atención adecuada, en relación con el importante rol que desempeñan en la resistencia total del buque y están directamente unidos a los componentes primarios de la viga casco.

A continuación, se enumeran algunas reglas generales relativas al diseño y fabricación de detalles estructurales:

1)  Evitar dentro de lo posible, las discontinuidades en regiones de tensiones elevadas de la envuelta longitudinal resistente y en regiones similares altamente tensionadas, en los miembros longitudinales unidos a la misma.

2)  Se debe tener el mayor cuidado respecto al diseño y fabricación de discontinuidades inevitables, en las alas altamente tensionadas de la viga casco del buque, especialmente en el fondo y en la cubierta resistente.

3)  Los extremos de la estructura longitud in al del casillaje, son discontinuidad es y también son zonas de elevada concentración de tensiones. Esto es válido tanto para la estructura longitudinal del casillaje (en la cercanía del nivel de la cubierta), como para la estructura del casco a la cual está unida. Cualquier discontinuidad o imperfección adicional, es especialmente peligrosa en estas zonas y deberán ser, si es posible, evitadas. Por lo general, es necesario reforzar la estructura longitudinal del casillaje y la cubierta, así como otras discontinuidades en esa zona (la palabra “casillaje” según se utiliza aquí, incluye las sobre-estructuras, donde el costado del casillaje es una prolongación del casco).

4)  Cuando el buque está escorado, las esquinas de la viga cajón que forma el buque, contienen las fibras más alejadas del eje neutro. Como consecuencia, las tensiones de flexión longitudinales máximas pueden producirse en el trancanil, la traca de cinta o en el pantoque, que, son los que forman estas esquinas. Luego, deberán ser diseñados y fabricados con gran cuidado.

5)  El momento flector longitudinal y las correspondientes tensiones de flexión, son mayores en la porción central del buque. En consecuencia, las reglas anteriores deben ser aplicadas cuidadosamente en esa zona.

6)  Siempre que se intersecan estructuras cargadas, existe una transferencia de carga de un miembro a otro. Hay también una posibilidad de que se produzcan tensiones elevadas de corte en la intersección y en las zonas contiguas. Estas tensiones se suman a las tensiones locales de flexión (que pueden ser (elevadas o bajas) que resultan de la acción local de la viga buque. Se deberá tener entonces especial cuidado con el diseño y la fabricación de estos detalles estructurales.

7)  Los valores de las tensiones de corte pueden ser significativos, aproximadamente en la zona ubicada en la mitad del puntal de la viga casco a un cuarto de la eslora desde los extremos (a esta posición se la denomina comúnmente “puntos a un cuarto”). Esta área se debe considerar cuidadosamente con respecto a los detalles estructurales.