12. Loading Conditions - Situaciones de Carga. Portacontenedores de 2650 TEUs.

(1)

TABOADA GOSÁLVEZ, ALBERTO

PÉREZ DE MATO, BENJAMÍN

CUADERNO 12

SITUACIONES DE CARGA Y

RESISTENCIA LONGITUDINAL

PORTACONTENEDORES 2650 TEU’s

PROYECTO Nº 147

(2)

ÍNDICE

ÍNDICE ... 1

I. INTRODUCCIÓN ... 3

II. DEFINICIÓN DE LAS SITUACIONES DE CARGA ... 4

A. CONDICIONES DE CARGA ESTUDIADAS. ... 4

B. CALCULO DE LAS CARGAS EN LAS CONDICIONES CC01 Y CC02 ... 5

C. CALCULO DE LAS CARGAS EN LAS CONDICIONES CC01 Y CC02 ... 6

III. PESO MUERTO ... 7

IV. CRITERIOS APLICABLES SEGÚN REGLAMENTO ... 9

A. CRITERIOS GENERALES ... 9

CRITERIOS RELATIVOS A LAS PROPIEDADES DE LA CURVA DE BRAZOS ADRIZANTES... 9

CRITERIO DE VIENTO Y BALANCE INTENSOS (CRITERIO METEOROLÓGICO) ... 9

B. CRITERIOS ESPECIALES PARA PORTACONTENEDORES DE ESLORA SUPERIOR A 100m ... 12

C. EFECTO DE LAS SUPERFICIES LIBRES DE LOS LÍQUIDOS EN LOS TANQUES ... 14

D. ABERTURAS ... 15

E. PERFIL DE VIENTO... 16

V. CONDICIONES LÍMITE DE NAVEGACIÓN ... 17

VI. CALADOS Y ESTABILIDADES ESTÁTICA Y DINÁMICA PARA CADA SITUACIÓN ... 18

VII. RESISTENCIA LONGITUDINAL: PESOS, EMPUJES, ESFUERZOS CORTANTES Y MOMENTOS FLECTORES ... 20

A. POSICIÓN DE LA CUADERNA MAESTRA ... 20

B. CÁLCULO DE LAS CARGAS DE BUQUE VIGA. ... 20

MOMENTO FLECTOR VERTICAL POR OLA (MWC) ... 20

MOMENTO FLECTOR HORIZONTAL POR OLA (MHC) ... 20

MOMENTO TORSOR HIDRODINÁMICO (MWTC) ... 21

MOMENTO TORSOR ESTÁTICO (MSTC) ... 22

FUERZA CORTANTE POR OLA (QV) ... 22

MÁXIMO MOMENTO FLECTOR VERTICAL PERMISIBLE EN AGUAS TRANQUILAS (MS) ... 23

MÁXIMA FUERZA CORTANTE PERMISIBLE EN AGUAS TRANQUILAS (QS) ... 24

C. CARGAS DE DISEÑO GLOBALES Y CARACTERÍSTICAS DE LA SECCIÓN ... 25

D. ESTUDIO DE LA RESISTENCIA LONGITUDINAL ... 26

VIII. ESTABILIDAD DESPUÉS DE AVERÍA. ... 34

A. INDICE DE COMPARTIMENTADO ... 38

B. PERMEABILIDAD ... 38

C. CALADOS DE COMPARTIMENTADO ... 38

D. COMPARTIMENTADO GEOMÉTRICO ... 39

E. RESULTADOS ... 40

F. KG LÍMITES POR AVERÍAS ... 40

(3)

B. Situacion de carga "CC01" SALIDA PLENA CARGA TEU=13T... 47

C. Situacion de carga "CC02" LLEGADA PLENA CARGA TEU=13T ... 57

D. Situacion de carga "CC03" SALIDA EN LASTRE ... 67

E. Situacion de carga "CC04" LLEGADA EN LASTRE ... 77

F. Situacion de carga "CC05" SALIDA PLENA CARGA HOMOGENEA ... 87

G. Situacion de carga "CC06" LLEGADA PLENA CARGA HOMOGENEA ... 99

X. TABLAS RESUMEN Y CÁLCULOS DE ESTABILIDAD EN AVERÍAS ... 111

(4)

I. INTRODUCCIÓN

En este cuaderno se va a analizar el punto quizá más delicado e importante de cara a evaluar el

proyecto realizado hasta el momento. Los resultados que se obtienen permiten aprobar o no las

alternativas escogidas a la hora de definir el buque.

Para evaluar la estabilidad del buque se van a considerar una serie de criterios, cuyo cumplimiento

garantiza la seguridad operacional del buque a fin de reducir al mínimo los riesgos para éste, para la

tripulación y para el medio ambiente. Es condición necesaria que el buque cumpla con todos los

requisitos de estabilidad y resistencia longitudinal. A la hora de evaluar estas características hay que

tener en cuenta la distribución de pesos a lo largo de la eslora del buque, tanto del peso en rosca,

analizado en el Cuaderno 11, como de las distintas partidas de peso muerto, y especialmente la

situación en cuanto a llenado y posición de los diversos tanques que se definen en el Cuadernillo 4.

Existen diversos requisitos que se deben cumplir y que se clasifican en dos grupos:

o Requisitos de estabilidad intacta.

o Requisitos de estabilidad después de averías.

Ambos requisitos se explican más adelante, si bien cabe decir que en lo que se refiere a la

estabilidad intacta se aplican los criterios recogidos en el Código IS 2008 de la OMI (Resolución

MSC267(85) en lo referente a la estabilidad sin avería para todos los tipos de buques. Por otro lado

los criterios de estabilidad después de averías que se han considerado son los recogidos en el

Convenio SOLAS, Capítulo II-1, Parte B (Resolución MSC.194(80)).

El Convenio SOLAS indica el estudio de la estabilidad después de averías con el método

probabilista. En este caso se ha hecho así usando el software de arquitectura naval FORAN.

Por otro lado, es necesario definir exactamente las situaciones de carga exigidas por dichos

reglamentos para poder estudiar la estabilidad. Dependiendo del nivel de llenado de los diversos

tanques los valores de calado, trimado y posición del centro de gravedad son diferentes, variando por

lo tanto la curva de estabilidad.

Finalmente hay que comprobar que para las distintas situaciones de carga y la estructura definida

en el Cuaderno 10, la resistencia longitudinal del buque viga es adecuada. Para ello es necesario

combinar las distribuciones de pesos y empujes a lo largo de la eslora del buque. A partir de estos se

puede calcular la ley de cargas, e integrando las distribuciones de esfuerzos cortantes y de momentos

flectores.

(5)

II. DEFINICIÓN

DE

LAS

SITUACIONES

DE

CARGA

De acuerdo al Código Internacional de Estabilidad sin Avería del 2008 (Código IS 2008,

Resolución MSC.267(85)), las condiciones de carga que deben examinarse serán las generales para

buques de carga en general, y además las correspondientes a buques portacontenedores de eslora

mayor a 100 m.

A continuación se describen las condiciones de carga normales para buques de carga en general

(MSC.267(85) Apartado 3.4.1.2).

o Buque en la condición de salida a plena carga, distribuida ésta de forma homogénea en

todos los espacios de carga y con la totalidad de provisiones y combustible.

En esta situación de carga se dispondrá como mínimo el 70% de la capacidad total de

contenedores con un peso de 13 t por TEU.

o Buque en la condición de llegada a plena carga, distribuida ésta de forma homogénea en

todos los espacios de carga y con el 10 % de provisiones y combustible.

En esta situación de carga se dispondrá como mínimo el 70% de la capacidad total de

contenedores con un peso de 13 t por TEU

o Buque en la condición de salida en lastre, sin carga, pero con la totalidad de provisiones y

combustible.

o Buque en la condición de llegada en lastre, sin carga, pero con el 10 % de provisiones y

combustible.

A continuación se describen las condiciones de carga normales para buques de carga destinados a

llevar carga en cubierta (MSC.267(85) Apartado 3.4.1.3).

o Buque en la condición de salida a plena carga, distribuida ésta de forma homogénea en las

bodegas, con una cubertada de medidas y masa especificadas y con la totalidad de

provisiones y combustible; y

o Buque en la condición de llegada a plena carga, distribuida ésta de forma homogénea en las

bodegas, con una cubertada de medidas y masa especificadas y con el 10 % de provisiones

y combustible.

Adicionalmente se estudiará también la condición de buque en rosca, aunque ésta no es condición

de navegación.

A. CONDICIONES DE CARGA ESTUDIADAS.



CC00 – Buque en Rosca.



CC01 – Salida Plena Carga TEU=13t.



CC02 – Llegada Plena Carga TEU=13t.



CC03 – Salida en Lastre.



CC04 – Llegada en Lastre.



CC05 – Salida Plena Carga Homogénea.



CC06 – Llegada Plena Carga Homogénea.

(6)

B. CALCULO DE LAS CARGAS EN LAS CONDICIONES CC01 Y CC02

A continuación se presenta una hoja de cálculo con la disposición de contenedores, pesos, y

centros de gravedad desglosados, así como el resultado del peso y centro de gravedad total de la

carga.

Se establece el peso por TEU en 13 t, con un total de contenedores cargados del 71,9% de la

capacidad máxima de 2650 TEUs

Esta disposición de contenedores será la estudiada en las condiciones de carga siguientes.



CC01 – Salida Plena Carga TEU=13t.

(7)

13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 11 11 9 9 274 11 11 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 11 11 7 7 252 942 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 9 9 7 5 220 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 7 7 5 5 3 1 182 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 9 9 7 5 5 3 170 9 9 11 11 11 11 11 11 11 11 11 9 9 7 5 5 3 3 158 7 7 9 9 11 11 11 11 11 11 9 9 7 5 5 3 1 1 138 3 5 7 7 9 9 9 9 9 9 7 5 3 3 1 1 96 964 TOTAL 1906

PESO POR TEU 13 t BOD.10 POPA BOD.9 POPA BOD.8 POPA BOD.7 POPA BOD.6 POPA BOD.5 POPA BOD.4 POPA BOD.3 POPA BOD.2 POPA BOD.1 POPA

Nº TEUS 52 Nº TEUS 60 Nº TEUS 64 Nº TEUS 64 Nº TEUS 64 Nº TEUS 60 Nº TEUS 50 Nº TEUS 36 Nº TEUS 21 Nº TEUS 13

CARGA CONTENEDORES PESO 676.0 t PESO 780.0 t PESO 832.0 t PESO 832.0 t PESO 832.0 t PESO 780.0 t PESO 650.0 t PESO 468.0 t PESO 273.0 t PESO 169.0 t

P TOTAL 24778.00t XG 49.384 55.442 XG 64.344 70.402 XG 79.304 85.362 XG 94.264 100.322 XG 109.224 115.282 XG 124.184 130.242 XG 139.144 145.202 XG 154.104 160.162 XG 169.064 175.122 XG 190.158 196.216

XTOTAL 111.564m ZG 10.047 m ZG 9.239 m ZG 8.870 m ZG 8.870 m ZG 8.870 m ZG 9.239 m ZG 10.054 m ZG 10.835 m ZG 12.124 m ZG 15.914 m

ZTOTAL 16.796m BOD.10 PROA BOD.9 PROA BOD.8 PROA BOD.7 PROA BOD.6 PROA BOD.5 PROA BOD.4 PROA BOD.3 PROA BOD.2 PROA BOD.1 PROA

Nº TEUS 1906 PESO 702.0 t PESO 780.0 t PESO 832.0 t PESO 832.0 t PESO 832.0 t PESO 728.0 t PESO 598.0 t PESO 416.0 t PESO 299.0 t PESO 221.0 t

%TEUS 71.925 XG 55.518 61.576 XG 70.478 76.536 XG 85.438 91.496 XG 100.398 106.456 XG 115.358 121.416 XG 130.318 136.376 XG 145.278 151.336 XG 160.238 166.296 XG 175.198 181.256 XG 184.024 190.082

ZG 9.750 m ZG 9.239 m ZG 8.870 m ZG 8.870 m ZG 8.870 m ZG 9.567 m ZG 10.411 m ZG 11.282 m ZG 12.338 m ZG 16.380 m

FILA 2-3 S/CUB. 12 FILA 1-3 S/CUB. 11 FILA 1-3 S/CUB. 10 FILA 1-3 S/CUB.9 FILA 1-3 S/CUB. 8 FILA 1-3 S/CUB. 7 FILA 1-3 S/CUB. 6 FILA 1-3 S/CUB. 5 FILA 1-3 S/CUB. 4 FILA 1-3 S/CUB. 3 FILA 1-3 S/CUB. 2 S/CUB. 1 FILA 1-2

Nº TEUS 0 Nº TEUS 48 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78.0 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78 Nº TEUS 66 Nº TEUS 36

PESO 0.0 t PESO 624.0 t PESO 1014.0 t PESO 1014.0 t PESO 1014.0 t PESO 1014.0 t PESO 1014.0 t PESO 1014.0 t PESO 1014.0 t PESO 1014.0 t PESO 858.0 t PESO 468.0 t

XG -2.037 10.155 XG 11.955 24.147 XG 49.384 61.576 XG 64.344 76.536 XG 79.304 91.496 XG 94.264 106.456 XG 109.224 121.416 XG 124.184 136.376 XG 139.144 151.336 XG 154.104 166.296 XG 169.064 181.256 XG 184.024 196.216

ZG 22.345 m ZG 21.858 m ZG 23.038 m ZG 23.038 m ZG 23.038 m ZG 23.038 m ZG 23.038 m ZG 23.038 m ZG 23.038 m ZG 23.038 m ZG 23.038 m ZG 24.240 m

FILA 4 FILA 4 FILA 4 FILA 4 FILA 4 FILA 4 FILA 4 FILA 4 FILA 4 FILA 4 FILA 4 FILA 3

Nº TEUS 0 Nº TEUS 0 Nº TEUS 18 Nº TEUS 18 Nº TEUS 18 Nº TEUS 18 Nº TEUS 18 Nº TEUS 18 Nº TEUS 18 Nº TEUS 18 Nº TEUS 14 Nº TEUS 10

ZG 29.647 m ZG 29.647 m ZG 31.100 m ZG 31.100m ZG 31.100m ZG 31.1m ZG 31.100m ZG 31.100m ZG 31.100m ZG 31.100m ZG 31.100m ZG 31.100m

FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6

Nº TEUS 0 Nº TEUS 0 Nº TEUS 0 Nº TEUS 0 Nº TEUS 0 Nº TEUS 0 Nº TEUS 0 Nº TEUS 0 Nº TEUS 0

PESO 0.0 t PESO 0.0 t PESO 0.0 t PESO 0.0 t PESO 0.0 t PESO 0.0 t PESO 0.0 t PESO 0.0 t PESO 0.0 t

XG -2.037 10.155 XG 11.955 24.147 XG 49.384 61.576 XG 64.344 76.536 XG 79.304 91.496 XG 94.264 106.456 XG 109.224 121.416 XG 124.184 136.376 XG 139.144 151.336

ZG 32.568 m ZG 32.568 m ZG 33.716m ZG 33.716m ZG 33.716m ZG 33.716m ZG 33.716m ZG 33.716m ZG 33.716m

TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL

PESO 12 0.0 t PESO 11 624.0 t PESO 10 2626.0 t PESO 9 2808.0 t PESO 8 2912.0 t PESO 7 2912.0 t PESO 6 2912.0 t PESO 5 2756.0 t PESO 4 2496.0 t PESO 3 2132.0 t PESO 2 1612.0 t PESO 1 988.0 t

Xg12 0.000 m Xg11 18.051 m Xg10 55.510 m Xg9 70.440 m Xg8 85.400 m Xg7 100.360 m Xg6 115.320 m Xg5 130.222 m Xg4 145.176 m Xg3 160.125 m Xg2 175.209 m Xg1 189.959 m

(8)

C. CALCULO DE LAS CARGAS EN LAS CONDICIONES CC05 Y CC06

A continuación se presenta una hoja de cálculo con la disposición del 100% de contenedores

cargados de forma homogénea, pesos, y centros de gravedad desglosados, así como el resultado del

peso y centro de gravedad total de la carga.

Esta disposición de contenedores será la estudiada en las condiciones de carga siguientes.



CC05 – Salida Plena Carga Homogénea.

(9)

13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 11 11 9 9 300 11 11 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 11 11 7 7 252 1686 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 9 9 7 5 220 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 7 7 5 5 3 1 182 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 9 9 7 5 5 3 170 9 9 11 11 11 11 11 11 11 11 11 9 9 7 5 5 3 3 158 7 7 9 9 11 11 11 11 11 11 9 9 7 5 5 3 1 1 138 3 5 7 7 9 9 9 9 9 9 7 5 3 3 1 1 96 964 TOTAL 2650

PESO POR TEU 6.8856 t BOD.10 POPA BOD.9 POPA BOD.8 POPA BOD.7 POPA BOD.6 POPA BOD.5 POPA BOD.4 POPA BOD.3 POPA BOD.2 POPA BOD.1 POPA

CARGA CONTENEDORES PESO 358.1 t PESO 413.1 t PESO 440.7 t PESO 440.7 t PESO 440.7 t PESO 413.1 t PESO 344.3 t PESO 247.9 t PESO 144.6 t PESO 89.5 t

P TOTAL 18246.84t XG 49.384 55.442 XG 64.344 70.402 XG 79.304 85.362 XG 94.264 100.322 XG 109.224 115.282 XG 124.184 130.242 XG 139.144 145.202 XG 154.104 160.162 XG 169.064 175.122 XG 190.158 196.216

XTOTAL 102.959m ZG 10.047 m ZG 9.239 m ZG 8.870 m ZG 8.870 m ZG 8.870 m ZG 9.239 m ZG 10.054 m ZG 10.835 m ZG 12.124 m ZG 15.914 m

ZTOTAL 20.449m BOD.10 PROA BOD.9 PROA BOD.8 PROA BOD.7 PROA BOD.6 PROA BOD.5 PROA BOD.4 PROA BOD.3 PROA BOD.2 PROA BOD.1 PROA

Nº TEUS 2650 PESO 371.8 t PESO 413.1 t PESO 440.7 t PESO 440.7 t PESO 440.7 t PESO 385.6 t PESO 316.7 t PESO 220.3 t PESO 158.4 t PESO 117.1 t

%TEUS 100.000 XG 55.518 61.576 XG 70.478 76.536 XG 85.438 91.496 XG 100.398 106.456 XG 115.358 121.416 XG 130.318 136.376 XG 145.278 151.336 XG 160.238 166.296 XG 175.198 181.256 XG 184.024 190.082

ZG 9.750 m ZG 9.239 m ZG 8.870 m ZG 8.870 m ZG 8.870 m ZG 9.567 m ZG 10.411 m ZG 11.282 m ZG 12.338 m ZG 16.380 m

FILA 2-3 S/CUB. 12 FILA 1-3 S/CUB. 11 FILA 1-3 S/CUB. 10 FILA 1-3 S/CUB.9 FILA 1-3 S/CUB. 8 FILA 1-3 S/CUB. 7 FILA 1-3 S/CUB. 6 FILA 1-3 S/CUB. 5 FILA 1-3 S/CUB. 4 FILA 1-3 S/CUB. 3 FILA 1-3 S/CUB. 2 S/CUB. 1 FILA 1-2

Nº TEUS 52 Nº TEUS 74 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78.0 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78 Nº TEUS 78 Nº TEUS 66 Nº TEUS 36

ZG 29.647 m ZG 29.647 m ZG 31.100 m ZG 31.100m ZG 31.100m ZG 31.1m ZG 31.100m ZG 31.100m ZG 31.100m ZG 31.100m ZG 31.100m ZG 31.100m

FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6 FILA 6

Nº TEUS 26 Nº TEUS 26 Nº TEUS 26 Nº TEUS 26 Nº TEUS 26 Nº TEUS 26 Nº TEUS 26 Nº TEUS 26 Nº TEUS 26

PESO 179.0 t PESO 179.0 t PESO 179.0 t PESO 179.0 t PESO 179.0 t PESO 179.0 t PESO 179.0 t PESO 179.0 t PESO 179.0 t

XG -2.037 10.155 XG 11.955 24.147 XG 49.384 61.576 XG 64.344 76.536 XG 79.304 91.496 XG 94.264 106.456 XG 109.224 121.416 XG 124.184 136.376 XG 139.144 151.336

ZG 32.568 m ZG 32.568 m ZG 33.716m ZG 33.716m ZG 33.716m ZG 33.716m ZG 33.716m ZG 33.716m ZG 33.716m

TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL

PESO 12 895.1 t PESO 11 1046.6 t PESO 10 1804.0 t PESO 9 1900.4 t PESO 8 1955.5 t PESO 7 1955.5 t PESO 6 1955.5 t PESO 5 1872.9 t PESO 4 1735.2 t PESO 3 1363.3 t PESO 2 1060.4 t PESO 1 702.3 t

Xg12 4.059 m Xg11 18.051 m Xg10 55.503 m Xg9 70.440 m Xg8 85.400 m Xg7 100.360 m Xg6 115.320 m Xg5 130.235 m Xg4 145.191 m Xg3 160.138 m Xg2 175.200 m Xg1 190.000 m

(10)

III. PESO

MUERTO

El peso del buque se divide en peso en rosca y peso muerto.

El peso en rosca calculado en el “Cuaderno XI: Peso en Rosca” corresponde con el siguiente valor.

Peso en Rosca

[t]

LCG

[t]

KG

[t]

12816,8

86,381

11,453

Referidos a la perpendicular de popa y línea base.

El peso muerto es condición de las especificaciones de proyecto y su valor es:

Peso Muerto

[t]

29000,0

Las principales partidas de peso muerto empleadas en los cálculos de las condiciones de carga son

las siguientes:

o Tripulación. Se estima en un peso de 125 Kg por persona a bordo. Corresponde a 75 Kg de

cada persona más 50 Kg de equipaje, tal como dicta la Resolución A790 de IMO

o Provisiones. Se estima el peso de provisiones y víveres en 25 t. El peso estará situado en la

zona de gambuzas de la acomodación.

o Pertrechos. Se estima el peso de pertrechos en 20 t situada en las zonas de pañoles del

buque.

o Elementos de estiba. Se estima el peso en 80 t distribuidas a lo largo de la eslora del buque.

A continuación se muestra la distribución de peso en rosca a lo largo de la eslora del buque.

(11)

(12)

IV. CRITERIOS

APLICABLES

SEGÚN

REGLAMENTO

La Organización Marítima Internacional establece unos criterios que aseguran la estabilidad del

buque intacto. Mediante el Código Internacional de Estabilidad sin Avería, 2008 (Código IS 2008,

MSC.267(85)), se establecen los criterios generales (Capítulo 2). Se establecen además criterios

específicos para buques portacontenedores de más de 100 m de eslora (Capitulo 2.3).

A modo de resumen, se presentan a los criterios utilizados en las condiciones de carga. Dichos

criterios son los más restrictivos de los que se detallan a continuación (Criterios Generales y

Criterios Específicos de portacontenedores).

Estabilidad dinámica entre 0º y 30º

9,0/C

mm·rad

Estabilidad dinámica entre 0º y 40º

16,0/C

mm·rad

Estabilidad dinámica entre 30º y 40º

6,0/C

mm·rad

Altura metacéntrica corregida inicial.

0,150

m

Ángulo de escora del máximo brazo adrizante.

25º

Máximo GZ entre 30º y ángulo de inundación.

0,033/C

m

Brazo adrizante mínimo.

0,042/C

m

Criterio IMO de viento

A. CRITERIOS GENERALES

CRITERIOS RELATIVOS A LAS PROPIEDADES DE LA CURVA DE BRAZOS

ADRIZANTES.

o El área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) no será inferior a 0,055

m·rad hasta un ángulo de escora ϕ = 30° ni inferior a 0,09 m·rad hasta ϕ = 40°, o hasta el

ángulo de inundación descendente, ϕ

f

, si éste es inferior a 40º. Además, ϕ

f

es el ángulo de

escora al que se sumergen las aberturas del casco, superestructuras o casetas que no puedan

cerrarse de modo estanco a la intemperie. Al aplicar este criterio no hará falta considerar

abiertas las pequeñas aberturas por las que no pueda producirse inundación progresiva.

o El área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) entre los ángulos de escora

de 30º y 40º, o entre 30º y ϕ

f

, si este ángulo es inferior a 40º, no será inferior a 0,03 m·rad.

o El brazo adrizante GZ será como mínimo de 0,2 m a un ángulo de escora igual o superior a

30º.

o El brazo adrizante máximo corresponderá a un ángulo de escora no inferior a 25º.

o La altura metacéntrica inicial GM

0

no será inferior a 0,15 m.

(13)

y del balance, con referencia a la figura siguiente.

o Se someterá el buque a la presión de un viento constante que actúe perpendicularmente al

plano de crujía, lo que dará como resultado el correspondiente brazo escorante (l

w1

);

o Se supondrá que a partir del ángulo de equilibrio resultante (ϕ

0

), el buque se balancea por la

acción de las olas hasta alcanzar un ángulo de balance (ϕ

1

) a barlovento. El ángulo de

escora provocado por un viento constante (ϕ

0

) no deberá ser superior a 16º o al 80 % del

ángulo de inmersión del borde de la cubierta, si este ángulo es menor;

o A continuación se someterá al buque a la presión de una ráfaga de viento que dará como

resultado el correspondiente brazo escorante (l

w2

).

o En estas circunstancias, el área b debe ser igual o superior al área a, como se indica en la

figura anterior

Donde.



ϕ

0

.- ángulo de escora provocado por un viento constante.



ϕ

1

.- ángulo de balance a barlovento debido a la acción de las olas.



ϕ

2

.- ángulo de inundación descendente (ϕ

f

), o 50, o ϕ

c

, tomando de estos valores el menor.



ϕ

f

.- ángulo de escora al que se sumergen las aberturas del casco, superestructuras o casetas

que no puedan cerrarse de modo estanco a la intemperie. Al aplicar este criterio no hará

falta considerar abiertas las pequeñas aberturas por las que no pueda producirse inundación

progresiva.



ϕ

c

.- ángulo de la segunda intersección entre la curva de brazos escorantes, l

w2

, y la de

brazos GZ.

o Los brazos escorantes l

w1

y l

w2

provocados por el viento son valores constantes a todos los

ángulos de inclinación y se calcularán del modo siguiente.

 

1

100

w

P A Z

l

m

g

 



 

 

2

1,5

1 w w

l

m





l

(14)

Donde.



P .- presión del viento de 504 Pa. El valor de P utilizado para los buques en servicio

restringido podrá reducirse a reserva de que lo apruebe la Administración



A .- área lateral proyectada de la parte del buque y de la cubertada que quede por encima de

la flotación (m

2

)



Z .- distancia vertical desde el centro del área A hasta el centro del área lateral de la obra

viva, o aproximadamente hasta el punto medio del calado medio (m)



Δ .- desplazamiento (t)



g .- aceleración debida a la gravedad de 9,81 m/s

2

.

El ángulo de balance (ϕ

1

) se calculará del modo siguiente.

 

1

º

109 k X

1

X

2

r s





 



Donde.



X

1

.- factor indicado en el cuadro 2.3.4-1



X

2

.- factor indicado en el cuadro 2.3.4-2



k .- factor que corresponde a lo siguiente:

k = 1,0 respecto de un buque de pantoque redondo que no tenga quillas de balance ni

quilla de barra

k = 0,7 respecto de un buque de pantoque quebrado

k = el valor que se indica en la tabla siguiente respecto de un buque con quillas de

balance, quilla de barra o ambas

0, 73 0, 60

OG

r

d







OG



KG d





d .- calado medio de trazado del buque (m)



s .- factor indicado en las tablas siguientes, donde T es el periodo natural de balance del

buque. Si no se dispone de información suficiente, puede utilizarse la siguiente

aproximación:

Periodo de balance

 

2 C B

T s

GM

 











0,373 0, 023

/

0, 043

_WL

/100

C







B d





L



L

WL

[m].- eslora en la flotación del buque.



B [m] .- manga de trazado del buque.



d [m] .- calado medio de trazado del buque.



C

B

.- coeficiente de bloque.



A

k

[m

2

] .- área total de las quillas de balance o área de la proyección lateral de la quilla de

barra, o suma de estas áreas.

(15)

B/d

X

1

Cb

X

2 1

100

k w

A

L

B



k

T

k

<2,4

1,00

<0,45

0,75

0 1,00

<6

0,100

2,5

0,98

0,50

0,82

1,0

0,98

7 0,098

2,6

0,96

0,55

0,89

1,5

0,95

8 0,093

2,7

0,95

0,60

0,95

2,0

0,88

12 0,065

2,8

0,93

0,65

0,97

2,5

0,79

14 0,053

2,9

0,91

>0,70

1,00

3,0

0,74

16 0,044

3,0

0,90

3,5

0,72

18 0,038

3,1

0,88

>4,0

0,70

>20

0,035

3,2

0,86

3,3

0,82

3,4

0,80

>3,5

B. CRITERIOS ESPECIALES PARA PORTACONTENEDORES DE ESLORA SUPERIOR A 100m

o El área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) no será inferior a 0,009/C

m·rad hasta un ángulo de escora ϕ= 30º, ni inferior a 0,016/C m·rad hasta ϕ = 40º, o hasta el

ángulo de inundación descendente, ϕ

f

, si éste es inferior a 40º.

o Además, el área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) entre los ángulos

de escora de 30º y 40º, o entre 30º y ϕ

f

si este ángulo es inferior a 40º, no será inferior a

0,006/C m·rad.

o El brazo adrizante GZ será como mínimo de 0,033/C m a un ángulo de escora igual o

superior a 30º.

o El brazo adrizante máximo será como mínimo de 0,042/C m.

o El área total bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) hasta el ángulo de

inundación ϕ

f

no será inferior a 0,029/C m·rad.

En los criterios anteriores, el factor de forma C se calculará utilizando la fórmula siguiente y la

figura siguiente.

2 2

'

100 T D

T

Cb

C

B

KG

Cf

L











_

_







Donde.



d .- calado medio, en m;



D' .- puntal de trazado del buque, corregido para tener en cuenta partes definidas de los

volúmenes delimitados por las brazolas de escotilla con arreglo a la fórmula siguiente.

2

2 '

b

B

l

H

D

D h

B

L



 

  





(16)



D .- puntal de trazado del buque, en m



B

D

.- manga de trazado del buque, en m



KG .- altura del centro de masa por encima de la base, corregida para tener en cuenta el

efecto de superficie libre no se empleará un valor de la altura KG inferior a d, en m.



C

B

.- coeficiente de bloque.



C

W

.- coeficiente del plano de flotación.



l

H

.- longitud de cada brazola de escotilla dentro de L/4 a proa y a popa del centro del

buque, en .



b .- anchura media de las brazolas de escotilla dentro de L/4 a proa y a popa del centro del

buque, en m.



h .- altura media de las brazolas de escotilla dentro de L/4 a proa y a popa del centro del

buque, en m.



L .- eslora del buque, en m.



B .- manga del buque en la línea de flotación, en m.



B

m

.- manga del buque en la línea de flotación a la mitad del calado medio, en m.

(17)

C. EFECTO DE LAS SUPERFICIES LIBRES DE LOS LÍQUIDOS EN LOS TANQUES

En todas las condiciones de carga, la altura metacéntrica inicial y las curvas de estabilidad se

deben corregir a fin de considerar el efecto de las superficies libres de los líquidos existentes en los

tanques, partiendo de los supuestos siguientes.

El efecto de superficie libre debe tenerse en cuenta siempre que el nivel de llenado de un tanque

sea inferior al 98 % del nivel de llenado total. Los tanques que se tienen en cuenta al determinar la

corrección por superficie libre quedan comprendidos en una de las dos categorías siguientes.

o Tanques con niveles de llenado fijos (por ejemplo: cargas liquidas, lastre de agua). La

corrección por superficie libre deberá determinarse con arreglo al nivel de llenado real de

cada tanque.

o Tanques con niveles de llenado variables (por ejemplo, líquidos consumibles, agua dulce, y

también cargas liquidas y lastre de agua durante las operaciones de trasvase de líquidos)

Al determinar la corrección de la altura metacéntrica inicial, los momentos de inercia transversales

de los tanques deben calcularse con un ángulo de escora de 0°.

La curva de brazos adrizantes puede corregirse siguiendo uno de los métodos indicados a

continuación.

o Corrección basada en el momento de efectuarse el trasvase de líquidos para cada ángulo de

escora calculado.

o Corrección basada en el momento de inercia, calculado con un ángulo de escora de 0°,

modificada para cada ángulo de escora calculado.

o Corrección basada en la suma de los valores de M

FS

para todos los tanques considerados.

Los valores de M

FS

para cada tanque se obtienen con la fórmula siguiente:

FS

V

M

V b

k

b l h



    

 

Siendo.



V .- La capacidad total del tanque, en m

3

.



b .- La anchura máxima del tanque, en m.



l .- La longitud máxima del tanque, en m.



h .- La altura máxima del tanque, en m.



ρ .- La densidad del líquido contenido en el tanque, en t/m

3



k .- Un coeficiente adimensional que se obtiene de las expresiones siguientes.

 

tan

2

 

1 sin

1 cot

12

2 b

b

k

si

h













 

_

_









 

2 2 2

tan

cos

cot

1 cos

1

1 cot

8 ₁₂

2 b

k

si

b

_b

h

_h

















 

 



 

_

_







_

_

_





No es necesario incluir en la corrección los tanques pequeños que cumplan la condición siguiente,

empleando los valores de k que corresponden a una inclinación de 30°.

(18)

0, 01

FS MIN

M

m





El software utilizado, FORAN, permite hacer la corrección real del GZ por superficie libre con

trimado libre, para cada situación de carga.

D. ABERTURAS

Se han considerado las siguientes aberturas protegidas para los cálculos.

ID.

ABERTURA

X

[m]

Y

[m]

Z

[m]

0101

PUERTA CASTILLO PROA PS

183.840

13.570

17.200 0102

PUERTA CASTILLO DE PROA SB

183.840 -13.570

17.200 0103

PUERTA PASILLO ACOMOD. PS

41.400

13.300

17.200 0104

PUERTA PASILLO ACOMOD. SB

41.400 -13.300

17.200 0105

PUERTA HOSPITAL

28.800

11.200

17.200 0106

PUERTA PAÑOL DE PINTURA

28.800 -11.890

17.200 0107

PUERTA LOCAL GEN. EMERG.

28.800

7.700

17.200 0108

PEURTA TALLER DE CUBIERTA

28.800 -7.050

17.200 0109

ESCAPE DE CCMM

25.650

4.950

17.200 0110

PUERTA PAÑOL DE CUBIERTA

28.800 -4.900

17.200 0111

ESCOTILLA ENRRASADA CCMM

21.600

7.450

16.600 0112

PUERTA LOCAL DE CO2

11.000

7.560

17.200 0113

PUERTA PAÑOL DE ESTACHAS

11.000 -7.560

17.200 0114

ESCOTILLA PAÑOL DE ESTACHAS

6.000

9.960

17.200 0301

ESCOTILLA DE ESTACHAS PROA

207.200

2.400

19.820 B01B

ESCOTILLA BODEGA 01 BR

190.120 -14.100

18.400 B01E

ESCOTILLA BODEGA 01 ER

190.120

14.100

18.400 B02B

ESCOTILLA BODEGA 02 BR

175.160 -14.100

18.400 B02E

ESCOTILLA BODEGA 02 BR

175.160

14.100

18.400 B03B

ESCOTILLA BODEGA 03 BR

160.200 -14.100

18.400 B03E

ESCOTILLA BODEGA 03 ER

160.200

14.100

18.400 B04B

ESCOTILLA BODEGA 04 BR

145.240 -14.100

18.400 B04E

ESCOTILLA BODEGA 04 ER

145.240

14.100

18.400 B05B

ESCOTILLA BODEGA 05 BR

130.280

14.100

18.400 B05E

ESCOTILLA BODEGA 05 ER

130.280 -14.100

18.400 B06B

ESCOTILLA BODEGA 06 BR

115.320

14.100

18.400 B06E

ESCOTILLA BODEGA 06 ER

115.320 -14.100

18.400 B07B

ESCOTILLA BODEGA 07 BR

100.360

14.100

18.400 B07E

ESCOTILLA BODEGA 07 ER

100.360 -14.100

18.400 B08B

ESCOTILLA BODEGA 08 BR

85.400

14.100

18.400

(19)

B09B

ESCOTILLA BODEGA 09 BR

70.440

14.100

18.400 B09E

ESCOTILLA BODEGA 09 ER

70.440 -14.100

18.400 B10B

ESCOTILLA BODEGA 10 BR

55.480

14.100

18.400 B10E

ESCOTILLA BODEGA 10 ER

55.480 -14.100

18.400 Se han considerado las siguientes aberturas no protegidas para los cálculos.

ID.

ABERTURA

X

[m]

Y

[m]

Z

[m]

0201

PUERTA PASILLO ACOMOD. PS

37.850

11.200

20.180 0202

PUERTA PASILLO ACOMOD. SB

37.850 -11.200

20.180 0203

PUERTA DISTRIBUIDOR GAMBUZAS

28.800

7.600

20.180 E. PERFIL DE VIENTO

En la figura siguiente se presenta el perfil de viento empleado en los cálculos de estabilidad.

(20)

V. CONDICIONES

LÍMITE

DE

NAVEGACIÓN

Las condiciones límite de navegación que se han de cumplir en todas las condiciones de carga,

(excepto en la de buque en rosca), son las siguientes

o Calado máximo (calado de francobordo de verano) de 10,40 m.

o El calado mínimo a popa que asegure una inmersión total de la hélice. El valor del diámetro

de la hélice es de 7,70 m. La inmersión mínima de la hélice se fija en un 10% del diámetro,

en la parte superior del disco, con lo que se establece el calado mínimo en la perpendicular

de popa de 8,47 m.

o El calado a proa debe ser tal que permita una inmersión suficiente del bulbo de proa y del

túnel del empujador transversal. Se considera como suficiente una inmersión de un 70%.

Por lo tanto, se establece un calado mínimo en proa de 7,40 m.

o El trimado que presente el barco siempre ha de ser por popa, y su valor máximo no

excederá de 1,5 % de la eslora entre perpendiculares, por lo que este trimado deberá ser

siempre inferior a 3,09 m.

(21)

VI. CALADOS

Y

ESTABILIDADES

ESTÁTICA

Y

DINÁMICA

PARA

CADA

SITUACIÓN

A continuación se presenta una tabla resumen de las condiciones de carga, así como los resultados

obtenidos de ellas.

Condición de carga

D

[t]

LCG

[m]

KG

[m]

GMc

[m]

Tm

[m]

Trim

[m]

CC00

BUQUE EN ROSCA

12816,8

86,381

11,453

8,326

3,901

CC01

SALIDA PLENA CARGA TEU=13T

42024,1

100,234

14,357

1,027

10,400

0,111

CC02

LLEGADA PLENA CARGA TEU=13T

41622,5

99,964

13,938

1,225

10,315

0,325

CC03

SALIDA EN LASTRE

31001,4

99,886

8,804

4,421

8,224

1,498

CC04

LLEGADA EN LASTRE

29919,1

100,688

8,437

4,475

8,001

1,003

CC05

SALIDA PLENA CARGA HOMOGÉNEA

42020,0

100,257

14,088

0,807

14,00

0,099

CC06

LLEGADA PLENA CARGA HOMOGÉNEA

40756,9

99,426

13,883

1,302

10,133

0,760

DN 0º-30º [mm·rad] Limit. DN 0º-40º [mm·rad] Limit. DN 30º-40º [mm·rad] Limit. GZmax 30-45º [mm·rad] Limit. GZmax. [m] Limit. Ang. GZmax. [º] GM0 [m]

CC00

1005,4

76,2

1605,7 135,4

600,3

50,8

3,633 0,279

3,633 0,355

45,0

8,3

CC01

128,0

85,3

189,7 151,6

61,6

56,9

0,519 0,313

0,535 0,398

27,7

1,0

CC02

172,4

84,0

274,3 149,4

101,8

56,0

0,715 0,308

0,718 0,392

29,0

1,2

CC03

830,0

66,8

1513,7 118,7

683,7

44,5

4,261 0,245

4,261 0,312

44,1

4,4

CC04

856,2

65,4

1572,5 116,2

716,3

43,6

4,539 0,240

4,539 0,305

45,0

4,5

CC05

152,2

84,5

236,2 150,2

84,0

56,3

0,629 0,310

0,637 0,394

28,4

0,8

CC06

181,1

83,9

295,5 149,1

114,4

55,9

0,773 0,308

0,773 0,391

30,0

1,3

Se muestra a continuación la gráfica de KG límites de la estabilidad intacta, para los diferentes

trimados estudiados.

(22)

(23)

VII. RESISTENCIA

LONGITUDINAL:

PESOS,

EMPUJES,

ESFUERZOS

CORTANTES

Y

MOMENTOS

FLECTORES

A. POSICIÓN DE LA CUADERNA MAESTRA

Según Lloyd’s Register (Pt.3 Ch.1 Sec.6.1.2) la Cuaderna Maestra se sitúa en la mitad de la eslora

de reglas, L, medida desde proa, que en el caso de éste buque coincide con la eslora entre

perpendiculares, LBP.

Por tanto X=102,9 m. y L = 205,8 m

La cuaderna elegida más cercana a esta abscisa es la #153, y la bulárcama la #154.

La bodega comprende desde el mamparo #142 estanco hasta el mamparo #158 estanco.

B. CÁLCULO DE LAS CARGAS DE BUQUE VIGA.

Para el cálculo de las cargas de buque viga se va a utilizar la reglamentación específica de Lloyds’s

Register para buques portacontenedores con aberturas grandes en cubierta (Pt.4 Ch.8 Sc.15) y la

reglamentación general para la resistencia longitudinal de buques (Pt.3 Ch.4).

MOMENTO FLECTOR VERTICAL POR OLA (M

WC

)

El momento flector vertical por ola se calcula mediante las siguientes fórmulas: (Pt.4 Ch.8

Sc.15.4.1)





2 3 0

0.981

0.7

wc b

M



C C L B C



kNm

0

0.6 0.0942

1

100 L

C







_





_





Donde.



C

3

.- Factor tabulado función de la posición longitudinal a lo largo de la eslora entre

perpendiculares y del número de Froude al que navega el barco.



L [m] .- Eslora de reglas L = 204.6 m



B [m] .- Manga del buque B = 32.2 m



C

b

.- Coeficiente de bloque al calado de escantillonado (T=10.9 m) = 0,61

El valor máximo es de aproximadamente 1206000 kN·m en la cuaderna maestra.

El origen de este momento es la diferencia entre pesos y empujes longitudinales al navegar el

buque en una ola

MOMENTO FLECTOR HORIZONTAL POR OLA (M

HC

)

El momento flector horizontal en aguas tranquilas se calcula mediante la siguiente fórmula: (Pt.4

Ch.8 Sc.15.4.2)

(24)

2 4

0.431

hc

M



C L B

kNm

Donde.



C

4

.- Factor tabulado función de la posición longitudinal en el barco a lo largo de la eslora

entre perpendiculares.

El valor máximo es de aproximadamente 581000 kN·m en la cuaderna maestra.

Éste momento está originado principalmente por fenómenos que provocan una desigual

distribución del empuje en la dirección transversal del buque como la escora o por navegar en olas

con dirección de propagación distinta a la de su rumbo.

Su valor puede variar hasta el 50 % del momento vertical por ola, pero los máximos de ambos

momentos no ocurren simultáneamente.

El módulo resistente de la sección típica de un buque en la dirección transversal suele ser mucho

mayor que el de la dirección longitudinal, y por tanto las tensiones producidas mucho menores.

MOMENTO TORSOR HIDRODINÁMICO (M

WTC

)

El momento torsor hidrodinámico se calcula mediante las siguientes fórmulas: (Pt.4 Ch.8

Sc.15.4.3)

0.00295 3 5

0.000981

L

1.75 1.5

wtc T

M

C e

LB C

kNm

D









_



_





2 5

13.2 43.3

78.9

1 1 cos 2

2

T W W pp

C

x

C

L

























_



_





_

_







Donde.



C

W

.- es el coeficiente de la flotación al calado de escantillonado, y no mayor que

0.165+0.95C

b

. Por tanto, para el buque proyecto C

W

=0.74



ε .- es la distancia del centro a cortante de la sección maestra por debajo de la línea base, en

metros. La estimamos por el momento y de forma conservadora en ε = 6.5 m



L

pp

y D .- es la eslora entre perpendiculares y el puntal respectivamente.

El valor máximo es de aproximadamente 208000 kN·m nuevamente en la cuaderna maestra.

El momento torsor en el buque viga se produce por las fuerzas externas cuya línea de acción no

corta con el eje que pase por el centro a cortante. Esto puede ocurrir navegando en rumbos oblicuos

a la mar predominante, por fuerzas de origen hidrodinámico incluyendo el slamming, por

movimientos del buque como el balance y por la distribución del peso muerto del buque. Ésta última

se evalúa en el siguiente apartado.

Además, en buques de tipo abierto, la componente horizontal de la fuerza cortante también

contribuye a originar momento torsor.

(25)

MOMENTO TORSOR ESTÁTICO (M

STC

)

El momento torsor estático se calcula mediante las siguientes fórmulas: (Pt.4 Ch.8 Sc.15.4.4)





15.7

4

STC S T

M

kN m





C Bn



n

Donde.



n

S

es el número de pilas de contenedores a lo largo de la manga n

S

= 13



n

T

es el número de contenedores en cada pila y en bodega n

T

= 6

El valor máximo es de aproximadamente 39400 kN·m nuevamente en la cuaderna maestra.

FUERZA CORTANTE POR OLA (Q

V

)

Para el cálculo de la máxima fuerza cortante por ola, Lloyd’s Register deriva a la formulación para

ferries, buques RO-RO y buques de pasaje (Pt.4 Ch.2), como indica en Pt.4 Ch.8 Sc.3.2.2. Esto está

motivado por similitud de formas entre estos buques y los buques portacontenedores (formas finas en

proa, con mucho abanico)

Usando la formulación para ferries, y según Pt.4 Ch.2 Sc.2.5.1, la fuerza cortante por ola es:

1

3

w f wo

Q



f K M

L

kN





2 1 1.5 1

0.1

0.7 .4

.2

.2.4.1

300

10.75 .3

.4

.5.2.1

100

wo WL b

M

C L B

C

de Pt

Ch

Sc

L

C

de Pt

Ch

Sc













_{ }

_





Donde.



f

1

.- es el factor de servicio. Para buques sin restricción a la navegación, f

1

= 1.



K

f .-

es el factor de distribución de la fuerza cortante a lo largo de la eslora. Dado que la

fuerza cortante que nos interesa es la presente en la cuaderna maestra, solo se calculará el

valor f

fS

. Ver Fig.2



f

fS

.- es el factor de corrección de momento de arrufo, hallado gráficamente a partir del área

del abanico de proa y del abanico de popa. Su valor es f

fS

= 1,5. La figura siguiente muestra

el proceso de cálculo seguido.



B

WL

.- es la manga máxima de la línea de agua al calado de escantillonado. B

WL

= 32,2 m.

(26)

MÁXIMO MOMENTO FLECTOR VERTICAL PERMISIBLE EN AGUAS TRANQUILAS (M

S

)

Para el cálculo del momento flector vertical permisible en aguas tranquilas, Lloyd’s Register deriva

a la parte general de resistencia longitudinal (Pt.3 Ch.4 Sc.5), pero utilizando los momentos

verticales por ola calculados anteriormente y una tensión admisible definida para buques

portacontenedores específicamente en Pt.4 Ch.8 Sc.15.6

Fig. 5 – Obtención de las áreas de abanico de popa y proa, su ratio (RA) y el factor de corrección ffS

Fig. 4 – Factor de distribución de la fuerza cortante por ola. El subíndice S y H se refieren a arrufo y quebranto, respectivamente.

(27)

Se utilizan las siguientes formulas: (Pt.3 Ch.4 Sc.5).





2 6 3 min 1 L 1 b

0.7

10 Z



f k C L B C







m

3 3

10

s _D _c _D _wc s _B _c _B _wc

M

F

Z

M

kNm

M

F

Z

M

kNm















c hc wtc stc sc wc

MPa























Donde.



k

L

.- es el factor de acero de alta tensión. k

L

= 1 para acero naval grado A y k

L

= 0,72 para

acero de alta tensión grado AH36.



ζ

c

.- es la tensión admisible combinada, ζ

c

= 175/ k

L

MPa para la parte superior de la

brazola de escotilla y σ

c

= 157/ k

L

MPa para cualquier otra zona del buque. Su desglose es

el definido en (9), donde ζ

sc

es la tensión producida por el momento flector en aguas

tranquilas, y todos los demás símbolos las tensiones producidas por todas las fuerzas del

buque viga calculadas anteriormente y que más tarde evaluaremos.



F

D

ó F

B .-

son factores de utilización del acero respecto a la tensión admisible y se definen

como el cociente entre la tensión en cubierta o fondo y la tensión admisible. Para el fondo

se permite alcanzar la tensión admisible o F

B

= 1. Para la cubierta, se reserva un 10 % de la

tensión admisible para absorber la tensión normal producida por la suma del momento

horizontal, el momento torsor por ola y carga y por la tensión local. Por tanto F

D

= 0.9.

El momento flector máximo permisible en aguas tranquilas es el menor obtenido de las fórmulas

anteriores. Los valores de módulo obtenidos en fondo y cubierta, son valores mínimos.

El momento flector en aguas tranquilas es de aproximadamente 1556000 kN·m, valor obtenido con

las fórmulas anteriores en el fondo y con acero de calidad naval grado A. Dicho valor es el valor

máximo permisible.

MÁXIMA FUERZA CORTANTE PERMISIBLE EN AGUAS TRANQUILAS (Q

S

)

Para el cálculo de la fuerza cortante en aguas tranquilas, Lloyd’s Register deriva a la formulación

general común para todos los tipos de buques. Utilizando Pt.3 Ch.4 Sc.6.5:

100

i s w i i i i

I

Q

kN

Az

t

f

m















Donde.



I .- es la inercia de la sección alrededor del eje neutro horizontal



δ

i

.- es un parámetro que evalúa cuanta fuerza absorbe cada uno de los elementos

estructurales efectivos ante las fuerzas cortantes, en nuestro caso el costado y el costado

interior. En su definición intervienen parámetros dependientes del tipo de buque (m

i

e f

i

) y

el espesor (t

i

) de cada elemento estructural efectivo. Ver figura siguiente.

(28)

eje neutro horizontal del buque.



η .- es la tensión admisible a cortante, Pt.3 Ch.4 Sec.6.6 igual a η = 110/ k

L

MPa.

La fuerza cortante permisible es la menor obtenida en la sección en estudio, aplicando la fórmula

anterior. Inspeccionando dicha ecuación, vemos que el valor mínimo de Q

S

se obtendrá donde el

valor de Az sea mayor, es decir, cerca del eje neutro. El elemento estructural donde ocurrirá dicho

valor mínimo es el costado interior, donde además t

i

tomará su menor valor también.

En esta fase del escantillonado no se tiene aún una sección definida, y por tanto se utilizará una

sección idealizada, utilizando los módulos mínimos y el puntal para hallar la inercia necesaria y la

posición del eje neutro.

El cálculo arroja un valor de 92600 kN, valor máximo permisible.

C. CARGAS DE DISEÑO GLOBALES Y CARACTERÍSTICAS DE LA SECCIÓN

En la Tabla I, se presentan a modo de resumen, las cargas de buque viga y diversos parámetros a

tener en cuenta en los siguientes apartados y que deben cumplirse en la sección.

La distribución de los momentos flectores puede verse en la figura siguiente.

Se presenta además la inercia mínima que cumple con los módulos mínimos, usada en la anterior

sección para el cálculo de la fuerza cortante permisible en aguas tranquilas.

(29)

TABLAI.

CARGASPORBUQUEVIGADEDISEÑOYDATOSDELASECCIÓN

Descripción

Valor

Momento flector vertical por ola

Mwc

1205407 kN·m

Momento flector vertical en aguas tranquilas

Ms

1556298 kN·m

Momento flector horizontal

Mhc

580958 kN·m

Momento torsor hidrodinámico

Mwtc

207889 kN·m

Momento torsor estático

Mstc

39432 kN·m

Fuerza cortante por ola

Qw

24330 kN·m

Fuerza cortante en aguas tranquilas

Qs

92617 kN·m

Inercia mínima requerida LR

I

107,97 m

4

Módulo mínimo en el fondo

Zb

17,59 m

3

Módulo mínimo en la cubierta

Zd

12,67 m

3

Inercia mínima que cumple con módulos mínimos

I

122,23 m

4

Posición del eje neutro respecto a línea base

z

g

6,945 m

D. ESTUDIO DE LA RESISTENCIA LONGITUDINAL

A continuación se muestra una tabla resumen con los valores de momento flector y esfuerzo

cortante máximos para cada una de las situaciones de carga en estudio, así como los valores

máximos admisibles según los requerimientos de la Sociedad de Clasificación calculados

anteriormente.

(30)

Situacion de carga "CC00" BUQUE EN ROSCA VALOR CNA. ABSCISA A (-ARRUFO/+QUEBRANTO) NUMERO PERP. POPA --- --- --- ESFUERZO CORTANTE MAXIMO POSITIVO 3020.39 T. 78.000 46.800 M. ESFUERZO CORTANTE MAXIMO NEGATIVO -1887.07 T. 196.000 134.990 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO POSITIVO 90875.33 TxM 137.000 90.895 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO NEGATIVO -0.00 TxM 305.000 212.600 M.

(31)

Situacion de carga "CC01" SALIDA PLENA CARGA TEU=13T VALOR CNA. ABSCISA A (-ARRUFO/+QUEBRANTO) NUMERO PERP. POPA --- --- --- ESFUERZO CORTANTE MAXIMO POSITIVO 1638.79 T. 77.000 46.200 M. ESFUERZO CORTANTE MAXIMO NEGATIVO -1663.46 T. 222.234 154.104 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO POSITIVO 62234.61 TxM 143.992 95.644 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO NEGATIVO -58.65 TxM 294.000 206.000 M.

(32)

Situacion de carga "CC02" LLEGADA PLENA CARGA TEU=13T VALOR CNA. ABSCISA A (-ARRUFO/+QUEBRANTO) NUMERO PERP. POPA --- --- --- ESFUERZO CORTANTE MAXIMO POSITIVO 1551.38 T. 117.766 76.536 M. ESFUERZO CORTANTE MAXIMO NEGATIVO -1774.29 T. 222.234 154.104 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO POSITIVO 56741.96 TxM 161.300 108.620 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO NEGATIVO -57.92 TxM 294.000 206.000 M.

(33)

Situacion de carga "CC03" SALIDA EN LASTRE VALOR CNA. ABSCISA A (-ARRUFO/+QUEBRANTO) NUMERO PERP. POPA --- --- --- ESFUERZO CORTANTE MAXIMO POSITIVO 4149.97 T. 82.000 49.200 M. ESFUERZO CORTANTE MAXIMO NEGATIVO -3288.54 T. 198.000 136.560 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO POSITIVO 147048.27 TxM 144.000 95.650 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO NEGATIVO -0.10 TxM 305.852 213.111 M.

(34)

Situacion de carga "CC04" LLEGADA EN LASTRE VALOR CNA. ABSCISA A (-ARRUFO/+QUEBRANTO) NUMERO PERP. POPA --- --- --- ESFUERZO CORTANTE MAXIMO POSITIVO 3612.52 T. 77.000 46.200 M. ESFUERZO CORTANTE MAXIMO NEGATIVO -3241.02 T. 218.000 151.520 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO POSITIVO 135847.70 TxM 149.000 99.575 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO NEGATIVO -0.05 TxM 305.852 213.111 M.

(35)

Situacion de carga "CC05" SALIDA PLENA CARGA HOMOGENEA VALOR CNA. ABSCISA A (-ARRUFO/+QUEBRANTO) NUMERO PERP. POPA --- --- --- ESFUERZO CORTANTE MAXIMO POSITIVO 2963.44 T. 77.000 46.200 M. ESFUERZO CORTANTE MAXIMO NEGATIVO -2234.66 T. 222.234 154.104 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO POSITIVO 100733.59 TxM 130.048 85.438 M. MOMENTO FLECTOR MAXIMO NEGATIVO -21.33 TxM -6.000 -3.600 M.