PIAR v 015. 2024 Plan Individual de ajustes razonables
ESTRUCTURA Y ANALOGIA
1. Vigas y
buques.
Analogias
Figura 1.1 - Barras en
tracción y compresión.
Figura 1.2 - Cuerpo de
peso y sección
transversal uniformes,
flotando en aguas
tranquilas.
Figura 1.3 - Fuerzas que
actuan en un buque
flotando en aguas
tranquilas.
2. Vigas y
buques.
Analogias
Figura 1.4 - Calados
relativos de cinco
zonas de un buque
flotando en aguas
tranquilas.
Figura 1.5 - Analogia de
carga viga/buque
Figura 1.6 - Buque en
condición de
quebranto.
Figura 1.7 – Buque en
condición de arrufo.
3. Analogias
Figura 1.8 - Corte longitudinal
de una viga compuesta.
a) viga compuesta descargada.
b) viga compuesta sometida a
flexión.
c) tensiones en las superficies
de contacto, indicadas en un
trozo de la viga compuesta.
Figura 1.9 – Viga rectangular
sometida a flexión
4. Analogias
Figura 1.10. –
Distribución de
tensiones
longitudinales en
una viga sometida
a flexión.
Figura 1.11. –
Ubicación del eje
neutro en tres
figuras
geometricas
simetricas.
5. Figura 1.12. -Metodo práctico para determinar la
posición del eje neutro en una figura plana irregular
1) dibujar el perfil en un carton y
recortarlo.
2) suspender el cartón recortado de
un hilo en A, con un pequeño
peso w en el extremo del mismo
y quedará en la posición indicada
en (a).
3) marcar en el cartón dos puntos A y
B alineados con el hilo y unirlos
con una línea. Sobre la misma
debe encontrarse el centro de
gravedad G.
4) suspender el cartón en C como se
indica en (b) y efectuar el mismo
procedimiento que en (3). Sobre
la línea CD debe encontrarse
también el centro de gravedad.
Esto es evidente dado que en la
intersección de las líneas AB y CD
debe estar G.
5) una vez determinado G, el eje
neutro puede dibujarse como se
indica en (c).
6. Figura 1.13 – Determinación del momento de inercia I. de
la sección transversal de una viga
7. Figura 1.14. - Determinación del módulo resistente de la
sección transversal de una viga
8. Figura 1.15. –
Propiedades de
distintas secciones
En la figura se muestran cuatro
secciones transversales de
las siguientes proporciones
y formas:
a) Un rectangulo de altura
igual a la mitad del largo.
b) Un rectangulo de altura
igual a dos veces el largo.
c) Un perfil doble T.
d) Una viga cajon.
e) Las cuatro figuras tienen la
misma superficie y son
vigas que tienen igual peso
por unidad de longitud.
9. Figuar 1.16. – Comparacion entre la seccion
transversal de un perfil doble T y ls de un buque
de una sola cubierta
A la viga doble T se la compara con
la seccion transversal de un buque.
La parte principal del casco del
buque se puede considerar como
una viga cajon, donde el fondo y la
cubierta son las alas y el forro del
costado el alma. Su diferencia
respecto a la viga doble T es que
esta ultima tiene solamente un alma
central y el buque tiene dos, una en
cada costado
10. Figura 1.17. – Propiedades geometricas de perfiles doble T
modificados
Cuando la viga buque esta
cargada con las fuerzas que
produce el mar y la carga del
buque, este se flexionara como
una viga y las alas superior e
inferior seran sometidas a
tensiones de traccion y
compresion respectivamente,
cuando este en condicion de
quebranto. Estas tensiones se
invertiran cuando el buque este
en condicion de arrufo.
11. Figura 1.18. – Distribucion
en la viga buque, de las
tensiones de flexion, en el
costado del casco
Las fuerzas de empuje que
ejerce el mar sobre el casco
cambian continuamente,
sometiendo a las estructuras del
fondo y cubierta a sucesivas
inversiones de tension (de
traccion y compresion), cuando
el buque pasa de la cresta al
seno de las olas. En cada
instante dado, la tension
resultante a traves de una
cualquiera de las alas (cubierta
o fondo) es bastante uniforme,
mientras que las tensiones en el
costado del casco varian
uniformemente, desde cero en
el eje neutro al valor que existia
en las alas, segun muestra la
figura.
Mas adelante se vera la
influencia del rolido y/o cabeceo
12. Figura 1.19. –
Cubiertas
resistentes en
diferentes tipos de
buque
a) buque mercante de tres islas
b) buque mercante de
sobreestructura alargada
c) buque mercante con cubierta
de abrigo
d) portaviones con cubierta de
hangares como cubierta
resistente
e) portaviones con cubierta de
vuelo como cubierta resistente
13. Figura 1.20. – Seccion media
de un buque mercante tipico,
donde se muestran los
componentes primarios y
secundario de la viga buque.
a) sistema de construccion transversal de
un buque de carga general.
b) sistema de construccion longitudinal en
un buque tanque.
1) las lineas de trazo grueso continuo
indican los componentes primarios de
la viga buque.
2) las lineas de punto indican los
componentes seundarios de la viga
buque.
14. Figura 1.21. -
Definiciones
Buque: puede definirse como
buque todo flotador dotado
o no de propulsion propia y
destinado a un fin comercial,
militar, cientifico, auxiliar,
deportivo u otro cualquiera.
Es una caja estanca de forma
adecuada a su funcion,
llamado casco , sobre el cual
se erige una
superestructura.
Parte del casco esta
sumergido,constituyendo la
obra viva o carena y el resto
emerge llamandosele obra
muerta.
Plano de simetria longitudinal:
plano de crujia (plano basico
de referencia para el diseno)
15. Figura 1.22. - Representaciones
geometricas
Secciones principales a considerar:
a) corte del casco con un plano horizontal (paralelo al de construccion) se obtiene la linea de agua.
b) corte transversal perpendicular al plano de crujia y al plano de construccion, se obtiene la
seccion transversal
c) corte con un plano paralelo al de crujia, se obtine un vertical.
20. PRINCIPIO DE ARQUÍMIDES
Equilibrio de un cuerpo flotante
“Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un
fluido recibe un empuje vertical, hacia arriba, igual al
peso del fluido desalojado por el cuerpo”
En el caso del buque, el volumen desalojado por el cuerpo es el
volumen de la carena
Entonces si = peso específico del fluido, tenemos
EMPUJE = . V Esta expresión solo habla del empuje;
el cuerpo puede no estar en equilibrio
El peso del agua desalojado por el buque es, por definición,
designado con el nombre de desplazamiento. Este principio
puede expresarse como:
EMPUJE = DESPLAZAMIENTO
21. Figura 1.27. – Equilibrio de un cuerpo flotante
1) PRIMERA CONDICIÓN BÁSICA DEL EQUILIBRIO DEL BUQUE
P: peso del cuerpo
E: empuje
PESO = EMPUJE
PESO = DESPLAZAMIENTO *
* Esta expresión si determina un estado
de equilibrio
Recordemos:
ACCION = REACCIÓN
un edificio
en equilibrio
A
R
P = E en buquessimilar a:
22. Ejemplos:
a)Determinar el empuje que recibe una esfera
de 2m de diámetro totalmente sumergida en
agua de mar. ( =1,025 t/m3).
Rta: E=4,3 T
b) Si la esfera de a) pesa 2,5 T ¿Qué volumen
deberá emerger para que la misma quede
flotando en la superficie de mar?
Rta: 1,75 m3
23. PESOS EN EL BUQUE
Equilibrio de un cuerpo flotante
Combustible y Lubric
Agua
Provisiones
Carga
Tripulación
Variables
“Condición de
carga”
InvariablePeso propio (vacio)
∑ pesos = P
Por la 1ª condición: PESO TOTAL = DESPLAZAMIENTO
(VER EJEMPLO)
24. CENTRO DE CARENA:
“Se demuestra que el empuje que recibe el
buque es una fuerza que pasa siempre por el
baricentro (o centro de volumen) de la
carena”, llamado centro de empuje o centro de
carena o centro de gravedad del volumen de
líquido desplazado por el buque.
(Física: Baricentros de Volúmenes ). Este
punto se designa con la letra B.
25. Figura 1.27. – Equilibrio de un cuerpo flotante
2) SEGUNDA CONDICIÓN BÁSICA DEL EQUILIBRIO DEL BUQUE
E pasa por el centro de carena B
P pasa por el centro de gravedad del buque G
E = P pero:
“El centro de gravedad G y el centro de carena B del buque deben
estar sobre la misma vertical”
EQUILIBRIO DE UN BUQUE
1) P = E
2) G y B a la misma vertical
27. Figura 1.29. – Metacentro.
Estabilidad transversal inicial
28. Figura 1.30. -
Posicion del
centro de
carena y radio
metacentrico
• El metacentro transversal
M, por definicion, se
encuentra sobre la
vertical que pasa por el
centro de carena B del
buque adrizado.
• Luego, su posicion estara
dada por una sola
coordenada: su distancia
BM a dicho centro.
32. Figura 1.34. –
Estabilidad del
buque a
pequenos
angulos de
escora
Rotaciones del
buque
a) a angulos
pequenos de
escora
b) a angulos
grandes de
escora
c) con asientos
longitudinales
34. CURSO DE DISEÑO NAVAL
PROBLEMAS: TEOREMA DE ARQUIMEDES,
FLOTABILIDAD, COEFICIENTES DE FORMA .
Aplicaciones a embarcaciones.-
Bibliografía con ejercicios:
1.- “Arquitectura Naval. Cuasi estática. Determinística.
Probabilística” de Nelson Nosiglia. Editorial Poligrafik.
2.- “Elementos de arquitectura naval” de Antonio Mandelli.
Editorial Alsina.
3.- “Guía para estructuras de buques” de Amelio M,
D´Arcangelo. Editorial Cornell Maritime Press, Inc.
(Maryland)
4.- “Proyecto de buques” de Raúl Aleman. Editorial Centro
de Estudiantes de Ingeniería “La Línea Recta”. UBA
5 .- “Naval Architecture, examples and theory” de B. Baxter.
Editorial Charles Griffin & Company LTG. London and High
Wycombe.
35. Ejercicios propuestos con sus resultados:-
Nº 1: Determinar el Empuje que recibe una esfera de 2
metros de diámetro totalmente sumergida en el mar.
Rta.: 4,3 t
Nº 2: Si la esfera del ejemplo anterior pesa 2,5 t ¿qué
volumen debe emerger para que la misma quede
flotando en la superficie de mar?
Rta.: 1,75 m3
Nº 3: Un trozo de madera homógenea de 0,6 t/m3 de
2m x 4m y 1,50m de altura. Determinar su inmersión.
Rta.: 0,88m de inmersión.
36. Nº 4: Un buque tiene 120m de eslora, 18m de manga y
7,50m de calado. Su coeficiente prismático es 0,78 y el de
sección maestra 0,98. ¿Cuál es su volumen de carena y su
desplazamiento en agua salada? Recordar que:
el coeficiente prismático:
p= volumen de carena / volumen del cilindro = V / Am x L,
donde V = volumen de carena; Am = sección maestra y L =
eslora
el coeficiente de sección maestra:
m= Am / B x H, donde B = manga y H = calado
Rtas.: Vcarena = 12.383m3 y Empuje = 12.693t.
Nº 5: ¿Cuál es la relación entre el volumen total de un
témpano y el volumen de la parte que emerge al flotar
aquél en agua salada? Peso específico del hielo 0,935.
Rta.: 11,39
37. Nº 6: ¿Cuánto debe pesar una esfera de 80cm de diámetro
para sumergirse en agua dulce exactamente hasta la mitad?
Rta.: 134,041kg.
Nº 7: Una esfera de 20cm de diámetro pesa 2kg. Se la une a
otra esfera del mismo diámetro y 5kg. de peso por medio de
un hilo (de peso y volumen despreciable) y se las arroja al
agua dulce. ¿Qué volumen emergerá de la esfera liviana?
Rta.: 1370cm3
Nº 8: Un globo esférico inflado con gas de peso específico
igual a 0,00009 tiene un volumen de 10m3. El peso de la
envuelta es de 5kg.. ¿Cuál es la fuerza ascensional (diferencia
entre empuje y peso) en aire de peso específico igual a
0,001293?
Rta.: 7,03kg.
38. Nº 9: Una mina submarina tiene un volumen de 0,7m3 y un
peso de 300kg. ¿Cuál será el esfuerzo en el cable que la
sujeta al muerto (peso de lastre apoyado en el fondo) en
agua dulce?
Rta.: 400kg
Nº 10: Un cilindro se coloca en agua dulce y se constata que
se hunde 25cm manteniéndose vertical. Puesto en otro
líquido se hunde tan solo 18cm. ¿Cuál es el peso específico
de este último líquido?
Rta.: 1,389
39. Nº 11: Un buque desplaza 15.000t. El peso del buque
vacío es de 5.500t y el del combustible, lubricante,
agua dulce, provisiones, tripulación y efectos de 1.170t.
Cuál es el porte bruto y el neto?
Recordar:
Porte bruto =sumatoria de todos los pesos, excepto el
propio = Desplazamiento – Peso propio
Porte neto =porte bruto menos combustible,
lubricante, agua dulce, provisiones, tripulación y
efectos
Rta.: 9.500t y 8.330t
