ESTRUCTURAS DE BUQUES

EFECTOS DEL CORTE Y OTROS CONCEPTOSSOBRE LA TEORIA DE LA VIGA SIMPLE

- INFLUENCIA DEL CORTE SOBRE LAS TENSIONES DE FLEXION (“SHEAR LAG”)

La teoría de la viga simple asume que las secciones permanecen planas, razón por la cual las tensiones son directamente proporcionales a su distancia al eje neutro. Así para cualquier viga del tipo platabanda-alma las tensiones serán constantes a lo largo de las platabandas. Sin embargo usualmente la flexión no es causada por cuplas aplicadas en sus extremos (flexión pura), sino por cargas verticales que soportan las almas de la viga y no las platabandas. En la viga buque las cargas verticales actúan inicialmente en las platabandas e inmediatamente son transferidas a las almas, a través de las vigas transversales (baos,varengas,etc) y cuadernas, los enchapados de las platabandas sólo pueden soportar cargas en su plano longitudinal.

Por lo tanto las cargas verticales actúan en las almas y las flexionan con un cierto radio de curvatura, generando máximas tensiones en las platabandas. Desde que estas últimas soportan máximas deformaciones y por lo tanto máximas tensiones, las platabandas contribuyen como refuerzo a la flexión longitudinal. Es importante destacar, que esta máx. deformación proviene de las almas y alcanza las platabandas a través del corte (ver Fig.-1-).

La fuerza es soportada por las almas, que flexionan con un radio de curvatura tal que los extremos superior e inferior de las mismas, se alargan o contraen respectivamente. Para mayor simplicidad la curvatura no se muestra, sí el cambio en longitud.

La flexión y el corte causan contracciones y distorsiones en el plano de la platabanda. Obsérvese en la fig. los recuadros a la izquierda y a la derecha, donde se indica su forma antes y después de ser cargada.

La distorsión del corte provoca que los extremos de la platabanda se deformen más que la parte central, de lo que resultan para esta última menores tensiones.

Las platabandas al deformarse en su plano longitudinal, provocan la distorsión de la sección transversal (alaveo), efecto no contemplado por la teoría de la viga simple. Luego el efecto más importante de la deformación que genera el corte, es que la porción central de la platabanda soporta menos tensión longitudinal que las extremas, y por lo tanto se hace menos efectiva.

Debido a la influencia del corte, las tensiones de flexión lejos del alma avanzan sobre esta última (“SHEAR LAG”, Fig.-2-). La distribución exacta de las tensiones para una platabanda ancha se pueden obtener usando la teoría matemática de la elasticidad, el resultado de éste análisis muestra que la magnitud del efecto provocado por el corte depende de :

- 1) La relación ancho/longitud de la platabanda.- 2) La distribución de la carga a lo largo de la viga.- 3) La proporción relativa entre alma y platabanda.- 4) El tipo de sección (simple ó múltiples almas, simétrica,

asimétrica,etc).- 5) La posición a lo largo de la viga, máx. para corte máx..

1

Para la viga buque éste efecto no resulta de la mayor importancia (ver Fig.-5-), pero debe ser considerado en especial cuando se analiza una sobreestructura y para el caso del ancho efectivo del enchapado asociado a los refuerzos, en problemas de resistencia local.

-FIG.1-

- ANCHO EFECTIVO

En lugar de usar el valor medio de la tensión en la platabanda, es preferible utilizar su valor máx. en la unión de platabanda con el alma y la mejor manera de tener en cuenta el efecto del corte es a través del ancho efectivo “ b e”, que se puede definir como :

Es el ancho del enchapado , que cuando se calcula el momento de inercia de la sección, dará la tensión correcta en la intersección alma-platabanda, para la teoría de la viga simple.

2

El ancho efectivo será tal que :

be.fmax = ∫b0 fx.dz

ó

be = 1/fmax . ∫b0 fx.dz

El ancho efectivo se ilustra en la Fig.-3-. De un estudio más profundo se puede concluir :

1) El parámetro más importante que determina el ancho efectivo, es la relación entre ancho de la platabanda b y la long. Lo entre puntos de momento flector nulo. Para simplificar para vigas simples Lo=clara de la viga. Un baja relación Lo/b resulta en otra baja de be/b.

2) El ancho efectivo varía punto a punto a lo largo de la viga, para un corte variable. No hay efecto del corte para flexión pura.

3) El efecto se produce tanto en platabandas a tracción como compresión, en éste último caso siempre y cuando no exista pandeo.

La Fig.-4- permite obtener el ancho efectivo para puntos de máx. momento flector

J.C.M.

3

FIG.-4-

REF : “SHIP STRUCTURAL DESIGN”, Hughes.

4

FIG.-5-

J.C.M.

5