Esfuerzos a Los Que Esta Sometido La Estructura De Un buQue

Esfuerzos a los cuales el buque está sujeto
Las tensiones experimentadas por un buque flotando en aguas tranquilas y cuando este se encuentre en mar abierto se pueden considerar convenientemente por separado.

Corte Vertical y Dobles Longitudinal en Aguas Tranquilas
Si un cuerpo homogéneo de sección transversal uniforme y peso está flotando en aguas tranquilas, en cualquier sección el peso ylas fuerzas de flotabilidad son iguales y opuestas. Por lo tanto no hay una fuerza resultante en una sección y el cuerpo no será tensionado ni deformado. Un buque flotando en aguas tranquilas tiene una distribución irregular del peso debido a la distribución de la carga y a la distribución de sus pesos estructurales. La distribución de flotabilidad es también no uniforme ya que el área de lasección bajo el agua no es constante a lo largo de la eslora. El peso total y la flotabilidad total son equilibrados, pero en cada sección habrá una fuerza resultante o de carga, ya sea un exceso de flotabilidad o exceso de carga. Desde que el buque permanece inmóvil hay fuerzas verticales hacia arriba y hacia abajo que tienden a torcerlo (véase la Figura 1) que se refieren como fuerzas de corte envertical, tendiendo a cortar el material vertical en el casco.

El buque que se muestra en la Figura 1 se cargará de forma similar a la viga que se muestra debajo de él, y tienden a doblarse de una manera similar, debido a la variación en la carga vertical. Puede ser visto que las fibras superiores de la viga estarían en tensión; semejantemente el material que forma la cubierta de la nave con estecargamento. Por el contrario las fibras inferiores de la viga, y del mismo modo el material que forma la parte inferior de la nave, estará en compresión. Un buque doblando de esta manera se dice que está en "quebranto" y si se lleva a la inversa forma con el centro del buque el exceso de peso se dice que está en “arrufo”. Cuando baja la cubierta estará en compresión y el forro del fondo en latensión. Manteniéndose en el agua el buque está sujeto a momentos de flexión de un arrufo o quebranto dependiendo de las fuerzas relativas de peso y flotabilidad, siendo también sometido a fuerzas de corte vertical.

Figura 1

Momentos de flexión en una vía marítima
Cuando un buque está en el mar las olas con sus senos y crestas producen una mayor variación en las fuerzas de boyantes y por lotanto pueden aumentar el momento de flexión, las fuerzas de corte vertical y las tensiones. Clásicamente los efectos extremos se pueden ilustrar con el buque balanceado sobre una ola de igual longitud a la de la nave. Si la cresta de la ola está en la medianía del buque las fuerzas de boyantes tenderán al quebranto del mismo; si el seno de la ola está en la medianía del buque las fuerzas de boyantestenderán al arrufo de la nave (véase figura 2).
Fuerzas de Corte Longitudinal
Cuando el buque se quebranta o arrufa en aguas tranquilas y en el mar las fuerzas de corte similar a las fuerzas de corte vertical estarán presentes en el plano longitudinal (véase figura 2). Las tensiones cortantes verticales y longitudinales son complementarias y existen en conjunto con un cambio de momentos deflexión entre secciones adyacentes del casco. La magnitud de la fuerza de corte longitudinal es mayor que el eje neutro y disminuye hacia la parte superior e inferior de la viga.
Esfuerzos de Flexión
Desde la teoría clásica de flexión, los esfuerzos de flexión (δ) en cualquier punto de la viga está dado por:

Donde:
M = Momento de flexión aplicado.

Y = distancia del punto considerado desde eleje neutral.

I = segundo momento del área de la sección transversal de la viga acerca del eje neutro.

Cuando las curvas de la viga son vistas en los extremos, se dice en el caso del quebranto la tensión se evidencia en la parte superior y la compresión en la parte inferior. En algún lugar entre los dos hay una posición en la que las fibras no son ni en la tensión ni compresión. Esta...