Fuerzas en Buques

ESTUDIO PARAMÉTRICO DE LAS FUERZAS EN
SISTEMAS DE AMARRE PARA BUQUES
AMARRADOS EN PUERTOS

Denise Da Costa González

Tese apresentada na Faculdade de Engenharia
da Universidade do Porto para obter o título de
Mestre em Estruturas de Engenharia Civil

Tese realizada sob a orientação do Professor
Rui Carneiro de Barros.
Departamento de Engenharia Civil da
Faculdade de Engenharia daUniversidade do Porto

Porto, Setembro 2006

“No hay nada noble en ser superior a otra persona.
La verdadera nobleza radica en ser superior a tu antiguo yo”
Robin S. Sharma – El monje que vendió su Ferrari.

Resumen

RESUMEN
Los muelles son estructuras que sirven para el atraque de las embarcaciones. Una vez
que el barco llega al muelle es fijado a este con el fin de impedir queocurran grandes
desplazamientos relativos entre ellos; para lograr este objetivo se hace uso de un sistema
de amarre formado por cabos y defensas. En esta situación los buques están expuestos a
diversas fuerzas externas producidas por la acción del viento, oleaje, corriente y demás
factores ambientales. En el presente trabajo se expone uno de los método que puede ser
utilizado para determinar lasfuerzas estáticas de viento y corriente a las que eventualmente
puede estar sujeta una embarcación, así como también se presentan algunos conceptos
dinámicos de interés como las ecuaciones de movimiento, y se discuten las dificultades de
resolución, por vía estrictamente teórica, de la magnitud, el carácter, y la importancia
relativa de las acciones de oleaje.

Uno de los aspectos aconsiderar para el correcto diseño de las estructuras de amarre y
atraque son las fuerzas que le transmiten los cabos, cadenas de anclaje y defensas que
sujetan la embarcación. El cálculo de estas fuerzas puede resultar largo y complejo; para
facilitar el cálculo de estas fuerzas se ha desarrollado un programa denominado Amarre que
funciona en Visual Basic aplicado a Excel y que permite obtener lasfuerzas de amarre, en
los cabos y defensas, de una manera rápida, sencilla y confiable.

Amarre utiliza el método de la rigidez aplicando el análisis matricial para obtener las
fuerzas y deformaciones del sistema de amare; para ello fue necesario desarrollar y deducir
las matrices y ecuaciones para el sistema específico (el buque y sus elementos de amarre);
considerando el pretensado de loscabos, la no linealidad del comportamiento de los
materiales que constituyen las defensas y la no linealidad de las cadenas de anclaje
(catenarias).

El usuario debe introducir las coordenadas globales del centro de gravedad del buque y
las distintas fuerzas externas aplicadas en su centro de gravedad. Para los cabos de amarre
es necesario introducir las coordenadas globales de cada bita, lascoordenadas locales de
cada escoben, el pre-tensado inicial de cada cabo, y la curva de comportamiento FuerzaDeformación. La curva consiste en doce pares de puntos, donde las fuerzas deben ser
dadas en orden ascendente. Los datos de entrada de las defensas son: posición X (en
coordenadas globales) de cada defensa, longitud, curva de comportamiento FuerzaDeformación que sigue las mismasespecificaciones que la curva de los cabos. Para las
cadenas de anclaje es necesario introducir: las coordenadas globales de cada bita, las
coordenadas locales de cada escoben. Dado que las cadenas tienen un comportamiento de
catenaria, para definir su curva será preciso introducir: la profundidad del agua, la longitud

Denise Da Costa
–i–

Resumen

de la cadena, peso sumergido, fuerzahorizontal máxima, el peso del ancla y su factor de
seguridad, y en caso de existir, el peso del sinker.

Estos datos son procesados por el programa. Primeramente se determina la curva
catenaria de comportamiento de cada cadena según un proceso iterativo; luego se
transforman las coordenadas locales de los escobenes en coordenadas globales, para así
poder determinar los cosenos directores de cada...