Mostra les unitatsTaules d'esforços, calculadores de càrrega i pèrdua parcial de la flotabilitat sense avaria
Esforç tallant i moment flector al llarg del buc
1La lliçó en paraules senzilles
El pes i l'empenta poden variar al llarg del vaixell. Això carrega la biga buc, el buc actuant com una biga, amb esforç tallant i moment flector.
Dues distribucions
Imagina el vaixell tallat en llesques curtes. Cada llesca té el seu pes: acer, càrrega, combustible i llast. També rep la seva empenta de l'aigua que desplaça. En conjunt s'equilibren i el vaixell sura. Llesca per llesca rarament coincideixen. On el pes supera l'empenta, la llesca tendeix a baixar; on guanya l'empenta, a pujar. La diferència per metre és la corba de càrrega, en tones per metre (t/m).
Esforç tallant
L'esforç tallant (SF) en una secció és la càrrega neta acumulada des d'un extrem del vaixell fins a aquella secció, en tones. Tendeix a fer lliscar verticalment una part del buc respecte de l'adjacent. SF és zero als dos extrems. Arriba al màxim on la corba de càrrega canvia de signe, sovint prop d'un quart de l'eslora o entre una bodega molt carregada i una de buida.
Moment flector
El moment flector (BM) en una secció és l'esforç tallant acumulat al llarg de l'eslora, en tones metre (t·m): l'àrea sota la corba de SF. BM és zero als extrems i màxim on SF passa per zero, normalment prop de mitjan vaixell. Un BM gran flecteix tot el buc com una biga. No el confonguis amb BM, el radi metacèntric de l'estabilitat.
Unitats de l'ordinador
A les taules d'esforços, t vol dir tona força: la força del pes d'una tona. Molts ordinadors de càrrega mostren SF en kilonewtons (kN) i BM en kilonewtons metre (kN·m). Divideix per 9,81 per comparar: 180.500 kN són uns 18.400 t; 1 t·m equival aproximadament a 9,81 kN·m.
Per què t'importa com a oficial
Un SF excessiu pot vinclar o esquerdar el folre dels costats i les mampares prop de bodegues molt carregades. Un BM excessiu pot fracturar les planxes de coberta o del fons a mitjan vaixell. Controles tots dos amb l'ordre de càrrega, descàrrega i llastatge. Les lliçons següents tracten el crebantament i l'arrufament, després els límits d'esforços i l'instrument de càrrega.
2Pas a pas
Exemple resolt: SF i BM en una gavarra prismàtica
- 1
Defineix la gavarra: 100 m d'eslora, cinc compartiments de 20 m i pes en rosca de 1.000 t distribuït uniformement (10 t/m). Carrega 600 t a cada compartiment dels extrems.
El desplaçament és de 2.200 t. Una gavarra prismàtica sense assentament té una empenta uniforme: 2.200 ÷ 100 = 22 t/m.
- 2
Troba la corba de càrrega. El pes és 10 + 600 ÷ 20 = 40 t/m als extrems i 10 t/m al centre. Càrrega neta = pes − empenta.
Extrems +18 t/m (massa pes), centre −12 t/m (massa empenta). La suma de la càrrega neta és zero.
- 3
Esforç tallant a 20 m de l'extrem: 18 × 20 = 360 t.
SF és la càrrega neta acumulada des de l'extrem. Aquí arriba al màxim, on la càrrega canvia de signe.
- 4
Esforç tallant a mitjan vaixell: 360 − 12 × 30 = 0 t.
SF passa per zero; per tant, aquí BM és màxim.
- 5
Moment flector a 20 m de l'extrem: àrea sota el triangle de SF = ½ × 20 × 360 = 3.600 t·m.
BM és l'àrea sota la corba de SF des de l'extrem.
- 6
Moment flector a mitjan vaixell: 3.600 + ½ × 30 × 360 = 9.000 t·m.
Suma les àrees amb el seu signe sota la corba de SF des de l'extrem fins a mitjan vaixell.
3Dades clau
- Corba de càrrega
- Pes − empenta per metre, en t/m
- Esforç tallant (SF)
- Càrrega neta acumulada des d'un extrem fins a la secció, en t
- Moment flector (BM)
- Àrea sota la corba de SF des d'un extrem, en t·m
- BM màxim
- On SF passa per zero, normalment prop de mitjan vaixell
- Als extrems
- SF i BM són zero
- Unitats
- 1 t ≈ 9,81 kN; 1 t·m ≈ 9,81 kN·m
4Punts clau
- 1
El pes i l'empenta s'equilibren en conjunt, però no llesca per llesca; la diferència és la corba de càrrega.
- 2
SF és la càrrega acumulada (t); BM és SF acumulat (t·m).
- 3
BM és màxim on SF passa per zero; SF arriba al màxim on la corba de càrrega canvia de signe.
- 4
Comprova si l'ordinador fa servir t i t·m o kN i kN·m.
5Errors freqüents
Error: Si el vaixell sura a les seves marques, el buc no suporta esforços.
Correcte: El pes total iguala l'empenta total, però la seva distribució longitudinal pot generar grans SF i BM.
Error: L'esforç tallant és màxim a mitjan vaixell.
Correcte: SF sol ser màxim prop d'un quart de l'eslora, on canvia la càrrega. BM sol ser màxim prop de mitjan vaixell, on SF és zero.
Error: El BM de la pantalla d'esforços és el radi metacèntric.
Correcte: Aquí BM és el moment flector en t·m o kN·m. El radi metacèntric BM de l'estabilitat és una longitud en metres.
6Cas pràctic i claus d'examen
Una gavarra prismàtica de 100 m té un pes en rosca de 1.000 t distribuït uniformement i 1.200 t de càrrega. Compara posar tota la càrrega al compartiment central de 20 m amb posar 240 t a cadascun dels cinc compartiments de 20 m. Quina opció dona menys flexió a mitjan vaixell?
Veure la resposta
Amb la càrrega concentrada a mitjan vaixell, l'empenta és de 22 t/m. La càrrega neta és −12 t/m fora del centre i +48 t/m al centre. SF arriba a −480 t als 40 m i torna a zero a mitjan vaixell. BM = −9.600 − 2.400 = −12.000 t·m. Amb 240 t per compartiment, pes i empenta són de 22 t/m a tot arreu: càrrega neta, SF i BM són zero. La distribució uniforme dona menys flexió a mitjan vaixell.
Claus d'examen
- Càrrega = pes − empenta per metre; SF = càrrega acumulada; BM = SF acumulat.
- SF és zero als extrems; BM és màxim on SF = 0.
- Fes servir les àrees amb el seu signe en sumar la corba de SF.
- Converteix kN a t dividint per 9,81.
Acaba aquesta unitat
Quan l'hagis llegida, respon tres preguntes. Encerta-les totes tres per acabar la unitat; només obrir la pàgina no compta.
Les meves notes d'aquesta unitat
Cap nota