CONSTRUCCIN NAVAL

ESTRUCTURA DE LAS CUBIERTAS

CONSIDERACIONES GENERALES

BRUSCA Y ARRUFO

FORRO DE CUBIERTA

BAOS

LONGITUDINALES DE CUBIERTA

ESLORAS

SISTEMAS ESTRUCTURALES DE CUBIERTA

ELECCIN DEL TIPO DE ESTRUCTURA DE CUBIERTA

CONEXIONES DE LA ESTRUCTURA DE CUBIERTA A LA ESTRUCTURA

DE COSTADO

ESCOTILLAS

TEMA 7 1

CONSTRUCCIN NAVAL

CONSIDERACIONES GENERALES

Las estructuras horizontales que cierran o delimitan la viga-casco se denominan

cubiertas. La estructura ms alta es la cubierta superior, de intemperie o cubierta

resistente. Las interiores, que generalmente son contnuas a lo largo de la eslora o en

una parte importante de ella, son las cubiertas intermedias. Las cubiertas que estn por

encima de la cubierta resistente se denominan cubiertas de superestructuras.

Las misiones de la cubierta resistente son:

1.- Contribuir a las resistencias longitudinal y transversal del casco.

2.- Conseguir la estanqueidad del casco por la parte ms alta, unindose

con los costados y mamparos.

3.- Soportar pesos locales de maquinillas, superestructuras, casetas, etc.

4.- Soportar el peso de la carga transportada sobre ella en ciertos buques.

Las cubiertas intermedias tienen como misiones:

1.- Subdividir horizontalmente el interior de la viga-casco por

necesidades de carga, teniendo la resistencia propia a los esfuerzos derivados de

la carga a transportar.

2.- Contribuir a la resistencia longitudinal del casco.

Cuando una cubierta intermedia est limitada en eslora, es decir tiene longitud

limitada, se denomina plataforma, como las que se disponen en cmara de mquinas, en

las bodegas de proa y popa, etc. Su resistencia es nicamente para soportar esfuerzos

locales, no contribuyendo a la resistencia longitudinal del casco. En la cmara de

TEMA 7 2

CONSTRUCCIN NAVAL

mquinas los esfuerzos son debidos al peso de instalaciones y esfuerzos dinmicos

transmitidos por dichas instalaciones.

La estructura de cualquier tipo de cubierta est formada por los siguientes

elementos:

Forro de cubierta.

Baos.

Longitudinales de cubierta

Baos reforzados

Esloras.

BRUSCA Y ARRUFO

La cubierta superior o de intemperie, dispone de doble curvatura, una

longitudinal que es el arrufo, y otra transversal que es la brusca, cuyas misiones

fundamentales son conseguir la seguridad del buque mediante la eliminacin rpida del

agua embarcada sobre la misma durante la navegacin.

El arrufo es la curvatura longitudinal que permite elevar la proa y la popa,

estando la curva normalizada y definida por el Convenio Internacional sobre Lneas de

Carga, como una f uncin de la eslora del buque. El valor reglamentado en proa ha de

ser doble que en popa.

La brusca es la curvatura transversal, pudiendo ser circular, parablica, con un

valor de su flecha del 1 al 2% de la manga del buque. La brusca trapezoidal tiene una

parte central recta que suele tener un valor de 1/3 de la manga.

Las bruscas poligonal y trapezoidal resuelven problemas constructivos, al

reducir el trabajo de curvado de planchas y baos

FORRO DE CURIERTA

El forro de cubierta est formado por tracas dispuestas generalmente en sentido

longitudinal, aunque pueden presentarse casos en que algunas planchas se dispongan

transversalmente.

TEMA 7 3

CONSTRUCCIN NAVAL

De todas las tracas que definen el forro de la cubierta, tienen gran importancia

las laterales que se unen a la traca de cinta del costado, para formar las esquinas

superiores de la viga-casco. Estas tracas se denominan de trancanil y su espesor es

mayor que el resto y su unin con la traca de cinta del costado, es de gran importancia,

ya que como se dijo, es una zona en la que los esfuerzos debidos a momentos flectores

longitudinales son mayores.

Los reglamentos de las sociedades de clasificacin especifican los espesores de

la traca de trancanil, as como el rea de la seccin de las tracas que delimitan las

grandes aberturas de las escotillas de carga. Cuando existen aberturas, cosa muy

corriente en casi todos los buques mercantes, como son las escotillas de carga y

descarga, las tracas que las delimitan tienen un tratamiento especial.

Los escantillones de las planchas de cubierta aumentan con el tamao del buque

y con la relacin eslora-puntal, disponindose unos mrgenes en los espesores de las

planchas de las cubiertas de intemperie como previsin a la corrosin.

Las cubiertas antiguamente se forraban muchas veces con madera, con el fin de

proteger el acero contra la corrosin y los elementos abrasivos que las desgastasen, y

para dar seguridad al paso del personal evitando el deslizamiento con la superficie

mojada. La cubierta de madera suele ocupar toda la zona que va a la intemperie,

dejando a veces los laterales como canales de agua

TEMA 7 4

CONSTRUCCIN NAVAL

Esta finalidad que se consegua con la madera, actualmente puede obtenerse

mediante pinturas especiales, solucin utilizada en la actualidad.

BAOS

Los baos son los elementos de refuerzo de las cubiertas en sentido transversal,

estando formados por perfiles laminados, llantas o perfiles compuestos, pudindose

distinguir entre baos simples y reforzados.

El bao simple o sencillo tiene como funciones principales:

1.- Contribuir a la resistencia transversal y refuerzo de las planchas de

cubierta.

2.- Ser elementos de soporte de las planchas de la cubierta.

3.- Transmitir los esfuerzos que se reciben en la cubierta a los costados a

travs de las cuadernas.

4.- En el caso de baos reforzados, ser soporte y sujeccin de los

longitudinales de cubierta y refuerzo de las aberturas de las escotillas.

Los baos simples coinciden con las cuadernas, disponindose a una distancia

entre ellos, igual a la clara entre cuadernas. Cada cierto nmero de claras se dispone, en

correspondencia con las bulrcamas del costado un bao reforzado. Los baos reforzados

disponen de escotes para el paso de longitudinales.

Los reglamentos de las sociedades de clasificacin definen los mdulos

resistentes para los baos de las distintas cubiertas.

En los extremos de las escotillas principale, se fijan baos de seccin especial que

reciben la carga de los extremos de las esloras, soportando al mismo tiempo el sistema

de cierre y la parte de cubierta correspondiente, inmediata a las escotillas.

Si existiesen puntales bajo las esquinas de las escotillas soportando las esloras,

los baos extremos no necesitan reforzado especial, sin embargo los buques modernos

carecen de puntales en las bodegas por las dificultades que representan para la estiba y

desestiba de la carga.

Los baos se unen a las cuadernas por medio de cartabones o consolas, que

sujetan los extremos de los baos a las bandas del buque,

TEMA 7 5

CONSTRUCCIN NAVAL

El bao es elemento tipo perfil comercial, preferentemente en ngulo L o llanta

con bulbo. Cuando la estructura, tanto en el costado como en la cubierta son

transversales, en cubierta existir un bao por cuaderna de costado, es decir, la

separacin de los baos es la clara de cuadernas.

En estructuras transversales de cubierta y debido a la necesidad de un mayor

reforzado en las aberturas de escotillas, se colocan baos reforzados, con misiones

idnticas a los simples pero de mayor escantilln, siendo del tipo armado en forma de L

o T.

El bao reforzado cumple misiones especficas con estructuras longitudinales de

la cubierta, en las que ser:

1.- Elemento eficaz de resistencia transversal.

2.- Soporte de los longitudinales de cubierta.

3.- Elemento de refuerzo de las aberturas de las escotillas.

En general el bao reforzado dispondr de escotes para el paso de los

longitudinales pudiendo ser intercostal entre las esloras y los mamparos longitudinales.

LONGITUDINALES DE CUBIERTA

Los longitudinales son elementos de reforzado de las cubiertas, cuando stas

tienen estructura longitudinal.

La misin de los longitudinales de cubierta, principalmente, es contribuir a la

resistencia longitudinal del buque y transmitir los esfuerzos longitudinales que recibe la

cubierta a los anillos transversales y mamparos.

Los longitudinales tienen caractersticas similares a los baos, en cuanto a tipo de

perfiles y separacin, unindose a los refuerzos de mamparo mediante consolas

TEMA 7 6

CONSTRUCCIN NAVAL

similares a la unin de baos y cuadernas, siendo sujetados entre estas uniones mediante

los baos reforzados con o sin ayuda de consolas. En algunas ocasiones el tipo de perfil

puede ser exclusivamente de llanta sin ala o tabla.

ESLORAS

Las esloras son elementos de mayor escantilln que los longitudinales de

refuerzo de las cubiertas, de gran importancia estructural. Junto con los refuerzos de

mamparo y vagras, forman los anillos longitudinales.

Existen en todo tipo de estructura, su nmero es reducido, dependiendo de la

estructura de la cubierta y de las aberturas de escotillas que sta tenga existiendo en

todos tipos de buques.

Las misiones que tienen que cumplir son:

1.- Reforzar eficazmente la estructura longitudinal de la cubierta y

contribuir a la resistencia estructural, si su longitud permite considerarlas en el

clculo de la resistencia longitudinal del buque.

2.- Ser soporte y sujetar los baos simples cuando la estructura de cubierta

es de sistema transversal.

3.- Ser puntos de apoyo de puntales cuando los haya, como por ejemplo

de instalaciones de mquinas auxiliares, soportando esfuerzos locales.

En estructuras longitudinales la nica funcin de las anteriores que no cumplen

es la referente a la sujecin de los baos simples, ya que stos no existen.

El tipo de perfil ms usado es el de T de tipo armado, ya que dispone de simetra

y la unin con los otros elementos o forro de mamparos, es ms efectiva. Cuando la

eslora est en los laterales de las escotillas se suelen usar ngulos en L de tipo armado

igualmente.

Las esloras suelen ser continuas entre mamparos estancos, a los que se unirn de

forma efectiva bien directamente o con consolas de igual espesor que el alma de la

eslora, lo que dar continuidad estructural.

Son atravesadas por los baos simples a travs de los escotes y se conectan con

ellos por medio de cartabones a solape con el bao y atope

TEMA 7 7

CONSTRUCCIN NAVAL

En los finos de proa y popa las esloras, si son laterales, suelen tener curvatura

con respecto al plano longitudinal con el fin de actuar centradas con la manga del buque

en esas zonas.

En el cruce de una eslora con un bao reforzado se coloca una plancha de

diamante para aumentar el rea de la seccin y as disminuir la concentracin de

esfuerzos

Estas conexiones y caractersticas son de gran importancia, ya que en muchos

buques son los nicos elementos de refuerzo de las cubiertas en sentido longitudinal.

TEMA 7 8

CONSTRUCCIN NAVAL

SISTEMAS ESTRUCTURALES DE CUBIERTA

Las cubiertas, sobre todo la cubierta resistente, al igual que el resto de las dems

estructuras, pueden construirse con sistema longitudinal o transversal, dependiendo una

u otra casi exclusivamente de las necesidades de resistencia que tenga la viga-casco. En

ambos casos existen siempre.

1.- Estructura de cubierta longitudinal

En este caso los baos reforzados llevan escotes para el paso de los longitudinales

de cubierta y se conectan con ellos mediante consolas que unirn el alma de ambos

perfiles, a solape el alma de los longitudinales y a tope el alma y ala del bao reforzado.

El bao reforzado es intercostal entre esloras.

TEMA 7 9

CONSTRUCCIN NAVAL

2.- Estructura de cubierta transversal

En este caso las esloras son las que disponen de escotes para el paso de los baos

simples, ponindose igualmente consolas en los cruces.

En ambos casos las esloras y los baos reforzados tienen la misma altura del

alma, con lo que el cruce entre ambos refuerzos es sencillo.

ELECCIN DEL TIPO DE ESTRUCTURA DE CUBIERTA

En la eleccin del tipo de estructura de cubierta, influye principalmente la

resistencia longitudinal, al ser la cubierta una zona expuesta a grandes esfuezos de

flexin longitudinales, de traccin a compresin alternativamente.

Hay que tener tambin presente la anchura de las escotillas, por requeerimiento

de la carga, que, a veces, puede ocupar gran parte de la manga.

Segn estas dos consideraciones se elegir el tipo de estructura, teniendo

siempre presente la disminucin de resistencia debido a las aberturas de las escotillas,

por lo que habr que disponer los refuerzos necesarios, bien situando ms refuerzos a

TEMA 7 10

CONSTRUCCIN NAVAL

menor distancia, bien disponiendo mamparos que transmitan los esfuerzos al resto de la

estructura.

En general en buques grandes, la estructura de la cubierta superior es de tipo

longitudinal, de igual forma que el fondoy el doble fondo, coincidiendo los refuerzos en

los mismos planos longitudinales, las vagras con las esloras, y los longitudinales de

fondo y doble-fondo con los longitudinales de cubierta

CONEXIONES DE LA ESTRUCTURA DE CUBIERTA A LA ESTRUCTURA

DE COSTADO

La conexin de la cubierta con el resto de la estructura son las que se realizan

con los costados y con los mamparos tanto longitudinales como transversales.

La unin entre los costados y la cubierta superior, es de gran importancia, pues

en ella se van a ejercer grandes esfuerzos de traccin y compresin al ser la esquina

superior de la viga-casco en donde los momentos flectores son mximos al mismo

tiempo que alternativos, traccin compresin.

Con frecuencia, en buques cargueros, la plancha de trancanil va unida a la traca

de cinta, por intermedio de un angular denominado angular de trancanil.

En la realizacin de la unin de los refuerzos hay que tener en cuenta el tipo de

estructura que tangan, tanto la cubierta, como los costados.

Costados y cubierta transversales

Tendremos que considerar las uniones de los refuerzos transversales sencillos o

simples, y la de los refuerzos transversales reforzados: Cuaderna-Bao simple;

Bulrcama- Bao reforzado.

TEMA 7 11

CONSTRUCCIN NAVAL

La unin Cuaderna-Bao simple se realiza mediante consola, pudiendo ser

colocada a tope con las alas de los perfiles, o a solape abarcando toda la esquina de la

consola.

La uni6n Bulrcama-Bao reforzado, es directa entre las almas y alas de los

perfiles, con soldadura a tope.

Costado transversal y cubierta longitudinal

La unin se realiza mediante consola, que une los refuerzos uno con otro. La

consola y cuaderna se pueden unir a tope o bien a solape.

TEMA 7 12

CONSTRUCCIN NAVAL

Costado longitudinal y cubierta transversal

La unin es tambin mediante consola, que se une al bao a tope o a solape.

Los elementos transversales, tanto en este caso como en el anterior, nunca se

unen por lo general a las planchas de cubierta o costado, quedando una distancia que

permita la soldadura de las tracas de cinta y trancanil.

Costados y cubierta longitudinales

Cuando ambas estructuras cubierta y costado son longitudinales, no existe

conexin entre los refuerzos y la unin puede que se realice exclusivamente entre las

planchas del forro, debiendo poner un elemento tipo consola de grandes dimensiones

para reforzar la esquina y que que realiza la unin entre los refuerzos longitudinales de

cubierta y costado.

Puede hacerse tambin, la unin y el reforzado de la esquina superior a travs de

la combinacin de bao reforzado y bulrcama.

TEMA 7 13

CONSTRUCCIN NAVAL

ESCOTILLAS

Las escotillas son aberturas, con cierres que se realizan en las cubiertas con el fin

de permitir la carga y descarga de las bodegas, teniendo dimensiones que dependern de

las funciones del buque, llegando en algunos casos, como en los buques

portacontenedores a dimensiones que ocupan casi la totalidad de la cubierta.

Estas discontinuidades que se presentan en las cubiertas y que por otra parte no son

posibles de eliminar, originan grandes perturbaciones en la resistencia estructural de la

viga-casco, por lo que han de estudiarse detenidamente con el fin de reducir al mximo

los problemas, no slo de la falta de resistencia sino tambin de tipo constructivo.

En el estudio a realizar de las escotillas, se puede agrupar dicho estudio segn

dos conceptos, la abertura y los cierres, ya que stos al mismo tiempo que dan

estanqueidad han de proporcionar resistencia a la estructura de la cubierta que, como se

ha indicado, ha sido debilitada por la abertura.

Modificacin de la estructura de cubierta en la zona de escotillas

La abertura que se realice en una estructura, origina una discontinuidad que

origina una disminucin de la resistencia estructural junto con una distribucin no

uniforme de las lneas de fuerza que la recorren, siendo el origen de concentracin de

esfuerzos en determinadas zonas.

En el anlisis de las lneas de fuerza que recorren la cubierta de forma uniforme,

se observa que al practicar la abertura, hay una deformacin en el recorrido de dichas

fuerzas producindose concentraciones en las zonas prximas a la abertura y en sus

esquinas en sentido longitudinal.

TEMA 7 14

CONSTRUCCIN NAVAL

El efecto de aberturas prximas, crea otra zona en las que prcticamente no

actan esfuerzos y a los efectos del clculo de la resistencia longitudinal del casco, no

debe considerarse como zona estructural, ya que quedan modificadas las lneas de

fuerza y la continuidad de las lneas de fuerza solamente es posible no circulando por

esas reas. El ngulo de entrada y salida se considera como aproximacin de 30.

La forma de evitar los problemas derivados de las aberturas de escotillas han de

tenerse en cuenta los siguientes principios:

Se debern reforzar las planchas y elementos de refuerzo en los laterales

longitudinales de las escotillas. Con este reforzado se compensar en parte el acero

eliminado por la abertura, al tiempo que se harn ms resistentes a la mayor

concentracin de esfuerzos.

Las esquinas de la abertura se harn redondeadas para facilitar la continuidad de

las lneas de fuerza a la vez que para evitar por la misma causa fracturas en la plancha.

Para compensar la prdida de resistencia y disponer de mxima resistencia

contra esfuerzos en las esquinas, se colocarn planchas de diamante o dobles en las

mismas, aumentando de esta forma el espesor y el reparto de esfuerzos que ser ms

adecuado. Estas planchas se soldarn con las adyacentes cuidando mantener una

continuidad con los sistemas apropiados.

Todo el reforzado en base a refuerzos se har de tal modo que su resistencia sea

mxima, colocando fundamentalmente esloras de esquina de escotillas y baos

reforzados en los laterales, as como en el resto, tratando de transmitir al mximo los

esfuerzos a las estructuras de costado y as al fondo a travs de los refuerzos que forman

los anillos transversales e igualmente a los mamparos.

Tambin hay que considerar dar resistencia a la cubierta, con la colocacin de

elementos especficos, como son las brazolas y cierres metlicos de las escotillas.

Siguiendo estos principios como elementos estructurales con caractersticas

especiales se pueden considerar:

TEMA 7 15

CONSTRUCCIN NAVAL

El forro de cubierta de escantilln superior en los laterales de las escotillas.

Las esquinas redondeadas de mayor espesor o plancha doble.

Los elementos estructurales reforzados, como esloras y baos reforzados, en el

permetro de la escotilla, as como elementos de transmisin a costados y mamparos.

Las brazolas que aumenten la resistencia suministrada por los refuerzos

estructurales.

El conjunto estructural para el plancheado de una escotilla se indica en la

siguiente figura.

Cuando la estructura de cubierta es longitudinal, es necesaria la colocacin de

baos reforzados que coincidan con las estructuras reforzadas de costados, bulrcamas, y

de fondo, varengas, existiendo solamente longitudinales, como se puede ver en la

figura.

TEMA 7 16

CONSTRUCCIN NAVAL

Cuando la estructura de cubierta es transversal los refuerzos transversales son los

baos, que sern reforzados en las esquinas de las escotillas, y simples en el resto de la

estructura de cubierta, pudiendo haber semibaos reforzados centrados en la eslora de la

escotilla. Las esloras sern los nicos refuerzos longitudinales que irn en las esquinas

de escotillas.

Estructura de las brazolas de escotillas

Las brazolas de adems de reforzar la abertura de las escotillas cumplen la

funcin de seguridad aportando estanqueidad a la cubierta de intemperie o de

francobordo.

Los cierres de escotillas actuales son cierres metlicos con movimiento

automatizado, que requieren una superficie plana para la instalacin railes y juntas de

estanqueidad, por lo cual se dispone un barraganete de gran resistencia que puede ir

afaldillado.

Tanto si el tipo de estructura de la cubierta es transversal como longitudinal la

estructura de las brazolas es similar. Puede haber una particularidad que consiste en que

TEMA 7 17

CONSTRUCCIN NAVAL

la brazola est situada fuera de la lnea de la eslora o del bao reforzado, como puede

observarse en las imgenes de la derecha de las figuras. Solucin utilizada cuando se

disponen perfiles simtrico tipo T, sin embargo en las imgenes de la izquierda el perfil

utilizado es un perfil asimtrico L.

BIBLIOGRAFA

1. Construccin Naval II. Fernndez Gonzlez, Francisco. E.T.S.I.N

2. Estructura del buque. Tecnologa y Clculo. Lpez Garca GM.

3. La estructura del buque. Construccin Naval I. Ramrez Snchez, Francisco

Javier.

4. Ship Desing and Construction. The Society of Naval Architects and Marine

Engineers. Taggart

TEMA 7 18