Elementos estructurales y soluciones constructivas

UNIDAD 6 (parte 1)

ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS

Perfiles Laminados: Son perfiles sometidos a un proceso de deformación plástica (en frío o en caliente) en el que el material circula de modo continuo en una dirección por medio de cilindros que ejercen una fuerza de compresión necesaria para deformar al mismo. La laminación en caliente suele ser la primera etapa, generándose grandes reducciones de sección. Es importante que toda la masa del metal se caliente uniformemente hasta la temperatura conveniente antes de someterla a deformación, ya que sino podrían generarse grietas o roturas. Los productos acabados por laminación en caliente más comunes son: chapas, barras y redondos. Posteriormente, a estas piezas se les realiza un conformado en frío o un mecanizado para obtener los elementos deseados.

Perfiles Plegados: es un proceso de conformado por deformación plástica. Se realiza un plegado de forma gradual en sucesivas estaciones. De este modo, la sección transversal de la chapa se va aproximando a la del perfil que se desea obtener. El diagrama que contiene las secciones transversales correspondiente a todas las estaciones de un determinado proceso de perfilado se lo denomina flor.

Las herramientas de perfilados son un conjunto de rodillos que giran y, mediante rozamiento, hacen avanzar a la chapa de estación en estación. El perfilado tiene lugar a temperatura ambiente y sin modificación significativa del espesor inicial de la chapa, esto la diferencia de la laminación. También existen las plegadoras de acero que contienen matrices que permiten darle la forma deseada a la chapa.

[pic 1]

Perfiles armados: son perfiles prefabricados compuestos por dos o mas partes unidos mediante soldadura. Tienen la particularidad que se pueden armar según el requerimiento que se necesite.

Quilla: elemento central y columna vertebral de la viga-buque. Es un elemento longitudinal que se encuentra en el fondo del buque, alineado con la crujía. Desde este elemento longitudinal, nacen los elementos transversales. Puede tener diferentes formas dependiendo el diseño, por ejemplo, puede ser una plancha plana vertical, un perfil IPN, dos planchas verticales unidas en sus extremos transversales (quilla tipo cajón). Las quillas tipo cajón, también se utilizan como contención para el pasaje de tuberías en el espacio vacío entre las planchas verticales. Como este elemento se encuentra dentro de los esfuerzos sometidos a esfuerzos de tracción y compresión, su diseño es función de las solicitaciones estructurales necesarias para mantener la integridad de la Viga-buque.

Varenga: elemento transversal que vincula la quilla con la cuaderna. Estos elementos transmiten y soportan esfuerzos en el plano transversal. Las principales cargas que soportan las varengas son la presión hidrostática transmitida por el enchapado y las solicitaciones verticales generadas por la carga transportada por encima de ellas. La misma puede ser una varenga armada, una varenga sólida reforzada, una varenga sólida con refuerzos longitudinales (vagras) o una varenga estanca.

Pantoque: se denomina así a la unión del fondo del casco con el costado del mismo, es el sector donde se produce la unión entre las varengas y las cuadernas.

• Pantoque curvo: la transición entre el fondo y el costado ocurre por medio de una curva suave.
• Pantoque plano: la transición entre el fondo y el costado ocurre mediante una plancha de acero plana con una inclinación.
• Pantoque con arista: la unión entre el fondo y el costado se realiza mediante un macizo redondo, para eliminar los vértices en el casco.

En buques de formas finas (Cb=0,45) el pantoque se desarrolla en una sola pieza que pertenece tanto al costado como al fondo.

Cuadernas: Son los refuerzos transversales del costado del buque. Son las responsables de resistir las presiones hidrostáticas transmitidas por el enchapado y, en buques con tanques de lastre laterales, soportan los esfuerzos generados por las cargas internas de los mismos. Las cuadernas dan continuidad estructural entre los refuerzos transversales del fondo y de la cubierta.

Baos: refuerzos transversales de la cubierta que, junto con las cuadernas y las varengas, forman un anillo resistente transversal sobre el cielo de tanques o cubiertas. Reciben las cargas que transmita el enchapado de la cubierta y sus respectivas cargas.

Elementos longitudinales: son aquellos que recorren de proa a popa para distribuir las cargas debidas a la flexión y las cargas hidrostáticas que recibe el enchapado del casco. Pueden ser perfil L, perfil T, etc. Pueden atravesar o no los mamparos o los elementos transversales. Se vinculan a los mamparos y a los elementos transversales mediante escuadras o corbatas.

Escuadras: elemento estructural de forma triangular que se utiliza para vincular elementos coplanares que se interceptan, de tal forma que permita transmitir las tensiones entre los dos elementos. Por ejemplo, la unión de un bao y una cuaderna, o la unión entre una cuaderna y una varenga. Pueden estar colocadas a tope o solapadas. En caso de que la unión entre dos elementos estructurales sea una estructura continua, no necesitará de una escuadra.

Puntales: elemento estructural vertical de perfil circular usado para transmitir esfuerzos de los elementos de entrepuentes y cubiertas a los elementos de doble fondo y fondo.

Mamparos transversales estancos: contribuyen a la resistencia transversal y longitudinal, soportando esfuerzos de compresión, entre cubierta y fondo, cuando la viga buque se encuentra solicitada a la flexión. También deben soportar los esfuerzos hidrostáticos de la carga y columna de agua del casco. En caso de inundación el mamparo deberá tener la capacidad de soportar la columna de agua, sin permitir el paso de la misma. Los mamparos pueden estar reforzados con perfiles verticales soldados a ellos (montantes) o pueden ser corrugados.

UNIDAD 6 (parte 2)

INTRODUCCIÓN A LA SOLDADURA Y CORTE

Soldadura: operación de unir dos metales por efecto del calor, con o sin aporte de material. Las piezas a unir reciben el nombre de base y el material que une las piezas se denomina material de aporte. La unión entre dos elementos soldados se denomina cordón de soldadura.

Elementos necesarios para generar la unión:

• Fuente de calor (máquina y equipamiento).
• Metal base (elementos a unir).
• Metal de aporte (alambre, electrodo).

Tipos de uniones:

[pic 2]

Tipos de soldadura:

• Continua: el aporte de soldadura se realiza de forma continua e ininterrumpida, por encima y por debajo de la unión. Se utiliza para uniones de tracas de casco, estructuras, soportes, etc.
• Intermitente: la soldadura de los elementos se realiza con cordones cortos, separados equidistantemente. Cada cordón tendrá el mismo largo. Puede ser intermitente tipo cade o tipo zig-zag. Este tipo de soldadura se realiza en uniones en “T” de refuerzos. En los extremos de los refuerzos se realiza soldadura continua de ambos lados (al menos 200mm).
• Paso pelegrino: es una soldadura intermitente, donde se inicia de los extremos y se llega al centro de la pieza. Este tipo de soldadura se realiza en piezas muy largas, donde se desea realizar un mínimo aporte de calor al material y minimizar las deformaciones producidas por la soldadura y sus tensiones.
• Con botones y respaldo: cuando no es posible realizar una soldadura continua de ambos lados de la chapa, se utiliza este tipo de soldadura. Por ejemplo, en la zona del dormido de un buque. La estructura interna del dormido posee una planchuela o platabanda que servirá de respaldo a la chapa a colocar. En estos casos, la chapa se suelda de forma continua por el lado externo del casco y se realizan botones para vincular dichas chapas con la planchuela de respaldo de la estructura interna. Los botones son perforaciones en la chapa que permiten la vinculación de la chapa exterior con la estructura interna de la zona. La dimensión de los botones y distancias entre sí se encuentran regulados por las SSCC. Por lo general rondan entre los 20-25mm de ancho por 50-80mm de largo.

Posiciones de soldadura: (definen los niveles)

1. Bajo mano: la unión de soldadura se encuentra en un plano horizontal y el aporte se encuentra por encima de la unión apuntando hacia abajo. Es el primer nivel de soldadura, es la más sencilla, fácil y económica. Siempre se busca maximizar esta posición de soldadura.
2. Horizontal: la pieza se encuentra en un plano vertical y el cordón se ejecuta en un eje de dirección horizontal. El aporte se encuentra perpendicular a la zona de aporte.
3. Vertical o ascendente: la unión se encuentra en sentido vertical y el cordón de la soldadura se ejecuta siguiendo un eje de dirección vertical. El aporte se encuentra perpendicular al eje de unión. La soldadura se realiza de manera ascendente debido a que a medida que se va escalando, el material tiende a car por efecto de gravedad.
4. Sobre cabeza: la pieza se encuentra en un plano horizontal a una altura superior de la cabeza del soldador. La soldadura se realiza por debajo con el aporte de material apuntando hacia arriba. Esta es la posición más difícil de todas ya que al realizar dicho aporta, la gravedad es un factor contraproducente. Este proceso se trata de evitar al máximo.

Cabe destacar que un soldador capacitado para soldar en la posición sobre cabeza está certificado para soldar en todas las demás posiciones. Sin embargo, los de menor nivel sólo están certificados para soldar en la posición en la que están capacitados y las anteriores.

...