Modelado y cálculo de un cuerpo flotante con RFEM

Consejos y trucos

Para modelar y calcular correctamente los cuerpos flotantes (balsas especiales, pontones, muelles flotantes, dragas, casas flotantes, islas hinchables, grúas flotantes, barcos habitables, etc.), es necesario un cálculo en dos etapas.

En la primera etapa, se determina la profundidad de inmersión del cuerpo flotante. Si la profundidad de inmersión se determina correctamente, la presión lateral del agua se puede aplicar hasta la línea de flotación en la segunda etapa. Se puede considerar el empuje hidrostático del cuerpo flotante por medio de un apoyo elástico en superficie. La profundidad de inmersión y el empuje hidrostático están correlacionados linealmente. Si un cubo con una longitud de borde de 1 m se sumerge completamente en el agua, se crea una empuje hidrostático de 10 kN. Esto significa que se debe aplicar un coeficiente del apoyo elástico de cz = 10 kN/m³ para las superficies inferiores.

Figura 01 - Apoyo elástico

Por lo tanto, ya es posible determinar la profundidad de inmersión adecuada.

Figura 02 - Profundidad de inmersión del cuerpo flotante

Sin embargo, un requisito previo es que el cuerpo flotante apenas gire y que las paredes laterales queden perpendiculares.

Para cada combinación de carga, se determina primero la profundidad de la inmersión. Después se añade un caso de carga adicional que contiene las cargas laterales respectivas para cada combinación de carga. En el ejemplo, se ha creado una combinación de carga CO 1 con cargas características. Para los nudos 5 y 6 se obtiene una deformación uZ = 308 mm, y para los nudos 7 y 8 es uZ = 325 mm. Para facilitar la introducción de las cargas, se han creado respectivamente los nudos 11 y 14 en las ubicaciones.

Figura 03 - Nodo auxiliar para la línea de flotación

Las cargas de agua se han aplicado mediante cargas poligonales libres y, para que sea más claro, se ha seleccionado una sola superficie para cada carga. La dirección de la carga es la dirección local z. Esto quiere decir que la carga es perpendicular a la superficie. La distribución de carga es lineal. Después se deben especificar tres valores de carga. Siempre se han seleccionado dos puntos en la superficie del agua donde la carga es cero, así como el tercer punto es el punto más profundamente sumergido, aplicado con 3,35 kN/m² o 3,08 kN/m².

Figura 04 - Presión del agua

Debido a las deformaciones bastante grandes, se ha configurado el análisis de grandes deformaciones para el cálculo en la combinación de cargas.

Figura 05 - Cálculo según el análisis de grandes deformaciones

Palabras clave

Cuerpo flotante Balsa Pontón Casa flotante

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  • Actualizado 26. octubre 2020

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