Las tensiones experimentadas por un
buque flotando en aguas tranquilas y cuando este se encuentre en mar abierto se
pueden considerar convenientemente por separado.
Corte Vertical y Dobles Longitudinal en Aguas
Tranquilas
Si un
cuerpo homogéneo de sección transversal uniforme y peso está flotando en aguas
tranquilas, en cualquier sección el peso y las fuerzas de flotabilidad son
iguales y opuestas. Por lo tanto no hay una fuerza resultante en una sección y
el cuerpo no será tensionado ni deformado. Un buque flotando en aguas
tranquilas tiene una distribución irregular del peso debido a la distribución
de la carga y a la distribución de sus pesos estructurales. La distribución de
flotabilidad es también no uniforme ya que el área de la sección bajo el agua
no es constante a lo largo de la eslora. El peso total y la flotabilidad total
son equilibrados, pero en cada sección habrá una fuerza resultante o de carga,
ya sea un exceso de flotabilidad o exceso de carga. Desde que el buque
permanece inmóvil hay fuerzas verticales hacia arriba y hacia abajo que tienden
a torcerlo (véase la Figura) que se refieren como fuerzas de corte en vertical,
tendiendo a cortar el material vertical en el casco.
El
buque que se muestra en la Figura se cargará de forma similar a la viga que se
muestra debajo de él, y tienden a doblarse de una manera similar, debido a la
variación en la carga vertical. Puede ser visto que las fibras superiores de la
viga estarían en tensión; semejantemente el material que forma la cubierta de
la nave con este cargamento. Por el contrario las fibras inferiores de la viga,
y del mismo modo el material que forma la parte inferior de la nave, estará en
compresión. Un buque doblando de esta manera se dice que está en
"quebranto" y si se lleva a la inversa forma con el centro del buque
el exceso de peso se dice que está en “arrufo”. Cuando baja la cubierta estará
en compresión y el forro del fondo en la tensión. Manteniéndose en el agua el
buque está sujeto a momentos de flexión de un arrufo o quebranto dependiendo de
las fuerzas relativas de peso y flotabilidad, siendo también sometido a fuerzas
de corte vertical.
Momentos de flexión en una vía marítima
Cuando
un buque está en el mar las olas con sus senos y crestas producen una mayor
variación en las fuerzas de boyantes y por lo tanto pueden aumentar el momento
de flexión, las fuerzas de corte vertical y las tensiones. Clásicamente los
efectos extremos se pueden ilustrar con el buque balanceado sobre una ola de
igual longitud a la de la nave. Si la cresta de la ola está en la medianía del
buque las fuerzas de boyantes tenderán al quebranto del mismo; si el seno de la
ola está en la medianía del buque las fuerzas de boyantes tenderán al arrufo de
la nave (véase la siguiente figura).
