TPNº1 Trincado de Contenedores

Construcción Naval II TRINCADO DE CONTENEDORES Página 1 de 26

OBJETIVO

Seleccionar un sistema de trincado para una pila de contenedores ubicada en la cubierta de un

‐ ANNESE, Lucas Matías ‐

PROCEDIMIENTO

● Definición de la posición de los contenedores en el buque.

● Análisis de la condición transversal mediante las consideraciones del registro de

Seleccionar un sistema de trincado para una pila de contenedores ubicada en la cubierta de un

buque.

● Elección de los elementos de trincado para un sistema convencional.

● Elección de los elementos de trincado para un sistema paralelo.

● Determinación del sistema de trincado a utilizar.

●

● D fi i ió l t d l di fi l d t i d

clasificación.

Verificación de la condición longitudinal mediante las consideraciones del registro de

clasificación.

● Definición completa del diagrama final de trincado.

Registro de Clasificación

Los esfuerzos actuantes en la pila de contenedores se determinan a través del registro de clasificación

GERMANISCHER LLOYD.GERMANISCHER LLOYD.



DATOS

BUQUE "ISLA SOLEDAD"


BUQUE ISLA SOLEDAD

Eslora entre perp. (L) 183 m

Manga moldeada (B) 28,4 m

Puntal moldeado 16,1 m

Calado (T) 10 m

Porte Bruto 24515 t



DESARROLLO

1‐ Posición de los contenedores en el buque.


1 Posición de los contenedores en el buque.

En el sentido longitudinal del buque, la numeración de los contenedores recibe el nombre de bay. Se inicia

de proa a popa. Los números impares indican contenedores de 20', mientras que los pares son para

contenedores de 40'. Normalmente la numeración de los contenedores de 40' corresponde al promedio de

los números de bays de 20' que ocupan el lugar equivalente. Por ejemplo si dos bays contiguos de

contenedores de 20' tienen la numeración 21 y 23, el número de bay de 40' será 22.

Para designar los contenedores de un mismo bay, se emplea la numeración creciente por pares desde

abajo hacia arriba, comenzando por 02 para los contenedores de bodega y 82 para los de cubierta. En este

sentido recibe el nombre de tier.

Finalmente se designan a la banda de babor los números pares y a la banda de estribor números impares.

Si hubiera una fila en crujía, esta recibirá el número 00. En este sentido se lo denomina row.



A lo largo de todo este documento se estudia el comportamiento de la estiba de contenedores ubicados en

el bay 3. Asimismo solo se realiza el cálculo sobre la fila mas extrema de contenedores, dado que es la que

más sufre los efectos de rolido y el viento, en el caso de hallarse sobre cubierta. Se asume que sobre el resto


Por lo tanto, la pila de cálculo es:

Contenedor 1 Contenedor 2

Bay 3 3

y , q

de las filas de contenedores actúan solicitaciones menores y pueden adoptarse a la configuración de

trincado de la fila de cálculo.

Row 4 4

Tier 82 83

Tipo 20' 20'

Longitud (l) 6058 6058 [milímetros]

Ancho (a) 2438 2438 [milímetros]

Altura (h) 2591 2591 [milímetros]

Peso mín 2 5 2 5 [t l d ]Peso mín. 2,5 2,5 [toneladas]

Peso máx. 30,5 30,5 [toneladas]

Área lat. 14,8 14,8 [metros2]

GM 1,42

z 7,6 10,2z 7,6 10,2

y 13,0 13,0

0,685277017 0,42571294

46 64



2‐ Condición transversal de la pila de contenedores.

Se realiza el análisis con el siguiente esquema de carga:


Se realiza el análisis con el siguiente esquema de carga:

Contenedor 2 15 [t]

Contenedor 1 30,5 [t]

2.1‐ Fuerzas transversales actuantes sobre un contenedor.

El registro de clasificación propone el cálculo de las fuerzas que interactúan en el contenedor y como se

relacionan con las fuerzas de otro contenedor de la pila que los contiene. El gráfico siguiente muestra dichas

fuerzas.

L d l t l l bi t d t d l i b l t d tá

La suma de las componentes perpendiculares a cubierta de todas las acciones sobre el contenedor está

representada por FVi donde i = 1,2 indica si corresponde al contenedor 1 o 2 respectivamente.

Fqi se calcula de la siguiente manera:

La suma de las componentes paralelas a cubierta de todas las acciones sobre el contenedor está

representada por Fqi, donde i = 1,2; indica si corresponde al contenedor 1 o 2 respectivamente. La mitad de

este valor (F'qi) está aplicada al marco frontal y la otra mitad al marco trasero del contenedor, a una altura

0,45 de la altura del contenedor.

Fqi se calcula de la siguiente manera:

G = Peso del contenedor incluida la carga.

G2 = 15 [t]

G1 = 30,5 [t]



k = 1,05 Factor por la posición del contenedor.

x = 123 [m] Distancia entre AP y el centro de gravedad del contenedor considerado.


x = 123 [m] Distancia entre AP y el centro de gravedad del contenedor considerado.

L = 183 [m] Eslora entre perpendiculares del buque [m].

bq = 0,59 Factor aceleración transversal. 0,77 – 0,001. L

Fw = Fuerza por acción del viento.

Fw = 15 2do tier, contenedores de 20'

Fw = 30

Entonces Fq y Fq' para cada contenedor toma el siguiente valor:

Fq2 = 106,05 [kN] F'q2 = 53,02 [kN]

Fq1 = 215,13 [kN] F'q1 = 107,57 [kN]

1er tier, contenedores de 20'

FVi se calcula de la siguiente manera:

Gi =

G2 = 15 [t]

G1 = 30,5 [t]

bt = 1,35 Factor de corrección de la posición del contenedor. k.[1+ 70 / (L+70) ]

Peso del contenedor incluida la carga. Donde i = 1,2,…,n , es el contenedor que estoy considerando y n

la cantidad de contenedores de la pila.

L = 183 Eslora entre perpendiculares del buque [m].


Entonces FV para cada contenedor toma el siguiente valor:

FV2 = 42,87 [kN] [ G2 . bt . 9,81 . cos 30o] / 4

F 130 05 [kN] [( ) o] / FV1 = 130,05 [kN] [(G1 + G2 ) . bt . 9,81 . cos 30o] / 4



Para la determinación de vuelco de contenedores se traslada la fuerza Fqi, lo que da origen a una fuerza

vertical FHi, como se muestra en la figura siguiente.


FHi se calcula de la siguiente manera: FHi se calcula de la siguiente manera:

Fqi = Componente transversal calculada anteriormente. Donde i = 1,2,…,n , es el contenedor que estoy

considerando y n la cantidad de contenedores de la pila.

hi =

h2 = 3,76 [m]

h1 = 1,17 [m]

h 1 17 [ ] P l l F

Para calcular FH1

Distancia entre la altura del centro de gravedad del contenedor hasta el punto de giro del vuelco [m].

El centro de gravedad de cada contenedor se ubica a 0,45 x altura del contenedor.

h2 = 1,17 [m] Para calcular FH2

BC = 2,438 [m]

Entonces FH para cada contenedor toma el siguiente valor:

FH2 = 25,36 [kN] (Fq2 . h2)/(2 . BC) FH2 = 25,36 [kN] (Fq2 . h2)/(2 . BC)

FH1 = 133,15 [kN] (Fq1 . h1 + Fq2 . h2)/(2 . BC)

Sumando FHi y FVi se obtiene la carga aplicada en cada pieza esquinera del contenedor Pi' y Pi'' mostradas

en la figura siguiente.




Pi' y Pi'' se calculará de la siguiente manera:

P2' = 68,23 [kN] FH2 + FV2 P2 = 68,23 [kN] FH2 + FV2 P2'' = ‐17,52 [kN] FH2 ‐ FV2 P1' = 263,21 [kN] FH1 + FV1 P1'' = 3,10 [kN] FH1 ‐ FV1

Pi'' produce un momento Mi, respecto del punto de giro del vuelco (indicado en la figura anterior). Cuando

a = 2,438 [m] Ancho del contenedor.

M2 = ‐42,70 [kNm] a . P2''

M 7 57 [kN ] P ''

Mi sea positivo entonces el contenedor i experimenta vuelco, en caso contrario, con Mi negativo, el

contenedor NO presenta vuelco.

M1 = 7,57 [kNm] a . P1''

NO VUELCA

VUELCA

Por tanto el contenedor 1 experimenta vuelco. Se puede evitar el vuelco vinculando el contenedor de dos

Contenedor 2

Contenedor 1

I) LASHING CONVENCIONALII) LASHING PARALELO

Por tanto el contenedor 1 experimenta vuelco. Se puede evitar el vuelco vinculando el contenedor de dos

maneras diferentes:



3‐ Elección de los elementos de trincado.

I) LASHING CONVENCIONAL


I) LASHING CONVENCIONAL

Se debe incorporar un dispositivo de lashing, (cable, barra o cadena) como se indica en la figura siguiente

(en líneas a trazos):

L1 sen a1 . h = M1 = a P1''

La reacción de vínculo que aparece la denominamos L1, la componente horizontal de L1 evita el vuelco, por

lo tanto:

M1 = 7,57 [kNm] Momento calculado anteriormente.

h = 2,59 [m] Altura del contenedor.

a1 = 41 [grados]

Entonces L1 toma el siguiente valor:

Ángulo mostrado en la figura anterior. El registro indica el valor

según el contenedor. Ver GL, cap. 20, sec. 3, 5.2

L1 = 4,45 [kN]

L1 = 0,45 [ton.]

Esta tensión debe ser menor que la carga segura de trabajo (SWL) de los dispositivos de lashing.

Por otra parte, se debe tener en cuenta el SWL de los dispositivos no bloqueables, los dispositivos base de

pila, las piezas esquineras, así también como los puntales del contenedor, los cuales están expuestos a

M1 / (h sen a1 ) CUMPLE


compresión.



El esfuerzo transversal T1 (aplicado a los dispositivos no bloqueables, a las piezas esquineras superiores y a

los travesaños superiores) y el esfuerzo transversal T0 (aplicado a los dispositivos base de pila, dispositivos

bl bl l ñ f ) d b l l d l


no bloqueables y a las piezas esquineras y travesaños inferiores), se deben calcular de la siguiente manera:

T1 = 98,51 [kN]

T1 = 10,04 [ton.]

T0 = 206,08 [kN]

T0 = 21,01 [ton.]

0,5 Fq2 + 0,225 Fq1 ‐ L1 sen(a1)

T1 + 0,5 Fq1

CUMPLE

CUMPLE

V2 = 3,36 [kN]

V2 = 0,34 [ton.]

El esfuerzo vertical V2 (resultante de la carga de lashing), V1 (aplicado en los nudos inferiores izquierdos del

contenedor 1) y V1* (aplicado al puntal izquierdo del contenedor 1) se debe calcular de la siguiente manera:

L1 cos(a1) CUMPLE

V1 = 266,56 [kN]

V1 = 27,17 [ton.]

V1*= 179,39 [kN]

V1*= 18,29 [ton.]

P1'+ L1 cos(a1)

V1 ‐ G1 . bt . 9,81 . cos(30) CUMPLE

G1 = 30,5 [ton.]




Los gráficos y la tabla siguiente indica la carga segura de trabajo (SWL) para cada dispositivo de lashing. Se

comprueba que los esfuerzos son menores que los SWL.




Contenedores 8'x8'6''x20'

El trincado de la pila de contenedores ubicados en el bay 3, calculado con lashing convencional, debe ser

de la siguiente manera:

Todos los dispositivos de unión entre

Elementos de trabajo de lashing: Barras


contenedores y entre contenedores y

dispositivos de unión al buque son dispositivos

NO BLOQUEABLES.



I) LASHING PARALELO

Se debe incorporar dispositivos autobloqueables como se indica en la figura siguiente:


Se debe incorporar dispositivos autobloqueables como se indica en la figura siguiente:

d í l l d l d l d d

R1 . a = M1

M1 = 7,57 [kNm] Momento calculado anteriormente.

a = 2,44 [m] Ancho del contenedor.

Las reacciones de vínculo que aparecen las denominamos R1, aplicadas en el contenedor 1 . Estas dos

fuerzas generan una cupla que se opone al momento volcante. Por lo tanto se cumple que:

Entonces R1 toma el siguiente valor:

R1 = 3,10 [kN]

R1 = 0,32 [ton.]

E t t ió d b l d t b j (SWL) d l di iti d l hi

M1 / a

Esta tensión debe ser menor que la carga segura de trabajo (SWL) de los dispositivos de lashing.

Por otra parte, se debe tener en cuenta el SWL de los dispositivos bloqueables, los dispositivos base de


compresión y tracción.

El esfuerzo transversal T1 (aplicado a los dispositivos bloqueables, a las piezas esquineras superiores y a los

travesaños superiores) y el esfuerzo transversal T0 (aplicado a los dispositivos base de pila, a los dispositivos

T1 = 101,43 [kN]

T1 = 10,34 [ton.]

T0 = 209,00 [kN]

T0 = 21,30 [ton.]

0,5 Fq2 + 0,225 Fq1

T1 + 0,5 Fq1

bloqueables y a las piezas esquineras y travesaños inferiores), se deben calcular de la siguiente manera:

CUMPLE

CUMPLE




VC1 = 266,31 [kN]

En cuanto a los esfuerzo verticales, se concluye que en los nudos inferiores izquierdos, a la reacción R1 se le

suma P1' dando origen a una fuerza VC1 , la cual genera una compresión en los dispositivos de fijación. Si se

resta de VC1 la parte que aporta el peso del contenedor a la carga total sobre el nudo inferior izquierdo

tendremos la carga VC1* en los puntales izquierdos del contenedor 1.

P ' RVC1 266,31 [kN]

VC1 = 27,15 [ton.]

VC1*= 179,13 [kN]

VC1*= 18,26 [ton.]

G1 = 30,5 [ton.]

P1'+ R1

VC1 ‐ G1 . bt . 9,81 . cos(30) CUMPLE




Por otra parte, en los nudos inferiores derechos se genera una fuerza de tracción VT1 aplicada en los

dispositivos de fijación, así también como se genera VT1* (restándole a VT1 la parte que aporta el peso del

t d l t t l d l d ) l t l d l t d

VT1 = ‐3,10 [kN]

VT1 = ‐0,32 [ton.]

VT1* = ‐84,07 [kN]

VT1* = ‐8,57 [ton.]

contenedor en el total de la carga en ese nudo) en los puntales del contenedor.

.‐ R1

VT1 ‐ G1 . bt . 9,81 . cos(30)

CUMPLE

CUMPLEVT1 ‐8,57 [ton.]




El trincado de la pila de contenedores ubicados en el bay 3, calculado con lashing paralelo, debe ser de la

siguiente manera:

Contenedores 8'x8'6''x20'



siguiente manera:


dispositivos de unión al buque son dispositivos

BLOQUEABLES.

COMPARACIÓN ENTRE SISTEMA PARALELO Y CONVENCIONAL

Para la pila de cálculo se tiene:

CONVENCIONAL SI

Dispositivo

Base de Pila

SI

Puntos de

Lashing

SI

Dispositivos no

Bloqueables

Dispositivos

BloqueablesCable ‐ TensorSistema

NO SI

Nota: Se adjunta la especificación técnica de cada uno de los dispositivos de lashing seleccionados.

PARALELO SI NONO SI NO




5 1.07A1/FE.07A.1 36

4 4 011/FA 01 1 20A ill dFijos

Basamento enrasado

4 4.011/FA.01.1 20

3 5.1360/TE.1.36.0 36

2 6.010C/CA.10 36

1 3.011D/CI.1.1D 72

DISPOSITIVO REFERENCIA SÍMBOLO CAT./MOD. CANTIDAD

Anillas de amarre

Sueltos

j

Barras

Tensor

Conos intermedios

DENOMINACIÓN

73.07 ‐ CONSTRUCCIÓN NAVAL II

Rev. 1

Escala: S/E

Jefe de T. Prácticos: Alumno:

Ing. LUBIN MARIANO ANNESE, LUCAS M.

Padrón: 87179

TPNº1:

TRINCADO DE CONTENEDORES

"SISTEMA CONVENCIONAL"

14/05/2012

BAY 3




Fijos 2 1.07A1/FE.07A.1 72

Sueltos 1 3.051/CI.5.1 36



DENOMINACIÓN

Conos intermedios con bloqueo

Basamento enrasado

Rev. 1

Escala: S/E



Padrón: 87179

BAY 3

TPNº1:


"SISTEMA PARALELO"

14/05/2012



4‐ Determinación del sistema de trincado a utilizar.

Una de las medidas de mérito a la hora de seleccionar un sistema de trincado (convencional o paralelo)


Una de las medidas de mérito a la hora de seleccionar un sistema de trincado (convencional o paralelo)

puede ser la carga máxima admisible en cada contenedor. En este caso, ambos sistemas arrojaron la misma

carga y, por lo tanto, con este resultado, no es posible determinar el sistema a utilizar. Otros factores que

influyen en la elección de un sistema u otro, es el costo inicial de cada uno de los dispositivos de trincado y

el costo operativo (cantidad de tripulantes y tiempo requeridos para trincar un contenedor, estiva de los

dispositivos de trincado cuando no se utilizan).

Costo inicial del sistema de trincado

CAT./MOD. CANTIDAD € x unidad Total

1.07A1/FE.07A.1 36 14,6 525,6

4.011/FA.01.1 20 0

5 1360/TE 1 36 0 36 42 6 1533 6T

SISTEMA CONVENCIONAL

DENOMINACIÓN

Basamento enrasado

Anillas de amarre

5.1360/TE.1.36.0 36 42,6 1533,6

6.010C/CA.10 36 32,3 1162,8

3.011D/CI.1.1D 72 5,28 380,16

TOTAL 3602,16

CAT./MOD. CANTIDAD € x unidad TotalDENOMINACIÓN

Tensor

Barras

Conos intermedios

SISTEMA PARALELO

CAT./MOD. CANTIDAD € x unidad Total

1.07A1/FE.07A.1 72 14,6 1051,2

3.051/CI.5.1 36 14,7 529,2

TOTAL 1580,4

DENOMINACIÓN

Basamento enrasado


El costo inicial del sistema convencional es mayor que el sistema paralelo. Por otra parte el costo operativo

Se concluye que el sistema de trincado paralelo es el óptimo.

y q p p p

del sistema convencional es mas caro, puesto que tenemos mas elementos de trincado que mantener,

requiere de mayor tripulación para su manipuleo y mayor tiempo de trincado. Este costo puede tener más

importancia ya que existe a lo largo te toda la vida operativa del buque.



5‐ Verificación de la condición longitudinal para el sistema elegido

5.1‐ Fuerzas Longitudinales actuantes sobre un contenedor.


5.1 Fuerzas Longitudinales actuantes sobre un contenedor.

El registro de clasificación propone el cálculo de las fuerzas que interactúan en el contenedor y como se

relacionan con las fuerzas de otro contenedor de la pila que los contiene. El gráfico siguiente muestra dichas

fuerzas.

La suma de las componentes perpendiculares a cubierta de todas las acciones sobre el contenedor está

representada por FVi donde i = 1,2 indica si corresponde al contenedor 1 o 2 respectivamente. Fue calculada

La suma de las componentes paralelas a cubierta de todas las acciones sobre el contenedor está

representada por Fl i , donde i = 1,2; indica si corresponde al contenedor 1 o 2 respectivamente.

La mitad de este valor (F'l i) está aplicada al lateral derecho y la otra mitad al lateral izquierdo del

contenedor, a una altura 0,45 de la altura del contenedor.

anteriormente

contenedor, a una altura 0,45 de la altura del contenedor.

Fl i se calcula de la siguiente manera:

G = Peso del contenedor incluida la carga.

G2 = 15 [t]

G1 = 30,5 [t]

bl = 1,64 Factor aceleración longitudinal. (0,35 – 0,001 . L) . 9,81

L = 183 [m] Eslora entre perpendiculares del buque [m].



Entonces Fl y Fl' para cada contenedor toma el siguiente valor:

Fl 2 = 24,57405 [kN] Fl 2'= 12,29 [kN]


Fl 2 = 24,57405 [kN] Fl 2 = 12,29 [kN]

Fl 1 = 49,967235 [kN] Fl 1'= 24,98 [kN]

FV2 = 42,87 [kN]

FV1 = 130,05 [kN]

Para la determinación de vuelco de contenedores se traslada la fuerza Fl i, lo que da origen a una fuerza

vertical FHi, como se muestra en la figura siguiente.

FHi se calcula de la siguiente manera:

Fqi =

Fqi = Fl i

Componente longitudinal calculada anteriormente. Donde i = 1,2,…,n , es el contenedor que estoy

considerando y n la cantidad de contenedores de la pila.

Fqi = Fl i

hi =

h2 = 3,76 [m]

h1 = 1,17 [m]

h2 = 1,17 [m] Para calcular FH2

Distancia entre la altura del centro de gravedad del contenedor hasta el punto de giro del vuelco [m].

El centro de gravedad de cada contenedor se ubica a 0,45 x altura del contenedor.

Para calcular FH1



BC = 2,438 [m]




FH2 = 5,88 [kN] (Fl 2 . h2)/(2 . BC)

FH1 = 30,88 [kN] (Fl 1 . h1 + Fl 2 . h2)/(2 . BC)

Sumando FHi y FVi se obtiene la carga aplicada en cada pieza esquinera del contenedor Pi' y Pi'' mostradas

en la figura siguiente.

Pi' y Pi'' se calculará de la siguiente manera:

P2' = 48,75 [kN] FH2 + FV2 P2'' = ‐37,00 [kN] FH2 ‐ FV2 P1' = 160,93 [kN] FH1 + FV1P '' 99 17 [kN] F F P1'' = ‐99,17 [kN] FH1 ‐ FV1

l = 6,058 [m] Ancho del contenedor

Pi'' produce un momento Mi, respecto del punto de giro del vuelco (indicado en la figura anterior). Cuando

Mi sea positivo entonces el contenedor i experimenta vuelco, en caso contrario, con Mi negativo, el

contenedor NO presenta vuelco.

l = 6,058 [m] Ancho del contenedor.

M2 = ‐224,13 [kNm] a . P2''

M1 = ‐600,76 [kNm] a . P1''

NO VUELCA

NO VUELCA

Contenedor 2

Contenedor 1



Por tanto ningún contenedor experimenta vuelco en la condición longitudinal.





compresión.

El esfuerzo transversal T1 (aplicado a los dispositivos bloqueables, a las piezas esquineras superiores y a los

travesaños superiores) y el esfuerzo transversal T0 (aplicado a los dispositivos base de pila, a los dispositivos

bloqueables y a las piezas esquineras y travesaños inferiores), se deben calcular de la siguiente manera:

T1 = 23,53 [kN]

T1 = 2,40 [ton.]

T0 = 48,51 [kN]

T0 = 4,95 [ton.]

0,5 Fl 2 + 0,225 Fl 1 CUMPLE

T1 + 0,5 Fl 1 CUMPLE

V1*= 48,75 [kN]

V1*= 4,97 [ton.]

En cuanto a los esfuerzo verticales, se concluye que en los nudos inferiores izquierdos, está aplicada P2'

dando origen a una fuerza V1*, la cual genera una compresión en los puntales izquierdos del contenedor.

VC1 ‐ G1 . bt . 9,81 . cos(30) CUMPLE

6‐ Definición completa del diagrama final de trincado

A continuación se muestra el diagrama final de trincado óptimo para la pila de contenedores

correspondiente al bay 3 del buque "Isla Soledad". Además se adjuntan las especificaciones técnicas de los

dispositivos de trincado.




Fijos 2 1.07A1/FE.07A.1 72

Sueltos 1 3.051/CI.5.1 36


Basamento enrasado


DENOMINACIÓN


Rev. 1

Escala: S/E



Padrón: 87179

TPNº1:


"SISTEMA PARALELO"

14/05/2012

BAY 3





Rev. 1

Escala: S/E



Padrón: 87179

TPNº1:


"SISTEMA PARALELO"

14/05/2012

BAY 3





Rev. 1

Escala: S/E



Padrón: 87179

BAY 3

TPNº1:


"SISTEMA PARALELO"

14/05/2012


TPNº1 Trincado de Contenedores

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