Ứng dụng chương trình RDM trong phân tích kết cấu thân tàu, chương 9 doc

- Tàu thiết kế có kết cấu 2 khoang hàng , giữa 2 khoang có vách ngăn kín nước, tại các nẹp miệng hầm hàng bố trí các cột chống để đảm bảo bền cho khung dàn boong và tàu, đồng thời ở các

CHƯƠNG 9:

ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH RDM

TRONG PHÂN TÍCH KCTT

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU TÍNH TOÁN.

3.1.1 Các đặc điểm cơ bản của tàu tính toán.

- Các thông số cơ bản tàu:

+ Chiều dài lớn nhất: Lmax = 70 m

+ Chiều dài thiết kế: LTK = 65.25 m

+ Chiều rộng lớn nhất: Bmax = 10.80 m

+ Chiều rộng thiết kế: BTK = 10.80 m

+ Lượng chiếm nước:  = 2750 tấn

+ Vật liệu thép đóng tàu có: ch= 2400 KG/cm2

+ Cấp tàu: Biển hạn chế II

Quy phạm áp dụng: “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép

TCVN 6259 – 2B: 2003”

- Tàu thiết kế theo hệ thống kết cấu ngang và khung dàn mạn bố trí 2 xà dọc mạn và các sườn khỏe đặt xen kẽ, đáy đôi được thiết kế

từ vách sau khoang máy đến vách khoang hàng ở mũi tàu với chiều

cao đáy đôi h = 750 mm, khoảng cách sườn a = 550 mm Mạn tàu

bố trí 2 dầm dọc mạn, đáy bố trí các sống phụ đáy, không có đà dọc đáy

- Tàu thiết kế có kết cấu 2 khoang hàng , giữa 2 khoang có vách ngăn kín nước, tại các nẹp miệng hầm hàng bố trí các cột chống để đảm bảo bền cho khung dàn boong và tàu, đồng thời ở các góc miệng hầm hàng có gia cường bằng các tấm tôn dày tăng

độ bền cho các liên kết góc miệng hầm

3.1.2 Kết cấu đáy.

Tàu có kết cấu đáy đôi kéo dài từ vách buồng máy đến vách mũi (tương ứng

từ sườn 8 đến sườn 107) Kết cấu đáy gồm có kết cấu khung dàn đáy liên kết với tôn đáy trong và tôn đáy ngoài, đây là khu vực chịu lực nặng nề nhất trong kết cấu thân tàu nói chung Nó không chỉ chịu toàn bộ tải trọng hàng hoá trên tàu mà còn chịu toàn bộ khối lượng toàn tàu và áp lực nước ngoài tàu tác động vào

Kết cấu khung dàn đáy trong đoạn thân ống gồm một sống chính đặt tại vị trí trung tâm dọc theo chiều dài tàu, về phía hai bên mạn bố trí mỗi bên có hai sống phụ, chúng nằm cách nhau và cách sống chính một khoảng là 1600 mm Các đà ngang đáy khỏe và đà ngang thường được bố trí xen kẽ nhau, cứ cách ba khoảng sườn thực đều có bố trí các đà ngang đáy khoẻ Trong đoạn thân ống các

đà ngang đáy co kích thước như sau:

- Đà ngang đáy khoẻ: 750 x10

- Đà ngang thường gồm:

+ Đà ngang đáy trên: L100 x 100 x 10 + Đà ngang đáy dưới: L100 x 100 x 10

- Tôn đáy trong:  = 10 mm

- Tôn đáy ngoài:  = 10 mm

- Sống chính: 750 x 12

- Sống phụ: 750 x 10

3.1.3 Kết cấu mạn.

Trong kết cấu tàu thì đoạn thân ống là nơi bố trí các khoang hàng, do đó kết cấu khung dàn mạn tại khu vực này vừa chịu áp lực của hàng hoá bên trong tàu đồng thời vừa chịu áp lực nước bên ngoài tàu Kết cấu mạn bao gồm hệ thống các sườn mạn và tôn mạn, sườn khoẻ được bố trí tại các vị trí ứng với các đà ngang đáy khoẻ, sườn thường được bố trí tại các vị trí của các đà ngang thường

Khung dàn mạn bao gồm các sườn thường, sườn khoẻ và các sống dọc mạn liên kết với nhau bằng mối liên kết hàn tạo thành hệ thống khung sườn vững chắc Ở đây mỗi bên mạn đều bố trí hai sống dọc mạn, nó có vai trò là các điểm tựa cho kết cấu khung sườn Kích thước các kết cấu cơ bản của khung sườn mạn như sau:

- Các sườn thường: L125 x 125 x 10

- Các sườn khỏe: T120 x 10/400 x 8, T200x14/600x12

- Sống dọc mạn: T100 x 10/250 x 8

3.1.4 Kết cấu boong.

Hệ thống kết cấu boong bao gồm: xà ngang boong khoẻ, xà ngang boong thường, sống chính boong, sống phụ boong và tôn boong Các xà ngang boong được bố trí cách nhau một khoảng đúng bằng khoảng sườn, liên kết với sườn và đà ngang đáy tạo nên

hệ thống khung sườn vững chắc dọc theo chiều dài tàu

Kích thước các kết cấu cơ bản:

- Sống chính boong: T100 x 10/400 x 8

- Sống phụ boong: T100 x 10/400 x 8

- Sống phụ tại vị trí miệng hầm hàng: L400 x 100 x 10

- Xà ngang boong khỏe: T100 x 10/400 x 8

- Xà ngang boong thường: L90 x 90 x 9

3.1.5 Một số kết cấu khác.

Trong đoạn thân ống có bố trí một vách ngăn ngang tại sườn

63, các nẹp ngang vách có kích thước T120 x 10/300 x 8, nẹp đứng vách T120 x 10/300 x 8 và L90 x 90 x 9, tôn vách có chiều dày =

8 mm Nẹp đứng của đà ngang đáy khỏe và đà dọc đáy là thép L75x75x6

3.2 TÍNH ĐỘ BỀN CHUNG.

Khi tính độ bền chung, ta chỉ đưa các kết cấu dọc có đủ độ dài

về mặt cơ học vào mặt cắt ngang tương đương Độ dài tối thiểu về mỗi phía của mặt cắt không nhỏ hơn một lần chiều cao mạn tại vùng đang xét Xà dọc boong dưới thượng tầng có chiều dài lớn hơn 7,5%L và không ngắn hơn ba lần chiều cao thượng tầng tính

từ mặt cắt mới đủ điều kiện tham gia Thượng tầng dài dưới 15%L hoặc chiều dài này ngắn hơn sáu lần chiều cao chính nó sẽ không được tính vào thành phần mặt cắt ngang tính toán

- Những chi tiết thay đổi đột ngột tại các mặt cắt như mạn, tấm boong giữa và các nắp hầm hàng chỉ được đưa một phần vào tham gia mặt cắt tương đương, và phần này nằm giữa mép dọc tạo góc

200 với mép kết cấu đang đề cập

- Các lỗ khoét với chiều rộng không lớn hơn 20 lần chiều dài tôn tại vị trí cùng vùng không cần để ý đến khi tính Các lỗ khoét lớn chỉ bỏ qua khi tính nếu có hệ thống gia cường đủ cứng vững cho lỗ khoét Với các miệng hầm hàng chỉ được phép đưa một số vùng tham gia thành phần mặt cắt tương đương

Ta kiểm tra độ bền chung trong hai trường hợp nguy hiểm nhất: tàu nằm trên đỉnh sóng (sagging) và tàu nằm trên đáy sóng (hogging)

Ta xác định mô men uốn Mw theo công thức của quy phạm phân

cấp và đóng tàu biển vỏ thép TCVN 6259: 2003

1000 2200

10

8

10 10

220

370

L400x100x100

T100x10/250x8

Mw(+) = +0,19.C1.C2.L2

1 B.C'

b (KN.m) cho sagging

Mw(-) = - 0,11.C1.C2.L2

1.B.(C'

b+0,7) (KN.m) cho hogging Trong đó: C1 = 0,0412 x 65,25+4,0 = 6,69

C2 = 1,0

C'

b= 0,6

766 , 36116 )

(   

365 , 45304 )

(   

Hình 3.1: Các kích thước mặt cắt ngang kết cấu thân tàu.

Hình 3.2: Các đặc trưng hình học mặt cắt ngang thân tàu được

tính bằng RDM.

Tính toán độ bền chung bằng chương trình RDM

+Trường hợp tàu nằm trên đỉnh sóng:

Hình 3.3: Phân bố ứng suất pháp trên mặt cắt ngang thân tàu

(trên đỉnh sóng)

+ Trường hợp tàu nằm trên đáy sóng:

Hình 3.4: Phân bố ứng suất pháp trên mặt cắt ngang thân tàu

(trên đáy sóng).

Kiểm tra độ bền chung theo tiêu chuẩn ứng suất pháp lớn nhất:

 u cb ch

u  K 

Trong đó:

Kcb= 0,8 (hệ số dự trữ bền)

ch

 = 2400 (kG/cm2) = 240 MPa

  0 , 8  240  192

Từ biểu đồ ứng suất pháp trên hình 3.3 và 3.4, ta xác định được ứng suất uốn lớn nhất:

- Trường hợp tàu nằm trên đỉnh sóng: umax73,54 MPa

- Trường hợp tàu nằm trên đáy sóng: umax  92 , 25 MPa

Trong cả hai trường hợp ta nhận thấy: umax  u , Tức thỏa mãn tiêu chuẩn bền (3.1), nên thân tàu đảm bảo độ bền chung