ĐỒ án TÍNH TOÁN THIẾT kế kết cấu tàu HÀNG KHÔ

ĐỒ án TÍNH TOÁN THIẾT kế kết cấu tàu HÀNG KHÔ ĐỒ án TÍNH TOÁN THIẾT kế kết cấu tàu HÀNG KHÔ ĐỒ án TÍNH TOÁN THIẾT kế kết cấu tàu HÀNG KHÔ ĐỒ án TÍNH TOÁN THIẾT kế kết cấu tàu HÀNG KHÔ ĐỒ án TÍNH TOÁN THIẾT kế kết cấu tàu HÀNG KHÔ ĐỒ án TÍNH TOÁN THIẾT kế kết cấu tàu HÀNG KHÔ

1.Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế kết cấu cho tàu hàng khô có các thông số cơ bản sau:

Chiều dài tàu L = 136.7 m

Vùng hoạt động Biển không hạn chế

Phân cấp Đăng kiểm Việt Nam (VR)

4 Phân khoang, hệ thống kết cấu

Yêu cầu:

 Khoảng sườn chuẩn S = 2L+ 450 = 723.4 mm

 Khoảng cách chuẩn của cơ cấu dọc a = 2L+ 550 = 823.4 mm

 Khoảng sườn khoang mũi, khoang đuôi Sf và Sa  610 mm

 Khoảng sườn trong đoạn cách đường vuông góc mũi 0,2L tới vách mũi  700 mm

 Chọn khoảng sườn sai khác với khoảng sườn chuẩn không quá 250 mm

Chọn khoảng sườn thoả mãn yêu cầu

 Khoảng sườn khoang đuôi Sa = 600 mm

 Khoảng sườn khoang mũi Sf = 600 mm

 Khoảng sườn từ vách đuôi đến vách mũi S = 700 mm

 Khoảng cách các cơ cấu dọc a = 750 mm

Yêu cầu:

 Vị trí vách chống va cách đường vuông góc mũi khoảng từ min(5%Lf, 10m) tới 8%Lf

 Khoảng cách từ vách đuôi đường vuông góc đuôi theo bố trí máy lái và két dằn lái

 Số lượng vách ngang kín nước tối thiểu ứng chiều dài tàu L = 136.7 m có 7 vách

 Chiều dài khoang máy chọn theo kích thước máy và tuyến hình theo kinh nghiệm trong khoảng (12~15)%L

 Chiều dài tối đa một khoang 30m và các khoang hàng có thể tích xấp xỉ nhau

 Chiều cao đáy đôi h0

STT Tính toán chiều dài

Chiều dài sơ bộ Chọn % xấp xỉ Số K/s Kết quả

4 Buồng máy ~ Vách mũi =136.7-9-17.5-7%.136.7 144 100.8 m

11 Đáy đôi được bố trí từ vách đuôi đến vách mũi, từ mạn trái sang mạn phải

12 Vị trí vách sườn 15, sườn 40, sườn 69, sườn 98, sườn 127, sườn 156, sườn 184, sườn 200

Sơ đồ phân khoang được hiển thị trong hình 1

4.3 Hệ thống kết cấu

 Dàn vách vùng khoang hàng: chỉ gồm nẹp đứng

 Dàn vách trước khoang máy: gồm nẹp đứng, sống nằm

 Dàn vách khoang mũi, khoang đuôi: nẹp nằm sống đứng

 Kết cấu hệ thống dọc tại: Dàn đáy vùng khoang hàng, dàn boong khu vực khoang hàng (vùng ngoài đường miệng hầm hàng)

 Kết cấu hệ thống ngang tại các dàn còn lại

5.Kết cấu vùng khoang hàng

5.1 Kết cấu dàn vách

 h (m) tải trọng tác dụng lên tờ tôn đang xét, h 3,4 m

 Rải dưới cùng chọn tăng so với giá trị trên 1mm

Ta tính toán và chọn tôn theo bảng sau:

Bảng 2: Bảng tính chọn chiều dày tôn vách khoang hàng

STT Rải tôn S(m) Tải trọng h (m) t (mm) theo công thức (11.2.1) Chọn t(mm)

 C hệ số phụ thuộc vào liên kết mút nẹp ( Chọn liên kết bằng mã ốp )

 h (m) Tải trọng tính toán cho nẹp

Tải trọng tính toán cho nẹph = 5.672 m

Mô đun tiết diện yêu cầu Z = 1533 cm3

750 x 7

750 x 7

Fizi2

cm46.437064787915

5.2 Kết cấu dàn đáy

Dàn đáy vùng khoang hàng được bố trí kết cấu theo sơ đồ:

1 Tôn đáy:

 Đáy vùng khoang hàng kết cấu theo hệ thống dọc

Chiều dày tôn không nhỏ hơn: tC1C2S d0,035Lh1 2,5 mm

Hệ số C2 phụ thuộc vào vị trí tôn theo chiều dài tàu và fB:

x.f.5,1524

13C

B 2

Chiều dày tối thiểu tmin = 11.6919 mm

Khoảng cách cơ cấu hướng chính S = 0.75 m

2 Tôn giữa đáy:

Chiều rộng tôn không nhỏ hơn: b = 2L +1000 mm

Chiều dài tàu L = 136.7 m

 Chiều dày tôn giữa đáy

Lớn hơn tôn đáy tính theo công thức (14.3.4) 2 mm nên ta chọn 17 mm

3 Tôn hông: ( thông số l có nhiều phương án)

2

baR)L035,0d(22,5t

5 2 2 3

1 Tôn đáy trong:

Chiều dày tôn không nhỏ hơn: t1 = 2,5

d

dB.1000

Chiều cao tiết diện sống chính do = 1.5 m

Khoảng cách giữa các dầm dọc đáy trên S = 0.75 m

 Chiều dày tôn: không nhỏ hơn tôn đáy trong, tăng 1,5 mm so với trị số tính theo công thức

của tôn đáy trong Chọn t = 14.5 mm

 Chiều rộng: đi từ tôn hông và vượt qua cơ cấu dọc gần nhất tối thiểu 100

Mô đun chống uốn yêu cầu lớn hơn: 2 3

B

cmSl)L026,0d(f.5,1524

C100

B.F 400 x 14

S

Quy cáchmm

700 x 11

5.2.5 Dầm dọc đáy trong (điều 4.4.3-2)

Mô đung chống uốn yêu cầu lớn hơn:

3 B

2 '

cmf

12

24

lh.S.C

Mô đun chống uốn của tiết diện Z = 781.6725 cm3

0,75% mô đun chống uốn của tiết diện dd đáy ngoài 586.2544 cm3

B.F 300 x 11

S

Quy cáchmm

700 x 13

5.2.6 Thanh chống giữa cặp dầm dọc ( có bỏ phần này không) (điều 4.4.4)

 Yêu cầu không được làm bằng thép dẹp

 Yêu cầu diện tích tiết diện không nhỏ hơn 2

cmh

.b.S.C.8,1

A

1 Yêu cầu bố trí: (đã thoả mãn)

Khoảng cách không quá 4,6 m

Chiều cao tiết diện sống chính không nhỏ hơn

16

B

m

2 Chiều dày - (điều 4.2.3)

Chiều dày của tấm sống chính và sống phụ không nhỏ hơn hai trị số sau đây:

mm 5

, 2 B

y 4 1 17 , 0 l

x 6 , 2 d d

B 3

3 Mã ngang gia cường cho sống chính

Yêu cầu: khoảng cách không quá 1,75m ta bố trí hai khoảng sườn (1,4m) một mã ngang

4 Nẹp gia cường cho sống chính

5 Nẹp gia cường cho sống phụ

6 Lỗ khoét trên sống phụ:

1 Yêu cầu bố trí:

Yêu cầu khoảng cách giữa các đà ngang đặc không quá 3,5m Ta bố trí khoảng cách giữa 2

đà ngang đặc là 3.5m Đà ngang đặc được đặt sao cho sự phân khoang của đáy đôi tương hợp với

sự phân khoang của tàu

2 Chiều dày đà ngang:

mm 5

, 2 ' B

y 2 d d

d ' SB

C

t

1 o

Khoảng cách giữa các đường đỉnh mã hông tại giữa tàu B' = 19.50 m

Khoảng cách giữa các đường đỉnh mã hông tại đà ngang B'' = 19.50 m

Khoảng cách từ vị trí xa nhất tới tâm tàu y = 11.10 m

Chiều dày tối thiểu : tmin  L

Chiều dày tôn mạn không nhỏ hơn trị số tính theo công thức :

mm5

,2h'L05,0D125,0dS

x.576

91C

yB : là khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn giữa đáy đến trục trung hoà nằm ngang của tiết diện ngang thân tàu (m)

y : là khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn giữa đáy đến cạnh dưới của tấm tôn mạn đang xét

Tỉ số mô đun chống uốn tiết diện ngang thân tàu f B = 1

Chiều rộng của tôn không nhỏ hơn : b = 5L + 800 mm

Chiều rộng tính theo 1.1.11 b = 1073.4 mm

5.3.3 Sườn thường (điều 5.3)

Ở đoạn từ vách đuôi đến 0,15L kể từ mũi tàu,mô đun chống uốn của tiết diện sườn khoang

phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: W = 2

C0  

e : Chiều cao của mã hông đo từ mút dưới của l (m)

C : Hệ số tính theo công thức sau đây : C = C1 + C2

Với hệ thống kết cấu không có két đỉnh mạn :

h

l2,11,2

C1   ;

h

dk2,2

C2  

Chiều cao đáy đôi h0= 1.5 m

700 x 13

700 x 13

Fizi2

cm438.455293065912

3 Với những sườn nằm phía dưới xà ngang boong khoẻ đỡ xà dọc boong, mô đun chống uốn của tiết diện phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây :

2 1 1

Shln

l1,0l

lh

h81,9

117

n : Tỷ số giữa khoảng cách xà ngang khoẻ và khoảng sườn

h1 : Tải trọng boong qui định cho xà boong ở đỉnh sườn

l1 : Tổng chiều dài của xà ngang khoẻ (m)

Chiều cao đáy đôi h0= 1.5 m

700 x 13

700 x 13

Fizi2

cm438.455293065912

3 2

2 1 1

2

1 l.

S 1

Chiều cao lỗ khoét cho dầm dọc hdd + 10 = 410mm

Chiều cao tối thiểu của bản thành 1025 mm

Fi.Zi

(cm3)0.07813.16812.814625.9720x13

400x16

7252231275542

Tải trọng tính toán cơ cấu boong:

Tôn boong Cột Sống boong

Xà boong1

Tại phía trước của 0,15L tính từ mũi

2 Từ 0,15L đến 0,3L tính từ mũi tàu 11.8 3.9 5.9 1.158 4.293

Chiều dày của tôn boong ở ngoài vùng đường miệng khoét ở đoạn giữa tàu có xà ngang boong:

mm h

Chiều dày tôn boong ở ngoài hai vùng trên:

5.225

Khoảng cách giữa các xà dọc boong S= 0.75 m

Mô đun chống uốn của dầm dọc boong ngoài vùng miệng khoang hang lớn hơn

3 2

cm l.

B.F 240 x 11

S

Quy cáchmm

700 x 8

5.4.4 Sống ngang boong ( chưa hiểu phần nhịp l_) (điều 10.3)

Môđun chống uốn của tiết diện sống ngang boong phải lớn hơn:

3 cm )

kw h b (

Tải trọng tính toán cho sống h = 10.35 kN/m2

Mô đun chống uốn yêu cầu Z = 2963 cm3

Chiều rộng mép kèm b = min(0,2.l; S) = 830 mm

Mô men quán tính yêu cầu J = 51653 cm4

Chiều cao lỗ khoét cho dầm dọc hdd + 10 = 250mm

Chiều cao tối thiểu của bản thành 625 mm

Chiều dày bản thành không nhỏ hơn 9 mm

250x13

141999235455

650x10

(cm4)070571

Fi.Zi

(cm3)0.02141.8

3 2

2 1 1

2

1 l.

S 1

Chiều cao lỗ khoét cho dầm dọc hdd + 10 = 250mm

Chiều cao tối thiểu của bản thành 625 mm

Chiều dày bản thành không nhỏ hơn 11.5 mm

720x9

500x16

666125986787

900x13

(cm4)0241687

Fi.Zi

(cm3)0.05317.7

5.4.6 Xà ngang boong xong rồi (điều 8.4)

Mô đun chống uốn của xà ngang boong trong vùng miệng khoang hàng lớn hơn

3 2

cm l.

B.F 180 x 8

S

Quy cáchmm

700 x 8

5.4.7 Sống dọc boong( khong ro l) (điều 10.2)

Môđun chống uốn của tiết diện ngang sống dọc boong lớn hơn:

Chiều rộng vùng mà sống phải đỡ b = 3.8 m

Tải trọng tính toán cho sống h = 10.4 kN/m2

Mô đun chống uốn yêu cầu Z = 613 cm3

Chiều rộng mép kèm b = min(0,2.l; S) = 700 mm

Mô men quán tính yêu cầu J = 9016.018 cm4

Chiều cao lỗ khoét cho dầm dọc hdd + 10 = 190mm

Chiều cao tối thiểu của bản thành 475 mm

Chiều dày bản thành không nhỏ hơn 7.5 mm

200x10

5181685956

500x8

(cm4)025806

Fi.Zi

(cm3)0.01016.0

 h (m) tải trọng tác dụng lên tờ tôn đang xét, h 3,4 m

 Dải dưới cùng chọn tăng so với giá trị trên 1mm

Ta tính toán và chọn tôn theo bảng sau:

Bảng 2: Bảng tính chọn chiều dày tôn vách khoang hàng

STT Rải tôn S(m) Tải trọng h (m) t (mm) theo công thức (11.2.1) Chọn t(mm)

 C hệ số phụ thuộc vào liên kết mút nẹp

 h (m) Tải trọng tính toán cho nẹp

Tải trọng tính toán cho nẹp h = 3.3 m

Mô đun tiết diện yêu cầu Z = 235 cm3

B.F 220 x 10

S

Quy cáchmm

 Chiều cao tiết diện sống không nhỏ hơn 2,5 lần chiều cao lỗ khoét nẹp xuyên qua

 Chiều dày bản thành không nhỏ hơn trị số tính theo công thức

t = 10S1 +2,5 mm

S1 = min(chiều cao sống, khoảng cách nẹp gia cường cho bản thành), tính bằng (m)

Chiều rộng vùng mà sống phải đỡ S = 5.8 m

Tải trọng tính toán cho sống h = 7.6 m

Mô đun chống uốn yêu cầu Z = 2192 cm3

Chiều rộng mép kèm b = min(0,2.l; S) = 750 mm

Mô men quán tính yêu cầu J = 11287 cm4

Chiều cao lỗ khoét cho nẹp qua hnẹp + 10= 230 mm

Chiều cao tối thiểu của bản thành 575 mm

Chiều dày bản thành không nhỏ hơn 8.5 mm

200x13

96746170013

600x10

(cm4)055267

Fi.Zi

(cm3)0.01821.0

Sống đứng vách

Chiều rộng vùng mà sống phải đỡ S = 3.8 m

Tải trọng tính toán cho sống h = 9.0 m

Mô đun chống uốn yêu cầu Z = 6887 cm3

Chiều rộng mép kèm b = min(0,2.l; S) = 1308 mm

Mô men quán tính yêu cầu J = 165378.6 cm4

Chiều cao lỗ khoét cho nẹp qua hnẹp + 10= 0 mm

Chiều cao tối thiểu của bản thành 0 mm

Chiều dày bản thành không nhỏ hơn 10.5 mm

Fi.Zi

(cm3)0.04196.45850.010046.41308x7

400x18

475313700104

6.2.2 Tôn đáy ngoài (điều 14.2 và 14.3)

 Đáy vùng khoang máy kết cấu theo hệ thống ngang

Chiều dày tôn không nhỏ hơn: tC1C2S d0,035Lh1 2,5 mm

Hệ số C2 phụ thuộc vào vị trí tôn theo chiều dài tàu và fB:

2 B

2

) x f 5 , 15 ( 576

91 C

Chiều dày tối thiểu tmin = 11.6919 mm

Khoảng cách cơ cấu hướng chính S = 0.7 m

Bảng 2: Bảng tính chọn chiều dày tôn đáy ngoài (vùng khoang máy) theo chiều dài tàu

Chiều dày tôn không nhỏ hơn: t1 = 2 , 5 2

d

d B 1000

với l (m) khoảng cách các sống đáy

Chiều rộng tàu B = 22.2 m

Chiều cao tiết diện sống chính do = 1.5 m

Khoảng cách giữa các dầm dọc đáy trên S = 0.75 m

, 2 ' B

y 2 d d

d ' SB

C

t

1 o

8

2

2 0 2

Khoảng cách giữa các đường đỉnh mã hông tại giữa tàu B' = 19.50 m

Khoảng cách giữa các đường đỉnh mã hông tại đà ngang B'' = 19.50 m

Khoảng cách từ vị trí xa nhất tới tâm tàu y = 9.75 m

6.2.7 Sống phụ(đại lượng y và khoảng cỏch giữa cỏc nẹp đại lượng x) (điều 4.2)

Chiều dày tấm sống chớnh và tấm sống phụ phải lớn hơn:

mm 5

, 2 B

y 4 1 17 , 0 l

x 6 , 2 d d

B 3

d0 : Chiều cao tiết diện sống tại điểm đang xột (m)

C1’ : Hệ số tớnh theo Bảng 2A/4.1 tuỳ thuộc vào tỉ số S1/d0

S1 : Khoảng cỏch cỏc mó hoặc nẹp đặt ở sống chớnh hoặc sống phụ (m)

Chọn t = 12 mm

Vậy ta chọn chiều dày tấm sống phụ t = 13 mm

- Mỏy chớnh được đặt trực tiếp lờn tấm bệ dày ở mộp trờn của tấm sống

- Cỏc sống phụ bổ sung được đặt trong đỏy đụi ở phớa dưới của đường tõm của bu lụng

- Sống dọc thành bệ máy hàn trực tiếp với các đà ngang kín n-ớc ở phía d-ới dàn vách khoang máy

- Các đà ngang đầy hàn trực tiếp với tôn hông

6.3 Kết cấu dàn mạn

Dàn mạn kết cấu hệ thống ngang gồm s-ờn th-ờng xen kẽ s-ờn khỏe và có sống dọc mạn

- Khoảng cách các s-ờn th-ờng 700 (mm)

- Khoảng cách s-ờn khoẻ đỡ xà ngang boong khoẻ là 3500 (mm)

- Khoảng cách từ đáy trên đến sàn buồng máy là 5000 (mm)

Chiều dày tối thiểu : tmin  L

Chiều dày tôn mạn không nhỏ hơn trị số tính theo công thức :

mm5

,2h'L05,0D125,0dS

x.576

91C

yB : là khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn giữa đáy đến trục trung hoà nằm ngang của tiết diện ngang thân tàu (m)

y : là khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn giữa đáy đến cạnh dưới của tấm tôn mạn đang xét

Chiều dài tàu L = 136.7 m

Chiều dày tối thiểu tmin = 11.692 mm

Khoảng cách giữa các sườn S = 0.65 m

Sườn đỡ bởi khung khoẻ và sống dọc mạn, mô đun chống uốn không nhỏ hơn:

3 2

cm l.

l: Khoảng cách từ tôn đáy trên tới sống dọc mạn gần nhất

h: khoảng cách từ mút dưới của l tới điểm cao hơn mặt tôn giữa đáy một khoảng là d+0.038L S: khoảng cách giữa các sườn

l2: khoảng cách thẳng đứng ở mạn từ sống dọc mạn đến boong

e: chiều cao mã hông đo từ mút dưới của l

C4: hệ số tính theo công thức sau tuy nhiên nếu nhỏ hơn 1 thì lấy bằng 1, nếu lớn hơn 2.2 thì lấy bằng 2.2

C4 = 2H/Ho – 1.5

Ho: khoảng cách thẳng đứng từ mặt đáy trên ở mạn đến boong

H: Khoảng cách từ tôn đáy trên tới boong

Chiều cao đáy đôi h0= 1.5 m

700 x 13

700 x 13

Fizi2

cm438.4552076659

Chiều cao tiết diện không nhỏ hơn ( m )

4

h l.

125 ,

)

m

(

h n là chiều cao lỗ khoét cho sườn thường chui qua

Mô đun chống uốn tiết diện không nhỏ hơn Z C 1 S h l 2 ( cm 3 )

Chiều dày bản thành không nhỏ hơn max( t 1 t 2 ) với

) mm ( 5

, 2 d

l.

h S

2 0

Chiều dài tự do của sườn l = 2.8 m 0,125.l +hn/4= 0.42 m

Mô đun chống uốn yêu cầu Z = 1707 cm3

Chiều rộng mép kèm b = min(0,2.l; S) = 560 mm

Chiều cao lỗ khoét cho nẹp qua hnẹp + 10 = 270 mm

Chiều dày bản thành không nhỏ hơn 14.2 mm lỗi chiều dày bản thành

560x14

300x14

214114379031

700x14

(cm4)0124900

Fi.Zi

(cm3)0.03498.6

Chiều cao tiết diện không nhỏ hơn 0 , 125 l ( m )

Mô đun chống uốn tiết diện không nhỏ hơn Z C 1 S h l 2 ( cm 3 )

Chiều dày bản thành không nhỏ hơn max( t 1 t 2 ) với

) mm ( 5

, 2 d

l.

h S

2 0

Hệ số C 1 3 ; C 2 23

Chiều dài tàu L = 136.7 m

Khoảng cách giữa các sườn khoẻ S = 3.5 m

Chiều dài tự do của sườn l = 3.7 m → 0,125.l = 0.46 m

Mô đun chống uốn yêu cầu Z = 1753 cm3

Chiều rộng mép kèm b = min(0,2.l; S) = 740 mm

Chiều cao lỗ khoét cho nẹp qua hnẹp + 10 = 230mm

Chiều cao tối thiểu của bản thành 575 mm k = 11.5

Chiều dày bản thành không nhỏ hơn 12.3 mm

740x13

200x16

120835217510

600x13

(cm4)073275

Fi.Zi

(cm3)0.02390.7

- Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c xµ ngang th-êng lµ: 700 mm

- MiÖng khoang m¸y cã kÝch th-íc lµ: 8400 6000

- Ta bè trÝ 2 cét chèng t¹i trung ®iÓm chiÒu dµi miÖng khoang nh- h×nh vÏ

Chiều dày của tôn boong không nhỏ hơn: t1 , 25 C S h2 , 5 mm

Khoảng cách giữa các xà ngang boong S = 0.7 m

Mô đun chống uốn của xà ngang boong trong vùng miệng khoang hàng lớn hơn

3 2

cm l.

B.F 180 x 8

S

Quy cáchmm

700 x 8

6.4.4 Sống dọc boong (điều 10.2)

3 cm )

w k h b

Tải trọng tính toán cho sống h = 11.1 kN/m2

Chiều dài nhịp của sống l = 17.5 m

Mô đun chống uốn yêu cầu Z = 16444 cm3

Chiều rộng mép kèm b = min(0,2.l; S) = 3500 mm

Mô men quán tính yêu cầu J = 1208669 cm4

Chiều cao lỗ khoét cho xà ngang hxn + 10 = 170mm

Chiều cao tối thiểu của bản thành 425 mm

Chiều dày bản thành không nhỏ hơn 12.5 mm

700x25

18082262314250

1000x15

(cm4)0381024

Fi.Zi

(cm3)0.07560.0