THIẾT kế kết cấu tàu CHỞ HÀNG KHÔ CHẠY BIỂN VÙNG hạn CHẾ i

THIẾT kế kết cấu tàu CHỞ HÀNG KHÔ CHẠY BIỂN VÙNG hạn CHẾ i THIẾT kế kết cấu tàu CHỞ HÀNG KHÔ CHẠY BIỂN VÙNG hạn CHẾ i THIẾT kế kết cấu tàu CHỞ HÀNG KHÔ CHẠY BIỂN VÙNG hạn CHẾ i THIẾT kế kết cấu tàu CHỞ HÀNG KHÔ CHẠY BIỂN VÙNG hạn CHẾ i

Hệ số béo thể tích :Cb = 0,71 (T) = 7172,9 Vận tốc : V =13 hải lý

Vùng hoạt động : Biển hạn chế I

* Máy chính :

Kí hiệu máy : 8L28/32A-56VO28 Hãng sản xuất : MAN B & W Công suất máy : 1960 KW Vòng quay : 141 v/p Trọng l-ợng máy : 31,6 T

2 Quy phạm áp dụng :

- Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép –Phần 2A

3 Vật liệu đóng tàu :

Vật liệu sử dụng là thép đóng tàu cấp A có Reh = 235 MPA

4 Khoảng s-ờn và phân khoang

4.1 Khoảng s-ờn

4.1.1 Hệ thống kết cấu

-Dàn đáy:

Vùng khoang hàng kết cấu hệ thống dọc

Khoang máy , khoang mũi , khoang đuôi kết cấu hệ thống ngang

-Dàn mạn :Các khoang đều kết cấu hệ thống ngang

Kho¶ng c¸ch s-ên vïng khoang m¸y ,vïng mòi tµu , vïng ®u«i tµu chän

S = 600 [mm]

4.2 Ph©n khoang (§iÒu 11.1.4 )

ChiÒu dµi tµu : L = 112,8 m

 Sè v¸ch kÝn n-íc tèi thiÓu lµ 6 (v¸ch )

ChiÒu dµi c¸c khoang

 ChiÒu dµi khoang mòi , khoang ®u«i

VËy ta cã b¶ng ph©n khoang vµ kho¶ng s-ên t-¬ng øng nh- sau:

Tªn khoang VÞ trÝ s-ên ChiÒu dµi khoang

[m]

Kho¶ng s-ên [mm]

*) Sơ đồ phân khoang

190 185 180 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120 115 110 105 100 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10

Khoang hàng IV

Boong ch?nh

13

h : áp suất tính toán tác dụng lên dàn vách , tính bằng khoảng cách từ mép d-ới

tấm boong đến vách tại mặt phẳng dọc tâm [m]

h : áp suất tính toán đ-ợc tính bằng khoảng cách từ trung điểm của nhịp nẹp đến

đỉnh boong vách tại tâm tàu.Nếu khoảng cách đó  6 m thì h = 1,2 + 0,8 x Trị số

Z0 : lµ m«men chèng uèn theo yªu cÇu nÑp : Z0 = 977,86cm3

Z : M«men chèng uèn thùc cña nÑp : Z = 1003,28 cm3

C = 17,7

STT Quy c¸ch kÕt cÊu Fi(cm2) Zi(cm) Fi.Zi(cm3)

Fi.Z i 2(cm4) Io

A : Diện tích tiết diện nẹp có kể cả mép kèm : A = 158,5cm2

W : Tải dọc tâm nẹp : W= Sbh = 14,38

S : Khoảng cách trung điểm nhịp sống boong kề với nẹp :S = 1,95 m

b : Khoảng cách trung điểm của khoảng cách sống boong kề với nẹp :

- Prôphin của sống đ-ợc xác định nh- sau :

+ Chiều cao tiết diện sống không đựơc nhỏ hơn 2,5 lần chiều cao lỗ khoét cho nẹp chui qua

h  2,5 hl = 2,5.110 = 275 mm

hl Chiều cao lỗ khoét cho nẹp chui qua hl = 110 ( Chiều cao của nẹp là 100mm) + Chiều dày bản thành b 10S1 + 2,5 = 10.0,3 + 2,5 = 5,5 [mm]

C S h l S t

ZMax = 23,74 [cm] ; W = I/Zmax = 393,2 [cm3]

5.2.2.2 Sống đứng (điều 11.2.3)

W = 2,8 xCx S x h x l2

=463,48 [cm2] Trong đó :

- Nẹp đứng liên kết với xà dọc boong bằng mã có chiều dài mã lmã > l/8 Chọn mã có kích th-ớc 400x400x6 /bẻ 50

5.3 Kết cấu vách mũi

5.3.1 Sơ đồ kết cấu :

sàn sàn

(1) (2)

h : áp suất tính toán tác dụng lên dàn vách , tính bằng khoảng cách từ mép

d-ới tấm đến boong vách tại mặt phẳng dọc tâm [m]

h = (Lấy tăng 25% so với kết quả đo đ-ợc trên bản vẽ )

e = B

A = 5,4 [cm] ZMax = 11,5 [cm]

I = C – e2.A =597,8 [cm4] W = I/Zmax = 70,4 [cm3]

W= 2,8%

100x63x8 325x10

h : Khoảng cách thẳng đứng kể từ trung điểm của nhịp sống đến đỉnh

boong vách tại tâm tàu ; h = 6,109 m

=> h = 7,636 m

l : Nhịp nẹp của sống , đ-ợc đo giữa các gối của sống [m ] ; l =2 m

- Mômen quán tính cuả tiết diện

I = 10.h.l4 = 10.7,636.24 =1221,8 [cm4]

- Prôphin của sống đ-ợc xác định nh- sau :

+ Chiều cao tiết diện sống không đựơc nhỏ hơn 2,5 lần chiều cao lỗ khoét cho nẹp chui qua

Chän t = 6 mm

+ ChiÒu dµy b¶n thµnh ë c¸c ®o¹n mót dµi 0,2l

l : chiÒu dµi nhÞp kh«ng nhá h¬n trÞ sè tÝnh theo c«ng thøc sau

1

0 2 1 3

d

C S h l S t

(1) : Sống đứng (2) : Nẹp nằm Khoảng cách nẹp nằm : S = 650 mm

Khoảng cách sống : 2500 mm

5.4.2 Tính chọn tôn vách : T-ơng tự vách khoang mũi

5.4.3 Tính chọn cơ cấu

5.4.3.1 Nẹp nằm (‘Tính cho nẹp chịu lực lớn nhất)

Mômen chống uốn của nẹp vách phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau : Z = 2,8.C.S.h.l2 = 2,8.0,9.0,65.6,6.2,252 =54.73 [cm3]

VËy chän nÑp n»m lµ thÐp L.100 63 6  

l: Chiều dài nhịp giữa các gối tựa lân cận của sống l = 4,9 m

h (m) : Khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l đến đỉnh boong vách đo tại đ-ờng tâm tàu : h = 2,8 m

+ Mô men quán tính cuả tiết diện sống phải không nhỏ hơn:

Io = 10hl4 = 10.2,8.4,94 =16141,4 (cm4)

+ Chiều cao tiết diện sống: h > 2,5d1 = 2,5.110 =275 (mm)

Với d1 = 110 (mm): Chiều cao lỗ khoét để nẹp chui qua

d

C S h l S t

(1) : Nẹp đứng (2) : Sống đứng (3) :Sàn khoang mũi 1 (4) : Sàn khoang mũi 2 5.5.2 Tính chọn tôn :

h : áp suất tính toán đ-ợc tính bằng khoảng cách từ trung điểm của nhịp nẹp đến

đỉnh boong vách tại tâm tàu.Nếu khoảng cách đó  6 m thì h = 1,2 + 0,8 x Trị số

ZMax = 8,13 [cm] ; W = I/Zmax = 41,49 [cm3]

W = 10,94%

90x56x9 300x10

Vậy chọn nẹp đứng là thép L90569

S = 1,8 (m):là khoảng cách giữa các nẹp khoẻ

h = 6,109 m :là khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của nhịp nẹp đến đỉnh của boong vách tại mặt phẳng dọc tâm

l = 2 (m) :chiều dài nhịp

* Mép kèm : b t 

- Chiều dày mép kèm bằng chiều dày tấm tại tiết diện tính toán t = 10 [mm]

- Chiều dày dải mép kèm

W = I/Zmax = 162,03 [cm3] W = 48 %

100x8 150x6 400x10

Vậy chọn sống đứng là thép chữ 100 8

150 6



(1) :Sống chính (2) : Sống phụ 9 (3) : Dầm dọc đáy trên ,đáy d-ới (4) : Đà ngang đáy

(5) : Mã liên kết giữa sống chính dáy với dầm dọc đáy d-ới gần nhất (6) : Thanh chống

(7) : Mã hông 6.1.2 Tính chọn tôn

Chiều dày tôn đáy phải tính cho 2 tr-ờng hợp : chiều dày tối thiểu và chiều dày theo tải trọng

 Chiều dày tối thiểu : tmin = L

tmin = 112,8  10, 62 [mm]

 Chiều dày tính theo tải trọng

6.1.2.1 Tôn đáy ngoài (Điều 14.3.4)

a) Dải tôn sống nằm

* )Khoang hàng I ,II ,III

Chọn chiều dày tôn là : t= 12 mm

c) Dải tôn giữa đáy (Điều 14.2.1)

Dải tôn giữa đáy phải giữ nguyên trên suốt chiều dài tàu

Chiều rộng tôn sống nằm :

bsn = 2.L +1000 [mm]

= 2.112,8 + 1000 =12256 Chọn bsn = 1500 mm

o

C B d d

do : Chiều cao tiết diện sống chính [m] ; d0 = 1 m

S : Khoảng cách giữa các dầm dọc đáy trên [m] ; S =0,75 m

h : Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo ở tâm tàu [m] h = 7,109 m

C : Phụ thuộc vào tỉ số B / lH

C =

0

1 1

, / 0,8 max( , ), 0,8 / 1, 2 , / 1, 2

fB: Tỷ số mômen chống uốn tiết diện ngang thân tàu tính theo QP (ch-ơng

13 ) và mômen chống uốn thực của tiết diện thân tàu tính với đáy

Sống chính phải liên tục trong đoạn 0,5L giữa tàu

Khoảng cách giữa các sống phụ  4,6 m

d1 : Chiều cao tiết diện lỗ khoét [m]

lH : Chiều dài khoang [m]

x : Khoảng cách theo chiều dọc từ trung điểm của lH của mỗi khoang đến điểm

đang xét [m].Tuy nhiên 0, 2l H  x 0, 45l H

20,8

0, 02 103



Lấy B/lH :1, 4 B l/ H  0, 4

(C1đ-ợc tính bằng ph-ơng pháp nội suy tuyến tính )

S1 = 0,65 m : Khoảng cách các mã đà đặt tại sống phụ

2 2 0 3

2

2( ) 2, 5

S : Khoảng cách giữa các đà ngang đặc [m] S = 1,95 m

B': Khoảng cách giữa các đỉnh mã hông đo ở mặt tôn đáy trên tại tiết diện giữa tàu ; B' = 12 m

B'': Khoảng cách các đ-ờng đỉnh mã hông đo ở mặt tôn đáy trên tại vị trí của đà ngang khoảng s-ờn [m] B'' = 12 m

y:Khoảng cách theo ph-ơng ngang từ đ-ờng tâm tàu đến điểm đang xét

[m].Tuy nhiên (B''/4  y  B''/2)

y = B'' /2 = 6 m

d0 : Chiều cao tiết diện đà ngang đặc tại điểm đang xét [m] ; d0 = 1 m

d1 : Chiều cao của lỗ khoét tại điểm đang xét [m] ; d1 = 0,45 m

C2 : Hệ số lấy theo bảng 2A / 4.2 tuỳ thuộc vào B/lH (B/lH = 13,79/20,8 = 0,66)

fB: Tỷ số của mô đun chông uốn tiết diện ngang thân tàu tính theo QP Ch-ơng

13 và mô đun chống uốn thực của tiết diện ngang thân tàu lấy đối với đáy tàu ;

24 12 B

C Shl f

Trong đó:

C' : Hệ số C' = 0,54 : (giữa các đà ngang đặc có thanh chống)

fB: Tỷ số mô đun chống uốn tiết diện ngang thân tàu tính theo lý thuyết với mô men chống uốn tiết diện ngang thân tàu thực tế lấy đối với đáy fB = 0,85

S: Khoảng cách giữa các dầm dọc đáy [m] ; S = 0,75 m

l: Khoảng cách giữa các đà ngang đáy [m] ; l = 1,95 m

h: Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo ở tâm

tàu ; h = 7,109 m

*) Chọn thép:

_Mép kèm: Chiều dày MK t = 12 (mm)

Chiều rộng MK b = min ( l/5 ; S/2 ) = min (520 ; 375) = 375 (mm)

Chọn dầm dọc đáy trên là thép góc không đều canh có quy cách L.125807

A = 59,1 [cm2] B = 163,63 [cm3] C =1572,54 [cm4]

e = B

A = 2,8 [cm] ZMax = 10,9 [cm] I = C – e

2.A =1119,5 [cm4]

S :Khoảng cách giữa các dầm dọc đáy [m] ; S = 0,75 m

b : Chiều rộng vùng mà thanh chống phải đỡ [m] ; b =2,698 m

h : Tải trọng tính toán [m] ,tính theo :

h :khoảng cách từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo tại tâm tàu

1

 Với: lS: Chiều dài thanh chống [m]

a) Gia c-ờng cho đà ngang

+ Tại mỗi vị trí dầm dọc đáy, đặt một nẹp gia c-ờng cho đà ngang , có quy cách : Chiều dày nẹp bằng chiều dày đà ngang : t = 10 mm

Chiều cao nẹp l = 0.08x( chiều cao đà ngang ) = 0,096 m = 96 mm

Quy cách của nẹp là thép góc L.100x63x10

b) Gia c-ờng cho sống chính

+ Tại vị trí trung giữa của các đà ngang , đặt một cặp mã liên kết hai tấm của sống chính , chiều dày của mã t = 12 mm

+ Tại mỗi vị trí của s-ờn ta đặt nẹp gia c-ờng cho sống chính có chiều dày bằng chiều dày sống chính t = 12 mm Chiều cao = 0,08.Chiều cao của sống chính

c) Gia c-ờng cho sống phụ

+ Tại mỗi vị trí s-ờn đặt nẹp gia c-ờng cho sống phụ Chiều dày bằng chiều dày của sống phụ t = 10 mm

d) Mã trong hông : đ-ợc đặt tại mỗi mặt s-ờn kéo tới cặp dầm dọc đáy gần nhất ,

có chiều dày là t = 10 mm

e) Mã hông:(theo mục 2-A/4.6)

Chiều dày mã hông liên kết s-ờn khoang với sống hông phải tăng lên 1,5 (mm)

so với trị số tính theo công thức : 0,6 L+ 2,5

Vậy chiều dày mã hông là t = 0,6 L+ 2,5 + 1,5 = 10,37(mm)

Vậy t = 12 mm

Chọn mã có mép bẻ có cạnh tự do là 50 mm Kích th-ớc mã là : 500x500x12

(4) : Bệ máy Kết cấu theo hệ thống kết cấu ngang :

Đà ngang đặt tại mỗi khoảng s-ờn => khoảng cách giữa các đà ngang là S = 0,6m

Khoảng cách giữa các sống chính , sống phụ là 3.0,75 = 2,25 m

b) Dải tôn giữa đáy

Dải tôn giữa đáy phải giữ nguyên trên suốt chiều dài tàu

Chiều rộng tôn sống nằm :

bsn = 2.L +1000 [mm]

= 2.112,8 + 1000 =1225,6 Chọn bsn = 1300 mm

Chiều dày tôn sống nằm

tsn = t +2 = 8,6

` 2, 5

o

C B d d

do : Chiều cao tiết diện sống chính [m] ; d0 = 1 m

S : Khoảng cách giữa các đà ngang đáy [m] S = 0,6 m

h : Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo ở tâm tàu [m] h = 7,109 m

C : Phụ thuộc vào tỉ số B / lH

C =

0

1 1

, / 0,8 max( , ), 0,8 / 1, 2 , / 1, 2

2 ( ) 2, 5

Chiều cao và chiều rộng bệ máy :

Chiều dày bệ máy phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau

Chọn chiều dày mã và tấm mã là t = 12 mm

6.3 Kết cấu vùng mũi tàu

6.3.1 Sơ đồ kết cấu

L= 112,8 (m) :Chiều dài tàu

S = 0,6 (m) :Khoảng cách giữa các đà ngang đáy

7 42

d0t ) = 49,6 [cm2] Chọn F = 50 [cm2]

S : Khoảng cách các đà ngang đáy [m] ; S = 0,6 m

l:Chiều dài nhịp giữa các đỉnh của mã s-ờn đo ở giữa tàu cộng thêm 0,3 m

dmũi < 0,037L nên kết cấu dàn đáy cần đ-ợc gia c-ờng

112,8

V

 Vị trí mút cuối cần gia c-ờng tính từ mũi tàu là 0,175L = 19,7 m

- Giữa các dầm dọc đáy đặt thêm thép có cùng quy cách với dầm để gia c-ờng cho đáy

6.4 Dàn đáy vùng đuôi tàu

(1) S-ên th-êng (2) S-ên khoÎ (3) Sèng m¹n

=> Dµn m¹n kÕt cÊu hÖ thèng ngang gåm s-ên khoÎ , s-ên th-êng xen kÏ vµ sèng m¹n

- Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c s-ên th-êng :650 [mm]

- Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c s-ên khoÎ : 1950 mm

- Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c sèng doc m¹n : 2000 mm

91

x



  : LÊy theo trÞ sè lín trong hai trÞ sè sau ®©y

+)  = 15, 5 B(1 )

B

y f

*)T«n mÐp m¹n ë ®o¹n gi÷a tµu ( theo 2A/14.3.3 )

ChiÒu dµy t«n mÐp m¹n kÒ boong tÝnh to¸n kh«ng nhá h¬n trÞ sè tÝnh theo c«ng thøc sau :

t1 = max [ 0,75tmb ; tm¹n] = max [ 0,75.12,3 ; 14 ] = 14 mm

8.1.3.1 S-ên th-êng khoang hµng(§iÒu 5.3.2)

M« ®un chèng uèn cña tiÕt diÖn s-ên khoang ph¶i kh«ng nhá h¬n trÞ sè tÝnh theo c«ng thøc sau:

k = 13 – cho hÖ 1 tÇng boong

=> C2 = 2,2 13 0,023 6, 33

9, 416 = 0,44 VËy C = 2,16

W = 19,6 %

100x63x7 325x12

Vậy chọn s-ờn th-ờng là thép L.100637

8.1.3.2 S-ờn khoẻ vùng khoang hàng( Điều 6.2.1)

+) Mô men chống uốn tiết diện ngang của chúng phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thứ sau :

[ mm]

Trong đó :

S : Khoảng cách các s-ờn khoẻ [m] ; S = 1,95 m

l : Chiều dài cạnh tự do của s-ờn khoẻ [m] ; l = 6 m

h : Khoảng cách thẳng đứng từ mút d-ới của l đến điểm d+0,038L cao hơn mặt tôn giữa đáy và  1,34 l [m]

h = 9,416 m

do : Chiều cao tiết diện s-ờn khoẻ ( tuy nhiên có lỗ khoét cho xà dọc chui qua phải đ-ợc trừ đi Trong t2 nếu có nẹp nằm thì tính toán bằng khoảng cách nẹp ) [m]

k : Hệ số cho bảng 2-A/6.2 tuỳ thuộc vào tỉ số S1 [m] trên d0

S1 : Khoảng cách giữa các nẹp hoặc mã chống vặn đặt ở bản thành của s-ờn khoẻ S1 = 2 m

d1: ChiÒu cao lç khoÐt cho s-ên chui qua [m]

d1 = 110 mm( ChiÒu cao s-ên th-êng lµ 100 mm)

_ChiÒu dµy b¶n thµnh :

 [ mm]

Trong đó :

S : Khoảng cách các sống mạn [m] ; S = 2 m

l : Khoảng cách các s-ờn khoẻ [m] ; l = 1,95 m

h : Khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm S đến điểm d+0,038L cao hơn mặt tôn giữa đáy và h 0,05L =5,64 [m]

h = 8,416 m

do :Chiều cao tiết diện sống mạn ; do = 0,27 m

C1 , C2 : Hệ số cho bảng 2-A / 6.3 phụ thuộc vào vị trí s-ờn khoẻ (s-ờn khoẻ ở phía sau của 0,15L tính từ mũi tàu )

C1 = 5,1

C2 = 42

k : Hệ số cho bảng 2-A/6.2 tuỳ thuộc vào tỉ số S1 [m] trên d0

S1 : Khoảng cách giữa các nẹp hoặc mã chống vặn đặt ở bản thành của s-ờn khoẻ S1 = 3 m

Vậy chọn nẹp đứng là thép T250 10

300 8





(2) (1)

1800 1800

S S S

(1) S-ên th-êng (2) S-ên khoÎ (3) Sµn m¸y (4) Sèng däc m¹n

Bè trÝ s-ên th-êng , s-ên khoÎ , sèng däc m¹n ,sµn khoang m¸y

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c s-ên th-êng : S = 600 mm

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c s-ên khoÎ : 1800 mm

x



  : LÊy theo trÞ sè lín trong hai trÞ sè sau ®©y

+)  = 15, 5 B(1 )

B

y f

t2,3 =1.3,8.0, 6 6,33 0,125.8,17 0, 05.112,8 0     2,5 = 10,05 [mm]

=> Chọn t1= t2 =t3 = 12 mm

8.2.3 Tính chọn kết cấu

8.2.3.1 S-ờn th-ờng (theo 2A_5.3.3) ( S-ờn th-ờng trên và d-ới buồng máy gần

giống nhau Đã kiểm tra)

Mô đun chống uốn của tiết diện s-ờn th-ờng đ-ợc đỡ bởi khung khoẻ và sống dọc mạn phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

h = (d + 0.038L') - d0:Khoảng cách thẳng đứng từ mút d-ới của l tại vị trí cần đo

đến điểm nằm cao hơn tôn giữa đáy một khoảng (d + 0.038L' ) [m]

-1,5 = 0,819 Lấy C4 = 1

H0 : Khoảng cách thẳng đứng từ mặt đáy ở mạn đến boong thấp nhất

H: Khoảng cách thẳng đứng từ mút d-ới của H0 đến boong mạn khô ở mạn

Vậy chọn s-ờn th-ờng là thép L.125807

8.2.3.2 S-ờn khoẻ : (theo 2A_6.2)

Kích th-ớc s-ờn khoẻ đỡ xà boong khoẻ phải không nhỏ hơn trị số tính

theo công thức sau:

S: Khoảng cách giữa các s-ờn khoẻ [m] ; S = 1,8 m

l:Chiều dài của s-ờn khoẻ [m] ; l = 4 m

h = (d + 0.038L') - d0:Khoảng cách thẳng đứng từ mút d-ới của l tại vị trí cần đo

đến điểm nằm cao hơn tôn giữa đáy một khoảng (d + 0.038L' )[m]

h = 9,416 m

C1 = 3.0 ; C2 = 23 : Hệ số tra bảng 2-A/6.1

k = 10,2 Hệ số tra bảng 2-A/6.2 phụ thuộc S1/d0 = 3/0,8 = 3,75 > 2

do = 0,3 (m) :Chiều cao tiết diện s-ờn khoẻ

+)Chọn thép:

- Mép kèm: Chiều dày MK t = 12(mm)