BTL TÍNH KẾT CẤU TÀU CHỞ GỖ 2022

THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 2022 PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG I THÔNG SỐ TÀU CHỞ GỖ Chiều dài thiết kế LTK = 96,26 m Chiều rộng thiết kế BTK = 15,53 m Chiều cao mạn D = 8,63 m Chiều cao mớn nước d = 6,39 m Hệ số béo thể tích Cb = 0,7 Vận tốc V = 12,5 hlh Công suất máy EHP = 3500 HP Cấp tầu Không hạn chế II LỰA CHỌN HÌNH THỨC VÀ TÍNH TOÁN KẾT CẤU 1 phạm áp dụng Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép ( Phần 2A Kết cấu thân tàu và trang thiết bị tàu dài từ 90.

THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG I-THÔNG SỐ TÀU CHỞ GỖ : Chiều dài thiết kế : LTK = 96,26 m Chiều rộng thiết kế : BTK = 15,53 m Chiều cao mạn : D = 8,63 m Chiều cao mớn nước : d = 6,39 m Hệ số béo thể tích : Cb = Vận tốc : V = 12,5 Công suất máy : EHP = 3500 HP Cấp tầu : Khơng hạn chế 0,7 hl/h II- LỰA CHỌN HÌNH THỨC VÀ TÍNH TỐN KẾT CẤU : phạm áp dụng :Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép ( Phần 2A : Kết cấu thân tàu trang thiết bị tàu dài từ 90 m trở lên ) Vật liệu đóng tàu :Dùng thép bon có độ bền bình thường có giới hạn chảy 235 N/mm2 Tàu mẫu - Hình thức chở hàng :Sử dụng mẫu tàu chuyên chở gỗ với hình thức xếp gỗ khoang hàng sau đậy nắp miệng hầm hàng xếp bó gỗ lên sàn nắp miệng hầm hàng Lựa chọn hình thức kết cấu : 4.1 Khu vực bố trí khoang hàng: 4.1.1 Dàn đáy : Thiết kế kết cấu đáy đôi theo hệ thống dọc 4.1.2 Dàn mạn : Thiết kế kết cấu mạn đơn kết cấu theo hệ thống ngang 4.1.3 Dàn boong : Thiết kế kết cấu theo hệ thống kết cấu dọc (tàu có boong) 4.2 Khu vực mũi đuôi : Khu vực mũi đuôi kết cấu theo hệ thống ngang , đáy đơn , mạn đơn Khoảng sườn : Khoảng sườn tính theo công thức chuẩn : (Theo điều 5.2.1-1 ) S = 2L + 450 = 2.96,26 + 450 = 642,52 (mm) GVHD: SVTH: Trang THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 L : Chiều dài tàu (m) Chọn : Tại khu vực mũi lái lấy khoảng sườn S = 600 (mm) Khoảng cách cấu dọc (Theo điều 4.4.2-1) 2L + 550 = 2.96,26 + 550 = 742,52 mm Chọn : Tại khu vực khoang hàng khoang máy khoảng sườn S = 650 (mm) Phân khoang : • Phân khoang theo chiều dài tàu : _ Từ trụ lái đến sườn số : khoang lái (5,4m) _ Từ sườn số đến sườn số 29 : khoang máy (13m) _ Từ sườn số 29 đến sườn số 65 : khoang hàng 1(23,4m) _ Từ sườn số 65 đến sườn số 101 : khoang hàng 2(23,4 m) _Từ sườn số101đến sườn số 137: khoang hàng 3(23,4m) _Từ sườn số 137 đến trụ mũi khoang mũi (7,66 m ) Vậy: Đối với tàu dài L = 96,26 m, theo quy phạm phải có tối thiểu 5vách ngang kín nước GVHD: SVTH: Khoang Khoang lái Khoang máy Khoang hàng Từ sườn Trụ lái 29 Đến sườn 29 65 Chiều dài (m) 5.4 13 23,4 Khoang hàng 65 101 23,4 Khoang hàng Khoang mũi 101 137 137 Trụ mũi 23,4 7,66 Trang THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 7.Hình thức kết cấu tàu : Đáy tàu kết cấu theo hệ thống dọc, : • Khoảng cách đà ngang hở : Từ trụ lái đến sườn số : 1800 mm Từ sườn số đến sườn số 137: 1950 mm Từ sườn số 137đến trụ mũi : 1800 mm PHẦN II.TÍNH TỐN KẾT CẤU I.DÀN ĐÁY: • Chiều cao đáy đơi- Chiều cao tiết diện sống : Dàn đáy kết cấu cấu theo hệ thống dọc, đáy đôi có chiều cao khơng nhỏ giá trị B/16 = 15,53/16 =0,97(m) ta chọn 1,2 (m) (Theo điều 4.2.2 ) Vậy : Tm = 1,2 m, hệ thống đáy đôi kéo dài tối đa từ vách khoang mũi đến vách khoang lái 1.Dàn đáy vùng buồng máy : 1.1.Bố trí chung : Dàn đáy buồng máy kết cấu theo hệ thống ngang, đà ngang đặt mặt sườn Mỗi bên đặt hai sống phụ cách : 2,4 m Khoảng cách sườn : 650 mm Chiều dài khoang : 13 m Chiều cao đáy đôi : 1,2 m 1.2.Tôn bao đáy : GVHD: SVTH: Trang THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 1.2.1 Tôn đáy : Chiều dầy tôn đáy phải khơng nhỏ trị số tính tốn theo công thức sau : ( Theo điều 4.5.1-1) mm mm Trong : d0 : Chiều cao tiết diện sống S : khoảng cách dầm dọc đáy 0,6m h : Quy định 4.4.3-2 : h = D- H = 8,63- 1,2= 7,43m C :Với m = 1,19 chọn b0 αb1 0,8 < 1,2 với lH chiều dài khoang 13 Tra bảng 2A/4.4 :b0 = 1,6 Vậy : C = b0 = 1,6 C’ : Hệ số tính tốn theo công thức sau phụ thuộc vào 0,43 +2,5 4,0 1≤ 3,5 ≤ < 3,5 = 1,083 lấy C’ = 2,96 Với → =7,76 mm Chọn chiều dày tơn đáy : 8mm Vì khoang hàng không lát gỗ lên chiều dày tôn đáy tăng mm , lấy chiều dầy tôn đáy 10 mm GVHD: SVTH: Trang THIẾT KẾ MƠN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 1.2.2 Tơn đáy : ( Theo điều 14.2 ) Trên suốt chiều dài tàu chiều dày tôn đáy chiều dày tơn đáy cộng thêm 2mm Vậy chiều dầy tôn đáy 12 mm Trên suốt chiều dài tàu chiều rộng dải tô đáy phải khơng nhỏ trị số tính theo cơng thức sau : b = 2L + 1000 = 1192,52 mm , chọn b = 1200mm 1.2.3 Bố trí sống , sống phụ : Khoảng cách từ sống đến sống phụ sống phụ không lớn 4,6 m , chọn 2,4 m Vậy khoảng 1/2 B có sống phụ (Theo điều 4.2.1-5) 1.2.4 Chiều cao đáy đôi : Chiều cao đáy đôi không nhỏ giá trị B/16 = 15,53/16 =0,97(m) chọn 1,2 (m) (Theo điều 4.2.2 ) 1.2.5 Chiều dày sống sống phụ : Chiều dày sống sống phụ phải khơng nhỏ trị số tính tốn theo u cầu (1) (2) sau lấy trị số lớn : (Theo điều 4.2.3 ) Chiều dày sống tính theo hai cơng thức : Cơng thức (1) : (mm) Trong : S : Khoảng cách tâm hai vùng kề cận với sống từ sống phụ xét đến sống phụ kề cận đến đường đỉnh mã hông (m) d0 : Chiều cao tiết diện sống sống phụ điểm xét (m) d1 : Chiều cao lỗ khoét điểm xét (m) lH : Chiều dài khoang (m) x : Khoảng cách theo chiều dọc từ trung điểm lH khoang đến điểm xét (m) nhiên x < 0,2lH x = 0,2lH , x > 0,45lH x=0,45lH y : Khoảng cách theo phương ngang từ tâm tàu đến sống dọc (m) C1 = Hệ số cho theo cơng thức : GVHD: SVTH: Trang THIẾT KẾ MƠN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 C1 = Nếu B/lH > 1,4 lấy B/lH = 1,4 , B/lH < 0,4 lấy B/lH = 0,4 Sống : Sống phụ S = 2,4 m S = 2,4 m d0 = 1,2 m d = 1,2 m d1 = m d = 0,4 m lH = 13 m l H = 13m x = 5,85 m x = 5,85m y=0 y = 2,4m C1 = 0,016 C = 0,016 Tsc= 6,5 mm Công thức (2) : T sp = C’1d0 + 2,5 8,43 mm (mm) Trong : d0 : Chiều cao tiết diện sống điểm xét (m) Tuy nhiên có nẹp nằm đặt theo chiều cao tiết diện sống d0 khoảng cách từ nẹp nằm đến tơn bao đáy tôn đáy khoảng cách nẹp nằm (m) C’1 : Hệ số tra theo bảng 2A/4.1 phụ thuộc tỉ số S1/d0 S1 : Khoảng cách mã nẹp đặt sống sống phụ (m) , chọn S = 0,6 m ⇒ S1/d0 = 0,5 tra bảng ta có : Sống C’1 = 6,3 Sống phụ C’1 = 5,1 Vậy chiều dầy : Sống chính: tsc = 6,3.1,2 + 2,5 = 10,06 mm GVHD: SVTH: Trang THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 Sống phụ : tsp = 5,1 1,2 + 2,5 = 8,62mm So sánh kết công thức (1) (2) chọn chiều dầy sống 12mm sống phụ 10mm 1.2.6 Đà ngang đặc : Khoảng cách đà ngang đặc bố trí khơng q 3,5 m chọn 1,95 m(chọn theo khoảng cách sườn khỏe - cách khoảng sườn khoang) (Theo điều 4.3.1-1 ) 1.2.6 Chiều dày đà ngang đặc: không nhỏ giá trị tính theo cơng thức sau lấy giá trị lớn ( Theo điều 4.3.2 ) Công thức (1) (mm) Trong : B’: Khoảng cách đường đỉnh mã hông đo mặt tôn đáy đoạn tầu 15,53 (m) B’’ : Khoảng cách đường đỉnh mã hơng đo vị trí đà ngang đặc 15,096 (m) S : Khỏang cách đà ngang đặc 1,95 (m) y : Khoảng cách theo phương ngang từ đường tâm tàu đến điểm xét 7,765 (m) d0 : Chiều cao tiết diện đà ngang điểm xét 1,2 (m) d1 : Chiều cao lỗ khoét điểm xét 0,4 (m) C2 = 0,024 hệ số lấy theo bảng 2A/4.2 phụ thuộc vào B/lH → =3,12 mm Công thức (2) Trong : mm t1 : chiều dày tính theo cơng thức (1) d0 : chiều cao tiết diện định nghĩa (1) GVHD: SVTH: Trang THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 C’2 : Hệ số cho theo bảng tùy thuộc vào tỷ số khoảng cách nẹp S1 (m) chia cho d0 , lấy S1 = 0,6 m ta có S1/d0 = 0,5 , tra bảng C2’ = 25 Chọn hình thức kết cấu đà ngang có lỗ kht khơng có gia cường bồi thừơng nên H tính theo cơng thức : = 1,167 φ : đường kính lỗ khoét lớn (m) chọn φ = 0,4 m → Công thức (2) = 9,68mm So sánh kết chọn chiều dầy đà ngang 10 mm 1.2.6.2 Nẹp đứng : Vì đáy kết cấu theo hệ thống dọc nên nẹp đứng đặt vị trí dầm dọc cách 0,6m Chiều cao tiết diện không nhỏ 0,08d0 = 0,08.1,2 = 0,096m Trong d0 chiều cao tiết diện đà ngang 1.3.Kết cấu bệ máy : Tại bệ máy đà ngang đặc thép T( 150X14 /400X14)được đặt mặt sườn Khoảng cách đà ngang đặc 650 mm Thơng số máy : GVHD: SVTH: Trang THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY M odel 4L35MC-VBS BHP 3520 rpm 210 B(m) 1,98 Kết cấu bệ máy : theo quy phạm Nhật • Chiều dày mép bệ máy xác định : t = t0 + =19,0025 mm Trong : t0 = = 18,996 mm BHP = 3520 – công suất máy GVHD: SVTH: Trang H(m) 5,025 22 THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 S = 0,65 m – khoảng sườn C = 200- , chọn C= 100 hệ số BHP > 2000 ML N = – số xi lanh Vậy chọn chiều dày mép 20mm • Chiều dày thành bệ máy : t1 = 0,65t = 12,6 mm Trong : h = 1,2m – chiều cao thành đứng bệ máy Vậy chọn chiều dày thành 14mm • Cột khoang: Diện tích tiết diện cột chống phải khơng nhỏ trị số tính theo cơng thức sau : ( theo điều 9.2.1) A= = 15,96 cm2 Trong : l = 7,29 m – khoảng cách từ tôn đáy đến cạnh xà ngang boong khỏe k0 – bán kính tối thiểu cột chống Được tính theo cơng thức : k0 = = 190,34 w– tải trọng boong mà cột phải đỡ Được tính theo cơng thức : ( theo điều 9.2.2) w = kw0 + Shb = 15,015 kN/m2 GVHD: SVTH: Trang 10 22 THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 0,5a = 300 mm 0,2l = 480 mm 50s = 600 mm Quy cách kết cấu: L140x100x10 TT 3 Bản cánh (cm) 90 10 Bản thành (cm) 140 10 Mép kèm (cm) 300 12 Fi(cm) x Zi (cm) 14.05 13 7.05 33 Fi.Zi (cm3) 126.45 91.65 S E0(cm) 55 3.97 218.10 J(cm4) Zmax(cm) 10.58 W(cm3) Fi.Zi’ (cm4) Jo (cm4) 1776.6225 0.75 646.13 228.67 3.328 2422.76 232.74 2655.50 2655.5 250.88 W = J/Zmax = 250,88 cm3 Thỏa mãn quy phạm 3.3.Sống dọc boong : Modul chống uốn tiết diện sống dọc boong không nhỏ : (Theo điều 10.2.1) Z = 0,484.l.(lbh + kw) = 330,2 cm3 Trong : l = 3,2 m – khoảng cách tâm cột b = 0,6 m – khoảng cách trung điểm nhịp kề cảu xà đỡ sống h = 111,044 kN/m2 – tải trọng boong k = – tính cơng thức : k = 12.a/l.(1 – a/l)2 GVHD: SVTH: Trang 69 THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 w = 4,056 kN – tải trọng boong đỡ cột nội boong w = kw0 + Sbh = 4,056 kN Trong : S = 2,4 m – khoảng cách trung điểm nhịp kề sống boong đỡ cột song boong b = 2,4m – khoảng cách trung bình trung điểm nhịp kề xà boong mà cột phải đỡ h = 0,6 kN/m2 – tải trọng boong mà cột phải đỡ w0 = 55,52 kN/m2 – tải trọng boong mà cột nội boong phải đỡ w0 = a(bf – y) = 55,52 kN/m2 Với : a = 7,35 b = 1,41 y = 1,47 k = – hệ số tính theo công thức : k = = (ai =0 ) Chiều dày thành phải không nhỏ trị số tính theo cơng thức : t = 10S1 + 2,5 = 8,5 mm t= = 2,36 mm Chọn chiều dày thành t = 10 mm Mép kèm : Chiều dày : S = 10 mm Chiều rộng : b = min(0,5a; 0,2l; 50s) = 350 mm 0,5a = 300 mm 0,2l = 520 mm 50s = 500 mm GVHD: SVTH: Trang 70 22 THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY Quy cách kết cấu: T200x14 /400x12 mm Bản cánh (cm) 200 14 Bản thành (cm) 400 12 300 10 200 12 Mép kèm (cm) Lỗ khoét (cm) TT S E0(cm) Fi(cm) 14 46.32 30 24 114.32 12.90 Zmax(cm) 27.60 Fi.Zi (cm3) 557.2 917.14 Zi (cm) 39.8 19.8 0 1474.34 J(cm4) Fi.Zi’ (cm4) Jo (cm4) 22176.56 2.29 18159.29 6400.0 2.500 40335.85 6404.8 46740.64 42749 W(cm3) 1548.68 W = J/Zmax = 1548,68 cm3 Quy phạm sống ngang boong thỏa mãn quy phạm 4.Dàn boong vùng gia cường chống va đồng thời khoang hàng : Tương tự tính cho dàn boong khoang hàng 5.Dàn boong khoang đuôi : 5.1 Tôn boong : Chiều dày tôn boong xác định sau: (Theo điều 15.3.1-(c)) t = 1,25.CS +2,5 = 8,01 mm Trong đó: C – hệ số tính theo cơng thức sau: C = 0,905+ GVHD: SVTH: = 0,95 Trang 71 THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 22 S = 0,6 m – khoảng cách xà ngang h = a(bf-y) = 57,722 kN/m – tải trọng quy định 8.2 với a = 9,8 ,b = 1,15 ,y = 1,47 Chọn tôn boong t = 10 mm 5.2.Xà ngang boong : Modul chống uốn tiết diện xà ngang boong phải khơng nhỏ trị số tính theo cơng thức: (Theo điều 8.4.3) Z = 0,43Shl2 = 100,67 cm3 Trong : S = 0,6 m – khoảng cách xà ngang xà ngang boong h = 57,722 kN/m – tải trọng boong quy định 8.2 l = 2,4 m – khoảng cách nằm ngang từ đỉnh mã xà đến sống dọc sống dọc boong Tính chọn nẹp có quy cách L100x63x10 Mép kèm : Chiều dày : S = mm Chiều rộng : b = min(0,5a; 0,2l; 50s) = 300 mm 0,5a = 300 mm 0,2l =480mm 50s = 400 mm x TT GVHD: SVTH: Fi(cm) 6.3 Bản cánh (cm) 63 10 Bản thành (cm) 100 10 Mép kèm (cm) 300 Zi (cm) 9.9 Fi.Zi (cm3) 62.37 Fi.Zi’ (cm4) 617.463 Jo (cm4) 0.53 Trang 72 THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 24 S E0 (cm) 39.3 2.71 106.47 J(cm4) 216.09 83.33 1.280 833.55 85.14 918.69 919 Zmax(cm) 7.69 W(cm3) 119.45 W = J/Zmax = 119,45 4.9 44.10 22 cm3 Thép hình L100x63x10 thỏa mãn quy phạm 5.3.Sống dọc boong : Modul chống uốn tiết diện sống dọc boong không nhỏ : (Theo điều 10.2.1) Z = 0,484.l.(lbh + kw) = 171,65 cm Trong : l = 3,2 m – khoảng cách đường tâm cột từ tâm cột đến vách b = 0,6 m – khoảng cách trung điểm nhịp kề cảu xà đỡ sống h = 57,722 kN/m2 – tải trọng boong k = – tính cơng thức : k = 12.a/l.(1 – a/l)2 w = 20,8 kN – tải trọng boong đỡ cột nội boong Chiều dày thành phải khơng nhỏ trị số tính theo công thức : t = 10S1 + 2,5 = 8,5 mm t= = 3,98 mm Chọn chiều dày thành t = 10 mm Mép kèm : Chiều dày : S = 10 mm Chiều rộng : b = min(0,5a; 0,2l; 50s) = 300 mm 0,5a = 300 mm GVHD: SVTH: Trang 73 22 THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU THỦY 0,2l = 640 mm 50s = 500 mm Quy cách kết cấu: T 200x12 /350x10 Bản cánh (cm) Bản thành (cm) Mép kèm (cm) Zi (cm) 34.9 17.4 Fi.Zi (cm3) 418.8 588.12 200 12 350 10 300 10 TT Fi(cm) 12 33.8 30 S E0 (cm) 75.8 13.28 1006.92 J(cm4) Fi.Zi’ (cm4) Jo (cm4) 14616.12 1.44 10233.29 3572.9 2.500 24849.41 3576.9 28426.26 28426 Zmax(cm) 22.22 W(cm3) 1279.53 W = J/Zmax = 1279,53 cm3 Thép T200x12/350x10 thỏa yêu cầu quy phạm IV.KẾT CẤU DÀN VÁCH : Kết cấu dàn vách khoang hàng gồm vách ngang kín nước khoang hàng ,vách khoang hàng khoang mũi, vách khoang hàng khoang máy ,vách sau buồng máy kết cấu gồm nẹp đứng, sống đứng, sống nằm (