Tính toán kết cấu cơ bản tàu

GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 MỤC LỤC Trang 1.Tổng quan tàu thiết kế………………… .……………………… Đặc điểm tàu thiết kế …………………………………………………….4 Vùng hoạt động quy phạm áp dụng ……………………………… ….…4 Phương pháp hàn thép vật liệu …………………… ………………… 4 Lựa chọn hình thức bố trí kết cấu ……………….…………………….…… Phân khoang khoảng sườn ………………………………………… …5 Kết cấu đáy đôi ………………………………………………… …6 2.1 Chiều dày tối thiểu cấu ………………………………….………….…7 2.2 Sống chính, sống phụ …………………………………………… …… 2.3 Đà ngang đặc ………………………………………………….… … 2.4 Dầm dọc ………………………………………………….… … 2.5 Tôn đáy trên, sống hông tôn bao đáy………………………………… 10 Kết cấu khoang đuôi…………………………………………….………… 11 3.1 Két hông…………………………………………….…… …….… 11 GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 TÍNH TỐN KẾT CẤU CƠ BẢN TÀU 1.TỔNG QUAN VỀ TÀU THIẾT KẾ : 1.1.Đặc điểm tàu thiết kế : Tàu dầu hoạt động vùng biển không hạn chế,các thông số chủ yếu : Chiều dài thiết kế : LTK= 128.6 m Chiều rộng thiết kế : BTK= 20 m Chiều cao mạn : H= 10.9 m Chiều chìm thiết kế : T= 8.2 m 1.2 Vùng hoạt động quy phạm áp dụng : - Tàu hoạt động vùng biển không hạn chế ( vùng biển quốc tế vùng biển Đông Nam Á ) nên sử dụng qui phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam QCVN21:2015/BGTVT phần 2A áp dụng cho tàu có chiều dài có L ≥ 90 (m) 1.3 Phương pháp hàn thép vật liệu : - Thép sử dụng để đóng tàu chi tiết tàu loại thép đóng tàu có giới hạn chảy : σ c = 240 MPA - Kết cấu thân tàu lắp ghép theo phương pháp hàn điện hồ quang 1.4 Lựa chọn hình thức bố trí kết cấu :  Khoang hàng : - Dàn boong, dàn đáy sử dụng hệ thống kết cấu dọc - Dàn mạn hệ thống kết cấu ngang - Vách sóng ngăn cách  Vùng cịn lại : - Khoang máy , khoang mút hệ thống kết cấu ngang - Dàn vách khoang máy : Nẹp đứng – Sống nằm - Vách chống va : Nẹp đứng – Sống nằm GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 1.5 Phân khoang khoảng sườn : 1.5.1 Khoảng sườn :  Vùng tàu : Khoảng cách cấu ngang : a = 2L + 450 (mm) = 707.2 (mm) Khoảng cách cấu dọc : a 01 = 2L + 550 (mm)= 807.2 (mm)  Vùng mút : a m = ( 610, a 0) = 610 (mm)  Chọn khoảng cách cấu : Khoảng sườn khoang hàng : a = 700(mm) Khoảng sườn khoang máy : a km = 600(mm) a m =600(mm) Khoảng sườn mút: Khoảng cách xà dọc vùng khoang hàng : a 01 = 600 (mm) 1.5.2 Phân khoang : l K ,b K =1,2 √ L=13.608 ( m ) - Chiều dài, chiều rộng khoang tối đa: - Chiều dài khoang máy: l m= (10 ÷ 15 ) %L=( 12.86 ÷ 19.29 ) m - Chiều dài vùng mút: l om=( ÷ ) %L=( 6.43 ÷ 10.288 ) m  Phần tàu : - Đáy : kết cấu dọc - Mạn : kết cấu ngang - Boong : kết cấu dọc  Các phần lại ( kể boong thượng tầng ) : kết cấu ngang  Bố trí khoảng sườn ngang ( chiều dài tàu ) - Từ lái đến #41 có khoảng sườn a= 600 mm - Từ #41 đến #179 có khoảng sườn a= 700mm - Từ #179 đến mũi có khoảng sườn a= 600 mm  Bố trí khoảng sườn dọc ( cấu dọc ) : - Đối với dầm dọc đáy a= 600mm - Đối với xà dọc boong a= 600mm GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 - Đối với sườn dọc mạn a= 2100mm Ta có sơ đồ phân khoang sau : TT Tên khoang Khoảng sườn (mm) Từ sườn Đến sườn Chiều dài (m) Khoang đuôi 600 đuôi 12 7.2 Khoang máy 600 12 41 17.4 Khoang cách ly đuôi 700 41 50 6.3 Khoang hàng I 700 50 68 12.6 Khoang hàng II 700 68 86 12.6 Khoang hàng III 700 86 104 12.6 Khoang hàng IV 700 104 122 12.6 Khoang hàng V 700 122 140 12.6 Khoang hàng VI 700 140 158 12.6 10 Khoang hàng VI 700 158 176 12.6 11 Khoang cách ly 700 176 179 2.1 12 Khoang mũi 600 179 mũi 11.4 KẾT CẤU ĐÁY ĐÔI GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 2.1 Chiều dày tối thiểu cấu: Các cấu đáy phải có chiều dày tối thiểu t= 10 mm 2.2 Sống chính, sống phụ: 2.2.1 Chiều cao tiết diện sống Khơng nhỏ trị số: B/20= 1.25 (m) d0= 15(LH.B.D/m)0.5= 1161.65 (mm) Chọn d0= 1.6 (m) 2.2.2 Khoảng cách sống phụ: Không lớn trị số sau (tuy nhiên không lớn 4,6m): 5,7 - 1,6 γ = 4.308 m : Với khoang chứa hàng 3.5 m : Với khoang trống 2.2.3 Chiều dày sống chính, sống phụ: Chiều dày sống khơng trị số sau (lấy số lớn hơn): t1 = C1(S.B.d)(2,6.x/lH - 0,17)[(1-4(y/B)2]/(d0-d1) + 2,5 t2 = C1'.d0 + 2,5 Các trị số lấy theo bảng1 2.2.4 Mã gia cường sống chính: Đặt mặt phẳng sườn đà ngang đặc 3.65) 5,7 - 1,6 γ = 3.164 m : Với khoang chứa hàng 3.5 m : Với khoang trống Ta có đà ngang đặc đặt cách khoảng sườn 2.8m 2.3.2 Chiều dày: Chiều dày đà ngang không nhỏ trị số sau ( lấy giá trị lớn hơn): t1 =C2S.B'.d(2y/B'')/(d0-d1) + 2,5 mm t2 = 8,6[(H2.d02(t1-2,5)/C2']1/3 + 2,5 mm 2.3.3 Nẹp đứng: Nẹp có tiết diện hình chữ nhật có chiều dày đà ngang, chiều cao: h = 0,08.d0 = 0.128 m Chọn 150 mm 2.4 Dầm dọc: GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 2.4.1 Khoảng cách dầm dọc: Khoảng cách chuẩn trính theo cơng thức: S = 2.L + 550= 862 mm Chọn S= 700 600 2.4.2 Dầm dọc đáy: Mô đun chống uốn dầm dọc đáy không nhỏ hơn: Wt = 100.C(d + 0,026.L')S.l2/(24-15,5.fb) = 372,47 cm3 Trong S= 0.7 m l= 2.8 m L' = 156 m C= 0.625 0.5 f B= NÕu không đặt chống Nếu có chống phía dới két sâu Nếu có chống vùng l¹i 0.844 Chọn C= 0.625 Chọn thép hình L300x90x11/16 tôn kèm 14x560 cho Z =658 cm3 - Mô đun chống uốn dầm dọc đáy phải không nhỏ giá trị: Wt1 = 100.C'.S.h.l2/(24 - 12.fB) = 227.52 cm3 10 GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 Trong đó: C' = 0.9 Nếu đà ngang chống 0.54 Nếu đà ngang có chống S= 0.7 h= 10.65 l= 2.8 Chọn C= 0.0625 cm3 2.4.3 Thanh chống: Diện tích tiết diện khơng nhỏ hơn: A = 1,8.C.S.b.h = 26.640 cm2 Ta chọn A= 29.66 cm2 2.5 Tôn đáy trên, sống hông tôn bao đáy: 2.5.1 Chiều dày tôn đáy trên: - Chiều dày tôn đáy không nhỏ trị số sau: t1 = C3.B2d/1000d0 + 2,5 = 10.87 mm t2 = C'3.S.h0.5 + 2,5 = 13.14 mm Trong đó: S= 0.7 m d0 = 1.6 m h= 10.650 m C3 = a.ab1 = 2.75 lH = 20.3 a =13,8/(24 - 11.fb) = 0.94 B/lH = 1.232 b1 = 2.96 l= 11 2.8 GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 C'3 = 4,25.g0,5 = 4.66 l/S = 3.836 - Tại buồng máy tôn đáy dày t’= t + = 15.14 mm Ta chọn t = 16mm - Tại miệng khoang hàng tôn đáy dày t’’= t + 2.5 = 15.64 mm Ta chọn t= 16mm 2.5.2 Chiều dày tôn sống hông Cần thỏa mãn trị số: t1 = C3'.S.h0.5 + 2,5 + 1,5 = 15.09 Trong đó: S= l= h= 0.73 2.8 10.650 l/S = 3.84 C3' = 4.66 m m m Chọn t = 16mm 2.5.3 Mã hông Chiều dày mã hông t = 0,6.0,5 + 2,5= 9.99mm Ta chọn t = 12mm KẾT CẤU VÙNG KHOANG ĐUÔI 3.1 Két hông 12 GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 3.1.1 Chiều dài tối thiểu - Trong két hông chiều dày sống, chống, mã mút tôn vách không nhỏ t= 10mm 3.1.2 Chiều dài tôn vách mái Không nhỏ trị số tính theo cơng thức sau : t= C S h 0.5+ 2,5= 9,83 mm Trong đó: S= 0,7 m h= 10,65 m C= max[ 4,25 C1 ᵞ 0.5 ; 3,2] = 3,21 l C1 = 0,615+ 0,11 S = 0,73 C2 = 1,4- 0,01 β = 0,95 l = 0,7 m β =42˚ l = 1,00 S Tôn vách mái miệng khoang hàng t1= t+ 2,5 = 12,33 mm Chọn t= 16 mm 3.1.3 Nẹp dọc Mô đun chống uốn tiết diện nẹp dọc gia cường vách mái không nhỏ : W= C S h l2= 422,37 cm3 Trong : 13 GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 S= 0,7 m h= 10,2 m l= 2,8 m α C= 24−15,5 fB y =7,55 yB α= (214- 2,1 β)= 107,55 fB= 0,9 y= 4,15m yB= 5,94m Chọn thép hình: L300x90x11/16 tơn kèm 16x560 cho Z= 667 cm 3.1.4 Dầm dọc đáy két hông Mô men chống uốn dầm dọc đáy két hông không nhỏ : W = 100 C (d+ 0,026 L’) S l2/(24- 15,5 fB) = 595,95 cm Trong đó: S= 0,7 m l= 2,8 m L’= 156 m C=1 Nếu khơng đặt chống 0,625 Nếu có chống phía két sâu 0,5 Nếu có chống vùng lại 14 GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650  Chọn C = fB = 0,884( lấy từ tính độ bền H170/201-04) Chọn thép hình: L300x90x11/16 tơn kèm 14x560 cho Z = 658cm 3.1.5 Dầm dọc mạn két hông Mô đung chống uốn tiết diện dầm dọc mạn két hông không nhỏ : W1 = 100 C S h l = 530,66 cm3 W2 = 2,9 L1/ S l = 198,78 cm3 Trong : S= 0,7m l= 2,8 m h= 12,53 m C= / ( 24-k ) = 0,08 k= Max[ 15,5 fB (1- 2,5 y/Ds); 6] = 11,04 Chọn thép hình : L300x 90x 11/16 tôn kèm 14x560 cho Z= 658 cm 3.1.6 Sống ngang két hông Đặt theo đà ngang đặc Chiều cao tiết diện sống ngang không nhỏ hơn: d0= Max[ 1/5; 750]= 750 mm => Chọn d0 = 800 mm Chiều dày mép không nhỏ chiều dày thành Chiều rộng không nhỏ hơn: 15 GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 b= 85,4( (d 0.l ¿ ¿0,5= 142,90 mm => Chọn b= 200 mm Trong : l1= 3,5 m Chiều dày sống ngang không nhỏ : t1= 10 d0 + 2,5 = 10,5 mm l t2 = C S h 1000(d 0−a) + 2,5= 8,71 mm => Chọn t= 12 mm Trong : d0= 0,8 m a= 0,3 m S= 2,8 m h= 9,5 m l= 3,5 m C= ( 68,5- 0,67.β).ᵞ = 33,36 Mô đun chống uốn tiết diện sống ngang không nhỏ : W= C S h l2 = 1856,856 cm3 Trong đó: S= 2,8 m h= 9,5 m l= 3,5 m C= (11,5- 0,11.β) ᵞ= 5,70 Chọn quy cách sống ngang : T14x200/12x800 tôn mép kèm 16 GV : TS PHẠM THỊ THANH HƯƠNG Học phần: KẾT CẤU TÀU THỦY SV : NGUYỄN BÁ CẢNH Mã học phần : TE3650 16x700 có: Z = 4128 cm3 B lH 17