Kinh tế nước ta đang trên đà phát triển, đặc biệt là nền công nghiệp. Nước ta có hơn 3000 km bờ biển và có rất nhiều vịnh sâu. Đứng trước vị trí địa lý và sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp đóng tàu. Đảng và nhà nước đã định hướng phát triển ngành công nghiệp đóng tàu trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn của đất nước. Tàu thủy là một công trình kỹ thuật nổi trên nước, nó có thể nổi và di chuyển được trên nước, có kết cấu phước tạp và hoạt động trong môi trường vô cùng khắc nghiệt, chịu sự tác động của rất nhiều yếu tố như sóng, gió, mưa bão … thiết kế kết cấu tàu composite theo quy phạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm bằng chất dẻo cốt sợi thủy tinh TCVN 62822003
ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU TÀU COMPOSITE 8
Đặc điểm chung kết cấu tàu vỏ Composite 8
Kết cấu cơ bản của tàu vỏ Composite tương tự như các loại tàu làm từ vật liệu khác, bao gồm khung xương được bao bọc bởi vỏ tàu Bên trong, tàu có các cấu trúc như gân gia cường, vách ngăn, boong và kết cấu thượng tầng Tùy thuộc vào công dụng của từng loại tàu, kết cấu có thể có những đặc điểm riêng biệt.
- Đối với tàu hoạt động nghề cá:
Do làm việc xa bờ và chịu tải trọng lớn, các chi tiết kết cấu cần có kích thước lớn và thường được thiết kế theo kiểu ba lớp, dẫn đến kết cấu phức tạp Khung xương thường dày hơn so với tàu khách và canô Vách ngăn hầm cá có cấu trúc phức tạp, trong khi cabin thường được bố trí ở phía sau đuôi tàu.
Do tàu được thiết kế để chở khách, chúng thường hoạt động gần bờ và có tốc độ cao, vì vậy kích thước các chi tiết kết cấu thường nhỏ hơn so với tàu cá để giảm khối lượng thân tàu và tăng tốc độ Các chi tiết kết cấu thân tàu thường được thiết kế theo kiểu một lớp Cabin thường được bố trí từ phía lái đến phía mũi và thường được chế tạo rời, sau đó được gắn lên boong bằng các góc ước FRP.
Do canô có kích thước nhỏ gọn và khối lượng thân tàu nhẹ, yêu cầu tốc độ chạy cao Vì vậy, kết cấu của canô thường đơn giản hơn nhiều so với các loại tàu khác Thông thường, người ta chỉ đặt hai hộp phao chạy dọc theo tàu, sau đó lắp boong lên trên và liên kết chúng bằng các góc ước FRP.
Sau đây là đặc điểm cụ thể của các chi tiết kết cấu thân tàu nói chung:
Vỏ tàu thường có kết cấu kiểu một lớp hoặc ba lớp
- Vỏ tàu kết cấu kiểu một lớp
Kết cấu vỏ tàu thường thấy ở tàu thuyền nhỏ được thi công bằng cách trát trực tiếp sợi gia cường và nhựa lên bề mặt khuôn mà không sử dụng chất độn giữa các lớp FRP Số lớp vật liệu càng nhiều thì chiều dày vỏ càng lớn, và chiều dày này thường thay đổi tùy theo vùng làm việc Để tăng cường độ cứng vững và giảm biến dạng, bề mặt trong của vỏ tàu được gia cường bằng các khung sườn và xà dọc, có thể làm từ gỗ, ván ép, xốp hoặc vật liệu FRP giống như vỏ tàu.
- Vỏ tàu kết cấu kiểu ba lớp
Cấu trúc FRP thường bao gồm lớp FRP - chất độn - lớp FRP, với chất độn được sử dụng giữa hai lớp FRP nhằm tăng cường độ cứng vững và khả năng cách nhiệt Một số chất độn phổ biến như gỗ và foam Vỏ tàu kiểu này được thi công theo quy trình nhất định.
+ Trước hết trát liên tục một số lớp lên mặt khuôn cho đến khi đạt đến chiều chiều dày theo thiết kế của lớp thứ nhất
+ Đặt vật liệu độn lên tấm FRP vừa thi công
+ Trát tiếp vật liệu FRP lên bề mặt lõi cho đến khi đạt đến chiều dày yêu cầu của lớp da thứ hai
Hoặc ta có thể chế tạo kết cấu dạng FRP 2 lớp rỗng, sau đó bơm chất độn vào bên trong
Kết cấu ba lớp thường được áp dụng trên các tàu cỡ lớn và vừa để làm mạn tàu, vách ngăn, boong , thượng tầng
Đối với tàu cá, việc kết hợp giữa kết cấu ba lớp và một lớp trong chế tạo thân tàu là phổ biến Cụ thể, lớp vỏ tàu thường sử dụng kết cấu đơn, trong khi các chi tiết như boong, vách và khung xương lại áp dụng kết cấu ba lớp.
2.1.2 Kết cấu của một số chi tiết chính
Khung xương tàu bao gồm các loại chính như đà ngang đáy, sườn mạn, xà dọc đáy, xà dọc mạn, đà máy, xà ngang boong và xà doạc boong Khi lắp đặt các kết cấu này vào vỏ tàu, chúng được đặt đúng vị trí theo thiết kế trên tấm vỏ đã đông cứng và được trát vật liệu FRP với độ dày yêu cầu Các kết cấu này thường có lõi rắn hoặc rỗng, được bao phủ bởi các lớp FRP để tạo thành mặt cắt hình hộp kín, thường được gọi là gân kiểu mũ Vật liệu lõi thường nhẹ, với lõi rỗng thường là plastic, giấy cứng hoặc chính vật liệu FRP.
Tùy thuộc vào loại tàu và công dụng, thiết kế kết cấu của gân gia cường sẽ khác nhau Đối với tàu cỡ nhỏ và tàu du lịch, gân gia cường thường không có lõi hoặc sử dụng lõi xốp Ngược lại, với tàu cá cỡ lớn, gân gia cường thường được thiết kế với lõi gỗ để tăng cường độ bền và khả năng chịu lực.
Vách ngăn trong tàu vỏ FRP đóng vai trò quan trọng hơn so với tàu vỏ gỗ hoặc thép, không chỉ giúp kín nước mà còn tăng cường độ cứng vững ngang, ngăn ngừa biến dạng vỏ tàu Vách ngăn chống va đập thường được lắp đặt ở phía trước, trong khi khu vực buồng máy sử dụng các vách ngăn kín nước Thông thường, vách ngăn có cấu trúc ba lớp với lõi là ván ép hoặc gỗ đã qua xử lý, được gắn vào vỏ tàu trong quá trình sản xuất Lõi vách ngăn thường có bề mặt gồ ghề để tăng khả năng kết dính với nhựa, và khu vực tiếp giáp giữa vách và vỏ tàu cần có bán kính thích hợp để tránh tập trung ứng suất Trên vách ngăn, các gân gia cường đứng và ngang được bố trí hợp lý; gân đứng liên kết với đà dọc đáy và xà ngang boong, trong khi gân ngang kết nối với xà dọc hông.
Boong thường có cấu trúc đơn hoặc ba lớp, cần gia cường cục bộ để chịu tải trọng tập trung từ thiết bị gắn trên boong và tải trọng phụ ở khu vực miệng hầm Dưới tấm boong, việc gia cường được thực hiện bằng các xà dọc và xà ngang, và ở những khu vực có hầm rộng, cần thêm cột chống Đối với boong ba lớp, lớp FRP bên ngoài chiếm 60% chiều dày, trong khi lớp bên trong chỉ chiếm 40% Việc gắn boong vào vỏ tàu tuân theo quy định tương tự như khi dán vách ngăn vào vỏ tàu.
Cabin có thể được thiết kế bằng cách đúc rời từng tấm và ghép lại thông qua các mối dán liên kết Đối với tàu nhỏ, cabin thường được đúc liền thành khối và được gắn lên mặt boong bằng bulông liên kết và dán góc ướt.
Tàu chở khách vỏ FRP có kết cấu tương đối phức tạp, vì vậy tôi đã lựa chọn mẫu tàu này để thực hiện tính toán kết cấu Mẫu tàu được chọn có ký hiệu SL-11-04.
Giới thiệu mẫu tàu được lựa chọn làm thiết kế kết cấu 11
2.2.1 Đặc điểm và công dụng của tàu
Tàu cao tốc này được thiết kế và chế tạo bởi Công ty TNHH Sông Lô tại Nha Trang, trang bị một máy Cummins (Mỹ) với công suất 315 HP, sử dụng dầu Diesel và khởi động điện Với kiểu dáng tuyến hình đặc trưng, các sườn mũi tàu có hình dạng thẳng chữ V, vỏ tàu được làm từ vật liệu FRP (Fiberglass Reinforced Plastic) bền và nhẹ, giúp đạt được tốc độ cao.
Tàu hoạt động chủ yếu trên các tuyến biển gần bờ thuộc vùng vịnh biển
Các thông số chủ yếu của tàu
Chiều dài lớn nhất : Lmax = 12,00 (m)
Chiều dài thiết kế : L tk = 11,33 (m)
Chiều rộng lớn nhất : Bmax = 3,20 (m)
Chiều rộng thiết kế : Btk = 2,31 (m)
Heọ soỏ beựo theồ tớch : Cb = 0.42
Biên chế thuyền viên : n = 2 (người)
Máy chính : CUMMINS (Mỹ) 6BTA5.9-M(SW)
2.2.2 Bố trí chung toàn tàu
+ Sườn 0 - 4 là boong đuôi : bố trí miệng hầm máy, ghế ngồi và lối đi
+ Sườn 4 - 7 : bố trí 1 quầy bar, bàn lái và ghế lái
+ Sườn 7 - mũi là boong chính : bố trí hai dãy ghế ngồi ở hai bên, ở giữa là mặt sàn có các miệng hầm
+ Lối đi được bố trí từ trước mũi tàu đi vào, qua hai dãy ghế và vào quầy bar
+ Sườn 0 - 3 : bố trí buồng máy
+ Sườn 3 - 15 : chia thành 04 khoang trống dùng để chứa nhiên liệu, nước ngọt, phao và các vật dụng khác
+ Sườn 15 - mũi : bố trí hầm mũi chứa neo và dây neo
Các vách ngăn ngang bao gồm vách đuôi ở sườn 3, vách ngăn kín nước tại các sườn 6, 9, 12, và vách lửng phía mũi ở sườn 15, nhằm đảm bảo độ bền cho tàu.
Cabin được bố trí từ vị trí sườn 13 trở về phía lái
Xem bản vẽ kết cấu ở phần Phụ lục I Đặc điểm vật liệu vỏ tàu
- Tàu được đúc từ khuôn gỗ với vỏ tàu làm bằng vật liệu FRP
- Vật liệu cốt là sợi thủy tinh dạng Matting và Roving sắp xếp xen kẽ nhau
- Vật liệu nền là nhựa Polyester không no gốc axit Thixotropic
Vỏ có kết cấu đơn lớp được tạo thành từ tấm FRP, sử dụng sợi thủy tinh và nhựa thông qua công nghệ rải liên tiếp nhựa vào cốt sợi thủy tinh trong khuôn đúc bằng gỗ Sợi thủy tinh trong khuôn đúc này được sử dụng từ dạng MAT, đảm bảo tính bền vững và độ chắc chắn cho sản phẩm.
Kết cấu khung sườn, sống dọc đáy, dọc mạn, vách ngang, boong và cabin của tàu đều được làm từ vật liệu FRP Các mối liên kết giữa khung sườn và thân tàu chủ yếu sử dụng góc ướt FRP, tạo nên sự chắc chắn và bền bỉ cho cấu trúc.
Tàu được thiết kế với hệ thống hỗn hợp, bao gồm 17 sườn được bố trí dọc theo chiều dài từ sườn 0 đến sườn 16, với khoảng cách giữa các sườn là 660 mm Thân tàu được cấu thành từ nhiều bộ phận chính khác nhau.
- Khung xương và đà ngang là kết cấu FRP, có dạng hộp chữ U 50x50 dày d4
- Các sống dọc đáy là kết cấu FRP dạng hộp chữ U kích thước 50x80 dày d5
- Xà ngang boong là kết cấu FRP dạng hộp chữ U kích thước 50x50, dày d5
- Xà dọc boong là kết cấu FRP dạng hộp chữ U kích thước 50x80, dày d5
- Phần mê đà có chiều dày d9, riêng chiều dày ở khu vực buồng máy và đuôi là d10, phần mạn có chiều dày d8
Boong là kết cấu FRP có độ dày d6, được liên kết với vỏ bằng góc ướt FRP Các sống dọc và xà ngang của boong được thiết kế dưới dạng hộp chữ U với kích thước 50x80 và độ dày d4.
Vách đứng được cấu tạo từ vật liệu FRP dày 5mm, liên kết với vỏ tàu thông qua góc ướt FRP Để tăng cường độ chắc chắn, các vách được gia cố bằng đố vách FRP dạng hộp chữ U với kích thước 40x40mm và dày 4mm, với khoảng cách giữa các đố vách là 720mm.
- Cabin có vách ngoài là FRP dày d5, vách trong FRP dày d4, trụ FRP dày d4, vách ngăn FRP dày d4
- Các chi tiết lan can, cọc bích làm bằng thép không gỉ (Inox)
- Các két chứa nhiên liệu và nước ngọt được chế tạo bằng FRP
- Để tăng thêm độ bền, bố trí các gân theo chiều dọc tàu vừa tăng thêm độ cứng vừa tăng thêm tính ổn định (giảm lắc)
Kích thước các chi tiết kết cấu thân tàu được tóm tắt thành bảng 1
Bảng 1: Quy cách các chi tiết kết cấu cơ bản của tàu
STT Tên chi tiết Kích thước các kết cấu (mm)
Nhận xét về kết cấu của tàu được lựa chọn 15
Qua việc tìm hiểu phân tích kết cấu thân tàu trên bản vẽ kết cấu ta có thể đưa ra một vài nhận xét sau:
Những ưu điểm nổi bậc: kết cấu đơn giản, kết cấu bố trí tương đối hợp lý Tuy nhiên có những chỗ còn đáng nghi ngờ như:
- Với khoảng sườn s= 660 mm là khá xa
Để nâng cao Mođun chống uốn của kết cấu, cần tăng chiều cao tiết diện bản thành cho các chi tiết như sóng dọc boong, đà ngang đáy và xà ngang boong.
Cabin được lắp ráp rời và gắn lên boong, do đó, ảnh hưởng đến sức bền tổng thể của tàu là không đáng kể Vì vậy, kích thước tiết diện cabin nên được giảm thiểu để tối ưu hóa hiệu suất.
Để khắc phục những bất hợp lý hiện có, cần thiết phải thiết kế lại kết cấu tàu một cách hợp lý hơn Mục tiêu chính là tiết kiệm vật liệu và giảm chi phí đóng mới, đồng thời vẫn đảm bảo độ bền cho kết cấu thân tàu.
Và cơ sở lựa chọn để tính toán thiết kế kết cấu là thiết kế theo Quy phạm.
THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU THEO QUY PHẠM 16
Quy định chung của Quy phạm 16
Việc giám sát và chế tạo tàu chất dẻo cốt sợi thủy tinh cần tuân thủ quy định của TCVN 6282-2003, quy phạm kiểm tra và chế tạo các tàu này.
Quy phạm này áp dụng cho tàu FRP có vùng hoạt động không hạn chế, ngoại trừ tàu dầu, với chiều dài nhỏ hơn 35mm và có hình dạng cùng tỷ lệ kích thước thông dụng.
Kết cấu thân tàu và trang thiết bị của tàu FRP có vùng hoạt động hạn chế, nhưng có thể được điều chỉnh phù hợp với điều kiện khai thác.
Quy phạm này áp dụng cho tàu FRP được sản xuất bằng phương pháp thủ công hoặc phun, sử dụng nhựa polyester không lão hóa và có cốt bằng sợi thủy tinh Các tàu gỗ chỉ được bọc bằng FRP hoặc có cấu trúc tương tự sẽ không được xem là tàu FRP.
Đối với tàu FRP hoặc tàu có kích thước không thông dụng, cũng như tàu FRP chuyên chở hàng hóa đặc biệt hoặc được chế tạo bằng phương pháp và vật liệu khác với quy định, kết cấu thân tàu và trang thiết bị cần được Đăng kiểm xem xét riêng cho từng trường hợp.
Tính kết cấu theo Quy phạm 16
Dựa vào yêu cầu của Quy phạm và đặc điểm của tàu khách làm từ vỏ FRP, chúng ta có thể xác định các kết cấu cơ bản của tàu như sau:
- Thân tàu kết cấu theo hệ thống ngang
- Khoảng cách sườn thực lấy sP0 mm
- Chọn sườn có kết cấu dạng hộp chữ U bằng FRP
- Các vách ngăn là FRP có kết cấu một lớp
- Toàn bộ phần vỏ được thiết kế theo dạng kết cấu một lớp
- Việc liên kết các chi tiết kết cấu lại với nhau là nhờ các góc ướt FRP hay các mã liên kết
Trên cơ sở đó vận dụng các công thức trong Quy phạm để xác định kích thước các kết cấu cơ bản
+ Kéo dài liên tục từ mũi tàu đến đuôi tàu
+ Có chiều dày xác định theo công thức: d/ 9+0,4.L (mm)
Trong đó: L = 11,33 m là chiều dài thiết kế
Thay số ta được: d/ 13,532 mm chọn d mm
- Lớp vỏ bao đoạn giữa tàu
+ Lớp mạn có chiều dày xác định theo công thức:
Trong đó: S = 0,5 m là khoảng cách sườn thực d = 0,44 m là chiều chìm trung bình
Thay số ta có: d/ 6,428 mm
Thay số ta có: d / 6,77 mm
- Lớp vỏ bao ở đoạn mút
Vỏ tàu có kết cấu 1 lớp nên ra ngoài đoạn giữa tàu chiều dày giảm dần bằng 0,85 lần chiều dày lớp vỏ bao ở đoạn giữa tàu
- Đoạn gia cường mũi tàu dài 0,3L tính từ mũi tàu.
Thay số ta có: d/ 9,02 mm
Chiều dày của lớp vỏ bao thượng tầng d = 0,8 xd mạn = 0,8 x 6,428 = 5,14mm
Boong tàu có kết cấu một lớp
Chiều dày boong được xác định theo công thức:
Trong đó: h = 0,46 t/m 2 là tải trọng boong
Thay số ta có: d / 6,17 mm
Sườn có kết cấu kiểu mủ FRP dạng rỗng
- Môđun chống uốn của các sườn phía sau 0,15L tính từ mũi:
Trong đó: S = 0,5 m là khoảng cách sườn l = 0,5 m h = 0,62m
Thay số ta được: Wu /2,48 cm 3
Vậy ta chọn kích thước sườn dạng hộp chữ U , FRP 40x100 x d 6
- Môđun chống uốn của các sườn phía trước 0,15L tính từ mũi:
Thay số ta được: Wu /2,9 cm 3
Chọn kích thước sườn dạng hộp chữ U, FRP 40x100 xd 6
- Sống chính chạy suốt từ vách mũi đến vách đuôi
+ Chiều dày của tấm thành : d / 0,4.L + 4,7 (mm)
Thay số ta được: d / 9,232 mm
+ Chiều dày của tấm mép : d/ 0,4.L + 4,7 (mm)
Thay số ta được: d/ 9,232 mm
+ Chiều rộng của tấm mép : b/ 4.L +30(mm)
Thay số ta được: b/ 75,32 mm
Vậy ta chọn sống chính kích thước dạng hộp chữ U, FRP 80x100 xd10
+ Chiều dày của tấm thành : d / 0,3.L + 3,5 (mm)
Thay số ta được: d/ 6,891 mm
+ Chiều dày của tấm mép : d/ 0,3.L + 3,5 (mm)
Thay số ta được: d/ 6,891 mm
+ Chiều rộng của tấm mép : d / 3,2.L +24(mm)
Thay số ta được: d / 60,256 mm
Vậy ta chọn sống phụ có kích thước dạng hộp chữ U, FRP 70x100 xd8
3.2.6 Đà ngang đáy Đà ngang đáy được đặt tại mỗi khoảng sườn
Trong mọi trường hợp lấy d/4 mm, chọn d = 6 mm
Ta chọn đà ngang đáy kết cấu FRP dạng hộp chữ U, FRP 40x100 xd6
Xà ngang boong phải được đặt tại mỗi mặt sườn
Xà ngang boong phải được liên với kết sườn bằng mã
Chọn xà ngang có kết cấu FRP dạng hộp chữ U, FRP 50x70 x d6
+ lấy chiều cao tiết diện thành do = 80 mm
+ chiều rộng của tấm mép : b = 50 mm
+ chiều dày của tấm thành: d/ 0,034.do.k với k= 1
Thay số ta được: d/ 2,72 mm lấyd = 5mm
+ chiều dày của tấm thành: d/0,05.b.k với k=1
Thay số ta được: d/ 2,5 mm lấy d = 5mm
Chọn xà dọc boong có kết cấu FRP dạng hộp chữ U, FRP 50x80xd5
Bao gồm: vách chống va, vách đuôi, vách mũi, vách buồng máy
Chiều dày vách kết cấu 1 lớp:
S: khoảng cách nẹp bằng 0,4mm h S.
≥12 δ h: khoảng cách thẳng đứng từ cạnh dưới của lớp vách đến mặt trên của lớp boong trên đo ở đường tâm tàu h= 1m
Thay số ta được: d/4,8 mm chọn d = 5mm
- Đà máy hộp FRP d mm
- Vách cabin :Toàn bộ vách cabin được đúc bằng FRP có chiều dày d =5 mm, mặt ngoài phủ một lớp gelcoat dày 1mm nhằm tăng độ bóng.
Đặc điểm liên kết 22
Gân gia cường bao gồm các thành phần như đà ngang tàu, xà dọc đáy, xà dọc mạn và đà máy Khi lắp đặt, gân gia cường được đặt đúng vị trí theo thiết kế trên tấm vỏ đã đông cứng và được trát bằng góc ướt FRP để đảm bảo đạt đủ chiều dày yêu cầu.
- Sườn, đà liên kết với nhau bằng các mã liên kết và sau đó được liên kết với tấm vỏ bằng góc ướt FRP
Đà ngang đáy được kết nối với sống chính và sống phụ thông qua các góc ướt FRP Sống chính được kéo dài liên tục từ phía lái đến phía mũi, trong khi đà ngang đáy bị gián đoạn tại sống chính và sống phụ thì gián đoạn tại các đà ngang đáy.
- Xà ngang boong và xà dọc boong ốp lên phía dưới mặt boong nhờ các góc ướt FRP
- Vách ngăn và boong tàu được gắn với kết cấu vỏ tàu cũng bằng các góc ướt FRP
- Cabin được đúc liền thành khối và được gắn lên mặt boong nhờ các bulông lieân keát
Kích thước các kết cấu thân tàu thiết kế theo Quy phạm được tóm tắt thành bảng 2
Bảng 2:Quy cách các kết cấu cơ bản tính theo quy phạm.
Kiểm tra độ bền dọc 23
Theo bản vẽ kết cấu, cần kiểm tra độ bền dọc tại hai vị trí hầm số 2 và số 3 từ mũi tàu trở về lái Cụ thể, việc kiểm tra sẽ được thực hiện tại hai mặt cắt: mặt cắt giữa sườn 10-11 và mặt cắt giữa sườn 13-14 Nếu độ bền dọc tại hai mặt cắt này đạt yêu cầu, kết cấu thân tàu sẽ được đảm bảo độ bền dọc cần thiết.
3.4.1 Kiểm tra độ bền dọc cho mặt cắt ngang giữa sườn 10-11
STT Tên chi tiết Kích thước các kết cấu (mm)
Xem bản vẽ mặt cắt ngang ở Phụ lục II
3.4.1.1 Môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu
Môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu Z phải thoả mãn công thức:
Trong đó: -C = 44 là hệ số
-Bw = 2,3 m là chiều rộng thiết kế
-Cb = 0,42 là hệ số béo thể tích
-L = 11,33m là chiều dài thiết kế
Thay số ta có: Z / 14549,85 cm 3 (1)
3.4.1.2 Mômen quán tính của tiết diện ngang
- Xác định tung độ trọng tâm mặt cắt ngang
Gọi yc là tung độ trọng tâm mặt cắt ngang thì: yc =Sx/F
Sx = Sx1+ Sx2 +…+ Sxn là mômen tĩnh các thành phần mặt cắt ngang đối với đường cơ bản
F = Fx1 + Fx2 + … +Fxn là diện tích các thành phần mặt cắt ngang.( ở đây tính cho một nửa mặt cắt ngang )
Theo hình vẽ ta có:
- Mômen quán tính của tiết diện ngang:
Dời trục tính toán từ đường cơ bản về tung độ trọng tâm mặt cắt ngang
( y c = 64,3cm ), mômen quán tính của tiết diện ngang được tính như sau:
Jx= 2( Jx1 + Jx2 + … + Jxn ) ( công thức chỉ tính cho một nửa mặt cắt ngang )
Theo hình vẻ ta có:
Suy ra: Jx = 2( Jx1 + Jx2 + … + Jx33 ) = 2315064,4cm 4 (2)
- Kiểm tra mômen quán tính của tiết diện ngang
Mômen quán tính của tiết diện ngang phải thoả mãn công thức sau đây:
L = 11,33 m là chiều dài thiết kế
So sánh ( 2 ) và ( 3 ) ta thấy thoả mãn yêu cầu của quy phạm đề ra
3.4.1.3 Tớnh moõủun choỏng uoỏn cuỷa tieỏt dieọn ngang
Môđun chống uốn của mặt cắt ngang được xác định bằng cách chia mômen quán tính Jx cho khoảng cách thẳng đứng từ trục trung hòa đến điểm chân của H, mà trong trường hợp này là yc đã được xác định trước đó.
So sánh ( 1 ) và ( 4 ), ta thấy thoả mãn yêu cầu của quy phạm đề ra
3.4.2 Kiểm tra độ bền dọc cho mặt cắt giữa sườn 13 - 14
Xem bản vẽ mặt cắt ngang ở phần Phụ lục II
3.4.2.1 Môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu
Môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu Z phải thoả mãn công thức:
Trong đó: -C = 44 là hệ số
-Btk = 2,3 m là chiều rộng thiết kế
-Cb = 0,42 là hệ số béo thể tích
-L = 11,33m là chiều dài thiết kế
Thay số ta có: Z /14549,85 cm 3 (1’)
3.4.2.2 Mômen quán tính của tiết diện ngang
Xác định tung độ trọng tâm mặt cắt ngang
Gọi yc là tung độ trọng tâm mặt cắt ngang thì: yc =Sx/F
Sx = Sx1+ Sx2 +…+ Sxn là mômen tĩnh các thành phần mặt cắt ngang đối với đường cơ bản
F = Fx1 + Fx2 + … +Fxn là diện tích các thành phần mặt cắt ngang.( ở đây tính cho một nửa mặt cắt ngang )
Theo hình vẽ ta có:
- Mômen quán tính của tiết diện ngang:
Dời trục tính toán từ đường cơ bản về tung độ trọng tâm mặt cắt ngang (ycp,23cm ), mômen quán tính của tiết diện ngang được tính như sau:
Jx= 2( Jx1 + Jx2 + … + Jxn ) ( công thức chỉ tính cho một nửa mặt cắt ngang ) Theo hình vẽ ta có:
- Kiểm tra momen quán tính của tiết diện ngang
Mômen quán tính của tiết diện ngang phải thoả mãn công thức sau đây:
L = 11,33 m là chiều dài thiết kế
So sánh ( 2’ ) và ( 3’ ) ta thấy thoả mãn yêu cầu của quy phạm đề ra
3.4.2.3 Tớnh moõủun choỏng uoỏn cuỷa tieỏt dieọn ngang
Môđun chống uốn của mặt cắt ngang được tính bằng cách lấy mômen quán tính Jx chia cho khoảng cách thẳng đứng từ trục trung hòa đến điểm chân của H, cụ thể là yc đã được xác định trước đó.
So sánh ( 1’ ) và ( 4’ ), ta thấy thoã mãn yêu cầu của quy phạm đề ra.
Đánh giá kết quả tính toán 37
Khi so sánh kích thước các chi tiết kết cấu tính toán với thực tế, ta nhận thấy rằng kích thước các chi tiết thiết kế theo quy phạm như đà ngang đáy, sườn, xà ngang boong, xà dọc boong, sống chính và sống phụ thường lớn hơn kích thước thực tế của tàu Tuy nhiên, chiều dày của lớp vỏ lại nhỏ hơn một chút so với chiều dày thực tế, nhưng sự chênh lệch không đáng kể.
Do vậy ta có thể khẳng định rằng: tàu thiết kế theo quy phạm sẽ có độ bền lớn hơn độ bền của tàu trong thực tế
Sau khi kiểm tra độ bền dọc tại hai mặt cắt được xác định là nguy hiểm, kết quả đều đáp ứng yêu cầu của Quy phạm Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng cấu trúc tàu được thiết kế sẽ đảm bảo độ bền và độ cứng vững của kết cấu.
Độ bền dọc của tàu thiết kế vượt xa yêu cầu của Quy phạm, cho thấy tàu được thiết kế theo Quy phạm có độ bền dư thừa.