Vật liệu đóng tàu:Thép tấm và thép hình sử dụng để thiết kế và đóng tàu là loại thép các bon cấp Dàn vách kết cấu: nẹp đứng thường, nẹp đứng khỏe , sống nằm V... h = 7,55 m – tải trọng t
Đặc điểm tàu thiết kế và vùng hoạt động
Tàu thiết kế là loại tàu chở hàng khô, hoạt động trong khu vực biển không hạn chế.
Tàu có các thông số kích thước chủ yếu sau:
Chiều dài thiết kế: LTK = 94,5 m
Tài liệu sử dụng để tính toán thiết kế
Với các thông số của tàu và vùng hoạt động như trên, ta sử dụng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN 21-2010/BGTVT để tính toán, thiết kế kết cấu là thỏa mãn.
Vật liệu đóng tàu
Thép tấm và thép hình sử dụng để thiết kế và đóng tàu là loại thép các bon cấp
Hệ thống kế cấu
Chọn hệ thống kết cấu cho các khoang như sau:
Dàn đáy hệ thống kết cấu: dọcDàn mạn hệ thống kết cấu: ngang Dàn boong hệ thống kết cấu: hỗn hợp Dàn vách kết cấu: nẹp đứng thường, nẹp đứng khỏe , sống nằm
Phân khoang, khoảng sườn
Khoảng sườn
Khoảng cách cơ cấu ngang: a = 2L + 450= 639 (mm)
Khoảng cách cơ cấu dọc: a1 = 2L + 550= 739 (mm)
Khoảng sườn vùng khoang hàng: a = 700 mm
Khoảng sườn khoang máy: a = 650 mm
Khoảng cách xà dọc boong, đáy vùng giữa tàu: a1 = 700 mm
Khoảng sườn vùng mũi: a = 600mm
Khoảng sườn vùng đuôi: a = 600mm
Phân khoang
Số lượng vách kín nước tối thiểu: tàu có LTK = 94,5 m (102 m ≥ LTK > 90m) thì số vách kín nước tối thiểu là 5 Chọn số lượng vách ngang kín nước: 5 vách, Chiều dài khoang mũi: max(8%L, 5%L + 3m) ≥ Lkm ≥ min (5%L, 10m)
Vùng giữa gồm 3 khoang hàng
Ta phân khoang như sau:
Khoang đuôi dài 6,0 m, khoảng sườn: 600 ; từ đuôi đến sườn 10
Khoang máy dài 13 m; khoảng sườn 650 ; từ sườn 10 đến sườn 30
Khoang hàng 1: dài 23,1 m; khoảng sườn 700; từ sườn 30 đến sườn 63
Khoang hàng 2: dài 23,1 m; khoảng sườn 700; từ sườn 63 đến sườn 96
Khoang hàng 3: dài 23,1 m; khoảng sườn 700; từ sườn 96 đến sườn 129
Khoang mũi: dài 6 m; khoảng sườn: 600 mm; từ sườn 129 đến mũi.
(hình vẽ sơ đồ phân khoang theo chiều dài)
Phân khoang theo chiều cao:
Trong đó: B = 17 m – chiều rộng thiết kế của tàu.
Chọn chiều cao đáy đôi: d0 = 1,1 m.
Tàu có 1 Tầng boong có chiều cao = 6,48 m
(hình vẽ sơ đồ phân khoang theo chiều cao)
Kết cấu vách khoang hàng
Sơ đồ kết cấu
Vách dạng kết cấu: Phẳng (phẳng; sóng); kết cấu nẹp đứng Sống nằm
Khoảng cách nẹp đứng: 700 mm.;
Tính chiều rộng dải tôn dưới cùng: b ≥ 610, chọn: chiều rộng b = 700 mm
Chiều dày tôn vách
Chiều dày dải tôn dưới cùng: t1 = 3,2S + 3,5 mm = 9,81 mm Trong đó:
S = 0,7 m (khoảng cách nẹp vách) h1 = 7,946 m (tải trọng tác dụng lên tôn vách – đo từ mép dưới tấm đến boong vách tại vị trí mặt phẳng dọc tâm)
Tấm số 4: t4 = 3,2S + 2,5 mm = 6,74 mm; h4 = 3,58 mTấm số 5: t = 3,2S + 2,5 mm = 5,32 mm h5 = 1,593 m
- `Chọn: t 1 = 10.mm; t 2 = 9.0 mm; t 3 = 8 mm; t 4 = 7 mm; t 5 = 6 mm
Tính chọn cơ cấu
Z = 2,8CShl 2 cm 3 = 135,69 cm 3 Trong đó:
C = 0,8 – hệ số liên kết, tra bảng (QCVN 21)
S = 0,70 m – khoảng cách nẹp vách h = 7,55 m – tải trọng tác dụng lên nẹp, tính từ trung điểm nhịp nẹp đến boong vách đo tại tâm tàu (khi vách kết cấu nẹp đứng); tính từ trung điểm của S đến boong vách đo tại tâm tàu (khi vách kết cấu nẹp nằm).
Nếu trị số đó nhỏ hơn 6m, thì giá trị tính toán được xác định: h = 1,2 + 0,8h1 (h 1 – trị số đo thực tế), m. l = 3,384 m – nhịp nẹp
Tính mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = 676,8 mm (min (l/5, S))
Chiều dày: tMK = 7 mm (bằng chiều dày tôn vách tại giữa nhịp)
Chọn nẹp có quy cách: L130 x 65 x 10, ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: nẹp vách có quy cách L130x65X10 có mô đun chống uốn W = 137,2 cm 3 là thỏa mãn.
Mô đun chống uốn của sống kể cả mép kèm không nhỏ hơn:
Mô men quán tính tiết diện không nhỏ hơn:
I = 10hl 4 cm 4 = 1629,3 cm 4 Profin của sống được xác định như sau:
Chiều cao sống không nhỏ hơn 2,5 lần chiều cao lỗ khoét cho nẹp chui qua;
Chiều dày bản thành không nhỏ hơn (10S1 + 2,5) mm;
S = 3,318 m - chiều rộng diện tích được đỡ bởi sống khảo sát, m. h = 3,254 m – tải trọng tính toán của sống vách (m).
Sống đứng: được đo bằng khoảng cách thẳng đứng kể từ trung điểm nhịp sống đến đỉnh boong vách tại tâm tàu
Sống nằm: được đo từ trung điểm của diện tích S đến đỉnh boong vách tại tâm tàu
Nếu khoảng cách đó nhỏ hơn 6 m, thì h lấy bằng h = 1,2 + 0,8 trị số đó. l = 2,66 m - nhịp của sống, được đo giữa các gối tựa của sống, m (khoảng cách các vách hoặc các dàn đỡ cho sống).
S = 0,7 m – min (khoảng cách các nẹp gia cường hoặc chiều cao tiết diện sống, m
Tính mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = 532 mm.
Chiều dày: tMK = 8 mm (bằng chiều dày tôn vách tại giữa nhịp)
Chọn nẹp có quy cách: T (100x10)/(250x8), ta có bảng chọn thép:
STT Fi(cm 2 ) Zi (cm) FiZi(cm 2 ) FiZi 2(cm 4 ) i0((cm 4 )
Kết luận: nẹp vách có quy cách T (130x12)/(200x10) có mô đun chống uốn W = 375,8 cm 3 là thỏa mãn.
- Sống vách: chọn là thép ghép từ thép tấm Bản mép theo quy định của QC: có chiều dày không nhỏ hơn chiều dày bản thành, thường chọn lớn hơn chiều dày bản thành lớn hơn 2mm (nếu điều kiện chủ tàu cho phép), ngược lại chọn bằng chiều dày bản thành.
- Bản cánh: cũng cần có chiều rộng tối thiểu theo QC, tuy nhiên không nên chọn quá lớn do không đảm bảo ổn định tấm.
- Kết quả: tính chọn sống vách phải đảm bảo cả 3 điều kiện trên.
- Kết luận: Quy cách sống đã chọn là thỏa mãn.
Liên kết
- Mã liên kết nẹp vách c = l/8 = 0,407 mm trong đó: nhịp nẹp l = 3,2544 m
Chọn mã quy cách: Γ 700 x bẻ 700 70 x 9,5
- Mã liên kết sống vách: c = min (h1, h2) = 0,333 mm bM = 100 mm (chọn theo mép cơ cấu liên kết)
Kết cấu dàn đáy khoang hàng
Sơ đồ kết cấu
Kết cấu đáy đôi, ở hệ thống dọc Đáy khoang hàng có 01 sống chính đặt ở mặt phẳng dọc tâm (hoặc sống hộp – nếu bố trí sống hộp); 2 sống phụ về mỗi phía sống chính Khoảng cách từ sống phụ với sống chính và với nhau lần lượt là: 2,1; 2,1; 2,66 m (theo vị trí và số lượng sống phụ để bố trí và thuyết minh.
Khoảng cách đà ngang đặc cách nhau: 2,8 m
Khoảng cách cặp dầm dọc đáy nằm giữa sống phụ với nhau và với sống chính là: 2,1 m ; khoảng từ mạn đến sống mạn ngoài cùng, khoảng cách đó là: 2,66 m Khoảng cách các dầm dọc đáy: 0,7 m
Chiều dày tôn đáy
- Tôn đáy ngoài: t = max (tmin, t) = 11,2 mm ( chọn t = 12 mm) tmin = mm = 9,7 mm t = C 1 C 2 S √ d+ 0.035 L ' +h 1 +2.5 = 11,2 mm ( theo Điều 14.3.4) Trong đó:
S = 0,7 m – khoảng cách dầm hướng chính gia cường cho tôn đáy ngoài (dầm dọc đáy); d = 6,9 m – chiều chìm tàu;
L’ = 94,5 m – chiều dài tàu thiết kế; nếu L > 230m thì lấy L’ = 230m; h1 = 0,58 m – cột áp tính toán – xác định tùy theo vị trí khảo sát sau:
0,58- tiết diện tính toán nằm trong vùng 0,3L
C’ b = 0,7 - hệ số béo thể tích, nếu C’ b = 0,85 nếu C b lớn hơn 0,85.
X = 20 - khoảng cách từ đường vuông góc mũi đến tiết diện khảo sát (với tấm ở trước sườn giữa), hoặc khoảng cách đến đuôi tàu (tấm ở phía sau sườn giữa) Nếu X
C1 = 1 - hệ số, xác định như sau:
= 1,07 khi L 400 m Giá trị trung gian được nội suy bậc nhất.
√ 24−15.5 f B x ; 3.78 )=3,78 ¿ – hệ số phụ thuộc vào hệ thống kết cấu của tàu
Chọn chiều dày tôn đáy: t = 12 mm
Theo Điều 14.3.5 t= { 5.22(d + 0.035 L ' )( R+ a+ 2 b ) 3 2 l } 2 5 + 2.5 = 9,38 mm d = 6,32 m (nt) L’ = 108,4 m (nt)
R = 0,725 m – bán kính cong hông tại sườn giữa a = 0,165 m - khoảng cách từ cạnh dưới của cung hông đến các dầm dọc gần nhất (nếu dầm dọc nằm ra phía ngoài cung cong hông thì a mang giá trị âm
“-“; b =0,168 m - khoảng cách từ cạnh trên của cung hông đến các dầm dọc gần nhất (nếu dầm dọc nằm dưới cung cong hông thì b mang giá trị âm “-“;
Tuy nhiên tổng (a + b) 0; l = 2,8 m – min (khoảng cách giữa các đà ngang đặc hoặc các mã hông).
Chọn chiều dày tôn hông: tTH = 13 mm
Theo Điều 4.5.1 t = max (t1, t2) = 10,1 mm ( chọn t = 10 mm)
B = 17 m – chiều rộng tàu thiết kế; d = 6,9 m – chiều chìm tàu; d0 = 1 m – chiều cao đáy đôi
C = 1 – hệ số xác định như sau:
S = 0.7 m - khoảng cách các dầm hướng chính (xà dọc đáy); h = 7,87 m – áp lực tính toán: khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo ở tâm tàu;
C’ = 4 - hệ số xác định phụ thuộc vào tỷ số l/S như sau:
= 4,0 khi 3,5 ≤ l/S l = 2.8m - khoảng cách các đà ngang đầy (nếu đáy kết cấu dọc), hoặc khoảng cách giữa các sống đáy (nếu đáy kết cấu ngang),
Chọn chiều dày tôn đáy trên: t = 10 mm Sống nằm:
Chiều dày sống hông: tsn = t + 1,5 ,5 mm; ( chọn t mm)
Chiều rộng sống phải đảm bảo khả năng che phủ kín hông tàu
Chiều rộng sống hông nằm nghiêng: bSN = 0,0035L + 0,39 = 0.7694 m; Chiều rộng sống hông nằm ngang: b = 50 + bmã hông + hsườn = m;
Chiều rộng sống hông khi không có mã hông: b = 0,1B = 1,372 mChọn kích thước sống hông: bSN x tSN = 0.8 x 12
Tính chọn cơ cấu đáy
Chiều cao sống chính: chọn d0 = 1 m (đã tính chọn phần trước)
Chiều dày sống chính đáy: chiều dày sống không nhỏ hơn trị số lớn nhất trong
Theo Điều 4.2.3, ta có : t = max (t1, t2) = 10,2 mm ( chọn t mm ) t 1 =C 1 SBd d 0 −d 1 ( 2.6 l x H −0.17 ) { 1− 4 ( B y ) 2 } +2.5=5,3 mm
S = 2,1 m – khoảng cách sống chính đến sống phụ gần nhất; d = 6,32 m – chiều chìm tàu;
B = 13,72 m – chiều rộng tàu thiết kế; d0 = 1 m – chiều cao sống chính đáy; d1 = 0 m – chiều cao lỗ khoét trên sống chính ( giáo trình /49) y = 0 m – khoảng cách từ tâm tàu đến sống (với sống chính thì y = 0); x = 7 m – khoảng cách từ tâm tàu đến điểm khảo sát
Trong mọi trường hợp: 0,2lH ≤ x ≤ 0,45lH l H = 21,7 m – chiều dài khoang khảo sát;
= 0,023- khi đáy kết cấu ở hệ thống dọc; t 2 =C 1 ' d 0 +2.5 = 10,2 mm;
C’ = 7,7 - hệ số, phụ thuộc tỉ số: S1/d0 tra trong quy phạm;
Chọn chiều dày sống chính đáy: tSC = 11 mm.
Khoảng cách mã cách nhau ≤ 1,75m;
Chiều dày mã: t = 0,6√ L +2,5 = 8,75 mm ( chọn t= 9mm)
Nẹp gia cường sống chính: nẹp đặt giữa các mã, khoảng cách ≤ 1,25m Chiều dày: t N = tSC
Kích thước nẹp: ─ hN x tN = ─80x11
Chiều dày sống phụ đáy số 1 (gần sống chính): t = max (t1, t2) = 9,8 mm ( chọn t = 10 mm) t 1 =C 1 SBd d 0 −d 1 ( 2.6 l x H −0.17 ) { 1− 4 ( B y ) 2 } + 2.5 = 8,48 mm
S = 2,1 m – ẵ khoảng cỏch đến sống chớnh và sống phụ gần nhất; d = 6,32 m – chiều chìm tàu;
B = 13,72 m – chiều rộng tàu thiết kế; d0 = 1,0 m – chiều cao sống phụ đáy; d1 = 0,6 m – chiều cao lỗ khoét trên sống y = 2,1 m – khoảng cách từ tâm tàu đến sống x = 7 m – khoảng cách từ tâm tàu đến điểm khảo sát (
Trong mọi trường hợp: 0,2lH ≤ x ≤ 0,45lH lH = 21,7 m – chiều dài khoang khảo sát;
= 0.023- khi đáy kết cấu ở hệ thống dọc;
Tỉ số B/l H nằm trong giới hạn: 0,4 ≤ B/l H ≤ 1,4 t 2 =C 1 ' d 0 +2.5 = 9,8 mm;
C’ = 7,3 - hệ số, phụ thuộc tỉ số: S1/d0 tra trong quy phạm;
S 1 = 0,7 m – khoảng cách nẹp đứng hoặc mã gia cường cho thành sống d 0 = 1 m – khoảng cách giữa các nẹp nằm gia cường cho sống hoặc chiều cao thành sống, lấy theo trị số nhỏ hơn).
Chọn chiều dày sống phụ số 1: tSP = 10 mm.
Nẹp gia cường sống phụ:
Chiều dày: tN = tSP = 10 mm Chiều cao: hN = 0,08d0 = 0,08 Chọn: khoảng cách nẹp: = 0,75m
Kích thước nẹp: ─ hN x tN = ─80x10
Chiều dày sống phụ đáy số 1 (gần sống chính): t2 = max (t21, t22) = 9,8 mm ( chọn t= 11mm) t 21 =C 1 SBd d 0 −d 1 ( 2.6 l x H −0.17 ) { 1−4 ( B y ) 2 } + 2.5 = 6,87 mm
S = 2,1 m – ẵ khoảng cỏch đến sống chớnh và sống phụ gần nhất; d = 6,32 m – chiều chìm tàu;
B = 13,72 m – chiều rộng tàu thiết kế; d0 = 1,0 m – chiều cao sống phụ đáy; d1 = 0,6 m – chiều cao lỗ khoét trên sống y = 4,2 m – khoảng cách từ tâm tàu đến sống x = 7 m – khoảng cách từ tâm tàu đến điểm khảo sát
Trong mọi trường hợp: 0,2lH ≤ x ≤ 0,45lH lH = 21.7 m – chiều dài khoang khảo sát;
= 0.023 - khi đáy kết cấu ở hệ thống dọc;
Tỉ số B/l H nằm trong giới hạn: 0,4 ≤ B/lH ≤ 1,4 t 2 =C 1 ' d 0 +2.5 = 9,8 mm;
C’ = 7,3 - hệ số, phụ thuộc tỉ số: S1/d0 tra trong quy phạm;
S 1 = 0,7 m – khoảng cách nẹp đứng hoặc mã gia cường cho thành sống d 0 = 1 m – khoảng cách giữa các nẹp nằm gia cường cho sống hoặc chiều cao thành sống, lấy theo trị số nhỏ hơn
Chọn chiều dày sống phụ số 2: tSP = 10 mm.
Nẹp gia cường sống phụ:
Chiều dày: tN = tSP mm Chiều cao: hN = 0,08d0 = 0,08 Chọn: khoảng cách nẹp: =0,75m
Kích thước nẹp: ─ hN x tN = ─80x10
S = 2,8 m – khoảng cách giữa các đà ngang đặc;
B’ = 13,72 m - khoảng cách giữa các đường đỉnh mã hông tại giữa tàu;
B’’ = 13,72 m - khoảng cách giữa các đường đỉnh mã hông tại đà ngang khảo sát; y = 4 m - khoảng cách theo phương ngang từ tâm tàu đến điểm đang xét
Tuy nhiên y nằm trong giới hạn: (B''/ 4 y B''/ 2) d = 6,32 m – (nt); d0 = 1,0 m - chiều cao tiết diện đà ngang đặc tại điểm đang xét; d1 = 0,35 m – chiều cao lỗ khoét tại tiết dện tính toán
C2 = 0,024 - hệ số phụ thuộc vào tỉ số: B/lH tra trong QP;
B = 13,72 m – chiều rộng tàu thiết kế; l H = 21,7 m – chiều dài khoang hàng khảo sát; t 21 =8.6 √ 3 H C 2 d ' 2 0 2 (t 11 −2.5)+2.5 =9,68 mm t1 =7,73 mm – giá trị tính theo biểu thức trên; d0 = 1,0 m – (nt);
C2’ = 9 - hệ số phụ thuộc vào tỷ số S1/d0, m (tra trong quy phạm);
S1= 0,7 m - khoảng cách nẹp đứng gia cường cho đà ngang;
H = 1 – hệ số xác định như sau:
(1) H= √ 4 d S 1 1 −1 → khi đà ngang có khoét lỗ nhỏ không gia cường;
(2) → khi đà ngang có khoét lỗ không gia cường bồi hoàn;
(3) H = tích hai trường hợp trên → khi đà ngang có khoét lỗ nhỏ và khoét lỗ không gia cường bồi hoàn;
(4) H = 1 → ngoài các trường hợp trên.
S 1 = 0,7 m - khoảng cách các mã hoặc nẹp đặt ở đà ngang, m; d 1 = 0,35 m – chiều cao của lỗ nhỏ có kích thước lớn hơn không gia cường bồi hoàn trên đà ngang đặc;
= 0,35 m → đường kính lớn của lỗ khoét.
Chiều dày đà ngang đặc chọn: t = 11 m.
Gia cường đà ngang đầy:
Nẹp gia cường đà ngang đầy:
Chiều dày: tN = tĐN = 11 mm
Chọn: khoảng cách nẹp: = 0,75 m Kích thước nẹp: ─ hN x tN = ─80 x 11
Mô men chống uốn kể cả mép kèm không nhỏ hơn:
Trong đó: l = 2,8 m – nhịp của dầm dọc đáy: bằng khoảng cách giữa các đà ngang đặc;
S = 0,7 m - khoảng cách giữa các dầm dọc đáy;
L’ = 108,4 m – (nt); d = 6,32 m – chiều chìm tàu; fB = 1 – (nt);
C = 0.625 – hệ số kể đến ảnh hưởng của việc đặt thanh chống, xác định như sau:
= 0,625 → có thanh chống trong két sâu;
= 0,5 → có thanh chống ở các vùng khác
Mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S) V0 mm
Chọn dầm dọc đáy ngoài có quy cách: L.200 x900 x 13 , ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Mô men chống uốn kể cả mép kèm không nhỏ hơn 0,75 lần mô đun chống uốn của dầm dọc đáy ngoài cùng vùng và trị số:
S, l, fB– được xác định như dầm dọc đáy ngoài; h = 6,62.m - khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất tại tâm tàu;
C = 0.54- hệ số tính đến ảnh hưởng của thanh chống tại nhịp của dầm, xác định:
Mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S)V0 mm.
Chọn dầm dọc đáy trên có quy cách: L200 x 100 x 13 ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: dầm dọc đáy trên quy cách L180 x90.x13., có mô đun chống uốn W)9,5cm 3 là thỏa mãn.
Thép chọn làm thanh chống có quy cách: V100 x 100 x12 , có:
Mô men quán tính tiết diện ngang:
Diện tích tiết diện của thanh chống không nhỏ hơn giá trị sau:
S = 0,7 m - khoảng cách các dầm dọc đáy; b = 2,66 - chiều rộng diện tích đáy được đỡ bởi thanh chống); h=m ax ( d + 0.026 2 L ' + h 1 ;d ) =6,48 m – tải trọng tính toán của thanh chống; h1 = 0,9 lần khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên tới boong thấp nhất tại tâm tàu;= 0.9x6,62 = 5,96
1,361 l S =1,5 m – nhịp thanh chống; cm - bán kính quán tính;
I = 207 cm 4 – mô men quán tính tiết diện ngang của thanh chống (của thép chọn trên);
A = 22,7 cm 2 – diện tích tiết diện ngang của thanh chống (của thép chọn trên).
Kết luận: thép làm thanh chống quy cách L100 x 100x12có diện tích tiết diện bằng 22.7 cm 2 là thỏa mãn.
Liên kết
Chiều rộng mã: bM 0,05B = 0,686m Chiều dày mã: tM = 0,6√ L +2,5 = 8,77 mm ( chon t=9)Kích thước mã: Γ 700 x bẻ 700 70 x 9,5
Kết cấu dàn mạn khoang hàng
Sơ đồ kết cấu
Sơ đồ kết cấu dàn mạn (như hình 8.1)
Sườn khỏe đặt trong mỗi mặt phẳng của xà ngang boong khỏe và đà ngang đầy. Khoảng cách sườn khỏe: 2,8 m
Khoảng cách sườn công xon: 10,5 m.
Tính chiều dày tôn mạn
Theo điều 14. t = max (tmin, t) = 11,45 mm ( chọn t= 12mm) tmin = mm = 10.72,41 mm t =C 1 C 2 S √ d−0.125 D +0.05 L ' + h 1 + 2.5,45 mm
L = 108,4 m – chiều dài tàu thiết kế;
S = 0,7 m – khoảng sườn (khi mạn kết cấu ở hệ thống ngang); khoảng cách dầm dọc mạn (khi mạn kết cấu ở hệ thống dọc);
L’ = L = 108,4 m h1 = 0 - tiết diện tính toán nằm ngoài vùng 0,3L kể từ mũi.
C’ b = 0,75 - hệ số béo thể tích, C’ b = 0,85 nếu C b lớn hơn 0,85.
X = 25 m - khoảng cách từ mũi đến tiết diện khảo sát (với tấm ở trước sườn giữa), hoặc khoảng cách đến đuôi tàu (tấm ở phía sau sườn giữa) (0,1L ≤ X ≤ 0,3L).
C 1 =1 hệ số được lấy như sau:
= 1,07 nếu L ≥ 400 m (giá trị trung gian, nội suy bậc nhất).
√ 576−α 2 x 2 =3,89 - hệ số khi mạn kết cấu hệ thống ngang;
= 12.13 lấy theo giá trị lớn hơn trong 2 giá trị (1), (2) sau:
= 10,5 nếu L ≥ 400 m (nội suy bậc nhất với giá tị trung gian). y B = 3,441 m - khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn giữa đáy đến trục trung hoà của tiết diện ngang thân tàu, m y = 1,89 m - khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn giữa đáy đến cạnh dưới của tấm tôn mạn đang xét, m; f B = 1 (nt))
Chọn chiều dày tôn mạn: t = 12 mm
Chiều dày không nhỏ hơn: tMN = max [0,75tMB; tmạn] = 12 mm
Chiều rộng không nhỏ hơn: bMN = 5L + 800 = 1342 mm
Trong đó: tMB = 8mm – chiều dày tôn mép boong (xác định trong phần tính chiều dày mép boong); tM = 13mm – chiều dày tôn mạn (xác định ở trên);
Chọn dải tôn mép mạn: bMN x tMN = 1500x12
Tính cơ cấu
- Sườn trong thân chính nằm từ vách đuôi đến 0,15L kể từ đường vuông góc mũi (sơ đồ dàn mạn có sườn thường – sườn khỏe – không có sống mạn):
Theo Điều 5.3.2, môđun chống uốn kể cả mép kèm không nhỏ hơn:
S = 0,7 m - khoảng sườn; l = 6,48 m - nhịp sườn; h = 9,44 m - khoảng cách từ mút dưới của l đến điểm (d + 0,038L’) = 9,44 cao hơn tôn giữa đáy;
C 0 =max (¿ 1,25−2 e l ; 0,85)=1¿ - hệ số. e = 0,81 m - chiều cao mã hông đo từ mút dưới l;
Khi tàu không có két đỉnh mạn:
Với: l/h = 0,6865 d/h =0,6865 α = 0.017 (phụ thuộc vào: B/l H = 0,63 (tra theo quy phạm) k = 13 - hệ số phụ thuộc vào số lượng tầng boong của tàu:
Mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S) = 700 mm.
Chọn sườn thường có quy cách: T(120x12)/(500x10) ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: sườn thường thân chính quy cách T(120x12)/(500x12), có mô đun chống uốn W = 502,8 cm 3 là thỏa mãn.
- Sườn thường nằm từ vách chống va đến 0,15L tính từ đường vuông góc mũi (sơ đồ dàn mạn có sườn thường – sườn khỏe – không có sống mạn):
Theo Điều 5.3.2, môđun chống uốn kể cả mép kèm không nhỏ hơn:
C = 2,075- hệ số lấy bằng 1,3 lần quy định trên;
Mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S) = 700 mm.
Chọn sườn thường có quy cách: T(120x12)/(500x10), ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: sườn thường thân chính quy cách T(120x12)/(500x12), có mô đun chống uốn
- Sườn dưới xà ngang khoẻ (đỡ xà dọc boong - boong kết cấu hệ thống dọc - sơ đồ dàn mạn có sườn thường – sườn khỏe):
S = 0,7 m - khoảng sườn; l = 6,48 m - nhịp sườn; h = 9,44 m - khoảng cách từ mút dưới của l đến điểm (d + 0,038L’) = 9,44 cao hơn tôn giữa đáy; n = 4 - tỷ số khoảng cách xà ngang khoẻ chia cho khoảng sườn; h1 = 31,47 kN/m 2 - tải trọng boong tính cho xà boong đỉnh sườn l1 = 2,66 m - tổng chiều dài của xà ngang khoẻ;
Tính mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S) = 700 mm.
Chọn sườn có quy cách: T:(120x10)/(240x10), ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: sườn khỏe quy cách T:(120x12)/(240x12), có mô đun chống uốn W 529,5 cm 3 là thỏa mãn.
8.2.4 Sườn khỏe đỡ xà ngang công xon
- Sườn khỏe công xon trong thân chính:
Chiều cao tiết diện tối thiểu của sườn khỏe: d0 = lSK/8 = 0,81 m; l0 = 6,48 m – nhịp sườn khỏe kể cả mã;
Chiều dày bản thành sườn khỏe không nhỏ hơn: t = max(t1, t2) = 111,83 mm; t 1 =0.0095 C 2 S ¿¿ 6,66 mm t 2 =5.8√ 3 d w 2 (t 1 −2.5)+2.5,83(mm) dw = 1,0 m - chiều cao bản thành sườn khoẻ hoặc khoảng cách nẹp – đã trừ lỗ khoét;
= 0,9 khi xà ngang công xon và sườn khỏe nội boong trong mặt phẳng sườn khỏe;
= 1,5 các trường hợp còn lại.
Môđun chống uốn kể cả mép kèm của sườn khỏe (có sườn khoẻ nội boong trong cùng mặt phẳng xà ngang công xon thì trị số sau được giảm còn 60%):
S = 10,5 m - khoảng cách các sườn khoẻ; b1 = 2,1 m - khoảng cách theo phương ngang từ mép ngoài mã xà tới mút trong của nó (xem hình vẽ); b2 = 4,2 m - nửa chiều rộng miệng khoang (xem hình vẽ); h1 = 11,45 kN.m 2 - tải trọng tác dụng lên sống ngang boong (tính trong dàn boong); h2 = 31,47 kN/m 2 - tải trọng tác dụng lên nắp miệng khoang đỡ bởi xà ngang công xon (tính trong dàn boong); l1 = 1,25 m - khoảng cách từ mút trong của xà ngang công xon đến cạnh trong của sườn khoẻ, m.
Tính mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S) = 700 mm.
Chọn nẹp có quy cách: T (855x12)x(1200x12), ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: sườn công xon quy cách T (855x12)x(1200x12) có mô đun chống uốn W 629,4 cm 3 là thỏa mãn.
- Sườn thường: (liên kết bằng mã, kích thước mã:)
Kích thước mã:4 sau khi tính thì chọn dựa theo bảng tiêu chuẩn mã (QP) tM = 12 mm; (theo chiều dày bản thành lấy theo chiều dày thành sườn, xà ngang) cM = 1/8 = 0,35 m (cạnh mã theo phương nào thì lấy bằng 1/8 chiều dài nhịp cơ cấu được liên kết đó)
Kết cấu dàn boong khoang hàng
Sơ đồ kết cấu
Sơ đồ kết cấu dàn boong (như hình 9.1)
Miệng hầm hàng: chiều rộng miệng hầm hàng không lớn hơn 0,7 chiều rộng tàu Chiều dài miệng hầm hàng bố trí để tạo điều kiện thuận tiện nhất cho tăng khả năng xếp, dỡ hàng hóa; đồng thời phải phù hợp với điều kiện bố trí trang thiết bị trên boong
Kích thước miệng hầm hàng:
BMHH ≤ 0,7B = 9,6 chọn BMHH = 8,4 m Chiều rộng boong từ vách đến thanh quây ngang MHH để: 2,8 m;
Khoảng cách xà ngang công xon: 10,5 m
Khoảng cách xà ngang khỏe: 2,8 m
Khoảng cách dầm dọc boong: 700mm
Tính tôn boong: (Theo Điều 8.2.)
9.2.1 Tải trọng tính toán của dàn boong Đối với boong mạn khô, boong thượng tầng, boong lầu trên boong mạn (boong hở): hTT = max(hmin; h) = 31,47 kN/m 2 ; h = a(bf – y) = 31,47 kN/m 2
Trong đó: a = 5,32 - hệ số phụ thuộc vị trí boong, cơ cấu (tra quy phạm); b =1 - hệ số phụ thuộc vị trí boong, cơ cấu (tra quy phạm); y =1,16 m - khoảng cách thẳng đứng từ đường nước chở hàng lớn nhất đến boong thời tiết đo tại mạn; f = 7,08 - xác định như sau: f = L
TT Loại cơ cấu a b c h hmin htt
Khu vực kín của boong thượng tầng, boong lầu ở khu vực sinh hoạt, thuộc tầng 1 và 2 trên boong mạn khô: h = 12,8 kN/m 2
- Chiều dày tôn boong tính toán:
+Tôn boong từ TQ dọc MHH đến mạn (khi boong kết cấu hệ thống dọc): t = 1,47CS + 2,5 = 7,98 mm
+Tôn boong từ TQ dọc MHH đến mạn (khi boong kết cấu hệ thống ngang): t = 1,63CS + 2,5 = 8,58 mm
+ Tôn boong ở các vùng khác và tôn boong không phải là boong tính toán: t = 1,25CS + 2,5 = 7,16 mm
S = 0,7 m - khoảng cách các cơ cấu thường; h = 31,47 kN/m 2 - tải trọng tính toán (theo quy định trên);
Với : L' = 108,4 m - chiều dài tàu thiết kế
Chọn chiều dày tôn boong :
Vùng giữa tàu từ TQMHH đến mạn : t = 9 mm ;
Vùng giữa các TQ ngang MHH và vùng còn lại của boong chính : t = 9 mm ;
Chọn dải mép boong : bMB x tMB = 1500x 12
Cơ cấu thường (Theo Điều 8.3.3)
Vùng ngoài đường miệng khoang của boong tính toán:
S = 0,7 m - khoảng cách các xà dọc boong; h = 31,47 kN/m 2 - tải trọng tính toán tác dụng lên dầm dọc boong tại khu vực tính toán; (theo bảng tính (1)) l = 2,8 m - nhịp xà dọc boong.
Mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S) = 560 mm.
Chọn dầm dọc có quy cách: L150 x90x11, ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: dầm dọc boong quy cách L150 x90x11, có mô đun chống uốn W = 201,3 cm 3 là thỏa mãn
- Xà ngang boong: ( nằm ngoài khu vực trên)
S = 0,7 m - khoảng cách các cơ cấu thường khu vực khảo sát; h = 31,47 kN/m 2 - tải trọng tính toán tác dụng lên cơ cấu boong tại khu vực tính toán; l = 2,8 m - nhịp cơ cấu tính toán.
Mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S) = 560 mm.
Chọn dầm có quy cách: L100x65x9, ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: dầm boong quy cách L100x65x9có mô đun chống uốn W = 79,3 cm 3 là thỏa mãn.
Cơ cấu khỏe của boong
- Sống dọc boong: (kể cả MHH – từ thanh quây dọc MHH ra ngoài mạn)
Sống boong được chọn phải đồng thời thỏa mãn cả 3 điều kiện: mô đun chống uốn tiết diện ngang; mô men quán tính tiết diện ngang; kích thước tối thiểu.
Mô đun chống uốn: Z = 1,29l(lbh + kw) = 3876,8 cm 3
Mô men quán tính: I = CZl = 37043,3 cm 4
Chiều dày bản thành: t = 10S 1 + 2,5 = 9,5 mm
Trong đó: l = 10,5 m - nhịp sống boong; b = 2,38 m - chiều rộng trung bình của diện tích boong đỡ bởi sống; h = 11,45 kN kN/m 2 - tải trọng boong tác dụng lên sống; w = 0 - tải trọng boong được đỡ bởi cột nội boong nằm trên sống tính toán; k a l ¿= 0 - hệ số kể đến ảnh hưởng của việc bố trí cột chống a = 10,5 m - khoảng cách từ cột tới vách
S 1 = 0,7 m - khoảng cách giữa các nẹp nằm hoặc chiều cao tiết diện bản thành. Hình 9.2:Sơ đồ xác định: a, b
Tính mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S) = 700mm.
Chọn sống có quy cách: T (415x12)/(650x12), ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: sống boong quy cách T (415x12)/(650x12) có mô đun chống uốn W = 4156,1 cm 3 là thỏa mãn.
- Sống làm TQ dọc MHH:
Chiều cao thành miệng phải thỏa mãn quy phạm mạn khô của từng loại tàu (với vị trí I không nhỏ hơn 600 mm; với vị trí II không nhỏ hơn 450 mm).
Chiều dày thành miệng hầm hàng không nhỏ hơn trị số tối thiểu sau: t = 6 + 0,05L = 11,42 mm - nếu L ≤ 100 m t = 11mm - nếu L > 100 m
Chọn kích thước TQ dọc MHH: h x t = 530x12
Tính mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/10, S) p0 mm.
Chọn sống có quy cách: L(530x200x12)x2, ta có bảng chọn thép:
STT Tên cơ cấu Fi(cm 2 ) Zi (cm) FiZi(cm 2 ) FiZi 2(cm 4 ) i0((cm 4 )
- Sống dọc boong (nằm ngoài vùng trên, xà ngang boong khỏe và TQ ngang
Sống được chọn phải đồng thời thỏa mãn cả 3 điều kiện: mô đun chống uốn tiết diện ngang; mô men quán tính tiết diện ngang; kích thước tối thiểu.
+ Sống khỏe nằm giữa các miệng khoang hoặc ngoài vùng kể trên:
Mô đun chống uốn: Z =0,484l(lbh + kw) = 250,8 cm 3
Mô men quán tính: I = 4,2Zl = 2949,7 cm 4
Chiều dày bản thành: t = 10S 1 + 2,5 = 10 mm
Trong đó: l = 2,8 m - nhịp sống boong, xà ngang boong khỏe hoặc TQ ngang MHH; b = 2,1 m - chiều rộng trung bình của diện tích boong đỡ bởi cơ cấu tính toán; h = 31,47 kN/m 2 - tải trọng boong tác dụng lên cơ cấu tính toán; w = 0- tải trọng boong được đỡ bởi cột nội boong nằm trên cơ cấu tính toán; k a l ¿= 0 - hệ số kể đến ảnh hưởng của việc bố trí cột chốn
Tính mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S) = 560 mm.
Chọn sống có quy cách: T.(100x10)/(180x10), ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: sống boong quy cách T.(100x10)/(180x10) có mô đun chống uốn W = 265,5 cm 3 là thỏa mãn.
- Sống ngang boong nằm giữa các miệng khoang hoặc ngoài vùng kể trên:
Mô đun chống uốn: Z =0,484l(lbh + kw) = 8029,7 cm 3
Mô men quán tính: I = 4,2Zl = 462706 cm 4
Chiều dày bản thành: t = 10S 1 + 2,5 = 10 mm (4)
Trong đó: l = 13,72 m - nhịp sống boong, xà ngang boong khỏe hoặc TQ ngang MHH; b = 2,8 m - chiều rộng trung bình của diện tích boong đỡ bởi cơ cấu tính toán; h = 31,47 kN/m 2 - tải trọng boong tác dụng lên cơ cấu tính toán; w = 0 - tải trọng boong được đỡ bởi cột nội boong nằm trên cơ cấu tính toán; k a l ¿= 0 - hệ số kể đến ảnh hưởng của việc bố trí cột chống
Tính mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/5, S) = 700 mm.
Chọn sống có quy cách: T : (650x14)/(850x12) ta có bảng chọn thép:
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Kết luận: sống boong quy cách T : (650x14)/(850x12) có mô đun chống uốn
- Thanh quay ngang miệng hầm hàng:
Chiều cao thành miệng phải thỏa mãn quy phạm mạn khô của từng loại tàu (với vị trí I không nhỏ hơn 600 mm; với vị trí II không nhỏ hơn 450 mm).
Chiều dày thành miệng hầm hàng không nhỏ hơn trị số tối thiểu sau: t = 11mm - vì L = 108,4 m > 100 m
Chọn kích thước TQ ngang MHH: h x t = … x 11
Tính mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min (l/10, S) = 700 mm.
STT Tên cơ cấu Fi(cm 2 ) Zi (cm) FiZi(cm 2 ) FiZi 2(cm 4 ) i0((cm 4 )
- Gia cường thành miệng hầm hàng:
Nẹp đứng gia cường cho miệng hầm hàng:
Khoảng cách nẹp đứng: b1 = 1,05 m - thanh dọc khoảng cách này không quá 3 m Chọn: b1 = 2,1 m; quy cách Γ (300 bẻ x 300) :40 x 7 b2 = 1,0 m - thanh quây ngang khoảng cách này không quá 1,5 m Chọn: b2 1,05 m quy cách Γ (250 bẻ x 250) :30 x 7
- Xà ngang công xon (khi sử dụng xà ngang công xon thay cho cột chống)
Chiều cao của xà công xon tại mép trong mã xà: d0 = l0/5 = 0,35m (tại mút trong 0,5d 0)
Chiều dày bản thành xà công xon không nhỏ hơn: t = max(t1, t2) = 21,4 mm; t 1 =0.0095
S ( 1 2 b 1 h 1 + b 2 h 2 ) d c + 2.5!,4 (mm) t 2 =5.8 √ 3 d c 2 ( t 1 −2.5 ) +2.5 ,2 mm dc = 0,35 m - khi tính t1: chiều cao bản thành xà công xon đã trừ lỗ khoét; tính t2: khoảng cách nẹp nằm;
Môđun chống uốn kể cả mép kèm của xà công xon tại mép trong mã xà:
S = 10,5 m - khoảng cách các xà công xon; l0 = 1,75m – - Khoảng cách nằm ngang từ mút trong của xà ngang công xon đến đỉnh trong của mã mút ngoài. b1 = 2,2 m - khoảng cách theo phương ngang từ mép ngoài mã xà tới mút trong của nó (xem hình vẽ); b2 = 4,2 m - nửa chiều rộng miệng khoang (xem hình vẽ); h1 = 11,45 kN.m 2 - tải trọng tác dụng lên sống ngang boong (tính trong dàn boong); h2 = 12,8 kN/m 2 - tải trọng tác dụng lên nắp miệng khoang đỡ bởi xà ngang công xon (tính trong dàn boong);
Diện tích bản mép xà ngang công xon có thể được giảm dần từ mép trong mã xà đến mút trong dầm công xon còn 60%.
Tính mép kèm: chiều rộng mép kèm bMK = min 700 (l/5, S) mm.
Chọn nẹp có quy cách: T(500x22)/(750x22) ta có bảng chọn thép
STT Fi Zi FiZi FiZi 2 i0
Liên kết
- Xà công xon - sườn khỏe:
Chiều dày mã không nhỏ hơn max (chiều dày bản thành 2 cơ cấu liên kết)
Bán kính lượn không nhỏ hơn chiều cao thành xà coong xon d0).
- Sống boong – nẹp khỏe vách;
Kích thước mã: tM = max(tSK, tXNK) = 12 mm; cM = max(hSK, hXNK) = 1,2 m
Chọn mã xà khỏe, sống boong: T r (650 60 x x 650) 60 x 9
Kích thước mã: tM = 10 mm; cM = 1/8 = 350 m
Kích thước mã: tM = 10 mm; cM = 1/8 = 87,5
Chọn đường hàn
Đường hàn được chọn cho mối hàn góc, mối hàn giáp mối được chọn theo chế độ hàn (phần công nghệ hàn, mà không chọn trong phần kết cấu) Kích thước, số hiệu đường hàn và loại đường hàn được chọn phụ thuộc vào vị trí cơ cấu, loại cơ cấu, chiều dày liên kết v.v… (theo bảng 2A/1.5 và 2A/1.4)
BẢNG CHỌN ĐƯỜNG HÀN GÓC
TT Kết cấu nối Chiều dày cơ cấu nối Số hiệu đường hàn Quy cách đường hàn
1 Sống vách – tôn vách 12 - 10 F 4 vách KH 7 – 75/350
2 Bản thành – bản cách sống 10 - 12 F 4 7 – 75/350
2 Sống chính – tôn đáy trên 11 - 10 F3 6 – 75/200
4 Sống phụ - tôn đáy ngoài 10 - 13 F4 7 – 75/350
5 Sống phụ - tôn đáy trên 10 - 10 F2 4
6 Đà ngang đặc – tôn đáy ngoài 11 - 13 F3 7– 75/200
7 Đà ngang đặc – tôn đáy trên 11 - 10 F3 6 – 75/200
10 Mã gia cường – sống chính 9 - 11 F3 6 – 75/200
11 Nẹp gia cường– sống chính 8 - 11 F3 6 – 75/200
12 Nẹp gia cường – sống phụ 8 - 10 F3 6 – 75/200
13 Nẹp gia cường – đà ngang 8 - 11 F3 6 – 75/200
3 Sườn thường – Mã gia cường 12- 10 F4 6 – 75/350
1 Dầm dọc boong – Tôn boong 11 - 9 F4 6 – 75/350
2 Dầm ngang boong – Tôn boong 8 - 9 F4 6 – 75/350
3 Sống dọc boong – Tôn boong 10 - 9 F4 6 – 75/350
4 Sống ngang boong – Tôn boong 12 - 9 F4 7 – 75/350
5 Xà ngang congxon – Tôn boong 22 - 9 F4 10 – 75/350
6 Sống ngang boong – Dầm dọc boong 12 - 11 F3 7 – 75/200
7 Xà ngang congxon – dầm dọc boong 22 - 11 F3 10 – 75/200
12 Dầm ngang boong – Sống dọc boong 8 - 10 F3 7 – 75/200