Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt Nam, chương 9 pps

Chương 9: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN THUẬT TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU VỎ THÉP THEO YÊU CẦU CỦA QUY PHẠM VIỆT NAM 3.1. DỮ LIỆU ĐẦU VÀO Dữ liệu đầu vào để giải quyết một bài toán bao gồm việc biểu diễn bài toán bằng các biểu thức toán học, xác định các ràng buộc, các điều kiện ban đầu, giới hạn nghiệm…Để giải quyết được bài toán nhanh nh ất, đảm bảo được độ chính xác thì tất cả các yếu tố đầu v ào phải được cung cấp đầy đủ trước khi tiến hành xây dựng các thuật toán để giải bài toán. Đối với bài toán thiết kế kết cấu tàu v ỏ thép thỏa mãn yêu cầu của Quy phạm ta cần các yếu tố đầu vào như sau: 3.1.1. Yêu cầu về vật liệu Như đã trình bày về vật liệu thép đóng tàu ở trên, trong đóng tàu hiện nay chủ yếu dùng thép cacbon thường và thép hợp kim cũng được sử dụng cho các chi tiết quan trọng. Cơ tính của vật liệu thép được thể hiện qua giới hạn chảy cho phép của vật liệu như sau:  Thép cacbon thường:  ch = 240 Mpa ( 2400 kg/cm 3 )  Thép hợp kim - Thép hợp kim thấp:  ch = 325  390 ( Mpa) - Thép h ợp kim có độ bền cao:  ch = 420  690 ( Mpa) Các yêu cầu về việc sử dụng vật liệu theo quy định của Đăng kiểm trong phần vật liệu. 3.1.2. Dữ liệu về cấu hình tàu Là các thông tin đầy đủ của con tàu phục vụ cho công tác thi ết kế kết cấu như:  Các thông số hình học cơ bản của tàu: - Chi ều dài tàu: L (m) - Chi ều rộng tàu: B (m) - Chi ều chìm trung bình tàu: d (m) - Chi ều cao mạn: T (m) - Hệ số diện tích mặt đường nước:  - Hệ số diện tích mặt cắt ngang:  - Trọng tải: P hh - Hệ số béo thể tích: C b - Lượng chiếm nước: D (DW)  Đặc điểm về bố trí hệ thống kết cấu: Đối với mỗi loại t àu, theo yêu cầu về việc bố trí chung toàn tàu d ẫn đến yêu cầu về lựa chọn hệ thống kết cấu và quy cách bố trí các kết cấu cơ bản của tàu. Vì nó có ý nghĩa quan trọng ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật của con t àu. 3.1.3. Các công thức tính kích thước và quy cách bố trí kết cấu tàu vỏ thép theo Quy phạm Việt nam 2003 – TCVN 6259 3.1.3.1. Kho ảng cách sườn  Khoảng cách sườn ngang - Khoảng cách chuẩn của các sườn ngang được tính theo công thức sau đây: n S = 450 + 2L (mm) (3.1) - Ở đoạn nằm trong phạm vi 0,2L tính từ mũi tàu đến vách chống va, ở khoang mũi và khoang đuôi khoảng cách sườn ngang phải không lớn hơn giá trị sau: + Tàu L < 90 (m):  n S 610 (mm) hoặc khoảng cách chuẩn quy định ở (3.1), lấy trị số n ào nhỏ hơn. + Tàu L  90 (m):  n S 700 (mm) hoặc khoảng cách chuẩn quy định ở (3.1), lấy trị số nào nhỏ hơn. - Các yêu cầu ở trên có thể được thay đổi nếu vị trí hoặc kích thước của sườn được xem xét thích đáng.  Khoảng cách dầm dọc - Khoảng cách chuẩn của các dầm dọc được tính theo công thức sau đây: d S = 550 + 2L (mm) (3.2) - Tàu L  90 (m): Nếu S d S + 250 (mm) so với khoảng cách chuẩn qui định ở (3.2) thì kích thước và kết cấu của đáy đôi và của các kết cấu liên quan khác phải được xem xét đặc biệt, khoảng cách sườn tối đa không lớn hơn 1(m). - Tàu L < 90 (m): Nếu S d S + 170 (mm) so với khoảng cách chuẩn quy định ở (3.2) thì kích thước và kết cấu của đáy đôi và của các kết cấu liên quan khác phải được xem xét đặc biệt. 3.1.3.2. Dầm dọc mạn - Tàu L < 90 (m): Mô đun chống uốn của tiết diện dầm dọc mạn ở đoạn giữa tàu dưới boong mạn khô phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây, lấy trị số nào lớn hơn, nhưng trong mọi trường hợp phải không nhỏ hơn 30 (cm 3 ): 2 9,2 LSlWu  (cm 3 ) (3.3) - Tàu L  90 (m): Mô đun chống uốn của tiết diện dầm dọc mạn ở đoạn giữa tàu dưới boong mạn khô phải không nhỏ hơn trị số tính theo các công thức sau đây, lấy trị số nào lớn hơn: 2 9,2 LSlWu  (cm 3 ) Ho ặc 2 100ShlWu  (cm 3 ) (3.4) Trong đó: l: Khoảng cách giữa các sườn khỏe, hoặc từ vách ngang đến sườn khỏe, kể cả chiều d ài của liên kết (m). h: Khoảng cách thẳng đứng từ dầm dọc mạn đang xét đến điểm ở vị trí: (d + 0,044 L - 0,54) (m). Hình 3.1: Chiều cao h L: Chiều dài tàu, nếu L  230 (m) thì lấy L = 230 (m). S: Khoảng cách giữa các dầm dọc (m). - Ra ngoài đoạn giữa tàu, môđun chống uốn của tiết diện dầm dọc m ạn có thể được giảm dần về phía mũi và đuôi tàu, ở mũi và đuôi tàu có thể còn bằng 0,85 trị số tính theo trên. Tuy nhiên, ở đoạn từ vách chống va đến 0,15L kể từ mũi tàu môđun chống uốn tiết diện của dầm dọc mạn phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức ở trên. - Ở đoạn giữa tàu dầm dọc mạn đặt ở dải tôn mép mạn phải cố gắng để có độ mảnh không lớn hơn 60. - Mô đun chống uốn của tiết diện dầm dọc hông không cần lớn hơn mô đun chống uốn của tiết diện dầm dọc đáy. - Chiều cao tiết diện của thanh thép dẹt dùng làm dầm dọc mạn: dmdm th 15 3.1.3.3. Sườn khỏe - Sườn khỏe phải được đặt ở các mặt sườn có đà ngang đặc. - Sườn khỏe đỡ dầm dọc mạn phải được đặt cách nhau không xa quá 4,8 m, tại những tiết diện có đà ngang đặc. 1. Tôn mạn 2. Sườn mạn 3. Xà dọc mạn 4. Sườn khỏe 5. Nẹp dọc 6. Tôn boong Hình 3.2: K ết cấu khung dàn mạn - Kích thước của sườn khỏe phải không nhỏ hơn các trị số tính theo các công thức sau đây: Chiều cao tiết diện h = 0,1L (m) hoặc h = 2,5 chiều cao của lỗ khoét để dầm dọc xuyên qua, lấy trị số nào l ớn hơn. - Mô đun chống uốn tiết diện: 2 1u W ShlC (cm 3 ) (3.5) - Chi ều dày bản thành + Tàu L < 90 (m): t = 5,2 1000 1 2  d Shl C (mm) (3.6) + Tàu L  90 (m): t 1 hoặc t 2 , lấy trị số nào lớn hơn t 1 = 5,2 1000 1 2  d Shl C (mm) t 2 = 8.6 5,2 )5,2( 3 1 2 1   k td (mm) (3.7) Trong đó: S: Khoảng cách giữa các sườn khỏe (m). l: Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên hoặc từ mặt trên của đà ngang đáy đơn đo ở mạn đến đỉnh sườn khỏe. Tuy nhiên, nếu có các sống ngang boong hữu hiệu thì l có thể được đo đến mặt dưới của sống ngang boong (m). C 1 và C 2 : Các hệ số được cho ở bảng (3.1) Bảng 3.1 Sườn khỏe ở phía sau của 0,15L tính từ mũi tàu Sườn khỏe ở từ vách chống va đến 0,15L tính từ mũi tàu C 1 4,7 6,0 C 2 45 58 d 1 : Chiều cao tiết diện sườn khỏe (m), tuy nhiên chiều cao của lỗ khoét để dầm dọc mạn xuyên qua phải được trừ đi khỏi chiều cao tiết diện bản thành. h: Kho ảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l đến điểm ở (d + 0,044 L - 0,54) (Xem hình 3.1)cao hơn mặt tôn giữa đáy, trong mọi trường hợp không được nhỏ hơn 1,43l (m). k: H ệ số cho ở bảng (3.2) Bảng 3.2 £ 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,5 ³ 2,0 k 60,0 40,0 26,8 20,0 16,4 14,4 13,0 12,3 11,1 10,2 L: Chi ều dài tàu, nếu L  230 (m) thì lấy L = 230 (m). - Sườn khỏe phải được gắn những mã chống vặn đặt cách nhau khoảng 3m và những nẹp gia cường đặt theo mỗi dầm dọc mạn, trừ phần giữa nhịp của sườn khỏe nẹp gia cường có thể được đặt theo mỗi dầm dọc mạn thứ hai. . Chương 9: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN THUẬT TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU VỎ THÉP THEO YÊU CẦU CỦA QUY PHẠM VIỆT NAM 3.1. DỮ LIỆU ĐẦU VÀO Dữ liệu đầu vào để giải quy t một bài toán bao gồm. hành xây dựng các thuật toán để giải bài toán. Đối với bài toán thiết kế kết cấu tàu v ỏ thép thỏa mãn yêu cầu của Quy phạm ta cần các yếu tố đầu vào như sau: 3.1.1. Yêu cầu về vật liệu Như. tích: C b - Lượng chiếm nước: D (DW)  Đặc điểm về bố trí hệ thống kết cấu: Đối với mỗi loại t àu, theo yêu cầu về việc bố trí chung toàn tàu d ẫn đến yêu cầu về lựa chọn hệ thống kết cấu và