Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt Nam, chương 13 pdf

Chương 13: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN THUẬT TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU VỎ THÉP THEO YÊU C ẦU CỦA QUY PHẠM VIỆT NAM 3.2.1.Phân tích công thức tính các kết cấu cơ bản - Sống chính: Kích thước của sống chính theo quy định và công th ức tính của Quy phạm phụ thuộc vào chiều dài L của tàu. Điều kiện là chiều dài của sống chính cố gắng liên tục trong đoạn giữa tàu và chiều cao tiết diện sống chính phụ thuộc vào chiều rộng tàu, trong m ọi trường hợp không nhỏ hơn 700(mm). - Sống phụ: Công thức tính kích thước được nhập vào và chiều dày s ống phụ được tính cũng phụ thuộc vào tham số chiều dài L tàu, khu v ực buồng máy chiều dày sống phụ tăng thêm 1,5(mm) so với công thức tính. Điều kiện là các sống phụ được bố trí cách nhau không quá 4,6(m). Tàu có chiều dài L > 90(m) thì chiều dày sống phụ lấy bằng chiều dày sống chính. - Dầm dọc mạn: Công thức tính khoảng cách giữa các dầm dọc được nhập v ào và phụ thuộc vào chiều dài L tàu. Môđun chống uốn được dùng để kiểm tra theo điều kiện đảm bảo sức bền, tính theo công thức nhập và các dữ liệu đầu vào gồm hệ số k, L, l, kho ảng cách dầm dọc được lấy ở trên. Khu vực mũi và đuôi tàu môđun chống uốn được tính giảm đi so với công thức.T àu dài L > 90(m) thì mô đun chống uốn lấy giá trị lớn tính theo công thức (3.3) và (3.4). - Xà d ọc boong: Khoảng cách xà ngang boong được tính bằng khoảng cách các dầm dọc mạn, điều kiện là chiều cao xà không lớn hơn 15 lần chiều d ày xà. Công thức kiểm tra bền phụ thuộc vào kho ảng cách các xà dọc và ngang boong, hệ số k thay đổi tùy theo khu v ực Quy phạm quy định. - Khoảng sườn: Theo công thức thì nó phụ thuộc vào chiều dài tàu L, và thường lấy giá trị lớn hơn giá trị tính. Như chúng ta đã biết khoảng sườn giữ vị trí quan trọng trong việc hình thành nên cấu trúc của một con tàu, là cơ sở để xác định chiều dày của tôn vỏ. Vì v ậy khi chúng ta thay đổi trị số khoảng sườn sẽ ảnh hưởng trực tiếp chiều dày của tôn vỏ. - Xà ngang boong: Khoảng cách các xà ngang boong tính theo công th ức tính khoảng sườn và trong mọi trường hợp phải nhỏ hơn giá trị cho phép theo quy định, tỷ số chiều dài nhịp tính toán trên chi ều cao nhịp luôn nhỏ hơn giá tri quy định. Môđun chống uốn kiểm tra bền phụ thuộc vào khoảng cách các xà ngang và dọc boong, hệ số k. - Sườn khỏe: Tùy vào vị trí bố trí mà khoảng cách các sườn khỏe được thay đổi theo quy định, trong mọi trường hợp khoảng cách đó luôn nhỏ hơn 4,8(m). Môđun chống uốn và chiều dày sườn khỏe được tính theo công thức, phụ thuộc các hệ số nhập v ào 21 ,CC có giá tr ị thay đổi tùy theo quy định của Quy phạm. Tàu dài L > 90(m) thì lấy giá trị lớn hơn trong các giá trị tính theo công thức (3.6) và (3.7). - Đà ngang đáy thường: Khoảng cách giữa chúng được lấy bằng khoảng sườn, được bố trí trên mỗi khoảng sườn. Môđun chống uốn theo công thức phụ thuộc vào các hệ số được có giá trị theo quy định, môđun chống uốn của các nẹp ngang đáy tr ên tính theo các n ẹp ngang đáy dưới và có giá trị nhỏ hơn. - Đà ngang đáy đặc: Các đà ngang đáy đặc thường bố trí để đỡ các sườn khỏe, trong mọi trường hợp khoảng cách giữa chúng luôn nhỏ hơn 3,5 (m), riêng khu vực buồng máy các đà ngang đáy đặc được bố trí xen kẽ cách nhau 2 khoảng sườn. Chiều dày được tính theo các công thức (3.12), (3.13) và (3.14) tùy theo loại tàu quy định. - Tôn boong: Chiều dày tôn boong tính phụ thuộc vào khoảng cách các xà ngang boong, tải trọng boong quy định, hệ số c. - Tôn mạn : Chiều dày tính theo chiều dài tàu, dải tôn mép mạn được tính bằng 0,75 lần giá trị tôn mạn. - Tôn đáy trên: Chiều dày tôn đáy trêm phụ thuộc vào khoảng sườn S và chiều chìm d của tàu, tàu có chiều dài L > 90 (m) thì lấy giá trị lớn hơn tính theo công thức (3.23) hoặc (3.24). - Dải tôn giữa đáy: Tính theo công thức chỉ phụ thuộc vào chiều dài tàu L với tham số phụ thuộc cộng thêm theo quy định với các loại tàu khác nhau. - Tôn đáy dưới: Công thức tính được áp dụng chung cho các loại tàu có chiều dài khác nhau, phụ thuộc vào khoảng sườn S, chiều chìm tàu d, chiều dài tàu L. - Vách: Vách tàu ngoài đảm bảo phân khoang, nó còn góp phần tạo thành khung cứng vững cho con tàu. Do vậy chiều dày của tấm vách tính phụ thuộc vào khoảng cách các nẹp, tải trọng hàng hóa tác d ụng và môđun chống uốn phải thỏa mãn có giá trị tính như công thức (3.35). - Cột chống: Quy phạm quy định cột chống được tính theo 2 thông số đặc trưng là diện tích tiết diện và chiều dày tôn. Tiết diện cột chống phụ thuộc vào tải trọng cột đỡ, khoảng cách hai đầu cột chống và bán kính quán tính tối thiểu của cột. Chiều dày tôn thì tính theo đường kính ngoài của cột và hệ số theo quy định. 3.2.2. Thuật toán 1  Sơ đồ khối thuật toán 1 Theo cách bố trí các kết cấu trong thân tàu có các nhóm kết cấu chính sau: - Các kết cấu dọc: Gồm những chi tiết kết cấu bố trí dọc tàu từ mũi đến lái như sống chính, vách dọc, x à dọc mạn, xà dọc boong, sống phụ…đảm bảo độ bền vững và bền chung của tàu. - Các k ết cấu ngang: Gồm những chi tiết kết cấu bố trí ngang tàu như xà ngang boong, sườn ngang, sườn khỏe, đà ngang đáy thường, đà ngang đáy khỏe…nhằm mục đích đảm bảo độ bền ngang tàu. - Các k ết cấu có dạng tấm phẳng: Tôn đáy, tôn boong, tôn mạn, các vách tàu… Thu ật toán tính toán kích thước các chi tiết kết cấu được trình bày như sơ đồ khối 1(Hình 3.11): Theo sơ đồ thì từ những thông tin đầu v ào, các nhóm kết cấu được tính song song, các kết cấu sau được tính dựa v ào các kết cấu có trước đồng thời bổ sung thêm các công th ức và điều kiện còn thiếu, trong quá trình tính giữa các nhóm kết cấu sẽ bổ sung cho nhau những thông tin đã có.  Phân tích thuật toán theo sơ đồ khối 1 Nhóm các kết cấu dọc bao gồm: Sống chính, sống phụ, dầm dọc mạn, xà dọc boong, được tính theo trình tự là: Sống chính  Sống phụ  Dầm dọc mạn  Xà dọc boong. - Theo sơ đồ khối khi tính các kết cấu dọc được bắt đầu từ sống chính với kích thước tính toán được là chiều cao và chiều dày s ống. Chiều cao h được tính theo chiều rộng B của tàu, đến đây sẽ tiến hành so sánh với điều kiện là h  700(mm), chiều cao được chọn là giá trị lớn hơn. Chiều dày được tính theo công thức và kích thước được chọn là chiều dày của tấm tôn chuẩn lớn hơn gần nhất. - Sống phụ được tính như công thức, kích thước chọn là chiều dày t ấm tôn chuẩn có giá trị lớn hơn gần nhất. Khu vực buồng máy thì chiều dày sống phụ chọn lớn hơn chiều dày sống phụ chọn ở khu vực khác 2 (mm) vì chiều dày tôn chuẩn thường là số chẵn. - Khoảng cách dầm dọc mạn tính theo công thức và nhập các giá trị khoảng sườn dọc thường chọn vào để so sánh, giá trị được chọn thường l à giá trị chẵn gần lớn hơn gần nhất. - Khoảng cách xà dọc boong được chọn theo giá trị như công thức tính. Nhóm các k ết cấu ngang bao gồm: xà ngang boong, sườn khỏe, đà ngang đáy thường, đà ngang đáy đặc, được tính theo trình t ự là: Xà ngang boong  Sườn khỏe  Đà ngang đáy thường  Đà ngang đáy đặc. - Xà ngang boong: Khoảng cách xà ngang boong được tính theo công thức tính khoảng sườn ngang, riêng khu vực mũi và đuôi thì kho ảng cách được lấy giá trị nhỏ khi so sánh kết quả tính theo công thức và giá trị kiểm tra nhập vào. - Sườn khỏe: Chiều dày chọn phải lớn hơn giá trị tính và so sánh ch ọn theo chiều dày tấm tôn tiêu chuẩn lớn hơn gần nhất. - Đà ngang đáy: Khoảng cách các đà ngang đáy thường lấy bằng khoảng sườn ngang, còn các đà ngang đáy đặc thì phải nhỏ hơn 3.5 (m), riêng khu vực buồng máy khoảng cách đó là 2 khoảng sườn. các giá trị môđun chống uốn kkiểm tra theo điều kiện bền, nếu thỏa mãn mới thực hiện bước tính tiếp. Nhóm các kết cấu có dạng tấm mỏng bao gồm: Tôn boong, tôn mạn, tôn đáy trên, tôn đáy dưới, tấm tôn K, vách, được tính theo trình tự là: Tôn boong  Tôn mạn  Tôn đáy trên  Tôn đáy dưới  Chiều rộng tấm tôn K  Vách. Chi ều dày của tôn boong, tôn mạn, tôn đáy trên, tôn đáy dưới và vách được chọn thường lớn hơn giá trị tính theo công thức v à b ằng chiều dày của tấm tôn tiêu chuẩn gần nhất, các kích thước được chọn trước khi thực hiện bước tính tiếp. Chiều rộng tấm tôn K cũng phải chọn sao cho gần với chiều rộng của các tấm tôn tiêu chu ẩn nhập vào. Lưu ý: Tất cả các kích thước được chọn là kết quả của việc so sánh kết quả tính theo công thức và các giá trị chuẩn được nhập vào.  Ưu điểm - Sơ đồ thuật toán đơn giản. - Thời gian thực hiện thuật toán ngắn do quá trình tính các nhóm k ết cấu thực hiện song song. - Quá trình tính toán diễn ra đồng thời theo 3 nhóm kết cấu chính, mỗi nhóm có những đặc điểm giống nhau, thuận lợi cho việc tính toán. - Kích thước các kết cấu được lấy lớn hơn giá trị tính theo công thức, giá trị lấy đó được dùng làm dữ liệu để tính cho các kết cấu sau. Do vậy số bước tính càng ít thì sai số cộng dồn đến kết cấu cuối càng nhỏ, độ chính xác đạt được càng cao.  Nhược điểm -Trong quá trình tính, sẽ cùng lúc thực hiện tính cho 3 nhóm kết cấu, khi ứng dụng vào lập trình đòi hỏi khả năng xử lý lớn do vậy chương tr ình chậm. - Khả năng hỗ trợ cho nhau các dữ liệu đã có không cao do cùng lúc th ực hiện nhiều phép tính. . Chương 13: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN THUẬT TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU VỎ THÉP THEO YÊU C ẦU CỦA QUY PHẠM VIỆT NAM 3.2.1 .Phân tích công thức tính các kết cấu cơ bản - Sống chính: Kích thước của. tính theo đường kính ngoài của cột và hệ số theo quy định. 3.2.2. Thuật toán 1  Sơ đồ khối thuật toán 1 Theo cách bố trí các kết cấu trong thân tàu có các nhóm kết cấu chính sau: - Các kết cấu. thước của sống chính theo quy định và công th ức tính của Quy phạm phụ thuộc vào chiều dài L của tàu. Điều kiện là chiều dài của sống chính cố gắng liên tục trong đoạn giữa tàu và chiều cao tiết