Chương 14: TÍNH KHUNG SƯỜN NGANG 3.6.1. Xây dựng mô hình tính kết cấu Mặt cắt ngang tàu tính toán gồm nhiều chi tiết kết cấu liên k ết chặt chẽ với nhau bằng mối liên kết hàn, tạo nên một tổ hợp kết cấu rất phức tạp. Nếu chúng ta để nguyên kết cấu như vậy thì việc tính toán độ bền cho khung sườn t àu sẽ gặp rất nhiều khó khăn trong việc tạo mô hình tính, đặt lực và thực hiện tính toán. Vì vậy để thuận lợi trong việc tính toán cũng như có thể áp dụng được các phần mềm tính toán thông dụng hiện nay ta cần phải mô hình hóa k ết cấu về dạng đơn giản hơn. Tuy nhiên việc đưa kết cấu khung sườn t àu từ dạng phức tạp về dạng đơn giản hơn ta phải phản ánh được đầy đủ điều kiện l àm việc của kết cấu đang xét. Khung sườn ngang khỏe thực tế của t àu có kết cấu như sau: Đà ngang đáy dạng tấm có mép dưới h àn với tôn đáy ngoài và mép trên hàn v ới tôn đáy trên. Sườn mạn khỏe là thép chữ T được hàn v ới tôn mạn, đầu trên hàn với xà ngang boong, đầu dưới hàn với đà ngang đáy và tại vị trí hàn nối có mã gia cường. Xà ngang boong n ối vào xà dọc và kết cấu cứng của miệng hầm hàng. Trong mô hình tính ta b ỏ qua độ cong tôn hông để góc giữa khung dàn đáy và mạn l à vuông hoặc gần vuông, đồng thời góc bẻ này là giao điểm hai trục trung h òa của sườn và đà ngang đáy. Mỗi đoạn của mô hình khung phẳng nói trên được xét dưới dạng dầm phẳng, có chiều dài bằng khoảng cách tính từ vị trí trục trung hòa c ủa thanh này đến vị trí trung hòa của thanh đối diện và có đặc điểm h ình học gồm nẹp gia cường và mép tôn kèm tính riêng cho t ừng dầm thành phần. Các nút liên kết khung xem như không di động, đồng thời do m ã hông có độ cứng đảm bảo nên góc giữa đà ngang và sườn mạn hay giữa sườn mạn và boong không đổi trong quá trình làm việc. Đặc điểm liên kết tại các gối đỡ khung sườn được xác định t ùy thuộc vào độ cứng tương đối giữa các kết cấu khung dàn đáy, khung dàn mạn, khung d àn boong và miệng hầm hàng… trong đó mạn t àu với kết cấu đủ cứng vững có thể xem như là gối tựa cho những đà ngang đáy, còn thành miệng hầm hàng rất cứng lại được xem như là gối tựa cho kết cấu boong. Xác định điều kiện li ên kết: - Do độ cứng của sống chính lớn hơn nhiều so với độ cứng của đà ngang đáy nên tại nút liên kết chỉ cho phép chuyển vị theo phương của lực tác dụng c òn các chuyển vị khác đều bằng 0 ( 0;0 yx DD ). - V ị trí giao giữa đà ngang đáy với sườn và sườn với xà ngang boong thì coi nh ư là nút tự do như điều kiện liên kết thực tế của nó. - Tại các nút liên kết còn lại như vị trí giao của các sống phụ với đà ngang đáy, sườn với các xà dọc mạn ta sẽ áp đặt điều kiện biên là cố định chuyển vị theo phương của lực tác dụng, các chuyển vị còn lại thì tự do, tương ứng với gối di động. - Tại nút liên kết của xà ngang boong cụt với sống dọc boong và với sườn thì ta coi đây là các liên kết gối di động. 3.6.2. Xác định tải trọng tác dụng. Mô hình tải trọng tác dụng nên khung sườn ngang được minh họa cụ thể trên hình 3.22 trong mục 3.5. 1,7 m 1,6 m1,6 m2,2 m 0,5 (t/m) 0,46 (t/m) 0,47 (t/m) Hình 3.28. Mô hình tải trọng tác dụng trong một khoảng sườn. 3.6.3. Kết quả tính bằng RDM. Từ kết quả phân tích độ bền cục bộ các khung dàn ở trên ta nh ận thấy rằng các kết cấu dầm của khung sườn tại vị trí sườn 73 và 81 là các dầm chịu ứng suất uốn lớn nhất. Do đó ta có thể chọn một trong hai khung sườn nói trên để phân tích độ bền cục bộ, trong bài toán dưới đây tôi chọn khung sườn 73. Các giá trị tải trọng tác dụng lên từng kết cấu của khung sườn sẽ được lấy đúng bằng giá trị tải trọng tác dụng lên các kết cấu đó như khi tính cho khung dàn phần trên (hình 3.28) 2,2 m 1,5 m 1,6 m1,6 m2,2 m 2,78 (t/m) 2,6 (t/m) 1,85 (t/m) 1,2 (t/m) Hình 3.29: Mô hình solid Hình 3.30: M ặt cắt ngang kết cấu khung sườn ngang 73 Bảng 3.8: Kích thước của tiết diện khung sườn ngang 73 Kích thước (mm) Boong M ạn Đáy t f 10 10 10 d f 100 120 300 t w 8 8 10 d w 400 400 750 t p 10 10 10 c 300 300 300 Hình 3.31: Tải tác dụng và điều kiện biên. Hình 3.32: Mặt cắt ngang của các kết cấu thành phần. Hình 3.33: Biến dạng của kết cấu khung sườn ngang. Hình 3.34: Biểu đồ lực cắt trong khung sườn ngang. Hình 3.35: Biểu đồ mô men uốn trong khung sường ngang. Hình 3.36: Biểu đồ ứng suất pháp trong khung sườn ngang. Từ kết quả tính bằng phần mền RDM ta nhận thấy rằng giá trị ứng suất uốn lớn nhất tại đáy, đặt tại vị trí giao giữa sống phụ 2 và đà ngang đáy có giá trị: 83,17 u MPa. uu =19,2 MPa, nên kết cấu đủ bền. . sườn. 3.6.3. Kết quả tính bằng RDM. Từ kết quả phân tích độ bền cục bộ các khung dàn ở trên ta nh ận thấy rằng các kết cấu dầm của khung sườn tại vị trí sườn 73 và 81 là các dầm chịu ứng suất. được xác định t ùy thuộc vào độ cứng tương đối giữa các kết cấu khung dàn đáy, khung dàn mạn, khung d àn boong và miệng hầm hàng… trong đó mạn t àu với kết cấu đủ cứng vững có thể xem như là gối. hàng rất cứng lại được xem như là gối tựa cho kết cấu boong. Xác định điều kiện li ên kết: - Do độ cứng của sống chính lớn hơn nhiều so với độ cứng của đà ngang đáy nên tại nút liên kết chỉ cho