PhÇn 3 tÝnh to¸n kÕt cÊu Ngêi thiÕt kÕ: S.v Phan Quang Huy Ngêi híng dÉn: Th.s NguyÔn V¨n H©n 1 3.1 Đặc điểm tàu, vật liệu và qui phạm sử dụng: Tàu hàng có trọng tải P n = 12500 tấn hoạt động trên vùng biển không hạn chế . Tàu có các thông số kích th ớc chủ yếu sau: Chiều dài lớn nhất: L OA = 136,42 (m) Chiều dài giữa hai đờng vuông góc: L PP = 126,00 (m) Chiều rộng thiết kế: B = 20,20 (m) Chiều cao mạn: H = 11,30 (m) Chiều chìm tàu: T = 8,20 (m) Tốc độ: v = 13,2 (hl/h) Công suất máy chính: P = 5250 (KW) Tải trọng thiết kế: P n = 12500 (T) Tàu có chiều dài lớn hơn 90 m nên các kết cấu thân tàu sẽ đợc tính toán thoả mãn theo quy phạm TCVN 6259 - 2A:2003 phần 2A. 3.2 Hệ thống kết cấu: Dàn đáy: Khoang đuôi kết cấu hệ thống ngang Khoang máy kết cấu hệ thống ngang Khoang hàng kết cấu hệ thống dọc Khoang mũi kết cấu hệ thống ngang Dàn mạn: Khoang đuôi kết cấu hệ thống ngang Khoang máy kết cấu hệ thống ngang Khoang hàng kết cấu hệ thống dọc Khoang mũi kết cấu hệ thống ngang Dàn boong: Khoang đuôi kết cấu hệ thống ngang Khoang máy kết cấu hệ thống ngang Khoang hàng kết cấu hệ thống dọc Khoang mũi kết cấu hệ thống ngang Dàn vách ngang: Khoang đuôi nẹp đứng, sàn Khoang máy nẹp đứng, sàn Khoang hàng nẹp đứng, nẹp đứng khỏe, sống nằm Khoang mũi nẹp đứng, nẹp đứng khoẻ 3.3 Phân khoang: 3.3.1.Khoảng cách các cơ cấu 3.3.1.1.Khoảng cách cơ cấu ngang theo 5.2 [1] 2 *Khoảng cách cơ cấu ngang : a o = 450 + 2L = 672 (mm) *Khoảng cách cơ cấu vùng mút : a = min(610; a 0 ) = 610 (mm) Khoảng sờn khoang hàng là : 720 mm từ Sn30 ữ Sn141 700mm từ Sn141 ữ Sn 168 Khoảng sờn vùng đuôi là : 610 mm Khoảng sờn vùng mũi là : 610 mm Khoảng sờn khoang máy là: 720 mm 3.3.1.2.Khoảng cách các cơ cấu dọc theo điều 5.2 [1] *Khoảng cách cơ cấu dọc: a 01 = 2L + 550 =802 (mm) Trong suốt chiều dài tàu dàn đáy a = 740 (mm) 3.3.2.Số lợng vách kín nớc Theo điều 11.1.4-[1] tàu có L=126m có số vách tối thiểu là 6 vách ngang Thực tế tàu có 7 vách ngang. 3.3.3.Sơ đồ phân khoang nh sau: hình 3.3.3 Theo điều 11.1.1 [1] chiều dài khoang mũi từ 5%L đến 8%Lvà < 10m * Chiều dài của khoang mũi là: 0,05L < L mũi < 0,08L 6,3 m < L mũi < 10,08 m. Thực tế chiều dài khoang mũi l mũi = 7,32(m). * Chiều dài khoang máy: L máy = (10 ữ 15)%L = (12,6 ữ 18,9) m Thực tế chiều dài khoang máy l km = 15,840(m). Theo điều 27.6.1 - (1) chiều cao đáy đôi: d 0 > (B/16 , 760) = ( 1,2625m ; 760mm) Thực tế chiều cao đáy đôi là : d 0 =1,35 m. STT Tên khoang Chiều dài (m) Từ sờn Tới sờn 1 Khoang đuôi 4,8 0 8 2 Khoang máy 15,84 8 30 3 3.4 Tính toán kết cấu : 3.4.2. Kết cấu khoang máy 3.4.2.1. Dàn vách khoang máy. Khoảng cách giữa các nẹp là : 740 mm Bố trí 2 sàn là : sàn 8800, sàn 5900 1. Tính toán kết cấu : a. Chiều dày tôn theo điều 11.2.1-[1] Chiều dày tấm thứ nhất : t 1 = 3,2.S. 1 h +2,5+1 = 11,02 mm Thực tế tấm thứ 1 có qui cách 1750x11mm Chiều dày của tấm thứ 2 là: t 2 = 3,2.S. 2 h + 2,5 = 9,34 mm Thực tế tấm thứ 2 có qui cách 1480x10mm Chiều dày của tấm thứ 3 là: t 3 =3,2S 3 h + 2,5 =9,2 mm Thực tế tấm thứ 3 có qui cách 1420x10mm Chiều dày của tấm thứ 4 là: t 4 = 3,2S 4 h + 2,5 = 8,476 mm Thực tế tấm thứ 4 có qui cách 1350x9mm Chiều dày của tấm thứ 5 là: t 5 = 3,2S 5 h + 2,5 = 7,22 mm Thực tế tấm thứ 5 có qui cách 1550x9mm Chiều dày của tấm thứ 6 là: t 6 = 3,2S 6 h + 2,5 = 7,22 mm Thực tế tấm thứ 6 có qui cách 760x8mm Chiều dày của tấm thứ 7 là: t 7 = 3,2S 7 h + 2,5 = 7,22 mm Thực tế tấm thứ 7 có qui cách 1760x8mm Trong đó : S = 0,74 m là khoảng cách giữa các nẹp. h 1 = 10,1 m: là khoảng cách từ mép dới của tấm tôn vách tới boong vách đo tại vị trí của mặt phẳng dọc tâm. h 2 = h 1 - b 1 = 10,1- 1,75 = 8,35m >3,4 m. Lấy h 2 =8,35m. h 3 = h 2 - b 2 = 6,87 m h 4 = h 3 - b 3 =5,45m h 5 = h 4 - b 4 =4,1m h 6 = h 5 b 5 =2,55m <3,4 m. Lấy h 6 =3,4m h 7 =3,4 m 3.2.Cơ cấu vách: *Nẹp đứng theo điều 11.2.3-[1] Mômen chống uốn: W = 2,8.C.S.h.l 2 = 268,354(cm 3 ) Trong đó : 4 C = 0,8 : là hệ số tra bảng 2A-11.2 S = 0,74 m là khoảng cách giữa các nẹp. l = 4,55 m là chiều dài nhịp của cơ cấu tính toán. h = 7,82 m là khoảng cách thẳng đứng đo từ trung điểm của nhịp nẹp đến đỉnh của boong vách đo mặt phẳng dọc tâm. Thực tế nẹp đứng vách có qui cách: 200x90x9/14 I.A. Mép kèm: t MK = 11 mm. b MK = min (S/2,l/5) = min (0,37m ; 0,91 m) = 370 mm. Bảng nghiệm thép: Vậy quy cách nẹp đã chọn đáp ứng đợc yêu cầu về độ bền . 3.4.2.2. Dàn mạn khoang máy. 1. Sơ đồ kết cấu. Khoảng cách giữa các sờn thờng là : 720 mm. Khoảng cách giữa các sờn khoẻ là : 2880 mm. Tầng sàn 1 cách mặt tôn đáy trên một khoảng 4550 (mm) Tầng sàn 2 cách tầng sàn 1 một khoảng là 2900 (mm) 2. Chiều dày tôn mạn. 2.1 Tôn mạn theo điều 14.3-[1] t = max (t 1 ,t 2 ) = 12,5 mm )(225,11 1 mmLt == 5 )(5,125,2'05,0125,0 1212 mmhLDdSCCt =+++= Trong đó : S = 0,72 m : khoảng cách giữa các sờn ngang. d = 8,2 m : chiều chìm tàu. L = 126 m : chiều dài tàu. D = 11,3 m : chiều cao mạn. C 1 = 1 : hệ số phụ thuộc chiều dài tàu. với : x = X/0,3L = 0,33 . X : khoảng cách từ đờng vuông góc mũi tới tiết diện khảo sát khi sờn nằm trớc sờn giữa hoặc khoảng cách từ đờng vuông góc đuôi tới tiết diện khảo sát khi sờn nằm sau sờn giữa. X = 12,6 m = max( 1 ; 2 ) f B = 1 : tỉ số môđun chống uốn ngang thân tàu . y B = 0,45D = 5,085 m : khoảng cách thẳng đứng từ mặt trên của tôn giữa đáy đến trục trung hoà của tiết diện ngang thân tàu . y = 1,35 m : khoảng cách thẳng đứng từ mặt trên của tôn giữa đáy đến mép dới của tấm tôn mạn đang xét. 2 = 6 h 1 = 0 Vậy = 9,9558 Thực tế chiều dày tôn mạn là: 13mm 2.2. Tôn mép mạn theo điều 14.3.3-[1] - Theo quy phạm thì chiều dày dải tôn mép mạn kề với boong tính toán ở đoạn giữa tàu phải hông nhỏ hơn 0,75 chiều dày của mép boong tính toán. - Trong mọi trờng hợp chiều dày của tôn mép mạn phải không nhỏ hơn chiều dày của tôn mạn kề với nó. Chiều rộng: b min =5L + 800 = 1430 mm. Chiều dày: t min = max ( 0,75 t mép boong , t mạn ) = 13mm Thực tế khổ tôn mép mạn này là: 1562x13 mm 3.Tính toán cơ cấu. 6 83,3 576 91 22 2 = = x C 677,915.15 1 = = B B y y f 3.1. Sờn thờng theo điều 5.3.2-[1] Môđun chống uốn Trong đó : S = 0,72( m ) : Khoảng cách giữa các sờn ngang. l = 4,3 (m) : Nhịp của sờn thờng h = d + 0,038L - d 0 = 11,638 m : Khoảng cách thẳng đứng từ mép dới của l tới điểm d + 0,038L. C 0 : hệ số đợc tính theo công thức sau nhng phải không nhỏ hơn 0,85 : e = 0,65 (m) chiều cao mã hông đo từ mút dới của sờn. C = C 1 +C 2 = 1,877 Với : = 0,0029 : hệ số phụ thuộc tỉ số B/ l km k = 50 : hệ số phụ thuộc số tầng boong . Thực tế sờn thờng có qui cách: L150x90x9 I.A. Mép kèm : t = 13 mm b = min(S/2; l/5) =min (720/2;4300/5) = 360 mm Bảng nghiệm thép: 7 )(62,269 32 0 cmCShlCW == 9476,0225,1 0 == l e C 647,12,11,2 1 == h l C 23,02,2 2 == h d kC 12 360 200 90 9 9 Quy cách sờn thờng thực tế đáp ứng đợc yêu cầu về độ bền . 3.2 Sờn khoẻ theo điều 6.2.1-[1] Môđun chống uốn W = C 1 Shl 2 = 1859,21 (cm 3 ) Trong đó : S = 2,88 m: Khoảng cách giữa các sờn khoẻ. l = 4,3 m: Chiều dài cạnh tự do của sờn khoẻ. h = d + 0,038L - d 0 = 11,638 m : Khoảng cách thẳng đứng từ mép dới của l tới điểm d + 0,038L. C 1 = 3 : Hệ số tra bảng 2A/6.1 - Chiều cao bản thành: d 0 = 0,125l = 537,5 mm - Chiều dày bản thành : t = max(t 1 ;t 2 ) = 8,01 mm Với : t 1 = 5,2 1000 0 2 + d ShlC = 8,01 mm t 2 = ( ) 5,2 5,2 6,8 3 1 2 0 + k td = 6,874 mm k = 12,1 : Hệ số phụ thuộc tỷ số S 1 /d 0 (tra bảng 2A/6.2) S 1 = 650 mm : Khoảng cách giữa các nẹp hoặc mã chống vặn đặt ở bản thành sờn khỏe . C 2 = 23 : Hệ số tính toán tra bảng 2A/6.1 Thực tế sờn khoẻ có qui cách: T 450x9+125x12 I.A. Mép kèm : t =13 mm b = min(S/2;l/5) = min(2880/2;4300/5) = 860 mm Bảng nghiệm thép: STT Quy cách F i (cm 2 ) Y i (cm) F i .Y i (cm 3 ) F i Y i 2 (cm 4 ) I 0 (cm 4 ) 8 1 860 13 111,80 0,65 72,67 47,24 15,75 2 450 9 40,50 23,80 963,90 22940,82 7594 3 125 12 15,00 46,90 703,50 32994,15 1,80 167,30 1740,07 63593,50 Kết quả: e= 10,401 (cm) W TT = 1907,94 (cm 4 ) J = 68495,21 Zmax= 35,90 (cm) 2,53% Quy cách sờn khỏe thực tế đáp ứng đợc yêu cầu về độ bền . 3.4.2.3. Dàn đáy khoang máy. 1.Sơ đồ kết cấu. - Khoảng cách các đà ngang: 720 mm - Khoảng cách các sống phụ: 2220 mm 2.Tính toán chiều dày tôn. 2.1.Chiều dày tôn đáy trên theo điều 4.5.1-[1] t max(t 1 ;t 2 ) = max( 7,5 ; 5,71 ) = 7,5 (mm) Trong đó: S = 0,72 (m) : Khoảng cách các đà ngang đặc. d 0 = 1,35 (m) : Chiều cao tiết diện sống chính. h = 4,3(m) : Khoảng cách từ tôn đáy trên đến boong thấp nhất tại đờng tâm tàu. B = 20,2 m : Chiều rộng tàu. d = 8,2 m : Chiều chìm tàu. C = b 1 = 2,02: Hệ số tra bảng 2A/4.4 ,tùy thuộc tỷ số B/l km = 20,2/15,84 = 1,275 = B f1124 8,13 = 1,062 ; b 1 = 1,9 (tra bảng 2A/4.4 ) f B = 1 l = 2,22 (m) :Khoảng cách giữa các sống đáy. C' : Hệ số phụ thuộc vào tỷ số l/S = 2,22/0,72 = 3,08 < 3,5 nên ta lấy 9 )(5,75.2 1000 0 2 1 mm d dBC t =+= )(71,55.2 ' 2 mmhSCt =+= 825,35,243,0' =+= S l C = TT TTT W WW Thực tế chiều dày tôn đáy trên t = 19 mm 2.2. Tôn bao đáy theo điều 14.3.4-[1] t max(t min ; t) = max(11,225 ; 10,2) = 11,225 mm - t min = L = 11,225 (mm) : Chiều dày tôn tối thiểu. - t = C 1 C 2 S 1 '035.0 hLd ++ +2.5 = 10,2 (mm) Trong đó : L' = 126 (m) : Chiều dài thiết kế của tàu S = 0,72 (m) : Khoảng cách giữa các đà ngang đáy. h 1 = 0 : Tải trọng bổ sung do tải trọng động tác dụng. C 1 = 1 Do L = 126 m < 230 m C 2 = xf B 5.1524 13 = 3 x = X / 0,3L = 0,33 ( Với X = 12,6 m : Khoảng cách từ đuôi tàu đến phần đang xét). f B = 1. Thực tế tôn đáy ngoài có chiều dày t = 13 mm 2.3.Dải tôn sống nằm: Chiều dày của dải tôn giữa đáy phải lớn hơn ít nhất là 2 (mm) so với dải tôn đáy ở đoạn giữa tàu. Vậy chiều dày của dải tôn giữa đáy là : - Chiều dày: t = t đáy +2 = 13 + 2 = 15 (mm) Chiều rộng của rải tôn giữa đáy không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: - Chiều rộng: b = 2L + 1000 =1252 (mm) Thực tế dải tôn giữa đáy có kích thớc: 12000x2000x15 mm 3. Tính toán cơ cấu. 3.1. Sống phụ đáy theo điều 4.2.3-[1] Chiều cao của sống phụ đáy : d 0 =1,35 m. Chiều dày t = max(t 1 ;t 2 ) =max(10; 9,93) = 10 mm Trong đó : d 1 = 0,5 m : Chiều cao lỗ khoét tại tiết diện khảo sát . y = 3 m : Khoảng cách theo phơng ngang tàu từ tâm tàu đến sống phụ khảo sát. S = 2,22 m : khoảng cách giữa các sống phụ l h = 15,84m: chiều dài khoang C 1 =(3-B/l km )/90 = 0,0192 10 )(105,24117,06,2 2 10 11 mm B y l x dd SBd Ct H =+ = )(93,95.2 0 ' 12 mmdCt =+= [...]... xà ngang boong khỏe thực tế đáp ứng đợc yêu cầu về độ bền 4 Liên kết 4.1.Liên kết dàn vách với dàn đáy: - Mã liên kết nẹp thờng dàn vách với đáy có chiều dài cạnh không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau : l/8 = 2740/8 = 342,5 mm Thực tế mã có quy cách là : 450x500x9/bẻ 65 4 2.Liên kết dàn đáy với dàn mạn : - Mã liên kết các cơ cấu dàn mạn với dàn đáy chiều dài cạnh mã không nhỏ hơn trị số tính... Hệ số tính toán tra bảng 2A/6.1 Thực tế sờn khoẻ có qui cách: T500x9+125x12 FB Mép kèm : t =11 mm b = min(S/2;l/5) = min(4880/2;2650/5) = 530 mm 11 530 125 500 Bảng nghiệm thép : 12 9 Quy cách sờn khỏe thực tế đáp ứng đợc yêu cầu về độ bền 23 3.4.4.3.Dàn đáy khoang đuôi 1.Sơ đồ kết cấu Dàn đáy kết cấu theo hệ thống ngang bao gồm các đà ngang đáy Các đà ngang đáy cách nhau : 610 mm 2.Tính toán chiều... mã phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: l/8= 2880/8 = 360 mm Thực tế mã có quy cách là : 400x550x9/bẻ 75 18 3.4.4 .Kết cấu khoang đuôi 3.4.4.1 Dàn vách khoang đuôi 1.Sơ đồ kết cấu Khoảng cách các nẹp đứng : 600 mm Bố trí hai sàn: Sàn 8800, sàn 5900mm 2.Tính toán chiều dày tôn theo điều 11.2.1-[1] t = 3,2.S h +2,5 (mm) * Tấm thứ nhất Chiều dày tấm thứ nhất : t1 = 3,2.S h 1 +2,5 + 1 =... vịt: trụ chân vịt kết cấu dạng thép đúc, có hình dạng thích hợp với dòng chảy phía sau thân tàu + Chiều dày thành ụ đỡ trục chân vịt: t 0,9L+ 10 = 123,4(mm) + Thông số sống đuôi: T = 0,18L + 15 = 37,68 W= 2,2L + 88 = 365,2 (mm) (mm) 29 R= 0,4L + 16 = 66,4 (mm) 6.Liên kết khoang đuôi 6.1 Liên kết dàn vách với dàn mạn Chiều dài cạnh mã không nhỏ hơn trị số : l/8 = 2400/8 =300 6.2.Liên kết dàn boong với... đồ kết cấu 26 Các xà ngang cách nhau Các sống dọc boong cách nhau Các xà ngang boong khoẻ cách nhau : 610 mm : 2300 mm : 4800 mm 2.Tính toán chiều dày tôn theo điều 15.3-(1) t = 1,25CS h + 2,5 = 6,28(mm) (Thực tế chiều dày tôn boong là: 9 mm) Trong đó : S = 0,61 m : Khoảng cách giữa các xà ngang boong C = 0,957 : Hệ số phụ thuộc chiều dài tàu h = 26,852 (KN/m2) : Tải trọng tác dụng lên boong 3.Tính toán. .. 1430 mm Chiều dày tấm thành bệ máy và các mã tính theo bảng : Cơ cấu Hệ số a Bản thành Công thức tính chiều dày 3 Bản mép 4,65 Mã và tấm mép t =a 3 Q +k 2,5 k= 2 Chiều dày tính toán (mm) 14,245 20,98 12,2 Chiều dày chọn (mm) 18 24 14 : phụ thuộc trọng lợng máy Thực tế là: T 1980x18+450x24 13 3.4.2.4 Dàn boong khoang máy 1.Sơ đồ kết cấu A Boong chính Các xà ngang boong thờng cách nhau : 720 mm Các... l/8 = 2740/8 = 342,5 mm Thực tế mã có quy cách là : 400x400x10 17 - Mã liên kết nẹp thờng dàn vách trong khoang giữa boong 2 và boong chính : chiều dài cạnh mã phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau : l/8 = 2740/8 = 342,5 mm Thực tế mã có quy cách là : 300x400x10 4.4 Liên kết dàn mạn với dàn boong : - Mã liên kết sờn thờng trong khoang máy chính với xà ngang boong của boong 3 : chiều dài... thiết kế của tàu S = 0,61 (m) : Khoảng cách giữa các đà ngang đáy h1 = 0 :Tải trọng tính toán d = 8,2 (m) : chiều chìm thiết kế D = 11,3 (m) : chiều cao mạn C1 = 1 Do L = 126 m < 230 m x = X / 0,3L = 0,33 ( Với X = 12,6 m : Khoảng cách từ đuôi tàu đến phần đang xét) fB = 1 C2 = 13 =3 24 15.5 f B x 24 3.Tính toán cơ cấu 3.1 Đà ngang đáy theo điều 4.4-(1) - Chiều dày bản thành đà ngang t = 0,6 L + 4 =... l/8 =2740/8 = 342,5 mm Thực tế mã có quy cách là : 650x750x11/bẻ 75 4.3.Liên kết dàn vách với dàn boong : - Mã liên kết nẹp thờng dàn vách trong khoang máy chính với boong 3: Chiều dài cạnh mã phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau : l/8 = 2740/8 = 342,5 mm Thực tế mã có quy cách là : 400x500x9/bẻ 65 - Mã liên kết nẹp thờng dàn vách trong khoang giữa boong 3 và 2 : Chiều dài cạnh mã phải... : t = 11 mm b = min(S/2;l/5) = 300 (mm) Bảng nghiệm thép: Quy cách nẹp vách thực tế của tàu đáp ứng đợc yêu cầu về độ bền 20 3.4.4.2 Dàn mạn khoang đuôi 1.Sơ đồ kết cấu Khoảng cách các sờn thờng: 610 mm Bố trí một sàn: Sàn 8800 2.Tính toán chiều dày tôn theo điều 14.3-(1) t = max (t1,t2) = max(11,225 ; 10,9) = 11,225 mm t1 = L = 11,225(mm) t 2 = C1C 2 S d 0,125D + 0,05L'+ h1 + 2,5 = 10,09(mm) . hàng kết cấu hệ thống dọc Khoang mũi kết cấu hệ thống ngang Dàn mạn: Khoang đuôi kết cấu hệ thống ngang Khoang máy kết cấu hệ thống ngang Khoang hàng kết cấu hệ thống dọc Khoang mũi kết cấu hệ. 90 m nên các kết cấu thân tàu sẽ đợc tính toán thoả mãn theo quy phạm TCVN 6259 - 2A:2003 phần 2A. 3.2 Hệ thống kết cấu: Dàn đáy: Khoang đuôi kết cấu hệ thống ngang Khoang máy kết cấu hệ thống. kết cấu hệ thống ngang Dàn boong: Khoang đuôi kết cấu hệ thống ngang Khoang máy kết cấu hệ thống ngang Khoang hàng kết cấu hệ thống dọc Khoang mũi kết cấu hệ thống ngang Dàn vách ngang: Khoang đuôi