bải giảng kết cấu tàu dưới 90m

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI BỘ MƠN: KẾT CẤU TÀU VÀ CƠNG TRÌNH NỔI KHOA: THIẾT KẾ VÀ CƠNG NGHỆ ĐĨNG TÀU BÀI GIẢNG KẾT CẤU TÀU (Cho tàu có chiều dài từ 20m đến 90m) Người biên soạn: Th.s Mai Anh Tuấn Hải Phòng, năm 2012 Tài liệu đọc Giảng viên: Mai Anh Tuấn Mục lục Mở đầu .6 Chương Khái niệm chung kết cấu tàu thuỷ 1.1 Khái quát kết cấu thân tàu .7 1.1.1 Khái niệm định nghĩa .7 1.1.2 Khái niệm chi tiết kết cấu tàu 1.1.5 Những yêu cầu thiết kế kết cấu thân tàu 16 1.2.6 Các phương pháp thiết kế kết cấu .17 1.2 Một số vấn đề thiết kế kết cấu tàu 19 1.2.1 Phân loại tàu 19 1.2.2 Phân tích lựa chọn hình thức bố trí kết cấu 23 1.3 Khái quát sức bền tàu .24 1.3.1 Tải trọng tác dụng lên thân tàu 24 1.3.2 Trạng thái tải trọng thân tàu 25 1.3.3 Khái niệm xà tương đương 26 1.3.4 Kiểm tra độ bền thân tàu 27 1.3.5 Tiết diện hợp lý cấu gắn vào thân tàu 27 Chương Nguyên tắc kết cấu 28 2.1 Nguyên tắc chung 28 2.1.1 Nguyên tắc bố trí .28 2.1.2 Biện pháp giảm tập trung ứng suất 28 2.2 Lỗ khoét kết cấu tàu 30 2.2.1 Bố trí lỗ khoét 30 2.2.2 Quy định lỗ khoét 31 2.3 Liên kết 32 2.3.1 Vát mép hai đầu .32 2.3.2 Hàn tựa 32 2.3.3 Liên kết mã .32 2.4 Khoảng sườn, mép kèm 34 2.4.1 Khoảng sườn 34 2.4.2 Mép kèm 34 2.5 Kết cấu sóng 35 2.5.1 Ứng dụng kết cấu sóng .35 2.5.2 Độ bền .35 2.5.3 Dạng tiết diện 35 Chương Kết cấu khoang hàng tàu hàng khô 37 3.1 Kết cấu dàn vách 37 Tài liệu đọc Giảng viên: Mai Anh Tuấn 3.1.1 Chức đièu kiện làm việc 37 3.1.2 Phân loại sơ đồ tính tốn dàn vách .37 3.1.3 Kết cấu vách phẳng 39 3.1.4 Kết cấu vách sóng .42 3.1.5 Liên kết .44 3.2 Kết cấu dàn đáy 45 3.2.1.Chức điều kiện làm việc 45 3.2.2 Sơ đồ tính tốn 45 3.2.3 Kết cấu đáy đơn .46 3.2.4 Kết cấu đáy đôi 50 3.3 Kết cấu dàn mạn 55 3.3.1 Chức diều kiện làm việc 55 3.3.2 Sơ đồ tính tốn sơ đồ bố trí cấu dàn mạn 55 3.3.3 Kết cấu dàn mạn .57 3.4 Kết cấu dàn boong 62 3.4.1 Chức điều kiện làm việc 62 3.4.2 Sơ đồ tính tốn cấu boong 63 3.4.3 Kết cấu dàn boong 64 Chương Kết cấu vùng đặc biệt 70 4.1 Kết cấu khoang máy 70 4.1.1 Chức điều kiện làm việc .70 4.1.2 Kết cấu dàn vách .70 4.1.3 Kết cấu dàn đáy .70 4.1.4 Kết cấu dàn mạn 72 4.1.5 Kết cấu dàn boong 72 4.2 Kết cấu vùng mút 74 4.2.1 Chức điều kiện làm việc 74 4.2.2 Kết cấu dàn vách .74 4.2.3 Kết cấu dàn đáy .76 4.2.4 Kết cấu dàn mạn 77 4.2.5 Kết cấu dàn boong 79 4.2.6 Sống mũi, sống đuôi 79 5.2.2 Chương Đặc điểm kết cấu vùng gia cường sau vách mũi 80 Tôn bao – tôn sàn 83 5.1 Chức điều kiện làm việc 83 5.1.1 Chức 83 5.1.2 Điều kiện làm việc 83 Tài liệu đọc Giảng viên: Mai Anh Tuấn 5.2 Bản vẽ rải tôn .84 5.2.1 Hình bao duỗi thẳng 84 5.2.2 Nguyên tắc rải tôn 84 Chương Thượng tầng - lầu 87 6.1 Khái niệm điều kiện làm việc 87 6.1.1 Khái niệm 87 6.1.2 Điều kiện làm việc 87 6.1.3 Các tượng hư hỏng thượng tầng, biện pháp khắc phục 88 6.2 Kết cấu thượng tầng 89 6.2.1 Mạn thượng tầng .89 6.2.2 Boong thượng tầng 89 6.2.3 Vách thượng tầng 90 Chương Đặc điểm kết cấu loại tàu .92 7.1 Đặc điểm kết cấu tàu chở hàng lỏng 92 7.1.1 Ảnh hưởng hàng lỏng tới đặc điểm kết cấu 92 7.1.2 Đặc điểm kết cấu chung 92 7.1.3 Kết cấu dàn vách .93 7.1.3 Kết cấu dàn mạn 96 7.1.4 Kết cấu dàn đáy 98 7.1.5 Kết cấu dàn boong 99 Phụ lục 1: Bảng tra thép mỏ 100 Tài liệu tham khảo 102 Tài liệu đọc Giảng viên: Mai Anh Tuấn Mở đầu Tài liệu tham khảo 1.1 Tài liệu -Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép TCVN 6259-2A: 2003, TCVN 6259-2B : 2003, ban hành năm 2003 -Quy Phạm phân cấp đóng tàu sơng -TCVN 5801: 2001, ban hành năm 2001 -Các Quy phạm khác có liên quan 1.2 Tài liệu phục vụ tham khảo “Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép “-TCVN 4003 ,ban hành năm 1985 “Quy phạm phân cấp đóng tàu sơng “-do cục đăng kiểm Việt Nam ban hành năm 2000 Các quy phạm đóng tàu vỏ gỗ ,tàu cao tốc,tàu xi măng lưới thép - bê tông cốt thép ,tàu compzis v.v -Các quy phạm phân cấp đóng tàu Liên Xơ, Ba Lan, Nhật Bản v.v -Kết cấu thân tàu biển vỏ thép Liên Xơ ,Ba lan v.v -Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thuỷ tập II -Cơ sở tính tốn độ bền kết cấu tàu biển Liên Xô v.v Mục đích mơn học Cung cấp khái niệm kết cấu thân tàu Cung cấp cở sở tính tốn, bố trí thiết kế kết cấu thân tàu, kiến thức để phân tích, lựa chọn tải trọng, xây dựng mơ hình tính tốn lý thuyết, phân tích lựa chọn phương án bố trí kết cấu thân tàu -Hướng dẫn sử dụng Quy phạm để thiết kế kết cấu tàu -Tạo khả tính tốn, khả tư duy, phân tích lựa chọn phương án để thiết kế kết cấu tàu.v.v -Cung cấp cho học viên kiến thức kinh nghiệp đóng, thiết kế sửa chữa kết cấu số loại tàu Tài liệu đọc Chương Giảng viên: Mai Anh Tuấn Khái niệm chung kết cấu tàu thuỷ 1.1 Khái quát kết cấu thân tàu 1.1.1 Khái niệm định nghĩa -Tàu thuỷ cơng trình mặt nước, chịu tải trọng phân bố không thân tải trọng nước nạm (tải trọng tĩnh tải trọng động) -Thân tàu gồm hai phần : - Vỏ mỏng - Cơ cấu gia cường -Phần lớn tàu có dạng thon, nhọn, thể tích lớn tập trung phần tàu giảm dần hai đầu mũi, đuôi -Theo chiều dài: tàu phân chia vách ngang -Theo chiều rộng: tàu chia vách dọc, mạn kép Hình 1- Vỏ mỏng cấu gia -Theo chiều cao: tàu chia dàn, dàn đáy (đáy ,đáy trong), tầng sàn, tầng boong thân thượng tầng -Mạn phải, mạn trái tàu xác dịnh theo nguyên tắc: đứng từ tàu nhìn mũi, mạn nằm phía tay phải gọi mạn phải, mạn nằm phía tay trái gọi mạn trái -Phần tàu: phần có chiều dài 0,2L hai phía kể từ sườn -Phần mút: (mút mũi mút đi) phần có chiều dài 0,1L kể từ đường vng góc mũi vng góc tàu -Phần trung gian: phần nằm mút mũi, mút tàu -Vị trí buồng máy: Buồng máy gọi nằm đuôi tàu trọng tâm chúng nằm vùng 0,3L phía tàu kể từ sườn Vị trí buồng máy vị trí trung gian, sau đến vùng vùng mũi tàu Hình 1- Hình dáng thân tàu hàng -Chiều dài tàu (L) khoảng cách tính mét đo đường nước chở hàng thiết kế, từ mép trước sống mũi đến mép sau trụ lái tàu có trụ lái đến đường tâm trục lái tàu khơng có trụ lái Tuy nhiên, trường hợp tàu có tuần dương hạm, L lấy 96% chiều dài toàn đường nước chở hàng thiết kế lớn nhất, lấy trị số lớn Tài liệu đọc Giảng viên: Mai Anh Tuấn Hình 1- Minh họa cách đo thơng số hình dáng tàu vỏ thép -Chiều dài để xác định mạn khô: Chiều dài mạn khơ (Lf) chiều dài tính mét, 96% khoảng cách từ mép trước sống mũi đến mép sau tôn bao đo đường nước nằm độ cao 85% chiều cao mạn chiều dài đo từ mép trước sống mũi đến đường tâm trục lái đường nước ấy, lấy trị số lớn Tuy nhiên, mũi tàu có dạng lõm vào phía đường nước 85% chiều cao mạn mút trước chiều dài phải lấy đường vng góc với đường nước nói qua điểm lõm nhiều phía sau đường bao mũi tàu Hình 1- Minh họa chiều dài xác định mạn khô -Chiều rộng tàu: Chiều rộng tàu (B) khoảng cách đo theo phương nằm ngang từ mép sườn bên sang mép sườn bên phần thân tàu có chiều rộng lớn -Chiều cao mạn tàu: Chiều cao mạn tàu (D) khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy đến mép xà ngang boong mạn khô mạn, điểm chiều dài L -Chiều chìm thiết kế: (d) khoảng cách đo theo phương thẳng đứng từ mặt tôn đáy đến đường nước chở hàng thiết kế đo điểm chiều dài tàu L -Lượng chiếm nước toàn tải: (W) lượng chiếm nước tính ứng với trạng thái tồn tải tàu -Hệ số béo thể tích: (Cb) hệ số thể tích ứng với lượng chiếm nước W chia cho LBd Tài liệu đọc Giảng viên: Mai Anh Tuấn Hình 1- Minh họa cách xác định Cb -Boong tính tốn: Boong tính tốn đoạn chiều dài tàu boong đoạn mà tơn mạn lên tới Tuy nhiên, vùng thượng tầng, trừ thượng tầng có chiều cao thấp chiều cao tiêu chuẩn mà chiều dài khơng lớn 0,15L, boong tính tốn boong nằm boong thượng tầng Theo lựa chọn người thiết kế, boong nằm boong thượng tầng lấy boong tính tốn thượng tầng có chiều dài lớn 0,15L 1.1.2 Khái niệm chi tiết kết cấu tàu Khái niệm bố trí kết cấu -Vỏ bao tàu: bao gồm tơn bao ngồi (tơn đáy, tơn mạn), tơn boong, tơn sàn v.v tạo nên màng mỏng kín nước, tạo lực cho tàu, chống hắt nước vào khoang, tạo diện tích bề mặt bố trí hàng hóa, phịng ở, phịng làm việc, phịng chức tàu v.v -Cơ cấu tàu: dùng để gia cường cho tôn bao, tôn sàn dải tôn khác tàu Tôn cấu đảm bảo sức bền chung sức bền cục cho thân tàu Hình 1- Bố trí kết cấu tàu dầu Tài liệu đọc Giảng viên: Mai Anh Tuấn Khái niệm chi tiết kết cấu: a Chi tiết kết cấu hình vẽ tổng thể: Hình 1- Tàu hàng rời Hình 1- Tàu dầu hóa chất b/ Chi tiết kết cấu tiết diện ngang thân tàu: Ví dụ chi tiết kết cấu của: • Tàu hàng khô 10 ... thống kết cấu hỗn hợp: hệ thống kết hợp hệ thống kết cấu dọc hệ thống kết cấu ngang Nghĩa dàn, vùng kết cấu theo hệ thống dọc, vùng kết cấu theo hệ thống ngang Dàn kết cấu hệ thống dọc, dàn kết cấu. .. niệm chi tiết kết cấu: a Chi tiết kết cấu hình vẽ tổng thể: Hình 1- Tàu hàng rời Hình 1- Tàu dầu hóa chất b/ Chi tiết kết cấu tiết diện ngang thân tàu: Ví dụ chi tiết kết cấu của: • Tàu hàng khô... niệm chi tiết kết cấu tàu 1.1.5 Những yêu cầu thiết kế kết cấu thân tàu 16 1.2.6 Các phương pháp thiết kế kết cấu .17 1.2 Một số vấn đề thiết kế kết cấu tàu