kết cấu tàu chở gỗ

kết cấu tàu chỡ gỗ

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG

I-THÔNG SỐ TÀU CHỞ GỖ :

Chiều dài thiết kế : LTK = 140.67 m

Chiều rộng thiết kế : BTK = 19.26 m

Chiều cao mạn : D = 10.98 m

Chiều cao mớn nước : d = 7.83 m

Cấp tầu : Không hạn chế

II- LỰA CHỌN HÌNH THỨC VÀ TÍNH TOÁN KẾT CẤU :

1 phạm áp dụng :Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép ( Phần 2A : Kết cấu thân tàu và trang thiết bị tàu dài từ 90 m trở lên )

2 Vật liệu đóng tàu :Dùng thép các bon có độ bền bình thường và có giới hạn chảy là

235 N/mm2

3 Tàu mẫu - Hình thức chở hàng :Sử dụng mẫu tàu chuyên chở gỗ với hình thức xếp

gỗ dưới khoang hàng sau đó đậy nắp miệng hầm hàng rồi xếp các bó gỗ lên sàn nắp miệng hầm hàng

4 Lựa chọn hình thức kết cấu :

4.1 Khu vực bố trí các khoang hàng:

4.1.1 Dàn đáy : Thiết kế kết cấu đáy đôi theo hệ thống dọc

4.1.2 Dàn mạn : Thiết kế kết cấu mạn đơn kết cấu theo hệ thống ngang

4.1.3 Dàn boong : Thiết kế kết cấu theo hệ thống kết cấu dọc (tàu chỉ có một boong) 4.2 Khu vực mũi và đuôi : Khu vực mũi và đuôi kết cấu theo hệ thống ngang , đáy đơn, mạn đơn

5 Khoảng sườn :

Khoảng sườn được tính theo công thức chuẩn : (Theo điều 5.2.1-1 )

S = 2L + 450 = 2x140.67 + 450= 731.34 (mm)

L : Chiều dài tàu (m)

Chọn :

Tại khu vực mũi và lái lấy khoảng sườn S = 610 (mm)

Khoảng cách giữa các cơ cấu dọc (Theo điều 4.4.2-1)

2L + 550 = 2x140.67 + 550 = 831.34 mm

Chọn : Tại khu vực các khoang hàng và khoang máy khoảng sườn S = 700 (mm)

6 Phân khoang :

 Phân khoang theo chiều dài tàu :

_ Từ trụ lái đến sườn số 12 : khoang lái (7.32m)

_ Từ sườn số 12 đến sườn số 37 : khoang máy (17.5m)

_ Từ sườn số 37 đến sườn số 75 : khoang hàng 1 (26.6m)

_ Từ sườn số 75 đến sườn số 113 : khoang hàng 2 (26.6 m)

_Từ sườn số 113 đến sườn số 151: khoang hàng 3 (26.6m)

_Từ sườn số 151 đến sườn số 189: khoang hàng 4 (26.6m)

_Từ sườn số 189 đến trụ mũi khoang mũi (9.45 m )

Vậy:

Đối với tàu dài L = 140.67 m, theo quy phạm phải có tối thiểu 6 vách ngang kín nước

Khoang Từ sườn Đến sườn Chiều dài (m)

PHẦN II.TÍNH TOÁN KẾT CẤU

I.DÀN ĐÁY:

 Chiều cao đáy đôi- Chiều cao tiết diện sống chính :

Dàn đáy kết cấu cấu theo hệ thống dọc, đáy đôi có chiều cao không nhỏ hơn giá trị

B/16 = 19.26/16 = 1.2 (m) ta chọn 1,4 (m) (Theo điều 4.2.2 )

Vậy : T m = 1,4 m, hệ thống đáy đôi kéo dài tối đa từ vách khoang mũi đến vách khoang lái

1.Dàn đáy vùng buồng máy :

1.1.Bố trí chung :

Dàn đáy buồng máy được kết cấu theo hệ thống ngang, các đà ngang được đặt tại mỗi mặt sườn

Mỗi bên đặt ba sống phụ cách nhau : 2,4 m

Khoảng cách giữa các sườn : 700 mm

Chiều dài khoang : 17.5 m

Chiều cao đáy đôi : 1,4 m

1.2.Tôn bao đáy :

1.2.1 Tôn đáy trên : Chiều dày tôn đáy trên phải không nhỏ hơn trị số tính toán theo

các công thức sau đây, lấy trị số nào lớn hơn: ( Theo điều 4.5.1-1)

2 0

1000

C B d

d  mm C S h'  2,5 mm Trong đó :

d0 : Chiều cao tiết diện sống chính

Chiều cao tiết diện sống chính phải không nhỏ hơn B/16 trừ trường hợp được Đăng kiểm

chấp nhận đặc biệt (Quy định như ở 4.2.2) => chọn d0 = 1.4m

S : Khoảng cách giữa các dầm dọc đáy trên nếu là hệ thống kết cấu dọc hoặc khoảng cách các sườn nếu là hệ thống kết cấu ngang (m) Lấy S= 0,7m

h : Quy định như ở 4.4.3-2 : h = 5.3365 – 1.4 = 3.937m

5.3365 là khoảng cách từ mặt tôn đáy dưới đến boong thấp nhất ở buồng máy

C :Với

H

l

B

= 1,1 chọn b0 hoặc b1 do 0,8 ≤

H

l

B

< 1,2

với lH là chiều dài khoang bằng 17.5 m

Tra bảng 2A/4.4 được: b0 = 1,6

Vậy : C = b0 = 1,6

C’ : Hệ số tính toán theo công thức sau đây phụ thuộc vào

S

l

0,43

S

l

+2,5 nếu 1≤

S

l

< 3,5

4,0 nếu 3,5 ≤

S

l

 Theo hệ thống kết cấu ngang: S = 700 mm = 0.7 m

l: Khoảng cách các đà ngang nếu là hệ thống kết cấu dọc, hoặc khoảng cách các sống đáy nếu là hệ thống kết cấu ngang (m)

 Theo hệ thống kết cấu ngang: l = 2.4 m

Với

S

l

= 2.4

0.7 = 3.43 => 1≤

S

l

< 3,5 nên lấy C’ = 0,43

S

l

+2,5 = 3.975

→ '

2,5

C S h = 3.975x0.7x√3.937 +2.5 = 8 mm

0

1000

C B d

d  = 1.6

1000 19.262 𝑥 7.83

1.4 + 2.5 = 5.82 mm

 Chọn chiều dày tôn đáy trên : 8 mm Lấy giá trị 10 mm

Vì khoang máy không được lát gỗ lên chiều dày tôn đáy trên được tăng 2 mm , vậy lấy chiều dầy tôn đáy trên 12 mm

1.2.2 Tôn giữa đáy : ( Theo điều 14.2 )

Trên suốt chiều dài tàu chiều dày tôn giữa đáy bằng chiều dày tôn đáy cộng thêm ít nhất 2mm Vậy chiều dầy tôn giữa đáy là 14 mm

Trên suốt chiều dài tàu chiều rộng của dải tôn giữa đáy phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau :

b = 2L + 1000 = 2 x 140,67 +1000 = 1281.34 mm , chọn b = 1300 mm

1.2.3 Bố trí sống chính , sống phụ : Khoảng cách từ sống chính đến sống phụ trong

cùng và giữa các sống phụ không lớn hơn 4,6 m , chọn 2,4 m Vậy trong khoảng 1/2 B có

3 sống phụ (Theo điều 4.2.1-5)

1.2.4 Chiều cao đáy đôi :

Chiều cao đáy đôi không nhỏ hơn giá trị B/16 = 19,26/16 =1.2(m) chọn 1,4 (m)

(Theo điều 4.2.2 )

1.2.5 Chiều dày tấm sống chính và tấm sống phụ : Chiều dày tấm sống chính và

tấm sống phụ phải không nhỏ hơn trị số tính toán theo yêu cầu (1) và (2) sau đây lấy trị số

nào lớn hơn : (Theo điều 4.2.3 )

Chiều dày tấm sống được tính theo hai công thức :

Công thức (1) : 2 , 6 0 , 17 1 4 2 , 5

2

1 0













































y l

x d

d

SBd C

H

(mm)

Trong đó :

S : Khoảng cách giữa các tâm của hai vùng kề cận với sống chính hoặc từ sống phụ đang

xét đến các sống phụ kề cận hoặc đến đường đỉnh của mã hông (m)

d0 : Chiều cao tiết diện sống chính hoặc sống phụ tại điểm đang xét (m)

d1 : Chiều cao của lỗ khoét tại điểm đang xét (m)

Chiều cao các lỗ khoét không quá 0.4 chiều cao đáy đôi Lấy d1 = 0.4m Riêng ở sống

chính không được khoét lỗ tùy tiện (Sách Kết Cấu Tàu – Vũ Ngọc Bích)

lH : Chiều dài khoang (m)

x : Khoảng cách theo chiều dọc từ trung điểm của lH mỗi khoang đến điểm đang xét (m)

tuy nhiên nếu x < 0,2lH thì x = 0,2lH , nếu x > 0,45lH thì x=0,45lH

y : Khoảng cách theo phương ngang từ tâm tàu đến sống dọc (m)

C1 = Hệ số cho theo công thức (Nếu B/lH > 1,4 thì lấy B/lH = 1,4 , nếu B/lH < 0,4 thì lấy

B/lH = 0,4)

Hệ thống kết cấu ngang: C1 =

3−𝐵 𝑙𝐻

90 = 3−

19,26 17.5

90 = 0.021

Sống chính : Sống phụ

S = 2,4 m S = 2,4 m

d0 = 1,4 m d0 = 1,4 m

d1 = 0m d1 = 0,4m

lH = 17.5m lH = 17.5m

x = 7.875 m x = 7.875m

y = 0 y = 2,4m

C1 = 0.021 C1 = 0.021

tsc= 7.59 mm tsp = 9.63 mm

Công thức (2) : C ’ 1 d 0 + 2,5 (mm)

Trong đó :

d0 : Chiều cao tiết diện sống tại điểm đang xét (m) Tuy nhiên nếu có các nẹp nằm đặt theo chiều cao tiết diện sống thì d0 là khoảng cách từ nẹp nằm đến tôn bao đáy hoặc tôn đáy trên hoặc là khoảng cách giữa các nẹp nằm (m)

C’1 : Hệ số tra theo bảng 2A/4.1 phụ thuộc tỉ số S1/d0

S1 : Khoảng cách giữa các mã hoặc nẹp đặt ở sống chính hoặc sống phụ (m), chọn S1 = 0,7

m  S1/d0 = 0,5 tra bảng ta có :

Sống chính C’1 = 6,3

Sống phụ C’1 = 5,1

Vậy chiều dầy :

Sống chính: tsc = 6,3.1,4 + 2,5 = 11.32 mm

Sống phụ : tsp = 5,1 1,4 + 2,5 = 9.64mm

So sánh kết quả của công thức (1) và (2) chọn chiều dầy tấm sống chính là 12mm và tấm sống phụ 12mm

1.2.6 Đà ngang đặc : Khoảng cách các đà ngang đặc bố trí không quá 3,5 m (Theo

điều 4.3.1-1 )

Chọn 0.7m (ở buồng máy các tất cả các sườn là cơ cấu khỏe)

1.2.6 1 Chiều dày đà ngang đặc: không nhỏ hơn giá trị tính theo 2 công thức sau

lấy giá trị nào lớn hơn ( Theo điều 4.3.2 )

Công thức (1) 2 ' 2 , 5

1 0

'











y d d

d SB

Trong đó :

B’: Khoảng cách giữa các đường đỉnh mã hông đo ở mặt tôn đáy trên ở đoạn giữa tầu 19.26 (m)

B’’ : Khoảng cách giữa các đường đỉnh mã hông đo tại vị trí của đà ngang đặc 19.26(m)

S : Khỏang cách giữa các đà ngang đặc 0.7 (m)

y : Khoảng cách theo phương ngang từ đường tâm tàu đến điểm đang xét 9.63 (m)

d0 : Chiều cao tiết diện đà ngang tại điểm đang xét 1,4 (m)

d1 : Chiều cao lỗ khoét tại điểm đang xét 0,4 (m)

C2 = 0,019 hệ số lấy theo bảng 2A/4.2 phụ thuộc vào B/lH

→ 2 ' 2 , 5

1 0

'











y d d

d SB

Công thức (2) 8 , 6 3 . . 2 , 5 2 , 5

1 ' 2

2 0

2





t C

d H

mm

Trong đó : t1 : chiều dày tính theo công thức (1)

d0 : chiều cao tiết diện định nghĩa ở (1)

C’2 : Hệ số cho theo bảng tùy thuộc vào tỷ số giữa khoảng cách nẹp S1 (m) chia cho d0 , lấy S1 = 0,7 m ta có S1/d0 = 0,5 , tra bảng C2 ’ = 25

Chọn hình thức kết cấu đà ngang có những lỗ khoét không có gia cường bồi thừơng nên H được tính theo công thức :

0,5. 1,0

0



d

 = 1.143

 : là đường kính của lỗ khoét lớn (m) chọn  = 0,4 m

→ Công thức (2) 8 , 6 3 . . 2 , 5 2 , 5

1 ' 2

2 0

2





t C

d H

= 7.58mm

So sánh các kết quả chọn chiều dày các đà ngang 10mm

1.2.6.2 Nẹp đứng :

Ở đà ngang đặc các nẹp đứng phải được đặt theo những khoảng cách thích hợp nếu đáy đôi được kết cấu theo hệ thống ngang và phải được đặt tại mỗi vị trí dầm dọc nếu đáy đôi được kết cấu theo hệ thống dọc Chiều cao tiết diện không nhỏ hơn 0,08d0 = 0,08.1,4 = 0,112m

Trong đó d0 là chiều cao tiết diện đà ngang

1.3.Kết cấu bệ máy :

Mặt bệ hàn với thành dạng chữ T không đối xứng Quy cách chữ T 803x15/

Thông số máy chính :

Chọn serie 8N330L-GW với thông số máy như sau:

Kết cấu bệ máy : theo quy phạm Nhật

 Chiều dày bản mép bệ máy được xác định :

t = t0 +

C

S

= 21.6 mm

Trong đó :

t0 = 3

20 5 ,









  N BHP = 21.6 mm

BHP = 4800 – công suất máy

S = 0,7 m – khoảng sườn

C = 200 -

20

BHP

, chọn C= 100 khi BHP > 2000 ML

N = 8 – số xi lanh

Vậy chọn chiều dày bản mép là 22 mm

 Chiều dày bản thành bệ máy :

t 1 = 0,65t 









  

10

1

1 h = 13.769 mm

Trong đó :

h = 0.803m – chiều cao thành đứng bệ máy

Vậy chọn chiều dày bản thành là 15mm

II.DÀN MẠN

1.Dàn mạn phần buồng máy :

1.1.Bố trí chung :

Dàn mạn được kết cấu theo hệ thống ngang, sườn thường xen lẫn sườn khỏe có sống dọc mạn

Khoảng cách giữa các sườn thường là 0.7 m

Khoảng cách giữa các sườn khỏe là 2.1 m

Khoảng cách từ sống dọc mạn đến đáy trên và các sóng dọc mạn lân cận là 2,4m và 2,4 m

1.2.Tôn mạn :

Chiều dày tối thiểu của tôn bao mạn không được nhỏ hơn trị số sau : (Theo điều 14.3.2-1)

t > √L = 11.86 mm

Chiều dày tôn mạn (trừ tôn mép mạn) ở dưới boong tính toán ở đoạn giữa tàu phải thỏa mãn lớn hơn giá trị tính theo công thức sau đây và thỏa mãn 13.3.1 và 3.3.2 :

t = C1.C2.S√d − 0,125D + 0,05 L′ + h1 + 2,5 = 13.52 mm

Trong đó :

S = 0,7 m – khoảng cách giữa các sườn

L’ = 140.67 m – chiều dài của tàu

C1 = 1 – hệ số được cho với tàu có L< 230

Hệ số C2 được tính như sau : C 2 =

2 2 576

91

x



 = 4

α = 6 với L< 230 m

x =

L

X

3

,

0

1 = 1

với x1(m) = 0,3L

h1 = 2 – chiều cao cột áp

Vậy chọn chiều dày tôn mạn là 14mm

1.3.Sườn thường :

Ở đoạn từ vách đuôi đến 0,15L kể từ đường vuông góc mũi, mô đun chống uốn của tiết diện sườn khoang phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: (Điều 5.3.2-1)

C0CShl2 (cm3) Trong đó:

S là khoảng sườn: 0.7m

l: 4 m

h: khoảng cách thẳng đứng từ mút dưới của l tại vị trí cần đo đến điểm ở d + 0.038L’ phía trên của tôn giữa đáy Chọn 13.18m

L’: chiều dài tàu 140.67m

C0: Hệ số tính theo công thức sau nhưng không nhỏ hơn 0.85:

1.25-2e/l = 0.825 chọn 0.85

Hệ số C tính theo công thức sau:

C1 + C2 = 1.70+0.4= 2.1

C1 = 2.1 – 1.2 l

h = 1.7

C2 = 2.2kαd

h = 0.4

α = 0.006

k= 50 (hệ 3 boong)

Vậy mô đun chống uốn của tiết diện sườn khoang C0CShl2 = 263.5 (cm3)

Mép kèm :

Chiều dày : S = 14 mm

Chiều rộng : b = min(0,5a; 0,2l; 50s) = 350 mm

0,5a = 350 mm

0,2l = 480 mm

50s = 700 mm

l: chiều dài nhịp (2400)

s: chiều dày tôn (14)

a: khoảng sườn (700)

Quy cách kết cấu L160x100x14

(cm2) Zi (cm)

FiZi

(cm3)

FiZi 2

4)

x

1

2

3

Mô đun chống uốn mô đun chống uốn của tiết diện sườn khoang = 263.5 (cm3) < 285.48 (cm3) Vậy thép đã chọn thõa mãn yêu cầu

1.5.Sườn khỏe :

Kích thước sườn khỏe đở sống dọc mạn phải không nhỏ hơn các trị số tính theo công thức

sau : (Theo điều 6.2.1)

Chiều cao tiết diện :

d = 0,125l = 0,125.(10,98-1,4)= 1.2 m

Modul chống uốn của tiết diện :

W = C1.h.l2 = 3627.46 cm3

Chiều dày bản thành : t1 hoặc t2 lấy giá trị nào lớn hơn

t 1 =

0

2

1000 d

Shl C

+ 2,5 = 7.6 mm

t 2 = 8,6 2 

0 1 2,5

d k

t  + 2,5 = 5.5 mm

Trong đó :

S = 2.1 m – khoảng cách giữa các sườn khỏe

l = (10,58-1,4)= 9.58 m – chiều dài tự do của sườn khỏe

h = 13.175 m – khoảng cách thẳng đứng từ mút dưới của l đến điểm ở d+0,038L’ cao hơn mặt tôn giữa đáy

d0 = 1,2 m – chiều cao tiết diện sườn khỏe

C1 và C2 : các hệ số được cho ở bảng 2A/6.1

C1 = 3 và C2 = 23

k = 60 – hệ số được cho ở bảng 2A/6.2 tùy thuộc vào tỉ số

0

d

S Trong đó S1 là khoảng cách giữa các mã chống vặn

Chọn chiều bản thành dày sườn khỏe là t = 8mm

Mép kèm :

Chiều dày : S = 14 mm

Chiều rộng : b = min(0,5a; 0,2l; 50s) = 700 mm

0,5a = 1050 mm

0,2l = 1916 mm

50S = 700 mm

l: chiều dài nhịp (9580)

s: chiều dày tôn (14)

a: khoảng sườn (2100)

Quy cách kế cấu : T500x8/700x8

Mô đun chống uốn mô đun chống uốn của tiết diện sườn khoẻ = 3627.46 (cm3) <

4167.98 (cm3) Vậy thép đã chọn thõa mãn yêu cầu

(cm2) Zi (cm)

FiZi

2 (cm4) Jo(cm4)

1.5.Sống dọc mạn :

Kích thước sống dọc mạn phải không nhỏ hơn các trị số tính theo công thức sau : (Theo điều 6.3.1)

Chiều cao tiết diện: 0,125l cộng 4 chiều cao của lỗ khoét để sườn thường chui qua :

d = 0,125l = 0,263 m – chọn d = 0,4 m

Modul chống uốn của tiết diện :

W = C1.h.l2 = 296.32 cm3

Chiều dày bản thành : t1 hoặc t2 lấy giá trị nào lớn hơn

t1 =

0

2

1000 d

Shl C

+ 2,5 = 9.47 mm

t2 = 8,6

2

0 1

3 d t( 2, 5)

k



+ 2,5 = 4.78 mm

Trong đó :

S = 2,4 m – khoảng cách giữa các trung điểm của các vùng từ sống dọc mạn đang xét đến các sống dọc mạn kề cận :

l = 2.1 m – khoảng cách giữa các sườn khỏe

h = 13.175 m – khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của S đến điểm ở d+0,038L’ cao hơn mặt tôn giữa đáy

L’: chiều dài của tàu

d0 = 0,4 m – chiều cao tiết diện sống dọc mạn

C1 và C2 : các hệ số được cho ở bảng 2A/6.3

C1 = 5,1 và C2 = 42

k = 60 – hệ số được cho ở bảng 2A/6.2 tùy thuộc vào tỉ số S1/d0

Chọn chiều dày sống dọc mạn là t = 10 mm

Mép kèm :

Chiều dày : s = 14 mm

Chiều rộng : b = min(0,5a; 0,2l; 50s) = 700 mm

0,5a = 1200 mm

0,2l = 3500 mm

50s = 700 mm

l: chiều dài nhịp (17500)

s: chiều dày tôn (14)

a: khoảng cách giữa các sống dọc mạn (2400)

Modul chống uốn của tiết diện W = 296.32 cm3 < 379.77 cm3

Vậy thép chữ T300x8/80x8 thỏa mãn yêu cầu quy phạm

IV VÁCH CHỐNG VA MŨI VÀ LÁI:

1.1 Chiều dày tôn vách

Chiều dày tôn vách (t) phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây(điều 11.2.1)

t= 3,2S√h + 2,5= 8 mm

S: Khoảng cách giữa các nẹp = 0.8m

h: Khoảng cách thẳng đứng đo từ cạnh dưới của tấm tôn vách đến boong vách ở đường tâm

tàu (m) Khoảng cách này phải không nhỏ hơn 3,4m Chọn 9.58m

 Chọn chiều dày tôn vách = 10mm

TT Fi (cm2) Zi (cm) FiZi (cm3) FiZi 2 (cm4) Jo(cm4)