L ỜI NÓI ĐẦU
2.4.3. Một số điểm quan trọng cần lưu ý khi phân tích kết quả tính toán
2.4.3.1. Khoảng sườn
Khoảng cách sườn ảnh hưởng trực tiếp đối với việc hiệu chỉnh chiều dày tôn, sức bền cục bộ của tấm và tính ổn định của tấm. Nếu ứng suất uốn cục bộ của tấm
u và ứng suất Ơle E không đổi thì chiều dày tôn tỷ lệ thuận với khoảng cách sườn.
Vì vậy, thay đổi khoảng sườn sẽ dẫn đến việc hiệu chỉnh chiều dày tôn.
Khi xác định khoảng cách sườn cần phải dựa trên cơ sở các yêu cầu quan
trọng trong quá trình thiết kế kết cấu tàu như: Đảm bảo độ bền, độ ổn định và khả năng thi công dễ dàng.
Khoảng sườn được xem là ẩn số của bài toán thiết kế kết cấu tối ưu trên cơ sở đảm bảo sao cho vật liệu chế tạo tàu thấp nhất, công nghệ chế tạo dễ nhất và giá thành thấp nhất. Nếu khoảng sườn ngắn thì kích thước sườn không lớn và vật tư cần
thiết cho một sườn không nhiều nhưng số lượng sườn cho toàn tàu sẽ rất lớn và vì vậy công thực hiện sẽ tăng lên. Ngược lại nếu khoảng sườn lớn thì số lượng sườn
trên toàn tàu sẽ giảm xuống nhưng kích thước của mỗi khoảng sườn tăng lên, kéo theo trọng lượng tàu tăng.
Để tiện cho việc sửa chữa, kéo dài thời gian sử dụng có thể tăng khoảng cách sườn một cách thích đáng để tăng chiều dày tôn. Tuy nhiên, tăng khoảng cách sườn
còn phải tính đến độ bền của kết cấu, tính kinh tế, nếu kết cấu quá dày sẽ trở nên cồng kềnh, dư bền dẫn đến không kinh tế.
Nếu lựa chọn khoảng sườn là một số chẵn sẽ tiện cho việc vẽ mẫu ở nhà máy, việc hạ liệu và lắp ráp…Cố gắng giảm bớt việc thay đổi khoảng cách sườn nhiều
lần trên một con tàu nhằm tránh nhầm lẫn và tiện cho việc thi công.
2.4.3.2. Về sức bền
Như chúng ta đã biết, mômen uốn dọc toàn tàu và lực cắt thay đổi dọc theo
chiều dài của thân tàu, thường ở giữa mômen uốn lớn nhất và giảm dần về hai đầu
mũi và lái. Lực cắt lớn nhất thường ở cách mũi và lái 0,25L.
Căn cứ vào tình hình phân bố mômen uốn và ứng suất, tôn vỏ ở giữa tàu phải dày hơn tôn vỏ ở hai đầu mũi và lái. Thường Quy phạm chia tôn vỏ thành 3 khu vực: Bộ phận giữa tàu (0,4L), bộ phận mũi và lái (0,050,1L) và bộ phận chuyển
tiếp. Tôn đáy và tôn mép mạn của bộ phận giữa tàu do chịu ứng lực uốn toàn tàu
Tôn đáy ngoài việc thoả mãn sức bền dọc chung toàn tàu còn phải thoã mãn các yêu cầu về sức bền cục bộ sau đây:
- Sức bền uốn của khung giàn. Với khung giàn đáy đôi, nếu bỏ qua ảnh hưởng của tôn đứng thì điều kiện thoả mãn sức bền uốn cục bộ của khung giàn tấm được xác định: 2 2 1 h pL kk t b (2.45) Trong đó:
k: Hệ số mômen của khung giàn tấm.
k1: Hệ số liên quan đến tỷ số độ dày tôn đáy trong và đáy ngoài.
Qua đó ta có thể thấy, nếu chỉ xét uốn của khung giàn đáy tàu thì chiều dày tôn tỷ lệ thuận với tải trọng tính toán và tỷ lệ nghịch với chiều cao h của đáy đôi và trong một chừng mực nhất định tỷ lệ thuận với bình phương chiều dài khung giàn Lb.
- Sức bền uốn cục bộ của tấm. Điều kiện thoả mãn sức bền uốn cục bộ của tôn đáy
là: 2 1 2 1 4 T kS t (2.46)
Do đó, chỉ xét tới uốn của tấm, chiều dày của tôn đáy tỷ lệ thuận với khoảng
cách giữa các nẹp S và tỷ lệ thuận với căn bậc hai mớn nước tàu T.
Tải trọng cục bộ, tôn vỏ phía lái chịu lực nén chu kỳ và lực dao động quán tính
khi chân vịt quay, đồng thời tôn vỏ ở khu vực này phải qua hoả công, do đó phải tăng chiều dày một cách thích đáng. Chiều dày sau khi hoả công không được nhỏ hơn chiều dày tôn mạn giữa tàu. Như vậy mạn tàu và đáy tàu ở mũi chịu tải trọng va đập khá lớn, do đó Quy phạm quy định: trong khu vực (0,150,20L) từ vách khoang
mũi về phía lái 23 hàng tôn đáy ở 2 bên ki tàu phải được gia cường đặc biệt.
2.4.3.3. Độ ổn định
Tôn vỏ, ngoài yêu cầu về sức bền ra còn phải đảm bảo yêu cầu về tính ổn định. Với hệ thống kết cấu ngang, tôn mỏng có độ võng ban đầu làm cho tính ổn
định của tấm vỏ giảm đi rất nhiều. Do vậy ứng suất Ơle phải có giá trị thoả mãn để đảm bảo tính ổn định cho tấm như sau:
2 2 2 1000 1335 6 . 3 s t E S s P E (2.47)
Tôn mạn phải đảm bảo tính ổn định cần thiết, dưới tác động của cắt và nén, thông thường tính ổn định cắt có thể được đảm bảo. Khi mạn tàu thuộc hệ thống kết
cấu ngang xét tới mômen uốn cong lên hoặc võng xuống quá lớn, có thể gây nên mất ổn định của hàng tôn ở trên tôn hông tàu hoặc tôn mép mạn và hàng tôn dưới
tôn mép mạn. Như vậy ngoài cách thêm các nẹp dọc gián đoạn giữa các sườn ở
những vị trí trên ta còn có thể tăng chiều dày tấm tôn một cách thích đáng để tăng ứng suất Ơle cho tôn mạn nhằm phòng tránh mất ổn định.
2.4.3.4. Sự ăn mòn của tôn vỏ
Sự ăn mòn thường do ăn mòn điện hoá, ăn mòn hoá học, hà ăn mòn và mài mòn cơ giới gây nên. So với các bộ phận khác thì tôn vỏ bị ăn mòn nghiêm trọng hơn, do vậy phải tính đến yếu tố này trong khi thiết kế.
Sự ăn mòn ảnh hưởng tới thời hạn sử dụng của các bộ phận kết cấu. Thông thường sự ăn mòn có tính cục bộ, sự ăn mòn cả tấm hoặc trên một diện tích lớn tương đối ít do đó không làm giảm quá lớn môđun mặt cắt dầm tương đương của thân tàu nhưng sự ăn mòn cục bộ có thể làm thay đổi sức bền cục bộ hoặc gây nên
ứng suất tập trung, tạo thành sự tổn thất cục bộ có thể dẫn đến sự cố nghiêm trọng.
Tình trạng ăn mòn của các bộ phận thân tàu không như nhau, thường tôn mạn ở gần đường nước và tôn vỏ ở gần chân vịt tình trạng ăn mòn tương đối nghiêm trọng.
Chương 3:
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN THUẬT TOÁN
THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU VỎ THÉP THEO
YÊU CẦU CỦA QUY PHẠM VIỆT NAM