Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt nam

đuôi tàu có thể còn bằng 0,85 trị số tính theo trên. Tuy nhiên, ở đoạn từ vách chống va đến 0,15L kể từ mũi tàu môđun chống uốn tiết diện của dầm dọc mạn phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức ở trên. - Ở đoạn giữa tàu dầm dọc mạn đặt ở dải tôn mép mạn phải cố gắng để có độ mảnh không lớn hơn 60. - Mô đun chống uốn của tiết diện dầm dọc hông không cần lớn hơn mô đun chống uốn của tiết diện dầm dọc đáy. - Chiều cao tiết diện của thanh thép dẹt dùng làm dầm dọc mạn: dmdm th 15 3.1.3.3. Sườn khỏe - Sườn khỏe phải được đặt ở các mặt sườn có đà ngang đặc. - Sườn khỏe đỡ dầm dọc mạn phải được đặt cách nhau không xa quá 4,8 m, tại những tiết diện có đà ngang đặc. -44- 1. Tôn mạn 2. Sườn mạn 3. Xà dọc mạn 4. Sườn khỏe 5. Nẹp dọc 6. Tôn boong Hình 3.2: Kết cấu khung dàn mạn - Kích thước của sườn khỏe phải không nhỏ hơn các trị số tính theo các công thức sau đây: Chiều cao tiết diện h = 0,1L (m) hoặc h = 2,5 chiều cao của lỗ khoét để dầm dọc xuyên qua, lấy trị số nào lớn hơn. - Mô đun chống uốn tiết diện: 21uW ShlC (cm 3) (3.5) - Chiều dày bản thành + Tàu L < 90 (m): t = 5,2 1000 1 2  d ShlC (mm) (3.6) + Tàu L  90 (m): t1 hoặc t2, lấy trị số nào lớn hơn t1 = 5,21000 1 2  d ShlC (mm) t2 = 8.6 5,2 )5,2( 3 1 2 1   k td (mm) (3.7) Trong đó: S: Khoảng cách giữa các sườn khỏe (m). l: Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên hoặc từ mặt trên của đà ngang đáy đơn đo ở mạn đến đỉnh sườn khỏe. Tuy nhiên, nếu có các sống ngang -45- boong hữu hiệu thì l có thể được đo đến mặt dưới của sống ngang boong (m). C1 và C2: Các hệ số được cho ở bảng (3.1) Bảng 3.1 Sườn khỏe ở phía sau của 0,15L tính từ mũi tàu Sườn khỏe ở từ vách chống va đến 0,15L tính từ mũi tàu C1 4,7 6,0 C2 45 58 d1: Chiều cao tiết diện sườn khỏe (m), tuy nhiên chiều cao của lỗ khoét để dầm dọc mạn xuyên qua phải được trừ đi khỏi chiều cao tiết diện bản thành. h: Khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l đến điểm ở (d + 0,044 L - 0,54) (Xem hình 3.1)cao hơn mặt tôn giữa đáy, trong mọi trường hợp không được nhỏ hơn 1,43l (m). k: Hệ số cho ở bảng (3.2) Bảng 3.2 £ 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,5 ³ 2,0 k 60,0 40,0 26,8 20,0 16,4 14,4 13,0 12,3 11,1 10,2 L: Chiều dài tàu, nếu L  230 (m) thì lấy L = 230 (m). - Sườn khỏe phải được gắn những mã chống vặn đặt cách nhau khoảng 3m và những nẹp gia cường đặt theo mỗi dầm dọc mạn, trừ phần giữa nhịp của sườn khỏe nẹp gia cường có thể được đặt theo mỗi dầm dọc mạn thứ hai. -46- 3.1.3.4. Sống chính Hình 3.3: Kết cấu khung dàn đáy 1. Sống phụ 4. Tôn đáy 7. Nẹp gia cường 2. Sống chính 5. Tấm lót sàn 8. Đà ngang đáy hở 3. Đà ngang đáy đặc 6. Tấm lót sàn gỗ  Bố trí và kết cấu của sống chính - Sống chính phải được kéo càng dài về phía mũi và đuôi tàu càng tốt. - Nếu đáy đôi được dùng để chứa nhiên liệu, nước ngọt hoặc nước dằn, thì sống chính phải kín nước. - Tấm sống chính phải liên tục trong đoạn ( 1L 0,5 L) giữa tàu. - Những yêu cầu ở trên có thể được thay đổi thích hợp trong những két hẹp ở đoạn mũi và đoạn đuôi tàu, hoặc ở những chỗ được Đăng kiểm chấp nhận. 1. Tôn đáy 2. Sống chính 3. Đà ngang đáy Hình 3.4: Bố trí sống chính -47-  Chiều cao tiết diện sống chính Trừ trường hợp được Đăng kiểm chấp nhận đặc biệt, chiều cao tiết diện sống chính: sch B/16 và sch 700(mm).  Chiều dày của tấm sống chính - Tàu L < 90 (m): Chiều dày của tấm sống chính phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: 605,0  Ltsc (mm) (3.8) - Tàu L  90 (m): Chiều dày của tấm sống chính tính theo công thức sau đây sct C1’d0 + 2,5 (mm) (3.9) Trong đó: S1: Khoảng cách các mã hoặc nẹp đặt ở sống chính hoặc sống phụ (m) do: 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 do là khoảng cách từ nẹp nằm đến tôn bao đáy hoặc tôn đáy trên hoặc là khoảng cách giữa các nẹp nằm (m). C1’: Hệ số tùy thuộc vào tỉ số S1/do cho ở bảng (3.3). Với các trị số trung gian của S1/do thì C1' được tính theo phép nội suy tuyến tính. Bảng 3.3 S1/do 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 Sống chính 4,4 5,4 6,3 7,1 7,7 8,2 8,6 8,9 9,3 9,6 9,7 C1’ Sống phụ 3,6 4,4 5,1 5,8 6,3 6,7 7,0 7,3 7,6 7,9 8,0 3.1.3.5. Sống phụ  Bố trí: (Xem hình 3.3) - Ở đoạn ( 1L 0,5 L) giữa tàu các sống phụ phải được đặt sao cho khoảng cách từ sống chính đến sống phụ trong cùng, khoảng cách giữa các sống phụ, khoảng cách từ sống phụ ngoài cùng đến sống hông: spS 4,6(m). - Ở đoạn đáy gia cường mũi tàu quy định các sống phụ và nửa sống phụ phải được đặt như yêu cầu. - Ở dưới bệ máy chính và bệ ổ chặn, đáy tàu phải được gia cường thích hợp bằng -48- các sống phụ và nửa sống phụ bổ sung.  Chiều dày tấm sống phụ - Tàu L < 90 (m): Chiều dày của tấm sống phụ phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: Ltsp 65.0 + 2,5 (mm) (3.10) Trong buồng máy chiều dày tấm sống phụ phải được tính theo công thức: Ltsp 65.0 + 4 (mm) (3.11) - Tàu L  90 (m): Chiều dày của tấm sống phụ được tính theo công thức (3.9) 3.1.3.6. Đà ngang đặc  Vị trí của đà ngang đặc 1. Đà ngang đáy đặc 2. Tôn đáy 3. Đà dọc đáy Hình 3.5: Kết cấu đà ngang đáy đặc - Đà ngang đặc phải được đặt cách nhau: nddS 3,5 (m). - Thêm vào yêu cầu ở trên, đà ngang đặc còn phải được đặt ở những vị trí sau đây: + Trong vùng quy định từ vách mũi đến mút sau của đoạn đáy gia cường mũi tàu quy định trên. + Ở mỗi mặt sườn trong buồng máy chính, tuy nhiên, nếu đáy đôi được kết cấu theo hệ thống dọc thì ở ngoài vùng bệ máy đà ngang đặc có thể được đặt cách nhau 2 khoảng sườn. 1 2 3 -49- + Dưới bệ ổ chặn và bệ nồi hơi. - Đà ngang kín nước phải được đặt sao cho sự phân khoang của đáy đôi tương hợp với sự phân khoang của tàu.  Chiều dày của đà ngang đặc - Tàu L < 90 (m): Chiều dày của đà ngang đặc phải không nhỏ hơn trị số tính theo các công thức sau đây: Đáy tàu kết cấu theo hệ thống ngang: 5,26.0  Ltndd (mm) (3.12) Đáy tàu kết cấu theo hệ thống dọc: 5,27.0  Ltndd (mm) (3.13) - Tàu L  90 (m): Chiều dày của đà ngang đặc phải không nhỏ hơn trị số tính theo các công thức sau đây: 3 1' 2 2 0 2 )5,2(6,8  t C dHtndd + 2,5 (mm) (3.14) Trong đó: H: Trị số tính theo công thức sau đây: (1) Nếu ở đà ngang đặc có những lỗ nhỏ không được gia cường bồi thường thì H được tính theo công thức sau đây: 0,10,4 1 1  S dH (3.15) Với d1: Chiều cao của lỗ nhỏ không có gia cường bồi thường đặt ở phần trên và phần dưới của đà ngang đặc, lấy trị số nào lớn hơn (m). - Tuy nhiên nếu d1/S1 0,5 thì H =1,0. (2) Nếu ở đà ngang đặc có những lỗ khoét không có gia cường bồi thường thì H được tính theo công thức sau đây: 0,1/5,0 0  dH  (3.16) Với : Là đường kính lớn của lỗ khoét (m). (3) Nếu ở đà ngang đặc các lỗ khoét và lỗ nhỏ không có gia cường bồi thường thì: H = (1)  (2) (3.17) (4) Trừ các trường hợp (1), (2) và (3): H = 1,0. C2': hệ số cho ở bảng (3.4) -50- Bảng 3.4 £ 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 ³ 1,4 64 38 25 19 15 12 10 9 8 7 do: 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 do là khoảng cách từ nẹp nằm đến tôn bao đáy hoặc tôn đáy trên hoặc là khoảng cách giữa các nẹp nằm (m). t1: Chiều dày tính theo công thức (3.6) 3.1.3.7. Đà ngang hở  Bố trí: Nếu đáy đôi kết cấu theo hệ thống ngang thì ở khoảng giữa các đà ngang đặc tại mỗi mặt sườn phải đặt đà ngang hở theo yêu cầu. Hình 3.6: Đà ngang đáy hở  Kích thước của dầm ngang đáy dưới và dầm ngang đáy trên. - Tàu L < 90 (m): + Mô đun chống uốn của tiết diện dầm ngang đáy dưới phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: -51- uW CShl 2 (cm3) (3.18) + Mô đun chống uốn của tiết diện dầm ngang đáy trên: uW 0,85CShl 2 (cm3) (3.19) - Tàu L  90 (m): + Mô đun chống uốn của tiết diện dầm ngang đáy dưới phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức (3.18) + Mô đun chống uốn của tiết diện dầm ngang đáy trên phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: uW C’Shl 2 (cm3) (3.20) Trong đó: h: Tính theo công thức sau: h= d + 0,026 L (m) (3.21) C = 3,336,67: Hệ số tùy theo quy định S: Khoảng cách các dầm ngang đáy dưới (m). l: Khoảng cách giữa các mã liên kết với sống chính và các mã liên kết với sống hông (m). Nếu đáy có sống phụ thì l là khoảng cách lớn nhất trong các khoảng cách từ nẹp đứng gia cường sống phụ đến mã. C’: Hệ số: + 6,0: Nếu không có thanh chống thẳng đứng quy định. + 3,6: Nếu có thanh chống thẳng đứng quy định 3.1.3.8. Tôn Vỏ 1. Dải tôn giữa đáy 2. Các tấm tôn đáy 3. Dải tôn hông 4. Các tấm tôn mạn 5. Dải tôn mép mạn Hình 3.7: Tôn vỏ 1 2 3 4 5 -52-  Tôn đáy trên - Tàu L < 90 (m): Chiều dày tôn đáy trên không nhỏ hơn giá trị tính sau và tăng thêm 2 mm đối với tấm tôn giữa (tôn K) 5.28.3  dSdtr (mm) (3.22) S: Khoảng cách giữa các đà ngang đáy (m) d: Chiều chìm trung bình (m) - Tàu L  90 (m): Chiều dày của tôn đáy trên phải không nhỏ hơn trị số tính theo các công thức sau đây, lấy trị số nào lớn hơn: 5.2 1000 0 2  d dCB dtr (mm) (3.23) Hoặc: 5,2'  hSCdtr (mm) (3.24) Trong đó: d0: Chiều cao tiết diện sống chính (m). 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). h: Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo ở đường tâm tàu. lH: Chiều dài của khoang (m). C.C’: Hệ số  Tôn đáy dưới: Chiều dày tôn đáy dưới phải không nhỏ hơn trị số theo công thức sau: 5.2035.07,4  LdSdd (mm) (3.25)  Chiều rộng dải tôn giữa đáy: - Tàu L < 90 (m): Chiều rộng dải tôn giữa đáy không được nhỏ hơn giá trị tính ở công thức sau: b = 4,5L + 775 (mm) (3.26) - Tàu L  90 (m): Trên suốt chiều dài của tàu, chiều rộng của dải tôn giữa đáy phải -53- không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: b = 2L + 1000 (mm) (3.27)  Tôn bao đáy ở đoạn đáy gia cường mũi tàu: Chiều dày tôn bao đoạn đáy gia cường mũi tàu ở điều kiện dằn có chiều chìm mũi không lớn hơn 0,025L không được nhỏ hơn giá trị sau: 5,234,1  LSt (mm) (3.28)  Tôn bao mạn: - Tôn bao mạn dưới boong tính toán: Chiều dày tối thiểu của tôn mạn dưới boong tính toán không được nhỏ hơn giá trị sau: 6.5044.0  Ltm (mm) (3.29) - Tôn bao mạn đoạn giữa tàu (trừ dải tôn mép mạn): Có chiều dày không được nhỏ hơn giá trị tính ở công thức sau: 5,204.0..1,4  LdStmg (mm) (3.30) - Dải tôn mép mạn: + Chiều dày dải tôn mép mạn kề boong tính toán đoạn giữa tàu không nhỏ hơn 0,75 lần chiều dày mép boong tính toán và trong mọi trường hợp không nhỏ hơn chiều dày tôn mạn kề nó. + Chiều rộng dải tôn mép mạn không được nhỏ hơn giá trị sau: bmm  0,004L + 0,39 (mm) (3.31) Trong các công thức trên: L: Chiều dài tàu (m) d: Chiều chìm tàu (m) S: Khoảng cách sườn (m) -54- 3.1.3.9. Boong 1. Tôn boong 2. Xà dọc boong 3. Xà ngang miệng hầm 4. Tôn mạn trong 5. Tôn mạn ngoài Hình 3.8: Kết cấu mạn – boong  Xà ngang boong - Bố trí xà ngang boong: Xà ngang boong phải được đặt trong mỗi mặt sườn - Tỷ số kích thước: Tỷ số chiều dài trên chiều cao tiết diện của xà ngang boong nên bằng hoặc nhỏ hơn 30 nếu là ở boong tính toán và nên bằng hoặc nhỏ hơn 40 nếu là ở boong chịu lực (boong ở dưới boong tính toán được coi là một cơ cấu chịu lực trong độ bền dọc của thân tàu) và ở boong thượng tầng - Mô đun chống uốn của tiết diện xà ngang boong phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: uW 0,43Shl 2 (cm3) (3.32) Trong đó: S: Khoảng cách giữa các xà ngang boong (m). h: Tải trọng boong quy định (kN/m2). l: Khoảng cách nằm ngang từ đỉnh trong của mã xà đến sống dọc boong hoặc giữa các sống dọc boong (m). 1 2 3 5 4 -55-  Xà dọc boong: - Khoảng cách: Khoảng cách chuẩn của các xà dọc boong được tính theo công thức sau đây: dbS = 2L + 550 (mm) (3.33) - Tỉ số kích thước: + Xà dọc boong phải được đỡ bởi các sống ngang boong đặt theo khoảng cách thích hợp. Ở boong tính toán trong đoạn giữa tàu, tỷ số mảnh của xà dọc boong phải không lớn hơn 60, tuy nhiên những yêu cầu này có thể được thay đổi thích hợp nếu xà dọc boong có đủ độ bền để chống mất ổn định. + Thép dẹt dùng làm xà dọc boong phải có tỷ số: 15 t h (3.34) - Mô đun chống uốn của tiết diện xà dọc boong phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: uW kShl 2 (cm3) (3.35) Trong đó: S: Khoảng cách giữa các xà dọc boong (m). h: Tải trọng boong quy định (kN/m2). l: Khoảng cách nằm ngang giữa các sống ngang boong hoặc từ sống ngang boong đến vách ngang (m). k: Hệ số: + Ra ngoài đoạn giữa tàu: Hệ số k = 0,43. + Ở ngoài vùng đường miệng khoang của boong tính toán trong đoạn giữa tàu: Hệ số k=1,14. -56- 3.1.3.10. Vách hầm hàng 1. Tôn vách 2. Nẹp vách Hình 3.9: Kết cấu vách  Chiều dày tôn vách phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: 5.22.3  hSv (mm) (3.34) Trong đó: S: Khoảng cách giữa các nẹp (m). h: Khoảng cách thẳng đứng từ cạnh dưới của tấm tôn vách đến boong vách đo ở đường tâm tàu nhưng trong mọi trường hợp phải không nhỏ hơn 3,4m.  Nẹp vách. - Môđun chống uốn của tiết diện nẹp vách phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: 2 u CShlW  (cm 3) (3.35) Trong đó: S: Khoảng cách giữa các nẹp (m). h: Khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l, nếu là nẹp đứng và từ trung điểm của khoảng cách hai nẹp lân cận ở hai bên của nẹp đang xét, nếu là nẹp nằm, đến đỉnh của boong vách đo ở đường tâm tàu (m), nếu khoảng cách này nhỏ hơn 6.0 m thì h được lấy bằng 1.2(m) cộng với 0.8 của khoảng cách thẳng đứng thực. 1 2 -57- C =0.8 (liên kết bằng nẹp) l: Chiều dài nhịp nẹp đo giữa các đế lân cận của nẹp kể cả chiều dài của liên kết (m), nếu có sống vách thì l là khoảng cách từ chân của liên kết mút đến chiếc sống thứ nhất hoặc là khoảng cách giữa các sống vách. 3.1.3.11. Cột chống 1. Tôn boong 2. Xà ngang boong cụt 3. Xà dọc boong 4. Sống boong thay thế 5. Cột chống 6. Tôn đáy trên 7. Đà ngang đáy 8. Sống đứng 9. Tôn đáy ngoài 10. Tấm đệm đầu cột chống 11. Tấm đệm chân cột chống Hình 3.10: Kết cấu cột chống  Diện tích tiết diện cột Diện tích tiết diện cột phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: 0 72,2 233.0 k l WA   )( 2cm (3.36) Trong đó: k0: Bán kính quán tính tối thiểu của tiết diện cột (cm). w: Tải trọng boong mà cột đỡ qui định (kN). l: Khoảng cách từ mặt đáy trên, từ boong hoặc từ kết cấu mà cột tựa đến cạnh dưới của xà boong hoặc sống boong mà cột phải đỡ (m) -58-  Tải trọng boong mà cột đỡ - Tải trọng boong mà cột đỡ (W) phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: SbhkWW  0 (kN) (3.37) Trong đó: k: Hệ số S: Khoảng cách giữa các trung điểm của hai nhịp kề nhau của sống boong đỡ bởi cột hoặc nẹp vách hoặc sống vách (m) b: Khoảng cách trung bình giữa trung điểm của hai nhịp kề nhau của xà boong mà cột hay sườn phải đỡ (m) h: Tải trọng boong qui định cho boong mà cột phải đỡ (kN/m2). w0: Tải trọng boong mà chiếc cột nội boong ở trên phải đỡ (kN). - Nếu có hai hoặc nhiều cột nội boong đặt trên sống boong đỡ bởi dãy cột dưới thì chiếc cột dưới phải có kích thước theo qui định ở trên, lấy kw0 của mỗi chiếc cột nội boong đặt lên hai nhip kề nhau đỡ bởi cột dưới. - Nếu các cột nội boong bị dịch chuyển theo phương ngang tàu ra khỏi các cột dưới thì kích thước của cột phải được xác định theo nguyên tắc qui định ở trên.  Chiều dày tôn -Chiều dày tôn của cột chống phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: cct 0,022 dp + 4,6 (mm). (3.38) Trong đó: dp: Đường kính ngoài của cột ống (mm). 3.1.4. Yêu cầu về đảm bảo độ bền kết cấu thân tàu Để đảm bảo cho con tàu hoạt động an toàn, tin cậy trong điều kiện khai thác đòi hỏi các chi tiết kết cấu thân tàu phải đáp ứng được những yêu cầu cụ thể sau: - Kết cấu phải đủ bền để không bị nứt, vỡ hay phá hủy. - Kết cấu phải đủ cứng để đảm bảo không bị biến dạng quá mức. -59- - Kết cấu phải ổn định để luôn giữ được hình dạng ban đầu. Để đảm bảo những yêu cầu trên thì bất kỳ một kết cấu nào cũng như quy cách bố trí nó phải đảm bảo độ bền chung toàn tàu và độ bền cục bộ của mỗi kết cấu. + Độ bền chung tàu: Phải xác định được ứng suất và biến dạng xuất hiện trong các kêt cấu thân tàu dưới tác dụng của ngoại lực đặt theo phương thẳng đứng và không tính đến ngoại lực tác dụng ngang như lực đẩy chân vịt, lực cản môi trường…dưới tác dụng của ngoại lực sẽ gây uốn và xoắn thân tàu. Xét trường hợp tàu bị uốn thì các kết cấu thân tàu phải đảm bảo mômen uốn chung và ứng suất uốn chung không vượt quá giới hạn cho phép. + Độ bền cục bộ: Kết cấu thân tàu là một tổ hợp gồm nhiều kết cấu ngoài tham gia bảo đảm sức bền dọc toàn bộ thân tàu đồng thời còn chịu tác dụng của các tải trọng riêng như áp lực nước, trọng lượng hàng hóa…nên nó còn các kết cấu còn chịu biến dạng cục bộ. Độ bền cục bộ được hiểu là độ bền của các khung dàn riêng biệt dưới tác dụng trực tiếp của tải trọng. Do vậy mỗi kết cấu đảm bảo biến dạng cục bộ khi uốn cục bộ không gây ra ứng suất lớn hơn giá trị ứng suất giới hạn cho phép. 3.2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN THUẬT TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU VỎ THÉP THEO YÊU CẦU CỦA QUY PHẠM VIỆT NAM 3.2.1. Phân tích công thức tính các kết cấu cơ bản - Sống chính: Kích thước của sống chính theo quy định và công thức tính của Quy phạm phụ thuộc vào chiều dài L của tàu. Điều kiện là chiều dài của sống chính cố gắng liên tục trong đoạn giữa tàu và chiều cao tiết diện sống chính phụ thuộc vào chiều rộng tàu, trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 700(mm). - Sống phụ: Công thức tính kích thước được nhập vào và chiều dày sống phụ được tính cũng phụ thuộc vào tham số chiều dài L tàu, khu vực buồng máy chiều dày sống phụ tăng thêm 1,5(mm) so với công thức tính. Điều kiện là các sống phụ được bố trí cách nhau không quá 4,6(m). Tàu có chiều dài L > 90(m) thì chiều dày sống phụ lấy bằng chiều dày sống chính. -60- - Dầm dọc mạn: Công thức tính khoảng cách giữa các dầm dọc được nhập vào và phụ thuộc vào chiều dài L tàu. Môđun chống uốn được dùng để kiểm tra theo điều kiện đảm bảo sức bền, tính theo công thức nhập và các dữ liệu đầu vào gồm hệ số k, L, l, khoảng cách dầm dọc được lấy ở trên. Khu vực mũi và đuôi tàu môđun chống uốn được tính giảm đi so với công thức.Tàu dài L > 90(m) thì môđun chống uốn lấy giá trị lớn tính theo công thức (3.3) và (3.4). - Xà dọc boong: Khoảng cách xà ngang boong được tính bằng khoảng cách các dầm dọc mạn, điều kiện là chiều cao xà không lớn hơn 15 lần chiều dày xà. Công thức kiểm tra bền phụ thuộc vào khoảng cách các xà dọc và ngang boong, hệ số k thay đổi tùy theo khu vực Quy phạm quy định. - Khoảng sườn: Theo công thức thì nó phụ thuộc vào chiều dài tàu L, và thường lấy giá trị lớn hơn giá trị tính. Như chúng ta đã biết khoảng sườn giữ vị trí quan trọng trong việc hình thành nên cấu trúc của một con tàu, là cơ sở để xác định chiều dày của tôn vỏ. Vì vậy khi chúng ta thay đổi trị số khoảng sườn sẽ ảnh hưởng trực tiếp chiều dày của tôn vỏ. - Xà ngang boong: Khoảng cách các xà ngang boong tính theo công thức tính khoảng sườn và trong mọi trường hợp phải nhỏ hơn giá trị cho phép theo quy định, tỷ số chiều dài nhịp tính toán trên chiều cao nhịp luôn nhỏ hơn giá tri quy định. Môđun chống uốn kiểm tra bền phụ thuộc vào khoảng cách các xà ngang và dọc boong, hệ số k. - Sườn khỏe: Tùy vào vị trí bố trí mà khoảng cách các sườn khỏe được thay đổi theo quy định, trong mọi trường hợp khoảng cách đó luôn nhỏ hơn 4,8(m). Môđun chống uốn và chiều dày sườn khỏe được tính theo công thức, phụ thuộc các hệ số nhập vào 21 ,CC có giá trị thay đổi tùy theo quy định của Quy phạm. Tàu dài L > 90(m) thì lấy giá trị lớn hơn trong các giá trị tính theo công thức (3.6) và (3.7). - Đà ngang đáy thường: Khoảng cách giữa chúng được lấy bằng khoảng sườn, được bố trí trên mỗi khoảng sườn. Môđun chống uốn theo công thức phụ thuộc vào các hệ số được có giá trị theo quy định, môđun chống uốn của các nẹp ngang đáy trên tính theo các nẹp ngang đáy dưới và có giá trị nhỏ hơn. -61- - Đà ngang đáy đặc: Các đà ngang đáy đặc thường bố trí để đỡ các sườn khỏe, trong mọi trường hợp khoảng cách giữa chúng luôn nhỏ hơn 3,5 (m), riêng khu vực buồng máy các đà ngang đáy đặc được bố trí xen kẽ cách nhau 2 khoảng sườn. Chiều dày được tính theo các công thức (3.12), (3.13) và (3.14) tùy theo loại tàu quy định. - Tôn boong: Chiều dày tôn boong tính phụ thuộc vào khoảng cách các xà ngang boong, tải trọng boong quy định, hệ số c. - Tôn mạn : Chiều dày tính theo chiều dài tàu, dải tôn mép mạn được tính bằng 0,75 lần giá trị tôn mạn. - Tôn đáy trên: Chiều dày tôn đáy trêm phụ thuộc vào khoảng sườn S và chiều chìm d của tàu, tàu có chiều dài L > 90 (m) thì lấy giá trị lớn hơn tính theo công thức (3.23) hoặc (3.24). - Dải tôn giữa đáy: Tính theo công thức chỉ phụ thuộc vào chiều dài tàu L với tham số phụ thuộc cộng thêm theo quy định với các loại tàu khác nhau. - Tôn đáy dưới: Công thức tính được áp dụng chung cho các loại tàu có chiều dài khác nhau, phụ thuộc vào khoảng sườn S, chiều chìm tàu d, chiều dài tàu L. - Vách: Vách tàu ngoài đảm bảo phân khoang, nó còn góp phần tạo thành khung cứng vững cho con tàu. Do vậy chiều dày của tấm vách tính phụ thuộc vào khoảng cách các nẹp, tải trọng hàng hóa tác dụng và môđun chống uốn phải thỏa mãn có giá trị tính như công thức (3.35). - Cột chống: Quy phạm quy định cột chống được tính theo 2 thông số đặc trưng là diện tích tiết diện và chiều dày tôn. Tiết diện cột chống phụ thuộc vào tải trọng cột đỡ, khoảng cách hai đầu cột chống và bán kính quán tính tối thiểu của cột. Chiều dày tôn thì tính theo đường kính ngoài của cột và hệ số theo quy định. 3.2.2. Thuật toán 1  Sơ đồ khối thuật toán 1 -62- Hình 3.11: Sơ đồ khối thuật toán 1 (L < 90 m) Dữ liệu đầu vào của con tàu - Vật liệu thép - Các thông số cơ bản: L, B, H, d… - Yêu cầu về đảm bảo sức bền tàu: ][ uu WW  - Các công thức tính toán theo Quy phạm - Kích thước tiêu chuẩn của tôn CÁC KẾT CẤU DỌC TÔN VÀ VÁCH CÁC KẾT CẤU NGANG Sống chính Chiều cao sống chính: 16/Bh  Trong mọi trường hợp )(700 mmh  Sống chính liên tục: LlL sc 75,025,0  Xà dọc boong ][ ][ 2 gh KShlWuWu   - Tải trọng boong qui định: h (KN/m 2 ) Sống phụ K/c giữa sống: )(6,4 mS sp  Chiều dày: Lt sp 65.0 +2,5 (mm) Dầm dọc mạn LS dm 2550  (mm) ][ ][ 2 ghk ShlWuWu   S: khoảng sườn, h chiều cao cột áp l: k/c từ boong đến đà ngang đáy 2lLSkWu dm (cm 3) Đà ngang đáy đặc mS nđ 5,3 , buồng máy ndtnđ SS 2 K/c giữa các đà ngang đáy thường: nddnndt SSS  (mm) 2hlCSW nddundd  (cm 3) Sườn khỏe 2 1ShlCuskW  (cm 3) t= 5,2 1000 1 2  d ShlC (mm) nnb SS  (mm), unbW k 2 dbnbhSS (cm 3) 0,2L từ mũi, khoang mũi và khoang đuôi: )610,2450min( LS nb  (mm) Sườn ngang LSn 2450  (mm) ][ ][ 2 gh n k hlSWuWu   Tôn boong 5,2.65,1  hSCt nbb (mm) Tôn mạn 6.5044.0  Ltm (mm) Tôn đáy trên 5.28.3  dSdtr (mm) Khu vực buồng máy: 5,1 spspbm tt dmdb SS  (mm) udbW k 2 nbdbhSS (cm 3) Nhập các giá trị: hệ số C h= d + 0,026L l: khoảng cách các mã liên kết Chiều dày 5,2 LCtdnd (mm) -Hệ thống ngang: 6,0C -Hệ thống dọc 7,0C Xà ngang boong ][ ][ 2 gh KShlWuWu   - Tải trọng boong qui định: h(KN/m 2 ) Nhập hệ số C Tôn đáy dưới 5.2035.07,4  LdSdd (mm) Chiều rộng tấm tôn K b = 4,5L + 775 (mm) Vách 2][ kShlWuWu  h: chiều dài đo giữa 2 nhịp S: khoảng cách giữa các nẹp l: chiều dài nẹp, k = 2,8 2kCShlWu  (cm3) 5,22,3  hSv (mm) Nhập S, h, l và C Nhập c= 0,8 nếu liên kết bằng nẹp Chiều dày: 605,0  Lt sc (mm) - Mũi và đuôi tàu uu ww 85,01  - LLL 75,025,0 1  )30,max(1 uu wW  - Với k = 2,9 15 t h - LLL 75,025,0 1  : k = 1,14 - LL 25,01  và LL 75,01  - K = 0,43 tmtmm  75,0 (mm) - Boong tính toán: 30/ hl - Boong chịu lực: 40/ hl S< 4,8 (m) - LL 15,01  : 58;0,6 21  CC - LL 15,01  : 45;7,4 21  CC unddundt WW 85,0 (cm 3) -63- Hình 3.11: Sơ đồ khối thuật toán 1 (L  90 m) Dữ liệu đầu vào của con tàu - Vật liệu thép - Các thông số cơ bản: L, B, H, d… - Yêu cầu về đảm bảo sức bền tàu: ][ uu WW  - Các công thức tính toán theo Quy phạm - Kích thước tiêu chuẩn của tôn CÁC KẾT CẤU DỌC TÔN VÀ VÁCH CÁC KẾT CẤU NGANG Sống chính Chiều cao sống chính: 16/Bh  Trong mọi trường hợp )(700 mmh  Sống chính liên tục: LlL sc 75,025,0  Xà dọc boong ][ ][ 2 gh KShlWuWu   - Tải trọng boong qui định: h (KN/m 2 ) Sống phụ )(6,4 mS sp  Chiều dày: scsp tt  (mm) Dầm dọc mạn LS dm 2550  , dmdm th 15 ][ ][ 2 ghk ShlWuWu   S: khoảng sườn, h chiều cao cột áp l: k/c từ boong đến đà ngang đáy 2 2 lLSkWu dm 2 1 100ShlWu  (cm 3) Đà ngang đáy đặc mS nđ 5,3 , buồng máy ndtnđ SS 2 K/c giữa các đà ngang đáy thường: nddnndt SSS  (mm) Sườn khỏe 2 1ShlCuskW  S<4,8 (m) t2=8.6 5,2 )5,2( 3 1 2 1   k td t1 = 5,2 1000 1 2  d ShlC (mm) nnb SS  (mm) 0,2L từ mũi, khoang mũi và khoang đuôi: )700,2450min( LSnb  (mm) Sườn ngang LSn 2450  (mm) ][ ][ 2 gh n k hlSWuWu   Tôn boong 5,2.65,1  hSCt nbb (mm) Tôn mạn 6.5044.0  Ltm (mm) Tôn đáy trên 5,2'1  hSC (mm) 5.2 1000 0 2 2  d dCB  (mm) Khu vực buồng máy: 5,1 spspbm tt dmdb SS  (mm) udbW k 2 nbdbhSS (cm 3) Nhập các giá trị: hệ số C h= d + 0,026L l: khoảng cách các mã liên kết 3 1' 2 2 0 2 )5,2(6,8  t C dHtndd +2,5 (mm) Xà ngang boong ][ ][ 2 gh KShlWuWu   - Tải trọng boong qui định: h(KN/m 2 ) Nhập hệ số C Tôn đáy dưới 5.2035.07,4  LdSdd (mm) Chiều rộng tấm tôn K b = 2L + 1000 (mm) Vách 2][ kShlWuWu  h: chiều dài đo giữa 2 nhịp S: khoảng cách giữa các nẹp l: chiều dài nẹp, k = 2,8 2kCShlWu  (cm3 ) 5,22,3  hSv (mm) Nhập S, h, l và C Nhập c= 0,8 nếu liên kết bằng nẹp sct C1’d0 + 2,5 (mm) - Mũi và đuôi tàu uu ww 85,0 '  - LLL 75,025,0 1  ),max( 21 uuu WWW  - Với k = 2,9 15 t h - LLL 75,025,0 1  : k = 1,14 - LL 25,01  và LL 75,01  K = 0,43 tmtmm  75,0 (mm) - Boong tính toán: 30/ hl - Boong chịu lực: 40/ hl 2' hlSCW ndundt  (cm 3) Nhập C; B; 0d ),max( 21   (mm) unbW k 2 dbnbhSS (cm 3) LL 15,01  : 58;0,6 21  CC LL 15,01  : 45;7,4 21  CC Ld 1,01  (m) ),max( 21 ttt  (mm) 2hlCSW nddundd  (cm 3) Nhập 1 ' 20 ,,, tCdH -64- Theo cách bố trí các kết cấu trong thân tàu có các nhóm kết cấu chính sau: - Các kết cấu dọc: Gồm những chi tiết kết cấu bố trí dọc tàu từ mũi đến lái như sống chính, vách dọc, xà dọc mạn, xà dọc boong, sống phụ…đảm bảo độ bền vững và bền chung của tàu. - Các kết cấu ngang: Gồm những chi tiết kết cấu bố trí ngang tàu như xà ngang boong, sườn ngang, sườn khỏe, đà ngang đáy thường, đà ngang đáy khỏe…nhằm mục đích đảm bảo độ bền ngang tàu. - Các kết cấu có dạng tấm phẳng: Tôn đáy, tôn boong, tôn mạn, các vách tàu… Thuật toán tính toán kích thước các chi tiết kết cấu được trình bày như sơ đồ khối 1(Hình 3.11): Theo sơ đồ thì từ những thông tin đầu vào, các nhóm kết cấu được tính song song, các kết cấu sau được tính dựa vào các kết cấu có trước đồng thời bổ sung thêm các công thức và điều kiện còn thiếu, trong quá trình tính giữa các nhóm kết cấu sẽ bổ sung cho nhau những thông tin đã có.  Phân tích thuật toán theo sơ đồ khối 1 Nhóm các kết cấu dọc bao gồm: Sống chính, sống phụ, dầm dọc mạn, xà dọc boong, được tính theo trình tự là: Sống chính Sống phụ Dầm dọc mạn Xà dọc boong. - Theo sơ đồ khối khi tính các kết cấu dọc được bắt đầu từ sống chính với kích thước tính toán được là chiều cao và chiều dày sống. Chiều cao h được tính theo chiều rộng B của tàu, đến đây sẽ tiến hành so sánh với điều kiện là h700(mm), chiều cao được chọn là giá trị lớn hơn. Chiều dày được tính theo công thức và kích thước được chọn là chiều dày của tấm tôn chuẩn lớn hơn gần nhất. - Sống phụ được tính như công thức, kích thước chọn là chiều dày tấm tôn chuẩn có giá trị lớn hơn gần nhất. Khu vực buồng máy thì chiều dày sống phụ chọn lớn hơn chiều dày sống phụ chọn ở khu vực khác 2 (mm) vì chiều dày tôn chuẩn thường là số chẵn. -65- - Khoảng cách dầm dọc mạn tính theo công thức và nhập các giá trị khoảng sườn dọc thường chọn vào để so sánh, giá trị được chọn thường là giá trị chẵn gần lớn hơn gần nhất. - Khoảng cách xà dọc boong được chọn theo giá trị như công thức tính. Nhóm các kết cấu ngang bao gồm: xà ngang boong, sườn khỏe, đà ngang đáy thường, đà ngang đáy đặc, được tính theo trình tự là: Xà ngang boong Sườn khỏe  Đà ngang đáy thường Đà ngang đáy đặc. - Xà ngang boong: Khoảng cách xà ngang boong được tính theo công thức tính khoảng sườn ngang, riêng khu vực mũi và đuôi thì khoảng cách được lấy giá trị nhỏ khi so sánh kết quả tính theo công thức và giá trị kiểm tra nhập vào. - Sườn khỏe: Chiều dày chọn phải lớn hơn giá trị tính và so sánh chọn theo chiều dày tấm tôn tiêu chuẩn lớn hơn gần nhất. - Đà ngang đáy: Khoảng cách các đà ngang đáy thường lấy bằng khoảng sườn ngang, còn các đà ngang đáy đặc thì phải nhỏ hơn 3.5 (m), riêng khu vực buồng máy khoảng cách đó là 2 khoảng sườn. các giá trị môđun chống uốn kkiểm tra theo điều kiện bền, nếu thỏa mãn mới thực hiện bước tính tiếp. Nhóm các kết cấu có dạng tấm mỏng bao gồm: Tôn boong, tôn mạn, tôn đáy trên, tôn đáy dưới, tấm tôn K, vách, được tính theo trình tự là: Tôn boong Tôn mạn Tôn đáy trên Tôn đáy dưới Chiều rộng tấm tôn K Vách. Chiều dày của tôn boong, tôn mạn, tôn đáy trên, tôn đáy dưới và vách được chọn thường lớn hơn giá trị tính theo công thức và bằng chiều dày của tấm tôn tiêu chuẩn gần nhất, các kích thước được chọn trước khi thực hiện bước tính tiếp. Chiều rộng tấm tôn K cũng phải chọn sao cho gần với chiều rộng của các tấm tôn tiêu chuẩn nhập vào. Lưu ý: Tất cả các kích thước được chọn là kết quả của việc so sánh kết quả tính theo công thức và các giá trị chuẩn được nhập vào.  Ưu điểm -66- - Sơ đồ thuật toán đơn giản. - Thời gian thực hiện thuật toán ngắn do quá trình tính các nhóm kết cấu thực hiện song song. - Quá trình tính toán diễn ra đồng thời theo 3 nhóm kết cấu chính, mỗi nhóm có những đặc điểm giống nhau, thuận lợi cho việc tính toán. - Kích thước các kết cấu được lấy lớn hơn giá trị tính theo công thức, giá trị lấy đó được dùng làm dữ liệu để tính cho các kết cấu sau. Do vậy số bước tính càng ít thì sai số cộng dồn đến kết cấu cuối càng nhỏ, độ chính xác đạt được càng cao.  Nhược điểm -Trong quá trình tính, sẽ cùng lúc thực hiện tính cho 3 nhóm kết cấu, khi ứng dụng vào lập trình đòi hỏi khả năng xử lý lớn do vậy chương trình chậm. - Khả năng hỗ trợ cho nhau các dữ liệu đã có không cao do cùng lúc thực hiện nhiều phép tính. 3.2.3. Thuật toán 2  Sơ đồ khối thuật toán 2 -67- Hình 3.12: Sơ đồ khối thuật toán 2 (L < 90 m) KHUNG DÀN BOONG - Môđun chống uốn trong các kết cấu thỏa mãn ][ ][ 2 gh KShlWuWu   - Tải trọng boong qui định: h (KN/m 2 ) Dữ liệu đầu vào của con tàu - Vật liệu thép - Các thông số cơ bản: L, B, H, d… -Yêu cầu về đảm bảo sức bền tàu: ][ uu WW  - Các công thức tính toán theo Quy phạm - Kích thước tiêu chuẩn của tôn Xà ngang boong LS nb 2450  (mm) Tôn boong 5,2.65,1  hSCt nbb (mm) unbW k 2 dbnbhSS (cm 3) udbW k 2 nbdbhSS (cm 3) Nhập hệ số C KHUNG DÀN MẠN – VÁCH CỘT CHỐNG Cột chống l: chiều cao cột chống k0: bán kính quán tinh Vách 2][ kShlWuWu  h: chiều dài đo giữa 2 nhịp S: khoảng cách giữa các nẹp l: chiều dài nẹp,C: hệ số Nẹp vách k = 2,8 Xà dọc boong LS db 2550  (mm) Mạn dbdm SS  , nbnm SS  , ][ ][ 2 ghk ShlWuWu   S: khoảng sườn, h chiều cao cột áp l: k/c từ boong đến đà ngang đáy Sườn khỏe 2 1ShlCuskW  S< 4,8 (m) t = 5,2 1000 1 2  d ShlC 6.5044.0  Ltm (mm) Dầm dọc 2lLSkWu dm (cm 3) - LL 15,01  : 58;0,6 21  CC - LL 15,01  : 45;7,4 21  CC - Ld 1,01  (m) 2kCShlWu  (cm3) 5.22.3  hSv (mm) 0 72,2 233.0 k l WA   )( 2cm cct 0,022 dp + 4,6 (mm) W = k 0W + Sbh Nhậpdp KHUNG DÀN ĐÁY Khoảng cách giữa các đà ngang đáy nmnbndtndd SSSS  Đà ngang đáy đặc mS nđ 5,3 , buồng máy ndtnđ SS  Tôn đáy Sống chính Chiều cao sống chính: 16/Bh  Trong mọi trường hợp )(700 mmh  Sống chính liên tục: LlL sc 75,025,0  Sống phụ K/c giữa các sống phụ: )(6,4 mS sp  Chiều dày: Lt sp 65.0 + 2,5 (mm) Tôn đáy trên 5.28.3  dSdtr (mm) Tôn đáy dưới 5.2035.07,4  LdSdd (mm) Chiều rộng tấm tôn K b = 4,5L + 775 (mm) Chiều dày 5,2 LCtdnd (mm) -Hệ thống ngang: 6,0C , dọc 7,0C Khu vực buồng máy: 5,1 spspbm tt (mm) Nhập các giá trị: hệ số C h= d + 0,026L l: khoảng cách các mã liên kết 0,2L từ mũi, khoang mũi và khoang đuôi: )610,2450min( LS nb  (mm) - Boong tính toán: 30/ hl - Boong chịu lực: 40/ hl K = 0,43 - LLL 75,025,0 1  : k = 1,14 - LL 25,01  & LL 75,01  :k =0,43 - Mũi và đuôi tàu uu ww 85,01  - LLL 75,025,0 1  )30,max(1 uu wW  - Với k = 2,9 tmtmm  75,0 (mm) Nhập c= 0,8 nếu liên kết bằng nẹp Chiều dày: 605,0  Lt sc (mm) Đáy trên unddundt WW 85,0 (cm 3) Đáy dưới: 2hlCSW nddundd  (cm 3) 15/ th -68- Hình 3.12: Sơ đồ khối thuật toán 2 (L  90 m) KHUNG DÀN BOONG - Môđun chống uốn trong các kết cấu thỏa mãn ][ ][ 2 gh KShlWuWu   - Tải trọng boong qui định: h (KN/m 2 ) Dữ liệu đầu vào của con tàu - Vật liệu thép - Các thông số cơ bản: L, B, H, d… -Yêu cầu về đảm bảo sức bền tàu: ][ uu WW  - Các công thức tính toán theo Quy phạm - Kích thước tiêu chuẩn của tôn Xà ngang boong LS nb 2450  (mm) Tôn boong 5,2.65,1  hSCt nbb (mm) unbW k 2 dbnbhSS (cm 3) udbW k 2 nbdbhSS (cm 3) Nhập hệ số C KHUNG DÀN MẠN – VÁCH CỘT CHỐNG Cột chống l: chiều cao cột chống k0: bán kính quán tinh Vách 2][ kShlWuWu  h: chiều dài đo giữa 2 nhịp S: khoảng cách giữa các nẹp l: chiều dài nẹp,C: hệ số Nẹp vách k = 2,8 Xà dọc boong LS db 2550  (mm) Mạn dbdm SS  , nbnm SS  , dmdm th 15 ][ ][ 2 ghk ShlWuWu   S: khoảng sườn, h chiều cao cột áp l: k/c từ boong đến đà ngang đáy Sườn khỏe 2 1ShlCuskW  S<4,8 (m) t2=8.6 5,2 )5,2( 3 1 2 1   k td t1 = 5,2 1000 1 2  d ShlC (mm) 6.5044.0  Ltm (mm) Dầm dọc 2 2 lLSkWu dm 2 1 100ShlWu  (cm 3) - LL 15,01  : 58;0,6 21  CC - LL 15,01  : 45;7,4 21  CC - Ld 1,01  (m) 2kCShlWu  (cm3) 5.22.3  hSv (mm) 0 72,2 233.0 k l WA   )( 2cm cct 0,022 dp + 4,6 (mm) W = k 0W + Sbh Nhậpdp KHUNG DÀN ĐÁY Khoảng cách giữa các đà ngang đáy: nmnbndtndd SSSS  Đà ngang đáy đặc mS nđ 5,3 , buồng máy ndtnđ SS  Sống chính Chiều cao sống chính: 16/Bh  , trong mọi trường hợp )(700 mmh  Sống chính liên tục: LlL sc 75,025,0  Hệ số: 0 ' 1 , dC Sống phụ Khoảng cách giữa các sống phụ: )(6,4 mS sp  ,Chiều dày: scsp tt  (mm), LlL sp 75,025,0  Tôn đáy trên 5,2'1  hSC (mm) 5.2 1000 0 2 2  d dCB  (mm) Tôn đáy dưới 5.2035.07,4  LdSdd (mm) Chiều rộng tấm tôn K b = 2L + 1000 (mm) 3 1' 2 2 0 2 )5,2(6,8  t C dHtndd +2,5 (mm) Khu vực buồng máy 5,1 spspbm tt (mm) Nhập các giá trị: hệ số C h= d + 0,026L l: khoảng cách các mã liên kết 0,2L từ mũi, khoang mũi và khoang đuôi: )700,2450min( LSnb  (mm) - Boong tính toán: 30/ hl - Boong chịu lực: 40/ hl K = 0,43 15 t h - LLL 75,025,0 1  : k = 1,14 - LL 25,01  và LL 75,01  : K = 0,43 - Mũi và đuôi tàu uu ww 85,01  - LLL 75,025,0 1  ),max( 21 uUU WWW  - Với k = 2,9 tmtmm  75,0 (mm) Nhập c= 0,8 nếu liên kết bằng nẹp Chiều dày: sct C1’d0 + 2,5 (mm) Đáy trên: 2' hlSCW ndundt  (cm 3) Đáy dưới 2hlCSW nddundd  (cm 3) ),max( 21 ttt  Nhập C; B; 0d ),max( 21   Nhập 1 ' 20 ,,, tCdH -69- Tính toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo loại khung dàn chính trong thân tàu thỏa mãn Quy phạm Việt Nam. Phân chia các kết cấu thân tàu thành các nhóm khung dàn chính sau: - Khung dàn boong: Xà ngang boong, xà dọc boong, tôn boong. - Khung dàn mạn: Sườn thường, sườn khỏe, tôn mạn, xà dọc mạn. - Khung dàn đáy: Sống chính, sống phụ, đà ngang đáy đặc, đà ngang đáy thường, tôn đáy trên, tôn đáy dưới. - Ngoài ra, vách và cột chống cũng là các kết cấu tham gia quan trọng vào đảm bảo độ bền kết cấu thân tàu. Thuật toán tính toán kích thước các chi tiết kết cấu được trình bày như sơ đồ khối 2 (Hình 3.12): Theo sơ đồ thì các nhóm kết cấu được tính theo thứ tự từ trên xuống dưới theo phương thẳng đứng. Từ dữ liệu thông tin đầu vào trình tự tính toán bắt đầu từ khung dàn boong, đến khung dàn mạn và cuối cùng là khung dàn đáy. Trong quá trình tính các kết quả tính toán ở khung dàn trước được dùng làm dữ liệu đầu vào để tính cho khung dàn sau.  Phân tích thuật toán theo sơ đồ khối 2 Theo sơ đồ khối thuật toán 2, các kết cấu của khung dàn boong được tính toán trước. Khung dàn boong với các kết cấu chính như xà dọc boong, xà ngang boong , tôn boong được thực hiện tính đồng thời. Kết quả tính của các kết cấu được dùng làm dữ liệu chung cho các phép tính trong khung dàn. - Xà ngang boong với khoảng cách được tính theo công thức Quy phạm, riêng khu vực mũi và đuôi ta chọn giá trị nhỏ hơn khi so sánh kết quả tính với điều kiện quy định tùy thuộc chiều dài tàu. Kiểm tra bền xà ngang boong theo công thức thỏa mãn điều kiện bền của khung dàn boong. - Tôn boong: Chiều dày tính theo khoảng cách của các dầm ngang, tải trọng boong và hệ số phụ thuộc khu vực C. -70- - Xà dọc boong: Khoảng cách chuẩn tính theo công thức quy định, kiểm tra bền theo công thức. Toàn bộ kết quả tính chọn của khung dàn boong được sử dụng làm dữ liệu đầu vào để tính khung dàn mạn, vách, cột chống. - Mạn tàu với dữ liệu đầu vào là công thức tính các kết cấu như tôn mạn, sườn mạn, dầm dọc mạn, điều kiện kiểm tra bền theo Quy phạm và khoảng sườn, khoảng cách dầm dọc được lấy từ phần tính của boong, kích thước tiêu chuẩn của tôn. + Điều kiện bền của dầm dọc tính theo công thức nếu không thỏa mãn thì bước tính sẽ lặp lại từ các điều kiện đầu vào. + Kết quả tính tôn mạn theo công thức, đến đây máy sẽ tự chọn chiều dày tôn khi so sánh với chiều dày tấm tôn tiêu chuẩn. + Sườn khỏe được kiểm tra bền theo công thức, nếu không thỏa mãn sẽ lập lại bước tính từ điều kiện đầu vào. Chiều dày của sườn tính theo công thức và được chọn khi so sánh với các yêu cầu đưa vào. - Vách: Dữ liệu đầu vào là công thức kiểm tra sức bền uốn, chiều dài giữa các nhịp, khoảng cách nẹp vách, chiều dài nẹp. Nếu môđun chống uốn không thỏa mãn sẽ được lặp lại, chiều dày tấm tôn vách được chọn theo tấm tôn tiêu chuẩn cận trên của giá trị tính. - Cột chống: Diện tích tối thiểu được tính theo chiều dài và tải trọng đỡ quy định của cột, từ đây xác định được đường kính ngoài của cột làm dữ liệu tính chiều dày cột chống. Khung dàn đáy chịu toàn bộ tải trọng từ hai khung dàn trên, do vậy kết quả tính của chúng ảnh hưởng lớn đến kích các kết cấu của khung dàn dáy. - Tôn đáy: Tôn đáy dưới, đáy trên và dải tôn giữa đáy được tính theo công thức và chỉ phụ thuộc vào chiều dài tàu L, chiều chìm tàu d, khoảng sườn S mà không ảnh hưởng tới nhau. Do vậy các bước tính thực hiện theo trình tự, kết quả tính sẽ so sánh với kích thước tiêu chuẩn của tôn chuẩn, chọn ra kích thước cận trên gần nhất. - Đà ngang đáy: Khoảng cách đà ngang đáy chọn theo khoảng sườn, riêng đà ngang đáy đặc chọn theo quy định. Chiều dày của tấm đà ngang đáy đặc tính theo công -71- thức và chọn theo chiều dày tấm tôn chuẩn nhập vào so sánh. - Sống chính: Dữ liệu đầu vào là chiều cao sống h theo đăng kiểm, chiều dài tàu L, các hệ số. Kích thước sống được tính theo công thức và phải thỏa mãn điều kiện. - Sống phụ: Trước khi tính chiều dày, kích thước sống phải thỏa mãn điều kiện đầu vào, tiếp theo là việc tính chọn kích thước sống phụ.  Ưu điểm - Các chi tiết kết cấu được tính theo trình tự khung dàn theo phương chịu lực thẳng đứng từ trên xuống, do vậy thuận lợi trong việc kiểm tra theo điều kiện bền chung cũng như độ bền cục bộ. - Tăng khả năng bổ sung các dữ kiện cần thiết của các bước tính có trước cho các bước tính tiếp. - Các kết cấu trong khung dàn dễ dàng chia sẻ thông tin với nhau.  Nhược điểm - Thời gian thực hiện nhiều hơn so với thuật toán 1. - Sơ đồ tính toán hơi phức tạp. - Do toàn bộ các kết quả tính ở khung dàn trên được dùng làm dữ kiện để tính cho các kết cấu của khung dàn sau, vì vậy toàn bộ các sai số cộng dồn ở trên ảnh hưởng đến các kết cấu sau. Độ chính xác tính của các kết cấu sau không cao. 3.2.4. Thuật toán 3  Sơ đồ khối thuật toán 3 -72- Hình 3.13: Sơ đồ khối thuật toán 3 (L < 90 m) Dữ liệu đầu vào của con tàu - Vật liệu thép - Các thông số cơ bản: L, B, H, d… - Yêu cầu về đảm bảo sức bền tàu: ][ uu WW  - Các công thức tính toán theo Quy phạm - Kích thước tiêu chuẩn của tôn TÔN BAO KẾT CẤU GIA CƯỜNG Sống chính Chiều cao sống chính: 16/Bh  trong mọi trường hợp )(700 mmh  Sống chính liên tục: LlL sc 75,025,0  Xà dọc boong ][ ][ 2 gh KShlWuWu   ddb SS  Chiều cao/chiều dày: 15/ th Sống phụ K/c giữa sống: )(6,4 mS sp  Chiều dày: Lt sp 65.0 + 2,5 (mm) Dầm dọc mạn ddm SS  , ][ ][ 2 ghk ShlWuWu   S: khoảng sườn, h chiều cao cột áp l: k/c từ boong đến đà ngang đáy 2lLSkWu dm (cm 3) - với k = 2,9 Đà ngang đáy đặc mS nđđ 5,3 , buồng máy ndtnđđ SS 2 skndd SS  (mm) Đà ngang đáy thường nddnndt SSS  Đáy dưới: 2hlCSW nddundd  (cm 3) Hệ số C,h= d + 0,026L l: khoảng cách các mã liên kế Sườn khỏe Khoảng cách sườn: S< 4,8 (m) Mô đun chống uốn 2 1ShlCuskW  unbW k 2 dbnbhSS (cm 3) Khoảng sườn LSn 2450  (mm), LSd 2550 (mm) Tôn boong 5,2.65,1  hSCt nbb (mm) Tôn mạn 6.5044.0  Ltm (mm) Tôn đáy trên 5.28.3  dSdtr (mm) Chiều dày: 5,2 LCtdnd (mm) -Hệ thống ngang: 6,0C ; dọc 7,0C Xà ngang boong ][ ][ 2 gh KShlWuWu   , nnb SS  (mm) 0,2L từ mũi, khoang mũi và khoang đuôi: )610,min( nnb SS  (mm) - Tải trọng qui định: h(KN/m 2 ) Nhập hệ số C Tôn đáy dưới 5.2035.07,4  LdSdd (mm) Chiều rộng tấm tôn K b = 4,5L + 775 (mm) Vách 2][ kShlWuWu  h: chiều dài đo giữa 2 nhịp S: khoảng cách giữa các nẹp l: chiều dài nẹp, k = 2,8 2kCShlWu  (cm3) 5,22,3  hSv (mm) Nhập S, h, l và C Nhập c= 0,8 nếu liên kết bằng nẹp Chiều dày: 605,0  Lt sc (mm) Mũi và đuôi tàu uu ww 85,01  LLL 75,025,0 1  )30,max(1 uu wW  - LLL 75,025,0 1  : k = 1,14 - LL 25,01  & LL 75,01  K = 0,43 tmtmm  75,0 (mm) - LL 15,01  : 58;0,6 21  CC - LL 15,01  : 45;7,4 21  CC Đáy trên: unddundt WW 85,0 (cm3) udbW k 2 nbdbhSS (cm 3) Chiều dày t = 5,2 1000 1 2  d ShlC (mm) Ld 1,01  (m) Khu vực buồng máy 5,1 spspbm tt (mm) - Boong tính toán: 30/ hl - Boong chịu lực: 40/ hl -73- Hình 3.13: Sơ đồ khối thuật toán 3 (L  90 m) Dữ liệu đầu vào của con tàu - Vật liệu thép - Các thông số cơ bản: L, B, H, d… - Yêu cầu về đảm bảo sức bền tàu: ][ uu WW  - Các công thức tính toán theo Quy phạm - Kích thước tiêu chuẩn của tôn TÔN BAO KẾT CẤU GIA CƯỜNG Sống chính Chiều cao sống chính: 16/Bh  Trong mọi trường hợp )(700 mmh  Sống chính liên tục: LlL sc 75,025,0  Xà dọc boong ][ ][ 2 gh KShlWuWu   ddb SS  Chiều cao/chiều dày: 15/ th Sống phụ K/c giữa sống: )(6,4 mS sp  Chiều dày: scsp tt  (mm) Dầm dọc mạn ddm SS  , ][ ][ 2 ghk ShlWuWu   S: khoảng sườn, h chiều cao cột áp l: k/c từ boong đến đà ngang đáy 2 2 lLSkWu dm 2 1 100ShlWu  (cm 3) Đà ngang đáy đặc mS nđđ 5,3 , buồng máy ndtnđđ SS 2 , skndd SS  Đà ngang đáy thường nddnndt SSS  Đáy dưới: 2hlCSW nddundd  (cm 3) Hệ số C,h= d + 0,026L l: khoảng cách các mã liên kế Sườn khỏe Khoảng cách sườn S< 4,8 (m) Mô đun chống uốn 21ShlCuskW  unbW k 2 dbnbhSS (cm 3) Khoảng sườn LSn 2450  (mm), LSd 2550 (mm) Tôn boong 5,2.65,1  hSCt nbb (mm) Tôn mạn 6.5044.0  Ltm (mm) Tôn đáy trên 5,2'1  hSC (mm) 5.2 1000 0 2 2  d dCB  (mm) Xà ngang boong ][ ][ 2 gh KShlWuWu   , nnb SS  (mm) 0,2L từ mũi, khoang mũi và khoang đuôi: )700,min( nnb SS  (mm) - Tải trọng qui định: h(KN/m 2 ) Nhập hệ số C Tôn đáy dưới 5.2035.07,4  LdSdd (mm) Chiều rộng tấm tôn K b = 4,5L + 1000 (mm) Vách 2][ kShlWuWu  h: chiều dài đo giữa 2 nhịp S: khoảng cách giữa các nẹp l: chiều dài nẹp, k = 2,8 2kCShlWu  (cm3) 5,22,3  hSv (mm) Nhập S, h, l và C Nhập c= 0,8 nếu liên kết bằng nẹp Chiều dày: 5,2' 01  dCt sc (mm) Mũi và đuôi tàu uu ww 85,0' LLL 75,025,0 1  : ),max( 211 uuu WWW  - LLL 75,025,0 1  : k = 1,14 - LL 25,01  & LL 75,01  K = 0,43 tmtmm  75,0 (mm) - LL 15,01  : 58;0,6 21  CC - LL 15,01  : 45;7,4 21  CC Đáy trên: 2' hlSCW ndundt  (cm 3) udbW k 2 nbdbhSS (cm 3) Chiều dày t2=8.6 5,2 )5,2( 3 1 2 1   k td (mm) t1 = 5,2 1000 1 2  d ShlC (mm) Khu vực buồng máy 5,1 spspbm tt (mm) Nhập C; B; 0d ),max( 21   - Boong tính toán: 30/ hl - Boong chịu lực: 40/ hl ),max( 21 ttt  (mm) 3 1' 2 2 0 2 )5,2(6,8  t C dHtndd +2,5 (mm) -74- Tính toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo chức năng chính của các kết cấu trong thân tàu thỏa mãn Quy phạm Việt Nam. Theo chức năng chính của các chi tiết kết cấu trong thân tàu thì kết cấu thân tàu gồm: - Phần tôn bao bên ngoài: Tôn boong, tôn mạn, tôn đáy… - Phần gia cường bên trong: Xà ngang boong, xà dọc boong, xà dọc mạn, sườn, đà ngang đáy, sống chính, sống phụ…bố trí vuông góc với nhau. Thuật toán tính toán kích thước các chi tiết kết cấu được trình bày như sơ đồ khối 3 (Hình 3.13): Theo sơ đồ thì toàn bộ kết cấu thân tàu được tính song song theo 2 nhóm chức năng chính: Phần tôn bao bên ngoài và kết cấu gia cường bên trong, các kết cấu được tính theo sơ đồ trình bày.  Phân tích thuật toán theo sơ đồ khối 3 Tôn bao bao gồm: tôn boong, tôn mạn, tôn đáy. Được tính theo trình tự là: Tôn boong Tôn mạn Tôn đáy trên Tôn đáy dưới Chiều rộng tấm tôn K Vách. Toàn bộ quá trình tính theo trình tự sơ đồ khối, khi mỗi kết cấu được tính song tiến hành so sánh với kích thước tấm tôn chuẩn để chọn ra kích thước của kết cấu. Khi một kết cấu được tính chọn song sẽ được dùng làm thực hiện bước tính chọn cho kết cấu tiếp theo. Nhóm kết cấu gia cường: bao gồm: Xà dọc boong, dầm dọc mạn, sống chính sống phụ, xà ngang boong, sườn khỏe, đà ngang đáy thường, đà ngang đáy đặc. trình tự tính toán các kết cấu được trình bày như sơ đồ khối (Hình 3.13). Với cách bố trí các nhóm kết cấu chính như sơ đồ khối, thì các kết cấu được chia làm hai nhóm kết cấu là: Nhóm các kết cấu dọc và nhóm các kết cấu ngang. Trình tự tính các kết cấu theo phương thẳng đứng từ mạn và kết thúc ở đáy. Để quá trình tính thực hiện theo sơ đồ thì mỗi bước tính song phải tiến hành kiểm tra theo điều kiện đầu vào, nếu không thỏa mãn bước tính đó sẽ được lập lại từ bước trên, thỏa mãn thì ta chọn được kích thước kết cấu và thực hiện bước tính các kết cấu tiếp theo. -75-  Ưu điểm - Sơ đồ thuật toán tương đối đơn giản. - Toàn bộ kết cấu được tính theo 2 nhóm chính song song, do vậy sai số cộng dồn của chúng không ảnh hưởng nhau dẫn đến sai số nhỏ, độ chính xác cao. - Nhóm kết cấu gia cường cũng được chia ra hai nhánh tính, với các kết cấu trong các khung dàn chính song song nhau tạo điều kiện bổ sung cho nhau.  Nhược điểm - Theo sơ đồ thuật toán, không thuận lợi cho việc kiểm tra theo sức bền chung tàu. - Cùng lúc thực hiện các phép tính của các kết cấu không cùng chung đặc điểm, do vậy đòi hỏi không gian lớn và khả năng xử lý lớn. Kết Luận Như ta đã phân tích, một thuật toán tốt thỏa mãn yêu cầu đặt ra của bài toán, cũng như mục đích của người lập phải thỏa mãn được những điều kiện sau: - Cho ra kết quả tính chính xác nhất. - Thực hiện trong thời gian nhanh nhất - Công sức bỏ ra là tối thiểu, nghĩa là các bước tính toán hữu hạn nhất. - Các yêu cầu về bộ nhớ, thiết bị lưu trữ, tốc độ xử lý… để dễ dàng ứng dụng vào lập trình chương trình tính trên máy. Với mỗi cách tính và phương pháp tính khác nhau ta có thể đưa ra được những thuật toán khác nhau. Do đó với mỗi thuật toán ta sẽ đạt được kết quả với độ chính xác riêng, việc đánh giá thuật toán có phù hợp với bài toán và đảm bảo được yêu cầu đặt hay không cần có kiểm nghiệm thực tế. Thuật toán được lựa chọn trong đề tài dừng lại ở mức độ nghiên cứu lý thuyết, đánh giá định tính vì vậy cần có chương trình tính toán để kiểm nghiệm và so sánh. Từ những phân tích, so sánh ưu, nhược điểm của các thuật toán cũng như yêu cầu của một thuật toán tốt nhất, ta thấy rằng thuật toán 1 có những ưu điểm hơn so -76- với các thuật toán còn lại. Vậy ta chọn thuật toán 1 để thiết kế kết cấu tàu vỏ thép đảm bảo yêu cầu của Quy phạm Việt Nam.