Đề tài : Thiết kế tàu chở hàng khô vùng biển hoạt động không hạn chế

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÀU Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tùng Lớp : VTT49-DH2 Giáo viên hướng dẫn : Thầy : Trần Văn Địch HẢI PHÒNG 2011 ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TÀU CHỞ HÀNG KHÔ VÙNG BIỂN HOẠT ĐỘNG KHÔNG HẠN CHẾ Tàu có các kích thước chủ yếu sau: L= 125,4 m B = 25,5 m D = 12,6 m d = 11,2 m I,GIỚI THIỆU CHUNG: Tàu thiết kế là tàu chở hàng khô,vỏ thép kết cấu hàn.Hoạt động trong vùng biển không hạn chế. Vật liệu đóng tàu là thép cấp A có REH = 235 MPa. Tàu có các kích thước chủ yếu sau: L= 125,4 m B = 25,5 m D = 12,6 m d = 11,2 m Với các thông số trên của tàu ta dùng QUY PHẠM PHÂN CẤP VÀ ĐÓNG TÀU BIỂN VỎ THÉP TCVN 6259 2A: 2003. II,HỆ THỐNG KẾT CẤU,KHOẢNG,SƯỜN,PHÂN KHOANG: II.1,Hệ thống kết cấu: II.1.1,Vùng giữa tàu: (Vùng khoang hàng) Dàn đáy kết cấu hệ thống dọc. Dàn mạn kết cấu hệ thống ngang. Dàn boong kết cấu hệ thống hỗn hợp. Dàn vách: Ta có: kết cấu vách phẳng gồm toàn nẹp đứng, có nẹp khỏe. II.1.2) Vùng buồng máy: Dàn đáy kết cấu hệ thống ngang. Dàn mạn kết cấu hệ thống ngang. Dàn boong kết cấu hệ thống ngang. Dàn vách kết cấu vách phẳng gồm nẹp đứng,có nẹp đứng khoẻ,sống nằm (sơ đồ b) II.1.3) Vùng mũi: Dàn đáy kết cấu hệ thống ngang. Dàn mạn kết cấu hệ thống ngang. Dàn boong kết cấu hệ thống ngang. Dàn vách kết cấu vách phẳng gồm nẹp đứng,có nẹp đứng khoẻ,sống nằm (sơ đồ b). II.1.4) Vùng đuôi: Dàn đáy kết cấu hệ thống ngang. Dàn mạn kết cấu hệ thống ngang. Dàn boong kết cấu hệ thống ngang. Dàn vách kết cấu vách phẳng gồm nẹp đứng,có nẹp khoẻ,sống nằm (sơ đồ b). II.2)Khoảng sườn: II.2.1)Khoảng sườn giữa tàu: a, Vùng giữa tàu: Theo điều 5.2.1 ta có: Khoảng cách giữa các cơ cấu ngang: a = 2.L + 450 = 2 . 125,4 +450 = 700,8 (mm) chọn a = 700 (mm) Theo điều 5.2.2 ta có: Khoảng cách giữa các cơ cấu dọc: a = 2.L + 550 = 2.125,4 + 550 = 800,8 (mm) chọn a = 800 (mm) II.2.2)Khoảng sườn buồng máy: Theo điều 5.2.1 ta có: Khoảng sườn vùng buồng máy: a = agiữa = 700(mm) chọn a = 700(mm) II.2.3)Khoảng sườn vùng mũi: Theo điều 5.2.1 ta có: Khoảng sườn vùng mũi: a = min(agiữa,610) chọn a = 610 (mm) II.2.3) Khoảng sườn vùng đuôi: Theo điều 5.2.1 ta có: a = min(agiữa,610) Chọn a = 610 (mm) II.3)Phân khoang: a,Chiều dài khoang mũi: min (0,05L;10m) Lmũi 0,08L Suy ra: 6,27m Lmũi 10,032m Chọn Lmũi = 7,3m Với Lmũi là khoảng cách tính từ đường vuông góc mũi đến vách chống va mũi. b,chiều dài khoang đuôi: 0,05L£ Lđuôi £0,08L Suy ra: 6,27m £ Lđuôi £ 10,032m Chọn Lđuôi = 9,15m Với Lđuôi là khoảng cách tính từ đường vuông góc mũi đến vách chống va đuôi. c,Chiều dài khoang máy: LKM = 0,1L ¸ 0,15L Suy ra: LKM = 12,54 m ¸ 18,81m Chọn LKM = 17,5 m d,Chiều dài khoang hàng: LKH £ 30m(Tàu hàng khô) Chọn LKH = 17,5 m e,Chiều dài khoang trung gian: Khoang trung gian mũi: LTGM = 2,44m Khoang trung gian mũi: LTGD=2,44m *Chọn vách dọc: Tra bảng 2A/11.1 ta có: Số lượng vách kín nước tối thiểu: 7 Khoang đuôi: Từ sườn 0 đến sườn 15 dài: 9,15m Khoang trung gian đuôi: Từ sườn 15 đến sườn 20 dài: 2,44m Khoang máy: Từ sườn 20 đến sườn 46 dài: 17,5m Khoang hàng 1: Từ sườn 46 đến sườn 72 dài: 17,5m Khoang hàng 2: Từ sườn 72 đến sườn 98 dài: 17,5m Khoang hàng 3: Từ sườn 98 đến sườn 124 dài: 17,5m Khoang hàng 4: Từ sườn 124 đến sườn 150 dài: 17,5m Khoang hàng 5: Từ sườn 150 đến sườn 176dài: 17,5m Khoang trung gian mũi:Từ sườn176 đến sườn181dài: 2,44m Khoang mũi: Từ sườn 181 đến sườn 192 dài: 7,32m III.KẾT CẤU KHOANG HÀNG: Sơ đồ kết cấu: III.1) Dàn vách: III.1.1)Tôn vách: Sơ đồ: Theo điều 11.2.1 ta có: Chiều dày tôn vách: t = 3,2S + 2,5 (mm) Trong đó: S- Khoảng cách nẹp gia cường cho vách (m). S = 0,8 m h-Khoảng cách thẳng đứng đo từ cạnh dưới của tấm tôn vách đến boong vách ở đường tâm tàu,trong mọi trường hợp lấy h ³ 3,4 m -Tấm 1(Tấm dưới cùng): - Theo điều 11.2.2, mục 1, chiều dày dải dưới cùng của tôn vách ít nhất phải lớn hơn 1mm so với chiều dày tính toán theo công thức trên. Chiều dày t1 = 3,2.S.1 +2,5 +1 (mm) h1 = D + B/50 =13,11(m) Lấy h1 = 13 m Suy ra t1 = 12,73 mÞ Chọn t1 = 13 (mm) - Theo điều 11.2.2, mục 2, ở đoạn có đáy đôi, dải dưới cùng tôn vách ít nhất phải lên đến 610mm cao hơn mặt tôn đáy trên, và theo điều 4.2.2, chiều cao tiết diện sống chính không nhỏ hơn B/16, trừ trường hợp được đăng kiểm chấp nhận đặc biệt. - Chiều cao đáy đôi: d0 = max( B/16; 700mm) = max( 1594mm; 700mm) 1600 (mm) chiều rộng b1 ³ d0 + 610 = 1600 + 610 = 2210 (mm) chọn b1= 2500 (mm) chiều rộng tấm tôn là b1 = 2500 (mm) -Tấm 2: h2 = h1 –b1 = 10,5 (m) Suy ra: t2 = 11,8 mm Chọn t2= 12 mm Chiều rộng tấm tôn là: b2 = 2000(mm) -Tấm 3: h3 = h2 – b2 = 8,5 (m) Suy ra: t3 = 10,96 mm Chọn t3 = 11 mm Chiều rộng tấm tôn là: b3 = 2000 mm -Tấm 4: h4 = h3 – b3 = 6,5 (m) Suy ra: t4 = 10,02 (mm) Chọn t4 = 11 (mm) Chiều rộng tấm tôn là: b4 = 2000(mm) -Tấm 5: h5 = h4 – b4 = 4,5 (m) Suy ra: t5 = 8,93 (mm) Chọn t5 = 9 (mm) Chiều rộng tấm tôn là: b5 = 2000 (mm) Vậy kích thước của các tấm tôn trên dải vách là: Tấm tôn thứ 5 của vách: b x t = 2000 x 9 (mm) Tấm tôn thứ 4 của vách: b x t = 2000 x 11 (mm) Tấm tôn thứ 3 của vách: b x t = 2000 x 11 (mm) Tấm tôn thứ 2 của vách: b x t = 2000 x 12 (mm) Tấm tôn thứ 1 của vách: b x t = 2500 x 13 (mm) III.1.2)NẸP VÁCH: *Nội boong: -Nẹp thường: Theo điều 11.2.3 ta có: Momen chống uốn kể cả mép kèm được xác định theo biểu thức: W=2,8.C.a.h. () Trong đó: C: Hệ số phụ thuộc liên kết mút nẹp. Tra bảng 2A/11.2 ta có: C = 0,8 l1 - Chiều dài nhịp nẹp của nội boong và cũng là chiều cao nội boong.l1 = 6,5 (m) a – Khoảng cách nẹp gia cường cho vách.(m) a = 0,8 (m) h1 - khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l đến đỉnh của boong vách đo tại tâm tàu.(m) h1 = l1/2 + l2 = 3,25 + 5,01 = 8,26 (m) Vậy: W = 2,8.0,8.0,8.8,26.= 625,4 () +Mép kèm: b = min(0,2l ; a) = min( 1300;800) = 800 (mm) Chiều dày mép kèm: s = tmin = 9 (mm) (tôn vách trong khoang hàng chính) Vậy kích thước của mép kèm là: b x s = 800 x 9 (mm) -Chọn thép: Nẹp được sử dụng là thép góc không đều cạnh (thép chữ L) STT Fi(cm2) Zi(cm) Fi.Zi(cm3) Fi.Z2i(cm4) i0(cm4) 1 72 0,45 32,4 14,58   - 2 48,3 17,93 866,019 1689,228 3147 ∑ 120,3 898,419 18689,3 e = B/A = 7,468 (cm) Zmax = max (e,s+h-e) = max (7,468;18,431) = 18,431 (cm) J = C - .A = 11979,77 () W = J/Zmax = 649,95 () Sai số momen chống uốn là D = 3,778 % Kết luận: Cơ cấu thoả mãn quy phạm. Vậy chọn nẹp vách có quy cách: L250x160x12 (mm) 160 12 250 9 800 -Nẹp khoẻ: Theo điều 11.2.6: Mômen chống uốn kể cả mép kèm xác định theo biểu thức: W = 4,75.S.h. () Trong đó: l1-Chiều dài nhịp nẹp và bằng chiều cao boong trên.l1 = 6,5 (m) S-Chiều rộng của vùng mà sống phải đỡ.(m).S = 0,8(m) h1 - Khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l1 đến đỉnh của boong vách đo tại tâm tàu.(m).h1=8,26(m) Vậy: W = 4,75.0,8.8,26. = 1326,15 () Chọn thép làm vách có quy cách là thép chữ T +Mép kèm: b = min(0,2l ; a) = min( 1300 ; 800) = 800 (mm) Chiều dày của mép kèm : z = (tôn vách trong khoang hàng chính) s = 9 (mm) Vậy kích thước của mép kèm là: b x s = 800 x 9 (mm) STT Fi(cm2) Zi(cm) Fi.Zi(cm3) Fi.Z2i(cm4) i0(cm4) 1 72 0,45 32,4 14,58   - 2 80 10,9 872 9504,8 2666,67 3 60 22,9 1374 31464,6 ∑ 212 2278,4 19529,23 Fi.Z2i(cm4) i0(cm4) e= 10,75 Zmax= 14,153 J= 19164,3 W= 1354,1 %W= 2,064 % Vậy chọn thép làm nẹp khỏe có quy cách là: *Boong trên: -Nẹp thường: Theo điều 11.2.3 ta có: Momen chống uốn kể cả mép kèm được xác định theo biểu thức: W=2,8.C.a.h. () Trong đó: C: Hệ số phụ thuộc liên kết mút nẹp. Tra bảng 2A/11.2 ta có: C = 0,8 l2 - Chiều dài nhịp nẹp và bằng chiều cao boong thứ 2 (boong trên).l2 = 5,01 (m) a – Khoảng cách nẹp gia cường cho vách.(m) a = 0,8 (m) h2 - khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l đến đỉnh của boong vách đo tại tâm tàu.(m) h2 = l2/2 = 2,505 (m) < 6(m) Chọn h2 = 1,6 + 0,8.2,505 = 3,204 (m) Vậy: W = 2,8.0,8.0,8.3,204.= 180,2() +Mép kèm: b = min(0,2l ; a) = min(1002;800) = 800 (mm) Chiều dày mép kèm: s = tmin = 9 (mm) (tôn vách trong khoang hàng chính) Vậy kích thước của mép kèm là: b x s = 800 x 9 (mm) +Chọn thép: Nẹp được sử dụng là thép góc không đều cạnh (thép chữ L) STT Fi(cm2) Zi(cm) Fi.Zi(cm3) Fi.Z2i(cm4) i0(cm4) 1 72 0,45 32,4 14,58 - 2 24,3 9,95 241,8 2405,8 360 ∑ 96,3 274,19 2780,34 e = B/A = 2,85 (cm) Zmax = max (e,s+h-e) = max (2,85;10,553) = 10,553 (cm) J = C - .A = 1999,68 () W = J/Zmax = 189,5 () Sai số momen chống uốn là D = 4,9 % Kết luận: Cơ cấu thoả mãn quy phạm. Vậy chọn nẹp vách có quy cách: L125x80x10 (mm) 80 10 125 9 800 -Nẹp khoẻ: Theo điều 11.2.6: Mômen chống uốn kể cả mép kèm xác định theo biểu thức: W = 4,75.S.h. () Trong đó: l2-Chiều dài nhịp nẹp và bằng chiều cao boong trên.l2 = 5,01 (m) S-Chiều rộng của vùng mà sống phải đỡ.(m).S = 0,8 (m) h2 - Khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l2 đến đỉnh của boong vách đo tại tâm tàu.(m) h2 = 3,204 (m) Vậy: W = 4,75.0,8.3,204. = 305,6() +Mép kèm: b = min(0,2l ; a) = min( 1002 ; 800) = 800 (mm) Chiều dày của mép kèm : z = (tôn vách trong khoang hàng chính) s = 9 (mm) Vậy kích thước của mép kèm là: b x s = 800 x 9 (mm) Chọn thép làm vách có quy cách là thép chữ T STT Fi(cm2) Zi(cm) Fi.Zi(cm3) Fi.Z2i(cm4) i0(cm4) 1 72 0,45 32,4 14,58   - 2 20 5,9 118 696,2 166,67 3 27 12,4 334,8 4151,52 ∑ 119 485,2 5029 e= 4,08 Zmax= 9,822 J= 3050,7 W= 310,57 %W= 1,6 < 5% Vậy chọn thép làm nẹp khỏe có quy cách là: III.2)DÀN ĐÁY KHOANG HÀNG: a)Sơ đồ kết cấu: b)Chiều dày tôn: *Tôn đáy ngoài: Chiều dày tôn đáy ngoài phải được tính toán cho 2 trường hợp đó là chiều dày tối thiểu và chiều dày theo tải trọng. -Chiều dày tối thiểu: tmin = = (mm) -Chiều dày tôn đáy khi kết cấu ở hệ thống dọc: t = + 2,5 (mm) C1 – Hệ số được cho như sau: C1 = 1 nếu L 230 (m) C1 = 1,07 nếu L 400(m) Chọn: C1 = 1 C2 – Hệ số được cho như sau: C2 = và fB- Tỉ số mô đun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu tính theo lí thuyết chia cho mô đun chống uốn thực của tiết diện thân tàu tính với đáy.Chọn fB = 1 ;X – Khoảng cách từ tấm khảo sát đến mũi tàu(tấm ở phía trước sườn giữa) hoặc khoảng cách đến đuôi tàu (tấm ở phía sau sườn giữa). S- Khoảng cách cơ cấu dọc đáy.S = 0,8 (m). d-Chiều chìm tàu.d = 11,2 (m) L’- Lấy bằng chiều dài tàu(m).Tuy nhiên,nếu L > 230m thì lấy L’ = 230 (m).Chọn L’ = L =125,5 (m) h1 – Chiều cao cột áp lấy theo: (a) Vùng 0,3L kể từ mũi tàu: h1 = (b) Các vùng khác vùng (a): h1 = 0 -Xét trong vùng: 0X<0,1LTa chọn X=O,1L ;x=0,1L/0,3L=1/3 suy ra: C2 = = 3 < 3,78 Chọn C2 = 3,78 Ta có h1=9/4.(17-20.0,71).(1-1/3)=2,8(m) Vậy: t = Chọn t = 16 (mm) -Xét trong vùng 0,1L0,3L Ta chọn X =0,2L ;x=0,2L /0,3L=2/3 C2=3,51 < 3,78 nên chọn C2 = 3,78 h1 = = 0,7 t =+ 2,5 = 14,7 (mm) Vậy chọn chiều dày tôn đáy vùng này là: t = 15(mm) -Xét trong vùng: X> 0,3LTa chọn X=O,3L ;x=0,3L/0,3L=1 C2 = 4,45 >3,78 và h1 = 0 t = =16,56 (mm) Vậy chọn chiều dày tôn đáy vùng này là: t = 17 (mm) -Dải tôn giữa đáy: Theo quy phạm 2-A/14.2.1 dải tôn giữa đáy phải có chiều rộng không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: b = 2L + 1000 = 1251 (mm) Theo 14.2.1.2 chiều dày tôn giữa đáy lớn hơn chiều 2 mm so với tôn đáy ngoài ở đoạn giữa tàu. Do vùng giữa tàu có X> 0,3L nên chọn chiều dày tôn giữa đáy là: t = 17 +2 = 19 (mm) Lấy chiều rộng dải tôn giữa đáy là : b = 1500 (mm) -Dải tôn hông: Chiều dày tôn hông được xác định theo công thức: th = Trong đó: R- Bán kính cong của hông tàu.R = 2 (m) d- Chiều chìm tàu.d = 11,2 (m) L- Chiều dài tàu.L = 125,5 (m) l- Khoảng cách giữa các đà ngang đặc hoặc giữa các mã hông.l = 2,1(m) a,b- Là khoảng cách từ cạnh dưới và trên của cung hông đến các dầm dọc tương ứng gần nhất với các cạnh đó.Trị số đó được coi là dương nếu lấy ở phía ngoài cung hông và ngược lại.Nếu tổng a +b mà âm thì tổng đó bằng 0. Chọn a = -10 (mm),b = 0 (mm) a+b <0 nên chọn a+b = 0 Thay vào ta có: th = Vậy chọn chiều dài tôn đáy trên bằng: th = 15(mm) *Tôn đáy trên: Theo điều 4.5.1.1 ta có: Chiều dày tôn đáy trên phải không nhỏ hơn trị số tính theo các công thức sau đây,lấy theo trị số lớn hơn: t1 = Và t2 = Trong đó: d0-Chiều cao tiết diện sống chính.(m).do = 1,6(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). S = 0,8 (m) h-Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo ở đường tâm tàu(m).Tuy nhiên,nếu hàng hóa được xếp cao hơn boong thấp nhất thì h phải được đo từ mặt tôn đáy trên đến boong ở ngay phía trên lớp hàng hóa,đo ở đường tâm tàu.h = 6(m) C: Lấy theo quy định sau: C = b0 nếu : C = max(bo;b1) nếu: C = b1 nếu: -bo,b1 = f(B/lH) cho trong bảng 2A/4.4. b1 = 1,7 -lH: chiều dài khoang. lH = 17,5 m Ta có: C = b1 : Được cho theo công thức sau đây: = - fB: tỉ số giữa mođun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu và môđun chống uốn thực lấy với đáy tàu. fB = 1 = 1,061 C = 1,061.1,7 = 1,8 Vậy ta có: t1 = (mm) C’- Hệ số tính theo công thức sau đây tùy thuộc vào tỷ số C’ = 0,43 + 2,5 nếu: C’ = 4,0 nếu: Trong đó: 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) l = 2,1 (m) Suy ra: = 2,625 Vậy: C’ = 0,43.2,625+2,5 = 3,63 Suy ra: t2 = (mm) Vậy chiều dày tôn đáy trên là: t = t1 = 10,84 (mm) Chọn chiều dày tôn đáy trên là: t3 = 11 (mm) *Sống hông: Theo điều 4.5.3 chiều dày của sống hông phải được tăng 1,5mm so với trị số của t2 ở trên.Tuy nhiên,chiều dày của sống hông phải không nhỏ hơn chiều dày của tôn đáy trên tại vùng đó. Ta có: t3 = 9,61 + 1,5 = 11,11 (mm) > 11(mm) Vậy chọn chiều dày của sống hông là: t3 = 12 mm c)Tính toán cơ cấu: *Sống chính,sống phụ: -Sống chính: +Chiều dày tấm sống chính: Theo điều 4.2.3 chiều dày tấm sống chính và phải không nhỏ hơn trị số tính theo các yêu cầu (1) và (2) sau đây,lấy trị số nào lớn hơn: Chiều dày của tấm sống chính phải được tính theo công thức sau đây tùy thuộc vào vị trí của sống trong khoang: t1 = Trong đó: S-Khoảng cách giữa các tâm của hai vùng kề cận với sống chính đến các sống phụ kề cận hoặc đến đường đỉnh của mã hông.(m). S = 2,4 m do-Chiều cao tiết diện của sống chính đang xét.(m).d0 = 1,6 m d1-Chiều cao của lỗ khoét tại điểm đang xét.(m).d1 = 0,8 m lH-Chiều dài của khoang.(m).lH = 17,5 m y: Khoảng cách theo phương ngang từ tâm tàu đến sống dọc.(m).y = 0 C1-Hệ số cho theo công thức sau đây.Tuy nhiên,nếu B/lH 1,4 thì lấy B/lH = 1,4 và nếu B/lH <0,4 thì lấy B/lH = 0,4. Ta có: > 1,4 Lấy: B/lH = 1,4 Thay vào ta có: = 0,0155 x: Khoảng cách theo chiều dọc từ trung điểm của lH của mỗi khoang đến điểm đang xét (m).Tuy nhiên,nếu x <0,2lH thì lấy x=0,2lH.Nếu x 0,45L thì lấy x = 0,45lH Ta xét tại 2 vị trí: x = 0,2lH = 3,5 m Và x = 0,45lH = 7,875 m Tại: x = 0,2lH = 3,5 m ta có: t’1 = Tại: x = 0,45 lH = 7,875 ta có: t”1 = Vậy chọn: t1 = max (t’1,t”2) = 15,78 (mm) Chọn t1 = 16 (mm) Chiều dày còn phải tính theo công thức sau đây: t2 = C’1.d0 +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). d0 = 1,6 m S1-Khoảng cách các mã hoặc nẹp đặt ở sống chính hoặc sống phụ.(m). S = 2,4 m C’1- Hệ số tính theo Bảng 2A/4.1 tùy thuộc vào tỉ số S1/d0.Với các trị số trung gian của S1/d0 thì C’1 được tính theo phép nội suy tuyến tính. Ta có: = Tra bảng 2A/4.1 ta có: C’1 = 9,65 t2 = 9,65.1,6+2,5 = 17,94 (mm) Vậy chọn chiều dày tấm sống chính: t = max (t1,t2) = 17,94 (mm) Chọn t = 18(mm) +Gia cường cho sống chính: 1.Đáy đôi được kết cấu hệ thống dọc nên giữa các đà ngang đặc phải đặt những mã ngang cách nhau không quá 1,75m liên kết tấm sống chính với tôn đáy và với các dầm dọc đáy lân cận.Tuy nhiên khi khoảng cách các mã đó lớn hơn 1,25m thì tấm sống chính phải được gắn nẹp bổ sung. Chọn khoảng cách giữa các mã bằng 1,6 (m) > 1,25 (m) nên cần có nẹp bổ sung. 2.Chiều dày của mã nêu ở -1 phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây.Tuy nhiên,chiều dày đó không cần phải lớn hơn chiều dày của đà ngang đặc ở vùng đó: = = 9,22(mm) Chọn chiều dày của mã: t = 10 mm) 3.Nẹp bổ sung nêu ở phần -1 phải là thanh thép dẹt có chiều dày bằng chiều dày của tấm sống chính và chiều cao tiết diện không nhỏ hơn 0,08d0,trong đó d0 là chiều cao tiết diện sống chính,(m),hoặc tương đương như vậy. Chọn nẹp có kích thước: chiều dày: t = 18 (mm) chiều cao: h 0,08.1,6 = 128 (mm) Chọn h = 130 (mm) - Sống phụ: Chiều dày tấm sống phụ: Tương tự như chiều dày tấm sống chính nhưng theo các công thức ở trên thì đối với tấm sống phụ ta có: +Với công thức (1): S-Khoảng cách từ sống phụ đang xét đến các sống phụ kề cận hoặc đến đường đỉnh của mã hông. S = 2, 4 (m) d0- Chiều cao của sống phụ đang xét. d0 = 1,6 (m) y-Khoảng cách theo phương ngang từ tâm tàu đến sống phụ.(m).y = 0,8 (m) Tại: x = 0,2lH = 3,5 m ta có: t’1 = Tại: x = 0,45 lH = 7,875 ta có: t”1 = Ta chọn: t1 = max (t’1,t”2) = 15,77 (mm) +Với công thức (2) ta có: C’1- Hệ số tính theo Bảng 2A/4.1 tùy thuộc vào tỉ số S1/d0.Với các trị số trung gian của S1/d0 thì C’1 được tính theo phép nội suy tuyến tính. Ta có: = Tra bảng 2A/4.1 ta có: C’1 = 5,1 t2 = 5,1.1,6+2,5 = 10,66 (mm) Vậy chọn chiều dày tấm sống phụ: t = max (t1,t2) = 15,77 (mm) Chọn t = 16 (mm) -Đà ngang đặc: +Vị trí của đà ngang đặc: Theo điều 4.3.1.1 Đà ngang đặc phải được đặt cách nhau không xa quá 3,5 m. Theo điều 4.3.1.2 đà ngang đặc còn phải được đặt ở những vị trí sau đây: Đáy đôi được kết cấu theo hệ thống dọc thì ở ngoài vùng bệ máy,đà ngang đặc có thể được đặt ở mỗi mặt sườn thứ 2. Dưới bệ ổ chặn và bệ nồi hơi. Dưới các vách ngang. Trong vùng từ vách chống va đến mút cuối của đoạn đáy gia cường mũi tàu,đà ngang đặc phải được đặt xa nhau nhất là ở mặt sườn thứ 2 (do tàu kết cấu hệ thống dọc) Chọn khoảng cách của các đà ngang đặc là: 2,1(m) Theo điều 4.3.1.3 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: Chiều dày của đà ngang đặc phải không nhỏ hơn trị số tính theo các yêu cầu (1) và (2) sau đây,lấy trị số nào lớn hơn: Chiều dày phải được tính theo công thức sau đây phụ thuộc vào vị trí của đà ngang trong khoang: Trong đó: B’: Khoảng cách giữa các đường đỉnh mã hông đo ở mặt tôn đáy trên ở đoạn giữa tàu (m). Lấy: B’ = B = 25,5 m B”: khoảng cách các đường đỉnh mã hông đo ở mặt tôn đáy trên tại vị trí của đà ngang đặc (m). Lấy: B” = B = 25,5 m S: Khoảng cách giữa các đà ngang đặc. S = 2,1(m) y: Khoảng cách theo phương ngang từ đường tâm tàu đến điểm đang xét.(m). Tuy nhiên,nếu : thì lấy y = ,nếu thì lấy . Ta lấy: y = ymax = = 12,75 (m) do: Chiều cao tiết diện đà ngang đặc tại điểm đang xét.(m). do =1,6 (m) d1: Chiều cao của lỗ khoét tại điểm đang xét.(m). d1 = 0,8 (m) C2: Hệ số lấy theo Bảng 2A/4.2 tùy thuộc vào . Ta có: = tra bảng ta có: C2 = 0,017 Thay vào ta có: Chọn t1 = 18 (mm) (2) Chiều dày còn phải được tính theo công thức sau đây phụ thuộc vào vị trí của đà ngang trong khoang: Trong đó: t1: Chiều dày tính theo yêu cầu ở (1).t1 = 18(mm) d0: Chiều cao tiết diện định nghĩa ở (1) C2’: Hệ số cho ở Bảng 2A/4.3 tùy thuộc vào tỉ số của khoảng cách nẹp S1(m) chia cho d0.Với các trị số trung gian của thì C2’ được tính theo phép nội suy tuyến tính. Ta có: = =0,5 Chọn C2’ = 25 H:Trị số tính theo công thức sau đây,do đà ngang đặc có các lỗ khoét không có gia cường bồi thường nên: H = : Là đường kính lớn của lỗ khoét.(m). = 0,8 (m) H = = 1,25 Suy ra: Vậy chọn chiều dày đà ngang đặc: t = max(t1,t2) = 18 (mm) + Gia cường cho đà ngang đáy: Ở đà ngang tấm các nẹp đứng phải được đặt tại mỗi vị trí dầm dọc do đáy đôi được kết cấu theo hệ thống dọc. Nẹp đứng quy định ở trên phải là thanh thép dẹt có chiều dày bằng chiều dày đà ngang,có chiều cao không nhỏ hơn 0,08d0 trong đó d0 là chiều cao tiết diện đà ngang tại điểm đang xét (m) hoặc tương đương như vậy.Do dầm dọc đáy đôi nên chiều cao và chiều dày của nẹp đứng phải theo quy định 1.1.14-3 Chọn kích thước cho nẹp bổ sung: Chiều dày: t = 18 (mm) Chiều cao: h 0,08d0 = 128 (mm) Chọn h = 130 (mm) -Dầm dọc đáy: +Dầm dọc đáy dưới: Mô đun chống uốn của tiết diện dầm dọc đáy dưới phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: Trong đó: C: Hệ số cho như sau: C = 1 Nếu giữa khoảng cách của đà ngang đáy không đặt thanh chống. C = 0,625: Ở phía dưới của két sâu. C = 0,5 Ở các vùng khác. Chọn C = 1 fB: Tỷ số giữa môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu và môđun chống uốn thực của tiết diện ngang thân tàu lấy đối với đáy tàu.Lấy fB = 1 L’: Lấy bằng chiều dài tàu(m).Tuy nhiên,nếu L > 230m thì lấy L’ = 230 (m) Chọn L’ = L = 125,4 (m) l: Khoảng cách giữa các đà ngang đặc (m).Chọn l = 2,1 (m) S: Khoảng cách giữa các dầm dọc (m).S = 0,8 (m) Thay vào ta có: Chọn mép kèm: b = min(0,2l;S) = min(420;800) = 420 (mm) Chiều dày của mép kèm: t = tmin(chiều dày tôn đáy ngoài mỏng nhất) = 15(mm) Vậy kích thước mép kèm là: b x t = 420 x 15 (mm) Chọn thép làm dầm dọc đáy dưới là thép chữ L có quy cách: STT Fi(cm2) Zi(cm) Fi.Zi(cm3) Fi.Z2i(cm4) i0(cm4) 1 63 0,75 47,25 35,4375 - 2 50,9 16,08 818,5 13161 1961 ∑ 113,9 865,7 15157,47 e = B/A = 7,6 (cm) Zmax = max (e,s+h-e) = max (7,6;13,9) = 13,9 (cm) J = C - .A = 8577,36 () W = J/Zmax = 617,1 () Sai số momen chống uốn là D = 2,74 % Kết luận: Cơ cấu thoả mãn quy phạm. Vậy chọn nẹp vách có quy cách: L200x200x13(mm) +Dầm dọc đáy trên: Môđun chống uốn của tiết diện dầm dọc đáy trên phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây.Tuy nhiên,môđun chống uốn của tiết diện dầm dọc đáy trên phải không nhỏ hơn 0,75 lần môđun chống uốn quy định ở phần dầm dọc đáy dưới cho vùng đó: Trong đó: C’: Hệ số được lấy như sau: C’= 0,9 Nếu ở khoang hàng giữa của các đà ngang đáy không có thanh chống. C’= 0,54 Nếu ở khoảng cách giữa của đà ngang đáy có thanh chống. Tuy nhiên,nếu chiều rộng của các nẹp đứng ở đà ngang đáy và của các thanh chống là quá lớn thì hệ số C’ có thể được giảm thích đáng. Chọn C’ = 0,54 fB,l và S : Như ở dầm dọc đáy dưới.fB = 1;l = 2,1 (m);S = 0,8 (m) h: Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo ở đường tâm tàu (m).Tuy nhiên,nếu hàng hóa được xếp cao hơn boong thấp nhất thì h phải được đo từ mặt tôn đáy trên đến boong ở ngay phía trên lớp hàng hóa,đo ở đường tâm tàu.h = 6,5 (m) Thay vào ta có: Chọn mép kèm: b = min(0,2l;S) = min(420;800) = 420 (mm) Chiều dày của mép kèm: t = tmin(chiều dày tôn đáy ngoài mỏng nhất) = 15 (mm) Vậy kích thước mép kèm là: b x t = 420 x 15 (mm) Chọn thép làm dầm dọc đáy trên là thép chữ L có quy cách: STT Fi(cm2) Zi(cm) Fi.Zi(cm3) Fi.Z2i(cm4) i0(cm4) 1 63 0,75 47,25 35,44 - 2 14,1 9,99 140,86 1407,18 227 ∑ 77,1 188,11 1669,62 e = B/A = 2,44 Zmax = max (e,s+h-e) = max (2,44;11,56) = 11,56 (cm) J = C - .A = 1210,67 () W = J/Zmax = 104,73 () Sai số momen chống uốn là D = 1,46% Kết luận: Cơ cấu thoả mãn quy phạm. Vậy chọn nẹp vách có quy cách: L125x80x7(mm) III.3) DÀN MẠN KHOANG HÀNG: I)Chức năng và điều kiện làm việc: 1.Chức năng: - Tham gia đảm bảo độ bền chung thân tàu với tư cách là bản thành thanh tương đương. - Tham gia đảm bảo độ bền cục bộ của tàu. - Cùng với các dàn khác đảm bảo kín nước cho tàu( chống hắt nước vào khoang) tăng khả năng chống chìm. - Làm vành đế cho các dàn khác. 2.Điều kiện làm việc: - Thường xuyên chịu ứng suất phát sinh do uốn dọc chung thân tàu. - Chịu ứng suất phát sinh do các tải trọng cục bộ của nước ngoài mạn(và hàng trong khoang nếu có),tải trọng va đập gây ra..vv. - Chịu ứng lực của các dàn khác truyền tới... II) Sơ đồ bố trí: Dàn mạn có thể kết cấu ở hệ thống dọc hoặc ngang tùy thuộc vào điều kiện chất tải và kích thước vành đế. Do tỉ số: L/B = 125,5/12,6 = 9,96 > 2 ta sử dụng sơ đồ (a).Đồng thời phải có các sườn khỏe đặt trong mỗi mặt phẳng của xà ngang boong khỏe. III)Kết cấu dàn mạn: 1.Chiều dày tôn mạn: Theo điều 14.3.1 chiều dày tối thiểu (tmin) của tôn bao ở dưới boong tính toán phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: Theo điều 14.3.2 ta có chiều dày tôn mạn được xác định như sau: Chiều dày tôn mạn,trừ tôn mép mạn,ở dưới boong tính toán ở đoạn giữa tàu phải thỏa mãn các yêu cầu (1) và (2) sau đây: Chiều dày tôn mạn phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: t = C1C2S+ 2,5 (mm) Trong đó: S: Khoảng cách giữa các sườn ngang (m).S = 0,7 (m) L’: Chiều dài của tàu (m).Tuy nhiên nếu L’> 230m thì lấy L’ = 230m Chọn L’ = L = 125,5m C1: Hệ số được cho như sau: C1 = 1 nếu: L 230 (m) C1 = 1,07 nếu: L > 400 (m) Do L = 125,5m < 230m nên chọn C1= 1 C2: Hệ số được cho như sau: C2 = : Được cho ở (a) hoặc (b) lấy trị số nào lớn hơn: = 15,5fB(1- ) = 15,5.1.(1-) (mm) = 6,0 nếu L 230m = 10,5 nếu L 400m Do L = 125,5m <230m nên Chọn = 6 (mm) yB-Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn giữa đáy đến trục trung hòa nằm ngang của tiết diện ngang thân tàu.Chọn yB = = 6,555 (m) y-Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn giữa đáy đến cạnh dưới của tấm tôn mạn đang xét(m). Xét tấm tôn mạn dày nhất (tấm dưới cùng) ứng với y = 0. fB-Tỷ số của mô dun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu chia cho mô đun chống uốn thực tế của tiết diện của thân tàu tính với đáy.Chọn fB = 1 = 15,5.1.(1-) = 15,5 Vậy chọn = max (,) = 15,5 x-Khoảng cách được cho theo công thức sau: x = (m) h1 – Được cho ở (a) hoặc (b): (a) Vùng 0,3L kể từ mũi tàu: h1 = : Hệ số béo thể tích.Tuy nhiên,nếu > 0,85 thì lấy = 0,85.Lấy sơ bộ: = 0,75 (b) các vùng khác trừ vùng (a): h1 = 0 -Xét trong vùng X < 0,1.L kể từ mũi.ta chọn X = 0,1L.Ta có: x = 1/3, h1 = = 2 Thay vào ta có: C2 = = 3,883 Vậy chiều dày tôn vùng này là: t = 1.3,883.0,7.+ 2,5 = 14 (mm) -Xét trong vùng 0,1L < X < 0,3L từ mũi ta chọn X = 0,2L x = 2/3, h1 = Thay vào ta có: C2 = = 4,2 Vậy chiều dày tôn vùng này là: t = 1.4,2.0,7.+ 2,5 = 14 ,4(mm) Chọn t = 15 (mm) - Xét trong vùng 0,1L < X < 0,3L từ đuôi ta chọn X = 0,2L x = 2/3, h1 = 0 ( do nằm ngoài khoảng 0,3L kể từ mũi tàu) Thay vào ta có: C2 = = 4,2 Vậy chiều dày tôn vùng này là: t = 1.4,2.0,7.+ 2,5 = 11,7mm) Chọn t = 12 (mm) -Xét trong vùng X > 0,3L Chọn X =0,3L.Ta có: x = 1, h1 = 0 ( do X > 0,3L ) Thay vào ta có: C2 = = 4,97 Vậy chiều dày tôn mạn ở vùng này là: t = 1.4,97.0,7.+ 2,5 = 16,4(mm) Chọn t = 17 (mm) *.Dải tôn mép mạn: Chiều dày của dải tôn mép mạn kề với boong tính toán ở đoạn giữa tàu phải không nhỏ hơn 0,75 chiều dày của mép boong tính toán.Trong mọi trường hợp chiều dày của tôn mạn phải không nhỏ hơn chiều dày của tôn mạn kề với nó. 2.Sơ đồ kết cấu: 3.Tính toán cơ cấu: a,Sườn khoang: Sườn khoang là sườn ở dưới boong thấp nhất từ vách chống va đến vách đuôi kể cả trong buồng máy. Đối với những tàu có két hông hoặc những tàu có kết cấu đặc biệt như có mạn kép thì sườn khoang phải được Đăng kiểm xem xét. -Kích thước của sườn khoang: +Theo điều 5.3.2.1: Ở đoạn từ vách đuôi đến 0,15L kể từ mũi tàu,mô đun chống uốn của tiết diện sườn khoang phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: ( ) Trong đó: S: Khoảng cách sườn.(m).S = 0,7 (m) l : Khoảng cách thẳng đứng từ mặt đáy trên ở mạn đến mặt xà boong ở đỉnh sườn (m).Với những sườn ở phía sau của 0,25L kể từ mũi tàu thì l được đo ở mặt sườn giữa.Với những sườn ở từ 0,25L đến 0,15L tính từ mũi tàu thì l được đo ở 0,25L tính từ mũi tàu. Với những sườn ở mạn có độ loe lớn thì l là chiều dài tự do của sườn. Nếu chiều dài của sườn sai khác nhiều so với chiều dài đo được ở các vị trí nói trên vì boong thấp nhất bị gián đoạn hoặc vì chiều cao đáy đôi thay đổi đột ngột, thì những đường kéo dài từ boong thấp nhất hoặc từ đỉnh đáy đôi tương ứng song song với boong trên hoặc với tôn giữa đáy phải được lấy là boong thấp nhất hoặc đỉnh đáy đôi và l phải được đo ở vị trí tương ứng. 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. L’ : Chiều dài tàu (m).Tuy nhiên nếu L’ > 230 m thì lấy L’ = 230m C0: Hệ số tính theo công thức sau đây nhưng phải không nhỏ hơn 0,85: C0 = 1,25 - 2 e : Chiều cao của mã hông đo từ mút dưới của l.(m).Chọn e = l/8 C0 = 1,25 – 2.1/8 = 1 C : Hệ số tính theo công thức sau đây: C = C1 + C2 Ở hệ thống không có két đỉnh mạn: C1 = 2,1 – 1,2. C2 = 2,2k : Hệ số được cho ở bảng 2A/5.1.Với các trị số trung gian của B/lH thì được tính theo phép nội suy tuyến tính. lH : Chiều dài khoang hàng.(m).lH = 17,5 (m) Ta có: B/lH = 1,457 = 0,002 k: Hệ số được cho dưới đây tùy thuộc vào số lượng tầng boong. k = 13 (Cho hệ 1 boong) k = 21 (Cho hệ 2 boong) k = 50 (Cho hệ 3 boong) Chọn k = 21 -Xét với boong dưới cùng: Ta có: l1 = 6,5 (m), h1 = d + 0,038L’ – d0 = 11,2 + 0,038.125,5 – 1,6 = 14,37 (m) Thay vào ta có: C1 = 3,4 – 2,4.= 3,4 – 2,4. = 2,314 C2 = 27 = 27.0,002. = 0,042 C = 2,314 + 0,042 = 2,356 Thay vào ta có: 1.2,356.0,7.14,37.= 1001,3 () Chọn thép: +Chọn chiều dày mép kèm : t = tmin (các tấm tôn mạn) = 12 (mm) + Chọn chiều rộng mép kèm : b = min (l/5;S) =min ( 1300;700) = 700 (mm) Vậy kích thước mép kèm là:b x t = 700 x 12 (mm) STT 1 84 0,6 50,4 30,24 - 2 94,3 15,31 1443,733 22103,55 3466 178,3 1494,133 25599,79 e = 8,379882 zmax = 12,82012 J =13079,13 W =1020,204 %W = 1,852949 < 5 % Vậy cơ cấu thỏa mãn.Chọn sườn khoang có quy cách: L200x200x25 -Xét với nội boong: Ta có: l2 = 5,05m. h2 = d +0,038L’- l1 - d0 = 7,87(m) Thay vào ta có: C1 = 3,4 – 2,4. = 1,86 C2 = 27 = 27.0,002. = 0,0768 C = 1,86 + 0,0768 = 1,9368 Thay vào ta có: 1.1,9368.0,7.7,87.= 272,1 () Kích thước mép kèm được chọn cùng kích thước như trên. Chọn thép: STT Fi(cm2) Zi(cm) Fi.Zi(cm3) Fi.Z2i(cm4) i0(cm4) 1 84 0,6 50,4 30,24 - 2 32,5 11,3 367,25 4149,925 602 ∑ 116,5 417,65 4782,165 e = B/A = 3,585 Zmax = max (e,s+h-e) = max (3,585;11,62) = 11,62 (cm) J = C - .A = 3284,9 () W = J/Zmax = 282,815 () Sai số momen chống uốn là D = 3,788% < 5% Kết luận: Cơ cấu thoả mãn quy phạm. Vậy chọn nẹp vách có quy cách: L140x140x12(mm) +Theo điều 5.3.2.2: Ở đoạn từ vách chống va đến 0,15L tính từ mũi tàu,mô đun chống uốn của tiết diện sườn khoang phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây: ( ) Trong đó: l: Như trên nhưng được đo ở 0,15L tính từ mũi tàu.l = 6,5 m S,h và C0 : Như quy định ở trên.S = 0,7m. h = 14,37 (m).C0 = 1 C: Hệ số bằng 1,3 lần trị số quy định ở trên.Lấy C = 1,3. 2,356 = 3,0628 Vậy W = 1. 3,0628.0,7.14,37. = 1301,66 () b.Sườn trong sơ đồ sườn khỏe,sống dọc mạn: Theo điều 5.3.3