Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt Nam, chương 9 pps

Chương 9:
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN THUẬT TOÁN THIẾT KẾ
KẾT CẤU TÀU VỎ THÉP THEO YÊU CẦU CỦA QUY
PHẠM VIỆT NAM
3.1. DỮ LIỆU ĐẦU VÀO
Dữ liệu đầu vào để giải quyết một bài toán bao gồm việc biểu
diễn bài toán bằng các biểu thức toán học, xác định các ràng buộc,
các điều kiện ban đầu, giới hạn nghiệm…Để giải quyết được bài
toán nhanh nh
ất, đảm bảo được độ chính xác thì tất cả các yếu tố
đầu v
ào phải được cung cấp đầy đủ trước khi tiến hành xây dựng
các thuật toán để giải bài toán. Đối với bài toán thiết kế kết cấu tàu
v
ỏ thép thỏa mãn yêu cầu của Quy phạm ta cần các yếu tố đầu vào
như sau:
3.1.1. Yêu cầu về vật liệu
Như đã trình bày về vật liệu thép đóng tàu ở trên, trong đóng
tàu hiện nay chủ yếu dùng thép cacbon thường và thép hợp kim
cũng được sử dụng cho các chi tiết quan trọng. Cơ tính của vật liệu
thép được thể hiện qua giới hạn chảy cho phép của vật liệu như
sau:
 Thép cacbon thường: 
ch
= 240 Mpa ( 2400 kg/cm
3
)
 Thép hợp kim
- Thép hợp kim thấp: 
ch
= 325


390 ( Mpa)
- Thép h
ợp kim có độ bền cao: 
ch
= 420

690 ( Mpa)
Các yêu cầu về việc sử dụng vật liệu theo quy định của Đăng kiểm
trong phần vật liệu.
3.1.2. Dữ liệu về cấu hình tàu

Là các thông tin đầy đủ của con tàu phục vụ cho công tác
thi
ết kế kết cấu như:
 Các thông số hình học cơ bản của tàu:
- Chi
ều dài tàu: L (m)
- Chi
ều rộng tàu: B (m)
- Chi
ều chìm trung bình tàu: d (m)
- Chi
ều cao mạn: T (m)
- Hệ số diện tích mặt đường nước: 
- Hệ số diện tích mặt cắt ngang: 
- Trọng tải: P
hh
- Hệ số béo thể tích: C
b

- Lượng chiếm nước: D (DW)
 Đặc điểm về bố trí hệ thống kết cấu:
Đối với mỗi loại t
àu, theo yêu cầu về việc bố trí chung toàn
tàu d
ẫn đến yêu cầu về lựa chọn hệ thống kết cấu và quy cách bố
trí các kết cấu cơ bản của tàu. Vì nó có ý nghĩa quan trọng ảnh
hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật của con t
àu.
3.1.3. Các công thức tính kích thước và quy cách bố trí kết cấu
tàu vỏ thép theo Quy phạm Việt nam 2003 – TCVN 6259
3.1.3.1. Kho
ảng cách sườn
 Khoảng cách sườn ngang
- Khoảng cách chuẩn của các sườn ngang được tính theo công thức
sau đây:
n
S = 450 + 2L (mm) (3.1)
- Ở đoạn nằm trong phạm vi 0,2L tính từ mũi tàu đến vách chống
va, ở khoang mũi và khoang đuôi khoảng cách sườn ngang phải
không lớn hơn giá trị sau:
+ Tàu L < 90 (m): 
n
S 610 (mm) hoặc khoảng cách chuẩn quy
định ở (3.1), lấy trị số n
ào nhỏ hơn.
+ Tàu L

90 (m): 
n

S 700 (mm) hoặc khoảng cách chuẩn quy
định ở
(3.1), lấy trị số nào nhỏ hơn.
- Các yêu cầu ở trên có thể được thay đổi nếu vị trí hoặc kích thước
của sườn được xem xét thích đáng.
 Khoảng cách dầm dọc
- Khoảng cách chuẩn của các dầm dọc được tính theo công thức
sau đây:

d
S = 550 + 2L (mm) (3.2)
- Tàu L

90 (m): Nếu S
d
S
+ 250 (mm) so với khoảng cách
chuẩn qui định ở (3.2) thì kích thước và kết cấu của đáy đôi và của
các kết cấu liên quan khác phải được xem xét đặc biệt, khoảng
cách sườn tối đa không lớn hơn 1(m).
- Tàu L < 90 (m): Nếu S
d
S + 170 (mm) so với khoảng cách chuẩn
quy định ở
(3.2) thì kích thước và kết cấu của đáy đôi và của các
kết cấu liên quan khác phải được xem xét đặc biệt.
3.1.3.2. Dầm dọc mạn
- Tàu L < 90 (m): Mô đun chống uốn của tiết diện dầm dọc mạn ở
đoạn giữa tàu dưới boong mạn khô phải không nhỏ hơn trị số tính
theo công thức sau đây, lấy trị số nào lớn hơn, nhưng trong mọi

trường hợp phải không nhỏ hơn 30 (cm
3
):
2
9,2 LSlWu  (cm
3
) (3.3)
- Tàu L

90 (m): Mô đun chống uốn của tiết diện dầm dọc mạn ở
đoạn giữa tàu dưới boong mạn khô phải không nhỏ hơn trị số tính
theo các công thức sau đây, lấy trị số nào lớn hơn:
2
9,2 LSlWu 
(cm
3
)
Ho
ặc
2
100ShlWu  (cm
3
) (3.4)
Trong đó:
l: Khoảng cách giữa các sườn khỏe, hoặc từ vách ngang
đến sườn khỏe, kể cả chiều d
ài của liên kết (m).
h: Khoảng cách thẳng đứng từ dầm dọc mạn đang xét đến
điểm ở vị trí:
(d + 0,044 L - 0,54) (m).

Hình 3.1: Chiều cao h
L: Chiều dài tàu, nếu L

230 (m) thì lấy L = 230 (m).
S: Khoảng cách giữa các dầm dọc (m).
- Ra ngoài đoạn giữa tàu, môđun chống uốn của tiết diện dầm dọc
m
ạn có thể được giảm dần về phía mũi và đuôi tàu, ở mũi và 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.
1. Tôn mạn
2. Sườn mạn
3. Xà dọc mạn
4. Sườn khỏe
5. Nẹp dọc
6. Tôn boong
Hình 3.2: K

ết 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
l
ớn hơn.
- Mô đun chống uốn tiết diện:
2
1u
W ShlC (cm
3
)
(3.5)
- Chi
ều dày bản thành
+ Tàu L < 90 (m): t =
5,2
1000
1
2

d
Shl
C
(mm)
(3.6)
+ Tàu L

90 (m): t
1

hoặc t
2
, lấy trị số nào lớn hơn
t
1
= 5,2
1000
1
2

d
Shl
C
(mm)
t
2
= 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 boong hữu hiệu thì l có thể được đo
đến mặt dưới của sống ngang boong (m).
C
1
và C
2
: 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
C
1
4,7 6,0
C
2
45 58

d
1
: 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: Kho
ảng 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: H
ệ 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: Chi
ều 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.