Phân tích và thiết kế kết cấu một mẫu tàu câu vỏ gỗ, chương 5 ppt

Chương 5: Khoảng sườn
Khoảng sườn của tàu phân tích là 380mm. Theo quy phạm yêu
c
ầu khoảng sườn (khoảng cách giữa hai tâm của hai tiết diện thanh
sườn kề nhau) không được lớn hơn trị số tính theo công thức sau đây:
a = L + 20 (cm)
Trong đó: L là chiều dài tàu tính theo mét.
Ở vùng buồng máy và ở vùng có miệng lỗ khoét có chiều dài bằng
và lớn hơn 5m thì khoảng sườn không được vượt quá: 0,9(L+20),
cm
Đối với sườn xiên, khoảng cách sườn được xác định như sau:
i)
Ở độ cao của bong trên : a = L + 20 (cm)
ii)
Ở độ cao của đường đáy tàu: a = 2(L + 20)/3 (cm)


a = 16.2+ 20 = 32.2 cm < 38 cm

Như vậy khoảng sườn của tàu này lớn hơn theo yêu cầu của quy
phạm nhưng trong thực tế tàu vẫn hoạt động tốt, có lẽ tàu này có các
k
ết cấu khác như đà ngang đáy hay sống chính lớn hơn chăng ? ta
tiến hành phân tích xem?

Ky chính: Theo yêu cầu Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá
biển cỡ nhỏ TCVN-7111: Sống đáy dưới phải là sống liền. nếu không
thể làm sống liền thì có thể dùng sống đáy nối đôi và mối nối các đoạn
sống phải là mối nối gài.
Hình 2.6
Diện tích tiết diện sống đáy dưới không được nhỏ hơn trị số

cho trong bảng (bảng 2.3)
Bảng 2.3 Diện tích tiết diện các cơ cấu
Diện tích cơ cấu tính bằng
cm
2
L,m Sống đáy
dưới
Sóng đáy
trên
T
ổng
diện tích
Sống
mũi-đuôi
Thanh kề
sống đuôi
L

18 342 210 552 342 196
18

L

20 400 341 741 400 256
Mối nối sống đáy dưới không được đặt ở dưới bệ máy, ở vị trí
vách ngang hoặc ở mặt cắt đầu miệng khoang, khoảng cách tối
thiểu từ mối nối đến các vị trí nêu trên tối thiểu phải bằng 3
khoảng sườn.
Ky chính tàu phân tích có kích thước (240x240)mm, (trường
hợp này thuộc L


18m ) nên diện tích không được nhỏ hơn 342
cm
2
. Như vậy ky chính có diện tích là 576cm
2
đáp ứng yêu cầu quy
h/4
C C
h/10
h/4
h
l
phạm nhưng nó lớn hơn rất nhiều, có phải nó đã dư bền? tuy nhiên
tàu không có s
ống dọc đáy, sống chính lúc này chịu toàn bộ lực
uốn dọc. Mà theo yêu cầu của quy phạm đối với sống chính trong
trường hợp t
àu có sống trên đáy, nên lúc này ta phải so sánh với
tàu vừa có ky chính và vừa có sống trên đáy.
Xét về quy trình chế tạo: thì tàu chỉ có 1 sống chính sẽ dễ chế
tạo hơn giảm được thời gian thi công.
Xét về chi phí vật liệu: đối với tàu có sống trên đáy, quy phạm
yêu cầu sống trên đáy có diện tích cắt ngang không nhỏ hơn 210cm
2
,
như vậy diện tích tổng hợp của sống chính và sống trên đáy không
được nhỏ hơn ( 762cm
2
), trong khi đó chiều dài sống trên đáy và

sống chính xem như bằng nhau, nên ky chính như tàu đã làm tiết
kiệm được rất nhiều vật liệu.
Xét về độ bền: tàu vừa có sống chính vừa có sống trên đáy tạo
nên kết cấu khung giàn vững chắc hơn. Tuy nhiên, tàu có quy cách
như trên vẫn hoạt động tốt, không bị phá hủy ( kiểm chứng qua
thực tế ).
* So sánh với các tàu có cùng kích thước, cùng khoảng cách sườn thì
tàu này ky chính tương đối nhỏ hơn, mà tàu này vẫn hoạt động tốt.
Có nghĩa tàu này tích lũy được kinh nghiệm từ những con tàu trước
nên có tính ưu việt hơn.
Chi tiết Tàu phân
tích
Tàu so sánh
(1)
Tàu so
sánh (2)
Tàu so sánh
(3)
Ky chính 240x240 250x250 240x245 245x255
Vậy tàu có ky chính như vậy là hợp lý và có nhiều ưu điểm.


Sống dọc hông (Trong dân gian gọi là long cốt phụ) Tàu có
2 long c
ốt phụ nằm ở 2 mút đà (80x240)mm. Theo quy phạm
Chiều dày thanh dọc hông không được nhỏ hơn giá trị số cho trong
(bảng 2.4) (không được nhỏ hơn 4.5cm ) như vậy long cốt phụ đáp
ứng được y
êu cầu.
Bảng 2.4 Quy cách thanh dọc đáy, hông, mạn

L,m Diện tích
thanh dọc đáy
cm
2
Chiều dày
thanh d
ọc
hông cm
Di
ện tích
thanh dọc mạn
cm
2
L

18 110 4.5 -
18

L

20 145 5.5 150
* Dù ky chính và long cốt phụ có kích thước lớn hơn rất nhiều
so với Quy phạm. Tuy nhiên tàu này không có sống dọc đáy, nên
thay b
ằng sử dụng sống dọc đáy ta tăng kích thước của ky chính và
long c
ốt phụ nó vẫn đảm bảo được độ bền (nhiều con tàu như vậy
vẫn hoạt động tốt). Như vậy cách thay thế này là một bước ngoặt
nó có nhiều ưu điểm: tiết kiệm vật liệu, giảm nhẹ công việc trong
khi đóng.


Sống đuôi của tàu có quy cách (80x250)mm, có độn trục bố trí
giữa sống chính và ky chính đỡ lấy vòm đuôi, theo yêu cầu quy phạm
thì: Diện tích tiết diện ngang của sống đuôi không được nhỏ hơn giá
trị số cho trong bảng 2.3
Ở vùng lỗ luồn trục chân vịt, diện tích tiết diện mỗi nửa sống
đuôi không được nhỏ hơn 3/5 diện tích tiết diện sống đuôi theo
quy định (
theo bảng 2.3) chiều dày mỗi nửa sống đuôi ít nhất phải
bằng 1/2 chiều dày sống đuôi xác định theo bảng 2.3
Như vậy sống đuôi có diện tích tiết diện ngang là
(8x25=200cm
2
) nhỏ hơn yêu cầu quy phạm rất nhiều (342cm
2
).
Nhưng trong thực tế sống đuôi vẫn hoạt động tốt và không bị hỏng
hóc do đó theo kinh nghiệm th
ì kết cấu này tiết kiệm vật liệu rất
nhiều.


Sống mũi: Sống mũi là kết cấu chịu sự va đập rất lớn của
sóng gió, rạng đá, cầu tàu. Sống mũi của tàu nghiêng 15
0
so với
mặt phẳng đứng (theo kinh nghiệm thì độ nghiêng của sỏ mũi so
với mặt phẳng ngang là 1.3m), sống mũi có độ nghiêng như vậy có
dáng khỏe, cắt sóng tốt và khả năng quay trở tốt, tránh va đập

sóng.
N
ếu trường hợp sống mũi có độ nghiêng lớn hơn thì nó cắt sóng
rất tốt, quay trở dễ dàng nhưng sống mũi dài hơn, kết cấu mũi sẽ ít
bền muốn đủ độ bền cần gia cường nhiều dẫn đến tốn vật liệu.
Trường hợp sống mũi có độ nghi
êng thấp thì kết cấu mũi rất
chắc chắn, nhưng cắt sóng không tốt, quay trở kém. Vậy góc
nghiêng thế là hợp lý và góc nghiêng này có thể nâng lên một vài
độ cũng không ảnh hưởng nhiều.
Sống mũi tàu có quy cách dài 5m tiết diện ngang phần trên
(400x400), và nh
ỏ dần đến khớp nối với sống chính chỉ còn
240x240mm. Theo yêu c
ầu quy phạm:
Sống mũi phải là thanh liền, chỉ ở phần thằng nối với sống đáy
mới được ghép nối ghép hai
Mối nối sống chính với sống đáy phải là mối nối gài và được
táp hai miếng thép ở hai bên, miếng táp này phải có độ bền tương
đương với độ bền của cơ cấu gỗ tại tiết diện được nối
Diện tích tiết diện ngang của sống mũi không được nhỏ hơn giá
trị số cho trong bảng 2.3

Trong thực tế tại Bình Định có một số tàu trong mối nối sống
mũi có dùng tấm thép táp hai bên, nhưng một số tàu lại không. Có
nghĩa là một số tàu đã bị hỏng tại vị trí này nên mọi người rút kinh
nghiệm, cho nên theo tôi cần sử dụng quy cách này theo quy phạm
sẽ đảm bảo độ an toàn hơn.
Như vậy theo y
êu cầu quy phạm thì kết cấu này thừa bền

chúng ta có thể giảm bớt tiết diện của sống mũi. Nếu so sánh theo
quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718 : 2000 tiết
diện sống mũi vẫn thừa bền
Bảng 2.5 Quy cách sống mũi
Chiều dài Chiều rộng, chiều cao của Chiều rộng, chiều cao
tàu L (m) tiết diện chân sống mũi
(mm)
c
ủa tiết diện đỉnh sống
mũi (mm)
12 125 105
14 140 115
16 160 125
18 175 140
20 195 150
22 210 160
* So sánh với một số tàu câu khác có cùng kích thước: hầu hết các
tàu được đóng tại B
ình Định đều có kích thước sống mũi rất lớn
chúng thừa bền rất nhiều, nên khi thiết kế cần giảm kích thước này
xu
ống.


Sườn(Cong gian) khu vực mũi (80x180), khu vực
sau(80x160), khoảng cách sườn 380mm. Theo quy phạm khoảng
sườn (khoảng cách giữa hai tâm của hai tiết diện thanh sườn kề nhau)
không được lớn hơn trị số tính theo công t
hức sau đây:
a = L + 20 (cm)

Trong đó: L là chiều dài tàu tính theo mét.
Di
ện tích tiết diện ngang của sườn đơn và của 1 trong 2 thanh sườn
kép phải không nhỏ hơn trị số cho trong bảng 2.6 phụ thuộc vào trị số
: L=D+B/2
Bảng 2.6 Diện tích mặt cắt vuông của sườn
Diện tích mặt cắt tính
bằng cm
2
l=D+B/2 Diện tích một sườn đơn Diện tích mỗi sườn kép
m Mặt
cắt 1
Mặt
cắt 2
Mặt
cắt 3
Mặt
cắt 1
Mặt
cắt 2
Mặt
cắt 3
l<3,5 56 81 100 30 49 64
3,5

l < 4,0 72 100 121 42 64 81
4,0

l < 4,5 90 121 169 56 81 110
4,5


l < 5,0 121 169 210 72 110 132
5,0

l < 5,5 144 210 272 90 132 169
5,5

l < 6,0 169 272 342 100 169 225
6,0

l < 6,5 210 342 420 121 210 240
6,5

l < 7,0 256 420 506 156 240 324
7,0

l < 7,5 306 406 625 182 289 380
l

7,5 342 625 729 169 324 441
Nếu qui cách sườn không nhỏ hơn trị số cho trong bảng 2.6 và
th
ỏa mãn điều kiện dưới đây, thì có thể tăng khoảng cách sườn lên
tr
ị số không lớn hơn 1,25 lần trị số a qui định ở -2 nói trên :

Trong đó
0 0
.
.

b h
b h
a S

b chiều rộng thực của tiết diện sườn (đo theo phương dọc tàu)
h chi
ều cao lựa chọn của tiết diện sườn ( đo theo phương ngang
tàu)
S kho
ảng cách sườn thưc tế của các sườn đang xét
b
o,
h
o,
a-là chiều rộng, chiều cao tiết diện sườn và khoảng sườn theo
quy định
khoảng sườn ván mạn
Hình 2.7
Ta có : a = L + 20 (cm) =17.20+20=37.20(cm)<38cm
L=D+B/2=2.3+4.7/2=4.65
Tra
bảng 2.6 trong quy phạm thì tiết diện sườn không được nhỏ
hơn 169cm
2
. Trong khi đó tàu chúng ta có quy cách
(8x16=128cm
2
) nhỏ hơn quy phạm rất nhiều và kết cấu này vẫn đủ
bền kết cấu này có ưu điểm tiết kiệm vật liệu.
Chi tiết Tàu phân

tích
Tàu so sánh
(1)
Tàu so
sánh (2)
Tàu so sánh
(3)
Cong gian 80x160 80x160 80x170 80x180
s
h
b
*So sánh với các kết cấu tàu tại Bình Định khác thì kết cấu cong
gian tàu này có kích thước

kết cấu khác, nên có thể nói tàu này
có ưu điểm.

1-
Các đoạn
sườn
2- Đoạn gỗ
ghép

Hình 2.8: Mối nối táp sườn đơn


Đà ngang đáy: tại giữa tàu (80x200), tại đà máy trở về lái và
khu v
ực mũi (80x250)mm và tăng dần kích thước chiều cao. Vì tại
buồng máy có sự chấn động mạnh của máy chính còn khu vực mũi

tàu có sự va đập mạnh của sóng gió. Trong quy phạm phân cấp và
đóng tàu cá biển cỡ nhỏ TCVN-7111:2002 không quy định nên ta
so sánh theo quy ph
ạm phân cấp và đóng tàu cá biển cỡ nhỏ
TCVN-6718:2000, kích thước tiết diện đà ngang đáy :
Bảng 2.7 Quy cách đà ngang đáy
>4h
h
1
2
Đà ngang ván (tiết diện dọc tâm)Chiều cao mạn
(m)
Chi
ều cao (mm) Chiều rộng (mm)
2,1 95 45
2,4 115 55
2,7 135 62
3 155 70
Theo quy phạm yêu cầu đối với tàu có chiều cao mạn ( 2,3m ) là
55x115mm. Nhưng tàu hiện tại lại có quy cách rất lớn so với quy
phạm vậy nó đã thừa bền chúng ta cần thay đổi kích thước này, tuy
nhiên do tàu không có s
ống đáy trên, để đảm bảo về độ bền ta nên
thay đổi vừa phải.
Chi tiết Tàu phân
tích
Tàu so sánh
(1)
Tàu so sánh
(2)

Tàu so sánh
(3)
Đà ngang
đáy
80x220 80x200 90x190 95x190
*So sánh kết cấu này với kết cấu các tàu khác thì: kết cấu các tàu
khác c
ũng lớn hơn so với quy phạm, như vậy nhìn chung kết cấu đà
ngan
g đáy được đóng tại Bình Định đều lớn hơn rất nhiều so với yêu
c
ầu quy phạm ( TCVN-6718 ).


Xà ngang boong: Theo quy phạm thì khoảng cách xà ngang
boong trên không được lớn hơn 2 khoảng cách sườn, xà ngang boong
trên tr
ừ các xà ngang đầu miệng khoang, phải đặt trong một mặt
phẳng với sườn. xà ngang boong của vùng boong lộ thiên phải có độ
cong phù hợp để thoát nước.
Diện tích tiết diện ngang của xà ngang boong, trừ xà ngang đầu
miệng khoang và xà ngang boong cụt, không thể nhỏ hơn trị số cho
trong (bảng 2.8).Trường hợp này thuộc (4.5

B <5.0) nên diện tích
mặt cắt ngang là 182 cm
2
Bảng 2.8 Diện tích mặt cắt vuông của xà ngang boong, thanh
d
ọc mép

miệng khoang và xà ngang đầu miệng khoang
Diện tích mặt cắt tính
bằng cm
2
B, m
Xà ngang
boong và
thanh d
ọc
mép miệng
khoang
Xà
ngang
đầu
miệng
khoang
B, m
Xà ngang
boong và
thanh d
ọc
mép miệng
khoang
Xà ngang
đầu
miệng
khoang
B

3,5 110 272 6,0


B <
6,5
289 729
3,5

B <
4,0
132 324 6,5

B <
7,0
342 870
4,0

B <
4,5
156 400 7,0

B <
7,5
400 1024
4,5

B <
5,0
182 462 7,5

B <
8,0

462 1156
5,0

B <
5,5
210 529 B

8,0 529 1332
5,5

B <
6,0
256 650
Chú thích: Mặt cắt 1- mặt cắt đầu trên sườn ở độ cao của
boong trên;
M
ặt cắt 2- mặt cắt trung gian sườn ở mạn tàu;
M
ặt cắt 3- mặt cắt đầu dưới sườn ở đáy tàu.
Tàu chúng ta đóng theo quy cách (100x200)mm và khoảng cách 2
xà ngang boong bằng 2 khoảng sườn. Theo quy phạm xà ngang
boong c
ủa tàu có kích thước lớn hơn yêu cầu dẫn đến thừa bền,
chúng ta có thể giảm kích thước này.Nhưng xét theo một khía cạnh
khác thì tàu này không có sống dọc boong nên quy cách buộc phải
lớn hơn một tí so với quy phạm, vì trong quy phạm yêu cầu là tàu
này có thêm s
ống dọc boong.
Chi tiết
Tàu phân

tích
Tàu so sánh
(1)
Tàu so sánh
(2)
Tàu so sánh
(3)
Xà ngang boong 100x180 80x220 80x160 90x180
*So sánh với các tàu khác có cùng kích thước thì xà ngang boong
c
ủa tàu này tương đối lớn hơn, như vậy đây là nhược điểm của tàu
này


Ván vỏ: Theo quy phạm kích thước các dải ván vỏ không được
nhỏ hơn trị số tương ứng cho trong bảng 2.9 với khoảng cách sườn xác
đị
nh theo 4.3.9-2. Trường hợp ván vỏ phải nối thì mối nối của ván vỏ
được thực hiện như hính sau
:
(a)

(b)
X
X
X
X
X
X
X

X
X
X
2b/3
B/4
b
B
B/4
2b/3
B/4
B
b
B/4
b/2
b/2
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Hình 2.9
Nối ván vỏ:
3 khoảng sườn trở lên
Sườn
Ván vỏ

3 lớp ván trở lên
m
ột khoảng
sườn trở l
ên
Hình 2.10
Tàu phân tích có chiều dài < 20m, do đó ta lấy trị số nhỏ nhất
theo yêu cầu là lớn hơn 4.5cm. Như vậy tàu chúng ta đóng có kích
thước là: đáy dưới 5.0cm , ván mạn 4.5cm l
à phù hợp.
Bảng 2.9 Kích thước ván vỏ
Kích thước ván tính
bằng cm
Tên gọi Chiều dài tàu ( L,m )
20

L<21 21

L<24 24

L<27 27

L

30
b(rộng) 18 21 21 24Ván kề
sống đáy
h(dày) 7,0 7,0 8,5 9,5
bVán đáy
và mạn

h 4,5 5,5 5,5 6,0
bVán đai
hông
h 6,0 5,5 6,5 7,5
bVán đai
mạn
h 4,5 5,5 6,5 7,5
b 30 33 36 39Ván mép
m
ạn
h 6,0 6,5 7,0 7,5
bVán viền
boong
h 4,5 5,0 5,5 6,0


Ván boong: chiều rộng của mỗi dải ván boong không được lớn
hơn 25cm, chiều d
ày của ván boong không được nhỏ hơn tri số cho
trong bảng 2.9. Ở vùng miệng hầm, miệng buồng máy và các miệng
khoang khác, ở những chỗ đặt máy phụ, máy khai thác ván boong
phải được tăng cường thêm.
-N
ếu lỗ khoét nằm ở phần lộ thiên thì chiều cao thành quây tối thiểu phải
bằng 30cm
-Nếu miệng lỗ khoét nằm ở bên trong thượng tầng có cửa ra vào
ch
ắc chắn thì chiều cao thành quây tối thiểu phải bằng 15cm
-Nếu miệng lỗ khoét nằm ở bên trong thượng tầng có cửa ra vào
không ch

ắc chắn, thì chiều cao thành quây tối thiểu phải bằng
23cm
-Nếu miệng lỗ khoét đặt ở boong thượng tầng nằm cao hơn
boong chính dưới 1,2m,
thì chiều cao thành quây tối thiểu phải
bằng 15cm
-Nếu miệng lỗ khoét đặt ở boong thượng tầng nằm cao hơn
boong chính dưới 1.2m, th
ì chiều cao thành quây tối thiểu phải
bằng 23cm
Thành quây phải có các mã đứng, khoảng cách giữa các mã
đứng phải bằng khoảng cách xà ngang boong.
Chi
ều rộng của ván thành quây phải bằng:
i) 100mm-nếu chiều cao của ván thành quây

400mm
ii) 80mm- n
ếu chiều cao của ván thành quây

300mm
iii) 70mm- n
ếu chiều cao của ván thành quây

150mm
Thông thường chiều dày của ván thành quây phải không nhỏ
hơn 1/5 chiều cao của nó.
Tàu chúng ta có quy cách là 5,0 cm là phù hợp, hơn nữa tàu chúng
ta là tàu câu ho
ạt động đánh bắt tập trung nhiều trên boong nên đòi

h
ỏi ván boong tương đối dày.
Nối ván boong:
2 khoảng xà ngang boong trở lên xà
ngang boong
2 l
ớp ván trở lên
Ván boong

1 kho
ảng xà ngang
boong tr
ở lên

Hình 2.11


Cabin: cabin có dạng hình hộp chữ nhật, có kích thước là: dài x
r
ộng x cao (5.2 x 3.0 x 1.7m). Đây là tàu câu cá ngừ đại dương nên
số lượng thủy thủ trên tàu nhiều đòi hỏi không gian sinh hoạt và
ch
ỗ ngủ nhiều, do đó kích thước cabin rộng. Tuy nhiên nếu cabin
rộng và cao sẽ ảnh hưởng đến độ ổn định của tàu vì vậy thiết kế
như thế n
ào cho hợp lý nhất vừa đảm bảo đủ không gian, vừa đảm
bảo ổn định cho tàu. Theo tôi tìm hiểu một số nơi có ngành đóng
tàu phát triển như Khánh Hòa, Đà Nẵng, Phú Yên thì cabin như
vậy là tương đối hợp lý.