Phân tích và thiết kế kết cấu một mẫu tàu câu vỏ gỗ, chương 12 pdf

Chương 12:
Xác định ứng suất chung trong kết
cấu thân tàu
Về mặt lý thuyết, khi tính sức bền chung có thể xem thân tàu
như là một dầm rỗng, thành mỏng, có mặt cắt ngang phẳng và tuân
theo lý thuy
ết về dầm chịu uốn. Theo lý thuyết này thì các ứng suất
pháp và ứng suất tiếp xuất hiện trong các mặt cắt ngang của tàu
xác định ở mỗi khoảng cách đến trục trung hòa sẽ thay đổi theo
quy luật tuyến tính dọc theo chiều cao mặt cắt ngang và giữ
nguyên không đổi theo chiều rộng mặt cắt ngang. Giả thiết n
ày
được kiểm chứng nhiều lần bằng thử nghiệm độ bền trên biển và
trong
ụ. Trên cở sở giả thiết đó có thể xác định ứng suất pháp và
ứng suất tiễpuất hiện trong các kết cấu dọc của thân tàu theo các
công th
ức cơ học kết cấu thân tàu như sau:
+ Ứng suất pháp:

i
Mz
I


Trong đó: M- là mômen uốn tác dụng trong mặt cắt ngang đang
xét
z
i
- là khoảng cách tính từ kết cấu dọc đang xét đến trục
trung hòa

I- là mômen quán tính chính của diện tích mặt cắt ngang
của các
kết cấu dọc đang xét đối với trục nằm ngang
Để thuận tiện trong tính toán thường biểu thị công thức trên dưới dạng

.
k z


Với
3
.10
M
k
I

Trong đó [ M (tấn/m); z (cm) ].
Do mômen quán tính chính I của mặt cắt ngang luôn dương nên
dấu của các ứng suất trong kết cấu I được xác định theo dấu của
mômen M và cao độ trọng tâm z
i
. Do đó khi tàu nằm trên đỉnh sóng,
mômen uốn trong thân tàuxác định ở phần trên dương nên ứng suất
trong các kết cấu thân tàu nằm trên trục trung hòa dương (ứng suất
kéo ) và ứng suất trong các kết cấu thân tàu nằm phía dưới trục trung
hòa s
ẽ âm (ứng suất nén) và bị uốn cong, các giá trị ứng suất xuất hiện
trong các kết cấu thân tàu cần thiết phải xác định được các yếu tố của
mặt cắt ngang thân tàu như diện tích và mômen quán tính. Các
phương pháp tính sức bền chung truyền thống hiện nay thường giải

quyết vấn đề này dựa trên cơ sở thay thế toàn bộ kết cấu thân tàu bằng
một dầm tương đương với thân tàu.
+
Ứng suất tiếp:
Xuất hiện trong các kết cấu dọc khi uốn chung thân tàu được xác
định theo công thức

.
.
N S
I t


Trong đó: N- là lực tác dụng trong mặt cắt ngang đang xét.
S- là mômen tĩnh của diện tích mặt cắt ngang của các
kết cấu dọc
Nằm về một điểm xác định ứng suất đối với trục
trung hòa
I- là mômen quán tính c
ủa mặt cắt ngang so với trục
trung hòa
t- t
ổng chiều dày của kết cấu đang xét
Hình 3.2
Trong quá trình tính toán có các thông số sau:
+ khoảng cách z
o
giữa truch trung hòa và trục so sánh
H/2
H/2

Zo

26.28
0.014
1912.5
o
B
z
A

   
+ Mômen quán tính của tất cả các mặt cắt ngang của dầm
tương đương đối với trục trung h
òa.

2 2
2
26.28
2( . ) 2( ) 2(2711.9 ) 5423.1
1912.5
o
B
I C A z C
A

       (m
2
.cm
2
)

Tr
ong đó: A= 1912.5 là tổng diện tích các kết cấu dọc
B= -26.28 là tổng mômen tĩnh của diện tích các kết cấu
dọc so
Với trục so sánh
C= 2711.9 là mômen quán tính nửa mặt cắt so với trục
so sánh

+ Môđun chống uốn của mặt cắt ngang so với điểm xa nhất của
mặy boong

b
5423.1
w 4017.1
1.35
b
I
z
   (m.cm
2
)
+ Mômen ch
ống uốn của mặt cắt ngang so với điểm xa nhất
của đáy

d
5423.1
W
1.2
d

I
z
  =4519.25 (m.cm
2
)
Ứng suất pháp do uốn chung trong các kết cấu của dầm tương
đương khi tàu nằm trên đỉnh sóng và đáy sóng được xác định theo
công thức:

.
M z
I

 (kg/cm
2
)
M: là mômen u
ốn tính toán
Z: là khoảng cách từ kết cấu đến truch trung hòa