Ứng dụng chương trình RDM trong phân tích kết cấu thân tàu, chương 10 pdf

Chương 10: TÍNH KHUNG DÀN ĐÁY
3.3.1. Xây dựng mô hình tính kết cấu.
Như đã biết, khi tính kết cấu khung dàn ta thường sử dụng
mô hình tính tấm vỏ hoặc hệ thống dầm gia cường dưới dạng hệ
dầm trực giao bằng cách đặt điều kiện biên vào các vị trí liên kết
để thể hiện quan hệ giữa các kết cấu với nhau. Trong đề t
ài, tôi
ch
ọn mô hình hệ thống dầm gia cường dưới dạng hệ dầm trực giao.
Hình 3.5: Mô hình hệ dầm trực giao.
Đối với việc xác định quy cách mép kèm cho các kết cấu thì
chi
ều dài tấm mép kèm thì sẽ được lấy theo chiều dài của kết cấu,
còn chiều rộng của mép kèm được tính toán theo công thức (2.7),
(2.8). Việc xác định chiều dày của tôn mép kèm thì ta lấy theo
chiều dày tôn trung bình của khu vực tính. Chiều dày tôn mép kèm
c
ủa các kết cấu trong khung dàn đáy, mạn và boong thì chiều dày
L
l
b
a
i
I
sẽ được lấy theo giá trị trung bình là

= 10 mm.
Vi
ệc xác định chiều rộng mép kèm đối với đà ngang đáy, xà
ngang bong và sườn mạn ta tính theo công thức
(2.8). Chiều dài

nh
ịp dầm 2b được lấy bằng khoảng cách giữa các kết cấu khỏe, ở
đây: 2b = 3 x 0,55=1,65.
3,065,1181,0




C
Đối với các sống dọc đáy, sống chính và xà dọc boong thì ta
xác định được: C = 0,181 x 1,6 = 0,29.
Đối với các x
à dọc mạn thì chiều rộng mép kèm C được xác
định như sau:
C = 0,1821 x 1,5 = 0,27
K
ết quả tính chiều rộng mép kèm cho tàu tính toán được thể
hiện trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Xác định chiều rộng mép kèm tàu tính toán.
Kết cấu Đáy Mạn Boong
Dọc 0,29 0,27 0,29
Ngang 0,3 0,3 0,3
Khung dàn đáy tàu tính toán gồm:
- Đà ngang đáy khoẻ: 750 x10
-
Đà ngang thường gồm:
+ Đà ngang đáy trên:
L100 x 100 x 10
+ Đà ngang đáy dưới: L100 x 100 x 10
- Tôn đáy:


= 10 mm
- S
ống chính: 750 x 12
- S
ống phụ: 750 x 10
K
ết cấu khung dàn đáy được chuyển thành hình chữ nhật có
chiều rộng B/2 và chiều dài bằng khoảng cách giữa vách 63 và
vách 107 đồng thời bỏ qua độ vát đáy, còn độ cong tôn hông được
chuyển thành góc vuông (hình 3.6).
Đà ngang 63 Đà dọc
Đà ngang107
Sống chính Đà ngang khỏe Đà ngang thường
55
160
160
220
B/
2
Hình 3.6: Mô hình hóa khung dàn đáy tàu 2000 tấn.
1
: bản cánh của kết cấu, 2: bản thành của kết cấu thép chữ L,
3: mép kèm.
Hình 3.7. Mặt cắt ngang đà ngang đáy thường.
Bảng 3.2. Bảng tính mômen quán tính mặt cắt ngang kết cấu
L100x100x10.
TT Kích
thước
(cm)

Di
ện
tích
A
i
(cm
2
)
Z
i
(cm)
A.Z
i
(cm
3
)
Mô men quán
tính
A.Z
2
i

I
0
1
B
ản cánh
(10,0 x
1,0)
10,0 9,5 95 902,5 0,83

2
Thành
đứng
9,0 4,5 40,5 182,25 60,75
2
1
3
(1,0 x
9,0)
3
Mép kèm
(30 x 1,0)
30 0 0 0 2,5
Cộng 49 15 133,5

*
= 1148,83
Trong đó:
- I
0
là mômen quán tính, I
0
tính theo công thức: I
0
=
bh
3
/12.
- (b, h l
ần lượt là chiều rộng và chiều cao của chi tiết).

- A
i
là diện tích tiết diện của chi tiết thứ i.
- Z
i
là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện thứ i tới trục
tọa độ (mép dưới của kết cấu).
Khoảng cách đến trục trung hòa:
76,2
49
5,135



A
AZ
e
(cm)
Mômen quán tính t
ại mặt cắt ngang:
* 2
.
I e A
 
 
= 1148,83 – 2,76
2
x 49 = 775,57 (cm
4
)

Mô đun chống uốn:
07,115
76,25,9
57,775
maxmax





eZ
I
Z
I
w
i
(cm
3
)
Để tính mô men quán tính, diện tích,… của kết cấu kết cấu
dọc, ngang và mép kèm, ta có thể sử dụng công cụ Drawing –
Mesing c
ủa mô đun Elements Finis trong RDM6. Nó cho ta kết
quả tính toán rất chính xác và việc sử dụng công cụ này rất đơn
giản.
Hình 3.8: Lưới phần tử khi tính các đặc trưng hình học của
mặt cắt ngang.
Sử dụng phần mềm RDM ta tính được:
 Đà ngang thường L100x100x10 và mép kèm có:
- Di

ện tích: A = 4,9.10
3
mm
2
- Mô men quán tính: I = 8,00762.10
6
mm
4
- Hằng số xoắn Saint Venant’s: J = 1,64472.10
5
mm
4
 Đà ngang khỏe, đà doc (750x10) và mép kèm.
- Di
ện tích: A = 1,35.10
4
mm
2
- Mô men quán tính: I = 4,50625.10
7
mm
4
- Hằng số xoắn Saint Venant’s: J = 4,53752.10
5
mm
4
Ta sẽ tiến hành kiểm tra điều kiện (2.9) với khung dàn đáy
tàu hàng 2000 tấn, ứng với trường hợp giữa hai kết cấu khỏe có bố
trí ba kết cấu thường lúc đó:
a = 550 (mm), A = 2200 (mm), L = 2200 (mm), l = B/2 = 5400

(mm),
I = 2x3x800,76 = 4804,56 (cm
4
)
i = 2x4506,25= 9012,5 (cm
4
)
51,0
56,4804
5,9012
540
220
55
220
33







































I
i
l
L
a
A
(thỏa mãn điều kiện 2.9)

Do đó có thể xây dựng được mô h
ình tính khung dàn đáy bao
gồm cả các kết cấu khỏe và các kết cấu thường liên kết với nhau để
tạo thành một hệ dầm trực giao.