Ứng dụng chương trình RDM trong phân tích kết cấu thân tàu, chương 11 pdf

Chương 11: Xác định tải trọng tác
dụng
Ta nhận thấy rằng kết cấu tàu lựa chọn được thiết kế theo hệ
thống ngang nên mô hình truyền tải trọng từ môi trường đến kết
cấu được thể hiện như sau: áp lực nước đặt trực tiếp lên bề mặt tôn
vỏ

các đà ngang đáy

các đà dọc đáy

thành mạn tàu và
các vách d
ọc. Một phần của tải trọng này sẽ được truyền đến mạn,
vách dọc, vách ngang mà không qua các đà ngang hoặc sườn.
Trong việc xây dựng mô hình tải trọng tác dụng lên kết cấu thì do
k
ết cấu tàu gồm hệ thống gia cường bên trong và lớp tôn vỏ bên
ngoài t
ạo thành kết cấu hoàn chỉnh kín nước. Do đó khi xây dựng
mô hình tải trọng thì ta sẽ đưa tải trọng tác dụng lên bề mặt tôn vỏ
là lực tác dụng lên mặt về tải trọng tác dụng lên kết cấu theo dạng
đường.
Áp lực tải trọng tác dụng lên bề mặt các chi tiết kết cấu bao
gồm áp lực nước bên ngoài tàu và áp lực hàng hóa trong các
khoang tàu.
p = q
n
- q
hh
(3.2)

Trong đó:
- q
n
là áp lực nước bên ngoài vỏ tàu tác dụng lên kết cấu và
tính cho trường hợp nguy hiểm nhất là tàu nằm cân bằng trên đỉnh
sóng với bước sóng bằng chiều dài thiết kế của tàu:
)
2
(
s
n
h
Tq


(3.3)
V
ới chiều cao sóng tính theo:
2
30
S
h

 
(với sóng: 60 (m)

 
120 (m)).
(3.4)
mL

tk
25,65


= 1,025 ( tấn/m
3
) là trọng lượng riêng của nước biển.
T = 4,40 (m).
Ta tính được h
S
= 4,175 m, ta suy ra:
5,6)
2
175,4
4,4(025,1

n
q (tấn/m
2
)
Theo (2.4) áp l
ực hàng hóa được xác định theo công thức
sau:
Hkq
hrhh


 (3.5)
+ H là chi
ều cao hàng ( chọn H = 4 m)

+
h

r
là trọng lượng riêng của hàng hóa.
+ k là h
ệ số tính đến sự không đều của từng mặt hàng
c
ụ thể.
Chọn loại hàng chở là than đá, tra bảng 2.1 ta được:
+ 8,0
hr

+ k = 0,27
q
hh
= 0,27 x 4 x 0,8 = 0,864 (tấn/m
2
)
T
ừ trên ta có: p = 6,65 – 0,864 =5,786 (tấn/m
2
).
-
Do đó áp lực của tải trọng tác dụng lên bề mặt các chi tiết
kết cấu có trong thân tàu có giá trị: p = 5,786 (tấn/m
2
). Việc xác
định tải trọng tác dụng l
ên các kết cấu gia cường bên trong sẽ được

trình bày cụ thể trong phần dưới đây.
Áp lực tải trọng tác dụng lên khung dàn đáy được xác định
theo công thức:
Hk
h
Tqqp
hr
s
hrn
)
2
.(


(3.6)
Tính toán ở trên ta được p = 5,786 (tấn/m
2
)
K
ết cấu khung dàn đáy trong khu vực thân ống gồm có: sống
chính, hai sống phụ nằm song song với sống chính cách sống chính
một khoảng 1600 mm; đà ngang đáy khỏe và đà ngang đáy thường,
đà ngang khỏe và đà ngang thường nằm xen kẽ nhau, cứ cách hai
đà ngang thường th
ì bố trí một đà ngang khỏe (cứ cách 3 khoảng
sườn thực lại bố trí một đ
à ngang khỏe). Khoảng sườn thực a = 550
mm.
Trong khu v
ực thân ống của tàu tính toán ta nhận thấy kết

cấu của các khung dàn đáy có thể coi như đối xứng qua vách
ngang kín tại vị trí sườn 63 và do tính chất đối xứng của kết cấu
trên cùng một mặt phẳng cắt ngang thân tàu. Vì vậy để thuận lợi
cho tính toán, thay vì tính cho cả đoạn thân ống ta chỉ tính cho
phần kết cấu từ vách ngang 63 tới vách 107 và chỉ tính đối với một
bên của kết cấu đối xứng theo chiều rộng tàu B.
+ Trường hợp a = 0,55 m và b = 2,2 m, áp lực tải trọng tác
d
ụng lên bề mặt tôn vỏ p = 5,786 (tấn/m
2
) ta tính được diện tích
chịu tải của các kết cấu như sau:
Bảng 3.3. Kết quả tính tải trọng đối với kết cấu đáy có trong
một khoảng sườn.
TT Thành
ph
ần
kết
cấu
Diện
tích
ch
ịu tải
(m
2
)
(1)
T
ải trọng
tập trung

= p.(1)
(t
ấn)
(2)
T
ải trọng phân
bố
=(2)/x
(x = a ho
ặc b)
(tấn/m)
(3)
T
ải trọng
tổng cộng
= 2.(3)
(t
ấn/m)
(4)
1 Ngang
(b)
0,53 3,07 1,39 2,78
2 Dọc
(a)
0,08 0,46 0,85 1,7
+ Trường hợp a = 0,55 m, b = 1,6 m, p = 5,786 tấn/m
2
.
Bảng 3.4. Kết quả tính tải trọng đối với kết cấu đáy có trong
một khoảng sườn.

TT Thành
ph
ần kết
cấu
Diện tích
chịu tải
(m
2
)
T
ải trọng
tập trung
(tấn)
Tải trọng
phân bố
(tấn/m)
Tải trọng
tổng cộng
(tấn/m)
1 Ngang
(b)
0,36 2,08 1,3 2,6
2 Dọc (a) 0,08 0,46 0,85 1,7
3.3.3. Kết quả tính bằng RDM.
Ta nhận thấy rằng, với điều kiện các khung dàn chỉ chịu tải
trọng vuông góc với mặt phẳng khung dàn thì chúng chủ yếu là
ch
ịu uốn. Do đó khi phân tích kết quả tính ta chỉ quan tâm tới ứng
suất uốn dầm do tải trọng gây ra.
Hình 3.9: Điều kiện biên và tải tác dụng lên khung dàn đáy.

Hình 3.10: Mặt cắt ngang của các kết cấu thành phần.
Hình 3.11: Biến dạng của kết cấu đà ngang đáy.
Hình 3.12: Biểu đồ mô men uốn trong khung dàn đáy.
Hình 3.13: Biểu đồ ứng suất pháp trong khung dàn đáy.
Từ kết quả tính bằng phần mền RDM ta nhận thấy ứng suất
uốn lớn đều tập trung vào vị trí của các sườn khỏe. Giá trị ứng suất
uốn lớn nhất đặt tại vị trí sườn khỏe 73 và có giá trị:
31,90
u

(MPa)
Ki
ểm tra bền cục bộ khung dàn đáy theo tiêu chuẩn ứng suất
uốn cục bộ cho phép:


chcbuu
K

. (3.7)
Trong đó:
K
cb
= 0,8 (hệ số dự trữ bền cục bộ)

ch
= 2400 (kG/cm
2
) = 240 MPa.



1922408,0 
u

MPa


uu

 nên kết cấu đủ bền.