Ứng dụng chương trình RDM trong phân tích kết cấu thân tàu, chương 13 pps

Chương 13: TÍNH KHUNG DÀN MẠN
3.5.1. Xây dựng mô hình tính kết cấu.
Khung dàn mạn bao gồm các sườn thường, sườn khoẻ và các
s
ống dọc mạn liên kết với nhau bằng mối liên kết hàn tạo thành hệ
thống khung sườn vững chắc. Ở đây mỗi bên mạn đều bố trí hai
s
ống dọc mạn, nó có vai trò là các điểm tựa cho kết cấu khung
sườn. Kích thước các kết cấu cơ bản của khung sườn mạn như sau:
- Các sườn thường: L125 x 125 x 10
-
Sườn khỏe: T120 x 10/400 x 8
- S
ống dọc mạn: T100 x 10/250 x 8
- Tôn m
ạn:

= 10 mm
K
ết cấu thực tế của khung dàn mạn thường gồm nhiều sườn
bố trí theo phương thẳng đứng hay gần như thẳng đứng, tùy thuộc
hình dáng mạn và có một đến hai, ba xà dọc mạn chạy dọc tàu. Kết
cấu này cũng được chuyển về mô hình tính khung dàn bằng cách
tương tự như khung dàn đáy. Mô h
ình khung dàn mạn tàu tính toán
được thể hiện trên hình 3.21.
Vách 63 Sườn thường Sườn khỏe
Vách 107
170
150
H

Xà dọc mạn
Hình 3.21: Mô hình hóa khung dàn mạn tàu tính toán.
Sử dụng phần mềm RDM ta tính được:
 Sườn thường L125x125x10 và mép kèm có:
- Di
ện tích: A = 5,4.10
3
mm
2
- Mô men quán tính: I = 1,31849.10
7
mm
4
- Hằng số xoắn Saint Venant: J = 1,8122.10
5
mm
4
 Xà dọc mạn T100x10/250x8 và mép kèm có:
- Di
ện tích: A = 5,7.10
3
mm
2
- Mô men quán tính: I = 1,72465.10
7
mm
4
- Hằng số xoắn Saint Venant : J = 1,66258.10
5

mm
4
 Sườn khỏe T120x10/400x8 và mép kèm có:
- Di
ện tích: A = 7,4.10
3
mm
2
- Mô men quán tính: I = 2,3957.10
7
mm
4
- Hằng số xoắn Saint Venant : J = 2,0854.10
5
mm
4
Ta sẽ tiến hành kiểm tra điều kiện (2.9) với khung dàn mạn
của tàu tính toán, 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 = 3955,47 (cm
4
) , i = 3449,3(cm
4
)
23,0
47,3955
3,3449
540

220
55
220
33







































I
i
l
L
a
A
(thỏa mãn điều kiện
2.9)
Do đó có thể xây dựng mô hình tính khung dàn mạn bao gồm
cả các kết cấu khỏe và các kết cấu thường liên kết với nhau dưới
dạng một hệ dầm trực giao.
3.5.2. Xác định tải trọng tác dụng.
Khung dàn mạn cũng chịu tải trọng tác dụng như khung dàn
đáy, nhưng sự phân bố tải trọng tr
ên khung dàn mạn khác hẳn so
với khung dàn đáy. Khi tính tải trọng cho khung dàn mạn thì ta
thường xem áp lực thủy tĩnh của nước ngoài mạn, áp lực hàng hóa
bên trong khoang hàng tác d

ụng lên khung dàn mạn phân bố theo
hình tam giác hoặc hình thang. Áp lực lớn nhất tác dụng lên khung
dàn m
ạn đặt tại mép dưới của khung dàn, giá trị của nó được xem
như bằng áp lực tải trọng tác dụng lên khung dàn đáy.
Chiều cao cột áp tính toán h của tải trọng tác dụng lên khung
dàn m
ạn được xác định theo công thức (2.3):
2
S
h
h T
 
= 49,6
2
175,4
40,4
 (m)
V
ới giá trị chiều cao cột áp tính toán như trên thì tải trọng tác
dụng lên khung dàn mạn phân bố theo hình thang.
Giá tr
ị tải trọng lớn nhất đặt tại đáy có giá trị: p = 2,78 (tấn/m)
còn giá trị tải trọng tại boong sẽ được xác định theo giá trị tải trọng
tại đáy nói trên theo quy tắc tam giác đồng dạng. Giá trị tải trọng
tại boong:
47,0
49,6
)4,549,6.(78,2).(






h
Hhp
p
b
(tấn)
(H = 5.4 m là chiều cao mạn).
T
ừ các kết quả tính ở trên ta có thể xác định tải trọng tác
dụng lên các kết cấu ngang trong mỗi khung dàn thông qua biểu đồ
tải trọng tác dụng lên một khoảng sườn tàu khi đưa về một khung
sườn như trên h
ình 3.22.
1,5 m
1,7 m
1,6 m1,6 m2,2 m
1,85 (t/m)
1,2 (t/m)
0,5 (t/m)
0,46 (t/m)
0,47 (t/m)
Hình 3.22. Mô hình tải trọng tác dụng trong một khoảng sườn.
Đối với các kết cấu dọc ta có giá trị tải trọng tác dụng tính
trong một khoảng sườn như trong bảng 3.7.
Bảng 3.7. Bảng tính tải trọng đối với kết cấu dọc có trong một
khoảng sườn.
TT Kết cấu Tải trọng (tấn/m)

1 Đáy 1,7
Tại xà dọc 1 1,15
2 Mạn
Tại xà dọc 2 0,77
Boong kín 0,3
3 Boong
Boong h
ở 0,15
3.5.3. Kết quả tính bằng RDM.
2,2 m
1,6 m1,6 m2,2 m
2,78 (t/m)
2,6 (t/m)
Hình 3.23: Điều kiện biên và tải tác dụng lên khung dàn mạn.
Hình 3.24: Mặt cắt ngang của các kết cấu thành phần.
Hình 3.25: Biến dạng của kết cấu khung dàn mạn.
Hình 3.26: Biểu đồ mô men uốn trong khung dàn mạn.
Hình 3.27: Biểu đồ ứng suất pháp trong khung dàn mạn.
Từ kết quả phân tích bằng phần mềm RDM ta nhận thấy giá
trị ứng suất uốn lớn nhất đặt tại vị trí sườn khỏe 73 có giá trị:
89,188
u

(MPa)


uu

 nên kết cấu đủ bền.