Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt Nam

-i-
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................1
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ..................................................................................3
1.1. TỔNG QUAN..............................................................................................3
1.2. TÌM HIỂU KHÁI QUÁT VỀ THUẬT TOÁN ..........................................4
1.2.1. Khái niệm thuật toán...............................................................................4
1.2.2. Những đặc trưng cơ bản của thuật toán...................................................6
1.2.3. Phân loại thuật toán ................................................................................6
1.3. KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU .........................................7
1.3.1. Các phương pháp thiết kế kết cấu thân tàu..............................................7
1.3.2. Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế kết cấu thân tàu.........................9
1.3.3. Thực trạng công tác tính toán thiết kế kết cấu thân tàu ở Việt Nam.......10
1.4. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIÊN
CỨU..................................................................................................................10
1.4.1. Mục tiêu ...............................................................................................10
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................11
1.4.3. Giới hạn nội dung.................................................................................11
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................12
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC THUẬT TOÁN...................................12
2.2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU THÂN TÀU........................................................14
2.2.1. Đặc điểm chung....................................................................................14
2.2.2. Đặc điểm, vai trò của các bộ phận kết cấu trong đảm bảo độ bền thân tàu
.......................................................................................................................14
2.2.3. Các hệ thống kết cấu thân tàu ...............................................................16
2.2.4. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống kết cấu...................................................17
2.2.5. Phân tích các hệ thống kết cấu..............................................................18
2.3. YÊU CẦU CỦA QUY PHAM VIỆT NAM VỚI VIỆC THIẾT KẾ KẾT
CẤU TÀU VỎ THÉP.......................................................................................20
2.3.1. Vật liệu thép dùng trong đóng tàu.........................................................20
2.3.2. Kích thước, quy cách bố trí kết cấu.......................................................24

2.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN KÍCH
THỨỚC KẾT CẤU TÀU VỎ THÉP THEO QUY PHẠM............................26
-ii-
2.4.1. Giới thiệu về Quy phạm Việt Nam........................................................26
2.4.2. Cơ sở lý thuyết của các công thức tính kích thước kết cấu trong Quy
phạm..............................................................................................................27
2.4.3. Một số điểm quan trọng cần lưu ý khi phân tích kết quả tính toán…….38
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN THUẬT TOÁN THIẾT KẾ
KẾT CẤU TÀU VỎ THÉP THEO YÊU CẦU CỦA QUY PHẠM ..................42
3.1. DỮ LIỆU ĐẦU VÀO ................................................................................42
3.1.1. Yêu cầu về vật liệu ...............................................................................42
3.1.2. Dữ liệu về cấu hình tàu.........................................................................43
3.1.3. Các công thức tính kích thước và quy cách bố trí kết cấu tàu vỏ thép theo
Quy phạm Việt Nam 2003 – TCVN 6259.......................................................43
3.1.4. Yêu cầu về đảm bảo độ bền kết cấu thân tàu.........................................60
3.2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN THUẬT TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU
TÀU VỎ THÉP THEO YÊU CẦU CỦA QUY PHẠM VIỆT NAM.............61
3.2.1. Phân tích công thức tính các kết cấu cơ bản..........................................61
3.2.2. Thuật toán 1..........................................................................................63
3.2.3. Thuật toán 2..........................................................................................66
3.2.4. Thuật toán
3…………………………………………………………..............69
3.3. HƯỚNG ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH VÀO LẬP TRÌNH..... ……….71
3.3.1. Chương trình Pascal….………………………………………………...71
3.3.2. Chương trình C++……………………………………………………...72
3.3.3. Chương trình Visua Basic.…………………………………………………74
CHƯƠNG IV: THẢO LUẬN KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN…...……..… 76
4.1. THẢO LUÂN KẾT QUẢ..........................................................................76
4.2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN....................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................79

-1-
Chương 1:
ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. TỔNG QUAN









Hình 1.1: Quy trình thiết kế tàu
Như chúng ta đã biết tàu thủy là công trình kỹ thuật phức tạp bao gồm ba hệ
thống chính là động cơ, vỏ tàu và chân vịt, trong đó phần vỏ tàu với kết cấu bên
trong có nhiệm vụ quan trọng đảm bảo độ cứng vững cho con tàu.Thiết kế kết cấu
thân tàu là một trong những bài toán quan trọng trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật của
quá trình thiết kế tàu thuỷ. Thiết kế kết cấu nhằm mục đích xác định kích thước,
hình dáng, mối liên kết giữa các kết cấu…để có thể tạo nên một hệ thống kết cấu
đảm bảo đủ bền và ổn định dưới tác động của các ngoại lực.
Hiện nay, có nhiều phương pháp thiết kế kết cấu tàu khác nhau như: Thiết kế
theo Quy phạm, thiết kế bằng tính toán lý thuyết v.v...Nhưng phổ biến nhất là thiết
kế kết cấu thân tàu theo các yêu cầu của Quy phạm. Phương pháp này cho phép
người thiết kế tính chọn toàn bộ kết cấu tàu đang xét mà không cần phải thực hiện
Nhiệm vụ thư thiết kế
Thiết kế thi công
Thiết kế công nghệ đóng
Thiết kế sơ bộ

Thiết kế kỹ thuật
-2-
mô hình hoá kết cấu hoặc giải những bài toán cơ học kết cấu phức tạp. Việc lựa
chọn được thuật toán để ứng dụng lập trình chương trình tính toán kết cấu tàu nhằm
đơn giản quá trình tính toán, đạt được kích thước kết cấu tối ưu mong muốn và thỏa
mãn các yêu cầu của Quy phạm đang được quan tâm.
Các công thức tính kết cấu trong Quy phạm được xây dựng dựa trên cở sở lý
thuyết về độ bền, tuy nhiên trong quá trình xây dựng công thức, Quy phạm còn đưa
vào những hệ số để hiệu chỉnh công thức về dạng phù hợp với thực tế sử dụng tàu.
Cần lưu ý rằng các yêu cầu của Quy phạm thật nghiêm ngặt song nó cũng tồn tại
hạn chế như chưa phản ánh đầy đủ các điều kiện của môi trường thiên nhiên và con
người hoạt động trong đó nên gây sự tốn kém về vật liệu, công sức thực hiện, không
đảm bảo tính kinh tế vì bản thân kết cấu chưa phải ở dạng tối ưu.
Việc nghiên cứu và ứng dụng thuật toán vào lập trình tính kết cấu để khắc
phục hạn chế của công tác tính kết cấu theo Quy phạm nhằm đưa ra đựợc kết cấu
thân tàu ở dạng tối ưu, đủ bền đồng thời thỏa mãn tính kinh tế là mong muốn của
những người làm công tác thiết kế.
Từ những phân tích trên, em được giao thực hiện đề tài:
“Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo yêu cầu
của Quy phạm Việt nam”.
Với mục tiêu lựa chọn được thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép thỏa yêu cầu
của Quy phạm Việt Nam và định hướng lập trình chương trình tính kết cấu như một
giải pháp khắc phục hạn chế của công tác thiết kế hiện nay và nâng cao hiệu quả
thiết kế kết cấu theo Quy phạm.
1.2. TÌM HIỂU KHÁI QUÁT VỀ THUẬT TOÁN
1.2.1. Khái niệm thuật toán
Chúng ta đã làm quen với khái niệm về thuật toán trong giáo trình toán học và
các giáo trình khác như thuật toán giải phương trình bậc hai, hệ phưong trình. Ví dụ
như thuật toán giải phương trình bậc nhất: P(x): ax + b = c (a, b, c là các số thực)
-3-

trong tập hợp các số thực có thể là một bộ các bước giải như sau:
Bước 1: nếu a = 0
- b = c thì P(x) có nghiệm bất kì
- b # c thì P(x) vô nghiệm
Bước 2: nếu a # 0 thì P(x) có duy nhất một nghiệm x = (c-b)/a
Có nhiều quan điểm về thuật toán, nôm na thuật toán là một thủ tục tính toán
được định nghĩa kỹ, sử dụng một giá trị hoặc một tập hợp giá trị nào đó làm đầu vào
và cho ra một giá trị hoặc tập hợp giá trị nào đó làm kết xuất. Do đó, một thuật toán
là một trình tự các bước tính toán biến đổi đầu vào thành kết xuất.
Cũng có thể xem một thuật toán như một công cụ để giải quyết một bài toán
thật cụ thể. Phát biểu của bài toán sẽ chỉ định tổng quát mối quan hệ nhập/xuất cần
thiết. Thuật toán mô tả một thủ tục tính toán cụ thể để đạt được mối quan hệ
nhập/xuất đó.
Khái niệm thuật toán đầu tiên do nhà toán học Ả Rập Kharezmi nêu ra từ cuối
thế kỷ thứ 8 đầu thế kỷ thứ 9 khi đưa ra các quy tắc đầu tiên về tính số học.
Con người với các hoạt động của mình thường phải sử dụng những thuật toán
để giải quyết các công việc cụ thể. Bất kỳ một hình thức lao động chân tay nào cũng
gồm một số thao tác cụ thể theo một trật tự nhất định, ta gọi lao động chân tay là
hoạt động theo thuật toán.
Tóm lại có thể nói thuật toán hay còn gọi là thuật giải là một tập hợp hữu hạn
các chỉ thị hay các phương cách được định nghĩa rõ ràng cho việc hoàn tất một sự
việc từ một trạng thái ban đầu cho trước, khi các chỉ thị này được áp dụng triệt để
thì sẽ dẫn đến kết quả sau cùng đã dự đoán. Nói cách khác, thuật toán là một bộ các
quy tắc hay quy trình cụ thể nhằm giải quyết một vấn đề trong một số bước hữu
hạn, nhằm cung cấp một kết quả từ một tập hợp của các dữ kiện đưa vào.
Lưu ý: Khi một thuật toán đã hình thành thì ta không xét đến việc chứng minh
thuật toán đó mà chỉ chú trọng đến việc áp dụng các bước theo sự hướng dẫn sẽ có
kết quả đúng. Việc chứng minh tính đúng và tính đầy đủ của các thuật toán phải
đựơc tiến hành xong trước khi có thuật toán. Nói rõ hơn, thuật toán có thể chỉ là
-4-

việc áp dụng các công thức hay quy tắc, quy trình đã được công nhận là đúng hay
đã được chứng minh về mặt toán học.
1.2.2. Những đặc trưng cơ bản của thuật toán
- Tính chính xác: Để đảm bảo kết quả tính hay các thao tác mà máy tính thực hiện
được là chính xác.
- Tính tổng quát: Thuật toán không đề cập chỉ một bài toán riêng lẻ mà bao hàm
một lớp bài toán cùng một kiểu, có đầu vào tương tự nhau.
- Có giới hạn: Thuật toán phải gồm một số hữu hạn các bước tính toán, quá trình
biến đổi từ thông tin ban đầu đến kết quả cuối cùng qua một số giới hạn các biến
đổi.
- Tính duy nhất: Toàn bộ quá trình biến đổi, cũng như trật tự thực hiện phải được
xác định là duy nhất. Như vậy khi dùng thuật toán cùng một thông tin ban đầu phải
cho cùng một kết quả. Thuật toán ở mỗi giai đoạn phải nêu chính xác các bước tiếp
theo, có nghĩa là thứ tự thực hiện, các thao tác và quyết định phải được quy định rõ
ràng.
- Tính rõ ràng: Thuật toán phải được thể hiện bằng các câu lệnh minh bạch, các câu
lệnh được sắp xếp theo một thứ tự nhất định.
1.2.3. Phân loại thuật toán
Theo cấu trúc có thể phân loại thuật toán như sau:
- Thuật toán không phân nhánh.
- Thuật toán có phân nhánh.
- Thuật toán theo chu trình có bước lặp xác định.
- Thuật toán theo chu trình có bước lặp không xác định.
Thuật toán không phân nhánh là thuật toán đơn giản nhất. Trong thực tế
thường gặp thuật toán phân nhánh theo các điều kiện so sánh đúng hoặc sai. Phổ
biến nhất trong các bài toán thực tế là thuật toán gồm nhiều chu trình, theo nhiều
nhánh, đó là đặc trưng của thuật toán giải các bài toán khoa học kỹ thuật.
-5-
1.3. KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU
1.3.1. Các phương pháp thiết kế kết cấu thân tàu

 Thiết kế kết cấu thân tàu theo Quy phạm:
Quy phạm kết cấu thân tàu tập hợp được những kinh nghiệm trong thiết kế kết
cấu, trong chế tạo, sửa chữa và sử dụng. Ngày nay, kiến thức về cơ học kết cấu ngày
càng được mở rộng Quy phạm kết cấu thân tàu càng được hoàn chỉnh. Thiết kế kết
cấu theo Quy phạm là phương pháp thiết kế tương đối đơn giản và thực dụng
thường đảm bảo được sức bề thân tàu. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi
trong thiết kế tàu dân dụng, tuy nhiên đối với tàu có kích thước và tính năng đặc
biệt vẫn phải xét riêng. Điều kiện cần thiết để có thể áp dụng phương pháp này là
kích thước chính của tàu, tỷ lệ kích thước, các đặc trưng kỹ thuật, loại tàu… nằm
trong phạm vi mà Quy phạm đóng tàu chấp nhận.














Hình 1.2: Quy trình thiết kế kết cấu tàu theo Quy phạm.

Tàu mẫu
Yêu cầu kỹ
thuật của tàu
thiết kế

Mặt cắt ngang giữa tàu
Độ
bền
thân
tàu
Mô hình tính kết cấu
Quy phạm Bố chí chung
Các kết cấu chính
Bố trí kết cấu
Kích thước các kết cấu tàu
-6-
 Thiết kế kết cấu thân tàu theo tính toán lý thuyết:
Do hình dáng thân tàu, các loại máy và bố trí trên tàu …không giống nhau đặc
biệt đối với tàu cỡ lớn, các loại tàu đặc biệt, Quy phạm không thể bao gồm tất cả
các đặc trưng đó. Do đó phải vận dụng kiến thức và cơ học kết cấu, dùng phương
pháp tính toán sức bền để thiết kế kết cấu thân tàu. Theo đà phát triển của khoa học
kỹ thuật hiện nay, nhất là nhờ có máy tính điện tử cho phép giải những bài toán lớn,
và việc ứng dụng phương pháp tính toán sức bền trong thiết kế kết cấu thân tàu
đang ngày một hoàn thiện. Dựa vào tính toán độ bền thân tàu chọn kết cấu chịu
được độ bền chung và tải trọng cục bộ. Trước khi thiết kế kết cấu tàu, người thiết kế
phải giải đáp các vấn đề liên quan về sức bền thân tàu:
- Tải trọng bên ngoài cần để tính sức bền chung và tải trọng cục bộ.
- Ứng suất cho phép của vật liệu tạo nên các chi tiết thân.
- Điều kiện môi trường và làm việc của kết cấu.
Kết quả tính toán phải nêu rõ được giá trị ứng suất lớn nhất trong các kết cấu
và tỷ lệ giữa chúng với ứng suất cho phép. Trong tất cả các trường hợp tính toán
nhất thiết tính đến ổn định kết cấu nhằm đạt yêu cầu không một chi tiết nào mất ổn
định khi làm việc. Ngoài các phép tính thuần túy cơ học trên, độ tin cậy kết cấu là
việc không tránh được khi thiết kế kết cấu tàu. Thông thường, bằng cách này người
thiết kế có thể chọn được kết cấu vừa đủ bền đồng thời đạt giá trị tối ưu về kinh tế.

Tính toán thiết kế kết cấu tàu là quá trình cân nhắc, đối chiếu, so sánh nhằm
tìm phương án tốt nhất cho kết cấu, thỏa mãn yêu cầu bền, ổn định phù hợp với môi
trường làm việc và điều kiện làm việc.
Nhìn chung, đối với tàu dân dụng thông thường dựa vào Quy phạm để thiết kế
kết cấu thân tàu, khi cần thiết dùng phương pháp tính toán sức bền để nghiệm lại,
nhằm bổ sung những chỗ chưa hoàn hảo của Quy phạm. Quy phạm kết cấu thân tàu
tập hợp đựợc những kinh nghiệm trong thiết kế kết cấu, trong chế tạo, trong sửa
chữa và sử dụng. Thiết kế kết cấu thân tàu theo Quy phạm là phương pháp thiết kế
tương đối đơn giản, thực dụng, thường đảm bảo được sức bền. Phương pháp này
cho phép người thiết kế tính chọn toàn bộ kết cấu tàu đang xét mà không cần phải
-7-
thực hiện mô hình hoá kết cấu hoặc giải những bài toán cơ học kết cấu phức tạp.
1.3.2. Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế kết cấu thân tàu
- Tính an toàn: Thiết kế kết cấu phải đảm bảo dưới tác dụng của ngoại lực, tàu có
một sức bền nhất định, tính ổn định và độ cứng cần thiết. Không vì sức bền không
đủ hoặc kết cấu mất ổn định mà gây lên sự phá hủy kết cấu hoặc biến dạng vượt quá
phạm vi cho phép.
- Tính năng sử dụng: Việc bố trí và lựa chọn kích thước kết cấu phải phù hợp với
yêu cầu kinh doanh. Ví như đối với khoang chở hàng đảm bảo kết cấu được bố trí
sao cho thuận tiện xếp dỡ hàng, buồng ở của hành khách và thuyền viên phải có lối
đi thuận tiện và độ cao thích đáng.
- Tính hoàn chỉnh: Tàu thủy là một công trình kiến trúc nổi trên mặt nước bố trí
phức tạp, trên tàu có nhiều loại máy móc, thiết bị, dụng cụ sinh hoạt và các hệ
thống…Các bộ phận liên kết mật thiết với bố trí kết cấu và việc lựa chọn kích thước
kết cấu.Thiết kế kết cấu phải phối hợp chặt chẽ với thiết kế tổng thể và thiết kế các
hệ thống tạo nên một cấu trúc hoàn chỉnh, đảm bảo sự hoạt động bình thường của
tất cả các bộ phận trên tàu.
- Tính công nghệ: Việc lựa chọn hình thức kết cấu, hình thức liên kết các bộ phận
kết cấu của thân tàu phải đảm bảo thi công dễ dàng, giảm nhẹ cường độ lao động và
nâng cao năng suất lao động. Mặt khác, khi lựa chọn vật liệu phải chú ý đến vật tư

có thể khai thác trong nước, giảm bớt quy cách vật liệu một cách thích đáng, tiện
cho việc mua, dự trữ vật liệu và quy trình công nghệ của nhà máy. Phải căn cứ vào
đặc điểm của nhà máy, tình hình thiết bị của nhà máy để chọn phương án công nghệ
hợp lý, áp dụng những biện pháp công nghệ tiên tiến.
- Tính kinh tế: Trên cơ sở đảm bảo sức bền cần thiết của kết cấu, cân nhắc kỹ đến
độ dư ăn mòn của vật liệu, yêu cầu sử dụng và sửa chữa bảo dưỡng…Phải cố gắng
giảm nhẹ khối lượng kết cấu, tiết kiệm vật liệu, bố trí và lựa chọn vật liệu thỏa
đáng, đảm bảo tính kinh tế cao nhất trong sử dụng kết cấu.
-8-
1.3.3. Thực trạng công tác tính toán thiết kế kết cấu thân tàu ở Việt Nam
Qua việc tìm hiểu thực tế, chúng tôi nhận thấy vấn đề thiết kết cấu thân tàu ở
nước ta hiện nay thường được thực hiện như sau:
Từ những thông số hình học của tàu cụ thể như: Chiều dài, chiều rộng, chiều
cao, mớn nước v.v… người thiết kế tiến hành tính toán kích thước các kết cấu thân
tàu theo những yêu cầu của Quy phạm Việt Nam, Quy phạm LR, Quy phạm DNV
… để xác định giá trị tối thiểu cần phải đạt được trong mọi trường hợp.
Từ kết quả kích thước tối thiểu vừa xác định, người thiết kế sẽ tiến hành chọn
kích thước thực tế cho kết cấu đang tính, thường là có giá trị lớn hơn so với kết quả
tính theo Quy phạm tuỳ theo ý kiến chủ quan của người thiết kế hoặc theo kết cấu
tiêu chuẩn nhằm tạo lượng dự trữ bền mà chưa có cơ sở nào rõ ràng, có nghĩa là
lượng dư ấy bao nhiêu là đủ thì vẫn chưa xác định được.
Việc tính toán trên nhằm để kiểm tra lại kích thước, quy cách bố trí kết cấu
thỏa mãn theo yêu cầu của các Quy phạm còn toàn bộ hồ sơ kỹ thuật của phần lớn
những con tàu đóng ở nước ta được mua của nước ngoài.
Vấn đề đặt ra ở đây là việc lựa chọn kích thước như vậy liệu có dư bền quá
không? kết cấu có quá nặng nề và có kinh tế không?
Từ đó nảy sinh vấn đề cần thiết phải phân tích, đánh giá, tìm ra các thuật toán
tính toán thiết kế kết cấu tàu thỏa mãn các yêu cầu của Quy phạm nhằm đảm bảo
cho việc thiết kế kết cấu thân tàu chính xác hơn, đảm bảo kết cấu được tính chọn đủ
bền và độ ổn định và thoả mãn tiêu chuẩn kinh tế - kỹ thuật.

1.4. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1.4.1. Mục tiêu
Như đã trình bày, mục tiêu của đề tài nhằm phân tích và lựa chọn được thuật
toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép, cũng như tìm hiểu cách thức xây dựng của Quy
phạm Việt Nam. Trên cơ sở đó, có thể đánh giá hoặc hiệu chỉnh được các yêu cầu
của Quy phạm nước ta hiện nay. Xa hơn, có thể áp dụng thuật toán để lập trình
-9-
chương trình tính toán thiết kế kết cấu tàu theo Quy phạm trên máy tính.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện nội dung đề tài, tôi sẽ tiến hành phân tích cơ sở lý thuyết của các
thuật toán và nghiên cứu thực tế khi xây dựng các công thức tính kết cấu tàu vỏ
thép, yêu cầu của Quy phạm Việt Nam và từ đó chọn lựa được thuật toán tính kết
cấu thỏa mãn yêu cầu Quy phạm.
1.4.3. Giới hạn nội dung
Nội dung Quy phạm rất rộng, tính toán rất nhiều kết cấu tàu khác nhau. Vì vậy
trong đề tài này, chúng ta chỉ áp dụng lựa chọn thuật toán thiết kế một số kết cấu cơ
bản: Khoảng cách sườn, sườn thường, sống chính, đà ngang đáy đặc, tôn vỏ, xà
ngang boong, vách hầm hàng…
Quy phạm đựợc áp dụng trong đề tài là “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển
vỏ thép Việt Nam 2003 – TCVN 6259”
Tìm hiểu cách thức thiết kế kết cấu thân tàu thông dụng theo Quy phạm Việt
Nam là một vấn đề rất hay, giúp sinh viên tiếp cận với tài liệu kỹ thuật phổ biến và
rất quan trọng trong ngành đóng tàu, đó là các Quy phạm.
Với đề tài: “Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép
theo yêu cầu của Quy phạm Việt Nam”.
Đề tài được thực hiện theo những nội dung sau:
1. Đặt vấn đề
2. Cơ sở lý thuyết
3. Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo
yêu cầu của Quy phạm Việt Nam.

4. Thảo luận kết quả và đề xuất ý kiến.



-10-
Chương 2:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC THUẬT TOÁN
Theo khái niệm thì thuật toán là một bộ các quy tắc hay quy trình cụ thể nhằm
giải quyết một vấn đề trong một số bước hữu hạn, nhằm cung cấp một kết quả từ
một tập hợp của các dữ kiện đưa vào.
Thuật toán (Algorithms) cùng với Cấu trúc Dữ liệu (Data Structure) được xem
là những tri thức quan trọng hàng đầu và không thể thiếu để hình thành của bất kỳ
một chương trình máy tính: Programs = Algorithms + Data Structure.
Khi một thuật toán đã hình thành thì ta không xét đến việc chứng minh thuật
toán đó mà chỉ chú trọng đến việc áp dụng các bước theo sự hướng dẫn sẽ có kết
quả đúng. Việc chứng minh tính đúng và tính đầy đủ của các thuật toán phải đựơc
tiến hành xong trước khi có thuật toán. Nói rõ hơn, thuật toán có thể chỉ là việc áp
dụng các công thức hay quy tắc, quy trình đã được công nhận là đúng hay đã được
chứng minh về mặt toán học.
Phổ biến nhất trong các bài toán thực tế là thuật toán gồm nhiều chu trình, theo
nhiều nhánh, đó là đặc trưng của thuật toán giải các bài toán khoa học kỹ thuật. Có
rất nhiều thuật toán để giải quyết một bài toán cụ thể, một thuật toán tốt thì nó thực
hiện công việc với một thời gian, công sức tối thiểu và cho ra kết quả chính xác.
Ngược lại, dùng một thuật toán sai thì phải tốn nhiều công sức và thời gian tuy nó
cũng cho ra được một kết quả nhưng không đựơc chính xác. Do vậy, ta phải thực
hiện quá trình phân tích thuật toán, nhờ phân tích một vài thuật toán ứng tuyển của
một bài toán, ta có thể dễ dàng nhận ra thuật toán nào là hiệu quả nhất. Kiểu phân
tích như vậy có thể nêu rõ nhiều ứng viên tồn tại song một vài thuật toán kém hơn
thường bị loại trong khi tiến hành. Khi tiến hành phân tích thuật toán nghĩa là chúng

ta tìm ra một đánh giá về thời gian và không gian cần thiết để thực hiện thuật toán.
Không gian ở đây được hiểu là các yêu cầu về bộ nhớ, thiết bị lưu trữ, ... của máy
-11-
tính để thuật toán có thể làm việc. Việc xem xét về không gian của thuật toán phụ
thuộc phần lớn vào cách tổ chức dữ liệu của thuật toán.
Phân tích thuật toán là một công việc rất khó khăn, đòi hỏi phải có những hiểu
biết sâu sắc về thuật toán và nhiều kiến thức toán học khác. Ðây là công việc mà
không phải bất cứ người nào cũng làm được. Quá trình phân tích thuật toán luôn là
một thách thức thậm trí với một thuật toán đơn giản. Các công cụ toán học cần thiết
có thể gồm cả toán học tổ hợp trừu tượng lý thuyết xác suất căn bản, kỹ năng về đại
số và khả năng định danh các số hạng quan trọng nhất trong một công thức. Do
cách ứng xử của một thuật toán có thể khác nhau đối với từng đầu vào khả dĩ, nên ta
cần có một biện pháp tóm lược cách ứng xử thành các công thức đơn giản và dễ
hiểu. Ngoài ra, ta cũng cần quan tâm tới thời gian thực hiện của thuật toán, thời gian
thực hiện của một thuật toán trên một đầu vào cụ thể chính là số lượng các phép
toán nguyên tố hoặc các bước được thi hành.
Trình tự thuật toán để giải một bài toán có thể thực hiện theo các bước sau:
- Đặt bài toán và xây dựng mô hình toán của bài toán thực tế: Giai đoạn này bao
gồm việc biểu diễn bài toán thực tế bằng các biểu thức toán học, xác định các ràng
buộc, các điều kiện ban đầu, giới hạn của nghiệm.
- Chọn phương pháp số thích hợp: Để giải các mô hình toán xây dựng ở bước trên
cần chọn một trong các phương pháp số theo tiêu chuẩn sau đây: Độ chính xác cao,
tốc độ tính nhanh, quá trình tính đơn giản …
- Diễn tả thuật toán bằng lưu đồ: Lưu đồ thể hiện rõ ràng các bước tính quan trọng
và điều kiện để thu được kết quả cuối cùng. Để mô tả quá trình tính toán một cách
hệ thống và rõ ràng người ta thường thể hiện thuật toán bằng lưu đồ, đó là sự biểu
diễn bằng đồ thị toàn bộ toàn bộ quá trình tính toán. Việc vẽ lưu đồ không những
giúp cho quá trình thảo chương trình dễ dàng mà còn giúp ta phát hiện sai sót trong
chương trình. Những bài toán phức tạp nhất thiết phải lập lưu đồ tính toán, xây
dựng lưu đồ chính xác đảm bảo 90 % kết quả tính toán.

- Viết chương trình: Là hệ thống các câu lệnh có cấu trúc theo lưu đồ.
- Giải chương trình và phân tích kết quả.
-12-
2.2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU THÂN TÀU
2.2.1. Đặc điểm chung
Kết cấu thân tàu có dạng vỏ mỏng gồm phần tôn bao bên ngoài và phần gia
cường bên trong tạo thành khung xương đảm bảo độ bền, giữ tàu nổi và vận động
trên nước.
- Tôn bao: Gồm các tấm vỏ mỏng bằng vật liệu kim loại hay phi kim.
- Kết cấu gia cường: Hệ thống các dầm trực giao bố trí vuông góc với nhau và được
liên kết bằng các mã.















Hình 2.1: Các bộ phận kết cấu thân tàu

1. Mũi tàu 7. Mạn giả 13. Thành hầm bên
2. Boong mũi 8. Lan can 14. Sống mũi

3. Lầu giữa 9. Tôn mạn 15. Sống lái
4. Buồng lái 10. Đáy tàu 16. Boong
5. Lầu lái 11. Miệng hầm 17. Đường hàn dọc
6. Vòm lái 12. Thành hầm sau 18. Đường hàn ngang
2.2.2. Đặc điểm, vai trò của các bộ phận kết cấu trong đảm bảo độ bền thân tàu
- Các kết cấu thân tàu được lựa chọn và bố trí trên cơ sở đảm bảo độ bền thân tàu
khi uốn chung và độ bền cục bộ dưới tác dụng của tải trọng riêng.
- Theo quan điểm này, thân tàu xem như dầm tổng hợp thành mỏng, chịu tác dụng
-13-
hai lực ngược chiều là trọng lượng thân tàu và lực đẩy của nước, kết quả thân tàu bị
cong lên hoặc võng xuống, xuất hiện ứng suất, biến dạng làm phá hủy kết cấu tàu.
- Để đảm bảo độ bền chung và độ bền cục bộ nói trên, kết cấu thân tàu được chia
thành hai hệ thống chính.
2.2.2.1. Hệ thống các kết cấu dọc
Hệ thống các kết cấu dọc để đảm bảo độ bền chung gồm các kết cấu chạy dọc
tàu từ mũi đến đuôi như sống chính, đà dọc đáy, xà dọc mạn, xà dọc boong…
Về mặt độ bền, các kết cấu dọc có vai trò:
- Sống chính, xà dọc đáy, xà dọc boong chịu ứng suất kéo hoặc ứng suất nén lúc tàu
bị uốn chung và bị uốn cục bộ của khung giàn đáy, khung giàn boong.
- Tôn mạn và vách dọc đóng vai trò thành đứng dầm chịu lực, chịu toàn bộ lực cắt
khi tàu uốn. Tôn mạn còn chịu tác dụng cục bộ của áp lực hàng hóa từ bên trong và
áp lực nước ngoài mạn tàu.
- Tấm đáy và tấm boong chịu ứng suất kéo, nén lớn nhất lúc tàu bị uốn chung do
nằm cách xa trục trung hòa nhất, chịu tải trọng cục bộ do áp lực nước hoặc hàng hóa
tác dụng vuông góc tấm.
- Sống dọc mạn chủ yếu chỉ chịu tác dụng của uốn cục bộ.
2.2.2.2. Hệ thống các kết cấu ngang
Hệ thống các kết cấu ngang nhằm đảm bảo độ bền ngang cho kết cấu thân tàu,
bao gồm:
- Sườn ngang: Các khung dầm đặt trong mặt phẳng ngang và bố trí dọc theo mạn

tàu.
- Sườn khỏe: Các dầm tăng cường đặt trong buồng máy hoặc khoang hàng.
- Đà ngang đáy: Các dầm đặt ngang đáy làm đế tựa cho tôn đáy và sống dọc đáy.
- Xà ngang boong: Các dầm ngang đặt dưới mặt boong để đỡ tôn boong.
- Xà ngang cụt: Các xà ngang đặt ở vùng lỗ khoét trên boong, chạy từ mạn tới lỗ
khoét.
-14-
- Xà ngang khỏe: Xà ngang boong kích thước lớn cùng sườn khỏe để tạo thành
khung sườn khỏe.
2.2.3. Các hệ thống kết cấu thân tàu
2.2.3.1. Đặc điểm kết cấu khung dàn
Có thể hình dung kết cấu thân tàu được hình thành từ các khung giàn liên kết
nhau: Khung giàn đáy, khung giàn mạn và khung giàn boong.










Hình 2.2: Bố trí các hệ khung dàn trong thân tàu
1. Khung dàn đáy 2. Khung dàn mạn 3. Khung dàn boong
- Kết cấu thân tàu gồm nhiều khung giàn liên kết với nhau
- Kết cấu khung giàn gồm các dầm dọc và dầm ngang liên kết chặt với nhau và có
tấm lợp bên trên, xung quanh có phần đế và mỗi khung giàn là đế tựa cho khung
giàn khác.
2.2.3.2. Phân loại hệ thống kết cấu thân tàu

- Hệ thống kết cấu ngang: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu dày hơn theo chiều
ngang, chịu sức bền ngang tốt, dùng trên tàu cỡ vừa và nhỏ, bộ phận mũi, lái …
- Hệ thống kết cấu dọc: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu thưa hơn theo chiều
-15-
ngang, chịu sức bền dọc tốt, dùng trên tàu cỡ lớn, tàu có tỷ số L/B lớn.
- Hệ thống kết cấu hỗn hợp: Kết hợp cả hai hệ thống kết cấu ngang và dọc, tận dụng
ưu điểm của hai hệ thống kết cấu, dùng cho tàu dầu, tàu chở hàng cỡ trung và lớn.
- Hệ thống kết cấu liên hợp:

Khoảng cách kết cấu bố trí theo chiều dài và chiều
ngang bằng nhau, giải quyết vấn đề gia cường cục bộ vùng chịu tải cục bộ, tải trọng
va đập.
2.2.4. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống kết cấu
- Lựa chọn hệ thống kết cấu tàu phù hợp rất quan trọng vì hình thức kết cấu thân tàu
ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật của con tàu sau này.
-Trước khi thiết kế, cần phân tích lựa chọn hệ thống kết cấu phù hợp trên cơ sở đảm
bảo yêu cầu về an toàn, thuận lợi trong sử dụng, thi công và trọng lượng nhỏ nhất.
- Các hệ thống kết cấu có những ưu, nhược điểm riêng cụ thể như sau :
2.2.4.1. Độ bền kết cấu thân tàu
- Trong hệ thống dọc, số lượng các kết cấu dọc liên tục nhiều nên làm tăng giá trị
mômen quán tính và mômen chống uốn tại mặt cắt ngang dầm tương đương thân
tàu. Do đó làm tăng khả năng chống uốn dọc tàu có lợi cho việc đảm bảo độ bền
dọc tàu.
- Trong hệ thống ngang, số lượng các kết cấu dọc ít nên khả năng chống uốn dọc
kém hơn hệ thống dọc nhưng vì số lượng kết cấu bố trí theo chiều ngang nhiều nên
làm tăng độ bền ngang và có lợi cho khả năng chống ép ngang mạn tàu.
2.2.4.2. Tính ổn định của tấm
Trong hệ thống dọc, tính ổn định tấm tốt hơn và độ dầy tấm nhỏ hơn so với hệ
thống ngang vì giá trị ứng suất Ơle xuất hiện trong các tấm của hệ thống dọc lớn
hơn nhiều lần (khoảng 4 lần).

-16-
2.2.4.3. Khối lượng tàu
Đối với tàu lớn, hệ thống dọc giảm đáng kể khối lượng thân tàu so với hệ
thống ngang, tàu cỡ trung thì khối lượng thân tàu thuộc hai hệ thống kết cấu không
chênh lệch nhiều, tàu cỡ nhỏ thì khối lượng thân tàu trong hệ thống dọc lại lớn hơn
so với hệ thống ngang.
2.2.4.4. Khả năng thi công
- Hệ thống ngang thuận lợi hơn vì trong hệ thống dọc, số lượng kết cấu dọc lớn nên
số lượng kết cấu gia cường, nối các kết cấu dọc không liên tục nhiều, số lỗ khoét
trên kết cấu ngang để các kết cấu dọc đi qua lớn nên khối lượng lắp ráp và hàn lớn,
nhất là đối với tàu lắp ráp theo phương pháp phân đoạn thì phức tạp và khó khăn.
2.2.4.5. Tính năng sử dụng
Hệ thống ngang có lợi hơn vì trong hệ thống dọc thường bố trí ở khu vực
boong và mạn các xà khỏe và sườn khỏe có thành cao nên làm giảm dung tích và
tăng khối lượng công việc vệ sinh hầm hàng, nhất là đối với các tàu dầu
2.2.5. Phân tích các hệ thống kết cấu
2.2.5.1. Hệ thống kết cấu ngang
 Ưu điểm
- Khả năng chịu được tác dụng của các lực theo phương ngang.
- Công nghệ chế tạo đơn giản vì số lượng kết cấu dọc ít nên có thể tách thành nhiều
phân đoạn thuận tiện cho việc thi công, đồng thời có thể đặt các vách nằm xa nhau
nên thuận lợi khi bố trí khoang hàng.
 Nhược điểm
- Kết cấu thân tàu chịu uốn dọc và chịu xoắn kém vì số lượng các kết cấu dọc tham
gia đảm bảo sức bền chung ít.
-17-
- Có nhiều tiết diện ngang nên khi thi công dễ gây biến dạng, ảnh hưởng độ bền vỏ.
Hệ thống ngang thường chỉ áp dụng trên tàu nhỏ và vừa để tận dụng ưu điểm
của nó vì mômen uốn chung đối với tàu này không quá lớn nên ứng suất nén trong

các tấm boong hoặc tấm đáy không lớn, do đó ổn định tấm (phụ thuộc giá trị ứng
suất) và cách bố trí tấm thường không gây ra sự lo lắng quá mức.
2.2.5.2. Hệ thống kết cấu dọc
- Do nhà đóng tàu người Anh Scott Russel đề nghị và áp dụng cho tàu Great Eastern
từ năm 1852, mãi đến năm 1910 Đăng kiểm Lloyd (Anh) vẫn còn ghi chữ Exp.
- Áp dụng đầu tiên trên tàu quân sự, sau đó chuyển sang tàu dân sự, kể từ khi xuất
hiện các loại tàu đi biển có chiều dài lớn.
 Ưu điểm
- Khả năng chống uốn dọc lớn nên giảm được chiều dày tôn bao, giảm trọng lượng
tàu, thuận tiện khi áp dụng công nghệ hàn tự động trên một phạm vi rộng.
- Cho phép làm giảm đến 15% vật liệu vỏ trong khi vẫn đảm bảo độ bền dọc tàu vì
các kết cấu chính của hệ thống dọc đều tham gia chống uốn dọc nên mặc dù việc áp
dụng hệ thống dọc sẽ tốn lượng vật tư đáng kể để làm kết cấu gia cường nhưng cuối
cùng thì lượng vật tư đưa vào thân tàu có chiều dài đủ lớn vẫn ít hơn.
- Tính ổn định của tấm tốt hơn và độ dầy tấm nhỏ hơn vì giá trị ứng suất Ơle xuất
hiện trong các tấm hệ thống dọc lớn hơn nhiều.
 Nhược điểm
- Lắp ráp các phân đoạn rất phức tạp và khó bố trí hoặc kéo dài các khoang.
- Các nhược điểm trên đối với tàu cỡ lớn là không đáng kể nên hệ thống kết cấu dọc
thường được sử dụng trên các tàu cỡ lớn hoặc các tàu có tỷ số L/B lớn.
2.2.5.3. Hệ thống kết cấu hỗn hợp
- Hệ thống kết cấu hổn hợp do nhà khoa học Liên Xô cũ viện sỹ Shymanski đề nghị.
- Vai trò các khung giàn tàu trong việc đảm bảo độ bền kết cấu thân tàu khác nhau,
do đó nên sử dụng hệ thống kết cấu hỗn hợp, tức là tùy vai trò của các khung giàn
-18-
khi tham gia đảm bảo độ bền chung hay riêng mà bố trí hệ thống dọc hay ngang.
- Hệ thống này đảm bảo kết cấu thân tàu chịu ứng suất hợp lý hơn nên sẽ tiết kiệm
vật liệu đáng kể so với các hệ thống khác, do đó thường áp dụng cho tàu dầu, tàu
hàng cỡ trung và cỡ lớn.
2.3. YÊU CẦU CỦA QUY PHAM VIỆT NAM VỚI VIỆC THIẾT KẾ KẾT

CẤU TÀU VỎ THÉP
2.3.1. Vật liệu thép dùng trong đóng tàu
2.3.1.1. Khái quát về thép
Thép là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe), với cacbon (C), từ 0.02%
đến 1.7% theo trọng lượng, và một số nguyên tố hóa học khác. Chúng làm tăng độ
cứng, hạn chế sự di chuyển của nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể dưới tác động
của nhiều nguyên nhân khác nhau . . .Số lượng khác nhau của các nguyên tố và tỷ lệ
của chúng trong thép nhằm mục đích kiểm soát các mục tiêu chất lượng như độ
cứng, độ đàn hồi, tính dể uốn, và sức bền kéo đứt. Thép với tỷ lệ cacbon cao có thể
tăng cường độ cứng và cường lực kéo đứt so với sắt nhưng lại giòn và dể gãy hơn,
ngược lại thì thép dẻo, độ cứng kém.
Hiện nay, thép được chế tạo từ nhiều các nhóm hợp kim khác nhau, tùy theo
thành phần hóa học của các nguyên tố cho vào mà cho ta các sản phẩm phù hợp với
công dụng riêng rẽ của chúng như: Thép cacbon, thép hợp kim, thép không gỉ, thép
gió, thép dụng cụ đo…
2.3.1.2. Yêu cầu đối với thép dùng trong đóng tàu
Thép là loại vật liệu đựơc sử dụng rộng rãi nhất trong đóng tàu nhờ có những
đặc tính ưu việt của thép về tính năng cơ học, giá thành hợp lý…Mà người ta có thể
đóng tàu dài đến 500m với tải trọng trên dưới nửa triệu tấn, trong khi đó vật liệu cổ
điển là gỗ chỉ đóng những tàu có chiều dài trên dưới 60m.
-19-
Mặc dù có những thành công rực rỡ trong việc sử dụng thép để đóng tàu đặc
biệt là cùng với sự tiến bộ mạnh mẽ của công nghệ hàn. Nhưng hàng nghìn trường
hợp tai nạn vẫn xảy ra đối với tàu thép như nứt, nứt giòn, ăn mòn, có khi tự nhiên
gãy đôi cả con tàu. Vì vậy yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho thép đóng tàu cơ bản như sau:
- Đảm bảo sức bền cơ lý tính với 
ch
= 235- 390 Mpa.
- Chịu đựng được hiện tượng nứt giòn ở nhiệt độ 0°C hoặc thấp -40°C.
- Tính năng hàn tốt ở mọi nhiệt độ môi trường xung quanh.

- Có khả năng gia công nguội mà không bị giảm nhiều đi cơ lý tính của nó sau khi
đã biến dạng dẻo và không cần phải gia công nhiệt trở lại.
- Khả năng chống gỉ trong môi trường nước bẩn cũng như hàng hóa vận chuyển.
- Có sức bền tốt trong môi trường gỉ, đặc biệt mỏi ở chu kỳ thấp của các mối hàn.
- Giá cả tương đối hợp lý.
Trong công nghiệp đóng tàu, để đảm bảo những yêu cầu ở trên, người ta cần
quan tâm đến các vấn đề sau:
- Phương pháp chế tạo ra thép.
- Sức bền (cơ, lý tính của các loại thép).
- Thành phần hóa học trong thép.
Để giải quyết các vấn đề ở trên ta thực hiện theo những nội dung chính sau:
- Dung sai âm cho phép đối với thép tấm theo yêu cầu của các cơ quan Đăng kiểm,
nếu vượt quá giới hạn này thép sẽ bị loại ra.
- Trong đóng tàu hầu như chỉ dùng thép được khử oxy mà tiêu chuẩn của Nga dùng
kí hiệu CT3c. Thép cácbon là loại thép thường với thành phần nguyên tố cacbon
không vượt quá 0,23%.
- Phương pháp chế tạo ra thép cũng như phương pháp cán thành thép tấm hoặc thép
hình phải được cơ quan Đăng kiểm chấp nhận và cấp giấy chứng chỉ. Trong đóng
tàu khối lượng thép chế tạo bằng thép cán chiếm khoảng trên 90%, còn lại là thép
rèn và thép đúc.
- Tính năng chống nứt khi hàn.
Xác định tính năng chống nứt khi hàn rất phức tạp mà cũng không phù hợp
-20-
với thực tế sản xuất cũng như khai thác, do đó người ta chỉ nghiên cứu đề ra các chỉ
tiêu để xác định đánh giá tính chất dễ nứt của từng loại thép như sau:
 Hệ số Ceq: Hệ số cacbon tương đương cho thép thường
Ceq = C + Mn/6 (%) (2.1)
C: Cacbon %, Mn: Mangan %
Thép thường hàn tốt thì Ceq < 0,40 %
 Đối với thép có độ bền cao

Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo +V)/5 + (Ni + Cu)/15 (%) (2.2)
Công thức (2.2) dùng cho thép Cacbon – Mangan với 
ch
< 390 MPa, tính
năng hàn tốt khi Ceq < 0,45%.
2.3.1.3. Cơ tính của một số thép thông dụng trong đóng tàu
a. Thép cacbon
Thép cacbon bao gồm hai nguyên tố chính là sắt và cacbon, ngoài ra còn có
Mn, Si, P và S, chiếm (80- 90%) tỷ trọng các sản phẩm thép làm ra. Tỷ lệ % thành
phần hóa học như sau: %C  2,14%, % Mn  0,08%, %Si 0,40%, P  0,050%,
S  0,050%.
 Theo %C, phân thành 4 nhóm với cơ tính và công dụng khác nhau như sau:
- Thép có độ bền tương đối cao (%C = 0,55  0,65%): Chi tiết đàn hồi.
- Thép có cacbon thấp (%C  0,25%): Dẻo, dai cao nhưng độ bền, độ cứng lại thấp
chủ yếu dùng trong xây dựng.
- Thép có cacbon trung bình (%C = 0,3

0,5%): Chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và
va đập cao.
- Thép có độ bền cao (%C  0,7 %): Dụng cụ như dao cắt, khuôn dập, dụng cụ đo.
 Ưu điểm
- Rẻ, dễ kiếm, không phải dùng các nguyên tố hợp kim đắt tiền.
- Cơ tính tổng hợp nhất định phù hợp với các điều kiện thông dụng.
- Tính công nghệ tốt: Dễ đúc, cán, rèn, kéo sợi, hàn, gia công cắt.
-21-
 Nhược điểm
- Độ thấm tôi thấp nên hiệu quả hóa bền bằng nhiệt luyện tôi + ram không cao.
- Tính chịu nhiệt độ cao kém: Khi nung nóng độ bền cao của trạng thái tôi giảm ở
trên 200 °C , ở trên 570°C bị oxy hóa mạnh.
- Không có các tính chất hóa học đặc biệt như: Cứng nóng, chống ăn mòn.

 Giới hạn chảy của thép cacbon thường dùng trong đóng tàu hiện nay:

ch
= 240 Mpa (2400 kg/cm
3
)
b. Thép hợp kim
Thép hợp kim là thép có thành phần hóa học: %C

2,14%, % Mn

0,08%,
%Si 0,40%, P  0,050%, S  0,050%. Thép hợp kim ngày càng được sử dụng
rộng rãi trong các mục đích quan trọng.
 Phân loại theo tổng lượng thành phần các nguyên tố hợp kim:
- Thép hợp kim thấp: Có tổng lượng các thành phần  2,5% (gọi là thép peclit).
- Thép hợp kim trung bình: Có tổng lượng thành phần từ 2,5% đến 10% (thường là
từ họ peclit đến mactenxit).
- Thép hợp kim cao: Có tổng lượng thành phần 10% (họ mactenxit đến austenit).
 Ưu điểm
- Chống ăn mòn, tính chất từ, giãn nở nhiệt, chịu nhiệt tốt.
- Độ bền cao hơn hẳn thép cacbon nhất là khi tiết diện lớn hơn 20(mm).
- Có thể tôi dầu nên ít biến dạng và nứt, nên rất ưu việt cho chi tiết phức tạp.
 Nhược điểm
- Nguyên tố hợp kim dễ bị thiên tích.
- Thành phần hóa học của các nguyên tố lớn, công nghệ chế tạo phức tạp nên giá
thành cao.
 Giới hạn chảy của thép hợp kim dùng làm vỏ tàu hiện đại
- Thép hợp kim thấp: 
ch

= 325 390 (Mpa)
- Thép hợp kim có độ bền cao: 
ch
= 420 690 (Mpa)

-22-
2.3.1.4. Một số quy định về sử dụng thép theo Đăng Kiểm
- Thép dùng cho kết cấu thân tàu phải là các cấp thép như quy định của Đăng kiểm
ở phần vật liệu đóng tàu ( phần 7A).
- Ở đoạn 0,4 L giữa tàu, dải tôn đơn của mép mạn kề với boong tính toán, dải tôn
mép của boong tính toán, dải tôn hông, dải tôn boong kề với vách dọc và các cơ cấu
làm bằng thép cấp KE, KE32 và KE36 phải có chiều rộng không nhỏ hơn trị số tính
theo công thức sau đây, lớn nhất là bằng 1800 (mm). Đối với mép mạn lượn, chiều
rộng của dải tôn mép mạn phải thỏa mãn yêu cầu của Đăng kiểm:
B = 5 L
1
+ 800 (mm) (2.3)
Trong đó:
L
1
- Chiều dài tàu quy định 0,97 chiều dài tàu đo trên đường nước chở hàng
thiết kế, lấy giá trị nào nhỏ hơn (m).
- Việc sử dụng thép có chiều dày lớn hơn 50 (mm) theo quy định của Đăng kiểm.
- Đối với tàu được thiết kế để hoạt động lâu dài ở vùng có nhiệt độ thấp hoặc tàu
thiết kế để chở hàng đông lạnh, khi xét thấy cần thiết Đăng kiểm có thể yêu cầu sử
dụng mác thép có độ bền cao.
2.3.2. Kích thước, quy cách bố trí kết cấu
2.3.2.1. Kích thước cơ cấu
- Kích thước của các cơ cấu ở đoạn giữa, đoạn mũi và đoạn đuôi tàu là kích thước
áp dụng cho các cơ cấu ở các đoạn thân tàu quy định tương ứng.

- Nếu không có quy định nào khác, thì mô đun chống uốn theo yêu cầu của Quy
phạm là của tiết diện cơ cấu thân tàu bao gồm cả mép kèm. Mép kèm được lấy rộng
bằng 0,1l về mỗi bên của cơ cấu nhưng không được lớn hơn một nửa khoảng cách
các cơ cấu, l là chiều dài nhịp của cơ cấu lấy theo các quy định có liên quan.
- Việc giảm kích thước của cơ cấu thân tàu từ giữa tàu về mũi và đuôi phải cố gắng
thực hiện dần dần.
- Nếu dùng thép dẹt, thép góc hoặc tấm bẻ mép để làm các xà, sườn, nẹp có mô đun
-23-
chống uốn theo quy định thì chúng phải có chiều cao và chiều dày phù hợp với mô
đun chống uốn theo yêu cầu của Quy phạm.
- Đối với các cơ cấu như sống, đà ngang có diện tích tiết diện bản mép được xác
định, chiều rộng bản mép phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:
100A/t + 1.5t ( mm ) (2.4)
Trong đó:
A: Diện tích tiết diện bản mép theo yêu cầu (cm
2
).
t: Chiều dày bản thành (mm).
2.3.2.2. Liên kết mút của các nẹp, sống và sườn
- Nếu mút của các sống được liên kết với vách, đáy trên... thì các mối liên kết mút
ấy của các sống phải được cân bằng bởi các cơ cấu đỡ hữu hiệu ở mặt bên kia của
vách, đáy trên...
- Nếu không có quy định nào khác, thì chiều dài cạnh đứng của mã liên kết với sườn
hoặc nẹp của vách hoặc két sâu...phải không nhỏ hơn 1/8 của l theo các quy định có
liên quan.
2.3.2.3. Mã
- Kích thước của mã phải được xác định tùy thuộc chiều dài cạnh liên kết.
- Chiều dày của mã phải được tăng thích đáng nếu chiều cao tiết diện hiệu dụng của
mã nhỏ hơn 2/3 chiều cao tiết diện của mã theo yêu cầu.
- Nếu mã có lỗ khoét giảm trọng lượng thì khoảng cách từ mép lỗ khoét đến cạnh tự

do của mã phải không nhỏ hơn đường kính lỗ khoét.
- Nếu chiều dài cạnh liên kết dài hơn của mã lớn hơn 800 (mm) thì cạnh tự do của
mã phải được gia cường bằng mép bẻ hoặc bằng hình thức khác trừ khi mã đó là mã
chống vặn hoặc cơ cấu tương tự.