Bài giảng môn học Sức bền tàu

Bảo đảm sức bền thân tà, với chi phí vật liệu thấp nhất, luôn là một trong những bài toán cơ bản nhất trong việc thiết kế và đóng tàu. Cơ kế cấu tàu thủy cũng như mọi khóa học khác về sức bền kết cấu công trình...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng môn học Sức bền tàu Bài giảng Môn học Sức bền tàu Baøi giaûng moân hoïc SÖÙC BEÀN TAØU MÔÛ ÑAÀU Baûo ñaûm söùc beàn thaân taøu (SBTT) , vôùi chi phí vaät lieäu thaáp nhaát, luoân laø moät trong nhöõng baøi toaùn cô baûn nhaát trong vieäc thieát keá vaø ñoùng taøu. Cô keát caáu taøu th y (CKCTT), cuõng nhö moïi khoa hoïc khaùc veà söùc beàn (SB) keát caáu coâng trình, nghieân cöùu 3 nhoùm vaán ñeà cô baûn sau ñaây: 1-Caùc noäi löïc taùc duïng leân thaân taøu cuõng nhö caùc keát caáu thaân taøu trong quùa trình khai thaùc (Vaán ñeà veà ngoaïi löïc); 2- Caùc öùng suaát (ÖS) vaø bieán daïng (BD), xuaát hieän trong caùc keát caáu thaân taøu, döôùi taùc duïng cuûa taäp hôïp caùc ngoaïi löïc cho tröôùc (Vaán ñeà veà ngoaïi löïc) . 3- Vôùi caùc ÖS vaø BD naøo thaân taøu coù theå chòu ñöïng ñöôïc maø khoâng bò hö hoûng trong quaù trình khai thaùc (Vaán ñeà veà ñaùnh giaù vaø ñònh möùc SB). Moät trong nhöõng ngöôøi ñaët neàn taûng cho khoa hoïc veà cô keát caáu taøu thuûy, laø Giaùo sö ngöôøi Nga, I.Bupnop (1872-1919). Moân cô keát caáu taøu thuûy ñaõ trôû thaønh moät khoa hoïc ñoäc laäp töø ñaàu theá kyû XX . nhöng nhöõng vaán ñeà thuoäc caùc noäi dung treân ñöoïc phaùt trieån raát khoâng ñoàng ñeàu. Vaán ñeà veà noäi löïc (xaùc ñònh traïng thaùi ÖS vaø BD caùc keát caáu döôùi taùc duïng cuøa caùc ngoaïi löïc cho tröôùc) laø lónh vöïc phaùt trieån, ñaït nhieàu thaønh töïu hôn caû. Caùc ngoaïi löïc do nöôùc ngoaøi maïn taùc duïng leân thaân taøu, trong quùa trình khai thaùc, coù theå chia ra thaønh 2 nhoùm chính nhö sau: a- löïc taùc duïng khi taøu bôi treân nöôùc tónh; b - löïc boå sung do nöôùc coù soùng gaây ra(töùc löïc do soùng). Khi taøu bôi treân soùng, aùp suaát soùng taùc duïng leân thaân taøu, cuøng vôùi löïc quaùn tính, laøm xuaát hieän treân caùc tieát dieän ngang thaân taøu caùc momen uoán, trong maët phaúng (mp) song song vôùi mp ñoái xöùng (mpñx), trong mp song song vôùi mp cô baûn, cuõng nhö caùc momen xoaén.Vaø taát nhieân, treân tieát dieän ngang khoâng chæ xuaát hieän caùc momen uoán , maø coøn caû caùc löïc caét. Ngoaøi ra, trong nhöõng ñieàu kieän soùng, gioù nhaát ñònh, thaân taøu coøn chòu taùc duïng moät caùch ñaùng keå cuûa caùc löïc thuûy ñoäng. Moät ví duï khaù noåi tieáng cuûa taùc ñoäng naøy laø hieän töôïng slamming, khi maø, döôùi taùc duïng va ñaäp cuûa aùp löïc thuûy ñoäng do soùng, caùc öùng löïc coù cöôøng ñoä ñuû lôùn, khieán cho caùc cô caáu cuïc boä vuøng muõi taøu bò hö hoûng cuõng nhö laøm cho thaân taøu bò chaán ñoäng maïnh. Vieäc xaùc ñònh caùc öùng löïc cuõng nhö caùc momen uoán thaân taøu treân nöôùc tónh laø töông ñoái ñôn giaûn vaø coù theå ñaït ñöôïc ñoä chính xaùc tính toaùn khaù cao, trong khi vieäc xaùc ñònh öùng löïc treân soùng, cho duø laø vôùi moâ hình soùng ñôn giaûn – soùng ñieàu hoaø- laïi raát phöùc taïp. Ñoù laø do soùng veà thöïc chaát laø moät quùa trình ngaãu nhieân, maø taùc duïng cuûa noù chæ coù theå moâ taû treân quan ñieåm xaùc suaát, Vì lyù do treân, trong moät thôøi gian daøi, cho ñeán gaàn ñaây, ñeå xaùc ñònh momen uoán boå sung treân soùng, ngöôøi ta vaãn phaûi söû duïng phöông phaùp öôùc ñònh , ñaët tónh taøu treân con soùng coù chieàu daøi baèng chieàu daøi taøu vaø coù chieàu cao xaùc ñònh, goïi laø chieàu cao soùng tính toaùn. Moät caùch töï nhieân, vôùi vieäc aùp duïng phöông phaùp öôùc ñònh ñeå xaùc ñònh caùc ngoaïi löïc, vaán ñeà ñaùnh giaù vaø tieâu chuaån hoaù söùc beàn chæ coù theå tieán haønh theo moät heä thoáng caùc qui ñònh chaët cheõ. Heä thoáng qui ñònh ñöôïc thöøa nhaän vaø tìm thaáy öùng duïng roäng raõi hôn caû laø do vieän syõ ngöôøi Nga, A.Simanski (1883-1962) ñeà xuaát, trong ñoù, coù caùc qui ñònh ñoä beàn döï tröõ, maø cô sôû cuûa noù khoâng theå khaùc hôn laø vieäc ñuùc keát caùc kinh nghieän thöïc teá ñoùng vaø khai thaùc taøu. Trong nhöõng naêm 70 cuûa theá kyû XX, ngaønh ñoùng taøu theá giôùi coù böôùc phaùt trieån nhaûy voït, vôùi söï ra ñôøi cuûa caùc taøu daàu côõ lôùn, cuûa caùc daïng keát caáu môùi, kieåu taøu môùi, vaät lieäu môùi, coâng ngheä môùi. Taát nhieân laø phöông phaùp öôùc ñònh cuõ trong vieäc xaùc ñònh ngoaïi löïc cuõng nhö ñònh chuaån söùc beàn khi ñoù trôû neân khoâng coøn phuø hôïp nöõa. Trang 1 Baøi giaûng moân hoïc SÖÙC BEÀN TAØU Nhöõng vaán ñeà môùi, xuaát hieän trong quaù trình phaùt trieån cuûa ngaønh ñoùng taøu ñoøi hoûi nhöõng quan nieäm môùi vaø caùch giaûi quyeát môùi. Moät böôùc tieán trong vieäc giaûi quyeát vaán ñeà ngoaïi löïc ñaït ñöôïc nhôø aùp duïng nhöõng thaønh töïu hieän ñaïi trong lyù thuyeát choøng chaønh taøu, maø quan troïng hôn caû laø nhôø vieäc aùp duïng lyù thuyeát xaùc suaát, cho pheùp ñaùnh giaù taùc ñoäng cuûa soùng bieån leân thaân taøu, nhö laø moät ñaïi löôïng ngaãu nhieân. Ñieàu naøy, cuøng vôùi vieäc phaùt trieån nghieân cöùu thöïc nghieäm, ñaõ môû ra khaû naêng to lôùn trong vieäc giaûi quyeát moät vaán ñeà phöùc taïp, ñoù laø ñaùnh giaù taûi troïng soùng, veà giaù trò cuõng nhö möùc ñoä laëp laïi cuûa taûi troïng naøy. Caùc taùc giaû haøng ñaàu trong lónh vöïc keå treân laø Denis St.M. vaø Pierson W., Voznhesenski A.I., Firsov G.A. . Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, ngöôøi ta chuù yù ngaøy caøng nhieàu hôn ñeán vieäv nghieân cöùu khaû naêng chòu löïc cuûa caùc keát caáu thaân taøu trong ñieàu kieän taûi troïng bieán ñoåi vaø taäp trung öùng suaát. Cuøng vôùi vieäc ñaùnh giaù xaùc suaát taûi troïng ngoaøi, höôùng nghieân cöùu treân cho pheùp ñaùnh giaù ñoä beàn moûi cuûa caùc keát caáu cuõng nhö ñeà ra caùc tieâu chuaån vaät lyù cho SB taøu thuûy treân neàn taûng chung cuûa lyù thuyeát veà ñoä tin caäy. Ngaøy nay, nhieàu keát quûa nghieân cöùu theo höôùng treân ñaõ ñöôïc aùp duïng vaø theå hieän döôùi daïng caùc yeâu caàu cuaû caùc qui phaïm phaân caáp vaø ñoùng taøu. Vaán ñeà xaùc ñònh no ...