Phân tích và thiết kế kết cấu một mẫu tàu câu vỏ gỗ, chương 15

Bài toán sức bền chung thân tàu là bài toán sức bền của toàn bộ kết cấu thân tàu nhằm mục đích xác định ứng lực và biến dạng chung của thân tàu xuất hiện trong mặt phẳng dọc thân tàu. Tải trọng tính toán là trường hợp tàu chịu tải trọng ở trạng thái nguy hiểm nhất. Mô hình tính toán theo mô hình do A.Simaski đề xuất, kết cấu thân tàu được xem như thanh thành mỏng tương đương đặt trên nền đàn hồi. Về mặt kết cấu thân tàu, sức bền chung của tàu được đảm bảo...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích và thiết kế kết cấu một mẫu tàu câu vỏ gỗ, chương 15 60 Chương 15: BÀI TOÁN SỨC BỀN CHUNG THÂN TÀU Bài toán sức bền chung thân tàu là bài toán sức bền của toànbộ kết cấu thân tàu nhằm mục đích xác định ứng lực và biến dạngchung của thân tàu xuất hiện trong mặt phẳng dọc thân tàu. Tảitrọng tính toán là trường hợp tàu chịu tải trọng ở trạng thái nguyhiểm nhất. Mô hình tính toán theo mô hình do A.Simaski đề xuất, kết cấuthân tàu được xem như thanh thành mỏng tương đương đặt trên nềnđàn hồi. Về mặt kết cấu thân tàu, sức bền chung của tàu được đảmbảo bởi các kết cấu dọc bao gồm: khung xương, sống chính, sốngphụ, đà dọc đáy, xà dọc boong, xà dọc hông dọc, thanh đỡ đầu xàngang boong… khung ngang không trực tiếp tham gia đảm bảo sức bền dọcthân tàu nhưng chúng nâng cao độ ổn định của khung xương dọcdưới tác dụng của ứng suất nén, do đó chúng gián tiếp nâng cao độbền dọc của tàu. Trong tính toán kiểm tra sức bền chung tàu không tính đến cáctải trọng nằm ngang như lực đẩy và lực cản môi trường vì ứng suấtchung trong các kết cấu do các lực trên gây ra không lớn và có thểbỏ qua, do đó trong tính toán chỉ xem thân tàu chịu tác dụng bởinhững thành phần ngoại lực thẳng đứng. 613.4.1. Tính sức bền chung thân tàu. Trình tự tính toán của bài toán sức bền: + Xác định đường cong phân bố tải trọng tác dụng lên tàu. + Xác định lực cắt và mômen uốn chung của thân tàu. + Xác định ứng suất chung trong kết cấu thân tàu. + Kiểm tra độ bền dọc chung của kết cấu thân tàu.3.4.1.1. Xác định đường cong phân bố tải trọng tác dụng lênthân tàu (theo khoảng sườn lý thuyết). - Các ngoại lực tác dụng lên thân tàu bao gồm: + Trọng lượng tàu: bao gồm trọng lượng vỏ tàu và các tảitrọng trên tàu. + Lực nổi: áp lực của nước tác dụng lên thân tàu gồm lực tĩnhvà lực động. Khi nổi cân bằng trên nước tĩnh các thành phần ngoại lực trênsẽ cân bằng với nhau. Tuy nhiên dọc chiều dài tàu các ngoại lực trênphân bố theo các quy luật khác nhau, do đó trước tiên cần phải xácđịnh quy luật phân bố của trọng lượng các tải trọng và lực nổi. *Xác định trọng lượng riêng của vật liệu gỗ: Trong công nghệ đóng tàu đánh cá thường sử dụng các loại gỗnhóm II, III và có thể sử dụng gỗ nhóm IV, V cho một số kết cấukhông quan trọng. Theo TCVN 1072.71 trọng lượng riêng của gỗ được cho trong bảng sau: Bảng 3.3. Trọng lượng riêng của gỗ Nhóm gỗ Khối lượng riêng  ( Kg/dm3 ) 62 I 0,86 trở lên II 0,73  0,85 III 0,62  0,72 IV 0,55  0,61 V 0,50  0,54 VI 0,49 trở xuống Căn cứ vào TCVN 1072.71 thì đối với các kết cấu thân tàu đượclàm từ vật liệu gỗ nhóm II lấy  = 0,85 ( tấn/m3 ), gỗ nhóm III lấy  =0,72 ( tấn/m3) Để tính toán sức bền thân tàu ta chọn trường hợp tải trọng tínhtoán là 100% dự trữ . Bởi vì nếu như trong trường hợp tàu có tảitrọng lớn nhất mà tàu vẫn làm việc an toàn thì tàu sẽ chịu được mọitác động của ngoại lực trong quá trình làm việc. Bảng phân bố trọng lượng vỏ tàu không và trọng lượng các tảitrọng phân bố trên các khoảng sườn được thể hiện ở các bảng Bảng3.4 và bảng 3.5 trang sau: 62Bảng 3.4 Bảng phân bố trọng lượng tàu không 63Bảng 3.5. Bảng phân bố trọng lượng tàu 64Từ kết quả bảng tính ta tính trọng tâm tàu theo công thức: Px i i ( 9,5) (4)  ( 8,5) (5)  ...  8,5 (22)  9,5 ( 23) XG   L Pi  (4)   (5)  ...   (22)   (23) 9064,5 X G  0,9.  0,127( m) 64481Trong đó: P = pi : tổng tải trọng tàu (tấn). Xi: hệ số cánh tay đòn. L: chiều dài khoảng sườn lý thuyết (m). L = 0,9 (m).3.4.1.2. Xác định đường cong lực nổi theo chiều dài tàu. Khi tàu hoạt động trong môi trường nước, tất cả những thànhphần ngoại lực tác dụng theo chiều dài tàu là phân bố đều và theomột quy luật tuyến tính. Mặt khác áp lực nước tác dụng lên bề mặtvỏ tàu sẽ thay đổi theo diện tích tiếp xúc và sự thay đổi này đượctheo định luật Acsimet: D = .V (tấn)Trong đó V: thể tích chiếm nước của tàu (m3), được xác định từ đồthị thuỷ tĩnh của tàu (hình vẽ trang sau). : Khối lượng riêng của nước (tấn/m3),với nước biển ta có =1,025 (tấn/m3). D: thành phần thẳng đứng của áp lực nước tác dụng lên vỏtàu (tấn) Nếu chỉ xét trong phạm vi từng khoảng sườn lý thuy ...