Đang tải... (xem toàn văn)
PHẦN І Xác định các yếu tố của cơ cấu thân tàu gắn với tấm có lợi về mặt sức bền nhất khi biết ngoại lực và ứng suất cho phép §1.ký hiệu các kích thước chủ yếu Tiết diện làm việc uốn của các xà (dầm) có trong thân tàu đều được hàn với tấm và tấm cùng tham gia làm việc uốn chung với cơ cấu. Khi thiết kế 1 tiết diện của dầm gắn cới tấm được gọi là hợp lý nhất ta cần pahir tính chọn diện tích mép trên (mép tự do) và diện tích tôn thành đảm bảo điều kiện ổn định, khi đã đủ điều kiện về bền. và diện tích tiết diện ngang cảu dầm và mép kèm phải là tối thiểu. kí hiệu các phần tử của dầm gắn với tầm như trên hình sau.
PHẦN І Xác định yếu tố cấu thân tàu gắn với có lợi mặt sức bền biết ngoại lực ứng suất cho phép §1.ký hiệu kích thước chủ yếu Tiết diện làm việc uốn xà (dầm) có thân tàu hàn với tham gia làm việc uốn chung với cấu Khi thiết kế tiết diện dầm gắn cới gọi hợp lý ta cần pahir tính chọn diện tích mép (mép tự do) diện tích tôn thành đảm bảo điều kiện ổn định, đủ điều kiện bền diện tích tiết diện ngang cảu dầm mép kèm phải tối thiểu kí hiệu phần tử dầm gắn với tầm hình sau Hình S1, t1, b1: diện tích, chiều dày, chiều rộng mép (mép tự dầm) ω, h, δ : diện tích, chiều cao, chiều dày cảu tôn thành dầm S’, t2 : diện tích, chiều dày mép (mép kèm- tơn bao tàu thủy) b2 : chiều rộng mép kèm h1, h2 : khoảng cách mép đến trọng tâm toàn tiết diện Khi chọn phần tử tiết diện coi diện tích mép biết: S’ = t 2b2 b2 : chiều rộng mép kèm (đối với xà đầu gắn mã b2 = 1/8 nhịp, với xà tự đầu lấy b2 = 1/6 nhịp b2 không lớn khoảng cách nẹp) Ngồi cịn cho trước: momen uốn M, lực cắt N, trị số ứng suất cho phép [σ] [T] §2.thiết lập công thúc để xác định yếu tố xà yc t y0 yc y h F1 F2 b Hình Để xác định ác yếu tố thép định hình gắn chặt với tham gia làm việc với (mép kèm) đơn giản dùng công thức nêu đây: t F yc = ( y0 + ) F + bt (1) Momen qn tính tồn tiết diện trục trung hòa: J =i+ bt t + yc ( y0 + )bt 12 (2) Momen chống uốn (nhỏ lớn nhất) J t h + − yc J W2 = t yc + Wi = (3) Công thức rút từ biểu thức momen quán tính hai diện tích trọng tâm chung (hình 3) Vị trí trọng tâm chung: yc = yF1 F1 + F2 (4) Momen quán tính trọng tâm chung: J = j1 + i2 + yc2 F2 − ( y − yc ) F1 Đưa trị số yc vào biểu thức ta có: J = i1 + i2 + y F1 F2 F1 + F2 (5) Để xác định yếu tố tính tốn chữ T hàn với hình ta nên sử dụng công thức иrБyδHob rΦahkobul , momen chống uốn mép trên: ω W1 = Ws = h( S + K ) (6) Trong đó: h1 2S + ω = h2 S '+ ω 2− B K= ; B= Momen qn tính tồn tiết diện trục trung hòa: h + (t1 + t2) h W2 W1 1+ B 1+ B J= Momen chống uốn mép dưới: W2 = WS ' = (7) (8) W1 B (9) Công thức (6) (9) tính coi chiều dày cảu mép kèm nhỏ so với chiều cao tiết diện Trong công thức (6) h: khoảng cách trọng tâm mép cơng thức sử dụng chiều dày mép không 1/8 chiều cao tiết diện Hình Từ hình hình diện tích mép kèm coi S-1/2δt1 thực hành việc tính tốn lấy hình thuận tiện Ký hiệu theo cách nói sai số tính tốn sau: Công thức (6), (7) rút theo cách sau đây: đoạn ε xác định vị trí trọng tâm tồn tiết diện so với trugn điểm chiều cao thành ( xem hình 4) bằng: ε= h S '− S S '+ S + ω (10) S '+ ω h h1 = + ε = h S +ω + S ' (11) Gọi B tỉ số khoảng cách đó: h2 2S + ω = h1 S '+ ω B= Momen quán tính điểm tiết diện: h2 h 2ω Jh = ( S + S ') = (12) 12 Momen quán tính trục trung hòa: ω ω2 S S '+ ( S + S ') + 12 J = J h − ε ( S + S '+ ω ) = h 2 S + S '+ ω Momen chống uốn mép trên: ω W1 = Ws = Thay S J =h h1 SS '+ S +S' (13) ω ω2 + 12 S '+ ω ω ω ω =s =S có: ω S '− S + ω W1 = Ws = h( S + S '+ ω (14) Đưa kí hiệu (12) vào ta có: ω W1 = Ws = h S + (2 − B) (15) Các công thức từ (1) đến (15) dùng nhiều thực tế tính tốn Khi tính momen qn tính thường tiến hàng dạng bảng (bảng 1) công thức: Yc = B A J = C + C0 − , B2 A Bảng Cơ cấu F(cm2) ∑ A y (cm) y.F y2F i0 B C C0 Cần ý tính S cho tiết diện ghép bảng sử dụng để tính tốn tiết diện gồm nhiều chi tiết(trên chi tiết) ví dụ: tính momen quán tính tiết diện ngang thân tàu bao gồm hàng chục cấu §3 Điều kiện bền ổn định phần tử tiết diện Điều kiện bền cần thiết tiết diện đảm bảo ứng suất pháp mép (mép tự mép kèm) ứng suất tiếp tôn thành nhỏ ứng suất cho phép tương ứng: M ≤ [σ ] W N ≤ [τ ] 0.85ω (17) Trong đó: W: momen chống uốn nhỏ nhất, xác định theo cơng thức (6) ω: diện tích tiết diện thành.cơng thức thứ (17) công thức gần cơng thức xác (18) tiết diện hình có tỉ số chiều dài chiều cao τ= lớn: N S J δ (18) Trong đó: S: momen tĩnh phần diện tích chia toàn tiết diện để xác định ứng suát tiếp δ: chiều rộng diện tích Hình J S Công thức 18 đơn giản sử dụng cho tiết diện hình tỷ số có bậc h (chiều cao tiết diện) với tiết diện đối xứng, τ lớn xuất tài trục trung hịa, trường hợp đó: J/S bằng: 2 h h 25 ÷ + ω S + ω J 12 = = h ω ω S S + S+ Thường số trường hợp S tiết diện không đối xứng ≈ ω J/S ω ω2 + 12 ≈ 0.9h; J/S nhỏ S , J/S nhỏ khi: S’ →∞ → đối với trường hợp J δ S J/S= h nằm giới hạn ω 2/3ω để thay cho biểu thức (18) ta dùng biểu thức (17) điều nói lên tiết diện chữ I tôn thành chủ yếu chịu lực cắt Để đảm bảo cho tôn thành ổn định cần phải thỏa mãn điều kiện sau đây: 100δ δa = A ÷ ≥ δT h a) Trong đó: 800[1 + 0,95(1 + B) 2,33 ] A= Công thức (19) chiều cao tôn thành nhỏ so với chiều dài Các giá trị hệ số A cho bảng Bảng B 0,25 0,5 0.75 A 1506 2100 2750 3600 4600 100δ τ ∂ = 1070 ÷ ≥ 0,575δ T h b) Điều kiện thứ sử dụng khi: M ≠ 0, N = Điều kiện thứ sử dụng khi: M = 0, N ≠ (hình 6) Điều kiện (19), (20) thay sau: (20) h A ≤ 100 δ σT (21) h 1890 ≤ 100 δ σT (22) Hình Điều kiện ổn định dạng xác định theo giá trị lớn cho phép tỉ số chiều cao tôn thành với chiều dày chúng Trong trường hợp tổng quát M ≠0 N ≠0 Thì điều kiện ổn định theo rΦahkobul có dạng; σ τ + =1 σ∂ τ∂ (23) Trong đó: σ, τ: ứng suất tới hạn tác dụng đồng thời uốn cắt sở công thức (21) (22) điều kiện ỏn định (23) có dạng: m= h 100 = δ σ τ + A 1070 Tỉ số m phụ thuộc vào hệ số A tức phu thuộc vị trí trọng tâm tiết diện phụ thuộc σT σT vào trị số ứng suất gần với giới hạn 0,57 Để lập công thức cho tiết diện hợp lý đảm bảo ổn định cần khảo sát trường hợp bất lợi tồn tơn thành bị nén, tức B=0 σ τ đạt tới trị số lớn nói h ÷ = δ 100 854 = 100 σT σT 0,57σ T + 1560 1070 mmin = = Trị số m phụ thuộc vào σT theo bảng σT [Kg/cm3] 2000 2400 3000 3500 4000 m 65 60 53 49 46 bảng 5000 6000 41 38 n0 41 37 33 31 29 26 23 Để đơn giản cho tính tốn dễ thấy kết trường hợp tổng quát biểu thị m cơng thức (25) qua K Trong : m= m - h = Km δ 854 σ τ + + 0,8 A σT σT = (27) trị số hệ số k ( lớn hơn, 1) cho vài trường hợp riêng sau: σ = σ T ,τ = 0,5.σ T , β = 0, K = 1 σ = σ T ,τ = 0, β ≠ 0, K = A 854 Các trị số khác k lấy theo bảng Bảng β 1,3 K 0,5 1,8 2,3 σ = σ T ,τ ≤ 0,57σ T , β ≠ trị số k lấy theo bảng Bảng τ σ β 0,57 0,4 0,2 0,0 trị số 0,5 1,0 1,07 1,19 1,3 1,13 1,25 1,46 1,8 1,26 1,4 1,7 2,3 τ = 0,57σ T , σ = 0, K = 1, 48 τ = 0,57σ T , σ ≤ 0,6σ T , β ≠ K lấy theo bảng Bảng τ σ 0,5 1,13 1,21 1,33 1,25 1,37 1,42 1,34 1,41 1,45 β 0,95 1,4 2,8 nhiều trường hợp trị số ß nằm khoảng 0,2 ÷0,3 Nhưng chung xác định phần tử tiết diện có lợi ,lấy σ =0 K τ σ khơng vượt q 3.Nói ≈1,2.Khi biết trước hay K giá trị lấy 1,3 1,48 Khi xác định phần tử tiết diện theo phương pháp cần phải kiểm tra đắn việc chọn hệ số K theo Gỉa sử: σ = σT τ σ thực tế ,theo điều kiện ổn định tiết diện cần phải đảm bảo tải trọng đó, σ = σT τ = const σ τ ,nhưng tăng lên phù hợp với tỷ số Bởi để kiểm tra đắn việc chọn yếu tố tiết diện qua K cần phải tính theo cơng thức sau rút từ (2.6) Khi τ = const σ σ → σT K= Nếu σ ≤ 0,57σ T τ tăng tới 0,57σ T K= τ σ 854 τ + 0,8 A σ (28) trở thành không đổi Trong trường hợp 485 σ + 0, 45 A τ (29) K Khi tính tốn lần gần thứ lấy =1,2 , cuối phải tính tốn kiểm tra lại trị số theo cơng thức (28) (29) Trong thực tế trị số m khơng đạt tới giới hạn cao chiều cao tiết diện giảm so với chiều cao tiết diện hợp lí Khoảng 10÷ 15% ảnh hưởng khơng đáng kể đến tồn tiết diện nêu §5 Điều kiện ổn định mép trị số dầm tính ổn định cho gắn chặt mép, cịn mép thử tư hồn tồn tự có trị số a/b lớn ( hình 7) a b b1 t1 d Hình ứng với trường hợp cơng thức lý thuyết có dạng σ ∂ = 84( 100t1 ) ( KG / cm ) b Trong trường hợp chưa tính đến việc gắn mép kèm vào tôn thành Gỉa sử: n0 = σ ∂ = σT , bỏ qua chiều dày tơn thành ta có điều kiện ổn định mép b1 840 = 20 t1 σT Trị số n0 lấy bảng §4 Điều kiện chọn tiết diện có trọng lượng nhỏ gắn với Nếu từ điều kiện trọng lượng nhỏ thay điều kiện diện tích nhỏ gắn với diện tích mép kèm S’ lấy chiều cao h biến số chính, ta có điều kiện sau để xác định trị số S w có lợi d ( S + w) =0 d h (31) Ta có phương trình biểu thị lien hệ đại lương S w với W sở phụ thuộc (6) 10 S= S+w = Vậy W w − h K W K −1 + g w h K K −1 K σ Vì K thay đổi từ S đến thay đổi từ 0,67 đến 0,83 Lấy tỷ số khơng đổi trị số trung bình 0,75 , viết S+w = K −1 K W + 0, 75w h (32) Theo điều kiện thứ (17) trị số w nhỏ w0 = N 0,85 [ τ ] (33) h lấy lớn có lợi, lại giới hạn điều kiện ốn định thành (2.6) h ≤ mδ w = hδ = từ (32) (34) có S+w = h2 m W h2 + 0, 75 h m (34) (35) sở điều kiện (31) có h= mW = 0,88 Wm 1,5 (36) Sauk hi biết h, xác định yếu tố lại tiết diện δ= S= h ; w = hδ m (37) W w − h K (38) Khi tính S =,lấy K=4,5 sau tính xác lại theo (7) Có thể tìm S xác cơng thức rút từ (38) sau thay trị số K S= α (3α1 − 1) + 0, 25(6α1 − 1) 3α + (39) 11 α1 = W wh α2 = S' w Biết S xác định trị số b1 lớn t1 nhỏ nhất, sử dụng (30) b1 = Sn0 ; t1 = b1 n0 (40) σT Trị số N0 phu thuộc vào (bảng 3) Phương pháp tính tốn nêu cho phép xác định phần tử tiết diện lý thuyết có lợi nhất, xuất phát từ điều kiện bền thứ (17) điều kiện ổn định (26) Nhưng δ nhiều truongf hợp chiều dày tôn thành tìm theo cơng thức (37) nhỏ chiều dày cho phép kết cấu Cho nên để thay (34) viết w = hδ (41) δ0 Trong chiều dày cho phép nhỏ tơn thành, thay cho (35) ta có S+w = W + 0.75hδ h Từ điều kiện (3.1) trường hợp viết h = 1,16 W δ0 δ0 Có trị số h tìm w=h tiến hành tính tốn phương pháp hướng dẫn §5 Giới hạn áp dụng cơng thức tính tốn Khi nêu kết luận cơng thức (36) chưa tính đến phần thứ điều kiện bền (17) δ chưa nêu lên giới hạn đưa kết luận (43) chưa ý đến điều kiện ổn định (26) Cho nên công thức (36) (43) cần phải nên lên giới hạn sử dụng Với mục đích AHKOBOC đưa vào thông số không thứ nguyên sau h mδ W= W 0, 75m 2δ 03 (44) Các thơng số cho phép viết cơng thức (43) (36) dạng h = W mδ (45) Sự liên quan (45) với (46) biểu diễn đồ thị ( hình 8) 12 h/md0= h/md0= w hnt=m0d0 w hnt=w0/d0 hnt=md0 I II (m0/m)2 III hnt=0,79md0 w IV d=d0 d>d0 Hình Trên đồ thị giới hạn áp dụng công thức để xác định trị số h có lợi Khi 0≤ w ≤ 0,25 công thức (45) (46) cho kết Bắt đầu từ w>0,25 đường cong W 0, 79 W vị trí cao đường cong W Khơng thể sử dụng đường cong mδ = mδ Đường cong 0,79 w W >1 h trường hợp lớn khơng sử dụng w