Chương 11: Xác định tải trọng tác dụng Ta nhận thấy rằng kết cấu tàu lựa chọn được thiết kế theo hệ thống ngang nên mô hình truyền tải trọng từ môi trường đến kết cấu được thể hiện như sau: áp lực nước đặt trực tiếp lên bề mặt tôn vỏ  các đà ngang đáy  các đà dọc đáy  thành mạn tàu và các vách d ọc. Một phần của tải trọng này sẽ được truyền đến mạn, vách dọc, vách ngang mà không qua các đà ngang hoặc sườn. Trong việc xây dựng mô hình tải trọng tác dụng lên kết cấu thì do k ết cấu tàu gồm hệ thống gia cường bên trong và lớp tôn vỏ bên ngoài t ạo thành kết cấu hoàn chỉnh kín nước. Do đó khi xây dựng mô hình tải trọng thì ta sẽ đưa tải trọng tác dụng lên bề mặt tôn vỏ là lực tác dụng lên mặt về tải trọng tác dụng lên kết cấu theo dạng đường. Áp lực tải trọng tác dụng lên bề mặt các chi tiết kết cấu bao gồm áp lực nước bên ngoài tàu và áp lực hàng hóa trong các khoang tàu. p = q n - q hh (3.2) Trong đó: - q n là áp lực nước bên ngoài vỏ tàu tác dụng lên kết cấu và tính cho trường hợp nguy hiểm nhất là tàu nằm cân bằng trên đỉnh sóng với bước sóng bằng chiều dài thiết kế của tàu: ) 2 ( s n h Tq   (3.3) V ới chiều cao sóng tính theo: 2 30 S h    (với sóng: 60 (m)    120 (m)). (3.4) mL tk 25,65   = 1,025 ( tấn/m 3 ) là trọng lượng riêng của nước biển. T = 4,40 (m). Ta tính được h S = 4,175 m, ta suy ra: 5,6) 2 175,4 4,4(025,1  n q (tấn/m 2 ) Theo (2.4) áp l ực hàng hóa được xác định theo công thức sau: Hkq hrhh   (3.5) + H là chi ều cao hàng ( chọn H = 4 m) + h  r là trọng lượng riêng của hàng hóa. + k là h ệ số tính đến sự không đều của từng mặt hàng c ụ thể. Chọn loại hàng chở là than đá, tra bảng 2.1 ta được: + 8,0 hr  + k = 0,27 q hh = 0,27 x 4 x 0,8 = 0,864 (tấn/m 2 ) T ừ trên ta có: p = 6,65 – 0,864 =5,786 (tấn/m 2 ). - Do đó áp lực của tải trọng tác dụng lên bề mặt các chi tiết kết cấu có trong thân tàu có giá trị: p = 5,786 (tấn/m 2 ). Việc xác định tải trọng tác dụng l ên các kết cấu gia cường bên trong sẽ được trình bày cụ thể trong phần dưới đây. Áp lực tải trọng tác dụng lên khung dàn đáy được xác định theo công thức: Hk h Tqqp hr s hrn ) 2 .(   (3.6) Tính toán ở trên ta được p = 5,786 (tấn/m 2 ) K ết cấu khung dàn đáy trong khu vực thân ống gồm có: sống chính, hai sống phụ nằm song song với sống chính cách sống chính một khoảng 1600 mm; đà ngang đáy khỏe và đà ngang đáy thường, đà ngang khỏe và đà ngang thường nằm xen kẽ nhau, cứ cách hai đà ngang thường th ì bố trí một đà ngang khỏe (cứ cách 3 khoảng sườn thực lại bố trí một đ à ngang khỏe). Khoảng sườn thực a = 550 mm. Trong khu v ực thân ống của tàu tính toán ta nhận thấy kết cấu của các khung dàn đáy có thể coi như đối xứng qua vách ngang kín tại vị trí sườn 63 và do tính chất đối xứng của kết cấu trên cùng một mặt phẳng cắt ngang thân tàu. Vì vậy để thuận lợi cho tính toán, thay vì tính cho cả đoạn thân ống ta chỉ tính cho phần kết cấu từ vách ngang 63 tới vách 107 và chỉ tính đối với một bên của kết cấu đối xứng theo chiều rộng tàu B. + Trường hợp a = 0,55 m và b = 2,2 m, áp lực tải trọng tác d ụng lên bề mặt tôn vỏ p = 5,786 (tấn/m 2 ) ta tính được diện tích chịu tải của các kết cấu như sau: Bảng 3.3. Kết quả tính tải trọng đối với kết cấu đáy có trong một khoảng sườn. TT Thành ph ần kết cấu Diện tích ch ịu tải (m 2 ) (1) T ải trọng tập trung = p.(1) (t ấn) (2) T ải trọng phân bố =(2)/x (x = a ho ặc b) (tấn/m) (3) T ải trọng tổng cộng = 2.(3) (t ấn/m) (4) 1 Ngang (b) 0,53 3,07 1,39 2,78 2 Dọc (a) 0,08 0,46 0,85 1,7 + Trường hợp a = 0,55 m, b = 1,6 m, p = 5,786 tấn/m 2 . Bảng 3.4. Kết quả tính tải trọng đối với kết cấu đáy có trong một khoảng sườn. TT Thành ph ần kết cấu Diện tích chịu tải (m 2 ) T ải trọng tập trung (tấn) Tải trọng phân bố (tấn/m) Tải trọng tổng cộng (tấn/m) 1 Ngang (b) 0,36 2,08 1,3 2,6 2 Dọc (a) 0,08 0,46 0,85 1,7 3.3.3. Kết quả tính bằng RDM. Ta nhận thấy rằng, với điều kiện các khung dàn chỉ chịu tải trọng vuông góc với mặt phẳng khung dàn thì chúng chủ yếu là ch ịu uốn. Do đó khi phân tích kết quả tính ta chỉ quan tâm tới ứng suất uốn dầm do tải trọng gây ra. Hình 3.9: Điều kiện biên và tải tác dụng lên khung dàn đáy. Hình 3.10: Mặt cắt ngang của các kết cấu thành phần. Hình 3.11: Biến dạng của kết cấu đà ngang đáy. Hình 3.12: Biểu đồ mô men uốn trong khung dàn đáy. Hình 3.13: Biểu đồ ứng suất pháp trong khung dàn đáy. Từ kết quả tính bằng phần mền RDM ta nhận thấy ứng suất uốn lớn đều tập trung vào vị trí của các sườn khỏe. Giá trị ứng suất uốn lớn nhất đặt tại vị trí sườn khỏe 73 và có giá trị: 31,90 u  (MPa) Ki ểm tra bền cục bộ khung dàn đáy theo tiêu chuẩn ứng suất uốn cục bộ cho phép:   chcbuu K  . (3.7) Trong đó: K cb = 0,8 (hệ số dự trữ bền cục bộ)  ch = 2400 (kG/cm 2 ) = 240 MPa.   1922408,0  u  MPa   uu   nên kết cấu đủ bền. . tác dụng lên bề mặt các chi tiết kết cấu có trong thân tàu có giá trị: p = 5,786 (tấn/m 2 ). Việc xác định tải trọng tác dụng l ên các kết cấu gia cường bên trong sẽ được trình bày cụ thể trong. (tấn/m 2 ) ta tính được diện tích chịu tải của các kết cấu như sau: Bảng 3.3. Kết quả tính tải trọng đối với kết cấu đáy có trong một khoảng sườn. TT Thành ph ần kết cấu Diện tích ch ịu tải (m 2 ) (1) T ải. đà ngang hoặc sườn. Trong việc xây dựng mô hình tải trọng tác dụng lên kết cấu thì do k ết cấu tàu gồm hệ thống gia cường bên trong và lớp tôn vỏ bên ngoài t ạo thành kết cấu hoàn chỉnh kín