Chương 5 :
Phân tích độ bền kết cấu khung dàn
Thân tàu là một tổ hợp kết cấu phức tạp, nó bao gồm hệ
thống khung xương bên trong liên kết hàn chắc chắn với lớp tôn vỏ
bao bên ngoài. Khung xương bên trong bao gồm nhiều hệ thống
khung dàn khác nhau như: khung dàn đáy, khung dàn mạn, khung
dàn boong… Vì vậy kết cấu thân tàu được xem như là tập hợp các
khung dàn liên kết với nhau. Do đó phân tích kết cấu khung dàn có
vai trò quan tr
ọng trong phân tích độ bền cục bộ thân tàu. Quá
trình phân tích
độ bền cục bộ các khung dàn tàu thường được thực
hiện theo trình tự sau:
- Xác định tải trọng tác dụng nên khung dàn.
- Xây d
ựng mô hình tính và xác định điều kiện liên kết.
- Xác định ứng xuất và biến dạng trong kết cấu.
- Kiểm tra và đánh giá độ bền theo tiêu chuẩn thích hợp.
Trong quá trình tính ta thường xem khung dàn tàu là khung
dàn ph
ẳng. Khung dàn phẳng là kết cấu hình thành từ hai hệ dầm
liên kết với nhau tại các điểm nút và các kết cấu đáy, boong, mạn
và vách ngăn của t
àu sẽ được mô hình hóa về dạng kết cấu khung
dàn. Trong kết cấu tàu thì khung dàn tàu thủy thực chất là kết cấu
tấm hoặc kết hợp bằng tấm với các dầm gia cường được bố trí
vuông góc với nhau theo chiều dọc và chiều ngang của tàu chịu tác
dụng của lực tập trung hay lực phân bố theo hướng thẳng góc với
m
ặt phẳng chứa hệ dầm.
Tùy theo đặc điểm của hệ thống kết cấu thân t

A L i
a l I
 
   
 
 
   
   
 
(2.9)
+ Nếu
3
3
0.2
A L i
a l I
 
   

 
   
   
 
thì dầm chéo trở thành gối cho dầm
hướng chính.
+ Nếu 5
3
3



q = p.a.b (2.10)
Trong đó:
p = áp lực tác dụng lên khung dàn;
a = kho
ảng cách giữa các dầm hướng chính;
b = khoảng cách giữa các dầm chéo.
- Áp lực nước tác động trực tiếp lên tấm vỏ, áp lực đó được
truyền cho các gia cường dọc và gia cường ngang. Sự phân bổ lực
cho hai hệ thống dầm được tiến hành theo quy tắc sau:
+ Với trường hợp các dầm ngang và dầm dọc liên kết với
nhau tạo thành các tấm vuông thì mỗi thành phần của gia cường sẽ
phải tiếp nhận áp lực trên 1/4 diện tích hình vuông.
+ V
ới trường hợp các dầm ngang và dầm dọc liên kết với
nhau tạo thành các tấm hình chữ nhật, trong đó cạnh b > a thì thanh
gia cường chiều ngắn (cạnh a) tiếp nhận áp lực trên diện tích
a x a
4
,
thanh đối diện cũng chịu từng đó tải trọng. Phần tải trọng còn lại
chia đều cho hai gia cường nằm song song còn lại (cạnh b), diện
tích chịu tải của thanh gia cường theo chiều dài hơn là
2 2
a a
b
 

 
 
.

tính toán ta sẽ phải thiết lập điều kiện biên cho các nút kết cấu này.
Vi
ệc xác định các điều kiện biên cho các nút kết cấu sẽ như sau:
- Tại nút liên kết là vị trí giao giữa các kết cấu dọc với vách
ngang, ta áp đặt điều kiện li
ên kết cứng.
- Tại vị trí là nơi giao nhau của các khung dàn thì dựa vào độ
cứng tương đối của các kết cấu với nhau, tính chất chịu tải tại mép
ngoài khung dàn và xét đến ảnh hưởng của m
ã liên kết tại vị trí
giao nhau đó ta có thể xác định điều kiện li
ên kết như sau:
+ Đối với khung dàn đáy th
ì ta đặt điều kiện liên kết ngàm tại
vị trí giao giữa khung dàn đáy với khung dàn mạn và vị trí giao
giữa sống chính với đà ngang đáy.
+ Đối với khung d
àn mạn thì vị trí giao giữa sườn và đà
ngang đáy, vị trí giao giữa sườn với xà ngang boong ta đặt điều
kiện liên kết ngàm.
+ Đối với khung dàn boong thì vị trí giao giữa xà ngang
boong v
ới sườn, vị trí giao giữa xà ngang boong với xà dọc boong
ta cũng đặt điều kiện liên kết ngàm.
- Các nút liên k
ết còn lại của khung dàn ta coi như đó là các
nút tự do.