BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY


BÀI TẬP LỚN
KẾT CẤU THÂN TÀU
Gvhd: Gv. Bùi Văn Nghiệp
Sv thục hiện : Đặng Ngọc Thiết
Mssv : 50131399
Lớp 50ttdt2

4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY
BÀI TẬP LỚN
KẾT CẤU THÂN TÀU
TÀU HÀNG 20000 TẤN,KHOẢNG SƯỜN 650
GVHD:KS.BÙI VĂN NGHIỆP
SVTH : ĐẶNG NGỌC THIẾT
MSSV :50131399
LỚP :50 ĐT2
SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2
4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp
Nha Trang ,10/2010
LỜI NÓI ĐẦU
Tàu hàng (tàu thủy nói chung) là một công trình kỹ thuật nổi đặc biệt, có thể nổi
và di chuyển được trên nước, các kết cấu phức tạp và hoạt động trong môi trường khắc
nghiệt, chịu sự tác động của nhiều yếu tố như sóng, gió, …

1.1. Sống mũi tấm. Error: Reference source not found
1.2 . Khoảng cách sườn: Error: Reference source not found
PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG
Tàu thiết kế là tàu hàng bách hóa 20000T, kết cấu vỏ thép
I.1 Công dụng, vùng hoạt động và phạm quy áp dụng
- Tàu thiết kế thuộc loại tàu chở hàng khô,vỏ thép, hai boong, kết cấu đáy đôi,
buồng máy được đặt ở phía đuôi.
- Vùng hoạt động là vùng không hạn chế (biển), tàu được phép hoạt động trong
vùng cách nơi trú ẩn lớn hơn 200 hải lý.
- Kết cấu tàu được tính theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép của
Việt Nam TCVN 6259-2A : 2003
- Vật liệu đóng tàu theo quy phạm TCVN 6259-2A : 2003 quy đ ịnh trong phần
7A Thép dùng đóng tàu có giới hạn chảy σ
ch
=240 Mpa (2400 Kg/cm) hoặc thép
C
T
3C
I.2 Các thông số cơ bản:
Chiều dài lớn nhất : L
MAX
= 165.45 m
Chiều dài thiết kế : Ltt = 160.93 m
Chiều dài hai trụ : L
pp
= 156.00 m
Chiều rộng thiết kế B
TK
= 25.00 m
Chiều cao mạn tàu D = 12.00 m

cho thấy tàu thiết kế ra dư bền
-Khoảng cách giữa các dầm dọc S được tính theo điều 5.2.2 của quy phạm
S = 2L +550 = 2.156 + 550 = 862.00 mm
Chọn S = 850 mm

- Theo điều 5.2.1 :Các khoang mũi và khoang đuôi không được lớn hơn
610 mm
Ta chọn khoảng sườn khoang mũi và khoang đuôi là 600 mm
2.Sơ đồ phân khoang
Trên cơ sở khoảng cách sườn đã xác định chia chiều dài tàu ra làm 240
khoảng sườn thực với khoảng cách sườn ở các khu vực như sau:
- Khoảng sườn vùng đuôi 0,60m (từ sườn số 0 đến sườn 42)
- Khoảng sườn vùng giữa tàu 0,65m (từ sườn số 42 đến sườn 214)
- Khoảng sườn vùng mũi 0,60m (từ sườn số 214 đến sườn240)
-Theo điều 11.1.4(vách khoang) trong quy phạm, phân tàu chia làm 8 vách ngăn
nước với chiều dài các khoang như sau:
SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2
4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp
Khoang lái (1) gồm 14 sườn ( từ sườn 0đến sườn 14) l
1
=8400mm.
Khoang máy(2) gồm 28 sườn ( từ sườn 14 đến sườn 42) l
2
= 18700mm.
Khoang hàng 6 (3) gồm 28sườn( từ sườn 42 đến sườn 70) l
3
= 19600 mm.
Khoang hàng 5 (4) gồm 29 sườn( từ sườn 70 đến sườn 99) l
4

-Theo quy phạm 7.2.2 :
Chiều dày t của sống chính ở khoang mũi phải không nhỏ hơn trị số theo công
thức sau đây
t = 0.6
L
+4 = 11,61 mm .
SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2
4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp
Ta chọn t = 12 mm .
2 . Phần đuôi:
2.1. Khoảng sườn :
Theo điều 5.2.1 (Quy phạm) các khoang mũi và khoang đuôi,bầu đuôi khoảng
cách sường không lớn hơn 610 mm. Ta chọn khoảng sườn khoang đuôi là
600mm.
2.2. Trụ Chân Vịt
Theo điều 2.2.2 chiều dày ụ đỡ trục chân vịt tại vị trí mặt phẳng dọc tâm đỡ
trục chân vịt được xác định bằng công thức:
t = 0,9 L + 10 =154,837 (mm)
Chọn t=160 (mm)
 Trụ đỡ chân vịt của sóng đuôi tàu:
Theo điều 2.2.2 trụ đỡ chân vịt của sống đuôi tàu bằng thép đúc có các kích
thước được xác định theo các công thức sau:
W=2,20.L+88=442.046 (mm)
t = 0,18.L+15=43.9674 (mm)
R= 0,40.L +16=80.372 (mm)
c. Liên kết của sống đuôi với đà ngang tấm:
Theo Quy phạm 2.2.6 quy định: sống đuôi phải được kéo từ trục chân vịt lên
phía trên và hàn chắc chắn với đà ngang vòm đuôi và có chiều dày không nhỏ hơn
trị số tính theo công thức sau:



−
−
=






5.24117.06.2
2
10
1
B
y
ldd
C
H
xSBd
t
4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp
mm
Trong đó :
S ; là khoảng cách giữa các tâm của 2 vùng kế cận với song chính hoặc từ
các sống phụ đang xét đến các sống phụ kề cận hoặc đến đường đỉnh của mã hông (m)
do : chiều cao tiết diện của sống chính hoặc sống phụ đang xét (m)
d1 : chiều cao của lỗ khoét tại điểm đang xét (m)

t = C
1
’
d
o
+2.5 = 11,14 mm Chọn t =18 mm
Với C
1
’
= 5,4
Trong đó :
d0 : chiều cao tiết diện sống tại điểm đang xét (m) .
C
,
1
: hệ số tính theo bảng 2A/4.1 tùy thuộc vào tỉ số S1/d0 . Với các trị số trung
gian S1/d0 thì
C
,
1
được tính theo phương pháp nội suy tuyến tính .
S1 : là khoảng cách giữa các mã hoặc nẹp của song chính hay sóng phụ (m)
Bảng 2A/4.1 tính hệ số
C
,
1

S1/d0
<0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 >1,6
C

nẹp là L300x90x11/16
a; nẹp dọc đáy dưới: tùy theo lượng dày của tôn mà ta xét từng nẹp. Ở đây ta xét khoảng
cách giữa 2 sống phụ .
Theo quy phạm điều 4.4.3.1 Môđun chống uốn của tiết diện dầm dọc phía dưới
phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức
W >
)'026,0(
5.1524
100
Ld
C
f
b
+
−
l
2
S .
f
B
:Tỉ số giữa môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu và môđun chống
uốn thực của tiết diện ngang thân tàu
L’:Lấy bằng chiều dài tàu (165.45m)
l : Khoảng cách giữa các đà ngang đặc (0.71m)
S : Khoảng cách giữa các dầm dọc (0.70m)
C : Hệ số .Vì khoảng cách giữa các đà ngang đáy có thanh chống như quy định
ở 4.4.4 nên C = 0.5 .
Ta có : W >
)45.165*026,06.7(
5.1524

Diện tích
A
Z A.Z Momen quán tính
(cm) (cm2) (cm) (cm3) A.Z
2
I
0
(cm)
Cộng
Σ= 92,9

Σ=971.7 Σ* = 24908.09

SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2
4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp
Khoảng cách đến trục trung hòa
46,10
9,92
7.971
===
∑
∑
A
AZ
e
(cm)
Mômen quán tính tại mặt cắt
I = Σ
*

trên phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau :
W >
f
b
C
1224
'100
−
Shl
2
.

h : Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo ở đ
ường tâm tàu (1,92m) .
f
B
:Tỉ số giữa môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu và môđun chống
uốn thực của tiết diện ngang thân tàu .
l : Khoảng cách giữa các đà ngang đặc (0.71m)
S : Khoảng cách giữa các dầm dọc (0.70m)
C’: Hệ số (0.54)
Ta có : W >
f
b
1224
'54.0*100
−
0.7*1.92*0.71
2
(m

3
) A.Z
2
I
0
(cm)
Cộng
Σ=99,4 Σ=976.44 Σ* = 25102.36
Từ các số liệu trong bảng tính các số liệu :
Khoảng cách đến trục trung hòa
8,9
4,99
976.44
.
===
∑
∑
A
ZA
e
(cm)
Momen quán tính tại mặt cắt :
I = Σ
*
- e
2
.ΣA= 25102,36-9,8
2
. 99,4=15555,984(cm
3








−
B
dd
B
y
dS
o
''
1
'
2
+ 2.5 =
Trong đó :
B
’
– khoảng cách giữa các đường đỉnh mã hông đo ở mặt tôn đáy trên ở
đoạn giữa tàu B
’
= 2,8 m
B
’’
_ khoảng cách các đường đỉnh mã hông đo ở mặt tôn đáy trên của đà
ngang đặc B

các trường hợp còn lại 0,02 0,019 0,017 0,015 0,013 0,012
3.1.5 Tôn đáy
SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2
Đáy đặc
Mạn
Boong
4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp
- Chiều dày tôn đáy dưới tối thiểu :
t
min
= 0,044.L + 5,6 = 12,68 mm
- Chiều dày tôn đáy trên:
=+= 5,2. hSCt
mm Chọn t = 12 mm
trong đó:
S _ khoảng cách giữa các dầm dọc đáy : S = 700 mm
h _ khoảng cách từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất : h = 10,4 mm
C = tính theo bảng 2A/4.4 dưới




<
≥
l
H
B
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

Chiều dày tối thiểu của tôn mạn dưới boong tính toán không được nhỏ hơn giá trị
sau:
δ
tm
≥ 0,044L + 5,6 (mm)
Tính cho tàu thiết kế ta có: δ
tm
≥ 0,044x160,93+ 5,6 = 12,68 mm.
Chọn δ
tm
= 14 mm.
2. Tôn bao mạn đoạn giữa tàu (trừ dải tôn mép mạn).
Có chiều dày không được nhỏ hơn giá trị tính ở công thức sau:
SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2
4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp
5,204,0 1,4 ++≥ LdS
tmg
δ
(mm) (Điều 14.3.2)
⇔
5,293,16004,06,765,01,4 ++≥ xxx
tmg
δ
= 12,48 (mm).
Chọn δ
tmg
= 18 mm.
3. Dải tôn mép mạn.
- Chiều dày dải tôn mép mạn kề boong tính toán đoạn giữa tàu không nhỏ hơn


SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2
l
h
Hình 2.13. Cách xác định l và h
4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp

Cο : hệ số tính theo công thức sau đây nhưng không được nhỏ hơn 0,85
Cο =
l
e
225,1 −

⇒ Môđun chống uốn của sườn thường trong phạm vi từ 0,15L kể từ mũi tàu đến vách
đuôi: W ≥ 2,6.0,65.7,6.6,5
2
= 542,659 cm
3
.
* Chọn quy cách sườn thường trong phạm vi từ 0,15L kể từ mũi tàu đến vách đuôi là L
300x90x11/16 . Lấy mép kèm δ = 16 mm => Chọn chiều rộng mép kèm b = min (0.5a)
hay l/6 . Do ở giữa tàu là hệ thống kết cấu dọc nên ta có a là khoảng cách 2 dầm dọc
(chọn a = 650 mm theo bài cho) và L là khoảng cách giữa 2 sườn khỏe. Vậy b= 0,5.650
= 325 mm
Mođun chống uốn của các sườn nằm trong phạm vi từ 0,15L kể từ mũi tàu đến
vách chống va.
W ≥ 3,4x0,65x7,6.6,5
2
= 709,631(cm

i
Momen quán tính
(cm) (cm
2
) (cm) (cm
3
) A.Z
2
I
0
(cm)
Cộng
Σ=99,4 Σ=976.44 Σ* = 25102.36
Từ các số liệu trong bảng tính các số liệu :
Khoảng cách đến trục trung hòa
8,9
4,99
976.44
.
===
∑
∑
A
ZA
e
(cm)
Momen quán tính tại mặt cắt :
I = Σ
*
- e

1
.S.h.l
2
= 7945.6 (cm
3
)
Trong đó:
SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2
4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp
S - Khoảng cách sườn khỏe : S = 2.8 m
l - chiều cao tự do sườn khỏe : l = 6.5 m
h - tải trọng tác dụng lên sườn khỏe ở chiều chìm toàn tải d = 7.6 m
h = max ( d + 0,044.L – 0,54 ; 1,43.l) = 14.14 m
+ Chiều dày bản thành : t
1
=
5,2
1000
0
2
+
d
Shl
C
;
( )
5,2
5,2
6,8

Sườn khỏe phía sau của 0,15L tính từ
mũi tàu
Sườn khỏe từ vách chống va đến 0,15L tính từ
mũi tàu
C
1

3,0
3,8
C
2

23
28
h : Khoảng cách từ mút dưới của l đến điểm ở d + 0,038L’ cao hơn mặt tôn giữa đáy.
Tuy nhiên nếu khoảng cách đó nhỏ hơn 1,43l thì h được lấy băng 1,43l .=> h=13,718 m,
K=11,5 ,C
1
=3, C
2
=23 (Bảng 2A/6.1)
k : hệ số cho ở bảng dưới:
d
S
0
1

≤
0,3 0,4
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,5

C

( )
5,2
5,2
6,8
3
1
2
0
2
+
−
=
k
t
t
d
(mm)
Với các thông số như ở trên .3.2.3
Nhưng hệ số C thay đổi

Sườn khỏe phía sau của 0,15L tính từ
mũi tàu
Sườn khỏe từ vách chống va đến 0,15L tính từ
mũi tàu
C
1

5,1

b; Phía ngoài vùng đường miệng khoét ở đoạn giữa tàu có xà ngang boong :
t = 1,63.C.S.√h +2.5 =9,6 mm
Chọn t=12mm
3.3.2. Xà dọc boong :
-Thép dẹt dùng để làm xà dọc boong phải có tỷ số d
o
/t (chiều cao tiết diện trên
chiều dày) phải không lớn hơn 15 .Nếu chọn chiều dày bản mép là 9 thì chiều cao
tiết diện phải thoả mãn d
o
< 15.t ,nên d
o
< 15.9 =135 mm,chọn d
o
= 140mm.
-Theo điều 8.3.3.1:Với giá trị tải trọng trên boong lớn nhất
h = C.
50
,
+
l
= 29,773 KN/m
2
thì môđun chống uốn của xà dọc boong phải bảo
đảm : W ≥ 1.14 S.h.l
2
(cm
3
) .
Trong đó:

l : Khoảng cách giữa các sống dọc boong, l = 9.2(m) .
W ≥ 219, 609 (cm
3
) .
Ta chọn thép để làm xà ngang boong là dạng tấm
3.3.4. Sóng dọc boong :
- Theo quy phạm điều10.1.3 :kết cấu của sống dọc boong phải đảm bảo:
+ Chiều rộng bản mép phải không nhỏ hơn 85.4√d
o
.l
Trong đó : d
o
:là chiều cao thiết diện bản thành,chọn d
0
= 700(mm).
l :là chiều dài nhịp sống ,l = 2.1(m) .
Do đó : b ≥ 103.05 ,chọn b = 160(mm) .
- Theo điều 10.2.1.1 :Mô đun chống uốn của tiết diện sống dọc boong
W ≥ 1.29.l(l.b.h + k.w).
l: Là khoảng cách giữa các đường tâm cột đến vách,l = 2.1(m) .
b: Là khoảng cách giữa các trung điểm của 2 nhip kề nhau của xà được đỡ
bởi sống hoặc sườn,b = 2.1(m) , h = 86.2 mm ,k = 0
w:là tải trọng được đỡ bởi cột nội boong .
Như vậy W ≥ 1029.81 (cm
3
)
Chọn thép T450x12/150x14 là thoả mãn điều kiện
3.4 Kết cấu vách tàu
3.4.1 Chiều dày tôn vách
Chiều dày tôn vách phải không nhỏ hơn trị số theo công thức sau và ở dải tôn vách

cuối
11.2.2

9.06 10
3.4.2. Nẹp vách.
Theo điều 11.2.3 của Quy phạm, giá trị mô đun chống uốn của tiết diện nẹp
vách không được nhỏ hơn giá trị tính theo công thức dưới đây:
W
≥
2,8.C.S.h.l
2
(cm
3
) (Điều 11.2.3 phần 2A/6259-2003).
Trong đó:
l: Chiều dài nhịp nẹp đo giữa các đế lân cận của nẹp kể cả chiều dài của liên
kết.
S: khoảng cách giữa các nẹp (m).
h: khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l nếu là nẹp đứng và từ trung
điểm của khoảng cách hai nẹp lân cận ở hai bên của nẹp đang xét, nếu là nẹp nằm
đến đỉnh của boong vách đo ở đường tâm tàu (m). Nếu khoảng cách thẳng đứng
này nhỏ hơn 6m thì h được lấy h’ = 1,2 + 0,8h = 4 m (với h = 3.5 m) của khoảng
cách thẳng đứng.
C: hệ số cho ở bảng sau.
Bảng Giá trị hê số C
Nẹp đứng
SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2
5.22.3 +hS
15.22.3
++

Mút nẹp không liên kết 1,35 2,00
Với tàu thiết kế ta có:
Nẹp đứng: S =0.7 (m); l = 3.5 (m); h =4 (m); C = 1,35 (chỉ có bản thành của
mút nẹp được liên kết ở mút).
W ≥ 2,8.C.S.h.l
2
= 2,8.1,35.4.0,7.3,5
2
=129,654 (cm
3
).
Chọn kết cấu nẹp là: L 200x90x9/14.
Kiểm tra độ bền:
Chọn mép kèm có chiều dày là S = 16 mm.  Chọn chiều rộng mép kèm b =
min (0.5a) hay l/6 . Do ở giữa tàu là hệ thống kết cấu dọc nên ta có a là khoảng
cách 2 dầm dọc (chọn a = 650 mm theo bài cho) và L là khoảng cách giữa 2 sườn
khỏe. Vậy b= 0,5.650 = 325 mm.
Momen quán tính của mặt cắt ngang vách được tính theo bảng sau:
SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2
1
2
3
Z
i
: Trọng tâm hình i
4
BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp
(momen quán tính I
0
= b.h

e
(cm)
Momen quán tính tại mặt cắt :
I = Σ
*
- e
2
.ΣA= 8443,183-5,6
2
.82,6=5852,2847(cm
3
)
Mođun chống uốn:
43,370
)6,54,21(
183,5852
Z
I
W
maxmax
=
−
=
−
==
eZ
I
i
(cm
3

S : Chiều dài nửa bước sóng
C : Hệ số cho ở bảng 2A/11.3
l : chiều dài giữa các gối tựa

SVTH : Đặng Ngọc Thiết Lớp 50DT2