1.Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế kết cấu tàu hàng khô hoạt động vùng biển không hạn chế có các thông số
cơ bản sau:
Chiều dài tàu: L = 113,8 m.
Chiều rộng tàu : B = 17 m.
Chiều cao mạn: D = 10,3 m.
Chiều chìm tàu: d = 6,8 m.
Hệ số béo thể tích: C
b
= 0,77.
Vận tốc thiết kế: v = 13 hl/h.
Vùng hoạt động : Biển không hạn chế.
2. Lựa chọn quy phạm:
+) Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN21- 2010/BGTVT - kết cấu
thân tàu và trang thiết bị (tàu có chiều dài từ 90m trở lên).
3.Lựa chọn vật liệu tính toán:
Thép đóng tàu cấp A ( Theo quy phạm phân cấp và đóng tàu QCVN21-7A :
2010/BGTVT ) có giới hạn chảy
ch
σ
= 235 MPa.
4. Lựa chọn hệ thống kết cấu:
a, Vùng giữa tàu: (Khoang hàng)
- Dàn đáy kết cấu hệ thống dọc.
- Dàn mạn kết cấu hệ thống ngang.
- Dàn boong có 2 boong
Boong thời tiết kết cấu hệ thống hỗn hợp:
Từ thanh quây dọc miêng hầm hàng đến mạn kết cấu hệ thống dọc.
Giữa hai thanh quây dọc kết cấu hệ thống ngang.
Boong xếp hàng kết cấu hệ thống ngang
1

2
• Khoảng sườn trong đoạn cách đường vuông góc mũi 0,2L tới vách mũi
≤
700
mm.
• Chọn khoảng sườn sai khác với khoảng sườn chuẩn không quá 250 mm.
Chọn khoảng sườn thoả mãn yêu cầu:
• Khoảng sườn khoang đuôi : S
a
= 600 mm.
• Khoảng sườn khoang mũi : S
f
= 600 mm.
• Khoảng sườn từ vách đuôi đến vách mũi: S = 650 mm.
• Khoảng cách các cơ cấu dọc: a = 710 mm .
5.2. Phân khoang (điều 11.1 và 11.2 – tập 1).
a, Chiều dài khoang mũi
max(5%L+3;8%L) ≥ Lmũi ≥ min (5%L;10m)
9,104m ≥ Lmũi ≥ min (5,69;10m) = 5,69 m
b, Chiều dài khoang đuôi
8%L ≥ L
đ
≥ 5%L
9,104 m ≥ L
đ
≥ 5,69
Chọn L
đ
= 8,4m
c, Chiều dài khoang máy

6 Khoang hàng 4 132 164 650mm 20,8m
7 Khoang mũi 164 Về mũi 600mm 7,9m
8 Chiều cao đáy đôi Tính : 1,05m Chọn : 1,2 m
8,4 m 14,3m 20,8 m 7,9 m
0 14 36 68 100 132 164 177
Khoang
Hàng1
Khoang
Hàng2
Khoang
Hàng3
Khoang
Hàng4
Khoang
Máy
Khoang
Ðuôi
Khoang
Mui
20,8 m 20,8 m 20,8 m
L
BP• Sơ đồ phân khoang theo chiều rộng:
Khoảng cách các cơ cấu dọc vùng khoang hàng: a = 710 (mm)
B
miệngkhoang hàng
≤ 0,7.B = 0,7.17 = 11,9 (m)
 Chọn B

700 710710710710700710710
21

1: nẹp đứng khỏe. 2: nẹp đứng thường. 3: Boong 2.
6.1.2.Tính toán kết cấu:
a.Tôn vách: (điều 11.2.1 và 11.2.2)
Theo điều 11.2.1, chiều dày tôn vách không nhỏ hơn trị số tính theo công thức :
t = 3,2.S.
1
+2,5 (mm)
S - khoảng cách nẹp, chọn S = 0,71 m
h - khoảng cách thẳng đứng đo từ cạnh dưới của tấm tôn vách đến boong vách
ở đường tâm tàu (m) ( h ≥ 3,4m )
+ Tấm tôn thứ nhất - tôn dưới cùng
Theo điều 11.2.2, mục 1, chiều dày dải dưới cùng của tôn vách ít nhất phải lớn
hơn 1mm so với chiều dày tính toán theo công thức 11.2.1
=> Chiều dày t1 = 3,2.S.
1
+ 2,5 +1 (mm)
h1 = D + B/50-d0 = 10,3 + 17/50-1,2 = 9,44 m
t1 = 10,628mm
Chọn t1 = 12 mm
6
Theo điều 11.2.2, mục 2, ở đoạn có đáy đôi, dải dưới cùng tôn vách ít nhất
phải lên đến 610mm cao hơn mặt tôn đáy trên, và theo điều 4.2.2, chiều cao tiết
diện sống chính không nhỏ hơn B/16, trừ trường hợp được đăng kiểm chấp nhận
đặc biệt

180
12
+h: khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm nẹp đến đỉnh của boong vách đo tại
tâm tàu (m).
h = l
1
/2 + l
2
+ B/50 = 6,94 (m)
Chọn thép làm nẹp vách có qui cách : thép chữ L không đều cạnh.
Mép kèm:
b = min(0,2l;S) = min(1000;710) =710 (mm).
Chọn chiều dày của tấm tôn mép kèm: t = 10 (mm).
Vậy kích thước mép kèm là: b×t = 710×10 mm.
Bảng chọn thép:
Kết luận: Cơ cấu thỏa mãn qui phạm.
Vậy chọn nẹp vách có qui cách: L180×110×12 (mm).
 Nẹp thường nội boong ( trong đoạn từ boong 2 đến boong 1):
Theo điều 11.2.3 Mômen chống uốn kể cả mép kèm xác định theo biểu thức:
W = 2,8CShl
2
=79,562 (cm
3
)
Trong đó:
+C: hệ số phụ thuộc liên kết mút nẹp ( bảng 2A/11.2 ). C = 0,8
8
710
8
70

l: nhịp nẹp : l = 5 (m).
S: chiều rộng của vùng mà sống phải đỡ (m). S = 2,84 (m)
h : khoảng cách thẳng đứng đo từ trung điểm của l của sống đứng hoặc đo từ
trung điểm của S của sống nằm đến đỉnh boong vách ở đường tâm tàu (m). Nếu
khoảng cách thẳng đứng đó nhỏ hơn 6m thì h lấy bằng 1,2m cộng với 0,8 lần
khoảng cách thẳng đứng thực.
h = l
1
/2 + l
2
+ B/50 = 6,94 (m)
* Chọn thép làm sống vách có qui cách : thép chữ T .
Mép kèm:
b = min(S; l/5) = min(2840; 1000) =1000 (mm).
Chọn chiều dày của tấm tôn mép kèm: s = 8 (mm).
Vậy kích thước mép kèm là: b×s = 1000×8 mm.
Chọn chiều cao bản thành : h = 400 (mm)
=>kích thước của bản thành là : h × t
t
= 400× 12 mm
+Chiều dày bản cánh : Chọn t = 12 (mm)
=> kích thước bản cánh là : b
c
× t
c
= 150 × 12 mm
* Bảng chọn thép
10
12
Kiểm tra điều kiện nẹp vách dưới sống boong

C
Z A
+
= 17,64
C≤
=17,7
Kết luận: Cơ cấu thỏa mãn qui phạm.
Vậy chọn nẹp vách có qui cách: T (mm).
11
Nẹp khỏe nội boong (trong đoạn từ boong 2 đến boong 1):
Theo điều 11.2.6 thì mô đun chống uốn (W) của tiết diện nẹp phải không nhỏ hơn
trị số sau đây :
W= 2,8CShl
2
=332,8 (cm
3
)
Trong đó :
C: hệ số phụ thuộc liên kết mút nẹp ( bảng 2A/11.2 ). C = 0,8
l: nhịp nẹp : l = 4,1 (m).
S: chiều rộng của vùng mà sống phải đỡ (m). S = 2,84 (m)
h : khoảng cách thẳng đứng đo từ trung điểm của l của sống đứng hoặc đo từ
trung điểm của S của sống nằm đến đỉnh boong vách ở đường tâm tàu (m). Nếu
khoảng cách thẳng đứng đó nhỏ hơn 6m thì h lấy bằng 1,2m cộng với 0,8 lần
khoảng cách thẳng đứng thực.
h = l/2+B/50 = 2,39 (m)
⇒ h’= 1,2+ 0,8.2,39= 3,112 (m)
* Chọn thép làm sống vách có qui cách : thép chữ T .
+Mép kèm:
b = min(S; l/5) = min(2840; 820) =820 (mm).

)
Z: mô đun chống uốn thực của nẹp
Z= 380,913(cm
3
)
C=17,7
A: diện tích tiết diện nẹp kể cả mép kèm :A=95,2 cm
2
W: tải dọc tâm nẹp.
W =S.h.b= 28,7.2,6.2,84=209,7(kN)
Suy ra
0
.
Z
W
C
Z A
+
= 17,62
C
≤
=17,7
Kết luận: Cơ cấu thỏa mãn qui phạm.
Vậy chọn nẹp vách có qui cách: T mm
6.1.3.Liên kết: (điều 1.1.14 và 1.1.15)
13
Mã liên kết của nẹp vách : l
mã
=
8

t
min
= = 10,667 mm
14

1 2 1
0,035 ' 2.5t C C S d L h= + + +
=11,926 (mm)
Trong đó:
+C
1
: Hệ số phụ thuộc vào chiều dài tàu. Có C
1
= 1 khi L < 230 m
+
2
C
: Hệ số phụ thuộc vào hệ thống kết cấu
2
13
24 15,5
B
C
f x
=
−
Trong đó:
.
0,9
B

→ Kích thước dải tôn sống nằm: 1500x14 mm.
3: Tôn hông: (điều 14.3.5)
*Chiều dày của tôn hông:
Theo 14.3.5, chiều dày của dải tôn hông (t) ở đoạn giữa tàu phải không nhỏ hơn
trị số tính theo công thức sau đây, tuy nhiên cũng không nhỏ hơn chiều dày dải tôn
đáy kề với nó :
2
3
5
2
5.22( 0.035 ') 2.5
2
a b
t d L R l
 
+
 
 
= + + + =
 ÷
 
 
 
= 10,28 (mm).
Trong đó :
+R = 1,1 (m): bán kính cong hông (đo trên tuyến hình )
+a = -0,32 (m) khoảng cách từ cạnh dưới cung hông đến dầm dọc tương ứng gần
nhất
+b = -0,1 (m): khoảng cách từ cạnh trên cung hông đến dầm dọc tương ứng gần
nhất .

= 11,696 (mm)
Trong đó:
+d
0
= 1,2 (m): Chiều cao tiết diện sống chính.
+d = 6,8 (m): Chiều chìm tàu.
+B = 17(m): Chiều rộng tàu.
+S = 0,71(m): Khoảng cách cơ cấu gia cường
+h : Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên tới boong thấp nhất đo ở tâm tàu.
h = D + B/50 – d
0
= 9,44 (m)
+C: Hệ số lấy theo qui định
Có B/l
h
= 17/20,8= 0,817 => 0,8<8,17<1,0
nên C = b
0
= 2,2
( b
0
tra theo bảng 2 – A/4.4 ta được b
0
= 2,2 )
17
+C' = f(
S
l
). Trong đó:
l = 2.6 (m): Khoảng cách đà ngang đáy.

5.1524
100
−
(d + 0.026L').Sl
2
= 466,052(cm
3
)
Trong đó :
+C = 1,0 : giữa khoảng cách của đà ngang đáy không đặt thanh chống.
+f = 0,9 : Tỷ số của mô đun chống uốn tiết diện ngang thân tàu và mô đun chống
uốn thực của tiết diện ngang thân tàu lấy đối với đáy tàu.
+d = 6,8 (m): Chiều chìm tàu.
+L' = 113,8(m): Chiều dài thiết kế của tàu.
18
520
12
125
200
16
+l = 2,6 : khoảng cách giữa các đà ngang đặc.
+S = 0,71 : khoảng cách giữa các dầm dọc.
=>Chọn thép làm nẹp vách có qui cách : thép chữ L không đều cạnh
Mép kèm:
b = min(S ; l/5) = min(700 ; 520) = 520 (mm)
Chọn chiều dày của tấm tôn mép kèm: s = 12 (mm).
Vậy kích thước mép kèm là: b×s = 520×12 (mm)
Bảng chọn thép
Vậy cơ cấu thỏa mãn qui phạm
Vậy chọn nẹp vách có qui cách: L200×125×16 (mm)

0,75 lần modun chống uốn quy định ở 4.4.3.1 cho vùng đó.
=> W = max(308,918 ; 0,75W
đáy dưới
)
= max(308,918 ; 349,539 ) =349,539
Chọn thép làm nẹp vách có qui cách : thép chữ L không đều cạnh
Mép kèm:
b = min(S ; l/5) = min(700 ; 520) = 520 (mm)
Chọn chiều dày của tấm tôn mép kèm: s = 12 (mm).
=>Vậy kích thước mép kèm là: b×s = 520×12 (mm)
* Bảng chọn thép :
20
Vậy cơ cấu thỏa mãn qui phạm
Vậy chọn nẹp vách có qui cách: L200×125×11 (mm)
6.2.6. Sống chính, sống phụ: (điều 4.2)
*Yêu cầu bố trí: (đã thoả mãn)
Chiều cao tiết diện sống chính không nhỏ hơn
16
B
m, lấy bằng chiều cao
đáy đôi d
o
= 1,2 m.
Khoảng cách các sống là 2,84 m thỏa mãn không quá 4,6 m.
1. Sống chính đáy (điều 4.2.3)
a,Tính chọn sống chính đáy
Theo điều 4.2.3, Chiều dày tiết diện sống chính phải không nhỏ hơn trị số tính theo
công thức sau, lấy trị số nào lớn hơn :
t
1

B
y
+ 2.5 = 8,335 (mm)
t
2
= C
1
'd
0
+ 2.5 = 13,18 (mm)
Trong đó :
+S = 2,84 (m) : Khoảng cách giữa các tâm của 2 vùng kề cận với sống chính.
+d
0
= 1,2 (m) : Chiều cao tiết diện sống chính.
+d
1
= 0 : Chiều cao lỗ khoét tại điểm đang xét.
+l
H
= 20,8(m): Chiều dài khoang hàng.
+x = 0,45l
H
= 9,36 (m): Khoảng cách theo chiều dọc từ trung điểm của l
H

của mỗi khoang đến điểm đang xét.
+y = 0: Khoảng cách theo phương ngang từ tâm tàu tới sống dọc.
+C - Hệ số cho theo công thức ; phụ thuộc vào tỉ số
21

cường thích đáng. Nếu do hình dạng của tàu mà mã hông quá dài thì phải đặt thanh
thép góc bổ sung dọc trên cạnh các mã hoặc phải dùng biện pháp thích hợp khác.
c,Nẹp gia cường cho sống chính đáy (Điều 4.2.4.1)
Theo điều 4.2.4.1, do các mã ngang liên kết sống với dầm dọc gần nhất cách nhau
1,42 > 1,25 (m) nên ta gắn thêm các nẹp bổ sung
+Chiều dày của nẹp t = t
sốngchính
= 14
+ Chiều cao tiết diện nẹp d ≥ 0,08d
0
= 0,096. Chọn d = 0,1
Vậy chọn nẹp : h
nẹp
x t
nẹp
= 100 x 14 vát mép hai đầu.
2.Sống phụ đáy
a.tính chọn sống phụ đáy (Điều 4.2.3)
Theo điều 4.2.3, Chiều dày tiết diện sống phụ đáy phải không nhỏ hơn trị số
tính theo công thức sau, lấy trị số nào lớn hơn :
22
t
1
= C
1
10
dd
SBd
−
(2.6

'd
0
+ 2.5 = 11,26 (mm)
=>Vậy chọn chiều dày sống phụ t = 14 (mm).
Trong đó :
+S = 2,84 (m) : Khoảng cách từ sống phụ đang xét đến các sống phụ kề cận.
+d
0
= 1.2 (m) : Chiều cao tiết diện sống phụ.
+d
1
: Chiều cao lỗ khoét tại điểm đang xét, d ≤ d → chọn d = 0,5 (m)
+l
H
= 20,8(m): Chiều dài khoang hàng.
+x = 0,45l
H
= 9,36 (m): Khoảng cách theo chiều dọc từ trung điểm của l
H
của mỗi
khoang đến điểm đang xét.
+y = 3 (m) : Khoảng cách theo phương ngang từ tâm tàu tới sống dọc.
+C - Hệ số cho theo công thức ; phụ thuộc vào tỉ số
Với ≈ 0,817 → C
1
=
103
3
H
l

Theo điều 4.3.1.1, đà ngang đặc phải được đặt cách nhau xa không quá 3,5m
Khoảng cách giữa các đà ngang là l = 2,6 < 3,5 → thỏa mãn
2)Chiều dày đà ngang:
Theo điều 4.3.2, chiều dày của đà ngang đặc không được nhỏ hơn trị số tính theo
công thức sau, lấy trị số nào lớn hơn :
t
1
= C
2
10
'
dd
dSB
−
(
''
2
B
y
) + 2.5 = 11,501(mm)
t
2
= 8.6
( )
3
1
2
2
0
2

+H - Hệ số tùy thuộc vào việc có gia cường bồi thường hay không khi khoét lỗ,
với trường hợp đà ngang đặc có lỗ khoét và lỗ nhỏ được gia cường bồi thường , H
= 1 (vì d
1
/S
1
= 0,5/1,2 = 0,416<0,5)

→
Chọn chiều dày đà ngang t = 13
3)Nẹp gia cường cho đà ngang
+Đà ngang được gia cường bằng nẹp gia cường đặt tại vị trí của dầm dọc đáy, có
chiều dày bằng chiều dày đà ngang

→
Chọn chiều dày của đà ngang là : t = 13 ,
+có chiều cao không nhỏ hơn trị số 0,08d =0,096 (m)

→
Chọn chiều cao nẹp gia cường là : h= 0,1 .
6.2.8. Liên kết ( điều 4.2.4-2 )
a, Mã hông ( điều 4.6 )
- Mã hông liên kết sườn khoang với sống hông
- Chiều dày của mã xác định như sau : t
mh
= 0,6
L
+ 2,5 + 1,5 = 10,4 mm.
- Chọn chiều dày tôn mã hông : t
mh