Appunti costruzioni navali 2 - parte 2

I

- Nella formula di Ka spunta un fyb che mi da la coordinata trasversale.

Kp tiene conto della fase e da dei valori diversi a seconda della posizione longitudinale a cui si ci trova

Tiene conto della posizione lungo la sezione alla quale si ci trova, • un coefÞciente che dipende dalla

fyz

posizione fy, da Z e dallÕimmersione. Ci dicono in che punto ci troviamo allÕinterno di una sezione

fyz fy

+

= L

Una volta calcolata quindi la pressione, cosa ci si aspetta come risultato? Ricordando che HSM-1 • il caso di

sagging che ha unÕaccelerazione verso lÕalto mentre HSM-2 • il caso di hogging e ha unÕaccelerazione verso il

basso Nel primo caso: HSM-1, le pressioni sono pi• piccole di quelle statiche in

quanto continuerebbero verso il basso e sarebbero costanti. La direzione delle

& frecce ci dicono che vanno dallo scafo verso lÕesterno e ci˜ vuol dire che la

pressione idrodinamica invece di tendere a comprimere lo scafo, tende a farlo

espandereÉ questo perchŽ la nave si trova ad una certa pressione e,

· spostandosi verso lÕalto, la pressione esterna diminuisce e lo scafo tende ad

andare verso lÕesterno in quanto verso lÕesterno ha una pressione pi• bassa.

La domanda che adesso ci poniamo • che se la pressione va verso lÕesterno

non • tanto pericolosaÉ nel fare questi calcoli nei diversi dynamic loads cases,

i

i bisogna anche farli nelle diverse condizioni di caricazione della nave: se

&

&

-

& considero una generica nave che ha la sua zavorra, il suo galleggiamento e

>

- 7

↑

1

&

> ·

- -

>

-VIIIIIIIIIIdNG

- I quindi avrˆ la sua pressione idrostatica che agisce verso lÕinternoÉ la zavorra

I

ilt

- T

1 I allÕinterno genera una reazione dallÕinterno verso lÕesterno. Le due pressioni

1111 sono in senso opposto e quindi sono beneÞche per la struttura in quanto la

risultante • una differenza tra le due. Se invece di avere la pressione

Il

i i idrostatica ho la pressione idrodinamica, il fatto di avere zavorra allÕinterno

&

& non • pi• beneÞco nel senso che aiuta la struttura ma le due pressioni,

.

&

↑ i

&

>

-

-

- sommandosi tra loro, tendono ancora di pi• a far espandere lo scafo e potrei

I I

I

-

>

- I

idy

-

- I avere una situazione pi• gravosa rispetto alla pressione idrostatica.

la pressione totale agente sulla nave sarˆ la somma della pressione statica pi• la pressione dinamica

Invece, il caso HSM-2, la nave si muove verso il basso e quindi aumenta

la sua pressione. Succede che nella parte dellÕopera viva le pressioni

sono verso lÕinterno. Andando verso il basso si alza il galleggiamento e

quindi avr˜ una pressione anche sullÕopera morta e non solo, lÕonda pu˜

arrivare pure sul ponte e siccome il fronte dellÕÕonda • orizzontale, in

quanto lÕonda • di prua, non cÕ• differenza sul ponte che vederla

pressione come una pressione costante che sale e poi scende (viceversa

se arrivasse su un lato della nave avrei pi• pressione su un lato e meno

nellÕaltro). La differenza qui • che spostandosi verso il basso, lÕacqua

sale pi• in alto Þno al ponte e oltre. Si nota fatti che la distribuzione

sullÕopera morte • lineare e non parte da zero ma parte da zero da

qualche parte sopra il ponte ovvero nel punto in cui cÕ• anche una

componente dinamica.

LÕutilitˆ di questi regolamenti • quella che queste valutazioni le riusciamo a fare in una parte molto

preliminare del progetto dove i valori di questi carichi che mi aiutano al dimensionamento vengono fuori

conoscendo soltanto come dati la lunghezza, la larghezza e quindi delle macro i informazioni. Se io volessi

calcolare la pressione esatta che agisce sula nave dovrei fare un modello matematico che abbia lÕÕintera

forma dello scaffo, la distribuzione di pesi ecc. informazioni che allÕinterno della spirale di progetto ho dopo

un p˜ di iterazioni lungo la spirale. Lo scopo • quello di permettere di avere dei valori in una fase molto

preliminare del progetti della naveÉ tuttavia queste formule sono grossolane e molto conservative, se

andassi a fare il calcolo della mia nave speciÞca avrei un valore pi• preciso con sforzo maggiore e che mi

permette di fare un dimensionamento ridotto.

Di HSM1 e HSM2 bisogna aver chiaro che siamo allÕinterno di uno scenario • dentro ad un caso di carico

(design load case) e che questi fenomeni dinamici cambiano la distribuzione delle pressioni agenti sullo scafo

e vanno poi considerate la somma delle pressioni statiche e dinamiche come scritto nella tabella a pagina

43. Questa somma di pressioni • una somma algebrica e quindi si porta dietro delle quantitˆ che hanno

dietro il loro segno, nel caso di HSM1 si sottraggono mentre nel caso di HSM2 si sommano.

Adesso, per quanto riguarda un altro load

case, uno che ha lÕonda che arriva al traverso.

Ci sarˆ qualche differenza nel fatto che

questo load case non si divide soltanto il

sagging e hogging ma anche in portside e

starboardside, a seconda se lÕonda arriva da

dritta o da sinistra. Il fatto che arriva da

dritta o sinistra mi rende simmetrica la cosa in

quanto la stessa quantitˆ di pressione, che • distribuita in un determinato modo, • specchiata nel caso

starboard o portside, ci occupiamo di un solo caso per evitare di fare doppio lavoro in quanto un caso •

appunto specchiato allÕaltro. Notiamo ci˜ anche dalle formule delle pressioni che sono invertite con la

differenza di un ÒmenoÓ. Anche qui il calcolo delle pressioni si divide per zona: sotto lÕimmersione, tra

lÕimmersione e hw e oltre lÕaltezza hw. Nella formula della pressione non abbiamo pi• HSP ma BSP in

quanto il load case prende il nome di load BSP case. La differenza grossa che cÕ• con il load case di prima

che la fyz dipende anche dalla fyb1 ovvero, mentre nel caso HSM la distribuzione di pressione

(HSM) • dipende solo dalla Z in quanto, a apritˆ di Z, la

pressione non cambia a dritta e a sinistraÉ

nel caso di onda che arriva da un lato,

essendoci una differenza tra dritta e sinistra,

i coefÞcienti e quindi fyz (variazione lungo Z

della pressione dipende anche dalla posizione

y, mi indica in che punto lungo y della sezione trasversale ci troviamo).

Questa dipendenza da y la vediamo nelle formule di fyz e, in base a queste dipendenza, si fa si che si abbia

una distribuzione simmetrica tra port e starboardÉ y maggiore uguale di zero o minore di zero vuol dire

appunto dritta o sinistra. Notiamo che le formule sono incrociate nella diagonale ma sono uguali solo che in

un caso guardo port e nellÕaltro starboard, motivo per il quale • inutile fare entrambi i casi in quanto un •

speculare dellÕaltro. Notiamo anche che la formula di fyz • pi• complessa mentre nel caso precedente era

uguale sia per y maggiore di zero che minore di zero. Anche in questo caso abbiamo BSP 1 e BSP2

in un. Caso la nave si muove verso lÕalto

mentre nellÕaltro si muove verso il basso ma

stavolta oltre al movimento verticale, per il

fatto che lÕonda arriva da uno dei due lati, cÕ•

anche la rotazione (rollio) e ci˜ comporta una

distribuzione di pressione dinamiche che non •

pi• simmetrica dritta e sinistra ma che • aooviamente inßuenzata dalla direzioni in cui arriva lÕonda. Come

nel caso precedente quando. L nave si muove verso lÕalto le pressioni vanno ad uscire dallo scafo mentre

quando la nave si muove verso il basso, lÕonda (arrivando da un Þanco) crea una sovrapressione sul Þanco e

sarˆ maggiore sul Þanco che investe. LÕonda che colpirˆ il ponte non sarˆ pi• costante ma avrˆ una

distribuzione triangolare, lÕacqua sale i man coperta e man mano tende a distribuirsi Þno a scendere ad

annullarsi.

PROGETTAZIONE PLASTICA

Quello che abbiamo visto Þnora pu˜ rientrare nella deÞnizione di progettazione elastica. Oltre il bucatino

e la fatica, quando abbiamo progettato ad esempio rinforzi o pannelli di fasciame, abbiamo sempre usato

come limite la tensione di snervamento E abbiamo detto che aldilˆ dei coefÞcienti di sicurezza che

T

abbiamo usato (in realtˆ invece della tensione di snervamento abbiamo aggiunto un ulteriore coefÞciente

di sicurezza e abbiamo utilizzato la tensione ammissibile Ta m m

Abbiamo Þnora detto che, per quanto riguarda il nostro materiale, ci

T ⑭ vogliamo fermare alla zona elastica e cio• non volevano che il nostro

= +

·

I materiale subisse deformazioni permanenti dovute alla plasticizzazione del

Ty materiale. Questo comporta che abbiamo una capacitˆ del materiale e di

&

.... resistere ancora al carico, prima che raggiunga la Ovvero limite

Tu

⑭

- massimo che non si pu˜ mai raggiungere, che noi non sfruttiamo. Sfruttare

questa capacitˆ di resistenza del materiale vuol dire accettare delle deformazioni plastiche nella struttura.

A seconda per˜ della tipologia di elemento e a seconda della condizione in cui ci troviamo (stati limiti che

nelle CMR sono deÞniti come serviceability, ultimate, fatigue, accidental) dove, se parlano di stato limite

ultimo o di stati limiti accidentali, posso accettare che ci sia qualche elemento strutturale che si possa

deformare plastica mente. Vedremo che i pannelli di fasciame sono progettati con progettazione plastica,

accettando quindi i che subiscano deformazioni permanenti, ci˜ va bene per alcuni elementi e per altri no in

quanto la capacitˆ di poter riparare un pannello di fasciame • diversa rispetto a quella di dover sostituire

un rinforzo. Il concetto •: come possiamo studiare e progettare le strutture in modo tale da rener conto che

il legame sigma-epsilon non • pi• lineare in quanto, se sono nella zona 1 avr˜ che , utilizzando

questo modello • come se immaginassi che questa retta della zona 1 si estendesse allÕinÞnito in quanto

EE

T =

quando dico di utilizzare un modello elastico lineare, quando applico i un carico alla struttura che determina

allÕinterno tensioni superiori a quelle di snervamento o delle deformazioni superiori a quella di snervamento,

il modello stesso non sa comÕ• fatta la curva vera del materiale e ci ice semplicemente che ad una

determinata sigma corrisponde una determinata epsilon senza sapere che nella realtˆ la f

Curva non continua linearmente ma la struttura collassa. &

ry

Se