Riassunti teoria Costruzione Navali 2

Riassunti CN2 - leggero

Lo scopo del corso è costruire il principio strutturale che devono sostenere al carico applico. Vedremo:

• diversi tipi di carico
• diversi tipi di cedimento strutturale
• diversi limiti

Come visto anche negli anni precedenti dividiamo il carico in varie categorie.

In funzione della frequenza:

• carico statico
• carico dinamico a bassa frequenza:
  • dovuto al moto ondoso che impatta sulle navi
  • variazione della pressione sulle navi, dovuto alla sua oscillazione
• carico di impatto: che agisce in breve tempo.
  • Slamming: nave che in mare grosso esce dall'acqua e ricade sbattendo violentemente
  • Sloshing: liquido imbarcato che impatta sulle strutture interne (serbatoi e zavorra)

In funzione dell’area di applicazione:

• globale (longitudinale e trasversale)
• locale

Schema generale

• Scelte e acquisizioni: (peso proprio, peso nave)
• Scelta modello matematico di travi: libro Bernoulli o Finsemanno
• Sollicitazioni e carico: sforzo normale, taglio
• Stress e deformazioni

Devo quindi ricercare il miglior profilo e materiale del rinforzo. Scelgo le altezze limite a cui voglio portare il rinforzo.

Se non voglio deformazione plastica, tengo come limite mom...

Stato limite: qualunque condizione in cui unastruttura non è più in grado di portare a termineil proprio compito a causa dei carichi o degli effettia loro derivati. Ecco alcuni esempi:

• Ultimate or collapse limit state: la nave ouna struttura si spezzano.
• Serviceability limit state: struttura deformatada impedire ad esempio il corretto funzionamentodi una giuntura al ponte da riporto.

Dobbiamo decidere fino a che limite spingerci esuverano se un limite è necessario.Ritornare nell'oggetto per rientrare nel serviceability limitstate potrebbe farci progettare una nave troppo pesantee espansione non necessario lungo la vita della nave.Entriamo nel campo della probabilità e sensibilitàche quella estrema sollecitazione avvenga.Nell'ultimate or collapse limit state accettiamo la deformazione.

Fatica: il risultato della fatica sono le cavalle.Avviene con carichi minori ultimi di sneramentoma ripetuti molte volte nel tempo.

La nave se viene scrollottolata dai fenomeni esterni, subirà delle accelerazioni , questo vale anche per il carico interno.

Esempio: Mare piattaforma in mare ondoso

accelerazione carico verso il basso.

rotolazione nave verso l'alto

Per carico sulla struttura deve assorbire il carico.

Se la nave percorre il moto rettilineo uniforme l'unica sollecitazione sulle strutture è la forza peso.

Esempio: In mare mosso avremo acqua che impatterà sul ponte (External deck for green sea). Anche se il ponte è fatto per far defluire l'acqua, deve resistere al battente.

I movimenti della nave sono fenomeni di sloshing per il carico esterno, questo crea carico e momento torcente.

Ogni load case è associato a un Equivalent design wave (onda equivalente di progetto) che si distribuisce con una rigla.

Esempio: _HS/_N - 1 direzione onda (Head sea) - quantità di carico che si muovono (Bending moment)

movimento verticale della nave

Onda di prua

rotazione zona baccheggio

Nel caso di onda al prua avremo: sormontamento verticale e baccheggio.

Devo studiare tutti i casi perché:

• onda al traverso: movimento sloshing carichi liquidi
• onda di prua: carichi esterni ed impatto (hammer)

Calcolo del momento flettente nel caso di plasticizzazione della trave

Parte di una trave simmetrica parzialmente plasticizzata.

Parte plasticizzataparte in campo elastico.

Può vedere come se

σ_x σ_y

Passaggi intermedi

Quanto valgono i momenti durante i passaggi:

M = M_rel - M_vpl,σ_yel + M_vel,σ_yel parte di trave non ancora plasticizzata.

M/M_rel = M_vpl/M_rel (1 - (W_vpl,vel - W_vel,vel)/W_pe)

• W_pl - W_el σ_y = W_sl fattore di forma

Si elimina così perché tiene conto solo della geometriaquanto in base alla geometria della sezioneho un vantaggio o meno ha usare la progettazioneplastica rispetto a quella elastica.

d = 1.5

d = 1.1

d = 1.7

d = 2.37

Comportamento per travi isostatica

Se rimaniamo in campo elastico P lim = ?

M_yel = ^{P l}/₄   ⇒   P = ^{4 M_yel}/_l

W_r,el. = ^σ_y   ⇒   W_min = ^{P L}/_{4 σy}

Bilancio il teorema dei lavori virtuali

L_e = L_i   dove L_e = p.u ⇒   rottamento

L_i = M_P 2 θ

Lavoro veniera plastica

rottamento

u = ^l/₂ tg θ = ^l/₂ sen θ

sin θ ≈ tg θ

u = ^l/₂ θ

p.u = p ^l/₂ θ ⇒   L_e = ^{p l θ}

L_i = ^{p l}/₂ θ = M_P 2θ ⇒   M_pe = ^PL/₄

Ora confronto tra elastico e plastico

M_pe = ^{P l}/₄   ⇒   P_el = ^{4 M_e}/_l   e   σ_el = ^{P L}/₄   ⇒   P_el = ^{4 M_ye}/_l

P_el = ^{4 M_e}/_l

^{P el}/_Pel = ^{4 M_e el}/_L   = λ   vettore di forma

Una struttura isostatica non ha altre risorse plastiche

Pressioni dinamiche interne

La nave con il suo moto genera accelerazioni sulle strutture interne e sul carico. Quindi le strutture interne saranno anche loro sollecitate, con carichi simili a quelli esterni.

Possiamo avere pressioni interne dovute ai carichi liquidi.

Considero le casse di carico piene di liquido, anche se non saranno mai al 100%, al massimo 98%.

Questo è l'ullage e di solito faremo la ullage space acceleration correction.

Avevo formule per la pressione in corso statico e dinamico e per diversi tipi di carichi liquidi.

Nelle formule ho le componenti delle accelerazioni, in base alla forma della cassa. Il registro mi indica i punti dove le accelerazioni sono massime. Con ulteriori formule calcolo il punto con velocità e quindi accelerazione massime.

La pressione nella cassa verrà dimensionata in base all’accelerazione di quel punto.

Sono formule che spesso sovrastimano i risultati; il registro accetta anche soluzioni precise, ma ci vorrà più tempo.

Nelle formule consideriamo rollio e beccheggio calcolando il periodo e l’angolo di oscillazione.

Le palette anti-rollio (bilge keel) possono ridurre anche del 20% l’angolo di massimo rollio.

Potremmo fare i solleciti per tante EDW come HSM e BSP...

Classificazione dei carichi in base al tempo di durata

Static force:

• agenti in acqua tranquilla (pesi e spinte)
• agenti per un tempo di quanto dura un’onda.
• riferiti a una specifica condizione di vario
  • piccole variazioni come consumo carburante
  • grandi variazioni come vario e scarico.

Forze lente: periodo d’onda va da 2-15 secondi

• esterne: pressione idrostatica
• interne: fosse carburante e merci.

Situazioni da statico dinamico che possono essere rappresentate come sollecitazioni statiche, per poi studiare la risposta strutt.

Dynamic forces

• Periodiche
  • delle onde molto influenti su navi lunghe e strette
  • con elevata pulsazione naturale.
    • spostamento vario liquido nelle fosse
    • eccitazioni meccaniche (motori e elica).

Impulsive

• Slamming: impatto della nave sull’onda.
• Impatto del fluido nelle fosse interne. (Fishing)

Altre azioni:

• Sbalzi di temperatura (es. conservazione carbur.)
• carichi da impatto: insoglio e collisione.

Categoria di schema strutturale

• Globale: riferimento al modello di trave nave
• Locale: applicato a una piccola porzione di nave.
  • applicato nel rinforzo o pannello di pressione

Carico terziario: non della struttura della nave ma carico liquido, solido (rinfuse), veicoli, ecc…