NORME DE CALCUL din 27 noiembrie 1997

al dimensiunilor peretelui transversal etanș, gofrat vertical, dintre cele două magazii de marfă situate cel mai în prova

1. Introducere

Dimensiunile nete ale peretelui transversal etanș, gofrat vertical, dintre cele două magazii de marfă situate cel mai în prova trebuie să fie calculate pe baza sarcinilor prevăzute în secțiunea 2, momentului încovoietor și forței tăietoare prevăzute în secțiunea 3 și criteriilor de rezistență prevăzute în secțiunea 4.

Dacă este necesar, înlocuirea și/sau consolidările tablelor trebuie făcute conform secțiunii 6.

În prezentele norme, situația de încărcare omogenă înseamnă o situație de încărcare în care raportul dintre cel mai mare și cel mai mic coeficient de umplere, calculat pentru cele două magazii de marfă situate cel mai în prova, nu depășește 1,20, această valoare trebuind să fie corectată în funcție de densitățile diferite ale mărfurilor.

2. Modelul de încărcare

2.1. Generalități

Sarcinile, considerate că acționează pe perete, sunt rezultatul compunerii sarcinilor datorate mărfii cu cele datorate inundării magaziei situate cel mai în prova.

Cele mai nefavorabile combinații ale sarcinilor datorate mărfii și ale celor datorate inundării trebuie să fie luate în considerare la verificarea dimensionării peretelui, în funcție de situațiile de încărcare prevăzute în manualul de încărcare:

- situații de încărcare omogenă;

- situații de încărcare neomogenă.

Nu este necesară aplicarea prezentelor norme pentru situațiile de încărcare parțial neomogenă, care apar pe timpul operațiilor de încărcare și descărcare prin mai multe guri de magazie în cazul unei situații de încărcare omogenă.

2.2. Înălțimea de inundare luată în considerare pentru peretele gofrat

Înălțimea de inundare h(f) (vezi fig. 1) este distanța, în m, măsurată pe verticală cu nava pe carenă dreaptă, de la punctul de calcul până la un nivel situat la o distanță d(f), în m, de la planul de bază, egală cu:

(a) în general: D

(b) pentru nave mai mici de 50.000 tdw cu bordul liber de tip B: 0,95 . D

D = distanța, în m, de la planul de bază la puntea de bord liber, măsurată pe bordaj la mijlocul navei (vezi fig. 1)

(c) pentru nave ce sunt operate la un pescaj T(r), corespunzător unei linii de încărcare atribuite, mai mic decât pescajul T corespunzător liniei de încărcare admisibile, înălțimea de inundare definită la (a) și (b) poate fi redusă cu T - T(r).

2.3. Presiunea în magazia inundată

2.3.1. Magazia încărcată cu marfă în vrac

Trebuie luate în considerare două cazuri, în funcție de valorile d(1) și d(f), d(1) (vezi fig. 1) fiind o distanță, în m, de la planul de bază, dată de relația:

unde:

M(c) = masa mărfii din magazia de marfă situată cel mai în prova, în tone

rho(c) = densitatea mărfii în vrac, în t/mc

l(c) = lungimea magaziei de marfă situată cel mai în prova, în m

B = lățimea navei la mijloc, în m

V(LS) = volumul chesonului inferior situat deasupra dublului fond, în mc

h(HT) = înălțimea tancurilor de gurnă la mijlocul navei măsurată față de planul de bază, în m

h(DB) = înălțimea dublului fund, în m

b(HT) = lățimea tancurilor de gurnă la mijlocul navei, în m.

(a) d(f) ≥ d(1)

În fiecare punct al peretelui situat la o distanță cuprinsă între d(1) și d(f) față de planul de bază, presiunea p(c,f) în kN/mp, este dată de:

p(c,f) = rho . g . h(f)

unde:

rho = densitatea apei de mare, în t/mc

g = 9,81 m/sý, accelerația gravitațională

h(f) = înălțimea de inundare definită la secțiunea 2.2.

În fiecare punct al peretelui situat la o distanță mai mică decât d(1) față de planul de bază, presiunea p(c,f), în kN/mp, este dată de:

p(c,f) = rho . g . h(f) + [rho(c) - rho . (1 - perm)] . g . h(1) . tanýgamma

unde:

rho,g,h(f) = așa cum sunt definite mai sus

rho(c) = densitatea mărfii în vrac, în t/mc

perm = permeabilitatea mărfii, trebuie luată egală cu 0,3 pentru minereu (care corespunde densității minereului de fier în vrac ce poate fi în general luată egală cu 3,0 t/mc)

h(1) = distanța pe verticală, în m, de la punctul de calcul până la un nivel situat la o distanță d(1), așa cum s-a definit mai sus, față de planul de bază (vezi fig. 1)

gamma = 45° - (Phi/2)

Phi = unghiul de taluz al încărcării, în grade, care pentru minereu de fier poate fi luat în general egal cu 35°.

Forța F(c,f), în kN, ce acționează pe o gofră este dată de:

unde:

S(1) = distanța dintre gofre, în m (vezi fig. 2a)

rho,g,d(1),h(DB) = așa cum s-au definit mai sus

d(f) = așa cum s-a definit la 2.2

[p(c,f)](le) = presiunea, în kN/mp, la capătul inferior al gofrei

h(LS) = înălțimea chesonului inferior, în m, față de dublu fund

(b) d(f) < d(1)

În fiecare punct al peretelui situat la o distanță cuprinsă între d(f) și d(1) față de planul de bază, presiunea p(c,f), în kN/mp, este dată de:

p(c,f) = rho(c) . g . h(1) . tanýgamma

unde:

rho(c),g,h(1)gamma = așa cum s-au definit la (a)

În fiecare punct al peretelui situat la o distanță mai mică decât d(f) față de planul de bază, presiunea p(c,f), în kN/mp, este dată de:

p(c,f) = rho . g . h(f) + [rho(c) . h(1) - rho(l-perm) . h(f)] . g . tanýgamma

rho,g,h(f),rho(c),h(1),perm,gamma = așa cum s-au definit la (a)

Forța F(c,f), în kN, ce acționează pe o gofră este dată de:

unde:

S(1),rho(c),g,gamma,[p(c,f)](le),h(LS) = așa cum s-au definit la (a)

d(1),h(DB) = așa cum s-au definit mai sus

d(f) = așa cum s-a definit la 2.2

2.3.2. Magazia goală

În fiecare punct al peretelui trebuie să fie luată în considerare presiunea hidrostatică p(f) datorată înălțimii de inundare h(f).

Forța F(f), în kN, care acționează pe o gofră este dată de:

unde:

S(1),rho,g,h(LS) = așa cum s-au definit la 2.3.1 (a)

h(DB) = așa cum s-a definit la 2.3.1

d(f) = așa cum s-a definit la 2.2

2.4. Presiunea în magazia neinundată încărcată cu marfă în vrac

În fiecare punct al peretelui, presiunea p(c), în kN/mp, este dată de:

p(c) = rho(c) . g . h(1) . tanýgamma

unde:

rho(c),g,h(1),gamma = așa cum s-au definit la 2.3.1 (a)

Forța F(c), în kN, care acționează pe o gofră este dată de:

rho(c),g,S(1),h(LS),gamma = așa cum s-au definit la 2.3.1 (a)

d(1),h(DB) = așa cum s-au definit la 2.3.1

2.5. Presiunea rezultantă

2.5.1. Situații de încărcare omogenă

În fiecare punct al structurii peretelui, presiunea rezultantă p, în kN/mp, ce trebuie luată în considerare la dimensionarea peretelui este dată de:

p = p(c,f) - 0,8 . p(c).

Forța rezultantă F, în kN, care acționează pe o gofră este dată de:

F = F(c,f) - 0,8 . F(c).

2.5.2. Situații de încărcare neomogenă

În fiecare punct al structurii peretelui, presiunea rezultantă p, în kN/mp, ce trebuie luată în considerare la dimensionarea peretelui este dată de:

p = p(c,f).

Forța rezultantă F, în kN, care acționează pe o gofră este dată de:

F = F(c,f).

În situații de încărcare neomogenă, când magazia de marfă situată cel mai în prova nu poate fi încărcată, presiunea rezultantă p, în kN/mp, ce trebuie luată în considerare la dimensionarea peretelui este dată de:

p = p(f)

și forța rezultantă F, în kN, care acționează pe o gofră este dată de:

F = F(f).

3. Momentul încovoietor și forța tăietoare în gofrele peretelui

Momentul încovoietor, M, și forța tăietoare, Q, în gofrele peretelui sunt determinate utilizând formulele prevăzute la 3.1 și 3.2. Valorile M și Q trebuie să fie utilizate la verificările de la secțiunea 4.

3.1. Momentul încovoietor

Momentul încovoietor de calcul M, în kN M . m, pentru gofrele peretelui este dat de:

unde:

F = forța rezultată, în kN, așa cum s-a definit la 2.5

lambda = lungimea gofrei, în m, trebuie luată conform fig. 2a și 2b

3.2. Forța tăietoare

Forța tăietoare Q, în kN, la capătul inferior al gofrelor peretelui este dată de:

Q = 0,8 . F

unde:

F = așa cum s-a definit la 2.5.

4. Criterii de rezistență

4.1. Generalități

Următoarele criterii sunt aplicabile pereților transversali cu gofre verticale (vezi fig. 2a).

Cerințele pentru grosimile nete locale ale plăcilor sunt definite la 4.7.

În plus, trebuie respectate și criteriile prevăzute la 4.2 și 4.5.

Când unghiul de gofrare 'd6 indicat în figura 2a este mai mic de 50°, un șir orizontal de bracheți înclinați trebuie să fie prevăzut la aproximativ mijlocul înălțimii gofrelor, de o parte și de alta (vezi fig. 2a), pentru a ajuta la menținerea stabilității dimensionale a peretelui supus la sarcinile datorate inundării. Bracheții înclinați trebuie să fie sudați de gofre prin sudură bilaterală continuă, dar ei nu trebuie sudați de învelișul exterior.

Grosimile părții inferioare a gofrelor considerate la pct. 4.2 și 4.3 trebuie să fie menținute pe o distanță măsurată de la dublul fund (dacă nu există cheson inferior) sau de la fața superioară a chesonului inferior, care să nu fie mai mică de 0,15 . lambda.

Grosimile părții de mijloc a gofrelor considerate la pct. 4.2 și 4.4 trebuie să fie menținute pe o distanță măsurată de la punte (dacă nu există cheson superior) sau de la fața inferioară a chesonului superior, care să nu fie mai mică de 0,3 . lambda.

4.2. Capacitatea de încovoiere și tensiuni de forfecare

Capacitatea de încovoiere trebuie să corespundă următoarei relații:

M = momentul de încovoiere, în kN . m, așa cum s-a definit la 3.1

Z(lambda e) = modulul de rezistență al unei jumătăți de gofră, în cmc, la capătul ei inferior, trebuie să fie calculat în conformitate cu 4.3

Z(m) = modulul de rezistență al unei jumătăți de gofră, în cmc, la mijlocul deschiderii ei, trebuie să fie calculat în conformitate cu 4.4

sigma(a,lambda e) = tensiunea admisibilă, în N/mmp, așa cum s-a definit la 4.5, pentru capătul inferior al gofrelor

sigma(α,m) = tensiunea admisibilă, în N/mmp, așa cum s-a definit la 4.5, pentru mijlocul deschiderii gofrelor.

În niciun caz Z(m) nu trebuie luat mai mare decât cea mai mică valoare dintre 1,15 . Z(lambda e) și 1,15 . Z'(lambda e) pentru calculul capacității de încovoiere, Z'(lambda e) fiind definit mai jos.

Dacă bracheții înclinați existenți sunt montați astfel încât:

- nu sunt îndoiți;

- sunt sudați la gofre și la fața superioară a chesonului inferior printr-o sudură unilaterală cu pătrundere sau una echivalentă;

- au o înclinare minimă de 45° și marginea lor inferioară este în corespondență cu învelișul lateral al chesonului; sau dacă bracheții îndoiți existenți sunt montați astfel încât:

- sunt dispuși în corespondență cu învelișul lateral al chesonului;

- au proprietățile materialului cel puțin egale cu cele prevăzute pentru fața gofrei,

- au proprietățile materialului cel puțin egale cu cele prevăzute pentru fața gofrei, modulul de rezistență Z(lambda e), în cmc, nu trebuie să fie mai mare decât valoarea Z'(lambda e), în cmc, dată de:

unde:

Z(g) = modulul de rezistență al unei jumătăți de gofră, în cmc, calculat conform prevederii de la 4.4, în dreptul marginii superioare a bracheților înclinați sau îndoiți, după caz

Q = forța tăietoare, în kN, așa cum s-a definit la 3.2

h(g) = înălțimea, în m, a bracheților înclinați sau îndoiți, după caz (vezi fig. 3a, 3b, 4a și 4b)

s(1) = așa cum s-a definit la 2.3.1 (a)

p(g) = presiunea rezultată, în kN/mp, așa cum s-a definit la 2.5, calculată la mijlocul bracheților înclinați sau îndoiți, după caz

sigma(a) = tensiunea admisibilă, în kN/mmp, așa cum s-a definit la 4.5.

Tensiunile de forfecare t sunt obținute împărțind forța tăietoare Q la aria de forfecare. Aria de forfecare trebuie redusă ținând cont de o eventuală neperpendicularitate între inimile gofrelor și fața gofrei. În general, aria de forfecare redusă poate fi obținută prin înmulțirea ariei secțiunii inimii cu (sin 'd6), 'd6 fiind unghiul dintre inima și fața gofrei.

Pentru calculul modulului de rezistență și al ariei de forfecare se vor utiliza grosimile nete ale tablelor.

Modulul de rezistență al gofrelor trebuie să fie calculat conform cerințelor de la 4.3 și 4.4.

4.3. Modulul de rezistență la capătul inferior al gofrelor

Modulul de rezistență trebuie calculat considerând fața comprimată a gofrei ca având lățimea efectivă, b(ef), nu mai mare decât cea prevăzută la 4.6.1.

Dacă inimile gofrelor nu sunt sprijinite pe bracheți locali sub plafonul chesonului (sau sub dublul fund) în partea lor inferioară, modulul de rezistență al gofrelor trebuie să fie calculat luând în considerare 30% din lățimea efectivă a gofrei.

(a) Dacă sunt prevăzuți bracheți înclinați, așa cum s-au definit la 4.2 (vezi fig. 3a și 3b), pentru calculul modulului de rezistență al gofrelor la capătul lor inferior (secțiunea transversală (1) din fig. 3a și 3b), aria tablelor feței, în cmp, poate fi majorată cu:

unde:

a = lățimea, în m, a feței gofrei (vezi fig. 2a)

t(sh) = grosimea netă a brachetelui înclinat, în mm

t(f) = grosimea netă a feței, în mm

sigma(Fsh) = limita de curgere, în N/mmp, a materialului utilizat pentru bracheții înclinați

sigma(Ff lambda) = limita de curgere, în N/mmp, a materialului utilizat pentru fața gofrei.

(b) Dacă sunt prevăzuți bracheți îndoiți, așa cum s-au definit la 4.2 (vezi fig. 4a și 4b), pentru calculul modulului de rezistență al gofrelor la capătul inferior (secțiunea transversală (1) din fig. 4a și 4b), aria tablelor feței, în cmp, poate fi crescută cu [7 . h(g) . t(gu)],

unde:

h(g) = înălțimea brachetului îndoit, în m, (vezi fig. 4a și 4b), dar nu se va lua mai mare decât

S(gu) = lățimea brachetului îndoit, în m

t(gu) = grosimea netă a brachetului îndoit, în mm, nu trebuie să fie mai mare decât t(f)

t(f) = grosimea netă a feței, în mm, conform stării tehnice reale.

(c) Dacă inimile gofrelor sunt sudate la plafonul înclinat al chesonului care are un unghi mai mare de 45° față de planul orizontal, modulul de rezistență al acestor gofre poate să fie calculat considerând că inimile gofrelor participă în întregime. Dacă sunt prevăzuți bracheți îndoiți pentru calculul modulului de rezistență al gofrelor, aria tablelor feței poate să fie majorată după cum este indicat la pct. (b) de mai sus. Dacă există numai bracheți înclinați, aceștia pot să nu fie luați în considerare.

Pentru unghiuri mai mici de 45°, participarea inimii poate fi obținută prin interpolare liniară de la 30% pentru 0° la 100% pentru 45°.

4.4. Modulul de rezistență al gofrelor în alte secțiuni transversale decât capătul inferior

Calculul modulului de rezistență trebuie efectuat luând în considerare inima efectivă a gofrei și fața comprimată având lățimea efectivă, bef, care nu va fi mai mare decât cea indicată la 4.6.1.

4.5. Verificarea tensiunilor admisibile

Tensiunile normale și tangențiale sigma și tau nu trebuie să depășească valorile admisibile sigma(a) și tau(a), în N/mmp, date de:

sigma(a) = sigma(F)

tau(a) = 0,5 . sigma(F)

unde:

sigma (F) = limita de curgere a materialului, în N/mmp.

4.6. Lățimea efectivă a feței comprimate și verificarea stabilității la forfecare

4.6.1. Lățimea efectivă a feței comprimate a gofrelor

Lățimea efectivă b(ef), în m, a feței gofrei este dată de:

b(ef) = C(e) . a

unde:

4.6.2. Forfecarea

Verificarea stabilității la forfecare trebuie efectuată pentru tablele inimii la capetele gofrelor.

Tensiunea de forfecare tau nu trebuie să depășească valoarea tensiunii critice tau(c), în N/mmp, obținută după cum urmează:

unde:

S(w) = lățimea tablei, în m, trebuie luată egală cu lățimea feței sau inimii gofrei, care dintre ele este mai mare (vezi fig. 2a)

p = presiunea rezultantă, în kN/mp, așa cum este definită la 2.5, la partea inferioară a fiecărei file de tablă; în toate cazurile, grosimea efectivă a filei inferioare trebuie determinată folosind presiunea rezultantă la nivelul plafonului chesonului inferior sau la nivelul dublului fund, când nu există cheson, sau la partea superioară a bracheților, dacă există bracheți înclinați/îndoiți.

sigma(f) = limita de curgere a materialului, în N/mmp.

Pentru pereți gofrați compuși, când grosimea feței și inimii sunt diferite, grosimea efectivă a tablei mai înguste nu trebuie să fie mai mică decât t(n), în mm, obținută cu formula:

unde:

S(n) = lățimea tablei mai înguste, în m.

Grosimea efectivă a tablei mai late, în mm, nu trebuie să fie luată mai mică decât maximul dintre următoarele valori: unde:

5. Detalii locale

În fiecare caz, proiectarea detaliilor locale trebuie să corespundă cerințelor Administrației sau ale unei organizații recunoscute de Administrație în conformitate cu prevederile regulii XI/1 din Convenția SOLAS (denumită în continuare Administrație), în vederea transmiterii forțelor și momentelor ce se exercită pe pereții gofrați, la structurile vecine, în special la dublul fund și la structurile transversale de punte.

În particular, grosimile și rigiditatea bracheților îndoiți și bracheților înclinați montați pentru întărirea capetelor gofrelor trebuie să corespundă cerințelor Administrației pe baza modelului de încărcare de la secțiunea 2.

Dacă nu s-a stabilit altfel, îmbinările sudate și materialele trebuie să fie dimensionate și alese în conformitate cu cerințele Administrației.

6. Adaosul de coroziune și înlocuirea tablelor

(a) Înlocuirea tablelor este necesară atunci când grosimea măsurată este mai mică decât t(net) + 0,5 mm, t(net) fiind grosimea utilizată în calculul capacității de încovoiere și al tensiunilor de forfecare, așa cum se prevede la 4.2, sau grosimea netă locală a tablei, așa cum se prevede la 4.7. Alternativ, se pot folosi dubluri de întărire, cu condiția ca grosimea netă să nu fie impusă de cerințele privind rezistența la forfecare pentru tablele inimii (vezi 4.5 și 4.6.2) sau de cerințele de presiune locală pentru tablele inimii și feței (vezi 4.7).

Atunci când grosimea măsurată este în intervalul t(net) + 0,5 mm și t(net) + 1,0 mm, acoperirea cu un strat de protecție (aplicat în conformitate cu cerințele producătorului) sau efectuarea de măsurători anuale poate să fie adoptată ca o alternativă la înlocuirea tablelor.

(b) Atunci când este necesară înlocuirea sau consolidarea tablelor, o grosime minimă de t(net) + 2,5 mm trebuie adoptată pentru elementele înlocuite sau întărite.

(c) Trebuie să fie prevăzuți bracheți îndoiți consolidați cu bracheți înclinați, care se extind de la capătul inferior al gofrei până la 0,1 . lambda, sau dubluri de întărire (pe gofrele peretelui și pe tablele laterale ale chesonului), dacă:

0,8 . [sigma(Ff lambda) . t(f lambda)]≥ sigma(Fs) . t(st)

unde:

sigma(Ff lambda) = limita de curgere a materialului utilizat pentru fața gofrei, în N/mmp

sigma(Fs) = limita de curgere a materialului utilizat pentru tablele laterale ale chesonului inferior sau varangelor (dacă nu există cheson), în N/mmp

t(f lambda) = grosimea feței, în mm, considerată acceptabilă pe baza criteriilor specificate la pct. (a) de mai sus sau, atunci când înlocuirea tablelor este necesară, grosimea după înlocuire, conform criteriilor specificate la pct. (b) de mai sus. Grosimea feței menționată mai sus, impusă de cerințele de presiune locală (vezi 4.7), nu este necesar să fie luată în considerare în acest caz

t(st) = grosimea reală, în mm, a tablelor laterale ale chesonului inferior sau varangelor (dacă nu există cheson).

Dacă sunt prevăzuți bracheți îndoiți, trebuie utilizat același material ca cel al feței gofrei. Acești bracheți îndoiți trebuie să fie îmbinați la plafonul chesonului inferior sau la dublul fund (dacă nu există cheson inferior) prin sudură cu pătrundere adâncă (vezi fig. 5).

(d) Dacă este necesară înlocuirea tablelor, îmbinările peretelui la plafonul chesonului inferior sau la dublul fund (dacă nu există cheson) trebuie efectuate cel puțin prin sudură cu pătrundere adâncă (vezi fig. 5).

(e) Dacă trebuie prevăzuți sau înlocuiți bracheții îndoiți, îmbinările lor cu gofrele și la plafonul chesonului inferior sau dublul fund (dacă nu există cheson) trebuie efectuate cel puțin prin sudură cu pătrundere adâncă (vezi fig. 5).

Figura 1

Figura 2a

Figura 2b

NOTĂ: Pentru definirea lui "l", capătul inferior al chesonului superior nu trebuie luat la o distanță mai mare de punte în planul diametral decât:

- de 3 ori înălțimea gofrelor, în general

- de 2 ori înălțimea gofrelor, pentru cheson dreptunghiular

Figura 3a

Bracheți înclinați simetrici

Figura 3b

Bracheți înclinați asimetrici

Figura 4a

Bracheți înclinați/îndoiți simetrici

Figura 4b

Bracheți înclinați/îndoiți asimetrici

Figura 5

Zonă neprelucrată (f): de la 3 mm la T/3 mm

Unghi de înclinare al muchiilor (alfa): de la 40° la 60°

-------------