KR900005191B1 - 좌굴강도를 증가시키는 선박내의 횡격벽용파형 철판 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

좌굴강도를 증가시키는 선박내의 횡격벽용파형 철판

제1도는 본 발명에 의한 파형 철판으로 선박에 횡격벽을 설치하는 위치 설명도.

제2도는 종래 파형 철판의 구조 계산도.

제3-4도는 본 발명의 실시예도.

본 발명은 화물선에 있어서 화물의 적재 및 해난사고시 선박과 인명의 안전을 위하여 배의 특성 및 크기에 따라 일정수 이상의 구획 분활용 수밀 횡격벽을 설치하는데 사용되는 파형 철판의 개선에 관한 것이다.

횡격벽의 강도 설계 기준은 적재 화물에 의한 압력, 구획의 침수에 따른 해수의 수압, 수직압력(LATERAL PRESSURE)에 의한 관의 굽힘(PLATE BENDING)에 의한 응력, 방요재(STIFFENER)의 전단, 굽힘, 조합 및 좌굴 응력, 방요재의 변형등이 계산되어야 하며, 현재 횡격벽으로 주종을 이루는 " "형의 파형 격벽은 건화물이 수직 횡격벽에 미치는 압력은 수압에 비해 미약함으로 구획의 침수에 따른 해수의 수압이 하중 조건으로 주어지고 이때 허용 응력은 통상 안전율 1-1.2배 정도로 거의 재질의 탄성한계에 가깝게 설계되고 있다.

또, 굽힘, 전단 및 기타의 강도는 충분하나 좌굴 강도의 부족으로 이를 보상하기 위하여 재질의 두께를 증가 시키는 비경제적인 방법을 도입하고 있다. 예제로서 제2도와 같은 파형 철판의 경우는,

탄성계수 E=2.15×10⁶Kg/㎠

포아선비 γ=0.3

항복점 σ_y=2500Kg/㎠

안전율 n=1.1

단면계수 Z=400t ㎤

단면적 A=16t ㎠

1) 방요재의 최대 굽힘 응력 σ은

이고, 만약 제2도에서 두께 t=10mm로 생각하고 허용 최대굽힘 모우멘트(M)를 생각하면,

이다.

즉, 제2도의 형상을 갖는 파형 철판이 두께 t=10mm일 경우 최대 허용굽힘 모우멘트는 9,092,000Kg/㎠이고 이때 굽힘 응력은 2273Kg/㎠로 설계 조건인 안전을 1.1을 만족한다.

2) 좌굴 강도는 좌굴 응력 σa≥응력 σ이어야 하고

Ka : 파형 격벽의 좌굴 계수 일때

이므로 σa<σ가 되어 좌굴 강도의 부족으로 이를 보상해야 한다.

3) 현재의 좌굴 강도의 증가 방안은 식 1에서이므로 t를 증가시키든가 a를 감소시켜야 한다.

가. a를 감소시킬 경우

A. 단면적의 감소로 인해 단면계수 Z의 감소를 가져와서 굽힘 응력이 증가되고 이는 필연적으로 철판 두께를 증가 시킨다.

B. 제2도에서 a의 감소는 b의 증가를 가져오고 이는 수직 압력에 의한 b판의 굽힘 응력이 증가되어 철판 두께를 증가 시켜야 될 뿐만 아니라 파형 철판이 굽힘 가공에 의해 제작 되므로 a판과 b판의 두께는 동일하므로 a판에 대해선 상대적으로 과대 설계가 되어 경제성이 떨어진다.

나. t를 증가시킬 경우

A. 단면계수 Z의 증가로 굽힘 응력이 떨어져 경제성이 낮아진다.

다. a와 t를 다같이 조정할 경우 상기(가) 및 (나)항 보다는 경제성이 높아지나 그 계산과정이 복잡하고 그 효과는 크게 증가하지 않는다.

라. (2)에서의 좌굴 강도의 부족을 (3)의 나. 방법으로 보상할 경우 σa≥σ이므로 증가된 파형 철판의 두께는 t'는

이며 t 10일 경우

즉, 파형철판의 두께는 11.152m/m로 증가하고,

단면적 A = 16×11.152 = 178.4㎠이고, σa≥σ인 조건이 성립하나 굽힘 응력에 대한 안전율은

=1.23이 되어 효과적이 못되는 결론에 도달한 것이다.

본 발명은 철판의 두께를 증가시키는 비경제성과 비효율적인 방법을 배격하고 하중 조건의 면밀한 분석과 이에 대한 대응책을 모색한 결과로서 형성된 새로운 형태의 파형 철판이 창출된 것으로서 발명의 요지를 첨부도면 및 실시예에 연관시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

선박의 수직횡격벽(1)(1')으로 사용되는 파형 철판에 있어서, 제3도와 같이 기존의 파형 철판을 개량하여 파형 철판의 형상 및 크기에 따라 적절한 량의 곡율(R)을 모서리에 줄 경우, 1) 면재와 웨브(WEB) 폭 a,b는 2δ×f(δ=만곡부), (f=안전계수)만큼 줄어들어

가 : 수직압력에 의한 판의 굽힘강도 및 좌굴강도가 증가한다.

나 : 단면적의 감소로 단면계수 Z의 감소가 일어나 방요재의 굽힘강도가 떨어지나 각도의 크기에 따라 적절한 곡율을 택할 경우 굽힘강도의 감소율 보다 좌굴강도의 증가율이 높아져 전체적인 강도는 높아진다.

[실시예 2]

제4도와 같이 파형철판을 곡율 반경 100mm을 주었을 경우

단면계수 Z=384.5t ㎤

단면적 A=15,644t ㎠

1) 실시예 1의 파형 철판의 최대 허용 굽힘 모우멘트는

M = 9,092,000㎏/㎝이므로

2) 좌굴 강도는

a'=800-2×70×f(안전계수 f=2/3를 택하면)=706.7mm

식 1에서

이므로 설계조건을 만족하고 이때의 효과(단면적의 비)는 실시예 1의 178.4와 비교하면 단면적 차이 △A=178.4-162.7=15.7㎠로 감소율 K는

즉, 실시예의 경우 8.8% 자재비 절감의 효과가 있는 것이다. 또, 실시예 3의 피치형상에 따른 효과적인 곡율 반경은 표 1과 같이 실선에서 설계 조건에 따라 보다 효과적으로 곡율을 도입할 수 있는 것이다.

[표 1]

본 발명으로 개량된 파형 철판을 사용하여 선박의 횡격벽을 설치할 경우 약 8.8%의 자재 절감이 가능하고 실선 적용의 경우 좌굴 강도의 부족현상을 탈피할 수 있어 피치조절(제2도의 a증가)이 용이하여 10-15%의 원가절감이 가능하다.

그러므로 본 발명에 의한 개발품의 특징은 파형 철판의 모서리에 피치 형상에 따라 75-200mm의 곡율을 주어 단면계수의 손상비보다 좌굴 강도비 증가비를 높여 전체적인 강도를 증가시키는 것을 특징으로 하여 조선용 파형 격벽으로 시공되게한 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 선박의 수밀횡격벽에 사용되는 파형 철판을 제조함에 있어서 파형 철판이 절곡되는 각 모서리에 폭 a와 각도에 따라 75-200㎜의 곡율(R)을 형성한 구조로 된 좌굴 강도를 증가시키는 선박내의 횡격벽용 파형 철판.

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