Recommendations for deck primary supporting members design as applied to pillarless construction of ro-ro ships

Статья посвящена вопросам определения размеров набора грузовых стационарных палуб морских стальных судов типа Ro-Ro на ранних стадиях проектирования. В силу большого расстояния между поперечными переборками в случае отсутствия пиллерсов карлингсы палуб не являются опорами для рамных бимсов. Однако, как показывает практика, они всегда включаются в конструктивную схему палубы, так как позволяют разнести локальную нагрузку между соседними рамными бимсами, обеспечивают устойчивость их стенок, а также вовлекаются в работу в составе перекрытия при некоторых сценариях нагружения. В литературе отсутствуют рекомендации по выбору расчётной ширины их присоединенного пояска, расчётных значений изгибающих моментов и перерезывающих сил при восприятии нагрузки от разного типа груза. Исследование выполнялось на примере перекрытия грузовой палубы длиной 64,4 м на основе МКЭ. Были разработаны КЭ-модели палубы в балочной и оболочечно-балочной идеализациях. Вторая модель использовалась для оценки адекватности результата, получаемого на более простой модели. Рассмотрены 8 сценариев нагрузки. При определении ширины присоединенного пояска за величину условного пролёта принималось расстояние между точками, в которых величина изгибающего момента принимает нулевое значение. Показано, что карлингсы активно вовлекаются в работу при частичной загрузке трюма контейнерами в несколько ярусов, а также при работе погрузчика. Расчётная ширина их присоединенного пояска составила 0,60…0,75 расстояния между карлингсами при действии нагрузки от колёсной техники и оказалась близка к этому расстоянию при восприятии нагрузки от контейнеров при их поперечной укладке. Авторами предложено в качестве первого приближения значение расчётного изгибающего момента для карлингсов определять в долях от соответствующего значения для рамных бимсов. The paper deals with a design of deck primary structures of Ro-Ro vessels at early design stages. Due to the large distance between transverse bulkheads, in the case of no pillar construction, deck girders cannot be considered as supports for deck transverses. The common practice however, is to provide deck structures with deck girders anyway. It helps to distribute the local loads between transverses and to ensure the stability of deck transverses web plates. In addition, for a localized loads on deck structures girders to some extent contribute to local strength of the deck. Practically, deck girder scantlings are usually larger than those based on the minimum thickness, web depth and slenderness requirements of classification society rules. There are no publications proposing recommendations for deck girders design in pillarless structures of ro-ro ships at the early stages. Prescriptive recommendations should primarily include design bending moment value and effective breadth of the attached plate in different loading scenarios. The results presented in this paper are based on the linear finite element (FE) analysis of Ro-Ro deck having a length of 64.4 meters. Since the goal of the study was to develop recommendations for structural design aligned with prescriptive requirements of RS rules the research is provided with beam analysis carried out for 8 different loading scenarios. All of the reference calculations were made in FESTA-2020 software developed in SMTU as a part of CAD/СAE software ALMAZ-K. Verification is made with more sophisticated shell model analysis carried out in ANSYS with similar assumptions. The effective breadth of deck girders attached plate is calculated considering a distance between zero bending moment points as a nominal span. It is shown that the deck girders are highly stressed in loading cases with stacked containers and working fork lift. The calculated width of their attached plate which is in range from 0.60 to 0.75 of the distance between girders S under the load from the wheeled vehicles turns out to be close to Sin case of loading of transversely stacked containers. The authors propose to determine value of the design bending moment for deck girders at the early stages depending on span and loading of deck transverses.