Effects of Key Factors on Hull Girder Ultimate Strength Estimation by Progressive Collapse Calculations

Abstract

La estimación de la resistencia máxima de la viga del casco del barco bajo momentos de flexión vertical tan cercanos al comportamiento real es vital tanto para la etapa de diseño como para la vida marítima. La capacidad máxima de carga de los cascos de los buques, llamada resistencia final, depende de una serie de factores que incluyen la resistencia del material estructural, las distorsiones iniciales, las dimensiones y el diseño de los componentes estructurales, la discretización de los componentes (idealización) de la sección de la viga del casco. En este estudio, el objetivo principal es evaluar los efectos de la discretización de los componentes de la sección de la viga del casco, la desviación inicial de las placas y el esfuerzo de soldadura residual y el margen de corrosión del 50% para los componentes estructurales individuales en la resistencia final de la viga del casco. En este contexto, se llevan a cabo cálculos de resistencia máxima de la viga del casco para diez secciones transversales de buques de referencia para la validación de HULT desarrollada por los autores, en primer lugar. A continuación, para reflejar el efecto de diversos factores clave, se analizan barcos seleccionados entre diez para diferentes escenarios utilizando el método HULT basado en el análisis de colapso progresivo y con formulaciones IACS-CSR. Se calculan los valores del momento crítico de colapso de diez secciones transversales a mitad de barco y se demuestra que concuerdan bien con los resultados de estudios anteriores. Como resultado, tanto la precisión de HULT como los efectos de diversos factores clave en la fuerza final se muestran claramente en los estudios de casos.L'estimation de la résistance ultime de la poutre de la coque du navire dans des moments de flexion verticale aussi proches du comportement réel est vitale à la fois pour la phase de conception et pour la vie en mer. La capacité de charge maximale des coques de navire appelée résistance ultime dépend d'un certain nombre de facteurs, notamment la résistance du matériau structurel, les déformations initiales, les dimensions et la disposition des composants structurels, la discrétisation des composants (idéalisation) de la section de poutre de coque. Dans cette étude, l'objectif principal est d'évaluer les effets de la discrétisation des composants de la section de poutre de coque, de la déflexion initiale des plaques et de la contrainte de soudage résiduelle et de la marge de corrosion de 50% pour les composants structurels individuels sur la résistance ultime de la poutre de coque. Dans ce contexte, des calculs de résistance ultime des poutres de coque sont effectués pour dix sections transversales de navires de référence pour la validation du HULT développé par les auteurs, tout d'abord. Ensuite, pour refléter l'effet de divers facteurs clés, des navires sélectionnés parmi dix sont analysés pour différents scénarios à l'aide de la méthode HULT basée sur l'analyse de l'effondrement progressif et avec des formulations IACS-CSR. Les valeurs critiques du moment d'effondrement de dix sections transversales de milieu de navire sont calculées et s'accordent bien avec les résultats des études précédentes. En conséquence, les études de cas montrent clairement à la fois la précision de HULT, ainsi que les effets de divers facteurs clés sur la résistance ultime.The estimation of the ship hull girder ultimate strength under vertical bending moments as close to real behavior is vital both for design stage or seagoing life. The maximum load carrying capacity of ship hulls called ultimate strength depends on a number of factors including the strength of the structural material, initial distortions, dimensions and layout of the structural components, the component discretization (idealization) of hull girder section. In this study, the main target is to evaluate the effects of hull girder section component discretization, initial deflection of plates and residual welding stress and 50% corrosion margin for individual structural components on the ultimate hull girder strength. Within this context, hull girder ultimate strength calculations are carried out for ten benchmark ships' cross sections for validation of HULT developed by authors, firstly. Next, to reflect the effect of diverse key factors, selected ships among ten are analysed for different scenarios using progressive collapse analysis based method HULT and with IACS-CSR formulations. Critical collapse moment values of ten mid-ship cross sections are calculated and shown to agree well with the results of previous studies. As a result, both the accuracy of HULT, as well as the effects of diverse key factors on ultimate strength are shown clearly by case studies.يعد تقدير القوة القصوى لعارضة بدن السفينة تحت لحظات الانحناء الرأسي على مقربة من السلوك الحقيقي أمرًا حيويًا لكل من مرحلة التصميم أو الحياة البحرية. تعتمد القدرة القصوى لحمل أجسام السفن المسماة بالقوة النهائية على عدد من العوامل بما في ذلك قوة المواد الهيكلية والتشوهات الأولية وأبعاد وتخطيط المكونات الهيكلية وتقطيع المكونات (المثالية) لقسم عارضة الهيكل. في هذه الدراسة، يتمثل الهدف الرئيسي في تقييم آثار تقطيع مكونات قسم عارضة البدن، والانحراف الأولي للألواح وإجهاد اللحام المتبقي وهامش التآكل بنسبة 50 ٪ للمكونات الهيكلية الفردية على قوة عارضة البدن النهائية. في هذا السياق، يتم إجراء حسابات القوة النهائية لعارضة البدن لعشر مقاطع عرضية للسفن المعيارية للتحقق من صحة هولت التي طورها المؤلفون، أولاً. بعد ذلك، لتعكس تأثير العوامل الرئيسية المتنوعة، يتم تحليل السفن المختارة من بين عشرة لسيناريوهات مختلفة باستخدام طريقة هولت القائمة على تحليل الانهيار التدريجي ومع صيغ IACS - CSR. يتم حساب قيم عزم الانهيار الحرج لعشرة مقاطع عرضية لمنتصف السفينة وتبين أنها تتفق تمامًا مع نتائج الدراسات السابقة. ونتيجة لذلك، تظهر دراسات الحالة بوضوح كل من دقة هولت، وكذلك آثار العوامل الرئيسية المتنوعة على القوة النهائية.