Load capacity of the board grillage with two stringers under ice loading
Authors: Притыкин А.И. 
Published: December 2021

Снизить повреждаемость бортовых перекрытий при ледовых нагрузках можно за счет совершенствования расчетных зависимостей по оценке их несущей способности. Далеко не всегда такие зависимости, приводимые в справочных изданиях, дают верные рекомендации из-за не вполне ясного характера распределения нагрузок в сложных статически неопределимых системах. В справочнике по СМК приводится расчетная зависимость, позволяющая определить несущую способность регулярного перекрытия с двумя стрингерами при действиии локально распределенной нагрузки в пределах прямоугольника. Цель данной работы заключалась в оценке несущей способности реального бортового перекрытия ледокола типа Wind с помощью МКЭ при параметрах ледовой нагрузки, определяемой рекомендациями Морского Регистра РФ, и последующем сравнении полученных результатов с расчетами по теоретической зависимости, приведенной в справочнике. Полученные данные показали, что зависимость в справочнике для оценки несущей способности перекрытия дает удовлетворительно согласующиеся с МКЭ результаты после соответствующего уменьшения числового коэффициента в ней. При анализе несущей способности перекрытия варьировались шпация, толщина обшивки, высота стенок стрингеров и площадь приложения нагрузки. Установлено, что текучесть наблюдается в опорных сечениях шпангоутов и посредине их пролета, а из-за большой ширины присоединенного пояска обшивка у контура перекрытия практически никогда не течет. Полученные МКЭ результаты показали наличие обратно пропорциональной зависимости между предельной нагрузкой и шпацией при фиксированной площади нагружения. Отмечено, что увеличение толщины обшивки несущественно влияет на величину предельной нагрузки при остальных неизменных параметрах перекрытия. Выполненные расчеты позволяют кроме предельной нагрузки оценить также и величины прогибов при упругопластическом деформировании перекрытий, которые затруднительно подсчитать аналитически.

To low damage of the board grillages under ice loading is possible by improving analytical relations on estimation of their load capacity. Not always such relations, bringing in manuals, give true recommendations because of complex character of the loads distribution in static indeterminate systems. Im manual on ship structural mechanics is giving analytical relation for determination of load capacity of regular grillage with two stringers under action of localy distributed load in rectangular area. Purpose of this study is to estimate load capacity of real board grillage of icebreaker of type Wind with help of FEM under parameters of ice load recommended in Maritime Register of RF, and following comparison of obtained results with calculation on analytical relation, given in manual. Obtained results show that relation in manual for estimation of load capacity of grillage give satisfactory results corresponding to FEM only after corresponding reducing of numerical coefficient in it. Under analysis of load capacity of grillage, it was changing frame space, thickness of plating, depth of stringers and area of application of load. It was estimated that most loaded zones of frames are their sections near supports and in the mid-span. Because of big width of associated plate the plating near contour of grillage is never yielding practically. Results obtained by FEM show existence of inversely proportional relation between the limit load and space framing under fixed area of loading. It was noticed that increasing of the plating thickness influent not essentially on value of the limit load under all other parameters of grillage unchangeable. Performed calculations allow to estimate limit load and value of deflections under elasto-plastic deformation of grillage, which is difficult to calculate analytically,