Takaisin sisällysluetteloon

LUKU 14. MITOITUKSET, ALUMIINI

1. Sisältö
2. Määritelmät
3. Viitteet
4. Alumiinipaneelit
5. Alumiinijäykisteet
6. Vahvistukset
7. Erityisen kuormitetut rakenteet
8. Sallitut jännitykset
9. Korjaukset

1. Sisältö

Tässä luvussa esitetään mitoituskaavat alumiinista valmistettavien veneiden lujuusrakenteiden mitoitusta varten.

Esitetyt mitoituskaavat perustuvat kansainväliseen standardiin ISO 12215-5. Standardiin verrattuna on katsottu välttämättömäksi lisätä aluksen koon ja nopeuden perusteella määritettävät minimipaksuusvaatimukset jotka takaavat tietyn minimilujuuden paikalliskuormia vastaan.

2. Määritelmät

Suureet, joita käytetään useassa luvussa, on keskitetysti esitetty luvussa 1. Seuraavassa tässä luvussa käytettävät yhteiset suureet. Näiden lisäksi tarvittavat suureet on esitetty kunkin asian yhteydessä.

P = mitoituspaine, kPa, luvun 7 mukaan

l = paneelin pitempi sivu, mm

b = paneelin lyhyempi sivu, mm
s = kaariväli, kuormitusalueen leveys, mm
lU = jäykisteen jänneväli, mm
t = laminaatin paksuus, mm
SM = taivutusvastus, mm3

Vmax = suurin nopeus, solmua

Sivun alkuun

3. Dokumentaatio

Tässä luvussa esitettyjen vaatimusten verifioimiseksi edellytetään seuraava dokumentointi:

  • Rakennepiirustukset mukaan lukien, mikäli asiaankuuluvaa:
    • Pitkittäisleikkaus;

    • Poikittaisleikkaukset;

    • Hitsaustavat ja -mitoitukset;

  • Käytettyjen levyjen ja profiilien ainestodistukset;

  • Mitoituslaskelmat joista ilmenee eri rakenneosien sääntövaatimukset sekä  saavutetut arvot;

 

Sivun alkuun

4. Alumiinipaneelit

4.1 Alumiinipaneelin paksuus tulee olla vähintään suurin seuraavista:

tmin kohdan 2.3 mukaan.

kC = kaarevuuskorjauskerroin, kts. 9.2

P = mitoituspaine kts. Luku 7.

k2 = sivusuhdekorjauskerroin, kts. 9.3

sa = sallittu jännitys, kts. 8.

4.2 Jos paneelin jonkun sivun kiinnitysjäykkyys on pienempi kuin paneelilla, joka jatkuisi reunajäykisteidensä ohi, tulee paksuusvaatimusta korjata vastaamaan todellista reunakiinnitystä.

4.3 Levyn paksuus ei missään tapauksessa saa olla pienempi kuin seuraavan kaavan antama tulos taulukon 1 kertoimia käyttäen:

Taulukko1. Kertoimet vähimmäispaksuuden kaavalle.

Rakenneosa

t0

K1

K2

K3

Min.

Pohjalevy Lh £ 6 m

0

0.15

0.03

0.1

min. 1.25

Pohjalevy Lh > 6 m 0.9 0 0.03 0.1 min. 1.25
Laitalaidoitus ja peräpeili, Lh £ 6 m 0 0.15 0 0.1 min. 1.25
Laitalaidoitus ja peräpeili, Lh > 6 m 0.9 0 0 0.1 min. 1.25
Säälle alttiit kannet, henkilökuorma 1.2 0.1 0 0 min. 1.5
Lastikansi, kuorma Q [t/m²] 1.2+0.2·Q 0.1 0 0 min. 1.5

Korjaus f1 määritetään kohdan 9.1mukaan.

Sivun alkuun

5. Alumiinijäykisteet

5.1. Taivutusvastus jäykisteille, johon on huomioitu tehollinen laippa kohdan 5.3 mukaisesti, tulee olla vähintään:

 

Jossa:

kCS = kaarevan jäykisteen korjauskerroin. kts. Taulukko 2.

Taulukko 2. Jäykisteiden korjauskerroin kCS

c/b kCS
0 - 0,03 1,0
0,03 - 0,18 1,1 - 3,33 · cu/lu
>0,18 0,5
sd = sallittu jännitys, MPa, kts. 8.

5.2. Jos jäykisteen toisen tai molempien päiden kiinnitys ei vastaa vähintään jäykistettä, joka on jatkuva tukipisteidensä yli, tulee taivutusvastusvaatimus korjata vastaamaan todellista kiinnitysastetta.

5.3. Määritettäessa jäykisteen taivutusvastusta voidaan teholliseksi laipan leveydeksi laskea 60 kertaa levyn paksuus lisättynä jäykisteen paksuudella.

 

Kuva 1. Tehollinen laippa.

5.4 Jäykisteen uuman leikkauspinta-alan tulee olla vähintään.

Sivun alkuun

6. Vahvistukset

6.1. Kölirakenne tulee vahvistaa kestämään telakoimisen ja/tai trailerilla kuljettamisen aiheuttamia kuormia. Tämä katsotaan toteutuvan, mikäli taulukossa 3 esitettyjä vaatimuksia kölisarjan paksuudelle ja/tai taivutusvastukselle täyttyvät. Kölisarjan levyn paksuuden tulee olla vähintään taulukon 3 antama paksuus. Jos köli on suojattu profiililla, tulee taivutusvastuksen olla vähintään taulukon 3 antaman tuloksen mukainen. Laskettaessa taivutusvastusta köliprofiilille, voidaan profiilin yhteydessä olevan levyn leveys 60 kertaisella levyn paksuudella sisällyttää molempiin sivuihin.

Taulukko 3. Kölin paksuus ja taivutusvastus.

Rakenneosa

Vaatimus

Kölisarja, ei köliprofiilia, b = 10·Lh [mm]

tk = 1.5· tmin (pohja) katso 9.2.3.

Kölin taivutusvastus (SM) Wk = 0.85· mLCC · LH [mm3]

6.2 Kun kannen reuna tai runko-kansi liitos on aluksen levein osa, tulee ne vahvistaa kestämään laituriin törmäämisestä, telakoimisesta ja maissa käsittelystä aiheutuvia kuormia. Runko-kansi liitoksen tulee olla vesitiivis suunnittelukategorioiden A, B ja C aluksille.

Sivun alkuun

7. Erityisen kuormitetut rakenteet

7.1 Koneen alustat

7.1.1 Konealustan tulee olla riittävän luja ja jäykkä kantamaan moottorin painon ja moottorista aiheutuvat kuormitukset. Alustan tulee normaalisti jatkua sekä keulaan että perään päin vähintään moottorin tukien välisen etäisyyden verran, kuitenkin vähintään tai 0.5 m.

7.1.2. Alustan tulee olla liittyneenä muuhun lujuusrakenteeseen sekä keulassa että perässä.

7.1.3. Pitkittäisiä konepetejä tukevia poikittaisia tukia tulee asetella lähelle moottorin kiinnityspultteja.

7.2 Peräpeilit ulko- ja sisäperämoottoreille

7.2.1 Peräpeilin suunnittelun tulisi taata, että ulko- tai sisäperämoottorista aiheutuvat taivutusmomentit ja työntövoima voidaan siirtää runkoon ilman kohtuuttomia jännityksiä.

Sisäperämoottoriveneiden peräpeili tulee jäykistää polvioilla tai vastaavilla joka yhdistää konealustan ja peräpeilin.

Peräpeilin paksuus ulko- tai sisäperämoottorille tulee normaalisti olla vähintään:

tt = 1,15 · (0.4 + 0.2 · f1 · Lh + 0.04 · V) mm

f1 = materiaalin korjauskerroin, katso kohta 9.1.

7.3 Kiinnitys- ja muut korkeasti kuormitetut helat.

7.3.1. Kiinnityshelojen alustat tulee mitoittaa niin, että hela kiinnityksineen kestää ISO 15084:ssa esitetyt mitoittavat kuormat. 

Sivun alkuun

8. Sallitut jännitykset

8.1. Sallittu jännitys alumiinirakenteissa, sd, tulee ottaa Taulukosta 4.

Taulukko 4. Sallitut jännitykset
Osa Sallittu jännitys, MPa
Paneelit sd = 0,6· sUW /fCCtai 0,9 · sYW
Jäykisteet, normaalijännitys sd = 0,7· sYW
Jäykisteet, leikkausjännitys td = 0,7· sYW

sUW = murtolujuus hitsattuna

sYW = myötölujuus hitsattuna

Yleisesti käytettyjen alumiiniseosten mekaaniset ominaisuudet mitoitusta varten on annettu luvussa 13.

Sivun alkuun

9. Korjaukset  

9.1. Korjaus seoksen lujuudelle. Korjauskerroin f1 vähimmäispaksuuden kaavassa ottaa huomioon seoksen lujuuden. Kerroin määritetään seuraavaa kaavaa käyttäen:

sy = Myötölujuus (hitsattuna jos hitsattu rakenne)[MPa] 

9.2 Korjaus paneelin kaarevuuden perusteella. Korjauskerroin kc ottaa huomioon kaarevuuden vaikutuksen alumiinipaneelin lujuuteen. fc tulee kuitenkin olla vähintään 0.8.

Taulukko 5. Paneelin korjauskerroin kaarevuuden perusteella.

c/b kc
0 - 0,03 1,0
0,03 - 0,18 1,1 - 3,33 · c/b
>0,18 0,5

9.3 Korjaus paneelin sivusuhteen perusteella. Kerroin k2, joka huomioi paneelin sivusuhteen vaikutusta taivutusjännityksiin tulee ottaa Taulukon 5 mukaan.

Taulukko 5. Paneelin sivusuhdetta huomioiva kerroin k2.
Sivusuhde l/b

Taivutusjännitys

Korjauskerroin k2

>2,0 0,500
2,0 0,497
1,9 0,493
1,8 0,487
1,7 0,479
1,6 0,468
1,5 0,454
1,4 0,436
1,3 0,412
1,2 0,383
1,1 0,349
1,0 0,308

Sivun alkuun