Конструкция элементов корпуса определяется характером внешних нагрузок, действующих на элемент, принятой системой набора, технологией постройки, эксплуатационными требованиями.
Днище, второе дно, палубы. Днище корпуса — один из наиболее нагруженных элементов (усилиями общего изгиба и гидростатическим давлением). Армирование днища, в особенности размещение арматуры в обшивке, скуловых образованиях, узлах примыкания к обшивке переборок, балок набора, должно допускать высокую плотность укладки бетона в конструкцию, чтобы исключить фильтрацию воды через днище.
Поэтому там, где позволяют условия трещиностойкости конструкции, необходимо использовать стали повышенной прочности, что дает возможность сократить насыщение бетона арматурой и сделать конструкцию более технологичной. Особенно эффективно применение предварительно напряженной арматуры из высокопрочной проволоки и прядей. Следует стремиться не устанавливать в обшивку днища закладные детали, к которым крепят сваркой оборудование, детали слесарного насыщения и т. п. и предусматривать фундаменты под оборудование, монолитно присоединяемые к днищу .
Конструкция доннозабортной арматуры, устанавливаемой в днище, должна надежно исключать фильтрацию воды на участках примыкания арматуры к бетону; вырезы в днище под доннозабортную арматуру и т. п. должны быть усилены. На рис, 70 в качестве примера показана рекомендуемая конструкция установки в днище закладного стакана (патрубка).
Вуты на участках примыкания элементов набора, переборок и т. п. к днищу обычно проектируют армированными и больших размеров, по сравнению с вутами у палуб.
В наборе цистерн и пиковых отсеков корпуса предусматривают голубницы, чаще круглые, реже прямоугольные. При поперечной системе набора голубницы целесообразно располагать возле продольных связей между хомутами, голубницы не должны попадать на основную продольную арматуру балок. Расстояние от кромок голубницы до арматуры во всех случаях должно быть не менее 10 мм.
В междудонном пространстве корпуса обычно располагают цистерны для хранения воды и топлива, что определяет особенности конструирования второго дна. Так как второе дно снизу воспринимает давление жидких грузов, а сверху — нагрузки от оборудования, механизмов, полезных грузов и т. п., то в обшивке второго дна обычно располагают двухрядную поперечную, а часто и двухрядную продольную арматуру. Второе дно (находящееся ближе к нейтральной оси поперечного сечения корпуса, чем днище) обычно армируют менее мощной продольной арматурой по сравнению с арматурой днища. Это позволяет несколько сократить размеры поперечного сечения второго дна.
К конструкции второго дна (так же как и днища) предъявляют особенно высокие требования: она должна быть непроницаемой. Следует избегать сварки при установке оборудования на закладные детали, располагаемые в обшивке второго дна, являющейся перекрытием цистерн.
Оборудование на втором дне целесообразно размещать на специальных фундаментах. Чтобы предупредить появление воздушных подушек при запрессовке цистерн междудонного пространства жидкими грузами, в наборе второго дна необходимо предусматривать воздушные отверстия (голубницы).На промежуточных и верхней палубах обычно устанавливают много закладных деталей, предусматривают много отверстий и вырезов, что усложняет технологию их изготовления. Поэтому рекомендуется группировать закладные детали в панели, отдельные отверстия — в общие вырезы.
Большое число вырезов со значительными размерами в плане иногда делает затруднительным применение в промежуточных палубах предварительно напряженной арматуры. В таких случаях целесообразность применения стержневой (струнной) предварительно напряженной арматуры, обеспечивающей местную прочность конструкции, следует определять на основании детальных технико-экономических проработок. Для крепления к палубам оборудования и дельных вещей часто предусматривают специальные местные усиления конструкции.
Для стока воды обычно в поперечном сечении верхней палубы на участках, не закрытых надстройками (рубками), предусматривают уклон. Поперечную арматуру обычно располагают ближе к наружным поверхностям элемента, чем продольную арматуру, но не менее чем на толщину защитного слоя. Поперечную арматуру в элементе обычно располагают в два ряда (реже в один ряд), что вызвано положением растянутой зоны бетона в сечении, изменяющимся в зависимости от внешних нагрузок. Поэтому плиты этих элементов корпуса армируют полуторными и двойными арматурными сетками.
Толщину плит, размеры сечения ребер определяют при расчете прочности и трещиностойкости конструкций, главным образом при расчете прочности на срез от местных расчетных нагрузок.
Толщину плит и сечения ребер этих элементов корпуса с целью снижения их веса часто определяют по пролетным изгибающим моментам, которые обычно несколько ниже опорных, а для восприятия опорных изгибающих моментов и перерезывающих сил на опорных участках связей предусматривают вуты.
Расчет показывает, что набор корпуса судна из железобетона с ненапрягаемой арматурой по поперечной системе позволяет получить более легкие конструкции днищевых и палубных перекрытий.
по сравнению с аналогичными конструкциями при наборе корпуса по продольной системе. Еще более легкими оказываются конструкции днищевых и палубных перекрытий из железобетона с предварительно напряженной продольной арматурой (напрягаемой на бетон) при наборе корпуса по поперечной системе. В этом случае, по сравнению с аналогичной конструкцией, не имеющей предварительно напряженной арматуры, вес элемента можно уменьшить.
Борта и продольные переборки воспринимают главные растягивающие напряжения, срез, а также напряжения, возникающие от местных нагрузок. Эти особенности работы вертикальных связей в конструкции корпуса определяют их армирование и размеры поперечных сечений. Предварительное напряжение арматуры в конструкции значительно повышает ее жесткость, работу на растяжение, ударную прочность и трещиностойкость, поэтому борта и продольные переборки целесообразно выполнять из предварительно напряженного железобетона. Предварительное напряжение желательно создавать в плоскости конструкции двухосным, для чего продольное обжатие конструкции можно выполнять пучковой (стержневой) арматурой, поперечное— стержневой (струнной) арматурой.
Если борт (продольную переборку) армируют ненапрягаемой арматурой, необходимо стремиться к дисперсному распределению арматуры в элементе (в особенности в плитах).Чтобы обеспечить прочность корпуса судна при действии ледовых нагрузок, целесообразно набирать борта по поперечной системе набора. Учитывая, что борт, особенно на уровне переменной ватерлинии, интенсивно подвергается агрессивному действию воды, целесообразно при использовании ненапряженной арматуры в бортах применять арматурные стали с легирующими добавками (классов А-П; А-П1), обладающие повышенной коррозионной стойкостью. При армировании бортов предварительно напряженной арматурой рекомендуется использовать оцинкованные пряди. Поперечные переборки обеспечивают совместно С палубами общую поперечную прочность корпуса и воспринимают усилия от местных нагрузок. Учитывая высокую жесткость переборок в своей плоскости, их армирование в основном определяют исходя из местных нагрузок: давления грузов, аварийного напора и т. п. Набор переборки в зависимости от соотношения ее размеров в плане может быть вертикальным, горизонтальным или перекрестным. Применения перекрестного набора следует избегать, как нетехнологичного. Для армирования набора целесообразно использовать стержневую (струнную) арматуру, подвергаемую предварительному напряжению, что позволит облегчить конструкцию и повысить ее жесткость. В поперечных переборках, обеспечивающих непотопляемость корпуса, предварительно напряженную арматуру рекомендуется располагать в одном направлении, определяемом плоскостью действия максимального изгибающего момента.
При армировании поперечных переборок ненапрягаемой арматурой арматуру, воспринимающую растягивающие усилия от действия расчетных изгибающих моментов, следует располагать в направлении действия моментов, как можно ближе к наружным поверхностям элемента. Аналогично следует располагать напрягаемую арматуру. При конструировании переборок необходимо учитывать, что внешние нагрузки вне плоскости переборки будут действовать на нее с двух сторон. Известны случаи двухстороннего расположения набора по отношению к плоскости переборки в железобетонных судах. Такие конструктивные решения переборок крайне нетехнологичны, п применять их не следует.
Восприятие растягивающих усилий от двухстороннего действия внешних нагрузок следует обеспечивать при одностороннем расположении набора и соответствующем армировании конструкции.
Ребра переборок следует присоединять к соответствующим продольным связям (стрингерам, кильсонам, карлингсам) либо, если это невозможно, предусматривать у концов ребер (соединяющихся с обшивкой) специальные подкрепления — продольные балки длиной на одну шпацию. При выполнении переборок безнаборной конструкции по их периметру обычно предусматривают утолщение в виде ребер, обеспечивающих надежное примыкание переборки к бортам, днищу и другим связям корпуса.
Оконечности. Формы носовой и кормовой оконечностей зависят от назначения судна. Оконечности стояночных судов следует проектировать с упрощенными обводами, оконечности транспортных судов могут иметь криволинейные обводы. Во всех случаях следует стремиться выбирать формы оконечностей, допускающих их изготовление из плоских или объемных секций. Армирование и геометрические размеры сечений элементов оконечностей определяют, учитывая гидростатические напоры в оконечностях и силовые воздействия, которые испытывают оконечности при движении судна на волнении. При конструировании набора оконечностей желательно поперечное сечение шпангоута делать трапецеидальным, сохраняя шпангоутную рамку плоской, что позволяет уменьшить влияние косого изгиба в элементах, расположенных наклонно к диаметральной плоскости и мидель-шпангоуту.
В отдельных случаях набор располагают перпендикулярно к обшивке, что искривляет шпангоутную рамку. Плоские элементы оконечностей целесообразно армировать предварительно напряженной (струнной) арматурой, что значительно повышает их ударную прочность. Чтобы увеличить ударную прочность оконечностей, штевни в некоторых случаях защищают листовой сталью.