Strength and reliability of open cross-section thin wall beams in a raft load-bearing structure

Abstract

The aim of this paper is to present the application of thin-walled beams on cargo raft load-bearing structure from the aspect of strength and reliability. The beams have an open cross section. Analytical and numerical determination of equivalent stresses and deformations of open section thinwalled ‘U’ and ‘Z’ cantilever beams, loaded with torsion, is presented. Work is divided into three parts. In the first part, equivalent stress and deformation are obtained analytically for cantilever beam model in the whole cross section. In the second part, the finite element method is applied in beam models, and the results are compared with the analytical calculation. The third part presents the profiles installed in load-bearing structures of vessels (rafts) and solutions are shown to apply results of the presented analyses in order to increase reliability. Finally, the design calculation of the raft load-bearing structure is shown.

Cilj ovog rada jeste da prikaže primenu tankozidih nosača na noseće konstrukcije teretnog splava sa aspekta čvrstoće i pouzdanosti. Nosači su sa otvorenim poprečnim presekom. U radu je prikazano analitičko i numeričko određivanje ekvivalentnog napona i deformacije kod U i Z tankozidih konzola otvorenog poprečnog preseka opterećenih na uvijanje. U radu se izdvajaju tri celine. U prvom delu je analitički dobijen ekvivalentni napon i deformacija za model sa uklještenjem, po celom poprečnom preseku. U drugom delu se primenjuje metoda konačnih elemenata na modele nosača, a dobijeni rezultati su upoređeni sa analitičkim proračunom. U trećem delu su prikazani profili koji se ugrađuju u noseće konstrukcije plovnih objekata (splavova) i dat je način kako bi mogli da se iskoriste rezultati prikazanih analiza u cilju povećanja njihove pouzdanosti. Takođe, u trećem delu rada je urađen proračun noseće konstrukcije splava.