Struttura della Nave Presentazione rivisitata dal prof. A. Vega 1 Organizzazione del corso La struttura dello scafo 2 Introduzione La struttura di una nave è costituita da pannelli di lamiera saldati fra di loro irrigiditi da elementi di rinforzo trasversali e longitudinali. Le lamiere ed i rinforzi che costituiscono i telai trasversali costituiscono una struttura resistente a sollecitazioni prevalentemente trasversali (pressione idrostatica, carichi sui ponti,…). Gli elementi longitudinali, unitamente al fasciame, conferiscono allo scafo la necessaria rigidezza nei confronti dei carichi longitudinali (i cosiddetti carichi di “trave scafo”). In funzione dei tipi di sollecitazione prevalenti sulla nave la struttura sarà prevalentemente a struttura trasversale o longitudinale. In particolare si possono riscontrare tre tipologie strutturali: • struttura prevalentemente trasversale (usata su navi di piccole dimensioni) • struttura prevalentemente longitudinale (la più usata; in zone particolari quali i gavoni e l’apparato motore si fa comunque uso di struttura trasversale) • struttura mista Per ogni tipologia strutturale si possono individuare due tipi di elementi di rinforzo: • travi principali: offrono la resistenza alle sollecitazioni principali • travi ordinarie: conferiscono la robustezza locale, irrigidiscono i pannelli di lamiera e ripartiscono il carico fra le travi principali 3 Tipologie strutturali Struttura prevalentemente trasversale Nave a fondo semplice Trincarino Squadra del ponte Cinta Baglio Paramezzale laterale Anguilla Puntello Paramezzale centrale Costola Squadra del ginocchio Ginocchio Lamiera di chiglia Madiere 4 Tipologie strutturali Struttura prevalentemente longitudinale Nave con doppio fondo Trincarino Cinta Corrente long. del fianco Baglio rinforzato Corrente long. del ponte Anguilla Cielo doppio fondo Costola rinforzata Corrente long. cielo D.F. Madiere Squadra del ginocchio Paramezzale centrale Lamiera di chiglia Ginocchio Paramezzale laterale Corrente long. fondo 5 Tipologie strutturali Struttura mista Essa presenta struttura prevalentemente longitudinale sui ponti e sul fondo (zone in cui gli elementi longitudinali danno il maggiore contributo alla robustezza longitudinale) e struttura prevalentemente trasversale sui fianchi. Questa struttura è tipica nelle navi bulk carriers a fianco semplice (ormai scomparse) e delle navi ro-ro, car carrier e traghetto dove nelle zone alte non è più presente un doppio fianco. 6 Due esempi di navi ro-ro 7 Tipologie strutturali Doppio fondo a struttura trasversale Ossatura comune Ossatura rinforzata 8 Tipologie strutturali Doppio fondo a struttura longitudinale Ossatura comune Ossatura rinforzata 9 Tipologie strutturali 10 Tipologie strutturali Ponte a struttura trasversale Paratia Baglio rinforzato Baglio rinforzato Anguilla Baglio ordinario 11 Tipologie strutturali Ponte a struttura longitudinale Baglio rinforzato Baglio rinforzato Squadre Anguilla 12 Tipologie strutturali Doppio scafo 13 Doppio scafo Tipologie strutturali 14 Tipologie strutturali Paratie piane Paratia stagna a montanti verticali; si usa quando la paratia ha un’estensione prevalentemente verticale Traversa rinforzata Montante rinforzato Montante comune 15 Tipologie strutturali Paratie piane Paratia stagna a correnti orizzontali; si usa quando la paratia ha un’estensione prevalentemente orizzontale Corrente ordinario Montante rinforzato 16 Tipologie strutturali Paratie piane 17 Tipologie strutturali Paratie piane 18 Tipologie strutturali Paratie corrugate. Sono più semplici da costruire, ma più difficili da collegare alle strutture del ponte. Infatti per collegarle al ponte è necessario creare una struttura scatolare con la parte inferiore piana; se la nave è dotata di una cassa trasversale alta (come nelle bulk carriers), essa costituisce di per se una struttura scatolare con tali caratteristiche. Altrimenti è necessario creare il “baglio a cassetta”. In alcune navi cisterna (ad esempio chimichiere) le strutture del ponte vengono sistemate all’esterno. E’ importante l’orientamento della corrugazione: corrugazione verticale per paratie trasversali e corrugazione orizzontale per paratie longitudinali (per evitare effetto fisarmonica sotto l’azione del momento flettente longitudinale) 19 Paratie corrugate. Tipologie strutturali 20 Tipologie strutturali 21 Robustezza della nave Il problema della robustezza della nave viene analizzato dividendolo nelle seguenti parti: • robustezza longitudinale (trave scafo) • robustezza trasversale (telai trasversali) • robustezza torsionale • robustezza locale (apparati motori, …) I carichi che agiscono sulla nave sono statici e dinamici. Robustezza longitudinale E’ l’attitudine della nave a resistere a deformazioni secondo il suo asse longitudinale. Tali sollecitazioni sono presenti non solo in mare ondoso, ma anche a nave ferma in acque tranquille. Infatti, anche se globalmente in equilibrio, qualsiasi galleggiante è sottoposto a carichi localmente squilibrati: • le forme di carena, non simmetriche nel senso prora-poppa, portano a differenze di spinta • la diversa distribuzione dei pesi a bordo dà luogo ad una distribuzione di carico non omogenea 22 Robustezza della nave Robustezza longitudinale 23 Robustezza della nave Peso e distribuzione dei pesi di nave scarica e asciutta 24 Robustezza della nave Robustezza longitudinale 25 Robustezza della nave Robustezza longitudinale. Sollecitazione ondosa Al momento flettente che la nave ha in acque tranquille, va aggiunto il momento flettente d’onda. Esso può essere valutato: • da calcoli statici • dalle formule proposte dai registri di classifica • da calcoli diretti Distribuzione longitudinale del momento flettente d’onda fornita dai registri di classifica 26 Robustezza della nave Robustezza longitudinale. Sollecitazione ondosa 27 Robustezza della nave Robustezza trasversale E’ la robustezza delle strutture che compongono gli anelli trasversali 28 Robustezza della nave Robustezza torsionale Essa è dovuta a squilibri dei carichi e delle sollecitazioni ondose nel senso longitudinale-trasversale. Sono particolarmente sensibili alle sollecitazioni torsionali le navi che hanno grandi aperture sui ponti (ad esempio navi portacontenitori). Su tali navi si viene di fatto a creare una sezione trasversale resistente aperta (ad U), che non è particolarmente adatta per sopportare sollecitazioni torsionali. Per conferire maggiore irrigidimento torsionale alla struttura, nelle navi portacontenitori vengono realizzate delle apposite strutture scatolari nella zona alta del doppio fianco. 29 Esempio di nave portacontainer 30 Tipologie strutturali Sezione trasversale di un traghetto 31 Sezione longitudinale di un traghetto classico (Ro-Ro pax) 32 Tipologie strutturali Sezione trasversale di una cruise 33 Vista di poppa per due cruise 34 Vista poppiera di una moderna cruise 35