čvrstoća broda, svojstvo brodske konstrukcije da i u najnepovoljnijim okolišnim uvjetima preuzme i izdrži opterećenja (težina broda i tereta, tlak vode, valovi, vjetar, led, sudar, inercija vlastite mase i tereta, rad strojeva i uređaja) bez slamanja ili trajnih plastičnih deformacija. Čvrstoćom broda i njezinim proračunima bavi se istoimena brodograđevna disciplina.

Proračuni čvrstoće provode se u fazi projektiranja, za uvjete broda na mirnoj vodi i broda u vožnji na valovima (u neoštećenom i oštećenom stanju). U prvome slučaju, brod je opterećen vlastitom težinom i težinom tereta, te hidrostatskim tlakom. U drugome slučaju, brod je dodatno izložen djelovanju sila inercije mase i hidrodinamičkim silama. Zbroj statičkih i dinamičkih naprezanja daje ukupno naprezanje koje se uspoređuje s dopuštenim vrijednostima. Zbog velikih tlačnih sila i vitkosti strukturnih elemenata, posebno onih na palubi i dnu broda, provjerava se i njihova stabilnost na izvijanje. Proračun čvrstoće broda obuhvaća još i analizu granične čvrstoće, tj. određivanje opterećenja koje dovodi do slamanja brodskoga trupa. Do oštećenja strukturnih elemenata može doći i zbog koncentriranoga cikličnog naprezanja i zamora materijala. Sigurnost brodske konstrukcije procjenjuje se određivanjem rizika od krtoga loma ili oštećenja statističkom metodom indeksa sigurnosti i parcijalnih indeksa sigurnosti. U pojedinim složenim slučajevima čvrstoća broda, odn. brodskih sklopova provjerava se mjerenjem naprezanja na modelima i u naravi.

Određivanje izmjera strukturnih elemenata na osnovi proračuna čvrstoće počelo se uvoditi u praksu u drugoj polovici XIX. st., pri prelasku s drvene na čeličnu brodsku konstrukciju. Znatan doprinos razvoju čvrstoće broda dali su ruski znanstvenici Aleksej Nikolajevič Krilov (Krylov) (1863–1945), Ivan Grigorjevič Bubnov (1872–1919), Pjotr Fjodorovič Papkovič (1887–1946), → Stjepan Prokofjevič Timošenko i dr. Proračun čvrstoće brodske konstrukcije se danas provodi metodom konačnih elemenata koja omogućuje detaljno modeliranje strukture i razmjerno jednostavnu obradbu problema na računalu.

Čvrstoća broda u hrvatskoj brodogradnji

Brodogradnja u Hrvatskoj razvila se naglo nakon II. svj. rata, u doba industrijalizacije ondašnje države, a 1988. dosegnula je treće mjesto u svijetu. Takva ekspanzija zahtijevala je razvoj postupaka u osnivanju broda, što je jednim dijelom ostvareno Makroprojektom brodogradnje (1970−75), projektom ulaganja u istraživanje i razvoj u sklopu kojega je uvedena metoda konačnih elemenata u brodograđevnu praksu u Brodarskom institutu (→ Vedran Žanić), a zatim i na Fakultetu strojarstva i brodogradnje u Zagrebu (→ Ivo Senjanović; Većeslav Čorić). Pritom su razvijeni mnogobrojni programi za proračun čvrstoće brodske konstrukcije na računalu, a rad u tom području nastavlja se i danas. Za potrebe hrvatskih brodogradilišta provedeno je više od 100 analiza čvrstoće i optimizacija konstrukcije složenih brodova.

Kad je riječ o proračunu čvrstoće, osobito je zahtjevan bio pothvat izgradnje podmornica, koje su se od 1960-ih do 1990. gradile prema projektima Brodarskog instituta. Za potrebe projektiranja čvrstog trupa podmornice kao orebrene ljuske, razvile su se odgovarajuće matrične metode s programima za obradbu na računalu. Ta su se iskustva poslije rabila u osnivanju spremnika na brodovima za prijevoz ukapljenoga plina za strane naručitelje.

U novije doba hrvatski znanstvenici sudjeluju u više domaćih i europskih znanstvenoistraživačkih projekata koji se bave čvrstoćom broda, npr. Project on Advanced Sandwich Structures in the Transportation Industry (koordinatori za Hrvatsku I. Senjanović i Smiljko Rudan), te DeLight za lake višeslojne (sendvič) palubne konstrukcije i IMPROVE za integrirani sustav odlučivanja pri projektiranju broda (koordinator za Hrvatsku V. Žanić). Posebno se ističe dugogodišnji projekt Structure Analyses of Ships and Offshore Floating Units, koji se provodi u svrhu analize sigurnosti brodskih i pomorskih konstrukcija za potrebe odobrenja tehničke dokumentacije za gradnju broda u klasi Bureau Veritasa (voditelj Joško Parunov).

Visokoškolsko obrazovanje

Osnivanjem Tehničke visoke škole (→ Fakultet strojarstva i brodogradnje; FSB) u Zagrebu 1919. utemeljen je studij brodogradnje. U sklopu toga studija uveden je kolegij Teorija broda IV koji je predavao → Leopold Sorta, a obuhvaćao je područje čvrstoće broda. Razvoju nastave iz toga područja na FSB-u osobito je pridonio → Josip Uršić, a danas se kolegiji predaju na studijima brodogradnje u Zagrebu (V. Žanić), Rijeci (Albert Zamarin) i Splitu (Radoslav Pavazza). Kako bi unaprijedili poslijediplomsku nastavu u području čvrstoće brodskih konstrukcija, hrvatski fakulteti sudjeluju u međunarodnom projektu razvoja naprednih metoda projektiranja brodova za prevenciju onečišćenja (Advanced ship Design for Pollution Prevention; koordinator za Hrvatsku je J. Parunov). U novije su se doba problemi vezani uza sigurnost brodske konstrukcije proširili, pa se tom problematikom bavi desetak kolegija na studijima diplomske i poslijediplomske razine, koji se odnose na teoriju konstrukcija, strukturnu analizu, podobnost, pouzdanost i projektiranje konstrukcije raznih tipova brodova.

Publicistika

Prvi udžbenik iz toga područja je Čvrstoća broda I−III (1971−92) J. Uršića, a ističe se i knjiga Metoda konačnih elemenata u analizi brodskih konstrukcija (1998) I. Senjanovića. Hrvatski znanstvenici i stručnjaci objavili su velik broj radova o problematici brodskih konstrukcija u časopisu → Brodogradnja i u vodećim međunarodnim časopisima kao što su Journal of Ship Research, Marine Structures, Computers & Structures, Ocean Engineering, Ship and Offshore Structures, Journal of Engineering for the Maritime Environment i dr.