phương pháp luận tính toán mới kết cấu công trình biển cố định bằng thép

Tinh toan ke't ca'u MSP b~ng phuong phap ticn djnh M xac djnh cac irng sua't danh nghla 4.. Tinh toan ke't ca'u MSP b~ng phuong phap phd de xac djnh cac mg sua't danh nghla 5.. Mo· dil.

KET CAD CONG TRINH BIEN

c6 DINH BANG Tiffip

Tai li~u tham khao cho sinh vien d~i h9c

va h9c vien cao h9c MON HOC

c6NG TRiNH BIEN c6 DlNH

vA CONG TRiNH BIEN MEM Chuyen nganh " Xily dl/Ilg cong tdnh bit!n & Dfiu khf"

CHU BIEN: GS.PHAM KHAC flUNG, Chu Nhi~m B<;> mon Ky thu~t Cong trinh Bien Tham gia bien so\ln: PTS.PHAN Y THUAN' , Ph6 chu nhi~m B<;> mon

Ha n<?i * 1 - 1995

OIUang 1 Cite khai ni~m Crl biin vc tinh loan moi u6i y{Jj cac cong lrinh

II Cac tac d<?ng len cOng trinh bi(\n khi linh loan moi

2 Lo~i-phuong phap d\ra tren ca h9c pha htty 11

IV cac djnh nghla lien quan dOn tinh toan moi va cau t\lo niit 6ng I I

J Otc djnh nghia w banli6n quan dOn tinh toiin mi)i I I

2 Ciu l\!O hinh h9c niit 6ng 1 7

Qurong 2 Tinh moi lheo phuCing phft.J:l dan giiin

r Mcr dau

II Trinh IIJ tinh toftn moi theo phuong phap dan giiln III Ke't Iu(ln

CltuCing 3 Tinh moi kc't cau chan uc cong trinh bit!n c6 djnh MSP

theo qui l;ic Palmgren-Mincr

3 Sa do kh6i cua ba phuang phap chinh M tinh rnoi chi lie't 29

2) Bieu dien ph6 d6i vCii m6i lr\lflg thai bien 34

\

Phutmg ph:ip lu~ thici kc'moi kCt c/1u MSP-W~ XIXTB-ICOFFSJJORE 2

3 Tinh toan ke't ca'u MSP b~ng phuong phap ticn djnh

M xac djnh cac irng sua't danh nghla

4 Tinh toan ke't ca'u MSP b~ng phuong phap phd de

xac djnh cac (mg sua't danh nghla

5 Phuong phap mo ph6ng dchac djnh cac irng suat danh nghia

IV Xiic djnh frng sua't c~c bQ

1 Phuong phiip phan ti'r hilU h\Ul

4 Ph\lm vi gi{ttrj cua cac cOng thfrc thOng sd 75

5 Nh~n xet d6i v&i cac cOng thfrc thOng s6 75

6 Danh gia frng suat dit\m n6ng b~g cac ham iinh hm'mg 77

VI Xiic djnh phnn ph6i d<li h\ln cua s6 gia frng sua't 82

VII Xay dJ!!lg cac duemg cong moi S-N dC tinh toan tich Wy tOn that

moi d6i v&i cac ke't cau chan de' MSP 89

I Djnh nghia ve duemg cong moi S-N 89

3 Duemg cong moi dung de tinh moi cac nut 6ng han 90

ke de'n anh hm'mg cua dQ Ian kich thuac 100 VIII.Anh huang cua ha bam vii an mon dCn tinh toan moi

2 Anh huang cua mOi truong nucrc m~n I 08 .::: (gJXiic djnh tdn that moi tich liiy va diinh gia tudi th9 moi

thie't ke' cua cac phlin ti'r va liEln ke't nut cua ke't ca'u MSP 113

2 Ciic d~c trung cua mQt the hi~n cua frng suat bien d6i t:;ti

5 xac djnh ty s6ton that m6i tich Juy bhng phuang phap Lien djnh

6 xac djnh ty s6 LOn that moi Lich liiy theo phuang ph{lp xac suit

7 Tinh Loan tuOi th9 moi cua cac chitiet d\i.C tnmg cua ke't cau MSP

8 MQL phuang phap xac suit d8 xac djnh LOn that moi

128 -

130

J33

X Tinh Loan moi do tai tr9ng song va df!.p

Omang 4 Tinh tofm moi dlJa trCn cac phuang phap cua

ca h9c pha hoy

I M& ddu

2 cac thOng s6 chi\ ye'u dn dugc xem xet M danh gia qua trinh Jan Lmyen vet nfrt va vi dl! doan tuOi thQ moi

3 cac ky hi~u

II Trinh bay Juf).t Ian tmyen vet nfrt

I Luf).t Jan tmyen vet nfrt tOng quat

2 Luf).t Jan tmyen vet nfrt Paris

3 Xftc djnh cac thOng sO Jan tmycn vet nfrt \.·

4 XfiC djnh c{Jc s6 gia frng suattf).p tmng ::<

vi~c tinh Loan Jan Lmyen vet nfrt

1 Anh hHOOg cua cac yeu to hinh h9c

2 Anh hHOng Cl'Ja c{Jc khuyet tf)_t

IX cac yeu t6 anh hui\-ng d~~ Sl! phat tri€n cac vet nfrt do moi

an mon trong cac cOng trinh bien bfrng thep

1 M& ddu

2 TO chfrc nghien cfru thvc nghi~m

3 cac ky hi~u diinh rieng cho nghien cfru moi-an mon

theo ca hoc pha huy

4 cac ke't qua nghien cfru thvc nghi~m di\.nh gia anh huang cua cac yeu t6 ca hQC, moi tni:ang va Iuy~n kim

v xac ujnh ton that moi tich liiy va danh gia tu6i th9 dva tren

s~r phiit tri€n vet nfrt

PhlltJlJg ph/ip Ju~ thit!l ke'moi kci c.1u MSP- V:/{!11 XDCTB-JCOFFSHORE 4

2 Xac djnh cac duemg cong moi S-N 167

4 Danh gia iinh hui'mg cac khuyet t~t d1i biet

5 Dfmh giit tuoi lhlJ tr6n co so mfrc dQ phattricn vcitnfrt

c.Ac KHAI NI:EM ca BAN _, vE TfNH _ To.AN _ M6I DOI

r Mo· dil.u

Trang tinh toan va thiet ke de c6ng trinh bien co djnh bang thep, Vl dl,l IO!li k~t du chan d~ ki@u Jacket, tqmg thai gicl'i h!ln moi duo·c xac cljnh nhu Ia m(Jt tr;mg thai " tbn thi'it tlch loy " do k~t cfiu phai chiu ciic ling su~t thay dbi, trong d6 SU' tang s6 luo·ng chu trinh ling sui'it !a nguyen nhan gay ra pha huy

Moi phai d~c biet du·o-c khao sat tai cac vi trl k~t cfiu ; ' , c6 hien tuo·ng tflp trung lfng suat, dien hinh la c{tc nut 6ng no·i ma c{tc m\lt " ' , , "

dU chju gicl'i han moi c6 the xay ra o· vi tri m6i han hay vi lri ctau thanh c6 v~t lieu co· bim glin sat m6i han

Sq· ph{t buy moi trong cac nut 6ng tl't !au ch:'t Ia m(Jt mcli lo

chinh cua ngu·o·i thiet ke de dan khoan bien Trang thf!p k)' qua, ch:'t xity ra nhi~u lmo·ng ho·p pha huy do moi va cac v~t nt.ft do moi ch:'t

' ' dLro·c phat hien trong cac dan khoan o· Bien Bac va Vjnh Mexico M~c du c!Yt c6 m6t kh6i luo·ng Io·n cac nghien cliu ' , v~ vi\n ' cl~ nay, nlmng cho tcl'i nay c6 the n6i moi tinh toan ve moi cung chi cho phep d<inh gia so· b(> v~ kha nang chju tai cua c6ng trinh Do v~y, viec tlnh

toan moi kh6ng phiti !a mot m6n khoa hoc chinh xac N6 kh6ng the tlnh chlnh xac tu6i th9 etta m6t cong trlnh Bo·i vi viec tlnh toan nay drt chlia dtrng nhi~u y~u t6 kh6ng chlnh xac nhu· s6 lieu s6ng, tiip trung ling su~t, ky thu~t han, phan tfng cua k~t ci'iu va s6 lieu n~n diit

· 6 My ngay tu tho·i ky dfru trang th~p ky 1960 cia dlmh 10 nam

de t~p trung cac nghien ctfu ban ditu v~ tlnh taan cac lien k~t 6ng Trang Ifin xufit ban dftu lien (nam 1969 ) API-RP2A drt dua ra cac khai ni~m t6ng quat v~ pha huy rnoi va phil huy don

Cac tieu chuan C\1 the ha·n cia dUQ'C bo sung vaa nam 1971 va

dua vaa RP2A trang Ian xuat ban thtf ba D6 Ia cac tieu chuan ve d9

bh tTnh d6i vo·i ltrc dt khi ch0c thung t<ti nut kern thea cac chi dfin tOng quat v~ rnoi Cac chi dfin nay cia dua ra rn9t gi<Yi h<tn cua ling sufit danh nghla c6 chu ky Ia 138 MPa ( ttfc Ia 20 ksi ) Luc nay Hoi

do·n gian de thay the cho cac chl dfin v~ gia tri cho phep d6i vo·i ling

sufit c6 chu ky Trang lfrn xufit ban thtf 17 cua RP2A cia dua vaa

II Oic tac dong len c6ng trinh bien

khi tfnh toan rnoi k~t diu chan d~

N6i chung moi cong trinh bien bang thep phai dU'Q'C thiet ke de

c6 kha nang cac tai trong moi Ngu·o·i thiet ke phai th1.)'C hi~n tinh toan moi d6i vo·i ket diu chan de Cac b9 ph~n khac cua ket cfiu neu chju tai trong c6 chu ky thl ciJng phai tlnh moi

Moi Sl.J' thay doi cua tfng suat c6 the gay ra moi deu phai dU'Q'C

kf d~n khi thiet I~p Slf phan b6 dai han bien do Lfng sufit Cac tac

- Can cau lam vi~c

- Cac ho{lt titi tren san boong Thuo·ng t1ti trong s6ng nguyen Ia nhan chu y~u gay pha huy m6i trong cac cong trlnh bi€n D6i vd'i cac phftn tl.f n~m Jan c!ln vung

mtfc mro·c J~ng can phai ke den Slf bien thien C6 chu ky ct'Ja ]lfC day nbi va tai trong s6ng v6, xet cling vo·i tai trong s6ng tlnh theo c6ng thtfc Mori~on Anh htrc'rng cua dong chay din dtrQ'C k€ d~n khi tlnh

Moi do tid trong gi6 c6 the dang ke doi vo·i cac ket cau thtro·ng tfing nhu dtn d6t khl thai, thap khoan, v.v va ciin du0·c tinh toan Hi~u tfng d0ng do gi6 c6 thk dang k€ d6i vo·i cac kSt diu d;~ng dan thap c!iit tren mitt boong D6i vo·i kSt cfiu chan dS, anh htr(mg cua gi6

den m6i Ia nh6 va n6i chung c6 the bo qua

Cac tai trong c6 chu ky do cac nguyen nhan khac cung din

du0·c xet dSn khi tinh m6i D6i vo·i qua trlnh Iai dKt kSt diu chan dS tren hanh trlnh dhi, vf du ttl· Nh~t ban sang Bi€n Blic, m6i c6 th€ dang k€ va phai du0·c k€ dSn trong khi thiSt kS

III Oic phtro-ng phap ttnh tmin moi

Vi~c tlnh toan moi dtro'C thtrc hi~n d6i vo·i tu·ng phiin tt.l- kSt

cilu rieng re rna o· d6 c6 the xay ra mot di(ng pha huy moi

M1,1c clich ·chlnh cua vi~c tinh moi Ia :

- Chtfng minh du0·c rhng k6t cftu dang· xet duo·c thiSt kS sao cho theo cac kien thtfc hi~n nay thl khong c6 Slf pha huy moi xay ra trong giai doi(n clo·i s6ng cua cong trlnh

- Tinh toan mot each chinh xac den mtfc c6 the duo·c tuoi tho ( hay Ia ti s6 tbn thit tich Joy ) cho m6i lien ket nut rieng bi\~t va m6.i phftn tt} rieng bi~t trong k<§t diu va tt} d6 danh gia dtrQ'C tfim quan trong kha nang chiu moi cua cac lien kSt Di~u nay cho phep chu y

to·j xay dtrng mot quy trinh kiem tra thtj'C Sl.j' c6 hi~u qua trong qua trlnh chS lito va khi khai th{tc kSt diu Tho·i gian tubi tho yeu ciiu d6i

vo·i mot cong trinh bien thuo·ng kh6ng ngan ho·n 20 nam

Tubi tho thiSt kif m6i phai !fry it nhfrt Ia Jo·n gfrp hai !fin tubi tho thtrc tif yeu diu ll,2,4,8,9] Cac tieu chuftn cu th€ d€ tlnh toan

m6i ph\1 thu9c vao phuo·ng phap ll]'a chon d~ tinh, trong d6 c6 hai lo;ti phuo·ng phap nhu sau:

1 Lof!i pht10'ng phap dqa tren cac th[ nghiem m6i:

Day !a lo;ti phuo·ng phap dl]'a tren cac duo·ng cong m6i thl]'c nghiem S-N !a duo·ng cong cho chu trlnh tfng suiit gay pha huy

Lo;ti phuo·ng phap nay g6m c6 hai phuO'ng phap:

La phuo·ng phap tinh so· b9 theo khuyen nghi cua API-RP2A [8,9]

- Xac djnh sl)· phan phoi tfng suiit dai h;tn, c6 ke den hien tuo·ng tap trung tfng sufit

- Ll]'a chon du·o·ng cong thtrc nghiem S-N ( do b~n d~c tnrng

cua Vat lieu )

- Xac djnh t6n thfit tich loy theo quy tKc Palrngren-Miner, ttl· d6 cho phep danh gia tu6i tho m6i Vi?c tinh toan m6i tlmo·ng dqa tren th(l•j h;tn CO' bim ]a mot nam; ttl· " d6 tu6i tho ket cftu dU'Q'C xac dji'J

Do viiy c6 hai phuo·ng phap tlnh m6i theo quy tlk Miner:

(hay phuavg phap moi ti€n djnh}

Phuo·ng phap nay dU'Q'C thl]'C hien dua tren mot s6 luo·ng s6ng nao d6, trong d6 m6i s6ng c6 mot chi~u cao va chu ky xac djnh

(hay phua7Jg ph:ip tmh moi phcJ)

'~)

j

Phuo·ng phap, ph6 Ia m9t phtwng phap tlnh ngftu nhien, tron¥

d6 moi tnro·ng chuyen dQng cua s6ng dtrQ'C XaC djnh bo·i mQt l0<1t pho

bi~u di@n cac tr;mg thai bi~n

2 Lo!;li phuo11g pbap dtra tren ca hoc pba buy:

Lofli phuo·ng phap nay dtra tren ly thuyet co· hoc pha huy de danh gia qua trlnh !an truy§n vth ntft do moi theo s6 chu trlnh tlti trc;mg va tu d6 cho phep dq bao tu6i tho moi cua cong trinh Lo<ti

' phtro·ng phap nay hi~n dang dtrQ'C quan tam nghien ctfu phat trien va ling dt,mg trong cac tnro·ng ho·p thlch ho·p [7,10,11,12,13] Tuy nhien

vi~c dtra vao su dt,mg trong thi~t k~ thi m6'i chl c6 DnV d~ c;tp d~n

[1]

IV Cac dtnh nghla / W~n quan d6n

tinh toan rnoi va diu t~o nut ong

1 Oic djnh ngbla co· ban lien quan d~n tlnb toan moi

I I Ung sufit "diem n6ng" ("hot spot"):

La tfng suilt cl)c b9 ClJ'C di!i, c6 vi trf t;~i lien k~t giaa cac phfrn

tu' ttfc Ia C)' cac vi trf bftt lien tl)C cua k~t cftu dien hinh !a nut 6ng .41

tri va gia tri chinh xac cua n6 phl) thu9c vao di!ng hlnh hoc cua lien

k~t va cac di§u kien chju titi (H.l.l)

Kholmg th6·i gian trung binh giUa hai l~n lien ti~p di qua mtfc

khong vo·i ti~p tuy~n dtro·ng cua m9t qua trinh ngftu nhien xet theo thc)'i gian

3/ Ung suit danh nghia:

La tfng sufit dtrQ'C xac djnh tu· cac di[c trtrng CUa ti~t dien cac phftn tlr va cac n9i ltrc 0' dftu cua phftn tu

cac s6ng ti!O nen Slf bien dQng khong deu cua mi[t bien va cua

chuyen d9ng cac phftn ttl- nu6·c trong moi tmo·ng bien S6ng ngiiu

~-~ l+l

- f>Qllll 6ng co chiru dAy tlir1g

•

'

~ ··'

'

nhi(~n c6 th~ dtrQ'C bi~u dien bhng gi/J.i tJcb bch t6ng Cong CUa cac s6ng hinh sin c6 cac chi@u cao , chu ky, pha va cac hu6·ng khac nhau

51 C:ic s6ng d€u

Ut cac s6ng mot hu6·ng v6·i chuyen dong cua cac philn tu nu6·c

dtrQ'C gay ra do Sl! bi~n dong d@u di(n CUa mi(t bi~n

La du·cmg cong bi~u dien cac lien h~ thqc nghi~m gia·a bien do tfng suftt ( chl xet phfl.m vi bi~n d0ng ) va s6 chu trinh tfng sufit gay

ra pha buy

,

7/ Tr.ang th:ii bien:

Ut m(lt di@u ki~n mo ta s6ng bien trong m9t khoang thcl'i gian xac dinh sao cho c6 di[c tlnh duQ'c bi~u di"en nhu Ia m9t qua tr!nh ngfiu nhien du·ng (con g, 0i Ia tr;mg thai bi~n ngKn hitn); vi d\l nhtr trfl.ng thai bien trong m()t co·n bao

8/ Chieu cao s6ng dang ke:

Ut ' chi@u cao trung blnh cua 113 cac s6ng c6 chi@u cao 16·n nhftt

trong tong SO cac s6ng quan Sat dtrQ'C cua m(lt trfl.ng thai bien

9/ Phan ph6i diii h;m cua s6 gia lfng suit

Ut tilt dt cac bi~n d()ng tfng suilt xay ra trong toan bo do·i s6ng cong trinh ( tilp ho·p ttl- tilt ' ' ' dt cac trfl.ng thai bi@n ) c6 bien do va s6

chu trinh du 16·n de c6 the gay ra pha buy moi

H~ s6 tilp trung tfng suilt d6i veri mot thanh phfin tfng sufit nao

d6 xet t;ti mot nut 6ng Ia - d s6 gili'a tfng sufit di~m n6ng va tfng sufit

Phcrang phap lu[!n thief ktlmoi kel cf/u MSP- Vi¢'n XD CTE- JCXJFFSHORE 17

2 C~u tao hinh h<;>c nut 6ng

hpc cua nut ffng dov gilm :

LO!li nut 6ng do·n gilm Ht IO!li lien k~t c6 di!ng dO'n gilm n6i

e - G6c hQ'P gifra thanh chu va thanh xien;

g - Khoimg each gifra thanh xien khlw sat va thanh xien chiu

t - chi~u day ctia thanh xien;

T - chi~u day ctia thanh chti;

, = t I T f3 = d I D y = D I 2T

ki~n nhu sau [ xem H.1.3 ]:

305mm (12 in.)

hoiic dilng thep

dOi\U t6i thi&u b~ng duo·ng kfnh d cua thanh gi~ng hay 610mm (24

, ) k~ ' ~ "·

gifra cac thanh xien la 51mm ( 2 in ) hoi[c d& giam bO't chi~u dai yeu

i )

!J

sau

3/ Phiin lofli cac nut ifng do11 gi!m

Cac nut 6ng c6 thS c6 cac lo!li co· ban nhu tren cac hinh ve

Nut d;mg T - tren hlnh 1.4

Nut dp.ng K - tren hlnh 1.6

Nut dp.ng TY va KT - tren hinh 1.7

Do l~ch tiim cua cac nut duQ'c biSu di8n b&i kholmg each e nhu

tren hlnh 1 8

- Cac nut ghep chbng ( xem hinh 1.9 ) : trong cac nut nay c6

gi~ng kia qua m6i han ghep chbng lien ket gia'a cac thanh d6

gi~ng pl11,1 thl c6 cilu t11o ghep ch6ng nhau ( xem H.l.l 0 chi tiet A )

(b) Dp.ng lien k@t c6 thanh chu mer rong duc)'ng kfnh tp.i vi tr1

nut nhu tren hlnh 1.10 chi tiet B

(d) Lien ket c6 cac thanh gHing ph1,1 duQ'c d!it each xa nhau de

tang cuo·ng bo·i cac go· d!it o· ph!a trong holic ph!a ngoai 6ng N6i

1 FJ{} sfiu nude nh6 ho77 122m.( 400ft )

2 Kit c!fu c!Jfin dif duq·c chif (ao bcH v_iit lif}u

* Tnruc nam 1986 ,/\PI d~

cho ph6p sl'r dtmg m(_)t phmmg ph£1p lhl'll gii\n u6tinh mi'li b:'\ng ddt dtmg d(_) b~n t.Tnh cua m6i ncii duvc Xflc d!nh thco Crng suit danh Phirong philp tlnh dtroc de nghi nlur sau : nghl~1 ell~! thanh giftng v~tl\rc dt ch\JC thui1g lhanh chi'1 '

1) Ui1g suit phftp qrc d;ti trong thanh giiing (Gdm ling suit d\JC true vi\

(rng sua\ do uOn)do ti\i trqng thiOt kO cua mOi tnr(ing khOng dm_t~ Vlf\)'1 qu{J

20 K~i (138N/nun2) l;ti ciic nf1t ; 2) Ui1g suit lio'p ch\JC thl'mg qrc d;ti do 1ili trqng thi6t ko' eli:! mOi lnrt'mg

ld10ng dtrgc wcyt qu{J I 0 K~i(69N/mm2)t<;Li cflc nfll giao nhau (X)

khOng c(>

tang cm'tng.(xcm phnn ph an I o;1i n(Jl trong chtrang I m~c JV) ;

3) Ctc nul phfrc t~p c6 chOng Inn phai dtrcyc thio'l ko' ]chOng ·c6 dtc Chl'\

gi5n do~n d(_)t ng(>l ,sao cho cmlng d(_) c~rc d~i ci'ia nul c6 th6 d;1t t {yj cmlng

dQ deo ella die phdn ti'r dlf\1C ghcp taj nul, Vii 4) Ung suit di6m n6ng c~rc d;li do tili lrQng thiCt kc cila mOi tnr(mg phi\i ld10ng dtrqc vuqt lJllft 60K~i(414 N/mm2) hay bien d<oJng elW

di6m n6ng ld10ng vuqt guf1 0,2%

· Trong ci1c tinh tofm , d1c irng sun! giai h;m n(>i chuqg duvc g\>i 1~1 cfJC

(mg suat elm trinh cho pliep

,_

'-'·

dfi-cltra ra mot plnrong ph{tp di tic'n de tinh mi'Ji drm giiin , trong d!J dil thira

diem n6ng elm ph6p l'lnrrmg phirp nay bao gdm viyc thic't kc' til cii ciic nirt

6ng phi\i d?!m b?!o eire inig suil i(m nhit t:.ti diem n(mg khOng drmc vmr(

qua img -~uit diem n(mg c\rc d;ti cho ph6p Trinh t \T tinh toim ci'ra phmrng phitp ni\y dtr~rc ncu i'r dtr!ri dny

phtro·ng phap do·n gi~m

:rrlnh ttr tlnh t9an ~noi nlm du·o·c m6 tit du·O'i day Itt lhich ilQ'p

cho dieu ki~n l s6ng dien hinh o· Vlll1g vjnh Mexico, nlmng cOng Cll thi'

Viec tlnh toan nay duqc thl!·c hi en- theo trinh tl!· nlm sau:

l Chon so· dO k~t cftu ci~ tinh toan tren may tfnh khi cong trlnh c\·

•<-Phuong phap Ju,1n thjt:i kt:'mrh kt:i c.lu MSI'- \-'J~n XD C773- JCOFFSHORE 22

FOR OPEN BROAD CONTINENTAL

OF WESTERN LOUISIANA AND

<

1-/-•

Pburmg pMp lu{ln tbiei ke'moi kei c/iu MSP- W~n XD CTB - ICOFFSHORE 23

d(lng cua s6ng len ket cfiu dtrQ'C tfnh ca lmh hll'O'ng cua tri~u nhtrng

' khong ke gi6, dong chay va tn;mg ltrQ'ng ban than; trong d6 su dl,mg h~ s6 vtr0·t tai bling I ,0

3 Thtrc hi~n tlnh toan tlnh d6i v6'i h~ ket cfiu - n@n dih d@ xac djnh cac tfng suiit danh nghla cua cac phfin ttl- ket ciiu Cfin tlnh v6·i bOn

huo·ng s6ng t6'i ( chlnh di~n mi(t ben va hai dtr<'i'ng cheo ) va cac vj trf d;tc tmng khac nhau cua con s6ng

4 Tinh tfng suftt cue b(l ctrc diti t!li d.c mH 6ng ( t!li cac " di@m n6ng " ) ; C6 gia trj b~ng tfng Suftt danh nghra C\fC diti CUa CaC phfin

•.fng suat cue b(l C\fC diti t!li mot nut ong Ia gia tri C\fC diti cua bieu lhtfc sau, dtrQ'C tlnh ca v6·i dfiu cua thanh chu va thanh gi5ng CUa nut 6ng:

SCFaxfax + .YTSCFipbfipb )2 + ( SCFopbfopb )2 (2.1)

v6·i de nut do·n giim nhtr cia phan loiti o· chuo·ng 1, muc IV.2.3 - Cac h~ s6 SCF trong cac tai li~u klu\c c6 th@ c6 cac gia trj I6·n ho·n

5 Xac djnh tfng suat cue b(l C\fC diti cho phep (Sp) : dtrQ'C thtrc hi~n dtra tren CaC d6 thj hinh 2.2 Va 2.3; CaC tfng SUftt nay pfw thn(k vh:: :

De• sau nu6·c

\ ' I > • ' ]

1! ln p.1an tu tnan 1 ' · ·' ·'···o'·ng cong LV~d ,;,,

1'/urong ph/Jp lu[Jn thiei ke'moi kei c,1u MSP- W!!n XD CTB -JCOFFSHORE 24

6 D6i chieu tfng suat c1,1c b() ctrc d!li va tfng sufit eve b() ctrc d!li cho phep ; d~ tlnh h~ s6 dtr tni" moi t!li mot vi trl d;ic tnrng cua nut

,

III Ket Iuan

1 Cftn hru y r~ng thiet ke moi da neu tren Jay theo dieu ki~n bien t!li klm vtrc Vjnh Mexico viln c6 the stl- d1,1ng cho tlnh toan cac cong trinh bi~n t11i khu VlfC Dong Nam A B()'i vi da s6 cac cong trrnh '

bien o· khu VlfC nay du·q·c d;it t!li d() situ kho1mg tu· 30 100m ( 100

( 7,6 - 13m) [17] Trong khi d6, o· cung d() situ nuo·c, s6ng thit%t ke

trong API c6 chieu cao 16'n ho·n so v6'i khu vtrc Dong Nam A, trong khoang tu 60 - 70 ft ( 18,3 - 21,3m ) Dieu nay dtrQ'C thfiy ro tren

h1nh (2.1)

Do viiy trong truo·ng ho·p nay tfng sufit Cl,JC b9 ctrc d!li cho phep c6 the dn phai duq·c dieu chinh l<ti cho thlch hq-p biing each ke den anh huo·ng cua cac chieu cao s6ng khac nhau each tien hanh duq·c neu trong_API-RP2A [8,9]

2 Nhuq·c diem chinh cua phuo·ng phap tlnh moi do·n gian Ia khong xet d~n tiip h0·p cac s6ng thuo·ng xuyen, n6 giai thich ban chfit quan trong nhfit cua hi~n tuq·ng t1ch IUy pha huy moi trong ket du chan de MSP Thtrc te phfrn lo·n cac tbn thfit moi duq·c gay ra tu· cac

3 Thtrc te plmo·ng phap nay chi dtrQ'C Stf dl,lng nhu mot danh gia so· bQ hoi(c d6i khi con Stf d1,1ng d6i vo·i cac ket cfru khong dn

quan tam nhi~u d~n hi~n tuq·ng moi

4 D6i vo·i cac kt%t cfiu chan d~ MSP, n6i chung nhfit thi€t phai tinh toan chi ti€t ve moi, nh1lt Ia ket du o· d9 situ nuo·c lo·n ho·n 400

ft ( 122m ) hoiic c6 chu k)' rieng lo·n ho·n 3 sec

Oic ti.ti tr9ng nay Ia cac Uic d()ng cua m6i truc'tng va cac

doc, pho huo·ng Ian truyen va xac suat tich Joy;

chi~u situ;

do baa

Cac bi~n d()ng tren

-'

Phuong pMp Ju,1n thi!t kl mbi klt clfu MSP- Vfen XDCTB~ICOFFSHORE 27

.Tac dong quan trong nhih gay ra t6n thfit m6i trong k€t du thuo·ng Ia do s6ng; vi n6 gily ra titi trong c6 chu ky va tai trong va cham ( d6i v6-i cac phftn tu o· liin c(in m;it nu6-c trnh ) Trong thtr_c

Ia chl quan tam Mn s6 gia cua tfng suih do c{tc thi tr0 ng gay ra

Di~u nay phil hq-p v6·i cac khuy@n nghj v~ tlnh m6i trong hftu h@t

cac Tieu chuiin Quy phf!m c6ng trinh bien, trong d6 da dua ra cac duo·ng cong moi S-N va gia thu rhng chi c6 phftn bi@n dong cua cac tfng suftt Ia gay ra t6n thftt m6i, c6 nghla Ia cho phep bo qua anh huo·ng cua tfng suftt trung blnh

Trong chuo·ng nay se d@ c(ip d@n vi~c tinh mbi chi ti@t d6i v6-i cac nut 6ng thea quy tile t6n thfit tich lay do m6i cua Palmgren-Miner dtra tren cac khuy@n ngh] chu y@u cua API-RP2A-LRFD, BV, DnV va Lloyd s Register Tuy thea m6 hinh thi trong s6ng tac dong len k@t diu duq-c mo ta bo·i df\ng ti~n djnh hay xac suftt, c6 th€ su d1,mg cac phtwng phiip chu y~u sau day d€ tinh m6i chi- ti€t :

- Phu·o·ng phap ti~n djnh

- Phuo·ng phap ph6

- Phu·o·ng phap mo phong

Hai plmm1g phap sau danh cho truo·ng h0·p mo til sr>nf lheo

x{Lc suiit

Cac phuo·ng phap nay duq·c di~n tit !rim tilt nlm smr

II Phuo7lg pMp ti€n djnh

S6ng o· day duq·c bi€u di~n bo·i mot lo;tt cac s6ng d~u vc>·i

cac chi~u cao va chu ky khac nhau T6n thilt tlch Jay moi dai h(ln duq·c xac djnh bo·i s6 gia cua cac bien d9 tfng suiit do cac thi trong

s6ng d~u gay ra

'

lieu cia du 0·c dung trong phuo·ng phap pho ( chieu cao s6ng dang k& Hs va chu ky trung blnh cua s6ng Tz va cac phb nang Iuo-ng cua s6ng )

2 Tr!nh tl! tlnh toan moi

Tm6'c khi di vao trinh bay chi tiSt ba phu·o·ng phap t1nh moi

bien d.iic trung c6 c:ic dflng :

·so· df> vu· 0·t mtfc chii:u cao s6ng ( hay du·o·ng cong tlch luy '

s6ng ) duq·c xac djnh dtra tren so· do phan phoi cac s6ng ( de sLl·

d1,1ng cho phuo·ng phap til:n dinh ) ; ho;tc

Cac phb nang lu·q·ng cua s6ng ( d@ sLl· d1,1ng cho plmo·ng '

phap pho va phuo·ng phap m6 phong )

2/ TlJI[c hi?n tmh to:in kit ciu

( bhng phuo·ng phap til:n djn11 hay ngau nhien ) d& xac dinh cac phim tfng cua kSt diu, tu· d6 tim du·o·c tfng suilt danh nghla trong cac phftn ttl- ki:~t cilu do cac ll!c s6ng tac d1,1ng gay ra,

ke den khi tinh toan ket diu

~

•

<

"di~m ·n6ng" 0' vj tri cac giao dien tfli nut 6ng bhng each Stf dung thlch ho·p cac he s6 t~p trung ling suft ( SCF )

.('

Cac hieu tfng vi mo t<ti chan cac m6i han duo·c phan anh trong viec lqa chon thich ho·p du6·ng cong moi nay

quy t~c Palmgren-Miner c6 k€ d§n viec xem xet cac hieu tfng cua

ca tfng suih toan th~ va ling sufit c1,1c b(\ Cac ling suiit dl.n phai duQ'c t6 ho·p theo sl!' phan ph6i dai hf!n cua ling sufit

khai thac dlf ki~n cua k~t dlu ( tlic Ia lily he s6 an toan = 2.0 ) DOi vo·i d6·i s6ng moi thi~t k~ n6i chung, tl s6 tich lOy t6n thfrt moi phai khong duQ'C VU'Q'! qua do·n vi ( Dr:;:; 1,0 )

thO'i gian do·i s6ng moi thq·c t~ VU'Q't qua do·i s6ng dq· ki~n l1~U c6

yeu chu Viec ti~n hanh nay duo·c l~p l;ti dOi vo·i tilt cit c{tc nut,

d~n khi toan bo ket cftu duo·c thiet ke hoan toan khOng xay ra pha huy rnoi

3 So· dB kh6i cua 3 phuo·ng pMp chlnh '

de tinh toan moi chi tiet

So· dB kh6i cua 3 phuo·ng phap cia neu tren duo·c bi~u diSn nhu tren hlnh 3.1

,·

,

:

_ Trong moi t!nh toan moi d~u din thi€t c6 dfty du thong tin v~ m6i tmo·ng s6ng bi~n D'ih nay doi hoi phai dflu ttr nhi~u c6ng stfc va tho·i gian Phai thu th~p duo·c du cac s6 lieu di\c tmng cho cac di~u kien hai duo·ng hoc t(li vi tri xiiy dtrng c6ng trlnh ·

C6 th~ c6 nhi~u d(lng s6 lieu va din phai ltra chon sao cho phu ho·p vo·i cac phtrO'ng phap djnh stl· dt,mg d~ t1nh toan moi Tuy nhien, deli vo·i m6i d<~ng s6 lieu, m6i tmo·ng s6ng du0·c xac djnh bch m9t lo<~t cac tr<~ng thai bi~n, trong d6 m6i tr<tng thai bi~n duq·c

di[c tmng bo·i m9t pho nang luo·ng s6ng cua n6 cung vo·i cac thong s6 vitt ly va m9t xac sufit xufit hien (tinh theo % cua th6·i gian)

2 Oic d11ng bieu dien , cac tr11ng thai bien

C6 the duo·c su dvng nhu sau :

m9t titp ho·p ttl· 60 den 150 tr<~ng thai bien_

Khi mu6n stl- dt,mg m9t s6 lu· 0·ng tcli gian cac tr(lng thai bi~n

& tfnh toan cilc phan U'ng cua k~t du thi phili chon thich hcrp cilc

tr<tng thiii bien di\c tmng de xay dtrng so· do phan phoi s6ng Hinh 3.2 minh hoa each thi~t lap duo·ng cong tich loy tu so' ctb phan phcli s6ng (H3.2b); va so· db phan phcli s6ng c6 th~ lap duo·c ttl· m9t boa gi6 (H3.2a)

Ham m~t d9 xac sufit cua chi~u cao s6ng trong m9t tr<tng thai bi~n c6 d<tng di~n hlnh cua phan phcli xac sufit RJyleigh (xem

Tinh k& clfu trong

mi~n thOi gian

I

Ung sulft do song Mu

Diwng cong moi I

I

Tinh k& diu lrong Tinh kei diu tr·ong

("rich phnn hing bt'n.tcl

ngfin hl!n ngi\u nhien r1l a

L1,1oc dtl irng sufit

dai h<In

Tl sO T6n that moi tich li:iy (thco lufit P-Ml

I Dm song moi

Thii!t k@ I

Hinh 3.1

Sa d6 khoi t Ua 3 phucmg phap tinh moi chi tiel:

doi vm Cong trinh Bi~n co djnh

I

~ c::

Chu ky trung binh qua mtic khOng Tz(s)

S{i s6ng tich liiy I nllm

Chi~l! cao s6ng ( ft) Full wnvc climnte

d) D6 tht tich Jfiy chi&! cao song

Hinh 3.2 Trinh tl! xAy df!Dg d6 th~ tich liiy chi&! cao song

Cac gia tri tlch loy chi~u cao s6ng du·0·c th~ hi~n tren ct6 thi theo quan h~ vo·i chi~u cao s6ng tren gifty xac suftt d;mg tuy~n tinh lo¥a, trong d6 s6 lu· 0·ng s6ng vu·_o·t qu{; mot gia ~ri nao do ctuo·c bieu cti'~n tren thang loga ( xem do thj tich loy chieu cao s6ng tren hlnh 3.2d )

Trong thl)'C t~ phftn lo·n cac d;mg d6 thi nay c6 ditng duo·ng

thang, do vily c6 the ngoili suy de tim chieu cao s6ng doi ;y6·i mot chu ky l~p l<ti nao d6 cho truo·c

Hlnh 3.3 Ia mot VI ell) cua SO' dB phfln ph6i s6ng cho duo·i

d<tng mot bimg sO lien he giu·a Hs va Ts, Ia k~t qua thu thiip s6 lieu s6ng trong tfrng 2 gio· keo dai trong 8 nam t;~i cling Kashima ( Nhilt ban ) trong ra Th<\i Sinh buo·ng, tili vi do 35052 Biic va kinh do 140045 Dong [18]

Cac con s6 nhm theo cac hang tren ctB thi nl so lu 0·ng de s6ng quan sat clu· 0·c c6 cung chi~u cao vh chu ky; con cac con s6 trong e<k vong tron Ia clanh gia phfrn tram cua chung d6i v6'i toan

bo s6 s6ng quan sat duq·c ( 32.346 s6ng ) vh con s6 c\· trong cac hinh chu nhiit ct@ chi do d6c cua cac s6ng Hs

N~u SO' d6 phan ph6i s6ng tiip trung thanh mot Ct)m thi phai

s6ng va di[ng hinh hoc cua k~t cfiu, va tfnh phi tuy~n CUa )l)'C dm

co· chillu cao so s6ng ' s6 s6ng chillu cao cac diem thu(lc dtrang

21 BiBu ditn ph6 d6i vdi m/Ji trflllg thai biBn

Cac tr;mg thai bi@n , duq·c coi nhu· !a cac qua trl.nh ng§.u nhien ,

dung nen c6 the duq·c m6 ta bc'ri cac ph6 m~t d9 nang luq·ng s6ng

Bi@u thtfc giai tlch cua cac ph6 nay phai phan anh dtrQ'C bg r9ng

va d;mg cua cac ph6 d~c trtrng cho khu Vlf'C bi~n d\nh x'iiy dtrng c6ng trl.nh

, N6i chung lo(li ph6 Pierson- Moskowitz cai bien dtrQ'C su

Ph1ro11g phap Juiin thiBt kt moi kBt cfu MSP- Vjen XDCTB-ICOFFSHORE 35

S(ro) - Mfit do phb nang ltrQ'ng

ro - Tlin s6 vong cua chuyen dong s6ng, c6 lien he ro=2rr IT

T - Chu ky s6ng

31 So· d6 ph§n phtfi s6ng c6 hzr611g Jan truytn

- Chu ky trung blnh cua s6ng qua mtfc kh6ng ( Tz )

- Huo·ng chinh cua s6ng

Vl.j'C va ket qua cia chinh Jy din thfin

nang luQ'ng s6ng trong mQt tr;mg thai bien theo cac huo·ng khac

Phuong pfufp Ju{in thift kt moi k!t cifu MSP- Vi{Jn XDCTB-ICOFFSHORE 37

N@u n = 0 : ttwng tfng vo·i tnr6·ng ho·p nang luo·ng s6ng

phan b6 d~u nhau t<ti m0i huo·ng

N~u n = 2 : thlch hqp vo·i tr<tng thai bi~n do gi6 gay ra [1]

N~u n = 4 : thlch ho·p vo·i tm6·ng ho·p bi~n c6 da gi6 ng~n

lam h<tn che qua trinh Ian truyen cua s6ng [9]

III Tinh toan k@t du MSP

de xac djnh tfng suat

1 Mo hinh k8t d.u MSP K~t du M~lP duo·c m6 ta bo·i h~ khung kh6ng gia~ d~ tlnh moi, dn xet d~n tilt ca cac d~c trtrng quan trong khi t1nh toan k~t cilu

- D9 ctfng cua k~t cilu

- Kh6i luo·ng k8t cilu

- S!!' hao tan nang ltro·ng khi di d9ng ( h~ s6 giam chtln cua k~t d.u )

- Cac tinh chtlt cua tai trong dung d~ tlnh toan k~t du

- Cac y~u t6 n~n m6ng cua MSP lien quan d~n tlnh toan d1 h~

Tmo·c tien, m6 hlnh tlnh to;:ln k~t du bao gbm cac phfin ttl·

dftm Khi tlnh moi dn xet d~n t!nh chilt ngfiu nhien cua tfng suilt o· dftu cac phftn ttl- D6i vcri cac ph fin ttl- " nh<ty cam " vo·i moi c6 th~ cftn phai dtra vao cac bb sung hay bi~n dbi nao d6 khi cfrn thi~t

Milt khac n~u k8t cilu c6 tlnh chilt bilt d6i xtfng v@ d9 ctfng hay phan b6 kh6i luo·ng, c6 th~ gay ra hi~n tuo·ng xo&n dang kt Ltic nay dn phai xem xet d~n dlic di~m d6:

' Sau day ta se diem qua tung dlic tnrng quan trong khi xay

, ' (' " t

d!fng mo hinh tmh toan ket cau

II Di} cling cua kit cffu :

M6 h)nh t!nh toan k@t cilu din phai xet d~n Slf phan b6 dQ

ctfng cua n6 tren ca 3 phuo·ng M6i lien k~t gifra cac phftn ttl- cftn duqc m6 hinh h6a sao cho vi~c t!nh toan tfng suilt t<ti dftu cac phftn ttl- nay phai phu ho·p vo·i vi~c t!nh to an moi sau nay

1-Phuong ph:fp Ju~n thitt k! mOi k!t ciu MSP- Vi.en XDCTB-JCOFFSHORE 38

D6i vo·i c:k ph~n tu cua ket du chan d€ MSP thong thuo·ng, tfng suiit danh nghla tai cac thanh gi~ng phai dtrq-c t!nh tai

giao diem CUa cac dtro·ng trt,IC thanh gi5.ng Va thanh chu ( thanh dtfng )( xem hlnh 3.4 )

Khi thanh chu c6 duo·ng klnh lo·n va thanh gi~ng ngrm, din

phai xet den d(\ ctfng Cl,lC b(l cua nut M(lt phtro·ng phap m6 hinh h6a cia dtrQ'C su dl,lng d@ tlnh toan d(\ ctfng nut Ia m6 phong d(\ ctfng thanh chu tai vj trJ giao di@m cua duo·ng trl,lC CaC thanh, va

be milt thanh chu nhtr Ia m(\t lien ket ctfng vo·i cac lo xo tren b@

milt tuq-ng tmng cho d(l mem cua vo ( ttfc Ia thanh chu ), ttl· d6 c6

dling va cac khung giang ngang cGng can dU'Q'C ke den

Ngoai ra cGng dn phiti xet den cac philn tu ket ciiu o· Ian

can vung dao dong s6ng de phl,lC Vl,l cho viec tinh moi sau nay doi vo·i cac ph~n tu Cl,lC b6 di[c trtrng cua k€t du Cii.n xet ttro·ng tl)' ca d6i vo·i cac philn tu o· sat day neu cac 6ng dtfng du· 0·c xem nhtr n~m ca trong m6ng ket cilu

Viec m6 ta cac thanh philn ph1,1 cua ket du nhtr ban nut,

bim ch6ng lun, ban diin hu6·ng cbo cac 6ng dtfng,v.v c6 th@

kh6ng dtrQ'C xem nhtr cac ph~n tu dilm, rna Ia cac ph~n tu vo, tilm hoi[c kh6i khi su d1,1ng phuo·ng phap philn ttl· ha·u hftn

D(l ctfng cua san boong cii.n phai du·o·c m6 ta d~y du d@ phan anh dtrQ'C dung dKn Slf Jam Vi~C diJng tho·i gia-a ket cfru chan

de va ket cilu san tren dlnh chan d€ '

H~ s6 d6 cling cua ket du m6ng c6 tb@ dU'Q'C su dl,lng theo m() h)nb tuyen tinh, n6 bi@u di~n cac phan ll)'C cua ket cftu, cGng thay dbi theo chu ky khi chiu tac d6ng cua cac trang thai bi@n, cac h~ s6 nay tham gia dang k@ vao tbn thftt moi cua MSP

Phuong ph:fp /ufin thi!t kf mOi ktt ciu MSP- V/en XDCTB-JCOFFSHORE 40

M6 hinh kh6i hT<;mg d~ tlnh taan k~t du baa g6m :

- Kh6i luo·ng thep trang k~t du

- Kh6i lu 0·ng thi~t bi

- Kh6i luo·ng cac 6ng dtfng

- Kh6i luo·ng cac k~t cilu ph1,1 tr0·

- Kh6i lu0·ng vita ba·m tram

- Kh6i luo·ng ha bam ( dl!' ki~n )

- Kh6i luo·ng nu6·c trang long phfln tu k~t cilu

- Kh6i lu0·ng nu6·c kern

Khi tinh ph1tn tfng dong ll)'C hoc chung cua k~t ciiu, Stf dl,lng m6 hinh quy kh6i ltrQ'ng v~ cac nut cua k~t cilu Tuy nhien m6 hinh nay kh6ng dtrQ'C Stf d\mg khi trnh phltn tfng dong CI,IC bo D6i v<Yi nhll'ng phfln tu naa ci'in thi~t, phai xet d~n phan tfng c1,1c bo nay ( xem hinh 3.5 ) v6·i m6 hinh kh6i luo·ng dung nhu thl)'c t~

kh6ng quy v~ nut )

V[ d1,1 tren hinh 3.5 gi6·i thi~u CaC k~t qua nghien ctfu S\)' thay dBi tai tr0ng s6ng C\JC bo cl)'c diti thea do sau nu6·c d6i v6·i

mot phlin ttf di~n hinh; cha thtly n6 giam thea quy lu~t ham mu

khi xu6ng phla day bi@n

Kh6i lu 0·ng thi~t bi khi dtra vaa m6 hinh chung cua k~t du,

hu6ng Stf dl,lng n6 cla dl)' ki~n N~u kh6i luo·ng cua thi~t bj thea

dl!' kien Ia c6 thay d6i dang ke trang tu·ng thch ky khai thac c6ng

trinh thi clin thl!'C hi~n cac tinh taan doc IP,p va xet t6 ho·p cac t6n

thilt moi

Kh6i lu0·ng nu6·c kern c6 th~ du0·c danh gia nhtr Ia kh6i

thea doc trl,IC cua tung phfln ttf k~t ciiu va cac ctlu ki~n ph\l trQ',

3/ Str hao tan niing luqng khi kft ciu dao d{}ng

H~ s6 dm daa dong c6 imh huo·ng quan tr0ng d~n t!nh taan

dong d6i v6·i k~t du MSP

Nen lily gia trj be ha·n d6i v<Yi bi~n c6 s6ng nh6