tai trọng lên dàn khoan

 Lý thuyết sóng tuyến tính linear wave theory, Lý thuyết sóng Cnoidal sóng nước nông,  Lý thuyết sóng đơn, lý thuyết sóng đơn giản sóng điều hòa hoặc sóng hình sin,  Lý thuyết sóng S

TS Nguyễn Danh Thảo ThS Đặng Xuân Trường

Liên hệ:

BM Cảng – Công Trình Biển Tel: 08.3863.8431

Email: ndthao@gmail.com

Email: dangxuantruong@hcmut.edu.vn

Blog: dxtruong.blogspot.com

Tải trọng tác dụng lên công trình ngoài khơi

Dòng chảy

Tải trọng khác

Sóng

ngoài khơi

 Sóng trên bề mặt đại dương được hình

thành do nhiều nguyên nhân như: gió ,

sóng gió là loại sóng xảy ra thường xuyên

và có tác động lớn đến công trình biển.

 Vì thế, trong thiết kế xây dựng công trình

ngoài khơi cần xét đến tác động của sóng gió , đặc biệt là do gió bão gây nên.

 Sóng gió thường là sóng không đều ,

tính thay đổi theo thời gian và không gian.

hướng chính thì luôn phù hợp với chiều

nằm ngoài phạm vi tác động trực tiếp của trường gió và khi gió chuyển hướng.

Sóng đều Sóng không đều

Sóng có chiều cao và chu kì sóng không đổi

Sóng có chiều cao và chu kì sóng thay đổi theo thời gian

và không gian

 Lý thuyết sóng tuyến tính (linear wave theory),

 Lý thuyết sóng Cnoidal (sóng nước nông),

 Lý thuyết sóng đơn, lý thuyết sóng đơn giản

(sóng điều hòa hoặc sóng hình sin),

 Lý thuyết sóng Stokes (sóng nước sâu),

 Lý thuyết sóng hàm số dòng (Stream Function

Theory)…

Hình 2.1:

Hình dạng sóng

có chu kỳ của một

số sóng

Hình 2.2: Phạm vi sử dụng các lý thuyết sóng

toán công trình biển phụ thuộc vào từng điều kiện

cụ thể như sau:

 Lý thuyết sóng Airy (lý thuyết sóng tuyến tính): sử

dụng đối với mọi vùng nước có độ sâu khác nhau.

 Lý thuyết sóng Stokes (lý thuyết sóng có biên độ

hữu hạn, từ bậc 1 đến bậc 5): thích hợp với những vùng nước có độ sâu nước hữu hạn.

 Lý thuyết sóng Cnoidal (bậc 1 đến bậc 3): thích hợp

có thể miêu tả tốt các hiện tượng sóng trong những điều kiện nhất định, thỏa mãn được các giả thiết đặt ra

 Lý thuyết sóng biên độ nhỏ hay lý thuyết sóng

tuyến tính là lý thuyết sóng cơ bản nhất

 Lý thuyết này được đề xuất bởi Airy (năm 1845)

nên được gọi là sóng Airy, dễ sử dụng và cho độ gần đúng hợp lý trong phạm vi rộng của các đại lượng sóng

dùng các lý thuyết sóng có biên độ lớn với độ chính xác bậc cao hơn so với lý thuyết sóng tuyến tính

 Mặc dù có những hạn chế nhất định trong ứng

dụng nhưng lý thuyết tuyến tính vẫn rất có ích, các giả thiết dùng cho việc triển khai lý thuyết đơn giản này vẫn có tính hợp lý nhất định và đã được dùng làm cơ sở cho nhiều nghiên cứu về sóng

 Đường mặt sóng η,

 Tốc độ truyền sóng C,

 Chiều dài sóng L,

 Tốc độ nhóm sóng Cg,

 Tốc độ phân tử nước u, w,

 Gia tốc phân tử nước ax, az,

 Dịch chuyển phân tử nước ξ, ζ,

 Áp lực sóng

 Quá trình truyền sóng được biểu diễn bởi các

biến số x (theo không gian) và t (theo thời gian) hoặc kết hợp cả hai, định nghĩa bằng θ = kx-ωt

θ có giá trị trong khoảng từ 0 đến 2π

 Một cách đơn giản, sóng chu kỳ có hình dạng cố

định truyền theo phương ngang có thể được mô

tả thông qua chiều cao sóng H, chiều dài sóng L

và độ sâu nước d

 Điểm cao nhất của sóng là đỉnh sóng và điểm

thấp nhất là bụng sóng Đối với sóng tuyến tính hoặc sóng có biên độ nhỏ, chiều cao đỉnh sóng phía trên mực nước tĩnh (SWL) và bụng sóng phía dưới mực nước tĩnh bằng với biên độ sóng

a Do đó a = H/2 , với H là chiều cao sóng Thời gian để hai đỉnh hoặc bụng sóng tiến của hai con sóng liên tiếp truyền qua một điểm cố định là chu

kỳ sóng T Chiều dài sóng L là khoảng cách theo phương ngang giữa hai điểm giống hệt nhau

 Ngoài ra, còn có các tham số sóng khác như:

 Tần số góc ω=2π/T,

 Số sóng k=2π/L,

 Vận tốc pha hay vận tốc truyền sóng:

C=L/T = ω/k

 Được đề xuất bởi Airy (năm 1845),

 Lý thuyết sóng Airy coi hình dạng mặt sóng có

dạng hình sin, chiều cao sóng H là nhỏ so với chiều dài sóng L và độ sâu nước d Kết quả tính

đã bỏ qua các đại lượng vô cùng bé bậc 2 trở lên nên sóng Airy còn được gọi là sóng tuyến

tính, hay sóng bậc 1.

Hình 2.5: Các thông số sóng tuyến tính

 Độ lệch mặt sóng η chỉ khoảng cách từ bề mặt

sóng đến mực nước tĩnh và là hàm số theo x và

t Tại vị trí đỉnh sóng, độ lệch mặt sóng bằng với biên độ sóng a và bằng một nửa chiều cao sóng

(H/2)

 Phương trình cơ bản của động lực học sóng là

phương trình Laplace, dựa trên nguyên tắc bảo toàn khối lượng:

(2.1)