Tính toán tuổi thọ mỏi tại chi tiết mối nối giữa chân để dàn khoan và topside có tải trọng lớn

Đề tài “ TÍNH TOÁN TUỔI THỌ MỎI TẠI MỐI NỐI GIỮA CHÂN ĐẾ DÀN KHOAN VÀ TOPSIDE CÓ TẢI TRỌNG LỚN” nhằm phân tích tính chất nguy hiểm nhưng đặc biệt quan trọng của hiện tượng mỏi ảnh hưởng

PHẠM CÔNG KHANH

TÍNH TOÁN TUỔI THỌ MỎI TẠI CHI TIẾT MỐI NỐI GIỮA CHÂN ĐẾ DÀN KHOAN

VÀ TOPSIDE CÓ TẢI TRỌNG LỚN Chuyên ngành : Xây dựng Công trình biển

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS NGÔ NHẬT HƯNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Phạm Công Khanh Giới tính : Nam 5/ Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 14 / 10 / 1982 Nơi sinh : Nghệ An

Chuyên ngành : Xây dựng Công trình biển

Khoá (Năm trúng tuyển) : 2005

1- TÊN ĐỀ TÀI: “ TÍNH TÓAN TUỔI THỌ MỎI TẠI CHI TIẾT MỐI NỐI GIỮA CHÂN ĐẾ

VÀ TOPSIDE CÓ TẢI TRỌNG LỚN”

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Nghiên cứu, tìm hiểu và tổng hợp các khái niệm, các phương pháp tính tóan mỏi công trình biển cố định bằng thép của các tiêu chuẩn và quy phạm trên thế giới Phạm vi áp dụng của các quy phạm đó

- Phân tích, lựa chọn phương pháp tính tóan tuổi thọ mỏi của chi tiết mối nối giữa chân đế

và phần thượng tầng dàn khoan Áp dụng tính tóan tuổi thọ mỏi cho mối nối hình cone điển hình giữa phần chân đế và topside của 1 dàn khoan cụ thể bằng các phương pháp khác nhau

- So sánh kết quả tính tóan giữa các phương pháp tính tóan nhằm đưa ra những kết luận và kiến nghị cụ thể trong công tác thiết kế và chế tạo, lắp đặt dàn khoan biển

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/01/2008

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 17/07/2008

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Ngô Nhật Hưng

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN !

Qua quá trình nghiên cứu, làm việc nghiêm túc với sự nỗ lực lớn của bản thân cùng sự giúp đỡ, khích lệ to lớn của tập thể thầy cô giáo bộ môn Cảng – Công trình biển – Trường đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh cùng với các anh, chị em đồng nghiệp ở phòng Kỹ thuật sản xuất – Xí nghiệp Xây lắp, Khảo sát và Sửa chữa các công

trình dầu khí, đề tài “Tính tóan tuổi thọ mỏi tại mối nối giữa chân đế giàn khoan và

topside có tải trọng lớn” đã được hòan thành đúng thời hạn

Trước tiên tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới :

+ Thầy TS Ngô Nhật Hưng, bộ môn Cảng – Công Trình Biển - Khoa Kỹ thuật Xây Dựng - Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh

+ Anh Trần Sĩ Thái: Kỹ sư phòng Kỹ thuật sản xuất – Xí nghiệp Xây lắp, Khảo sát và Sửa chữa các công trình dầu khí - Xí nghiệp liên doanh Dầu khí Vietsovpetro

Là những người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp trong thời gian qua

Đồng thời tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành của mình tới các thầy PGS.TS Trần Minh Quang, TS.Trần Thu Tâm, TS.Nguyễn Thế Duy, TS.Trương Ngọc Tường, ThS Lâm Văn Phong, ThS.Trần Đình Chiến ThS.Bùi Văn Chúng cùng tập thể thầy cô giáo ở Bộ môn Cảng - Công Trình Biển là những người đã hướng dẫn, giảng dạy trong suốt thời gian qua để tôi có được kết quả ngày hôm nay

Xin chân thành cảm ơn các anh, chị em đồng nghiệp ở Phòng kỹ thuật sản xuất –

Xí nghiệp Xây lắp, Khảo sát và Sửa chữa các công trình dầu khí - Xí nghiệp liên doanh Dầu khí Vietsovpetro, đã giúp đỡ tôi trong thời gian qua

Con xin cảm ơn ba mẹ vì tình yêu thương vô bờ bến đã dành cho con

Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu có hạn cùng với một số hạn chế nên đề tài vẫn còn ít nhiều sai sót, kính mong các thầy cô giáo, các anh chị đồng nghiệp gợi ý và chỉ dẫn thêm để luận văn được hòan thiện hơn

Phạm Công Khanh

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Hiện tượng mỏi là quá trình tích lũy dần dần trong bản thân vật liệu, cấu kiện dưới tác động của ứng suất thay đổi theo thời gian Nhưng thực tế hiện nay, trong công tác thiết kế các dàn khoan biển cố định chúng ta chỉ xét đến các tác động lên công trình

mang tính cực trị Đề tài “ TÍNH TOÁN TUỔI THỌ MỎI TẠI MỐI NỐI GIỮA CHÂN ĐẾ DÀN KHOAN VÀ TOPSIDE CÓ TẢI TRỌNG LỚN” nhằm phân tích

tính chất nguy hiểm nhưng đặc biệt quan trọng của hiện tượng mỏi ảnh hưởng đến các công trình dàn khoan ngòai khơi; tính tóan tuổi thọ mỏi cho một vị trí mối nối nguy hiểm điển hình của dàn khoan đồng thời đưa ra những giải pháp nhằm hạn chế, khắc phục hiện tượng mỏi xảy ra trong công tác thiết kế và thi công lắp đặt dàn khoan biển

Luận văn bao gồm 6 chương với các nội dung chính như sau:

- Chương 1: TỔNG QUAN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

Nêu lên các khái niệm về lý thuyết mỏi và các hiện tượng mỏi, phân tích tính chất quan trọng của hiện tượng mỏi đối với đời sống công trình biển; sơ lược các phương pháp nghiên cứu, các quy phạm về mỏi đồng thời nêu rõ mục đích nghiên cứu mỏi của học viên trong đề tài này

- Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trình bày các định nghĩa liên quan đến việc tính tóan mỏi Khái niệm các lọai mối nối ống thường gặp trong các công trình biển Tổng hợp và so sánh các công thức thông số liên quan đến việc tính tóan mỏi theo các tiêu chuẩn, quy phạm khác nhau trên thế giớ Phạm vi áp dụng các các tiêu chuẩn, quy phạm đó

- Chương 3: TẢI TRỌNG TÍNH TÓAN

Phân tích các yếu tố môi trường biển tác động lên các công trình dàn khoan biển cố định như sóng, gió, dòng chảy….Mô tả các chuyển động của sóng biển theo 2 quan điểm tiền định và ngẫu nhiên, sự ảnh hưởng của tính chất động lực học tác động lên kết cấu

- Chương 4: TÍNH TÓAN MỎI TẠI MỐI NỐI HÌNH CONE

Đưa ra mô hình đặc trưng của một dàn khoan biển cố định có mối nối giữa chân đế

và topside Cụ thể là thực hiện tính tóan tuổi thọ mỏi tại mối nối ống hình cone giữa chân đế và topside của dàn khoan Sông Đốc A (SD-A)

Xây dựng sơ đồ khối tính tóan mỏi trong bài tóan này Phân tích, lựa chọn phương pháp tính tóan mỏi Mỏi tại mối nối hình cone sẽ đựơc tính bằng 2 phương pháp: Tính mỏi bằng chương trình tính tóan SACS và tính theo phương pháp giải tích (quy phạm DnV)

- Chương 5: KẾT QUẢ TÍNH TÓAN

Trình bày cụ thể các bước tính tóan và kết quả tuổi thọ mỏi bằng phương pháp giải tích cho mối nối hình cone giữa phần chân đế và phần topside của một dàn khoan cố định ngòai biển (Dàn khoan Sông Đốc-A)

- Chương 6: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ

So sánh kết quả tính tóan giữa 2 phương pháp tính mỏi (tính tóan mỏi bằng chương trình SACS và tính mỏi theo phương pháp giải tích) Trình bày những kết luận về các kết quả tính tóan trong luận văn, đồng thời đưa ra những kiến nghị của học viên về hiện tượng mỏi trong quá trình nghiên cứu và công tác thực tế trên các công trình dàn khoan biển

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

1.2.1 Các tác động lên công trình biển khi tính tóan mỏi kết cấu chân đế 13 1.2.2 Các phương pháp tính tóan mỏi 14 1.2.3 Các phương pháp phân tích mỏi đã được sử dụng 16

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Các định nghĩa liên quan đến tính tóan mỏi và cấu tạo nút ống 18

2.1.1 Các định nghĩa cơ bản liên quan đến tính tóan mỏi 18

2.2.1 Xác định ứng suất theo quan điểm tiền định 25

2.2.2 Xác định ứng suất theo quan điểm ngẫu nhiên 28

2.3 Cơ sở xác định các hệ số tập trung ứng suất (SCF) đối với các 32

dạng nút khác nhau

2.3 1 Phương pháp phần tử hữu hạn 32

2.3.3 Các công thức có thông số 34 2.3.4 Phạm vi giá trị của các công thức thông số 42 2.3.5 Nhận xét đối với các công thức thông số 43

2.4 Xây dựng đường cong mỏi S - N để tính tóan tích lũy tổn thất mỏi 49

đối với các kết cấu chân đế MSP

2.4.1 Định nghĩa về đường cong mỏi S-N 49

2.4.3 Đường cong mỏi S – N dùng để tính mỏi các mối nối ống 51

CHƯƠNG 3 TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

3.1 Các yếu tố tác dụng động của môi trường biển lên công trình 63

dàn khoan biển cố định gồm các phần tử mảnh

3.2 Mô tả tải trọng sóng tác động lên công trình biển 64

3.2.1 Mô tả tiền định chuyển động sóng biển 64 3.2.2 Mô tả ngẫu nhiên chuyển động sóng 68

3.3 Tải trọng sóng tính tóan theo quan điểm tiền định 73

3.4 Ảnh hưởng tính chất động lực học của tác động 75

CHƯƠNG 4 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN

4.1 Điều kiện môi trường để tính tóan tải trọng sóng 81

4.2.2 Sử dụng phần mềm SACS để tính tóan tuổi thọ mỏi 83

4.3 Phương pháp tính mỏi đơn giản của DnV 84

4.4 Sơ đồ khối tính tóan mỏi trong bài tóan 87

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ TÍNH TÓAN

5.1 Phương pháp tính mỏi theo quy phạm DnV 89

5.1.1 Chu kỳ dao động riêng của chân đế 89 5.1.2 Ứng suất danh nghĩa tại mối nối 90

5.1.3 Tính tóan hệ số động lực học DAF 92

5.1.4 Tính tóan hệ số tập trung ứng suất SCF 93

5.1.5 Tính tóan biên độ ứng suất 94

5.2 Tính tóan tuổi thọ mỏi tại vị trí mối nối hình cone 98

bằng chương trình SACS

5.2.1 Mô hình tính tóan theo chương trình SACS 98

5.2.2 Kết quả tính tóan theo chương trình SACS 98

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ

MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của ngành dầu khí, các dàn khoan đã và đang được thiết kế, xây dựng ngày càng nhiều trên thềm lục địa phía Nam Việt Nam, mà chủ yếu là các dàn kết cấu thép dùng trong nền công nghiệp dầu khí

Hiện nay, chúng ta đang dừng lại ở bài toán phân tích tĩnh lực với giả thuyết tải trọng sóng là cực trị, do đó thiết kế chỉ thỏa mãn điều kiện bền Nhưng trong thực tế, với điều kiện tác động ngày đêm liên tục của sóng, gió và sự ngập sâu trong nước biển của chân đế, các phần tử kết cấu và đặc biệt là các mối nối của giàn phải chịu tải trọng thay đổi lặp đi lặp lại nhiều lần Đây chính là nguyên nhân của một dạng phá huỷ thường gặp - phá huỷ mỏi

Trong quá trình học tập, công tác trực tiếp trên các công trình biển, nhận thấy tính chất phức tạp nhưng rất quan trọng của hiện tượng mỏi trong công tác thiết kế giàn khoan mới hay kiểm định các giàn đang khai thác, nên học viên chọn đề tài :

“TÍNH TOÁN TUỔI THỌ MỎI TẠI CHI TIẾT MỐI NỐI GIỮA CHÂN ĐẾ DÀN KHOAN VÀ TOPSIDE CÓ TẢI TRỌNG LỚN”

Nhiệm vụ của luận văn này là nghiên cứu các hiện tượng mỏi trong giàn khoan mà chủ yếu là tập trung vào mối nối giữa phần thượng tầng (Topside) và phần chân đế dàn khoan (Jacket), tổng hợp các phương pháp nghiên cứu tính mỏi công trình biển của các quy phạm trên thế giới, tính toán tuổi thọ mỏi của chúng bằng các phương pháp khác nhau và sau đó kiểm nghiệm kết quả thực tế ở công trình cụ thể

Nội dung của đề tài gồm 6 chương :

• CHƯƠNG 1 : - TỔNG QUAN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

• CHƯƠNG 2 : - CƠ SỞ LÝ THUYẾT

• CHƯƠNG 3 : - TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

• CHƯƠNG 4 : - TÍNH TÓAN MỎI TẠI MỐI NỐI HÌNH CONE

• CHƯƠNG 5 : - KẾT QUẢ TÍNH TÓAN

• CHƯƠNG 6 : - KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN

Trong tính tóan và thiết kế các công trình biển cố định bằng thép, trạng thái

giới hạn mỏi được xác định như là một trạng thái “tổn thất tích lũy” do kết cấu phải chịu các ứng suất thay đổi, trong đó sự tăng số lượng chu trình ứng suất là nguyên nhân gây ra phá hủy

Hiện tượng mỏi (hay sự mỏi) là quá trình tích luỹ dần dần trong bản thân vật liệu dưới tác động của ứng suất thay đổi theo thời gian Ứng suất thay đổi này làm xuất hiện các vết nứt mỏi, sau đó các vết nứt mỏi ấy phát triển và dẫn tới sự phá huỷ vật liệu Sự phá huỷ như vậy được gọi là phá huỷ vì mỏi

Phá huỷ mỏi của kết cấu có 2 đặc điểm quan trọng: Sự phá hoại xảy ra khi ứng suất tác động nhỏ hơn giới hạn bền của vật liệu, và tính chất phá hoại là dòn Như vậy một kết cấu chịu tải trọng thay đổi, dù được thiết kế thoả mãn điều kiện bền, vẫn có thể bị phá huỷ đột ngột sau một thời gian sử dụng, dẫn tới những thiệt hại lớn về tài sản và nhân mạng, đặc biệt là đối với các dàn khoan ngoài khơi,

là những công trình có tải trọng khá lớn; những tải trọng có trị số tương đối nhỏ hoặc trung bình trong điều kiện sử dụng bình thường với xác suất xuất hiện lớn, và những tải trọng lớn (tác động mạnh) xuất hiện với xác suất rất bé (VD: bão lớn đối với dàn khoan, …)

Mỏi phải được đặc biệt khảo sát tại các vị trí kết cấu có hiện tượng tập trung ứng suất, điển hình là các nút ống nơi mà các mặt cắt chịu giới hạn mỏi có thể xảy

ra ở vị trí mối hàn hay vị trí đầu thanh có vật liệu cơ bản gần sát mối hàn

Sự phá hủy mỏi trong các nút ống từ lâu đã là một mối lo chính của người thiết

kế dàn khoan biển Trong thập kỷ qua, đã xảy ra nhiều trường hợp phá hủy do mỏi

và các vết nứt do mỏi đã được phát hiện trong các dàn khoan ở Biển Bắc và Vịnh

Mexico Mặc dù đã có một khối lượng lớn các nghiên cứu về vấn đề này, nhưng cho tới nay có thể nói mọi tính tóan về mỏi cũng chỉ cho phép đánh giá sơ bộ về khả năng chịu tải của công trình Do vậy, việc tính tóan mỏi không phải là một môn khoa học chính xác Nó không thể tính chính xác tuổi thọ của một công trình Bởi vì việc tính tóan này đã chứa đựng nhiều yếu tố không chính xác như số liệu sóng, tập trung ứng suất, kỹ thuật hàn, phản ứng của kết cấu và số liệu nền đất

Tuy nhiên hầu hết các tiêu chuẩn thiết kế các công trình biển như Bureau Veritas (Đăng kiểm Pháp), DnV (Đăng kiểm Na Uy), Lloyd’s Register (Đăng kiểm Anh) và API-RP2A (Viện dầu mỏ Hoa Kỳ) đều đòi hỏi kết cấu chân đế MSP phải được thiết kế mỏi Trong thiết kế thực hành theo các tiêu chuẩn, quy phạm này thường là chọn trước (dự kiến) tuổi thọ kết cấu và sử dụng thiết kế mỏi để đảm bảo tuổi thọ tính tóan tại mọi “điểm nóng” (điểm nguy hiểm) của kết cấu phải lớn hơn tuổi thọ dự kiến

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỎI

1.2.1 Các tác động lên công trình biển khi tính tóan mỏi kết cấu chân đế

Khi thiết lập dài hạn biên độ ứng suất, phải kể đến mọi sự thay đổi ứng suất mà

có thể gây ra mỏi Các tác động có giá trị thay đổi có thể xảy ra trong tất cả các giai đọan của đời sống công trình.Các tác động này thường gây ra bởi:

Bảng 1.1 : Tải trọng gây mỏi

Nguồn gây mỏi Kết cấu bị ảnh hưởng

Sóng (Dòng chảy) Kết cấu chân đế, cọc

Dòng chảy xóay Phần tử mảnh, conductor

Sóng đập (Wave slam) Mạng lưới thanh giằng trên MSL

Vật nổi gây va đập Vùng nước bắn

Vận chuyển Kết cấu chân đế (chỉ áp dụng cho thời gian kéo dài) Gió (Rối) Tháp, cầu, cần đốt khí

Thiết bị xoay Kết cấu đỡ

Cần cẩu Bệ đỡ

Đóng cọc Kết cấu phụ trợ gắn vào (Ví dụ Anode,…)

Lực thủy tĩnh Vật có đường kính lớn gần vùng sóng

Nhiệt Cần đốt khí (Flare boom)

Thường tải trọng sóng là nguyên nhân chủ yếu gây phá hủy mỏi trong các công trình biển Đối với các phần tử nằm lân cận vùng mực nước lặng cần phải kể đến sự biến thiên có chu kỳ của các lực đẩy nổi và tải trọng sóng vỗ Ảnh hưởng của dòng chảy cũng cần được kể đến khi tính tác động của sóng Mỏi do tải trọng sóng có thể đáng kể đối với kết cấu thượng tầng nhưng đối với các kết cấu chân đế, ảnh hưởng của gió đến mỏi là nhỏ và nói chung là có thể bỏ qua

1.2.2 Các phương pháp tính tóan mỏi

Việc tính tóan mỏi được thực hiện với từng phần tử kết cấu riêng rẽ mà ở đó

có thể xảy ra một dạng phá hủy mỏi Trong đó, các tiêu chuẩn cụ thể để tính mỏi phụ thuộc vào phương pháp lựa chọn để tính Có hai lọai phương pháp sau:

1.2.2.1 Lọai phương pháp dựa trên các thí nghiệm mỏi:

Đây là lọai phương pháp dựa trên các đường cong mỏi thực nghiệm S - N là đường cong cho chu trình ứng suất gây phá hủy

Lọai phương pháp này có 2 phương pháp:

• Phương pháp tính đơn giản:

Là phương pháp tính sơ bộ theo khuyến nghị của API-RP2A

• Phương pháp tính chi tiết:

Là phương pháp dựa trên quy tắc Pamgren-Miner để tính tổn thất tích lũy do mỏi Đây là phương pháp được sử dụng chủ yếu và rộng rãi trong các tiêu chuẩn quy phạm về công trình biển bằng thép để tính mỏi

Gồm 3 bước chính:

- Xác định sự phân phối ứng suất dài hạn, có kể đến hiện tượng tập trung ứng suất

- Lựa chọn đường cong thực nghiệm S-N (độ bền đặc trưng của vật liệu)

- Xác định tổn thất tích lũy theo quy tắc Palmgren-Miner, từ đó cho phép đánh giá tuổi thọ mỏi Việc tính tóan mỏi thường dựa trên thời hạn cơ bản là một năm; từ đó tuổi thọ kết cấu được xác định ngọai suy tuyến tính các tổn thất mỏi trong một năm xác định theo luật Palmgren-Miner Bởi vì hầu hết các tải trọng gây ra mỏi, điển hình là tải trọng sóng, có bản chất ngẫu nhiên nên cần phải khảo sát thống kê để xác định các hiệu ứng của tải trọng gây mỏi đối với kết cấu

Do vậy, quy tắc Palmgren-Miner có hai phương pháp tính mỏi:

a Tính mỏi theo phương pháp tiền định

(phương pháp mỏi tiền định)

Phương pháp này dựa trên một số lượng sóng nào đó, trong đó mỗi sóng có một chiều cao và chu kỳ xác định

b Tính mỏi theo phương pháp phổ:

(phương pháp tính mỏi phổ)

Phương pháp phổ là phương pháp tính ngẫu nhiên, trong đó môi trường chuyển động của sóng được xác định bởi một lọat phổ biểu diễn các trạng thái biển

1.2.2.2 Lọai phương pháp dựa trên cơ học phá hủy:

Lọai phương pháp này dựa trên lý thuyết cơ học phá hủy để đánh giá quá trình lan truyền vết nứt do mỏi theo số chu trình tải trọng và từ đó cho phép

dự báo tính tuổi thọ mỏi của công trình Lọai phương pháp này hiện đang được quan tâm nghiên cứu phát triển và ứng dụng trong các trường hợp thích hợp Tuy nhiên việc đưa vào sử dụng trong thiết kế mới chỉ có DnV (Det Norske Veritas - Đăng kiểm Na Uy) đề cập đến

1.2.3 Các phương pháp phân tích mỏi đã được sử dụng

Kết cấu, hình học, vật liệu Môi trường biển - Tiền định

ố đo tổn thương tích lũy

Hình 1.1: Sơ đồ khối các phương pháp phân tích mỏi:

- Mỏi theo quan điểm tổn thương tích lũy

- Mỏi theo quan điểm cơ học phá hủy

Tuổi thọ theo quan điểm tổn thương tích lũy

Tổn thương cho phép: [D] Chiều sâu vết nứt cho phép: a f

Tuổi thọ theo quan điểm

cơ học phá hủy

1.3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu, tìm hiểu và tổng hợp các lý thuyết tính mỏi công trình biển cố định bằng thép của các tiêu chuẩn, quy phạm trên thế giới, bao gồm tính mỏi tiền định và tính mỏi ngẫu nhiên Phạm vi áp dụng của các tiêu chuẩn, quy phạm đó

- Dựa vào chuỗi số liệu thực ngắn hạn, mô tả trạng thái biển dài hạn (Sea

State)

- Tính toán tuổi thọ mỏi tại một vị trí nguy hiểm điển hình cho một mối nối chân đế dàn khoan (mối nối hình cone) bằng 2 phương pháp khác nhau:

Dùng chương trình tính tóan SACS và bằng phương pháp giải tích So

sánh kết quả tính tóan của 2 phương pháp trên, từ đó đưa ra những kiến nghị

và kết luận về việc sử dụng các phương pháp tính tóan tuổi thọ mỏi công trình dàn khoan cố định trong công tác thiết kế

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 CÁC ĐỊNH NGHĨA LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH TÓAN MỎI VÀ CẤU TẠO NÚT ỐNG

2.1.1 Các định nghĩa cơ bản liên quan đến tính tóan mỏi

- Tuổi thọ mỏi: là thời gian làm việc của kết cấu cho đến khi phá hoại mỏi xảy

ra Đây là kết quả của một quá trình vật lý phức tạp liên quan đồng thời đến nhiều vấn đề khác nhau : Cấu trúc và khuyết tật vi mô của vật liệu kim loại, ảnh hưởng của quá trình chế tạo gia công, mô hình hoá kết cấu, tính chất của tải trọng, của môi trường

- Ứng suất tại “điểm nóng” (“hot spot”): là ứng suất cục bộ cực đại, có vị trí

tại liên kết giữa các phần tử, tức là ở các vị trí bất liên tục của kết cấu điển hình là nút ống Vị trí và giá trị chính xác của nó phụ thuộc vào dạng hình học của liên kết

và các điều kiện chịu tải

- Chu kỳ trung bình qua mức không: khỏang thời gian giữa hai lần liên tiếp

đi qua mức không với tiếp tuyến dương của một quá trình ngẫu nhiên xét theo thời gian

- Ứng suất danh nghĩa: là ứng suất được xác định từ các đặc trưng của tiết

diện các phần tử và các nội lực ở đầu của phần tử

- Các sóng ngẫu nhiên: Các sóng tạo nên sự biến động không đều của mặt

biển và của chuyển động các phần tử nước trong môi trường biển Sóng ngẫu nhiên

có thể được biểu diễn bằng giải tích bởi tổng cộng của sóng hình sin có các chiều cao, chu kỳ, pha và các hướng khác nhau

- Các sóng đều: là các sóng một hướng với chuyển động của các phần tử nước

được gây ra do sự biến động đều đặn của mặt biển

- Các đường cong mỏi S-N: là đường cong biểu diễn liên hệ thực nghiệm

giữa biên độ ứng suất (chỉ xét phạm vi biến động) và số chu trình ứng suất gây ra phá hủy

- Trạng thái biển: Là một điều kiện mô tả sóng biển trong một khỏang thời

gian xác định sao cho có đặc tính được biểu diễn như là một quá trình ngẫu nhiên dừng (còn gọi là trạng thái biển ngắn hạn); ví dụ như trạng thái biển trong một cơn bão

- Chiều cao sóng đáng kể: Là chiều cao trung bình của 1/3 các sóng có chiều

cao lớn nhất trong tổng số các sóng quan sát được của một trạng thái biển

- Phân phối ứng suất dài hạn của một số gia ứng suất: Là tất cả các biến

động ứng suất xảy ra trong đời sống công trình (tập hợp từ tất cả các trạng thái biển)

có biên độ và số chu trình đủ lớn để có thể gây ra phá hủy mỏi

- Hệ số tập trung ứng suất SCF: Hệ số tập trung ứng suất đối với một thành

phần ứng suất nào đó xét tại một nút ống là tỉ số giữa ứng suất điểm nóng và ứng suất danh nghĩa tại mặt cắt có chứa điểm nóng

- Hàm truyền: Hàm truyền có dạng một hàm của tần số, là tỉ giữa một đại

lượng phản ứng của kết cấu và chiều cao sóng

2.1.2 Cấu tạo hình học của nút ống

a Thuật ngữ và các thông số hình học của nút ống đơn giản

Lọai nút ống đơn giản là lọai liên kết có dạng đơn giản nối giữa một thanh chủ với một hay một số thanh giằng, tại đó không nối chồng giữa các thanh giằng chính, không mở rộng đường kính, không có bản chắn hoặc các tấm gia cường

Thuật ngữ và các thông số hình học thường được sử dụng như sau:

θ - Góc hợp bởi giữa thanh chủ và thanh xiên;

g – Khoảng cách giữa thanh xiên khảo sát và thanh xiên chịu tải ở gần nhất, tính trên mặt ngòai của thanh chủ;

t – Chiều dày của thanh xiên;

T – Chiều dày của thanh chủ;

d – Đường kính ngòai của thanh xiên khảo sát;

D – Đường kính ngòai của thanh chủ;

b Cấu tạo một nút đơn giản điển hình

Trong thiết kế thực tế, cấu tạo của các nút ống đơn giản, không có các thanh chồng lấn thỏa mãn các điều kiện sau:

- Nếu cần thiết phải tăng chiều dày thanh chủ tại chỗ nối hoặc dùng thép đặc biệt thì phạm vi này phải được mở rộng ra hai bên kể từ mép của thanh giằng tới một khỏang cách tối thiểu là D/4 hay 305mm (12 in.)

- Nếu cần phải tăng chiều dày của thanh giằng, hoặc dùng thép đặc biệt tại khu vực nút thì phạm vi này phải được kéo dài ra một đọan tối thiểu bằng đường kính d của thanh giằng hay 610 mm (24 in.) kể từ chỗ nối

- Các liên kết đồng quy theo danh nghĩa, có thể được phép sai lệch (tính theo giao điểm của các thanh giằng với đường trục thanh xiên) bởi một đọan tối đa bằng D/4 để đạt được một độ hở tối thiểu giữa các thanh xiên là 51mm (2 in.) hoặc để giảm bớt chiều dài yêu cầu đối với đọan cần tăng chiều dày của thanh chủ

c Phân lọai các nút ống đơn giản

Các nút ống đơn giản có thể có các lọai cơ bản sau:

- Kiểu K: Khi lực dọc ở một ống giằng được cân bằng về cơ bản với lực dọc ở

ống giằng khác trong cùng mặt phẳng ở cùng một phía với ống chủ

- Kiểu T : Khi lực dọc của ống giằng tác dụng như một lực cắt lên ống chủ

(vuông góc với ống chủ)

- Kiểu Y : Khi lực dọc của ống giằng tác dụng như một lực cắt lên ống chủ

(nếu không vuông góc với ống chủ)

- Kiểu X : Các ống giằng ở hai phía ống chủ có lực dọc bằng nhau và ngược

dấu…

x

K K

K

K

K K

d Các loại nút ống phức tạp điển hình

Mối nối chồng gồm các ống giằng được hàn chồng chân lên nhau ở chỗ nối

vào ống chủ Như vậy một phần tải trọng được truyền trực tiếp từ thanh giằng này sang thanh giằng kia qua mối hàn ghép chồng liên kết giữa các thanh đó Kết quả là làm giảm lực cắt đột ngột lên thành ống chủ và giảm độ oval của ống chủ

Mối nối phức tạp gồm các mối nối có gia cường bên trong hoặc bên ngoài, có

vữa nhồi và có hình học hay cách thức truyền tải phức tạp

Mối nối thép đúc được gia công bằng công nghệ đúc Nó có một số ưu điểm

so với mối nối hàn thông thường, vì có thể tạo được hình dạng tối ưu để giảm ứng suất tập trung, đặc biệt là phần chuyển tiếp giữa ống chủ và các ống giằng và tránh được các mối hàn ở vùng có ứng suất tập trung cao

θ 2 θ1

1/2 l1

b)

d) c)

Việc phân loại mối nối phẳng thuộc kiểu nào không chỉ dựa vào hình học của

nó mà còn vào cách thức truyền tải của mối nối và xét riêng từng ống giằng

Sự phân bố biến dạng và ứng suất ở giao tuyến mối hàn là rất phức tạp Những điểm ở đó có ứng suất cao nhất được gọi là những điểm nguy hiểm Đó là ở chân mối hàn thuộc chân ống chủ và chân mối hàn thuộc ống giằng

Trên đây là một số kiểu mối nối điển hình thường gặp trong các quy phạm và thực tế Nhưng để tính tóan tuổi thọ mỏi tại mối nối giữa chân đế dàn khoan và

topside, trong đề tài này, chúng ta phân tích thếm một lọai mối nối khác – mối nối cone

D s

D L

φ

Hình 2.4 : Mối nối ống hình cone

Mối nối ống hình cone là đọan chuyển tiếp giữa 2 ống có đường kính (chiều

dày) khác nhau Đây là một dạng mối nối hàn đối đầu (tubular butt weld), sẽ được

đề cập đến ở phần sau Vì là mối nối chuyển tiếp nên ở đây rất thường hay xảy ra hiện tượng tập trung ứng suất do sai lệch tâm, sai khác chiều dày, sai số trong chế tạo nên hiện tượng mỏi tại mối nối này rất cần được quan tâm trong quá trình thiết

kế tính tóan

2.2 ỨNG SUẤT MỐI NỐI

Trong tính toán về mỏi của các kết cấu thép ngoài biển , ta quan tâm chủ yếu đến các mối hàn nối ống ở phần chân đế (kiểu mối nối hàn giữa chân đế dàn khoan

và topside của các công trình Vietsovpetro sử dụng và chế tạo từ năm 2000 cho đến nay) do đó cần biết quá trình thay đổi ứng suất cục bộ lớn nhất ở các mối nối do tác động của tải trọng Tuỳ theo quan điểm phân tích kết cấu được chọn là tiền định hay ngẫu nhiên mà quá trình ứng suất nhận được tương ứng là tiền định hay ngẫu nhiên Tuy nhiên, dù theo quan điểm nào, ứng suất cục bộ vẫn được xác định bằng ứng suất danh nghĩa nhân với hệ số tập trung ứng suất Vì tuổi thọ là hàm luỹ thừa của

t s

S

t L

Transition Cone

φ L

α

ứng suất, nên một sai số nhỏ của ứng suất sẽ dẫn đến sự sai khác rất lớn đến tuổi thọ

Ứng suất danh nghĩa là ứng suất được xác định từ nội lực ở đầu phần tử kết cấu, ngay sát vùng ảnh hưởng của mối nối Nó có thể được xác định bằng phân tích hoặc đo đạc thực nghiệm Trong phân tích, có hai quan điểm cơ bản là tiền định và ngẫu nhiên (xác suất)

Đối với những vết nứt ở chân mối hàn phát triển theo chiều dày thành ống thì những thành phần ứng suất do lực dọc và lực uốn đóng một vai trò quan trọng, vì những ứng suất này làm vết nứt phát triển theo kiểu mở (kiểu I trong cơ học phá huỷ) Ứng suất nén được coi là không tham gia trong quá trình phát triển vết nứt mỏi, nhưng khi ứng suất do hàn và do lắp ghép là đáng kể, ta cần xác định ứng suất toàn phần

2.2.1 Xác định ứng suất mối nối theo quan điểm tiền định

Các tải trọng biến đổi có khả năng gây mỏi do sóng, gió, dòng chảy, áp lực thuỷ tĩnh thay đổi theo hay các hoạt tải trên sàn cần được kể đến đầy đủ khi xác định ứng suất Tuy nhiên, tải trọng sóng là nguyên nhân chủ yếu gây phá huỷ mỏi ở các kết cấu ngoài biển

Đầu vào của bài toán là thông tin về phân phối dài hạn (trong khoảng thời gian

T, thường là một hoặc nhiều năm) của sóng biển bao gồm hướng sóng, tần suất xảy

ra hướng đó, chiều cao và chu kỳ của mỗi sóng điều hoà riêng biệt

Với mỗi sóng điều hoà đã cho, ta tiến hành phân tích kết cấu để xác định ứng suất danh nghĩa ở đầu phần tử và số chu trình tương ứng Đặc biệt chú ý tới những sóng có chiều cao nằm trong khoảng 3-10 m, vì các sóng này có tác dụng chủ yếu đến tích luỹ tổn thương mỏi Cần kể đến hệ số động lực đối với những sóng nào có chu kỳ gần với vùng cộng hưởng

Để xác định chính xác số gia ứng suất, đối với mỗi sóng, ta cần tính ít nhất ở 6

vị trí khác nhau giữa sóng và kết cấu, từ đó tìm được các giá trị thích hợp của các

giá trị thích hợp của các ứng suất nhỏ nhất Smin và lớn nhất Smax Số gia ứng suất được xác định bởi:

Sm=

2

min max S

S +

Sa =

2

min max S

S −

Sr = Smax-Smin

Hình 2.5: Quá trình ứng suất điều hoà

Trong trường hợp này, một chu trình ứng suất được hiểu là một phần của quá

trình, trong đó ứng suất biến đổi từ một giá trị nào đó đến khi lặp lại đúng giá trị ấy

sau khi đã qua tất cả những giá trị có thể có, chẳng hạn phần quá trình từ B đến A là

một chu trình riêng biệt Các chu trình này lặp đi lặp lại giống hệt nhau đối với một

quá trình điều hoà

Tổng các chu trình riêng biệt trong một khoảng thời gian nhất định là số chu trình ni trong khoảng thời gian đó

Như vậy, ứng với số sóng thứ i, i=1…I, ta nhận được một cặp giá trị (Sri, ni) và với tổng cộng I sóng ta có một tập gồm I cặp giá trị nói trên

2.2.2 Xác định ứng suất mối nối theo quan điểm ngẫu nhiên

Phương pháp phân tích phổ là phương pháp dựa trên kỹ thuật mô phỏng thuộc

về quan điểm ngẫu nhiên (xác suất) Vì thực chất sóng biển là một quá trình ngẫu nhiên, nên các phần tử của các kết cấu ngoài biển nói chung thường có phản ứng (chuyển vị, biến dạng, ứng suất) là quá trình ngẫu nhiên, trừ một số ít phần tử ở sàn,

ở đó ảnh hưởng rung động của thiết bị vượt trội ảnh hưởng của sóng Điều đó cũng giải thích vì sao quan điểm ngẫu nhiên được dùng nhiều hơn trong phân tích các kết cấu ngoài biển

Đầu vào của bài toán là một tập hợp các trạng thái biển ngắn hạn theo một hướng sóng nhất định Mỗi trạng thái biển ở địa điểm đang xét được đặc trưng bởi hướng sóng, chiều cao sóng đáng kể Hs, trung bình chu kỳ cắt không Tz hay một phổ năng lượng sóng Sηη(ω) của trạng thái biển đó

Qua phân tích động lực kết cấu, chẳng hạn theo phương pháp chồng dao động riêng, kết quả nhận được là hàm mật độ phổ ứng suất Sss(ω) Quá trình ứng suất nhận được là ngẫu nhiên, có liên quan với quá trình sóng bởi một số toán tử tuyến tính , trong đó số hạng lực cản phi tuyến trong công thức Morrison đã được tuyến tính hoá

Do giả thuyết sóng biển là một quá trình Gauss (chuẩn), trung bình bằng không, nên ứng suất cũng là quá trình Gauss trung bình không

Các đặc trưng quan trọng của mật độ phổ ứng suất được dùng trong phân tích mỏi là:

- Các momen bậc k của phổ

Mk = ∫∞ , k = 0,1,2…

0

)(ω ω

ωk S ss d

- Phương sai của quá trình ứng suất, khi Sm = 0

σs2 = Mo = ∫∞

0

)(ω dω

1

M M

2

M M

M

= 1−ε2

Quá trình ứng suất điển hình trong các dàn cố định thường có ε trong khoảng 0.6 - 0.8 hay r = 0.6 - 0.8 Dấu hiệu của tính rộng hẹp của quá trình được nhận biết bởi hình dạng của hàm mật độ phổ hay thể hiện như hình dưới đây

ω

Hình 2.7: Quá trình ứng suất của dải hẹp

SS = 0 ω

2 2

s s

S S

σ

trong đó tham số σs2 bằng phương sai của quá trình ứng suất, σs2 = Mo

- Số gia ứng suất danh nghĩa trong trường hợp dải hẹp gần đúng bằng

s s

S S

Số chu trình ứng suất trong trạng thái biển đang xét do đó được xác định bằng

Phương pháp phân tích phổ còn bị hạn chế trong việc mô tả thể hiện của quá trình ứng suất: thứ tự của các đỉnh, trong đó có những đỉnh thuộc miền giá trị âm không được kể tới Điều đó khiến cho số chu trình ứng suất tính theo (**) với giả thiết dải hẹp sẽ khác xa với số chu trình ứng suất thực tế

Trong trường hợp như vậy, người ta vẫn có thể vẫn giữ giả thuyết dải hẹp đồng thời đưa vào một hệ số hiệu chỉnh

Một khuynh hướng ngày càng phổ biến là sử dụng kỹ thuật mô phỏng số dựa trên chuỗi thời gian Kỹ thuật này cho phép tìm được phản ứng của hệ sóng - kết cấu phi tuyến

Mặt sóng ngẫu nhiên của mỗi một trạng thái biển có thể được tạo ra theo một trong hai cách mô phỏng

Trong cách thứ nhất, mặt sóng được lấy bằng tổng vô hạn biên độ của các sóng nhỏ điều hoà hình sin có các góc pha ngẫu nhiên phân bố đều Mặt sóng được

mô phỏng phải là quá trình Gauss, và mật độ phổ của nó cần ứng với mật độ phổ đã chọn Trong cách thứ hai, mặt sóng được mô phỏng bằng kỹ thuật lọc số Qua bộ lọc, một tín hiệu trắng ở đầu vào bị biến đổi thành tín hiệu khác Hàm phản ứng xung của bộ lọc được tính sao cho tín hiệu đầu ra là một quá trình Gauss có mật độ phổ ứng và mật độ phổ mặt sóng đã chọn

Từ động học sóng ta tạo ra thể hiện theo thời gian của quá trình tải trọng Nhờ phân tích số ta có thể giải phương trình chuyển động trong miền thời gian, trong khi vẫn giữ lại tất cả tính phi tuyến của tải trọng và tính phi tuyến của các quá trình có liên quan đến quán tính, độ cứng và cản của vật liệu

Mặc dù kỹ thuật mô phỏng trong miền thời gian cho ta thể hiện thực của ứng suất, nhưng nó đòi hỏi thời gian tính toán khá lớn và ngoài ra nó đã không kể đến sức chịu tải của móng phụ thuộc vào tần số

Nếu tính phi tuyến của tải trọng sóng là quan trọng và tính phi tuyến của phản ứng khi thay đổi tải trọng là nhỏ thì có thể giải phương trình chuyển động trong miền tần số Cách giải này khắc phục được những hạn chế nói trên khi giải trong miền thời gian Tuy nhiên nó đòi hỏi phương trình chuyển động phải là tuyến tính, bất biến theo thời gian, và chỉ tải trọng là có tính phi tuyến mà thôi Cũng có thể loại bỏ hạn chế này trong trường hợp phương trình chuyển động có tính phi tuyến yếu khi dùng phương pháp lặp Thể hiện của quá trình ứng suất theo cách giải trong miền tần số được tạo ra nhờ phép biến đổi ngược Fourier nhanh

2.3 CƠ SỞ XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ TẬP TRUNG ỨNG SUẤT (SCF) ĐỐI VỚI CÁC DẠNG NÚT KHÁC NHAU

Các hệ số tập trung ứng suất SCF (Stress Concentration Factors) có giá trị phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng của nút và cấu tạo hình học của mối hàn xét trong mối liên hệ với đường cong mỏi S – N tương ứng Hệ số SCF trong mọi trường hợp tính tóan được đề nghị không nhỏ hơn 1,8

Có 3 phương pháp chính để xác định giá trị các hệ số SCF

- Phương pháp phần tử hữu hạn (Phương pháp lý thuyết)

- Thí nghiệm trên mô hình (Phương pháp thực nghiệm)

- Xây dựng các công thức thông số (Phương pháp kinh nghiệm với sự kết hợp giữa hai phương pháp trên)

2.3 1 Phương pháp phần tử hữu hạn

Trong trường hợp các công thức kinh nghiệm không có sẵn để tính hoặc cho

độ chính xác không đủ thì phải dùng phương pháp tinh vi hơn là phương pháp phần

tử hữu hạn (PTHH) để xác định hệ số ứng suất tập trung Phương pháp PTHH cho phép tính tóan hệ số SCF tại một nút có hình dạng bất kỳ Bằng cách sử dụng các phần tử vỏ mỏng có thể phân tích được biến dạng tại điểm nóng của nút, kết hợp với lọai đường cong mỏi S – N tương ứng trong đó việc chia lưới các phần tử phải đủ dầy sao cho có thể xác định được biến thiên theo bước chia của ứng suất cục bộ và tìm được giá trị ứng suất tại vị trí chân mối hàn thực tế đang xét

Nếu việc chia lưới trong phương pháp phần tử hữu hạn không thích hợp thì các kết quả tính SCF thu được có thể cho độ chính xác thấp

Nhược điểm của phương pháp này là giá thành cao và phải tốn nhiều thời gian mới có kết quả cần thiết

2.3.2 Thí nghiệm mô hình

Giá trị của các hệ số ứng suất tập trung cũng có thể được xác định bằng phương pháp thí nghiệm trên các mô hình, trong đó sử dụng các thiết bị đo biến dạng Từ các giá trị biến dạng đo được có thể ngọai suy ra giá trị ứng suất ở vị trí tương ứng Bằng cách đó có thể tìm được giá trị ứng suất cục bộ (σe) tại chân mối hàn

Các phương pháp thường được sử dụng để đo biến dạng:

- Phân tích quang đàn hồi trên mô hình chất dẻo ở tỉ lệ nhỏ

- Dùng thiết bị đo biến dạng trên mô hình

- Dùng thiết bị đo biến dạng trên mô hình kết cấu thép

Trong quá trình đo biến dạng trên phải sử dụng các lọai tải trọng khác nhau tác động vào các thanh của nút khảo sát

2.3.3 Các công thức có thông số

Hiện có nhiều lọai công thức kinh nghiệm để xác định các hệ số ứng suất tập trung SCF tại điểm nóng của nút, nó có dạng chung là các biểu thức phụ thuộc các thông số hình học của nút Trong số các lọai công thức thông số, có 3 nhóm sau đây được sử dụng rộng rãi nhất trong các tiêu chuẩn quy phạm thiết kế kết cấu chân đế thép MSP như API – RP2A, Lloyd’s Register, Bureau Verritas, DnV):

- Các công thức xác định SCF của Kuang:

Đây là kết quả của chương trình nghiên cứu dựa trên phương pháp PTHH của tập đòan EXXON do Kuang J.G chủ trì

Các công thức này cho phép xác định các hệ số SCF tại các nút ống có dạng T,

Y, K, TY và KT, tương ứng với các dạng tải trọng tác động và quy định phạm vi giá trị của thông số hình học α, β, τ và γ ( xem bảng 2.1)

- Các công thức xác định SCF của Lloyd’s Register (Đăng kiểm Anh):

Các công thức được xây dựng trên mô hình vật lý thông qua phân tích các kết quả thí nghiệm, cho phép xác định các hệ số SCF tại các nút có dạng T, Y, X, K,

TY và KT như trình bày trong bảng 2.2

- Các công thức của DnV (Đăng kiểm Na – Uy)

Các công thức này chỉ sử dụng cho trường hợp nút có dạng T hoặc Y như đã cho ở bảng 2.3

Thanh chủ 0,3 ≤ β ≤ 0,55

SCF = 1,024.β0,787

.γ0,014

τ0,889.sin1,157θ

Thanh giằng 0,3 ≤ β ≤ 0,55

SCF = 1,522.β0,801

.γ0,852

τ0,543.sin2,033θ

Thanh chủ 0,55 ≤ β ≤ 0,75

SCF = 0,462.β-0,619

.γ1,014

00≤ θ0 ≤ 900

Thanh chủ

SCF = 1,056.β- 0,059

.γ0,157 τ0,560

ζ 0,067sin1,521θ

Thanh chủ

SCF = 1,822.β0,06

.γ0,38 τ0,94.Sin0,9θ

Thanh giằng 00 ≤ θ ≤ 45 0

SCF = 6,056.β-0,36

.γ0,10 τ0,68 (ζ1 +ζ2)0,126sin0,5θ

Thanh giằng giữa 450 ≤ θ 2 ≤ 90 0

SCF = 4,891β-0,396

.γ0,123 τ0,672

(ζ1 +ζ2)0,159sin2,267θ 2

θ 2 – Góc nghiêng của thanh giằng giữa

8 <α < 40 0,13 ≤ β ≤ 1,0

12 < γ < 320,25 < τ ≤ 1,0 0,0 ≤ ζ

12 < γ < 320,25 < τ ≤ 1,0 0,0 ≤ ζ

300 < θ < 900

θ=θ2).(1,0+2,0(θ2/θ1)0,3.(sinθ1/ sinθ2)(1,35+β )2 (0,016.γ.β)(ζ+0,45)

).(1,0-(0,012)(0,67ζ+0,4).(sinθ1/ sinθ2 (0,1-0,7))SCFcrown = 1,1.γ0,65.τ sinθ1 sinθ2-0,5.(2,0.ζ)0,5β.(1,5β0,25-β2)

= 0

Lực dọc trục

Thanh giằng

SCFsadde = 1,0+0,63SCFsad.tchủ SCFcrown = 1,0+0,63SCFcr.tchủ

Thanh chủ

θ1 ≥ θ M1 =M2

SCFsadde=(CCCQ y JOINT θ=θ1).(1,0+0,016.γ.β)(ζ+0,45).(

θ1/θ2)0,33 (sinθ2/ sinθ1)(1,35+β )2 0,1(1,0+4ζ))

)(1,0-K,N

3 M 1