Đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng lên kết cấu công trình biển cố định bằng thép áp dụng trong điều kiện việt nam tt

Để làm sáng tỏ vấn đề nêu trên đây luận án đặt vấn đề nghiên cứu đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng khi tính toán kết cấu các công trình biển cố định bằng thép cụ thể là kết cấu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

BÙI THẾ ANH

ĐÁNH GIÁ HIỆU ỨNG ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG SÓNG LÊN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP

- ÁP DỤNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Biển

Mã số: 9 58 02 03

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ

Hà Nội - Năm 2019

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Xây dựng

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đinh Quang Cường

Phản biện 1: GS.TSKH Nguyễn Đông Anh

Phản biện 2: GS.TS Thiều Quang Tuấn

Phản biện 3: PGS.TS Phạm Văn Thứ

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp trường họp tại……… Vào hồi ……… giờ……… ngày ………… tháng ………… năm ………

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện Quốc gia và thư viện Trường Đại học Xây dựng………

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu khối chân đế công trình biển cố định bằng thép kiểu Jacket là tải trọng động, trội tuyệt đối (tải trọng sóng chiếm khoảng 85% đến 90% tổng tải trọng ngang) Tác động của tải trọng sóng mang tính tương tác với kết cấu công trình biển Khi ra vùng nước càng sâu, độ cứng của kết cấu Jacket càng giảm, đồng thời khối lượng kết cấu tăng, làm cho chu kỳ dao động riêng tăng Khi đó chu kỳ sóng gần với chu kỳ dao động riêng của kết cấu Jacket, tính tương tác càng cao và có thể rơi vào miền cộng hưởng, làm cho hiệu ứng động tăng lên rất nhanh

Một số nghiên cứu thống kê trên thế giới cho thấy mỗi vùng biển đều có một phổ sóng riêng, dải chu kỳ sóng tại các vùng biển trên thế giới khoảng từ 3 sec đến 20 sec, dải các chu kỳ dao động riêng của kết cấu các Jacket đã và đang xây dựng trên thế giới thường từ 1,5 sec ÷ 4 sec

Trên thế giới hiện nay có nhiều nghiên cứu nhằm đưa ra giới hạn để lựa chọn phương pháp tính kết cấu liên quan đến tương quan giữa chu kỳ sóng với chu kỳ dao động riêng của kết cấu Các tiêu chuẩn thiết kế như API, ISO, NORSOK,… đưa ra “quy tắc 3,0 sec”, có tiêu chuẩn đề nghị 2,5 sec, cho phép tính với tải trọng sóng tựa tĩnh khi

Tmax ≤ 3,0 sec hoặc Tmax ≤ 2,5 sec Đồng thời các tiêu chuẩn kể trên cũng chỉ ra phạm

vi áp dụng cho từng vùng biển cụ thể, chủ yếu là cho biển Bắc và vịnh Mexico

Một vấn đề cần xem xét là việc sử dụng các tiêu chuẩn API, ISO, NORSOK,… để tính toán kết cấu công trình biển trong điều kiện Việt Nam có hoàn toàn phù hợp không, khi mà điều kiện môi trường biển của Việt Nam là khá khác biệt so với các vùng nghiên cứu để xây dựng các tiêu chuẩn trên đây Các vùng biển hiện đang khai thác dầu khí ở Việt Nam có độ sâu khoảng từ 50 m đến 150 m, thì các giới hạn nào nên ứng dụng bài toán tựa tĩnh hoặc bài toán động để tính toán kết cấu công trình biển cố định bằng thép kiểu Jacket

Để làm sáng tỏ vấn đề nêu trên đây luận án đặt vấn đề nghiên cứu đánh giá hiệu

ứng động của tải trọng sóng khi tính toán kết cấu các công trình biển cố định bằng thép (cụ thể là kết cấu khối chân đế kiểu Jacket) được xây dựng ở vùng nước có độ sâu đến

150 m và ứng dụng vào điều kiện tự nhiên của biển Việt Nam

2 Mục đích, nội dung nghiên cứu của luận án

- Mục đích nghiên cứu:

Nghiên cứu đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng lên kết cấu khối chân đế của công trình biển cố định bằng thép theo mô hình sóng tiền định xây dựng ở vùng nước có độ sâu đến 150 m tại thềm lục địa Việt Nam nhằm phục vụ thiết thực cho việc

thiết kế kết cấu các giàn khai thác cố định đang được sử dụng phổ biến hiện nay trong điều kiện Việt Nam

- Nội dung nghiên cứu:

Nội dung chính của luận án gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng trong tính

toán kết cấu công trình biển cố định bằng thép

Chương 2: Cơ sở phương pháp luận đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng

lên kết cấu công trình biển cố định bằng thép trong bài toán bền và bài toán mỏi

Chương 3: Đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng lên kết cấu công trình biển

cố định bằng thép cho điều kiện biển Việt Nam

Chương 4: Ứng dụng vào thực tế giàn cố định có kết cấu kiểu Jacket cho điều

kiện biển Việt Nam

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của luận án

- Đối tượng nghiên cứu:

+ Kết cấu khối chân đế của công trình biển cố định bằng thép kiểu Jacket

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Nghiên cứu hiệu ứng động của tải trọng sóng trong bài toán bền (ULS);

+ Nghiên cứu hiệu ứng động của tải trọng sóng trong bài toán mỏi (FLS);

+ Điều kiện sóng ở vùng nước có độ sâu đến 150 m trong vùng biển Việt Nam

- Lý thuyết tính toán kết cấu khối chân đế công trình biển cố định bằng thép theo

mô hình tựa tĩnh và mô hình động lực học tiền định;

- Lý thuyết tính toán kiểm tra bền kết cấu khối chân đế công trình biển cố định bằng thép theo ứng suất cho phép;

- Lý thuyết tính toán kiểm tra mỏi tiền định kết cấu khối chân đế công trình biển

cố định bằng thép

5 Phương pháp nghiên cứu của luận án

- Phương pháp tổng hợp, phân tích: Dựa trên cơ sở của các phương pháp luận tính toán tựa tĩnh và động lực học tiền định kết cấu Jacket, luận án lựa chọn phương pháp đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng lên kết cấu khối chân đế của công trình biển cố định bằng thép theo mô hình sóng tiền định xây dựng ở vùng nước có độ sâu đến 150 m tại thềm lục địa Việt Nam

- Phương pháp thống kê: Thống kê các kết quả nghiên cứu về tính toán kết cấu công trình và về số liệu đầu vào từ các dự án thực tế đã có tại Việt Nam và trên thế giới

để làm tư liệu phục vụ nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu ứng dụng: Ứng dụng các lý thuyết phục vụ phân tích kết cấu công trình biển; Ứng dụng các chương trình phần mềm chuyên dụng phù hợp

để phân tích kết cấu công trình

6 Đóng góp mới của luận án

1) Kiến nghị về các giới hạn ứng dụng bài toán tựa tĩnh, bài toán động để tính toán kết cấu công trình biển kiểu Jacket trong điều kiện Việt Nam, cụ thể như sau:

- Đối với các công trình xây dựng ở độ sâu nước < 50 m) nên ứng dụng bài toán động để tính toán thiết kế kết cấu công trình kiểu Jacket, bài toán động cho kết quả

an toàn mà tiết kiệm Trong trường hợp không thực hiện bài toán động thì nên sử dụng giới hạn Tmax < 1,8 sec theo công thức của Barltrop, N.D.P để làm mốc thực hiện bài toán tựa tĩnh hoặc bài toán động

- Đối với các công trình xây dựng ở độ sâu nước > 100 m hoặc khi chu kỳ dao động riêng của kết cấu công trình kiểu Jacket Tmax > 2,5 sec, cần phải thực hiện tính động để đảm bảo an toàn

- Bài toán tựa tĩnh chỉ nên xem xét trong giai đoạn thiết kế sơ bộ

2) Đã phát triển được công thức đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng lên kết cấu công trình biển cố định bằng thép kiểu Jacket khi tính toán kiểm tra mỏi thông qua tỷ số tổn thất mỏi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ HIỆU ỨNG ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG SÓNG TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP

1.1 Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Cấu tạo chung và sơ lược tình hình phát triển xây dựng các công trình biển

cố định bằng thép trên thế giới và ở Việt Nam

Cấu tạo chung của công trình biển cố định bằng thép (kiểu Jacket) bao gồm các

bộ phận chính sau: Khối Thượng tầng (Topside); Khối chân đế (Jacket); Móng cọc (Piles); Hệ thống phụ trợ

Trên thế giới tổng số các công trình biển cố định kiểu Jacket bằng thép hiện nay khoảng trên 6500 giàn và được phân bố ở phạm vi 53 quốc gia

Tính đến thời điểm hiện nay tổng số lượng các giàn cố định bằng thép kiểu Jacket

đã được xây dựng tại thềm lục địa Việt Nam khoảng 82 giàn và phân bố tại các khu vực mỏ khác nhau Ở nước ta hiện nay, các mỏ đang và chuẩn bị khai thác mới ở độ sâu dưới 150 m nước

1.1.2 Tải trọng sóng tác động lên kết cấu công trình biển

Hầu hết các tài liệu đều thừa nhận phổ sóng của các trạng thái biển có dải chu kỳ

từ 3 sec đến 20 sec (tần số từ 0,33 Hz đến 0,05 Hz) Đây cũng là dải chu kỳ của tải trọng sóng tác động lên công trình, có giá trị thay đổi theo thời gian và vị trí tác động Trên thực tế các vùng biển khác nhau trên thế giới sẽ có thông số về sóng biển là khác nhau (ứng với mỗi độ sâu nước ở các vùng biển khác nhau đều cho thông số chiều cao sóng, chu kỳ sóng là khác nhau), do vậy thông số sóng đầu vào trong tính toán kết cấu Jacket của các vùng biển khác nhau trên thế giới sẽ là khác nhau

1.1.3 Phản ứng của kết cấu công trình biển

Phản ứng động của kết cấu công trình biển khi chịu tải trọng sóng được xác định

từ phương trình cơ bản sau:

M u + Cu+ K u = F(t) (1.1) Hiệu ứng động của tải trọng đối với phản ứng của kết cấu được đánh giá dựa trên

so sánh giữa phản ứng động xác định từ phương trình (1.1) với phản ứng tĩnh xác định

từ phương trình (1.2) dưới đây:

K u = F (1.2)

Từ đó xác định được hệ số động Kđ (DAF) là yếu tố phản ánh hiệu ứng động của tải trọng được xác định = Biên độ dao động/Chuyển vị tĩnh đối với kết cấu 1 bậc tự do, theo biểu thức:

Kđ = o

o

u Biên đô dao đông

F / K Chuyên vi tinh  =

1 (1   )   (2 ) (1.3) trong đó M là khối lượng của hệ; C là hệ số cản tuyến tính của hệ; K là độ cứng của kết cấu;u, u, u tương ứng là chuyển vị, vận tốc và gia tốc của kết cấu; F(t) là tải trọng động tác dụng lên kết cấu;

1



 

 là tỷ số giữa tần số dao động của tải trọng động (ω)

và tần số dao động riêng của kết cấu (ω1); ξ là tỷ số cản dao động; Fo là biên độ của tải trọng; t là thời gian

Hiệu ứng động phụ thuộc vào tỷ số 1

1

T T



 , hay nói cách khác là hiệu ứng

động được thể hiện bởi mối quan hệ giữa chu kỳ cơ bản của kết cấu khối chân đế (tức

Tmax = T1) với chu kỳ sóng T, nếu 2 giá trị đó càng gần nhau (tức là càng gần hiện tượng cộng hưởng) thì hiệu ứng động càng lớn

1.1.4 Quan hệ giữa chu kỳ dao động riêng của kết cấu công trình với chu kỳ của sóng biển

Qua phân tích trên nhận thấy xu thế các công trình Jacket sẽ có chu kỳ DĐR tăng dần khi xây dựng ở các vùng nước có độ sâu nước tăng lên và lúc này càng gần với dải chu kỳ sóng biển, dẫn đến hiệu ứng động sẽ tăng

Khi tính toán với điều kiện biển cực đại (kiểm tra bền): Chu kỳ sóng thường tập trung trong phạm vi T = 10 ÷ 16 sec

Khi tính toán với điều kiện biển bình thường (kiểm tra mỏi): Chu kỳ sóng có phạm

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp, so sánh về giới hạn Tmax (DAF) cho phép tính toán tựa tĩnh

trong các tiêu chuẩn

TT Tiêu chuẩn Năm Giới hạn T max / DAF Điều kiện áp dụng

1993-2014 Tmax ≤ 3,0 sec Biển Hoa Kỳ

2 ISO 2007 Tmax ≤ 2,5 sec ÷ 3,0

sec

Biển North-West Europe; Africa; US-Gulf Mexico;

Canada

3 PTS 2012 Tmax ≤ 2,5 sec Tập đoàn Petronas

4 DNV 2012 DAF ≤ 1,1 Biển North-West Europe và

tham khảo theo ISO

5 NORSOK 2007 Tmax ≤ 2,0 sec ÷ 3,0

1.2.2 Các công bố khoa học về đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng trong tính toán kết cấu công trình biển cố định bằng thép

1.2.2.1 Các công bố trên thế giới

+ Các sách, tài liệu về động lực học công trình biển đã được xuất bản có liên quan đến nội dung nghiên cứu của luận án của các nhóm tác giả Barltrop, N.D.P và Wilson, J.F., trong đó tác giả Barltrop, N.D.P đã đưa ra công thức xác định giá trị tới

hạn của chu kỳ dao động cơ bản Tmax làm căn cứ để kể đến hiệu ứng động của tải trọng sóng:

Tmax 0, 79 d

g

trong đó d là độ sâu nước (m); g là gia tốc trọng trường (m/s2)

+ Các công bố trong các bài báo đăng trên các tạp chí thế giới gần đây có liên quan đến nội dung nghiên cứu của luận án: năm 2014 của nhóm tác giả A.A Khalifa tại World Applied Sciences Journal 30; năm 2012 của nhóm tác giả Azin Azarhoushang tại ISOPE 22; năm 2009 của nhóm tác giả Nallayarasu, tại ICOE, IIT Madras; năm 2005 của nhóm tác giả Shehab Mourad và Mohamed Fayed tại ICSGE 11,…

Qua các công bố của thế giới nêu ở trên, việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng động của sóng biển lên kết cấu Jacket luôn được quan tâm trong những năm qua tùy thuộc vào nhu cầu phát triển xây dựng các giàn khoan tại các mỏ cũng như sự phát triển ngành khai thác dầu khí trên biển của từng quốc gia Các kết quả nghiên cứu đều cho thấy mục tiêu chung là lựa chọn phương pháp đánh giá hiệu ứng động sát nhất với thực tế, đưa ra những lời khuyên, kiến nghị nhằm đánh giá an toàn và hiệu quả kinh tế cho kết cấu Jacket khi chịu tải trọng sóng ứng với điều kiện cụ thể của từng vùng biển

1.2.2.2 Các công bố của Việt Nam

Đối với vấn đề hiệu ứng động, qua đọc và tìm hiểu các tài liệu, ta thấy hầu hết các tài liệu, công bố đều có nhận định như Hình 1.1 sau đây:

Hình 1.1 Phản ứng động điển hình và quan hệ giữa u0 và /1

1.3 Đánh giá các nghiên cứu đã công bố, đề xuất hướng nghiên cứu của luận án 1.3.1 Đánh giá chung về các nghiên cứu đã công bố

(1) Đánh giá về quy tắc “3,0 sec hoặc 2,5 sec” trong các tiêu chuẩn hiện hành (2) Đánh giá về quy tắc của Barltrop, N.D.P

(3) Đánh giá về vùng cộng hưởng

(4) Khảo sát giới hạn chu kỳ DĐR [T1] cho các quan niệm (1), (2), (3) nêu trên ứng với điều kiện biển Việt Nam, nhận thấy:

- Giới hạn [T1] tính theo quan niệm nêu trên có giá trị khác nhau

- Với quy định  =  /1 = 0,75 (trong các lý thuyết ĐLH tổng quát) thì giá trị giới hạn [T1] lớn nhất và lớn hơn rất nhiều so với quan niệm của các tiêu chuẩn hiện hành về công trình biển dạng Jacket

- Các tiêu chuẩn DNV, API, ISO, PTS, NORSOK cho các giá trị [T1] khá tương đồng, tuy nhiên các giá trị không bằng nhau

1.3.2 Đề xuất hướng nghiên cứu của luận án

Luận án đặt vấn đề nghiên cứu, đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu khối chân đế của công trình biển cố định bằng thép (kiểu Jacket) trong bài toán bền và bài toán mỏi nhằm đánh giá an toàn của kết cấu khi xây dựng ở vùng biển có độ sâu nước đến 150 m và áp dụng vào điều kiện biển Việt Nam để phục vụ thiết thực cho việc thiết kế các giàn khai thác cố định đang được sử dụng phổ biến hiện nay

1.4 Nội dung nghiên cứu của luận án

- Nội dung 1: Tổng hợp, phân tích lý thuyết từ đó lựa chọn lý thuyết để phục vụ đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng lên kết cấu khối chân đế của công trình biển

cố định bằng thép theo mô hình sóng tiền định

- Nội dung 2: Đánh giá các ảnh hưởng động của tải trọng sóng lên kết cấu công trình biển cố định bằng thép xây dựng ở vùng nước có độ sâu đến 150 m tại thềm lục địa Việt Nam với mô hình tựa tĩnh và mô hình động lực học tiền định, để làm cơ sở để đối chiếu với các kết quả nghiên cứu của luận án trong điều kiện biển của Việt Nam

- Nội dung 3: Nghiên cứu đưa ra phạm vi cũng như các khuyến cáo khi áp dụng các phương pháp tính để tính toán kết cấu công trình biển cố định bằng thép xây dựng

ở vùng nước có độ sâu đến 150 m, dùng làm tài liệu tham khảo cho các kỹ sư thiết kế các công trình biển cố định bằng thép trong điều kiện môi trường biển tại Việt Nam

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ HIỆU ỨNG ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG SÓNG LÊN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP TRONG BÀI TOÁN BỀN VÀ BÀI TOÁN MỎI

Chương 2 trình bày cụ thể tính toán kết cấu Jacket chịu tải trọng sóng tiền định theo mô hình tựa tĩnh và mô hình động; Tính toán kiểm tra bền và mỏi tiền định kết cấu Jacket; Lựa chọn, phát triển công thức đánh giá hiệu ứng động của tải trọng sóng lên kết cấu Jacket; Xây dựng các sơ đồ thuật toán kiểm tra bền và mỏi kết cấu Jacket phục vụ đánh giá hiệu ứng động

2.1 Tải trọng sóng

+ Dạng gốc của phương trình Morison

F (t) là tải trọng sóng trên đơn vị chiều dài cột có đường kính DO, thì phương trình

Morison gồm 2 thành phần như sau:

F(t)  0,5 C D v v    C Av (2.1) + Dạng mở rộng của phương trình Morison

F(t)  0,5 C D v-u (v-u)    Av   C A(v  u) (2.2)

+ Dạng tuyến tính của phương trình Morison với mô hình tiền định

Fi  0,5 C D v.v  D Oˆ   C AvM   C D vuD Oˆ   (CM 1)Au (2.3)

trong đó  là mật độ nước; DO là đường kính cột; A là diện tích mặt cắt ngang của cột;

CD và CM là hệ số cản vận tốc và hệ số quán tính; v và vlà vận tốc và gia tốc của phần

tử nước; u và u là vận tốc và gia tốc của chuyển vị kết cấu; (v u r) là vận tốc tương

đối của phần tử nước so với kết cấu; (v u r) là gia tốc tương đối của phần tử nước

so với kết cấu; giá trị v



được xác định gần đúng dựa trên điều kiện hiệu số giữa ( v v) và (ˆv.v) là tối thiểu theo nghĩa “bình phương cực tiểu”

2.2 Bài toán tĩnh kết cấu Jacket

Bài toán tĩnh của kết cấu Jacket được thể hiện bởi phương trình tổng quát của

phương pháp phần tử hữu hạn, có dạng sau:

[K] {U} = {F} (2.4)

2.3 Bài toán động lực học tiền định kết cấu Jacket

Phương trình động lực học tổng quát của kết cấu Jacket nhiều bậc tự do có dạng:

trong đó [M] là ma trận khối lượng của hệ, tập trung tại nút kết cấu, dạng ma trận chéo;

[C] là ma trận hệ số cản tuyến tính của hệ; [K] là ma trận độ cứng của kết cấu, ma trận

vuông; {U} là véctơ chuyển vị nút của kết cấu; {F(t)} là véctơ tải trọng sóng được quy

về nút của kết cấu

Để giải (2.5) ta lựa chọn phương pháp giải bài toán động lực học tiền định bằng

phương pháp chồng mode (chồng nghiệm) Phương pháp chồng mode cho phép đưa

bài toán dao động của hệ n bậc tự do tuyến tính về n bài toán 1 bậc tự do là bài toán đã

có sẵn nghiệm

2.4 Kiểm tra bền kết cấu Jacket

Độ bền kết cấu khối chân đế được đánh giá theo phương pháp ứng suất cho phép

σ ≤ [σ] = R ; R=Rγk (2.6)

Ứng suất tổng cộng tại tiết diện đang xét của kết cấu tại thời điểm nào đó được

Việc kiểm tra bền kết cấu được thực hiện theo yêu cầu của “Trạng thái giới hạn cực đại” (ULS) với hai điều kiện: điều kiện bão thiết kế cực hạn và điều kiện môi trường hoạt động (vận hành)

2.5 Tính toán mỏi tiền định kết cấu Jacket

Luận án lựa chọn tính toán mỏi trong giai đoạn 1 theo P-M: phương pháp tính mỏi dựa trên thí nghiệm còn gọi là phương pháp Palmgren - Miner (P-M), phương pháp này dựa trên đường cong mỏi thực nghiệm S-N, tính phá huỷ mỏi ở giai đoạn 1

Ta có thể tính được tỷ số tổn thất mỏi tích luỹ trong 1 TTB ngắn hạn thứ i, gồm

Mi nhóm ứng suất:

Di =

i

M j

j 1 j

n N



 (2.9) Điều kiện kiểm tra không bị phá huỷ mỏi:

D () = Di



  [D] (2.10) Xác định được tuổi thọ mỏi thiết kế tại điểm nóng khảo sát:

FL = [D] {

ij

M M

NJ là số chu trình ứng suất gây phá huỷ mỏi ứng với Sj (tra đường cong mỏi S-N); [D]

là tỷ số tổn thất mỏi gây phá huỷ; pji % là tỷ lệ % phần thời gian của nhóm số gia ứng suất Sj trong TTB thứ i; Tji là chu kỳ của nhóm ứng suất Sj trong TTB thứ i

2.6 Đánh giá hiệu ứng động

2.6.1 Hiệu ứng động đối với bài toán bền

+ Hiệu ứng động đối với mô hình tính tựa tĩnh: DAFQS được đánh giá thông qua

hệ số khuếch đại động - DAF (hay chính là hệ số động - Kđ) như sau:

QS d

1 DAF = K



+ Hiệu ứng động đối với mô hình động lực học: trong nghiên cứu cụ thể này, ta

thực hiện đánh giá hiệu ứng động một cách tổng quát như sau:

DAFD = Tổng lực cắt đáy trong phản ứng động

Tổng lực cắt đáy trong phản ứng tĩnh (2.13)

Hình 2.1 Hiệu ứng động được điều chỉnh bằng lực cắt đáy

2.6.2 Hiệu ứng động đối với bài toán mỏi

Xét 1 con sóng thứ j, hiệu ứng động trong bài toán mỏi được đánh giá thông qua

tỷ số tổn thất mỏi thứ j như sau:

2.6.3 Nhận xét về hiệu ứng động trong kiểm tra bền và mỏi

Qua phân tích ở trên rõ ràng nhận thấy, hiệu ứng động trong bài toán mỏi (DAFF) lớn hơn hiệu ứng động trong bài toán bền (DAF - DAFQS hoặc DAFD), với lý do chính sau:

- Số liệu sóng tính mỏi (tập hợp của nhiều TTB ngắn hạn thống kê trung bình trong dài hạn) có chu kỳ ngắn và các chiều cao sóng nhỏ hơn nhiều so với sóng trong tính toán bền (1 trạng thái biển - bão cực đại, có chu kỳ dài hơn và chiều cao sóng lớn)

- Hiệu ứng động trong tính toán mỏi DAFF được đánh giá thông qua tỷ số tổn thất

mỏi như công thức (2.14) và (2.15) sẽ cho giá trị lớn hơn nhiều so với giá trị đánh giá

hiệu ứng động thông thường thông qua DAFQS hay DAFD, do DAFF phụ thuộc vào hệ

số mũ m trong đường cong mỏi S-N, với m ≥ 3

2.6.4 Sơ đồ thuật toán áp dụng đánh giá hiệu ứng động

Hình 2.2 Mô hình các bài toán và

phương pháp giải được lựa chọn

Hình 2.3 Sơ đồ tổng quát tính toán kiểm tra bền, mỏi theo

mô hình tựa tĩnh và mô hình động

Hình 2.4 Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm tra bền Hình 2.5 Sơ đồ thuật toán tính toánkiểm tra mỏi 2.7 Các nội dung đạt được trong chương 2

- Chương 2 đã trình bầy cơ sở lý thuyết để phân tích tĩnh và phân tích động lực

học tiền định kết cấu công trình biển kiểu Jacket Trình bầy cơ sở lý thuyết để tính toán

kiểm tra bền và mỏi của kết cấu Jacket theo mô hình tựa tĩnh và mô hình động lực học

tiền định

- Lựa chọn phương pháp đánh giá hiệu ứng động trong tính toán kiểm tra bền và

kiểm tra mỏi của kết cấu công trình biển kiểu Jacket Lựa chọn được các công thức