Ch­¬ng 1. tæng quan vÒ c«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh b»ng thÐp

1.1. Kh¸i niÖm vÒ c«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh

a) C¸c c«ng tr×nh x©y dùng liªn quan ®Õn biÓn Ph©n ra hai nh¸nh chÝnh: - C«ng tr×nh ven biÓn (Coastal Structure, Onshore Structure): C«ng tr×nh C¶ng biÓn, C«ng tr×nh

§ª biÓn… Nh»m ®¸p øng yªu cÇu an ninh, quèc phßng, giao th«ng, khai kho¸ng, th­¬ng m¹i vµ dÞch vô vïng ven biÓn.

H×nh 1.1. H×nh ¶nh vÒ mét sè c«ng tr×nh ven biÓn

- C«ng tr×nh ngoµi kh¬i (Offshore Structure): C¸c giµn khoan dÇu khÝ, bÓ chøa næi, hÖ thèng ®­êng èng, c¸c giµn b¸n ch×m, giµn neo ®øng…

- C¸c c«ng tr×nh ngoµi kh¬i chñ yÕu phôc vô nhu cÇu khai th¸c, chÕ biÕn dÇu khÝ, khai th¸c n¨ng l­îng tù nhiªn, ®¶m b¶o hµng h¶i, phôc vô an ninh quèc phßng, nghiªn cøu dù b¸o khÝ t­îng thñy v¨n…

H×nh 1.2. H×nh ¶nh mét sè c«ng tr×nh biÓn

b) Ph©n lo¹i c«ng tr×nh BiÓn

- Kh¸i niÖm vÒ c«ng tr×nh biÓn ®Ò cËp trong m«n häc nµy ®­îc hiÓu lµ c«ng tr×nh x©y dùng ngoµi kh¬i.

H×nh 1.3. Ph©n lo¹i c«ng tr×nh BiÓn

c) C«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh

- ThuËt ng÷ “Cè ®Þnh” ®­îc hiÓu lµ c«ng tr×nh cã liªn kÕt cøng víi nÒn ®Êt (Fixed) vµ th­êng cã ®é cøng lín.

- C¸c lo¹i c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh ®iÓn h×nh: + C«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp (Offshore Steel Structures); + C«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng bª t«ng cèt thÐp (Offshore Concrete Structures); + C¸c c«ng tr×nh d¹ng lai ghÐp (Hybird Structures); + Giµn tù n©ng (Jack up) trong tr¹ng th¸i khai th¸c;

H×nh 1.4. Mét sè h×nh ¶nh vÒ c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh

1.2. CÊu t¹o chung cña c«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh b»ng thÐp

1.2.1. CÊu t¹o chung cña c«ng tr×nh

C«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp c¬ b¶n gåm 4 phÇn chÝnh nh­ sau: - Khèi th­îng tÇng (Topside); - Khèi ch©n ®Õ (Support Structure - Lµm nhiÖm vô ®ì th­îng tÇng); - Mãng (Foudation);

- HÖ thèng phô trî;

H×nh 1.5. CÊu t¹o chung mét c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp

1.2.2. CÊu t¹o th­îng tÇng - Th­îng tÇng lµ bé phËn thùc hiÖn chøc n¨ng theo yªu cÇu s¶n xuÊt (Khai th¸c, chøa ®ùng, chÕ

biÕn dÇu khÝ, khai th¸c søc giã, phôc vô ng­êi ë, phôc vô quèc phßng an ninh…). Do ®ã cã cÊu t¹o kh¸c nhau tïy theo môc ®Ých sö dông.

- Th­îng tÇng cã thÓ cÊu t¹o d¹ng truyÒn thèng (gåm nhiÒu m« ®un), d¹ng toµn khèi hoÆc b¸n toµn khèi, phô thuéc chñ yÕu vµo n¨ng lùc thi c«ng chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt.

- Th­îng tÇng cña mét giµn khoan khai th¸c ®iÓn h×nh gåm cã: + Th¸p khoan; + C¸c m« ®un thu gom, t¸ch läc, xö lý s¶n phÈm dÇu khÝ; + C¸c khu phô trî phôc vô khai th¸c: BÓ chøa dung dÞch phôc vô khoan, m« ®un b¬m n­íc

Ðp vØa hoÆc nÐn khÝ… + Khu nhµ ë; + HÖ thèng ®iÖn, n­íc… phôc vô sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt; + HÖ thèng phßng ch¸y ch÷a ch¸y; + CÇn ®uèc; + S©n bay; + HÖ thèng thiÕt bÞ giao th«ng vµ tho¸t hiÓm...

H×nh 1.6. Th­îng tÇng giµn S­ Tö §en

1.2.3. CÊu t¹o khèi ch©n ®Õ - Khèi ch©n ®Õ lµ kÕt cÊu ®ì th­îng tÇng vµ hÖ thèng phô trî phôc vô chøc n¨ng khai th¸c

cña giµn. Khèi ch©n ®Õ truyÒn t¶i träng cña th­îng tÇng xuèng hÖ mãng, do ®ã lµ kÕt cÊu chÝnh cña c«ng tr×nh.

- KÕt cÊu khèi ch©n ®Õ t­¬ng ®èi ®a d¹ng tïy thuéc qui m« vµ lo¹i h×nh th­îng tÇng. Th«ng th­êng ®èi víi mét c«ng tr×nh giµn khoan dÇu khÝ, khèi ch©n ®Õ ®­îc cÊu t¹o d¹ng giµn kh«ng gian h×nh chãp côt, t¨ng cøng bëi c¸c v¸ch ngang.

H×nh 1.7. CÊu t¹o khèi ch©n ®Õ

1.2.4. KÕt cÊu mãng:

- Th«ng th­êng ®èi víi c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp ®Æt ë ngoµi kh¬i, chÞu t¸c ®éng phøc t¹p bëi c¸c yÕu tè m«i tr­êng biÕn ®éng th­êng xuyªn, viÖc kiÓm tra, duy tu, b¶o d­ìng... gÆp nhiÒu khã kh¨n, gi¸i ph¸p mãng cäc lµ phï hîp nhÊt vµ th­êng ®­îc sö dông. - Cã hai gi¶i ph¸p mãng cäc ®­îc ¸p dông lµ cäc ®ãng lång trong èng chÝnh vµ ph­¬ng ¸n cäc v¸y.

H×nh 1.8. C¸c ph­¬ng ¸n mãng cäc cho c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp

a) Cäc ®ãng lång trong èng chÝnh b) Ph­¬ng ¸n mãng cäc hçn hîp c) Ph­¬ng ¸n cäc v¸y

1.3. Ph©n lo¹i c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh

1.4. Qu¸ tr×nh x©y dùng c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp

- Do cã nh÷ng ®Æc ®iÓm riªng, qu¸ tr×nh x©y dùng c«ng tr×nh BiÓn b»ng thÐp lµ tæng hîp cña c¸c

giai ®o¹n sau:

+ Giai ®o¹n chÕ t¹o trªn bê (Fabrication);

+ Giai ®o¹n h¹ thñy (Load out);

+ Giai ®o¹n vËn chuyÓn trªn biÓn ®Õn vÞ trÝ x©y dùng (Transportation);

+ Giai ®o¹n ®¸nh ch×m, ®Þnh vÞ c«ng tr×nh (Launching, Up-ending);

+ Giai ®o¹n cè ®Þnh c«ng tr×nh t¹i vÞ trÝ x©y dùng (Installation);

+ Giai ®o¹n l¾p ®Æt th­îng tÇng vµ hoµn thiÖn;

H×nh 1.9. Giai ®o¹n chÕ t¹o trªn bê, giai ®o¹n h¹ thñy

H×nh 1.10. Giai ®o¹n vËn chuyÓn, ®¸nh ch×m b»ng xµ lan mÆt boong

1.5. Yªu cÇu ®èi víi viÖc thiÕt kÕ, thi c«ng c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp

a) §Æc ®iÓm ho¹t ®éng cña c«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh

C«ng tr×nh biÓn ®­îc x©y dùng c¸ch xa bê, tån t¹i ®éc lËp víi ®Êt liÒn. §iÒu nµy ®ång nghÜa víi

víi nh÷ng khã kh¨n vÒ kü thuËt thi c«ng vµ thiÕt kÕ. TÝnh chÊt ®éc lËp cña c«ng tr×nh ®ßi hái c«ng

tr×nh ph¶i ®­îc thiÕt kÕ víi ®é tin cËy cao.

* Th­êng xuyªn chÞu t¸c ®éng kh¾c nghiÖt cña m«i tr­êng:

M«i tr­êng khÝ: Lµ m«i tr­êng cã ®é Èm vµ ®é mÆn cao v× vËy tÝnh ¨n mßn lín. Lµ m«i

tr­êng th­êng xuyªn ph¶i chÞu c¸c ¶nh h­ëng cña giã b·o.

M«i tr­êng n­íc: N­íc biÓn cã tÝnh x©m thùc lín, lµm gi¶m kh¶ n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu

theo thêi gian.

Sù ph¸t triÓn cña sinh vËt biÓn lµm t¨ng kÝch th­íc cña c«ng tr×nh vµ t¨ng tÝnh chÊt nh¸m cña

bÒ mÆt tiÕp xóc, dÉn ®Õn t¨ng khèi l­îng cña c«ng tr×nh vµ t¨ng t¶i träng do sãng vµ dßng

ch¶y.

Sãng vµ dßng ch¶y lµ c¸c nguyªn nh©n g©y ra c¸c t¶i träng ngang rÊt lín cho c«ng tr×nh vµ lµ

c¸c t¶i träng thay ®æi cã chu kú lµ nh÷ng t¶i träng ngÉu nhiªn.

M«i tr­êng ®Êt: §iÒu kiÖn ®Þa chÊt d­íi ®¸y biÓn còng kh¸c nhiÒu so víi trªn ®Êt liÒn. §Êt

d­íi ®¸y biÓn lu«n ë tr¹ng th¸i no n­íc.

* C¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ th­îng tÇng cã träng l­îng lín vµ ph¶i tu©n theo chÕ ®é lµm viÖc

nghiªm ngÆt.

* S¬ ®å lµm viÖc cña kÕt cÊu: VÒ mÆt tæng thÓ kÕt cÊu lµm viÖc nh­ mét thanh trô ®øng chÞu

c¸c t¸c ®éng chñ yÕu theo ph­¬ng ngang, lµ mét m« h×nh kh¸ bÊt lîi vÒ mÆt chÞu lùc.

* Yªu cÇu vÒ duy tu b¶o d­ìng: D­íi t¸c ®éng cña m«i tr­êng, hiÖn t­îng xãi lë, ¨n mßn, hµ

b¸m, mái, c¸c tai n¹n va ch¹m cña tµu, cña vËt r¬i...dÉn ®Õn nh÷ng h­ háng cña kÕt cÊu trong qu¸

tr×nh sö dông dÉn ®Õn c¸c yªu cÇu ph¶i kh¶o s¸t vµ duy tu b¶o d­ìng th­êng xuyªn. Chi phÝ cho

viÖc kh¶o s¸t, duy tu b¶o d­ìng cã thÓ b»ng hoÆc lín h¬n chi phÝ ®Çu t­ ban ®Çu.

* HËu qu¶ cña sù cè nÕu x¶y ra:

+ ThiÖt h¹i vÒ nh©n m¹ng

+ ThiÖt hai vÒ tµi chÝnh

+ ThiÖt h¹i vÒ s¶n xuÊt

+ ThiÖt h¹i vÒ m«i tr­êng

b) §Æc ®iÓm thiÕt kÕ c«ng tr×nh biÓn

Qu¸ tr×nh lùa chän vµ thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh biÓn phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè:

Phô thuéc vµo c«ng nghÖ khai th¸c

Phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn tù nhiªn t¹i n¬i x©y dùng c«ng tr×nh

Phô thuéc vµo kh¶ n¨ng thi c«ng hiÖn cã

Phô thuéc vµo tiÕn ®é khai th¸c yªu cÇu cña dù ¸n

Mét vÊn ®Ò rÊt quan träng khi lùa chän gi¶i ph¸p kÕt cÊu cho c«ng tr×nh lµ ph¶i xem xÐt ®Õn

kh¶ n¨ng x¶y ra hiÖn t­îng céng h­ëng víi t¸c ®éng cña sãng (xem s¬ ®å d­íi ®©y). Do sãng lµ t¸c

®éng thay ®æi cã chu kú gåm nhiÒu con sãng kh¸c nhau tõ nhá ®Õn lín, trong ®ã n¨ng l­îng tËp

trung nhÊt vµo c¸c con sãng cã chu kú tõ 5s ®Õn 20s, nªn cÇn x©y dùng c«ng tr×nh cã chu kú dao

®éng ngang tr¸nh xa ph¹m vi nµy.

Cã thÓ chia c¸c c«ng tr×nh biÓn lµm hai nh¸nh chÝnh nh­ sau :

Nh¸nh 1: Sö dông c¸c kÕt cÊu cè ®Þnh ( Fixed Platform) cã chu kú dao ®éng nhá h¬n h¼n

vïng tËp trung n¨ng l­îng sãng.

Nh¸nh 2: C¸c c«ng tr×nh biÓn mÒm ( Compliant Platform) ®­îc thiÕt kÕ sao cho cã chu kú

dao ®éng v­ît h¼n ra ngoµi vïng tËp trung n¨ng l­îng sãng, th«ng th­êng chu kú lín h¬n

25s.

H×nh 1.11. Ph©n vïng n¨ng l­îng sãng

1.6. T×nh h×nh x©y dùng vµ ph¸t triÓn c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp trªn thÕ giíi vµ ë

ViÖt Nam

1.6.1. T×nh h×nh ph¸t triÓn c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp trªn thÕ giíi

a) Tæng quan c¸c lo¹i c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh trªn thÕ giíi

ViÖc khai th¸c dÇu khÝ ë ngoµi biÓn trªn thÕ giíi ®­îc ®¸nh dÊu bëi c«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh

®Çu tiªn x©y dùng ë ®é s©u n­íc 5m ®Ó khai th¸c mét má trªn ®Êt liÒn më réng ra vïng n­íc

n«ng ven bê ë Lousiana, Mü (thuéc VÞnh Mexico), cuèi thËp kû 40 thÕ kû 20. TiÕp theo ®ã,

trong nöa sau cña thÕ kû 20, lo¹i c«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh (CTBC§) b»ng thÐp kiÓu jacket -

mãng cäc (vµ mét sè Ýt b»ng CTBC§ b»ng bª t«ng, mãng träng lùc) ®· ®­îc ph¸t triÓn m¹nh ®Ó

khai th¸c c¸c má ë ®é s©u trong ph¹m vi tõ 300 - 400 m. CTBC§ ®· x©y dùng ë ®é s©u n­íc

lín nhÊt, 412m (1353 ft) lµ dµn Bullwinkle (VÞnh Mexico, Mü), n¨m 1991.

Mét sè h×nh ¶nh vÒ sù ph¸t triÓn c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh theo ®é s©u n­íc

H×nh 1.12. Sù ph¸t triÓn c«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh theo ®é s©u n­íc

b) Mét sè c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp kiÓu Jacket t¹i c¸c má ®iÓn h×nh trªn thÕ giíi

C¸c Dµn kiÓu Jacket ë ®é s©u nhÊt thÕ giíi (thuéc vïng n­íc s©u)

STT Tªn Dµn N¨m §é s©u n­íc

Vïng biÓn §iÒu hµnh

1 Cognac 1978 312 m GOM Shell

2 Amberjack 1991 314 m GOM BP

3 Heritage 1992 326 m South. Cali. Exxon Mobil

4 Virgo 1999 344 m GOM Total-Fina-Elf

5 Harmony 1992 366 m South.Cali. ExxonMobil

6 Pompano 1994 393 m GOM BP

7 Bullvinkle 1991 412 m GOM Shell

H×nh 1.13. H×nh ¶nh c¸c c«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh b»ng thÐp s©u nhÊt thÕ giíi

1.6.2. T×nh h×nh ph¸t triÓn c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp ë ViÖt Nam

a) TiÒm n¨ng ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp dÇu khÝ

(Xem thªm tµi liÖu m«n häc C«ng nghiÖp dÇu khÝ)

Giai ®o¹n 1981 – 1988: B¾t ®Çu khai th¸c t¹i má B¹ch Hæ vµo n¨m 1984

Giai ®o¹n 1988 ®Õn nay:

§· ph¸t hiÖn, th¨m dß vµ tiÕn tíi khai th¸c c¸c bÓ dÇu khÝ sau: - BÓ Cöu Long: gåm Má B¹ch Hæ, má Rång vµ má R¹ng §«ng. Riªng má R¹ng §«ng ®· b¾t

®Çu khai th¸c n¨m 1988 - BÓ M· Lai: Gåm cã má Ruby, hiÖn t¹i c«ng ty Malaysia Petronas ®ang khai th¸c - BÓ Nam C«n S¬n:

+ Má §¹i Hïng, khai th¸c víi s¶n l­îng 15000 thïng/ngµy;

+ Má khÝ Lan T©y vµ Lan §á ; - Ngoµi ra cßn cã mét sè bÓ kh¸c : BÓ Phó Kh¸nh (KV1), BÓ T­ ChÝnh – Vòng M©y& T©y

Nam Q§ Tr­êng Sa (KV2).

Hiên tai Trữ lượng dầu khí VN: thứ 3 trong các nước Đông Nam Châu Á.

b) Thèng kª mét sè c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh b»ng thÐp t¹i ViÖt Nam

- N¨m 1984, thêi kú x©y dùng c«ng tr×nh BiÓn ®Çu tiªn, phôc vô khai th¸c dÇu khÝ trªn thÒm

lôc ®Þa ViÖt Nam t¹i má B¹ch Hæ víi c¸c thÕ hÖ giµn khoan c«ng tr×nh biÓn b»ng thÐp d¹ng

MSP vµ BK.

- HiÖn t¹i c¸c c«ng tr×nh BiÓn cè ®Þnh t¹i ViÖt Nam ®Òu lµ c«ng tr×nh biÓn b»ng thÐp. HÇu hÕt

c¸c khèi ch©n ®Õ vÉn lµ d¹ng Jacket, hiÖn t¹i ®· cã mét sè giµn cã kÕt cÊu míi nh­ d¹ng Mono-

pol, d¹ng kÕt cÊu tèi thiÓu, vµ víi nhiÒu giµn x©y dùng ë vÞ trÝ cã ®é s©u n­íc >100m ®· ¸p

dông ph­¬ng ¸n cäc v¸y: Nh­ giµn Chim S¸o B¾c, Chim S¸o Nam, giµn §¹i Hïng II…

- §Õn nay t¹i khu vùc má B¹ch Hæ vµ má Rång gåm cã:

+ 12 giµn MSP 16 ®Çu giÕng;

+ 11 giµn ®Çu giÕng WHP 9 ®Õn 12 ®Çu giÕng;

+ 2 giµn c«ng nghÖ trung t©m s¬ chÕ 15000 T dÇu/ngµy;

+ 2 giµn b¬m n­íc Ðp vØa;

+ 2 giµn nÐn khÝ trung t©m;

+ 2 giµn ng­êi ë, mçi giµn cã søc chøa 140 ng­êi;

CHƯƠNG 2. TAI TRONG TÁC ĐÔNG LÊN CÔNG TRINH BIÊN CÔ ĐINH

2.1 Tải trọng tác động lên phần thượng tầng

2.2 Tải trọng bản thân công trình

2.3 Tải trọng do Gió

2.3.1 Tác động của gió lên vật cản

ChuyÓn ®éng cña giã lµ chuyÓn ®éng rèi mang tÝnh chÊt ngÉu nhiªn cña 1 líp h¹n chÕ gÇn mÆt

®Êt hay mÆt biÓn. TÝnh chÊt cña giã ®­îc ®Æc tr­ng qua c¸c ®¹i l­îng c¬ b¶n lµ vËn tèc giã, thêi gian

giã thæi vµ h­íng giã (Xem thªm [4]).

C¬ chÕ t¸c ®éng cña giã lªn vËt c¶n chñ yÕu tu©n theo nguyªn lý chuyÓn hãa ®éng n¨ng. Lùc

giã t¸c ®éng lªn vËt c¶n tû lÖ víi b×nh ph­¬ng vËn tèc giã.

Tæng qu¸t, t¸c ®éng cña giã lªn vËt c¶n mang tÝnh ngÉu nhiªn, t­¬ng øng víi thµnh phÇn vËn

tèc trung b×nh vµ vËn tèc m¹ch ®éng sÏ g©y ra hiÖu øng tÜnh vµ hiÖu øng ®éng.

Tõ vËn tèc giã tÝnh to¸n tÝnh ®­îc ¸p lùc giã tÝnh to¸n theo c«ng thøc

22

16

1

2

1zzz VVq ( kG/m2)

Trong ®ã:

qz: lµ ¸p lùc giã tÝnh to¸n ë ®é cao z (kG/m2)

Vz: Lµ vËn tèc giã ë ®é cao z so víi mùc n­íc tÜnh (m/sec)

: Lµ khèi l­îng riªng cña kh«ng khÝ ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn = 1,255 kg/m3

Thay tt vVV vµo ta cã 22

2

1

2

1ttzz vvVVq , bá qua thµnh phÇn v« cïng bÐ bËc cao

cña thµnh phÇn m¹ch ®éng ta cã:

dttzz qqvVVq 2

2

1

qt : Lµ thµnh phÇn ¸p lùc tÜnh cña giã, qd lµ thµnh phÇn ¸p lùc ®éng

2.3.2 TÝnh to¸n t¶i träng giã theo qui ph¹m ViÖt Nam

(Tham kh¶o tiªu chuÈn TCVN 2737:1995)

2.3.3 Tính tải trọng gió theo quy phạm API (Tham kh¶o API RP2A trang 18 ®Õn trang 20)

a) C«ng thøc tÝnh to¸n lùc giã

ACVACF ss

22 0473.02/ (N)

Trong ®ã:

V: VËn tèc giã; (km/h)

A: Lµ diÖn tÝch ch¾n giã; ( m2)

Cs: Lµ hÖ sè h×nh d¹ng vËt ch¾n:

Cs = 1.5 cho kÕt cÊu d¹ng dÇm; Cs = 1.5 cho kÕt cÊu nhµ t­êng ®Æc.

Cs = 0.5 cho kÕt cÊu trô trßn ; Cs = 1.0 cho kÕt cÊu sµn c«ng t¸c.

b) TÝnh to¸n vËn tèc giã cã kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña m¹ch ®éng

Trong ®iÒu kiÖn cùc h¹n, vËn tèc giã thiÕt kÕ u(z, t) t¹i ®é cao z (ft) trªn mùc n­íc biÓn víi thêi

gian giã giËt trung b×nh t(s) (t to = 3600) ®­îc cho bëi c«ng thøc:

u

o

tu(z, t) U(z).[1 0.41.I (z).ln ]

t

Trong ®ã:

o

zU(z) U 1 C.ln( )

32.8

-2 1/2C = 5,73.10 .(1 + 0,0457.Uo)

-0.22u

zI (z) = 0,06.[1 + 0.0131.Uo].( )

32,8 lµ c­êng ®é m¹ch ®éng cña giã

Uo (ft/s) lµ vËn tèc giã trung b×nh 1 giê ®o ë ®é cao 32,8 ft (10m) trªn mùc n­íc biÓn

c) TÝnh to¸n giã theo quan ®iÓm ngÉu nhiªn

Sö dông phæ n¨ng l­îng vËn tèc giã:

2 0,45

o

n 5/3n

U z320.

32,8 32,8S

(1 f )

Trong ®ã:

2/3 0,75

oUzf 172.f .

32,8 32,8

f lµ gi¶i tÇn sè dao ®éng cña giã

n = 0,468

S(f) lµ mËt ®é phæ n¨ng l­îng t¹i ®iÓm tÇn sè f

z lµ ®é cao trªn mùc n­íc biÓn (ft)

2.4. Tải trọng Sóng

2.4.1. Lùa chän lý thuyÕt sãng tÝnh to¸n

a) Mét sè lý thuyÕt sãng ®iÓn h×nh

Lý thuyÕt sãng Airy: Lµ lý thuyÕt sãng ®iÒu hoµ h×nh sin. Dïng ®Ó tÝnh to¸n s¬ bé t¶i träng

sãng, th«ng th­êng chØ ¸p dông ®­îc trong vïng n­íc s©u. §Æc tr­ng bëi c¸c yÕu tè sau:

+ Ph­¬ng tr×nh ®­êng mÆt sãng

+ VËn tèc vµ gia tèc sãng

+ C¸c quan hÖ gi÷a chu kú, sè sãng, chiÒu dµi sãng, tÇn sè, tÇn sè vßng

Lý thuyÕt sãng Stokes bËc 5: Lý thuyÕt sãng bËc cao, thÝch hîp cho viÖc m« t¶ sãng trong c¸c

vïng n­íc s©u vµ võa. §Æc tr­ng bëi c¸c yÕu tè sau:

+ Ph­¬ng tr×nh ®­êng mÆt sãng

+ VËn tèc vµ gia tèc sãng

+ C¸c quan hÖ gi÷a chu kú, sè sãng, chiÒu dµi sãng, tÇn sè, tÇn sè vßng

Lý thuyÕt sãng n­íc n«ng Cnoidal: Lý thuyÕt sãng bËc cao, thÝch hîp cho viÖc m« t¶ sãng

trong vïng n­íc n«ng.

Lý thuyÕt hµm dßng

b) MiÒn ¸p dông cña lý thuyÕt sãng (Theo API) :

2.4.2. TÝnh to¸n t¶i träng sãng lªn vËt c¶n kÝch th­íc nhá b»ng c«ng thøc Morison

a) Ph©n chia chÕ ®é chuyÓn ®éng cña sãng qua vËt c¶n

Trong c¸c c¸ch m« t¶ sãng kÓ trªn ta ch­a nãi ®Õn ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc vËt c¶n ®Õn chÕ ®é

chuyÓn ®éng cña sãng. NÕu nh­ kÝch th­íc cña vËt c¶n lµ t­¬ng ®èi nhá th× ¶nh h­ëng cña vËt c¶n ®Õn

chÕ ®é chuyÓn ®éng cña sãng cã thÓ bá qua, ng­îc l¹i khi kÝch th­íc cña vËt c¶n lµ ®¸ng kÓ th× nã sÏ

¶nh h­ëng ®Õn chÕ ®é chuyÓn ®éng cña sãng tíi. Víi D lµ kÝch th­íc ®Æc tr­ng cña vËt c¶n vµ L lµ

chiÒu dµi cña sãng tíi, cã thÓ ®¸nh gi¸ ¶nh h­ëng ®Õn chÕ ®é chuyÓn ®éng cña sãng tíi nh­ sau:

NÕu D/L > 1: VËt c¶n ®­îc coi lµ cã kÝch th­íc rÊt lín vµ toµn bé sãng tíi ®Òu bÞ déi l¹i, øng víi

tr­êng hîp tÝnh to¸n cña c¸c c«ng tr×nh ch¾n sãng.

NÕu 2.0/1 LD : KÝch th­íc cña c«ng tr×nh lµ ®¸ng kÓ, mét phÇn cña sãng tíi sÏ bÞ ph¶n x¹ l¹i

g©y ra hiÖn t­îng nhiÔu x¹. C¸ch x¸c ®Þnh t¶i träng sãng trong tr­êng hîp nµy dùa trªn lý thuyÕt

sãng nhiÔu x¹.

NÕu D/L < 0.2: KÝch th­íc cña c«ng tr×nh kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn chÕ ®é chuyÓn ®éng cña sãng tíi,

viÖc tÝnh t¶i träng sãng cã thÓ dïng c«ng thøc Morison.

b) C«ng thøc Morison d¹ng chuÈn t¾c cho thanh trô th¼ng ®øng

Theo Morison t¶i träng sãng g©y lªn vËt c¶n gåm 2 thµnh phÇn

ID qqq

qD: Lµ thµnh phÇn lùc c¶n do vËn tèc

qI: Lµ thµnh phÇn lùc lùc qu¸n tÝnh

vvDCq dD 5.0

aACaACaACaAq ImmI .....).1(.....

: Lµ khèi l­îng riªng cña n­íc biÓn = 1025 kg/m3

D, A: Lµ kÝch th­íc, diÖn tÝch mÆt c¾t bao cña phÈn tö

Cd : HÖ sè c¶n vËn tèc ®éng cña chÊt láng.

Cm: HÖ sè nuíc kÌm

CI: HÖ sè c¶n gia tèc

Víi CD, Cm, CI lµ c¸c hÖ sè phô thuéc vµo h×nh d¹ng, bÒ mÆt cña vËt c¶n vµ chuyÓn ®éng cña

chÊt láng, phô thuéc vµo sè Reynold (Re) vµ Kenlegan-Carpenter (Nk)

Theo API ®èi víi tiÕt diÖn trßn : Cd = 0.65-1.05, CI = 1.2-1.6

v, a: Lµ vËn tèc vµ gia tèc cña phÇn tö n­íc tÝnh t¹i ®iÓm ®ang xÐt.

c) T¶i träng sãng lªn thanh xiªn kh«ng gian

Trong kÕt cÊu c«ng tr×nh ®a sè c¸c phÇn tö thanh n»m xiªn trong kh«ng gian, v× vËy cÇn ph¶i

x¸c ®Þnh t¶i träng lªn c¸c thanh xiªn kh«ng gian.

Ph©n tÝch c¸c thµnh phÇn vËn tèc vµ gia tèc theo ph­¬ng vu«ng gãc vµ song song víi trôc thanh.

ChØ cã thµnh phÇn vu«ng gãc víi trôc thanh míi g©y ra t¶i träng. T¶i träng tÝnh theo Morison sÏ lµ c¸c

t¶i träng cã ph­¬ng vu«ng gãc víi trôc thanh, nh­ng ®Ó thuËn tiÖn cho c¸c tÝnh to¸n ta ph©n tÝch chóng

theo c¸c thµnh phÇn theo ph­¬ng ngang vµ ph­¬ng däc.

XÐt mét thanh bÊt kú n¨m trong kh«ng gian nh­ h×nh vÏ. Gi¶ sö h­íng truyÒn sãng trïng víi

h­íng x. C¸c thµnh phÇn vËn tèc vµ gia tèc cña phÇn tö n­íc.

zx

zx

aaa

vvv

Ph©n tÝch c¸c thµnh phÇn vËn tèc vµ gia tèc theo hÖ to¹ ®é ®Þa ph­¬ng cña trôc thanh

aaa

vvv

Tõ ®ã ta cã thÓ tÝnh vËn tèc, gia tèc theo ph­¬ng trôc thanh nh­ sau:

2/1

222

2/1222

).(

).(

zzxxzx

zzxxzx

acacaaa

vcvcvvv

Sau ®ã ph©n tÝch c¸c thµnh phÇn vËn tèc vµ gia tèc ph¸p tuyÕn theo ph­¬ng x,y,z theo c«ng thøc

sau:

)...(

)..(

)...(

zzxxzznz

zzxxyny

zzxxxxnx

vcvccvv

vcvccv

vcvccvv

)...(

)..(

)...(

zzxxzznz

zzxxyny

zzxxxxnx

acaccaa

acacca

acaccaa

Trong ®ã cx,cy,cz lµ c¸c cosin chØ ph­¬ng cña ph¸p tuyÕn n, tÝnh nh­ sau:

L

Lz

L

zzc

L

Ly

L

yyc

L

Lx

L

xxc

z

y

x

12

12

12

cos

cos.sin

sin.sin

Thay vµo c«ng thøc Morison ta cã ®­îc c¸c thµnh phÇn t¶i träng lªn thanh xiªn.

nzInzndz

nyInyndy

nxInxndx

aACvvDCq

aACvvDCq

aACvvDCq

.......5.0

.......5.0

.......5.0

C¸c thµnh phÇn nµy ph©n bè kh«ng ®Òu trªn chiÒu dµi phÇn tö, khi tÝnh to¸n ph¶n øng cña kÕt

cÊu ng­êi ta ph¶i tÝnh gÇn ®óng t¶i träng ph©n bè trªn phÇn tö hoÆc tËp trung t¹i nót kÕt cÊu.

d) C«ng thøc Morrison më réng

Trong c¸c c«ng thøc trªn ta coi vËt c¶n kh«ng chuyÓn ®éng. Nh­ng thùc tÕ khi chÞu t¸c ®éng

cña ngo¹i lùc, c«ng tr×nh cã chuyÓn ®«ng. gi¶ thiÕt chuyÓn ®éng lµ u. VËn tèc, gia tèc lµ :

2

2

,t

uu

t

uu

.

Khi ®ã c«ng thøc Morison d¹ng më réng ®­îc viÕt nh­ sau:

).(..)(....5.0 uaACuvuvDCq Idx

§èi víi c¸c kÕt cÊu cã chuyÓn vÞ ngang kh«ng lín th× kh«ng cÇn thiÕt ph¶i sö dông c«ng thøc Morison

më réng.

e) TuyÕn tÝnh ho¸ c«ng thøc Morrison më réng d¹ng tiÒn ®Þnh

C«ng thøc tÝnh t¶i träng theo Morison lµ c¸c c«ng thøc phi tuyÕn (b×nh ph­¬ng vËn tèc). V× vËy

®Ó cã thÓ ¸p dông ®­îc c¸c ph­¬ng ph¸p tÝnh kÕt cÊu theo quan ®iÓm x¸c suÊt th× ph¶i tuyÕn tÝnh ho¸.

Dạng tuyến tính của phương trình Morison, với mô hình sóng tiền định, được xây dựng bằng

cách thay v bởi giá trị trung bình tương ứng, không phụ thuộc vào thời gian v , khi đó biểu thức của

tải trọng sóng có dạng mới:

uA)1C(uvDCvACv.vDC5,0FMMMDi

Nểu sử dụng lý thuyết sóng Airy, ta có:

E849,0E3

8ˆ

v

Trong đó:

)kd(sh

)ky(ch.

2

H.E

(Tham kh¶o thªm [3])

2.3.4 Tính tải trọng sóng lên công trình theo quy phạm API

(§äc API RP-2A tõ trang 12 ®Õn trang 17)

Qui tr×nh c¬ b¶n tÝnh to¸n t¶i träng sãng tiÒn ®Þnh theo API nh­ sau:

X¸c ®Þnh chu kú biÓu kiÕn Tapp (apperant) ®Ó tÝnh to¸n hiÖu øng Doppler cña sãng vµ dßng ch¶y;

X¸c ®Þnh lý thuyÕt sãng tÝnh to¸n;

Lùa chän hÖ sè ®éng lùc cña sãng (0,85 – 1) ®Ó gi¶m gi¸ trÞ vËn tèc vµ gia tèc sãng do kÓ ®Õn sù

ph©n bè sãng theo h­íng;

Lùa chän hÖ sè gi¶m vËn tèc dßng ch¶y (0,7 – 1) khi ®i qua nhãm vËt c¶n;

Tæng hîp gi¸ trÞ vËn tèc vµ gia tèc cña phÇn tö n­íc;

T¨ng kÝch th­íc vËt c¶n khi kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña hµ b¸m;

X¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña hÖ sè thñy ®éng (c¶n vËn tèc vµ hÖ sè qu¸n tÝnh);

TÝnh to¸n t¶i träng sãng lªn tõng phÇn tö theo Morison vµ tæng hîp gi¸ trÞ lùc;

BiÓu diÔn theo s¬ ®å khèi:

2.4 Dòng chảy và tải trọng do dòng chảy

2.4.1 Sự phân bố của dòng chảy khi có sóng

2.4.2 Tải trọng do Sóng+Dòng chảy tác động lên vật cản kích thước nhỏ

a) Ph©n bè vËn tèc dßng ch¶y khi cã sãng

Dßng ch¶y ®­îc g©y lªn do hai nguyªn nh©n chÝnh: Dßng ch¶y do giã, dßng ch¶y do triÒu.

Dßng ch¶y cña c¸c phÇn tö n­íc biÕn ®æi theo ®é s©u n­íc. Sù ph©n bè vËn tèc dßng ch¶y theo ®é s©u

cã thÓ theo luËt ph©n phèi tuyÕn tÝnh hoÆc theo luËt phi tuyÕn. Khi cã sãng th× mÆt n­íc bÞ d©ng lªn

mét ®é cao kh¸c víi n­íc lÆng. Khi ®ã sù ph©n bè vËn tèc dßng ch¶y sÏ thay ®æi.

b) T¶i träng sãng vµ dßng ch¶y

C«ng thøc Morison tÝnh t¶i träng sãng lµ phi tuyÕn theo thµnh phÇn vËn tèc, v× vËy kh«ng thÓ tÝnh riªng

t¶i träng sãng vµ dßng ch¶y mµ ph¶i céng vËn tèc cña phÇn tö chÊt láng g©y ra do dßng ch¶y vµ g©y ra

cho sãng thµnh vËn tèc tæng céng råi míi ¸p dông c«ng thøc Morison ®Ó tÝnh t¶i träng.

Dßng ch¶y chØ cã thµnh phÇn vËn tèc theo ph­¬ng ngang, kh«ng cã thµnh phÇn vËn tèc theo ph­¬ng

®øng, mÆt kh¸c dßng ch¶y cña chÊt láng ®­îc coi lµ dßng ch¶y ®Òu, v× vËy kh«ng xÐt ®Õn thµnh phÇn

gia tèc cña chuyÓn ®éng chÊt láng do dßng ch¶y g©y ra. C«ng thøc Morison trong tr­êng hîp nµy cã

thÓ viÕt nh­ sau:

D¹ng chuÈn t¾c:

- T¶i träng dßng ch¶y: )(....5.0 dcdcdx vvDCq

- T¶i träng sãng vµ dßng ch¶y : aACvvvvDCq Idcdcdx ...(....5.0 )

2.5 Tải trọng sóng ngẫu nhiên

2.5.1 Mô tả ngẫu nhiên chuyển động sóng

Thùc chÊt bÒ mÆt n­íc biÓn vËn ®éng mét c¸ch ngÉu nhiªn nh­ng cã thÓ ®­îc coi lµ mét tËp

hîp v« h¹n cña c¸c sãng ®iÒu hoµ cã chiÒu cao Hi, chu kú Ti kh¸c nhau, nh­ trong h×nh vÏ:

Cã thÓ coi dao ®éng bÒ mÆt n­íc biÓn lµ mét tr­êng c¸c qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn ®éc lËp víi c¸c

pha ban ®Çu kh¸c nhau. V× vËy cã thÓ ¸p dông ®Þnh lý giíi h¹n trung t©m vµ kÕt luËn bÒ mÆt sãng biÓn

lµ mét qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn cã ph©n phèi chuÈn. Do c¸c sãng ®iÒu hoµ dao ®éng xung quanh mùc

n­íc tÜnh v× vËy cã thÓ coi qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn trªn cã gÝa trÞ trung b×nh b»ng kh«ng. TÇn sè cña sãng

còng giíi h¹n trong kho¶ng hÑp 11 s5.2s3.0 nªn cã thÓ m« t¶ sãng biÓn nh­ lµ qu¸ tr×nh

ngÉu nhiªn d¶i hÑp. V× vËy, biªn ®é vµ chiÒu cao bÒ mÆt n­íc biÓn ®­îc m« t¶ theo ph©n phèi

Rayleigh.

Theo luËt ph©n phèi chuÈn, hµm mËt ®é ph©n phèi x¸c suÊt cña bÒ mÆt sãng viÕt theo c«ng thøc

sau : ).2

exp(.2

12

2

)(

p

Trong ®ã: )()(0

2 dS

lµ ph­¬ng sai cña ®­êng mÆt sãng

lµ ®é lÖch qu©n ph­¬ng

S lµ hµm mËt ®é cña qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn

Khi xem chuyÓn ®éng bÒ mÆt sãng lµ mét qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn dõng, ph­¬ng ph¸p ®­îc xem lµ

hiÖu qu¶ nhÊt ®Ó m« t¶ sù ngÉu nhiªn cña sãng biÓn lµ sö dông phæ n¨ng l­îng sãng, gäi t¾t lµ phæ

sãng.

Khi cã ®­îc phæ n¨ng l­îng cña sãng th× hoµn toµn cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc c¸c t¸c ®éng cña m«i

tr­êng vµo c«ng tr×nh vµ x¸c ®Þnh ®­îc c¸c ®Æc tr­ng ph¶n øng cña kÕt cÊu. Cã nhiÒu lo¹i phæ kh¸c

nhau ®· ®­îc x©y dùng, nh­:

* Phæ P-M :

4

0

5

2

exp)(

B

AgS ,

U

g0

U lµ vËn tèc giã t¹i ®é cao 19.5m so víi mùc n­íc tÜnh, A = 0.0081, B = 0.74 lµ c¸c h»ng sè cña

phæ

221012.2 UxH s

(m)

g

UTs

281.0

* Phæ P-M c¶i biªn :

45

2

3/12

2

1exp

28

zzz TTTHS

* Phæ JONSWAP:

m

m

m f

ff

f

f

f

agfS

2

24

54

2

2exp

4

5exp

2)(

102

22.0

046.0U

Xa

, 38.0

10

04.16

XUfm

X lµ ®µ giã, U10 lµ vËn tèc giã t¹i ®é cao 10m so víi mùc n­íc tÜnh. 08.0,30.3 lµ c¸c

h»ng sè.

Hµm mËt ®é phæ cña vËn tèc, gia tèc phÇn tö chÊt láng theo lý thuyÕt sãng Airy

Gi¶ sö hai ®¹i l­îng ngÉu nhiªn cã quan hÖ: Y=A.X th× ta cã, Syy = A2.Sxx. Theo c¸c c«ng thøc

tÝnh vËn tèc vµ gia tèc c¶u lý thuyÕt sãng Airry ta nhËn ®­îc c¸c phæ vËn tèc vµ phæ gia tèc cña phÈn tö

chÊt láng nh­ sau :

Svxvx = A2x.S

Svzvz = A2z.S

Saxax = B2x.S

Sazaz = B2zx.S

2.5.2 Tuyến tính hóa công thức Morison

Dạng tuyến tính của phương trình Morison, với mô hình sóng ngẫu nhiên, được xây dựng bằng

cách thực hiện tuyến tính hoá thành phần lực cản vận tốc, có dạng:

F(t) vACvAv.8DC2

1mvD

Trong đó: v là độ lệch chuẩn của vận tốc, được xác định dựa trên phổ vận tốc của phần tử

nước do sóng ngẫu nhiên gây ra.

(Tham kh¶o thªm [3])

2.5.3 Phổ sóng và Phổ tải trọng sóng

2.6 Tải trọng do động đất

2.6.1. Sơ lươc vê cơ chế tác động

Tải trọng do động đât bản chât là lực quán tính của kết câu, phát sinh do dịch chuyển có gia tốc

của nền đât trong quá trình kiến tạo. Do đó khi nền ngưng dịch chuyển, các bộ phận bên trên tiếp tục

dịch chuyển theo quán tính. Cơ chế tác động có thể biểu diên theo hình minh họa sau đây:

Theo đó, lực động đât tác động trên tât cả nhưng thành phần có khối lượng của công trình biển,

do vậy khi tính toán kết câu khối chân đế nhưng thành phần phi kết câu được mô tả như một khối

lượng đăt vào kết câu.

Lực động đât tác động lên công trình đăc trưng bởi thông số gia tốc chuyển động của nền (gia tốc

nền) có thể mô tả là một quá trình ngẫu nhiên dưng, do đó để phân tích tác động của nó lên công trình

biển có thể áp dụng phương pháp đánh giá theo ly thuyết độ tin cậy hoăc theo phương pháp kiểm tra

theo giá trị cực đại của gia tốc nền.

Để tính toán lực động đât theo giá trị cực đại của gia tốc nền, đầu tiên cần xác định lực trượt măt

đât lớn nhât tại chân công trình (gọi là lực căt đáy). Với nguyên ly tác động tương đương, lực căt đáy

được phân phối về các khối lượng nằm trên kết câu với các bậc tự do tương ứng (Trong công trình

biển, đơn giản nhât là qui về các nut nằm trên các diafragm). Phương pháp này được gọi là phương

pháp tải trọng ngang thay thế (hay phương pháp tinh học tương đương).

2.6.2. Tính toán theo phương pháp tinh học tương đương

Phương trình động lực học tổng quát:

1 ( )oM x C x K x M x t

Trong đó:

x

: Ma trận cột chuyển vị

x

: Ma trận cột gia tốc

x

: Ma trận cột vận tốc

C

: Ma trận độ nhớt

xo(t): gia tốc của đât nền

Xác định giá trị phản ứng cực đại:

- Nghiệm của hệ phương trình có dạng:

( ) *

0

0

1( ) ( ) sin ( )i i

t

t

ki ki i

i

x t x e t d

- Giá trị cực đại của nó sẽ bằng:

( )

0max

0 max

1( ) ( ) sin ( )i i

t

t

ki ki ki i

i

x t x x e t d

Trong đó:

xki(t): chuyển vị tương đối của khối lượng mk trong dao động chính thứ i

i : tần số vòng của dạng dao động thứ i

ki : hệ số hình dáng, biến thiên tỷ lệ với toạ độ dạng dao động thứ i, xác định theo công thức:

1

2

1

n

k ki

kki kin

k ki

k

m X

X

m X

(Xem thêm các tài liệu tham khảo)

2.7 Các tải trọng khác

2.7.1 Tải trọng do quá trình thi công

2.7.2 Tải trọng do sự cố

2.7.3 Tải trọng cục bộ của sóng

2.7.4 Áp lực thủy tinh

- ¸p lùc thuû tÜnh p = .z ( F/m2)

- Lùc ®Èy næi: P= .V

CHƯƠNG 3. TINH TOÁN KÊT CÂU KHÔI CHÂN ĐÊ CÔNG TRINH

BIÊN

3.1 Phương pháp tính và mô hình tính

3.1.1 Phương pháp tính toán kết cấu

Ph­¬ng ph¸p PTHH lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p ®· ®­îc ph¸t triÓn vµ øng dông réng r·i

trong lÜnh vùc tÝnh to¸n kÕt cÊu c«ng tr×nh. Cïng víi sù ph¸t triÓn ngµy cµng hiÖn ®¹i cña m¸y

tÝnh ®iÖn tö th× c¸c ­u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p PTHH ngµy cµng ®­îc ph¸t huy cho phÐp gi¶i

quyÕt ®­îc c¸c bµi to¸n kÕt cÊu phøc t¹p, cã sè l­îng Èn sè lín vµ cho ®é chÝnh x¸c cao.

Nguyªn lý lµm viÖc cña ph­¬ng ph¸p PTHH lµ rêi r¹c ho¸ mét kÕt cÊu liªn tôc thµnh mét sè

h÷u h¹n c¸c phÇn tö, c¸c phÇn tö ®­îc liªn kÕt víi nhau t¹i c¸c ®iÓm nót. Sau ®ã thiÕt lËp hÖ

ph­¬ng tr×nh c©n b»ng cña hÖ, gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ta t×m ®­îc chuyÓn vÞ cña c¸c

nót vµ tõ chuyÓn vÞ t¹i c¸c nót ta x¸c ®Þnh ®­îc néi lùc, tr¹ng th¸i øng suÊt trong c¸c phÇn tö cña

hÖ kÕt cÊu. Khi biÕn ®æi tõ hÖ kÕt cÊu liªn tôc thµnh c¸c phÇn tö rêi r¹c liªn kÕt víi nhau t¹i c¸c

nót th× kÕt qu¶ nhËn ®­îc sau khi gi¶i ph­¬ng tr×nh c©n b»ng lµ kÕt qu¶ gÇn ®óng. §é chÝnh

x¸c cña kÕt qu¶ phô thuéc nhiÒu vµo c¸ch rêi r¹c ho¸ kÕt cÊu vµ kinh nghiÖm cña ng­êi tÝnh

to¸n.

Quy tr×nh tÝnh to¸n mét kÕt cÊu b»ng ph­¬ng ph¸p PTHH ®­îc tiÕn hµnh theo c¸c b­íc sau:

- Rêi r¹c ho¸ kÕt cÊu thµnh c¸c phÇn tö ®­îc liªn kÕt víi nhau t¹i c¸c nót theo s¬ ®å tÝnh.

- ThiÕt lËp hÖ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng theo ph­¬ng ph¸p PTHH.

- X¸c ®Þnh c¸c ma trËn hÖ sè trong ph­¬ng tr×nh c©n b»ng.

- Gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®Ó t×m chuyÓn vÞ cña hÖ t¹i c¸c nót.

- Tõ chuyÓn vÞ nót x¸c ®Þnh ®­îc néi lùc, tr¹ng th¸i øng suÊt - biÕn d¹ng trong c¸c phÇn tö

cña kÕt cÊu.

3.1.2 Mô hình tính kết cấu

Áp dụng phương pháp phần tử hưu hạn (PTHH), kết câu KCĐ Jacket thuộc loại kết khung

không gian, gồm các phần tử thanh (thép ống) nối với nhau bằng các nút.

Trong tính toán kiểm tra bền, phải kể đến độ lệch tâm của sơ đồ các phần tử thanh quy vê

nút (gây mômen phụ tại nut), do yêu cầu của công nghệ hàn các nut ống không thể đảm bảo các

trục thanh đều hội tụ tại 1 điểm nut như sơ đồ tính của phương pháp PTHH.

Trong tính toán kiểm tra mỏi, phải kể đến hiện tương ứng suất tập trung tại nút, làm cho ứng

suât thực tế tại nut lớn hơn so với kết quả tính theo phương pháp PTHH.

3.1.3 Mô hình tính liên kết cọc – nên – chân đế

a) M« h×nh ngµm: Th­êng sö dông trong thiÕt kÕ s¬ bé

§é s©u ngµm tÝnh to¸n phô thuéc vµo c¸c yÕu tè sau:

o §iÒu kiÖn ®Þa chÊt cña c¸c líp ®Êt trªn cïng

o KÝch th­íc cña cäc

o Tr¹ng th¸i chÞu lùc cña c«ng tr×nh

§é s©u ngµm tÝnh to¸n 0 lµ kho¶ng c¸ch tõ mÆt ®Êt (®¸y biÓn) tíi vÞ trÝ ngµm tÝnh to¸n Xem

h×nh vÏ d­íi ®©y:

§èi víi ®Êt sÐt: 0 = ( 3,5 - 4,5 ) Dc

§èi víi ®Êt mÒm d¹ng phï sa: o = ( 7,0 - 8,5 ) Dc

Tr­êng hîp kh«ng cã sè liÖu ®Þa chÊt c«ng tr×nh: 0 = 6,0 Dc

Dc - ®­êng kÝnh ngoµi cña èng thÐp lµm cäc

* Theo quy ph¹m Liªn x« cò:

0 = 2/l

Víi: 5

IE

BK p

l

Trong ®ã:

K: HÖ sè tØ lÖ phô thuéc vµo tõng lo¹i nÒn, (T/m4);

Bp: §­êng kÝnh quy ­íc cña cäc, (m) ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau:

Khi D 0.8m : Bp = D + 1

Khi D < 0.8m : Bp = 1,5D + 0,5

E: M«®un ®µn håi cña vËt liÖu cäc, (T/m2)

I: M« men qu¸n tÝnh tiÕt diÖn ngang cña cäc, (m4)

b) M« h×nh kÕt cÊu ch©n ®Õ - cäc – nÒn ®Êt lµm viÖc ®ång thêi

Khi tÝnh to¸n theo m« h×nh nµy, quan niÖm ®Êt nÒn lµm viÖc theo m« h×nh nÒn

Winkler, t­¬ng t¸c gi÷a cäc vµ nÒn ®Êt ®­îc thay bëi c¸c lß xo

Cäc ®­îc chia thµnh nhiÒu ®o¹n (th«ng th­êng ®Ó tr¸nh sai sè, mçi ®o¹n cäc cã chiÒu dµi

2m). Mçi ®o¹n cäc ®­îc ®Æc tr­ng bëi m« ®un ®µn håi cña cäc vµ tiÕt diÖn cäc. T­¬ng t¸c

gi÷a nÒn ®Êt vµ ®o¹n cäc thø i ®­îc thay thÕ bëi hai lß xo theo ph­¬ng ngang vµ mét lß xo theo

ph­¬ng th¼ng ®øng t¹i ®iÓm gi÷a cña ®o¹n cäc. Riªng ®o¹n cäc gÇn mòi cäc th× cã thªm mét

lß xo chèng ®Æt t¹i ®Çu ®o¹n cäc.

§é cøng lß xo ph­¬ng ngang, ®øng vµ mòi cäc (Kxi Kyi, Kzi vµ Kmz) x¸c ®Þnh theo biÓu thøc

sau:

xiixi clD

K 2

.

yiiyi clD

K 2

.

ziizi clD

K 2

.

mzimz clD

K 2

.

Trong ®ã:

li: ChiÒu dµi ®o¹n cäc thø i

cxi, cyi,czi: HÖ sè nÒn theo ph­¬ng ngang vµ ph­¬ng ®øng, phô thuéc vµo tÝnh chÊt c¬ lý

cña nÒn ®Êt cña c¸c líp ®Êt mµ cäc xuyªn qua

cmz: HÖ sè nÒn theo ph­¬ng ®øng t¹i mòi cäc, phô thuéc vµo tÝnh chÊt c¬ lý cña nÒn ®Êt

t¹i mòi cäc.

a) Cọc chịu tải trọng ngang b) Cọc chịu tải trọng đứng

3.2 Giải bài toán dao động riêng của công trình

3.2.1 Mô hình tính bài toán dao động

3.2.2 Các loại khối lương và cách mô tả

a) Các loại khối lương

- Khèi l­îng th­îng tÇng : Khèi l­îng th­îng tÇng bao gåm khèi l­îng cña toµn bé kÕt cÊu,

m¸y mãc thiÕt bÞ, vËt t­, vËt liÖu vµ con ng­êi chøa trªn th­îng tÇng. Khèi l­îng th­îng tÇng

®­îc quy vÒ møc sµn chÞu lùc;

- Khèi l­îng kÕt cÊu : Khèi l­îng c¸c phÇn tö kÕt cÊu ®­îc tÝnh vµ quy vÒ nót;

- Khèi l­îng n­íc trong èng: N­íc trong lßng cäc vµ trong èng ®­îc cho vµo trong qu¸ tr×nh

thi c«ng ®­îc quy vÒ c¸c nót gÇn nhÊt cã liªn quan;

- Khèi l­îng n­íc kÌm: Phô thuéc hÖ sè n­íc kÌm;

- Khèi l­îng c¸c kÕt cÊu phô: Còng gièng nh­ t¶i träng, khèi l­îng cña c¸c thµnh phÇn phô

còng ®­îc tÝnh to¸n vµ ®­îc ®Æt t¹i c¸c nót cã liªn quan.

b) Qui đôi khối lương

Qui ®æi theo ph­¬ng ph¸p “thu gom khèi l­îng” (Lumped mass), theo ®ã khèi l­îng ®­îc qui

vÒ c¸c nót theo tû lÖ ph©n bè.

S¬ ®å tÝnh dao ®éng riªng ®­îc m« t¶ nh­ sau:

3.2.3 Xử lý kết quả tính

3.3 Tính toán tựa tĩnh kết cấu chân đế

3.3.1 Điêu kiện tính tựa tinh

Theo quy định trong các Tiêu chuẩn thiết kế kết câu khối chân đế (KCĐ) Jacket của công

trình biển cố định bằng thép, thì chỉ có tải trọng sóng đươc xem là tải trọng động. Tuy nhiên, nếu

chu kỳ dao động riêng cơ bản (có giá trị lớn nhât trong dãy các chu kỳ dao động riêng) của kết câu

KCĐ có giá trị nhỏ đáng kể so với dải chu kỳ dao động của sóng (Tmax << Tsóng), thì hiệu ứng

động là không đáng kể, được xem như tựa tinh (quasi-statics), và cho phép tính như đối với tải

trọng tinh.

a) Khi tính toán với điêu kiện biển cực đại:

Theo quy định trong các Tiêu chuẩn thiết kế, nếu

Tmax 3 sec

có thể xem tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu KCĐ như là tựa tinh.

Điều này có thể giải thích rằng năng lượng sóng trong trạng thái biển cực đại (Extreme

Seastate) thường tập trung trong phạm vi chu kỳ sóng tư

Tsóng = 10 16 sec

Nên nếu chu kỳ cơ bản của KCĐ có giá trị như điều kiện 3 sec, thì có nghia là tính chât tựa

tinh của tải trọng sóng được hoàn toàn thoả mãn.

Điêu kiện của bài toán tựa tinh thường đươc thoả mãn với trường hơp dàn nước nông,

khoảng dưới 100 m; Tuy nhiên, ngay cả với trường hợp nước nông, nếu khối lượng thượng tầng

quá lớn, điều kiện tính tựa tinh ở trên vẫn có thể không thoả mãn.

b) Khi tính toán với điêu kiện biển bình thường:

Khi xét bài toán mỏi của kết cấu KCĐ, chu kỳ sóng gây ra mỏi lại có phạm vi rộng hơn, đó

là

Tsóng = 1 12 sec

Do đó, trong trường hợp này, hiệu ứng động lại phải kể đến.

Trên hình biểu diên phổ sóng thông thường có năng lượng rải trong phạm vi chu kỳ tư 3 đến 20 sec,

và chu kỳ dao động cơ bản của kết câu kiểu Jacket ở phía bên trái phổ sóng, và các CTB mềm ở phía bên

phải phổ sóng.

(Chu kỳ cơ bản của các kết cấu Jacket ở bên trái phổ sóng

Chu kỳ cơ bản của các kết cấu CTB mềm ở bên phải phổ sóng)

3.3.2 Tải trọng tinh

Tải trọng được tính toán và tổ hợp theo như đã trình bày trong chương 2.

Tuy theo ảnh hưởng động đáng kể hay không đáng kể, tải trọng tác dụng lên kết câu có thể

coi là tải trọng động hay tải trọng tinh.

Khi gây ra hiệu ứng động không đáng kể, tải trọng sóng được tính tại nhiều thời điểm theo

chu kỳ sóng, ứng với môi thời điểm nó được coi là tải trọng tinh (không thay đổi về chiều và trị

số).

Trong bài toán bền, tải trọng sóng thường được tính toán với chiều cao sóng cực hạn theo các

hướng và cho nhiều thời điểm ứng với khoảng chia nhât định của chu kỳ sóng.

3.3.3 Điêu chỉnh kết quả tính

Về nguyên tăc trong bài toán tựa tinh, tải trọng sóng sau khi được tính toán sẽ được hiệu

chinh bởi hệ số động.

2

11

2

2

1

)()2()(1

1

dk

Trong ®ã:

: TÇn sè dao ®éng riªng cña sãng.

1 : TÇn sè dao ®éng riªng øng víi d¹ng dao ®éng riªng thø nhÊt cña kÕt cÊu, 1 x¸c

®Þnh theo biÓu thøc: 1

2

T

Chu kú dao ®éng riªng øng víi d¹ng dao ®éng riªng thø nhÊt.

Ö sè c¶n cña m«i tr­êng.

Nếu hệ phương trình tinh học là tuyến tính, việc hiệu chinh tải trọng sóng bằng hệ số kđ cung

tương đương với hiệu chinh nội lực do tải trọng sóng gây ra bằng hệ số kđ.

3.4 Tính toán động tiên định kết cấu chân đế

3.4.1. Phương trình tông quát của bài toán dao động nhiêu bậc tự do

Phương trình tổng quát của bài toán dao động tuyến tính nhiều bậc tự do viết theo phương

pháp phần tử hưu hạn, có dạng:

M x + C x + K x = F(t)

Trong đó:

+ M - ma trận khối lượng của hệ, tập trung tại nut kết câu, dạng ma trận chéo;

+ C - Ma trận hệ số cản tuyến tính của hệ, có câu truc tương tự M;

+ K - Ma trận độ cứng của kết câu, ma trận vuông;

+ x - Vectơ chuyển vị nut của kết câu;

+ F(t) - vectơ tải trọng sóng được quy về nút của kết câu.

Tải trọng sóng được xác định theo phương trình Morison đã được tuyến tính hoá theo mô

hình sóng tiên định và có kế đến chuyển vị của kết cấu, như đã nêu tại công thức ở chương 2,

gồm 2 nhóm sô hạng (nhóm 1 chi chứa các số hạng vận tốc và gia tốc nước; nhóm 2 chứa các số

hạng vận tốc và gia tốc kết câu) .

Trong phương trình trên, các đại lượng được hiểu như sau:

+ F(t) - vectơ tải trọng sóng tác dụng lên kết câu KCĐ (đã quy về nút kết câu) với giả thiết

kết câu là tuyệt đối cứng (không có chuyển vị);

+ M - Ma trận khối lượng kết câu (đã quy về nút kết câu), có kể đến khối lượng nước kèm

(added mass);

+ C - Ma trận hệ số cản của kết câu, có kể tới hệ số cản thuỷ động của môi trường nước

(hydrodynamic damping).

3.4.2. Phương pháp chồng mode

(Đọc thêm bài giảng môn học Động lực học công trình biển)

Phương trình tổng quát:

M x + C x + K x = F(t)

Thực hiện phép đổi biến:

x = Z tức là Z = T x

Trong đó:

+ là ma trận các dạng dao động riêng (vectơ riêng), săp xếp theo cột;

+ T là chuyển trí của ma trận ;

+ Z được xem là ánh xạ của vectơ x trong hệ toạ độ các vectơ riêng, cho phép biểu diên

1 toạ độ bât kỳ xi có dạng như sau

xi = ai1 Z1 + ai2 Z1 + ..........+ aij Z1 + ........... ain Z1

với aij là thành phần thứ i của dạng dao động riêng j (jth mode shape), tức là vectơ riêng J

Ta có phương trình dao động viết trong hệ toạ độ suy rộng:

)t(FZ.KZ.CZ.M

Trong đó phương trình tổng quát thứ j có dạng:

Mj jZ + Cj Zj + Kj Zj = )t(F

j (j = i, 2,....k,....n)

Ta nhận thây các phương trình trên có dạng của phương trình dao động của hệ 1 bậc tự do

không cản và có cản.

Sử dụng nghiệm của bài toán dao động hệ 1 bậc tự do, ta tìm được nghiêm Zj của phương

trình suy rộng, tư đó ta xác định được nghiệm của bài toán n bậc tự do, có dạng sau:

xi =

n

1j

jijZa (j = i, 2,....k,....n)

Nhận xét: 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. Phương pháp chồng mode cũng

được sử dụng rất tiện lợi để giải bài toán dao động ngẫu nhiên.

3.5 Tính toán động ngẫu nhiên kết cấu chân đế

3.5.1. Phương pháp giải trong miên tần số bằng ma trận hàm truyên

a) Xác định ma trận hàm truyền của hệ n bậc tự do

Tư phương trình động lực học tổng quát với véc tơ ngoại lực mô tả dạng hàm điều hòa phức,

thì ma trận hàm truyền được cho bởi công thức:

12 KCiMiH

Ma trận H(i) có y nghia vật ly đăc biệt: Phần tử iHiH jk tính được theo

kdotubacvoiungluc

jdotubactheovichuyen

F

uiH

k

j

jk

b) Xác định hàm mật độ phổ của chuyển vị ngẫu nhiên

Phản ứng chuyển vị tại j (tức là theo bậc tự do j) của hệ có hàm mật độ phổ dưới dạng :

srjj FFjs

n

r

n

s

jruu SiHiHS

1 1

*

Trong đó: H*jr (iω) – là hàm liên hợp phức của Hjr (iω).

Thường bỏ qua các yếu tố tương quan giưa hai lực Fr và Fs (r s ), tức là coi SFr Fs(ω) = 0 ( r

s). Vậy có dạng đơn giản hơn (biểu thị tác động cộng tác dụng của các lực ngẫu nhiên):

n

r

n

s

FFjruu rrjjSiHS

1 1

2

Nhận xét:

Việc tìm phổ phản ứng của hệ n BTD bằng phương pháp ma trận hàm truyền thường chỉ sử

dụng với hệ có ít bậc tự do, vì tính chất cồng kềnh khi số bậc tự do tăng lớn.

Thực tế tính toán thiết kế các KCĐ Jacket, thường gặp các bài toán có số bậc tự do rất lớn

(hàng trăm đến hàng nghìn BTD), phương pháp ma trận hàm truyền tỏ ra không thích hợp.

3.5.2. Phương pháp giải trong miên tần số bằng thuật toán chồng mode

Thuật toán tương tự như phương pháp chồng mode đã trình bày tại bài toán dao động tiền

định của hệ nhiều bậc tự do.

a) Hệ phương trình một bậc tự do độc lập:

'

tjj

'

jjj

'

jj

'

jFYKYCYM

Trong đó:

n,1j;tF....tFtFtFnjn22j11j

'

j

Với Fk (k = 1,n) là phần tử thứ k của vectơ tải trọng ngẫu nhiên cho ban đầu.

b) Xác định các hàm mật độ phổ của tải trọng suy rộng tF '

j:

n,1k;n,1j;SSn

1r

n

1s

FFksjrFF sr'k

'j

c) Xác định hàm truyền trong hệ toạ độ suy rộng:

Hàm truyền phức của toạ độ suy rộng thứ j (j = 1, n) cho phương trình với hệ 1 bậc tự do:

j

2

jjj

jCiMK

1iH

Suy ra bình phương của hàm truyền có dạng:

2222

j

2

j

2

j

2

1

M

1H

d) Xác định hàm mật độ phổ của chuyển vị suy rộng:

Tương tự bài toán hệ 1 bậc tự do, ta có thể xác định hàm mật độ phổ của chuyển vị suy rộng

dưới dạng:

''

*

kjkj FFkjYY SiHiHS i = (1,n); k = (1,n)

Trong đó:

+ iH*

j - Liên hiệp phức của hàm iH

j (59);

+ 'k

'j FF

S - mật độ phổ tương hô giưa hai tải trong suy rộng

e) Xác định hàm mật độ phản ứng của hệ n BTD

n,1j;SSn

1r

n

1s

YYjsjruu srjj

Trong thực tế tính toán, thiết kế với độ chính xác châp nhận được, thường bỏ qua các số hạng

phổ tương quan giưa các toạ độ suy rộng và có kết quả dạng rut gọn:

n

1rYYjr

2

uu rrjjSS

3.5.3. Phương pháp giải trong miên tần số bằng hàm truyên RAO

a) Khái niệm vê hàm truyên (Transfer Function): còn gọi là “toán tử biên độ phản ứng” (gọi

tăt là “RAO”- Response-Amplitude Operator).

Đối với các hệ tuyến tính: RAO là hàm phản ứng chuẩn hoá (normalized response function)

được xây dựng trong một phạm vi nào đó của các tần số sóng tác dụng lên kết câu. Do RAO có

tích chât không thay đổi đối với hệ tuyến tính, nên nó là hàm duy nhât đối với một kết câu cho

trước.

Nếu tải trọng sóng phụ thuộc tuyến tính vào chiều cao sóng, ta có phản ứng của hệ được xác

định bởi hệ thức:

Resp (t) = (RAO) (t)

Trong đó:

+ RAO là phản ứng của hệ với một đơn vị biên độ sóng bề măt;

+ (t) hàm sóng bề măt thay đổi theo thời gian t.

b) Xác định phô phản ứng

Trường hơp sóng bê mặt là hàm ngẫu nhiên đối với t: sóng được mô tả bởi phổ mật độ

năng lượng của sóng ( wave-energy density spectrum), đối với hệ tuyến tính, ta có thể xác

định được phổ phản ứng theo phổ của sóng bởi biểu thức:

SResp = [RAO ()] 2 S()

3.5.4. Phương pháp giải trong miên thời gian bằng thuật toán chồng mode

a) Phương pháp giải trong miền thời gian cho hệ một bậc tự do chịu tải trọng ngẫu nhiên

Nội dung chính của phương pháp này như sau:

Bước 1: Dựa trên hàm phổ sóng dã cho S() được xác định trong pham vi giá trị của tần số

m M

Ta chia đoạn [m , M] thành N đoạn đều nhau (xem hình vẽ).

= N

mM

Bước 2: Thay thế 1 trạng thái biển với sóng ngẫu nhiên S() có tần số biển thiên liên tục.

thành tập hợp N sóng điều hoà Airy với N tần số khác nhau, i ( i = 1,N):

(t) =

N

1i

ia cos (i + i)

Trong đó: ai2 = 2 S(i)

Bước 3: Lần lượt giải N bài toán động tiền định với sóng điều hoà ta sẽ xác định được N phản

ứng của kết câu.

Bước 4: Xử lý thống kế N phản ứng, ta sẽ có được các đăc trưng xác suât của phản ứng do

sóng ngẫu nhiên ban đầu gây ra.

b) Kết hợp phương pháp chồng mode với phương pháp giải theo miền thời gian

Sử dụng thuật toán chồng mode với đầu vào là hàm mật độ phổ của bề măt sóng S(), sau

khi đưa bài toán xuât phát về dạng n bài toán 1 bậc tự do, ta sẽ sử dụng phương pháp giải theo

miền thời gian như đã trình bày trong bài toán 1 bậc tự do ở trên để chuyển sang dạng các bài

toán 1 bậc tự do tiên định.

CHƯƠNG 4. THIÊT KÊ KHÔI CHÂN ĐÊ CÔNG TRINH BIÊN

CĐ BĂNG THEP

4.1 Lựa chọn các số liêu đầu vào phục vụ thiết kế

4.1.1 Yêu cầu vê công nghệ

a) Công nghệ khoan xiên

b) Ky thuật giàn đầu giếng

- Loại kết câu truyền thống của giàn BK;

- Loại kết câu giàn tối thiểu (MOSS);

c) Công nghệ đầu giếng ngầm

Kết hợp với các Công trình biển nhằm:

- Giảm số lượng giàn;

- Tăng hiệu quả kinh tế;

d) Công nghệ thương tầng toàn khối

4.1.2 Số liệu vê môi trường, địa chất

4.1.3 Điêu kiện thi công (Thi công tự nổi, đánh chìm bằng kéo trượt lên xà lan...). Đọc

thêm tài liệu thi công Công trình Biển cố định bằng thép.

4.2 Tính toán xác định các kích thước tổng thể của công trình

4.2.1. Các căn cứ và ràng buộc lựa chọn giải pháp kết cấu khối chân đế CTB cố định bằng

thep

a) Các căn cứ

- Nhiệm vụ của dàn: Liên quan đến quy mô thượng tầng;

- Vị trí của dàn: Xác định điều kiện môi trường để tính toán kết câu;

- Độ sâu nước: Liên quan đến rât nhiều chi tiêu thiết kế;

- Các đặc tính nên đáy biển: Liên quan đến lựa chọn giải pháp móng ;

- Số lương giếng khoan: Liên quan đến quy mô công nghệ thượng tầng và kết câu

KCĐ đỡ thượng tầng;

- Các thiết bị phục vụ khai thác

b) Các ràng buộc

- Khả năng của tàu/sà lan vận chuyển, dựng lăp và đóng cọc

- Trọng lượng Jacket

- Chiều dài cọc và kích thước của bua đóng cọc có sẵn

- Điều kiện và cơ sở hạ tầng để chế tạo dựng lăp KCĐ Jacket trên bờ:

+ Khả năng của bãi lăp ráp;

+ Khả năng của thiết bị dựng lăp;

+ Giá thành và tiến độ chế tạo trên bãi lăp ráp

4.2.2. Xác định các kích thước tông thể của khối chân đế

a) Mặt đỉnh Jacket: Có kích thước được xác định dựa trên các yếu tố sau:

Phải đủ lớn để đỡ sàn chịu lực và khối thượng tầng;

Phải đủ rộng để bố trí được các giếng (có kể tương lai);

Phụ thuộc vào phương án thi công vận chuyển Jacket trên biển;

Chiều rộng của măt đinh Jacket phụ thuộc vào loại thiết bị khoan đăt trên thượng tầng.

b) Chiêu cao của KCĐ Jacket: Có kích thước đủ lớn để đảm bảo với điều kiện sóng lớn nhât

theo thiết kế (ví dụ bão 100 năm) cung với triều cường, nước dâng do bão.

Hkcđ = do + d1 + d2 + H +

Trong đó:

+ do là độ sâu nước ứng với cốt không hải đồ;

+ d1 là biến động triều;

+ d2 là mực nước dâng do bão;

H là độ dâng măt sóng so với đường măt nước, phụ thuộc vào ly thuyết sóng tính toán;

+ : Độ tinh không, phụ thuộc vào tiêu chuẩn thiết kế;

c) Mặt đáy Jacket ( Jacket Bottom): Có kích thước phụ thuộc

Kích thước măt đinh Jacket;

Độ nghiêng hợp ly của 4 măt bên KCĐ Jacket (Batter of Jacket Legs): Chọn độ

nghiêng hợp ly:

(1) Hiệu quả của phân phối tải trọng lên các cọc;

(2) Lực ngang tác dụng lên đầu cọc;

(3) Tải trọng sóng lên kết câu Jacket;

(4) Trọng lượng của KCĐ ( chịu ảnh hưởng của chiều dài các PT) ;

(5) Hiệu ứng đóng cọc xiên;

(6) Độ cứng của kết câu.

Nhận xet chung:

- Ở vùng nước càng sâu, độ dốc của mặt bên Jacket càng tăng (để tăng độ cứng tổng

thể của KCĐ chịu tải trọng ngang);

- Độ dốc thường được sử dụng:

1 : 10 hay 1 : 12 đối với bề rộng Jacket

1 : 7 hay 1 : 8 đối với chiều dài của Jacket

4.3 Lựa chọn giải pháp măt đứng, măt ngang

a) Giải pháp mặt đứng

Phụ thuộc:

- Độ cứng tổng thể kết câu;

- Đường truyền lực;

- Phân khoang măt ngang;

- Trạng thái chịu lực thuận lợi nhât của nut;

Thông thường có các dạng măt đứng sau hay được sử dụng:

- Câu tạo các thanh đơn: /, \

- Câu tạo các thanh chứ V: Chéo lên \/, Chéo xuống /\

- Câu tạo các thanh chư X

b) Xác định kích thước khu vực bố trí giếng

H.a) Các phương án bố trí khu vực các giếng

H.b) Kích thước khu vực 18 giếng của dàn đa chức năng

c) Cấu tạo các mặt ngang

- Tuy thuộc công nghệ bố trí giếng hoăc các công năng thượng tầng khác;

- Đảm bảo điều kiện bât biến hình của kết câu;

- Điều kiện thi công hàn thanh và câu tạo nut;

d) Số lương các khung ngang

Số lượng các khung ngang liên quan đến khoảng cách giưa các khung ngang dọc

theo chiều cao của KCĐ, thông thường tư 12 m đến 18 m hoăc lớn hơn;

e) Số ống chính

Thông thường một KCĐ Jacket được chuẩn hoá gồm các loại 3, 4, 6, hoăc 8 thanh

đứng (Legs);

4.4 Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diên các kết cấu chính

C¸c thanh ®­îc thiÕt kÕ sao cho ®ñ ®é bÒn vµ æn ®Þnh khi chÞu t¶i träng cùc ®¹i. §èi

víi kÕt cÊu thÐp th× yªu cÇu vÒ ®é æn ®Þnh th­êng lµ yªu cÇu cao h¬n yªu cÇu ®é bÒn.

V× vËy khi lùa chän s¬ bé tiÕt diÖn thanh ngoµi dùa theo kinh nghiÖm cña c¸c c«ng

tr×nh t­¬ng tù ng­êi ta th­êng lùa chän theo ®é m¶nh cña thanh.

Lựa chọn tiết diện thanh theo độ mảnh

§é m¶nh cña thanh ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:

r

kl

Trong ®ã:

Lµ ®é m¶nh cña thanh

k: Lµ hÖ sè chiÒu dµi tÝnh to¸n cña thanh phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn liªn kÕt t¹i hai ®Çu

thanh:

§èi víi èng chÝnh k=1.0

Víi èng chÐo k=0.8

Víi c¸c èng ngang phô, k = 0.7

A

Jr : Lµ b¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn.

J: Momen qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn èng.

A: DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña èng

* Theo kinh nghiÖm thÕ giíi

- VÞnh Mexico [] = 85

- BiÓn B¾c [] = 75

- Trung §«ng [] = 110

- Vïng §«ng Nam ¸ [] = 100

4.5 Phương pháp thiết kế

Theo các Tiêu chuẩn thiết kế công trình biển cố định hiện hành, việc thiết kế kết câu khối

chân đế Jacket có thể được thực hiện theo các phương pháp sau đây:

4.5.1. Phương pháp thiết kế theo ứng suất cho phep

Phương pháp thiết kế theo ứng suât cho phép (hay ứng suât làm việc - Working Stress

Design) được đưa ra trong bộ Tiêu chuẩn của Viện Dầu mỏ Mỹ API RP2A - WSD, xuât bản

lần thứ 21, năm 2000, trong bộ Tiêu chuẩn của DNV (Na-Uy) năm 1982, 1993,...

4.5.2. Phương pháp thiết kế theo các trạng thái giới hạn:

Phương pháp thiết kế theo các trạng thái giới hạn là 4 trạng thái giới hạn - TTGH (TTGH

cực đại - ULS, TTGH mỏi - FLS, TTGH về tiên nghi khai thác khi KCĐ bị rung động - SLS,

và TTGH về các phá huỷ tích luỹ do sự cố bât thường - PLS), đã được đưa ra trong bộ Tiêu

chuẩn của Viện Dầu mỏ Mỹ API RP2A - WSD, xuât bản lần thứ 21, năm 2000, trong bộ

Tiêu chuẩn của DNV (Na-Uy) năm 1982, 1993,.. ; còn được gọi là “phương pháp bán xác

suất” và trong đó có sử dụng các hệ số đã được xử ly theo ly thuyết độ tin cậy;

4.5.3. Phương pháp thiết kế theo lý thuyết độ tin cậy:

Phương pháp thiết kế theo ly thuyết độ tin cậy là phương pháp hiên nay đang có xu

hướng sử dụng nhiều, cho phép đánh giá an toàn của kết câu công trình biển sát với tính chât

biến động phức tạp của môi trường biển cung như các yếu tố tác động khác; API lần đầu tiên

đưa ra Tiêu chuẩn thiết kế theo hướng này vào năm 1993 API RP2A - LRFD bên cạnh bộ

Tiêu chuẩn API RP2A - WSD cung đã có nhưng bổ sung theo hướng mới.

Bộ Tiêu chuẩn của DNV đã đưa vào “phương pháp thiết kế theo mô hình xác suât ” lần

xuât bản đầu tiên năm 1977, và Phần mềm SESAM của DNV đã sử dụng các thuật toán của

mô hình xác suât để đánh giá độ tin cậy về bền và mỏi của kết câu công trình biển.

Ngày nay, đối với các công trình biển cố định ở vùng nước sâu, việc sử dụng phương

pháp thiết kế theo lý thuyết độ tin cậy đươc xem như bắt buộc, cho phép nâng cao độ chính

xác của việc đánh giá an toàn và tuổi thọ công trình trong quá trình khai thác, chịu nhiều yếu

tố bât định (ngẫu nhiên) của môi trường tự nhiên cung như do con người gây ra.

4.6 Kiểm tra điều kiên bền của kết cấu

(Xem thêm API – RP 2A – WSD)

4.6.1 Trạng thái chịu lực của các thanh trong kết cấu khối chân đế

KÕt qu¶ ph©n tÝch kÕt cÊu ch©n ®Õ cho thÊy tr¹ng th¸i chÞu lùc cña c¸c phÇn tö thanh

lµ tr¹ng th¸i chÞu lùc phøc t¹p, bao gåm :

- C¸c thanh chÞu nÐn + Uèn ®ång thêi

- C¸c thanh chÞu kÐo + Uèn ®ång thêi

- C¸c thanh chÞu nÐn + Uèn + ¸p lùc thuû tÜnh côc bé

- C¸c thanh chÞu kÐo + Uèn + ¸p lùc thuû tÜnh côc bé

KÕt cÊu lµm viÖc theo s¬ ®å kh«ng gian, ®Ó thuËn tiÖn cho viÖc kiÓm tra, momen uèn

trong thanh ®­îc ph©n tÝch thµnh hai thµnh phÇn: M«men uèn trong mÆt ph¼ng (in plane

bending – IPB) vµ m«men uèn ngoµi mÆt ph¼ng (out plane bending – OPB). Th«ng

th­êng mÆt ph¼ng uèn lµ mÆt ph¼ng t¹o bëi thanh ®ang xÐt vµ thanh chñ, hoÆc lµ mÆt

ph¼ng Panel, mÆt ngang chøa thanh ®ã.

4.6.2. KiÓm tra theo tiªu chuÈn API

a) øng suÊt cho phÐp cña thanh èng trßn

* øng suÊt kÐo cho phÐp cña thanh chÞu kÐo thuÇn tuý

yt FF 6.0

Trong ®ã:

Ft, lµ øng suÊt kÐo cho phÐp trong thanh.

Fy, lµ øng suÊt ch¶y cña vËt liÖu.

* øng suÊt trong thanh chÞu nÐn

øng suÊt cho phÐp æn ®Þnh tæng thÓ cña thanh

NÕu tû sè: 60/ tD , th× øng suÊt cho phÐp ®­îc tÝnh nh­ sau:

cc

y

a

C

rKl

C

rKl

FC

rKl

F

3

3

2

2

8

/

8

/33/5

2

/1

, víi cCrKl /

2

2

/23

12

rKl

EFa

, víi cCrKl /

Trong ®ã:

2/1212

yF

ECc

E: modun ®µn håi cña vËt liÖu (N/m2)

l: ChiÒu dµi tÝnh to¸n cña thanh, m.

r: B¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña tiÕn diÖn thanh.

K: HÖ sè liªn kÕt hai ®Çu nót cña thanh.

®Þnh cña thanh

§Æc tr­ng mÊt æn

(®­êng ------)

0.5 0.7 1.0 1.0 2.0 2.0Gi¸ trÞ lý thuyÕt K

LO¹I S¥ §å

III III IV V VI VII

D¹ng mÊt æn ®Þnh

NÕu tû sè: 60/ tD , th× kh¶ n¨ng mÊt æn ®Þnh côc bé lín h¬n mÊt æn ®Þnh tæng thÓ,

khi ®ã trong c«ng thøc trªn Fy sÏ ®­îc thay thÕ b»ng min(Fxe, ,Fxe) lµ c¸c øng suÊt cho

phÐp mÊt æn ®Þnh côc bé trong vµ ngoµi miÒn ®µn håi ®­îc tÝnh ngay trong phÇn sau.

øng suÊt cho phÐp æn ®Þnh côc bé

Nh­ trªn ®· nãi ®èi víi nh÷ng thanh cã tû sè: 60/ tD , th× kh¶ n¨ng mÊt æn ®Þnh côc

bé lín h¬n mÊt æn ®Þnh tæng thÓ.

o MÊt æn ®Þnh côc bé trong miÒn ®µn håi

DtCEFxe /2

Trong ®ã:

C=0.6 lµ hÖ sè mÊt æn ®Þnh trong miÒn ®µn håi.

D, t lµ ®­êng kÝnh ngoµi vµ chiÒu dÇy cña èng (m)

o MÊt æn ®Þnh côc bé ngoµi miÒn ®µn håi

4/1/23.064.1' tDFF yxe

* øng suÊt cho phÐp trong thanh chÞu uèn

+ NÕu yF

tD1500

. th× yb FF 75.0

+ NÕu yy Ft

D

F

30001500 th× y

y

b FEt

DFF

74.184.0

+ NÕu 3003000

t

D

Fy

th× y

y

b FEt

DFF

58.072.0

Víi Fy lµ giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu thø nguyªn lÊy lµ MPa

* øng suÊt cho phÐp trong thanh chÞu c¾t

yv FF 4.0

* øng suÊt cho phÐp trong thanh chÞu momen xo¾n

yv FF 4.0

* øng suÊt cho phÐp trong thanh chÞu ¸p lùc thuû tÜnh

Trong miÒn ®µn håi:

hehc FF nÕu yhe FF 55.0

Ngoµi miÒn ®µn håi:

heyhc FFF 18.045.0 , nÕu yhey FFF 6.155.0

)/(15.1

31.1

hey

y

hcFF

FF

, nÕu yhey FFF 2.66.1

yhc FF , nÕu yhe FF 2.16

øng suÊt mÊt æn ®Þnh theo ph­¬ng vßng Fhe

øng suÊt mÊt æn ®Þnh côc bé theo ph­¬ng vßng trong miÒn ®µn håi ®­îc x¸c ®Þnh theo

c¸c ®iÒu kiÖn.

D

tECF hhe ..2

Trong ®ã hÖ sè øng suÊt vßng g©y mÊt æn ®Þnh tíi h¹n Ch bao gåm cã kÓ ®Õn sù sai sè

h×nh häc ban ®Çu cïng víi sai sè giíi h¹n cña tiªu chuÈn API Spec 2B ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau:

D

tCh 44.0 NÕu

t

DM 6.1

4

3/21.0

44.0M

tD

D

tCh NÕu

t

DM

t

D6.1825.0

636.0

736.0

MCh NÕu

t

DM 825.05.3

559.0

755.0

MCh NÕu 5.35.1 M

8.0hC NÕu 5.1M

Th«ng sè h×nh häc M ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: 2/1

2

t

D

D

LM

b) KiÓm tra thanh èng chÞu lùc phøc t¹p

* Thanh chÞu nÐn uèn

- Ph¶i tho¶ m·n c¶ hai ®iÒu kiÖn sau:

0.1

1'

22

b

e

a

bybxm

a

a

FF

f

ffxC

F

f

0.16.0

22

b

bybx

a

a

F

ff

F

f

Trong ®ã:

2

2

/23

12'

rKl

EFe

- NÕu 15.0Fa

fa th× cã thÓ ¸p dông c«ng thøc kiÓm tra sau:

0.1

22

b

bybx

a

a

F

ff

F

f

- HÖ sè Cm ®­îc lÊy nh­ sau:

+ 0.85

+

2

14.06.0

M

M, nh­ng kh«ng nhá h¬n 0.4, kh«ng lín h¬n 0.85

+

eF

fa

'4.01 , hoÆc 0.85 lÊy gi¸ trÞ nhá.

§èi víi phÇn tö cäc th× kiÓm tra theo c«ng thøc sau:

0.16.0

22

b

bybx

xc

a

F

ff

F

f

xeyxeFtDFF

4/1/23.064.1'

* Thanh chÞu kÐo uèn ®ång thêi:

Víi c¸c thanh chÞu kÐo uèn ®ång thêi th× ph¶i tho¶ m·n ph­¬ng tr×nh sau:

0.16.0

22

b

bybx

a

a

F

ff

F

f

* Thanh chÞu kÐo + ¸p lùc thuû tÜnh:

Víi c¸c thanh chÞu øng suÊt kÐo däc trôc + vµ øng suÊt nÐn ph­¬ng vßng do ¸p lùc

thuû tÜnh, kiÓm tra theo biÓu thøc t­¬ng t¸c sau:

0.1222 BABA

Víi:

x

y

hba SFf

fffA

5.0

h

hc

h SFF

fB

Trong ®ã:

: HÖ sè Poatxong, = 0.3.

Fy : C­êng ®é ®µn håi cña vËt liÖu, N/m2.

fa : Gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña øng suÊt däc trôc, N/m2.

fh : Gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña øng suÊt nÐn vßng, N/m2.

Fhc : øng suÊt vßng tíi h¹n, N/m2.

SFx : HÖ sè an toµn kÐo däc trôc.

SFh : HÖ sè an toµn do øng suÊt nÐn vßng.

(L­u ý: SFx, SFh ®­îc lÊy theo môc 3.35 API RP 2A trang 44)

* Thanh chÞu nÐn + ¸p lùc thuû tÜnh

- Khi thanh chÞu nÐn däc trôc kÕt hîp víi øng suÊt nÐn do ¸p lùc thuû tÜnh th× ph¶i tho¶

m·n:

0.1)(

0.1)()()5.0(

h

a

a

h

b

b

x

xe

ha

SFF

f

SFF

fSF

F

ff

- Khi fx > 0.5 Fha ta ph¶i kiÓm tra theo c«ng thøc sau:

0.15.0

5.02

ha

h

haaa

hax

F

f

FF

Ff

h

hc

ha

x

xe

aa

SF

FF

SF

FF

hbax ffff 5.0 : §­îc tÝnh víi tæ hîp øng suÊt nÐn lín nhÊt.

NÕu hab hff 5.0 th× c¶ hai ph­¬ng tr×nh ®Òu ph¶i tho¶ m·n.

4.6.2 Kiểm tra chọc thủng của nút

4.6.2.1. C¸c kiÓu liªn kÕt nót trong ch©n ®Õ

C¸c nót lµ c¸c liªn kÕt hµn gi÷a c¸c thanh èng trong ch©n ®Õ, lµ ®iÓm truyÒn lùc gi÷a

c¸c thanh nh¸nh víi c¸c thanh nh¸nh, gi÷a c¸c thanh nh¸nh vµo thanh chñ.

Mèi hµn gi÷a c¸c thanh ®­îc thiÕt kÕ vµ thi c«ng sao cho kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mèi

hµn lín h¬n kh¶ n¨ng chÞu chäc thñng cña èng chÝnh vµ lín h¬n kh¶ n¨ng chÞu lùc vÒ bÒn vµ

æn ®Þnh cña èng nh¸nh. Mèi hµn gi÷a c¸c thanh ®­îc thùc hiÖn chÆt chÏ theo c¸c quy tr×nh

hµn, vµ kiÓm tra theo c¸c quy tr×nh kiÓm tra b¾t buéc ®Ó ®¶m b¶o chÊt l­îng chÞu lùc, Ýt nhÊt

lµ t­¬ng ®­¬ng víi thÐp chñ.

VÒ nguyªn t¾c liªn kÕt t¹i ®Çu thanh ph¶i cã kh¶ n¨ng ®ñ chÞu lùc t¹i nót, nh­ng ®ång

thêi còng kh«ng ®­îc nhá h¬n 50% kh¶ n¨ng chÞu lùc thùc cña thanh, nguyªn t¾c nµy ph¶i

tho¶ m·n biÓu thøc sau:

0.1

/5.111

sin

yc

yb

F

F

Trong ®ã:

Fyc lµ c­êng ®é ch¶y cña thÐp thanh chñ.

Fyb lµ c­êng ®é ch¶y cña thÐp thanh nh¸nh.

,,, lµ c¸c th«ng sè h×nh häc xem h×nh vÏ.

a) Nót liªn kÕt ®¬n gi¶n

Nót ®¬n gi¶n lµ c¸c nót mµ lùc tõ c¸c thanh nh¸nh ®­îc truyÒn qua nhau th«ng qua

èng chÝnh. VÒ mÆt h×nh häc th× trong c¸c nót ®¬n gi¶n c¸c thanh t¸ch rêi nhau.

b) Nót liªn kÕt chång:

Nót liªn kÕt chång lµ c¸c nót mµ mét phËn néi lùc sÏ ®­îc truyÒn trùc tiÕp tõ thanh

nh¸nh nµy qua thanh nh¸nh kia. VÒ mÆt h×nh häc th× c¸c thanh nh¸nh sÏ cã mét ®o¹n chång

lªn nhau.

4.6.2.2. TÝnh to¸n nót ®¬n gi¶n

a) S¬ ®å truyÒn lùc cña nót ®¬n gi¶n

Trong ®ã:

- øng suÊt do lùc däc trong thanh nh¸nh lµ:

A

Nfa

- øng suÊt do momen trong mÆt ph¼ng uèn, vµ ngoµi mÆt ph¼ng uèn cña thanh nh¸nh:

W

Mfb IPB

IPB

W

Mfb oPB

OPB

- C¸c thµnh phÇn øng suÊt nµy g©y ra øng suÊt c¾t trong thµnh thanh chñ:

sinfVp

Vp ®­îc tÝnh riªng rÏ theo mçi thµnh phÇn lùc: Lùc däc, momen trong mÆt ph¼ng,

momen ngoµi mÆt ph¼ng.

f: Lµ øng suÊt trong thanh nh¸nh do lùc däc, momen trong mÆt ph¼ng, momen ngoµi

mÆt ph¼ng g©y ra.

Do t¸c dông cña lùc däc trôc vµ momen uèn, c¸c thanh nh¸nh cã thÓ lµm mãp mÐo vµ

c¾t thñng thµnh èng chñ.

Kh¶ n¨ng lµm viÖc cña nót cã thÓ ®­îc kiÓm tra theo 1 trong 2 c¸ch sau:

- KiÓm tra theo øng suÊt chäc thñng;

- KiÓm tra theo lùc danh nghÜa trong thanh nh¸nh;

b) KiÓm tra nót theo øng suÊt chäc thñng

Trong c¸c liªn kÕt nót, th× t­¬ng t¸c gi÷a c¸c thanh nh¸nh víi nhau trong cïng mét nót

cã ¶nh h­ëng nhiÒu ®Õn kh¶ n¨ng lµm viÖc cña nót ®ã. Do ®ã sè c¸c thanh nh¸nh quy tô t¹i

nót, gãc t¹o bëi c¸c thanh nh¸nh vµ èng chÝnh, vµ néi lùc trong c¸c thanh nh¸nh, trong èng

chÝnh ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng chÞu lùc cña nót.

Ng­êi ta ph©n c¸c nót thµnh nót K, nót T&Y, nót X, viÖc ph©n lo¹i theo c¸c nguyªn

t¾c trong phÇn sau.

øng suÊt cho phÐp chèng chäc thñng :

6.0

yc

fqpa

FQQv

vpa ph¶i x¸c ®Þnh riªng rÏ cho c¸c thµnh phÇn lùc ( Lùc däc, momen uèn).

Qq : HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña cÊu t¹o h×nh häc vµ cña lùc t¸c dông ®­îc tÝnh theo

b¶ng sau :

6.0::)833.01(

3.0

khiQ 20::/1.08.1 khiTgQg

6.0::0.1 khiQ 20::/48.1 khiDgQg , Qg >=1

Lo¹i nót vµ

d¹ng h×nh häc

Lo¹i t¶i träng trong èng nh¸nh

KÐo däc trôc NÐn däc trôc Trong mÆt

ph¼ng uèn

Ngoµi mÆt

ph¼ng uèn

K Chång 1.8

(3.72+0.67/) (1.37+0.67/)Q

Kho¶ng c¸ch (1.10+0.20/)Qg

T & Y (1.10 + 0.20/)

MÆt c¾t

Kh«ng cã mÆt

ngang (1.10 +0.20/) (0.75 +0.20/)Q

Víi mÆt

ngang 1.10 + 0.20/

Qf : HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña øng suÊt ph¸p trong thanh chñ:

20.1 AQ f

Trong ®ã :

= 0.03 ®èi víi øng suÊt däc trôc trong èng nh¸nh.

= 0.045 ®èi víi øng suÊt uèn trong mÆt ph¼ng èng nh¸nh.

= 0.021 ®èi víi øng suÊt ngoµi mÆt ph¼ng èng nh¸nh.

yc

OPBIPBAX

F

fffA

6.0

222

Trong ®ã : OPBIPBAx fff ,, lµ øng suÊt däc trôc, uèn trong mÆt ph¼ng, uèn ngoµi mÆt

ph¼ng cña èng chñ. Khi thanh chñ chÞu kÐo th× Qf = 1.0

Nót ph¶i tho¶ m·n c¸c ph­¬ng tr×nh sau :

0.1

22

OPBpa

p

IPBpa

p

v

v

v

v

0.1arcsin2

22

OPBpa

p

IPBpa

p

axpa

p

v

v

v

v

v

v

c) Ph©n lo¹i nót tÝnh to¸n

Ng­êi ta ph©n c¸c nót thµnh nót K, nót T&Y, nót X, cã thÓ h×nh dung ®¬n gi¶n nh­

sau:

- Nót ch÷ K : Lµ c¸c nót mµ lùc däc trong thanh nh¸nh nµy ®­îc ®èi träng bëi lùc däc

trong mét thanh nh¸nh ®èi diÖn.

- Nót T&Y : Lµ c¸c nót mµ lùc däc trong èng nh¸nh ®­îc ®èi träng bëi lùc c¾t trong

èng chñ .

- Nót X : Lµ c¸c nót mµ lùc däc trong thanh nh¸n nµy truyÒn trùc tiÕp qua thanh nh¸nh

®èi diÖn th«ng qua èng chÝnh.

Tuy nhiªn c¸ch ph©n lo¹i nµy chØ ®óng víi kÕt cÊu ph¼ng, trong khi kÕt cÊu ch©n ®Õ lµ

kÕt cÊu hÖ thanh kh«ng gian v× vËy c¸ch ph©n lo¹i nµy ch­a kÕt ®Õn hÕt ®­îc tÊt c¶ c¸c thanh

quy tô t¹i nót. §Ó ph©n lo¹i nót mét c¸ch tæng thÓ ng­êi ta dïng ®Õn hÖ sè . ®­îc tÝnh nh­

sau :

thanhtinhP

zP

hanhtoanboongn

sin

6.0exp2cossin

0.1

NÕu 0.1 , th× liªn kÕt thanh nh¸nh ®ã coi nh­ d¹ng ch÷ K, nÕu 7.1 th× coi nh­

liªn kÕt T hoÆc Y. nÕu 4.2 th× coi nh­ liªn kÕt d¹ng X. Trong tr­êng hîp a nhËn c¸c gi¸

trÞ trung gian th× hÖ sè Qf cÇn ®­îc tÝnh theo phÐp néi suy.

d) Yªu cÇu cÊu t¹o gia c­êng nót

Trong tr­êng hîp nót kh«ng ®ñ chÞu chäc thñng th× cã biÖn ph¸p gia c­êng côc bé nót

tÝnh to¸n. Cã hai c¸ch gia c­êng nh­ sau: Gia c­êng b»ng t¨ng chiÒu dÇy èng chñ vµ èng

nh¸nh, gia c­êng b»ng c¸ch dïng thÐp c­êng ®é cao h¬n.

4.7 Kiểm tra tuổi thọ mỏi của kết cấu

4.7.1 Khái niệm vê hiện tương mỏi

4.7.1.1 C¸c yÕu tè g©y ra hiÖn t­îng mái

- HiÖn t­îng mái ®­îc ph¸t sinh khi cã ®ñ hai ®iÒu kiÖn cÇn nh­ sau:

+ T¶i träng cã tÝnh chÊt ®éng víi biªn ®é ®ñ lín. Chu kú cña t¶i träng cã thÓ ®Òu hoÆc

kh«ng ®Òu.

+ VËt lµm kÕt cÊu kh«ng ®ång nhÊt.

§iÒu kiÖn ®ñ : Sè chu tr×nh lÆp l¹i cña møc øng suÊt nµo ®ã ®ñ lín ®Ó g©y mái. NÕu øng suÊt

lín th× cÇn Ýt chu tr×nh ®· g©y ra mái, nÕu øng suÊt nhá th× cÇn nhiÒu chu tr×nh h¬n.

- §èi víi khèi ch©n ®Õ c«ng tr×nh biÓn b»ng thÐp :

+ T¶i träng sãng t¸c dông lªn c«ng tr×nh lµ t¶i träng thay ®æi cã chu kú vµ gi¸ trÞ thay

®æi trong ph¹m vi kh¸ lín: T¶i träng nhá cã chu tr×nh lín, t¶i träng lín cã chu tr×nh nhá.

+ VËt liÖu thÐp èng chÕ t¹o t¹i nhµ m¸y nh­ng ®­îc thi c«ng hµn t¹i c«ng tr­êng v×

vËy cã thÓ cã khuyÕt tËt.

ChÝnh v× vËy, hiÖn t­îng mái trong kÕt cÊu ch©n ®Õ lµ vÊn ®Ò rÊt cÇn ®­îc quan

t©m.

4.7.1.2 Qu¸ tr×nh ph¸ huû mái

Qu¸ tr×nh ph¸ huû mái chia lµm 3 giai ®o¹n nh­ sau :

- Giai ®o¹n 1 : Víi sè chu tr×nh N1 ®ñ lín th× kÕt cÊu b¾t ®Çu xuÊt hiÖn c¸c vÕt

r¹n nhá t¹i c¸c vÞ trÝ xung yÕu nhÊt.

- Giai ®o¹n 2 : Qu¸ tr×nh vÕt nøt ®­îc lan truyÒn chËm sang c¸c vÞ trÝ l©n cËn

N2>N1, thêi gian lan truyÒn vÕt nøt lµ (N2 - N1)Tm. Trong ®ã Tm lµ chu kú trung b×nh cña ¦S.

- Giai ®o¹n 3 : VÕt nøt lan truyÒn rÊt nhanh vµ dÉn ®Õn cÊu kiÖn bÞ mÊt bÒn vµ

ph¸ huû t¹i mÆt c¾t ®ã do sù thu hÑp tiÕt diÖn chÞu lùc.

4.7.2 Tính toán tôn thất mỏi tiên định theo P-M

4.7.2.1. C¸c ph­¬ng ph¸p c¬ b¶n tÝnh to¸n ph¸ huû mái

C¸c d¹ng ph¸ huû mái:

- Ph¸ huû mái víi sè chu tr×nh Ýt- øng suÊt lín.

- Ph¸ huû mái víi nhiÒu chu tr×nh-øng suÊt nhá.

- Ph¸ huû mái víi chu kú thay ®æi theo tõng giai ®o¹n øng suÊt.

C¸c ph­¬ng ph¸p tÝnh mái:

HiÖn nay cã 2 ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n mái cho c«ng tr×nh nh­ sau :

- Ph­¬ng ph¸p P-M ( Palmgren-Miner ) Lµ ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu sù ph¸ huû mái

trong giai ®o¹n 1.

- Ph­¬ng ph¸p tÝnh mái theo c¬ häc ph¸ huû: Ph­¬ng ph¸p nµy chñ yÕu dïng ®Ó

nghiªn cøu qu¸ tr×nh ph¸ huû mái trong giai ®o¹n 2, giai ®o¹n lan truyÒn vÕt nøt.

4.7.2.2 C¸c kh¸i niÖm dïng trong tÝnh mái

- Sè gia øng suÊt :

minmax S

- øng suÊt danh nghÜa:

Khi tÝnh to¸n kÕt cÊu ta ®· m« h×nh ho¸ c¸c phÇn tö thÐp èng thµnh c¸c thanh nèi víi

nhau t¹i mét ®iÓm, v× vËy ®Ó t×m øng suÊt trong c¸c thanh ta sö dông c¸c c«ng thøc cña søc

bÒn vËt liÖu ®Ó tÝnh to¸n gi¸ trÞ øng suÊt tõ c¸c thµnh phÇn néi lùc phÇn tö trong c¸c thanh.

øng suÊt ®ã gäi lµ øng suÊt danh nghÜa.

- øng suÊt hiÖu dông :

Lµ øng suÊt thùc tÕ t¹i c¸c ®iÓm cÇn tÝnh to¸n. T¹i c¸c nót liªn kÕt cã sù thay ®æi lín

vÒ h×nh häc, v× vËy øng suÊt trong thanh kh«ng ph©n bè ®Òu, mµ cã sù tËp trung øng suÊt .

øng suÊt thùc t¹i c¸c ®iÓm nµy ®­îc tÝnh tõ øng su©t danh nghÜa nh©n víi hÖ sè tËp chung øng

suÊt SCF.

(H×nh vÏ)

- §­êng cong mái S-N cña vËt liÖu :

Lµ ®­êng cong ®­îc x©y dùng b»ng thùc nghiÖm, thÓ hiÖn quan hÖ gi÷a øng suÊt vµ sè

chu tr×nh g©y mái ®èi víi mçi gi¸ trÞ øng suÊt. Th«ng th­êng còng ®­îc cho s½n trong tiªu

chuÈn, qui ph¹m.

5.3.2.1. Thuật toán tông quát tính mỏi tiên định

Việc tính toán mỏi tiền định được thực hiện theo sơ đồ thuật toán như trên hình 75, trong

đó nội dung các khối như sau:

a) Phân tích và lựa chọn số liêu đầu vào: số liệu sóng của các TTB ngăn hạn với các

thông số (HZ, TZ, );

Tư bộ số liệu đầu vào, lựa chọn xác định các sô liệu cho tung sóng riêng lẻ sóng theo

mô hình tiền định phục vụ tính mỏi;

b) Xác định đường cong mỏi S-N

c) Xác định ứng suất để tính mỏi tai các điểm nóng

d) Xác định tổn thất mỏi

Trường hợp tổng quát, kết câu KCĐ jacket chịu tác dụng của nhiều nhóm tải trọng

sóng, trong đó môi nhóm là 1 tải trọng điều hoà, gây ra ứng suât tại 1 điểm nóng khảo sát

cung có nhiều nhóm ứng suât tương ứng.

Ta có thể tính được tỷ số tổn thât mỏi tích luỹ trong 1 TTB ngăn hạn thứ i,gồm Mi

nhóm ứng suât:

Di =

iM

1j j

j

N

n

Trong đó:

+ nj = số chu trình ứng suât trong nhóm thứ j, có số gia ứng suât SJ (j = 1, Mi);

+ NJ = số chu trình ứng suât gây phá huỷ mỏi ưng với SJ (tra đường cong mỏi S-N).

Tổn thât mỏi tích luỹ trong 1 đơn vị thờigian (ví dụ 1 năm),gồm M TTB ngăn hạn:

D (1 năm) =

M

1i

iD =

M

1i

M

1j ji

jiij

N

n

Điều kiên kiểm tra không bị phá huỷ mỏi: Tỷ số tổn thât mỏi tích luỹ tại thời điểm khai

thác bât kỳ cần kiểm tra mỏi:

D () = τ

iD [D]

Trong đó [D] là tỷ số tổn thât mỏi gây phá huỷ, thông thường theo quy tăc P-M, có giá

trị [D] = 1.

Tuy nhiên, các Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu CTB cố định bằng thep (Jacket), đã đưa

ra các giá trị khác nhau:

* Như DNV đã quy định [D] = có giá trị 0,3 ở vung dao động nước và dưới nước,

vung trên đó cho bằng 1.

* API quy định chung với hệ số an toàn bằng 2, tức là [D] = 1/2 = 0,5.

e) Đánh giá tuổi thọ mỏi

Gọi tuổi thọ mỏi ( Fatigue Life - FL) tại điểm nóng khảo sát là FL , tư công thức trên

ta tính được tổn thât mỏi ở cuối đời tuổi thọ mỏi:

D (FL) = FL

M

1i

M

1j jiji

jiij

NT

p

Trong đó: pji %= tỷ lệ % phần thời gian của nhóm ứng suât Sj trong TTB thứ i;

+ Tji = chu kỳ của nhóm ứng suât Sj trong TTB thứ i;

+ Nji = số chu trình của nhóm ứng suât Sj gây phá huỷ mỏi (theo đường cong mỏi S-N)

Điều kiện xác định tuổi thọ mỏi:

D (FL) = FL

M

1i

M

1j jiji

jii

NT

p = [D]

Ta xác định được tuôi thọ mỏi thiết kế tại điểm nóng khảo sát:

FL = [D] {

M

1i

M

1j jiji

jiij

NT

p} -1 (sec)

Trong đó:

M

1i

M

1j jiji

jiij

NT

p = tổn thât mỏi trong 1 đơn vị thời gian (1 sec), tính theo thống kê

trung bình 1 năm.

CHƯƠNG 5. THIÊT KÊ MÓNG KHÔI CHÂN ĐÊ

CÔNG TRINH BIÊN CÔ ĐINH BĂNG THEP

5.1 Móng cọc trong công trình biển

5.1.1 Các loại móng cọc

Có 3 phương án bố trí cọc đối với một kết câu Jacket :

a) Jacket chi có cọc chính (lồng trong thanh đứng của KCĐ);

b) Jacket vưa có cọc chính và cọc phụ (cọc váy);

c) Jacket chi có cọc phụ;

5.1.2 Chế tạo và thi công cọc

a) Chế tạo cọc:

b) Thi công cọc:

5.1.3 Liên kết cọc vào chân đế

5.2 Tính toán cọc chịu tải trọng dọc trục

5.2.1 Sơ đồ làm việc của cọc trong đất

a) Sơ đồ làm việc tông quát:

a) Cọc chịu tải trọng ngang b) Cọc chịu tải trọng đứng

b) Cọc chịu tải trọng dọc trục:

21

Z0

L f 0

qpqp qp

5.2.2 Sức chịu tải của cọc chịu nen

Søc chÞu t¶i cña cäc trong ®Êt lµ tæng søc kh¸ng ma s¸t thµnh cäc vµ søc kh¸ng

t¹i mòi cäc

',inf 211 WQQQQ pp

Trong ®ã :

Q lµ søc chÞu t¶i cña cäc chÞu nÐn, kN.

L

zz

oUfQ0

1 , Tæng søc kh¸ng ma s¸t thµnh ngoµi cña cäc.

fo : Lµ ma s¸t ®¬n vÞ thµnh ngoµi cña cäc vµ ®Êt, kN/m2.

L: Lµ chiÒu dµi cäc trong ®Êt, m.

U: Lµ diÖn tÝch mÆt ngoµi cña cäc tiÕp xóc víi nÒn ®Êt, m2.

ppp AqQ 1 Søc kh¸ng mòi cña cäc víi gi¶ thiÕt ®Çu cäc ®­îc bÞt kÝn

Trong ®ã :

qp: Lµ søc kh¸ng mòi ®¬n vÞ

spwpp AAA , Tæng diÖn tÝch ®Çu cäc

Awp DiÖn tÝch mÆt c¾t thµnh cäc, 22 .24

cccwp tDDA

Asp DiÖn tÝch phÇn lâi ®Êt trong cäc, 2.24

ccsp tDA

L

Loz

iiwppp UfAqQ 2 Søc kh¸ng mòi cäc víi gi¶ thiÕt lµ cäc kh«ng bÞt

®Çu.

LAWL

z

pwp 0

'

NÕu Qp1 < Qp2 cäc ®­îc xem lµ bÞt ®Çu.

NÕu Qp1 > Qp2 cäc ®­îc xem lµ kh«ng bÞt ®Çu.

5.2.3 Sức chịu tải của cọc chịu nhô

Víi cäc chÞu kÐo søc chÞu t¶i cña cäc ®­îc tÝnh nh­ sau:

"1 WQQ

Trong ®ã:

L

zz

oUfQ0

1 Søc kh¸ng biªn ngoµi cña cäc

LAAWL

zz

swpw 0

'"

5.2.4 Thiết kế cọc theo tiêu chuẩn API

5.2.4.1 Tæ hîp t¶i träng vµ hÖ sè an toµn

Cäc ®­îc thiÕt kÕ v¬i c¸c cÆp néi lùc ®­îc lÊy ra tõ c¸c tæ hîp nguy hiÓm nhÊt

nh­ ®Ò cËp trong phÇn ®Çu cña m«n häc

No Tæ hîp SF

1 Tæ hîp m«i tr­êng cùc ®¹i 1.5

2 Tæ hîp khi khoan vµ m«i tr­êng cùc ®¹i cho phÐp 2

3 TT m«i tr­êng cùc ®¹i vµ t¶i träng th­îng tÇng nhá nhÊt 1.5

5.2.4.2 X¸c ®Þnh søc kh¸ng bªn trong ®Êt dÝnh

uCf

HÖ sè lùc dÝnh

Cu : C­êng ®é c¾t kh«ng tho¸t n­íc cña ®Êt

HÖ sè lùc dÝnh ®­îc tÝnh nh­ sau :

1,0 nÕu 5.05.0 khi < 1

1,0 u nÕ 25.05.0 khi < 1

ë ®©y '/ vuC tÝnh t¹i ®iÓm ®ang xÐt.

'v lµ ¸p lùc ®Êt hiÖu qu¶ cña c¸c líp ®Êt bªn trªn líp ®ang xÐt, kN/m2.

i

n

i

iv h

1

'

i : Träng l­îng riªng trong n­íc cña líp ®Êt thø i, kN/m3.

hi : ChiÒu dµy cña líp ®Êt thø i, m.

5.2.4.3 X¸c ®Þnh søc kh¸ng mòi trong ®Êt dÝnh

ucp CNq

Nc : HÖ sè c­êng ®é kh¸ng mòi, víi ®Êt dÝnh Nc = 9

5.2.4.4 X¸c ®Þnh søc kh¸ng bªn trong ®Êt rêi

tan'vKf

Trong ®ã :

lµ gãc ma s¸t gi÷a cäc vµ ®Êt.

K lµ hÖ sè ¸p lùc ngang cña ®Êt, K = 0.8 ®èi víi cäc ®ãng kh«ng bÞt ®¸y, K = 1.0

®èi víi cäc ®ãng cã bÞt ®¸y.

'v lµ ¸p lùc ®Êt hiÖu qu¶.

Gãc ma s¸t gi÷a cäc vµ ®Êt thay ®æi tõ 15o ®Õn 30o phô thuéc vµo ®é chÆt cña c¸t.

Cã thÓ tÝnh s¬ bé tõ gãc néi ma s¸t cña c¸t o5 .

5.2.4.5 X¸c ®Þnh søc kh¸ng mòi trong ®Êt rêi

qp Nvq '

Nq: Lµ hÖ sè kh«ng thø nguyªn ®­îc cho trong b¶ng sau :

Gãc ma s¸t gi÷a

cäc vµ ®Êt nÒn, ®é

Gi¸ trÞ lín nhÊt cña lùc

ma s¸t bÒ mÆt, Kpa

Gi¸ trÞ

Np

Gi¸ trÞ lín nhÊt cña lùc

kh¸ng mòi cäc, Kpa

15 47.8 8 1.9

20 67 12 2.9

25 81.3 20 4.8

30 95.7 40 9.6

35 114.8 50 12

5.3 Tính toán cọc chịu tải trọng ngang

5.3.1 Sự làm việc của cọc trong đất khi chịu tải trọng ngang

5.3.2 Các phương pháp tính toán cọc chịu tải trọng ngang

§å thÞ quan hÖ ®­îc thiÕt lËp víi gi¶ thiÕt ®Êt lµm viÖc nh­ m«i tr­êng ®µn håi vµ dÎo lý

t­ëng.

O

A B

p

k.D

D

u

u*/D

* §o¹n OA : Quan hÖ bËc nhÊt D

u

Dk

p

.

Suy ra ukp . víi tgk

§iÓm A lµ ®iÓm giíi h¹n gi÷a vïng lµm viÖc ®µn håi vµ dÎo lý t­ëng.

Dk

p

D

u

.

**

Ký hiÖu : ./* NDp ta cã biÓu thøc x¸c ®Þnh ¸p lùc tíi h¹n: DNp *

* §o¹n AB : Quan hÖ bËc nhÊt Dk

p

Dk

p

..

*

Suy ra: DNpp *

BiÓu diÔn quan hÖ gi÷a ¸p lùc ®Êt p vµ chuyÓn vÞ ngang u theo ®å thÞ cã thø nguyªn nh­

sau :

mudline

PoMo

z

o y

p M Mp

ph¶n lùc cña ®Êt vµ moment

trong cäc ®Êt sÐt

ph¶n lùc cña ®Êt vµ moment

trong cäc ®Êt c¸t

A

O

p*

u*u

p

B

Trong ®ã N : lµ h»ng sè, k lµ modun ®µn håi cña líp ®Êt, s lµ c­êng ®é chÞu lùc

ph­¬ng ngang cña ®Êt.

D

u

k

N *

u* : Lµ chuyÓn vÞ t¹i vÞ trÝ giao gi÷a vïng ch¶y dÎo vµ vïng ®µn håi.

* X¸c ®Þnh

Víi ®Êt sÐt kh¶ n¨ng chÞu lùc cña ®Êt theo ®é s©u nh­ sau :

byaC

Trong ®ã a, b lµ c¸c h»ng sè phô thuéc vµo l¹i ®Êt, y lµ ®é s©u cña ®iÓm x¸c ®Þnh

. Thay vµo ph­¬ng tr×nh tÝnh p ta cã :

)( byaNDp , khi D

u

kup , khi D

u

D

u

k

byaN *)(

Víi ®Êt c¸t : yK sp

Trong ®ã :

Kp

sin1

sin1

Kp

yNDKp sp , khi D

u

kup , khi D

u

D

u

k

yNK sp *

3.2. X¸c ®Þnh ph¶n øng cña cäc khi chÞu lùc ngang

Cäc lµm viÖc nh­ dÇm chÞu lùc ph©n bè p, Ta cã ph­¬ng tr×nh ®­êng ®µn håi cña

cäc nh­ sau :

ypdy

udEI

4

4

E, I lµ modul ®µn håi cña vËt liÖu vµ moment qu¸n tÝnh cña mÆt c¾t cäc.

ChuyÓn vÞ ngang u(y) t¾t dÇn theo chiÒu s©u.

NÕu u(y) > u* : §Êt lµm viÖc trong miÒn ch¶y dÎo. Tr­êng hîp nµy th­êng x¶y ra ë

vïng ®Çu cäc. §Ó ®¬n gi¶n vµ thiªn vÒ an toµn ta coi p = p* ë vïng ®Çu cäc L1

NÕu u(y) < u* : §Êt lµm viÖc trong miÒn ®µn håi, trong vïng nµy p = k.u.

p

PoMo

L1

L2

= p* =

const

p = k.u*

Vï

ng

lµ

m v

iÖc ®

µn

håi

Vï

ng

lµ

m v

iÖc d

Îo

L

Ta coi ®o¹n cäc trªn cïng v¬i chiÒu dµi L1 cña cäc bÞ ch¶y dÎo khi chÞu lùc. Khi ®ã

ph­¬ng tr×nh ®­êng ®µn håi viÕt thµnh :

yPPNDdy

udEI 214

4

NÕu ®Êt sÐt : NDbPNDaP 21 ,

NÕu ®Êt c¸t : spNDKPP 21 ,0

T¹i y = 0 ta cã :

Mody

udEI

2

2

, Pody

udEI

2

2

Trong ®ã M0, P0 lµ lùc t¸c dông t¹i ®Çu cäc

TÝch ph©n ph­¬ng tr×nh ®µn håi trong ®o¹n nµy ta cã :

21

235

2

4

1

2612024CyC

yMyPyPyPEIu oo

C1, C2 lµ c¸c h»ng sè tÝch ph©n.

§o¹n cäc L2 bªn d­íi cã ph­¬ng tr×nh ®µn håi nh­ sau :

04

4

4

4

kudy

udEIku

dy

udEI

Ta cã thÓ viÕt :

)'sin'cos(. 43

' yCyCeuEI y

y

Trong ®ã :y’= y-L1,

4/1

EI

k

CÇn ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc 5 h»ng sè tÝch ph©n C1, C2, C3, C4, L1. C¸c h»ng sè nµy cã

thÓ x¸c ®Þnh ®­îc tõ c¸c ®iÒu kiÖn biªn t¹i y =0 vµ y = L1 cña ph­¬ng tr×nh vi ph©n vïng

ch¶y dÎo vµ t¹i y’=0 cña ph­¬ng tr×nh vi ph©n ®­êng ®µn håi.

5.4 Tính toán đóng cọc, kiểm tra sức chịu tải trọng của cọc ngoài hiện trường

Tham khảo thêm một số tài liệu sau:

- Piles and Pile-Driving Equipment;

- Pile Driving Resistant;

Cấu tạo búa:

Một số loại búa:

Hammer Rated Striking Energy

Expected Net Energy (ft-lb

x 1000)

Type Blows per

Minute

Weight including Offshore

Cage, if any (metric tons)

(ft-lb x

1000)

KNm On Anvil

On Pile

Vulcan 3250 Single-acting steam 60 300 750 1040 673 600

HBM 3000 Hydraulic underwater

50-60 175 1034 1430 542 542

HBM 3000 A Hydraulic underwater

40-70 190 1100 1520 796 796

HBM 3000 P Slender hydraulic underwater

40-70 170 1120 1550 800 800

Menck MHU 900

Slender hydraulic underwater

48-65 135 - - 651 618

Menck MRBS 8000

Single-acting steam 38 280 868 1200 715 629

Vulcan 4250 Single-acting steam 53 337 1000 1380 901 800

HBM 4000 Hydraulic underwater

40-70 222 1700 2350 1157 1157

Vulcan 6300 Single-acting steam 37 380 1800 2490 1697 1440

Menck MRBS 12500

Single-acting steam 38 385 1582 2190 1384 1147

Menck MHU 1700

Slender hydraulic underwater

32-65 235 - - 1230 1169

IHC S-300 Slender hydraulic underwater

40 30 220 300 - -

IHC S-800 Slender hydraulic underwater

40 80 580 800 - -

IHC S-1600 Slender hydraulic underwater

30 160 1160 1600 - -

IHC S-2000 Slender hydraulic underwater

- 260 1449 2000 - -

IHC S-2300 Slender hydraulic underwater

- - 1566 2300 - -