TCVN 6170-1 2017

TCVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6170-1 : 2017 Xuất lần GIÀN CỐ ĐỊNH TRÊN BIỂN PHẦN : QUY ĐỊNH CHUNG Fixed offshore platforms – Part 1: General Regulations HÀ NỘI - 2017 HÀ NỘI - 2015 TCVN 6170-1 : 2017 Lời nói đầu TCVN 6170-1 : 2017 thay TCVN 6170-1 : 1996 TCVN 6170-1 : 2017 Cục Đăng kiểm Việt Nam biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Bộ tiêu chuẩn TCVN 6170 gồm 12 phần: TCVN 6170-1 : 2017 Giàn cố định biển - Phần 1: Quy định chung TCVN 6170-2 : 2017 Giàn cố định biển - Phần Điều kiện tải trọng môi trường TCVN 6170-3 : 2017 Giàn cố định biển - Phần Tải trọng thiết kế TCVN 6170-4 : 2017 Giàn cố định biển - Phần Thiết kế kết cấu thép TCVN 6170-5 : 1999 - Cơng trình biển cố định - Kết cấu - Phần 5: Thiết kế kết cấu hợp kim nhơm TCVN 6170-6 : 1999 - Cơng trình biển cố định - Kết cấu - Phần 6: Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCVN 6170-7 : 1999 - Cơng trình biển di động - Kết cấu - Phần 7: Thiết kế móng TCVN 6170-8 : 1999 - Cơng trình biển cố định - Kết cấu - Phần 8: Hệ thống chống ăn mòn TCVN 6170-9 : 2000 - Cơng trình biển cố định - Phần 9: Kết cấu - Giàn thép kiểu jacket TCVN 6170-10 : 2000 - Cơng trình biển cố định - Phần 10: Kết cấu - Giàn trọng lực bê tông TCVN 6170-11 : 2002 - Cơng trình biển cố định - Kết cấu - Phần 11: Chế tạo TCVN 6170-12 : 2002 - Cơng trình biển cố định - Kết cấu - Phần 12: Vận chuyển lắp dựng TCVN 6170-1 : 2017   TCVN 6170-1 : 2017 MỤC LỤC Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa 3.1 Định nghĩa 3.2 Hệ thống đơn vị 12 Các quy định chung 12 4.1 Yêu cầu chung 12 4.2 Mức độ áp dụng 12 4.3 Sửa đổi bổ sung 13 4.4 Phương pháp thiết kế khác 13 Yêu cầu chung thiết kế 13 5.1 Yêu cầu chung 13 5.2 Xem xét chung thiết kế 14 5.3 Các trạng thái giới hạn 17 5.4 Thiết kế theo phương pháp xác suất 18 5.5 Thiết kế theo ứng suất cho phép 19 5.6 Thiết kế theo phương pháp LRFD 19 5.7 Thiết kế dựa thử nghiệm 21 5.8 Xác định hiệu ứng tải trọng 21 Tài liệu tham khảo 23 TCVN 6170-1 : 2017   TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6170-1 : 2017 TCVN 6170-1 : 2017 Giàn cố định biển - Phần 1: Quy định chung Fixed offshore platforms - Part : General regulations Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn đưa nguyên tắc, yêu cầu kỹ thuật hướng dẫn kết cấu cho giàn cố định biển (sau gọi giàn) hoạt động khơi thềm lục địa Tiêu chuẩn áp dụng cho giai đoạn: thiết kế, thi công tu khảo sát sửa chữa cho giàn thép, bê tông cốt thép Đối với giàn loại vật liệu khác cần xem xét cụ thể trường hợp Tiêu chuẩn không áp dụng cho phận đặc biệt giàn (có người hoạt động nước) phận phụ kết cấu không ảnh hưởng đến tính chất làm việc tổng thể giàn Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng Tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm cơng bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi TCVN 6170-2 : 2017 Giàn cố định biển - Phần 2: Điều kiện tải trọng môi trường; TCVN 6170-3 : 2017 Giàn cố định biển - Phần 3: Tải trọng thiết kế; TCVN 6170-11 : 2002 - Cơng trình biển cố định - Kết cấu - Phần 11: Chế tạo 3.1 Thuật ngữ định nghĩa Định nghĩa Trong Bộ tiêu chuẩn giàn cố định biển sử dụng thuật ngữ định nghĩa sau: 3.1.1 Giàn cố định biển (fixed offshore platforms): Cơng trình giữ cố định thường xuyên với đáy biển trọng lượng thân, đóng cọc neo 3.1.2 Tải trọng (load): tác động gây ứng suất biến dạng kết cấu 3.1.3 Hiệu ứng tải trọng (load effect): Hiệu ứng tải trọng thiết kế đơn lẻ tổ hợp tải trọng tác dụng lên hệ thống, ứng suất, nội lực, biến dạng, chuyển vị, dao động v.v TCVN 6170-1 : 2017   3.1.4 Tải trọng đặc trưng (characteristic load): Giá trị tiêu chuẩn tải trọng sử dụng việc xác định hiệu ứng tải trọng Tải trọng đặc trưng thường dựa vào phân vị xác định đầu hàm phân phối tải trọng 3.1.5 Hệ số tải trọng (load factor): hệ số nhân với tải trọng đặc trưng để có tải trọng thiết kế 3.1.6 Tải trọng thiết kế (design load) tải trọng sử dụng thiết kế, có giá trị tích tải trọng đặc trưng với hệ số tải trọng 3.1.7 Trạng thái giới hạn cố (accidental limit states - ALS): Đảm bảo kết cấu chịu tải trọng cố trì tính tồn vẹn kết cấu sử dụng bị hư hỏng cục ngập 3.1.8 Vùng khí (atmospheric zone): Bề mặt ngồi cơng trình vùng nước thay đổi 3.1.9 Bảo vệ âm cực (cathodic protection): Một kỹ thuật để ngăn cản ăn mòn bề mặt thép cách làm cho bề mặt thép trở thành cực âm pin điện hóa 3.1.10 Độ bền đặc trưng (characteristic resistance): Giá trị tham khảo độ bền kết cấu sử dụng việc xác định sức bền thiết kế Độ bền đặc trưng thường dựa vào phân vị 5% đầu hàm phân phối cường độ 3.1.11 Sức bền vật liệu đặc trưng (characteristic material strength): Giá trị tham khảo sức bền vật liệu sử dụng việc xác định cường độ thiết kế Sức bền vật liệu đặc trưng thường dựa vào phân vị 5% đầu hàm phân phối sức bền vật liệu 3.1.12 Giá trị đặc trưng (characteristic value): Giá trị đại diện kết hợp với xác suất quy định bất lợi bị vượt chu kỳ tham khảo áp dụng 3.1.13 Lớp bọc (coating): Vật liệu vô hữu cơ, kim loại áp lên bề mặt thép để ngăn cản ăn mòn 3.1.14 Dự trữ ăn mòn (corrosion allowance): Chiều dày dư thêm giai đoạn thiết kế nhằm bù lại suy giảm chiều dày dự đốn trước q trình hoạt động 3.1.15 Tóm tắt thiết kế (design brief): Một tài liệu đồng ý với yêu cầu chủ cơng trình mức Tiêu chuẩn 3.1.16 Tuổi thọ thiết kế (design life): Khoảng thời gian định cho cơng trình dự định hoạt động 3.1.17 Tuổi thọ mỏi thiết kế (design fatigue life): Tuổi thọ thiết kế  hệ số mỏi thiết kế (DFF) 3.1.18 Nhiệt độ thiết kế (design temperature): Nhiệt độ thiết kế cơng trình nhiệt độ tham khảo để đánh giá khu vực nơi mà cơng trình vận chuyển, TCVN 6170-1 : 2017 lắp đặt hoạt động Nhiệt độ thiết kế phải thấp với nhiệt độ trung bình ngày thấp khơng khí khu vực liên quan Đối với trường hợp hoạt động bị hạn chế mùa áp dụng nhiệt độ trung bình ngày thấp theo mùa 3.1.19 Giá trị thiết kế (design value): Giá trị sử dụng quy trình thiết kế xác định, giá trị đặc trưng, thay đổi hệ số độ bền hệ số tải trọng 3.1.20 Điện áp sử dụng (driving voltage): Sự chênh lệch điện áp dương cực mạch kín với điện áp bảo vệ 3.1.21 Các tải trọng kỳ vọng lịch sử phản ứng (expected loads and response history): Các tải trọng kỳ vọng lịch sử phản ứng khoảng thời gian cụ thể, có tính đến số chu kỳ tải trọng xác định mức tải trọng phản ứng theo chu kỳ 3.1.22 Giá trị kỳ vọng (expected value): Giá trị có khả xảy tải trọng khoảng thời cụ thể 3.1.23 Mỏi (fatigue): Sự suy giảm vật liệu tải trọng có tính chu kỳ 3.1.24 Tới hạn mỏi (fatigue critical): Tuổi thọ mỏi tính tốn kết cấu gần với tuổi thọ mỏi thiết kế 3.1.25 Trạng thái giới hạn mỏi (fatigue limit states - FLS): Liên quan đến nguy phá hủy hiệu ứng tải trọng có tính chu kỳ 3.1.26 Bệ đỡ (foundation): Một kết cấu truyền tải trọng từ vật nặng có tải trọng sang kết cấu đỡ cơng trình 3.1.27 Ghi hướng dẫn (guidance note): Thông tin nêu Tiêu chuẩn để giải thích thêm yêu cầu 3.1.28 Thiết lập liệu (hindcasting): Là phương pháp sử dụng ghi lại liệu khí tượng học để mơ tả lại thơng số môi trường Chủ yếu để mô tả lại thông số sóng 3.1.29 Khảo sát (inspection): Các hoạt động đo đạc, kiểm tra, thử, xác định nhiều đặc trưng đối tượng, hoạt động so sánh kết thu với yêu cầu để phù hợp 3.1.30 Trạng thái giới hạn (limit state): Một trạng thái mà kết cấu không thỏa mãn lâu yêu cầu Các trạng thái giới hạn liên quan đến kết cấu phân loại sau: - ULS: trạng thái giới hạn cực đại (ultimate limit states); - FLS: trạng thái giới hạn mỏi (fatigue limit states); - ALS: trạng thái giới hạn cố (accidental limit states); - SLS: trạng thái giới hạn khả làm việc (serviceability limit states) 3.1.31 Thiết kế hệ số tải trọng hệ số độ bền (load and resistance factor design LRFD): Phương pháp thiết kế với không tin cậy tải trọng thể hệ số tải trọng không tin cậy độ bền thể hệ số vật liệu TCVN 6170-1 : 2017   3.1.32 Nhiệt độ trung bình ngày thấp (lowest mean daily temperature): Giá trị thấp đường cong nhiệt độ chuẩn trung bình ngày hàng năm cho khu vực yêu cầu Đối với giai đoạn tạm thời hoạt động hạn chế, nhiệt độ trung bình ngày xác định theo mùa cụ thể Nhiệt độ chuẩn trung bình ngày: Nhiệt độ chuẩn trung bình thống kê ngày cụ thể Trung bình: Trung bình thống kê dựa số lượng quan sát năm Chuẩn: Tính ngày đêm 3.1.33 Mực nước thấp (lowest waterline): mực nước khơng có dằn điển hình cho tàu, mực nước di chuyển ướt mực nước khảo sát cho loại cơng trình khác 3.1.34 Thử không phá hủy (non-destructive testing - NDT): Việc thử kết cấu khảo sát mối hàn theo phương pháp chụp ảnh tia phóng xạ, siêu âm từ tính 3.1.35 Tiêu chuẩn cơng trình biển (offshore standard): Là tài liệu nêu nguyên tắc yêu cầu kỹ thuật cho việc thiết kế kết cấu cơng trình biển Các tiêu chuẩn đưa giải thích hướng dẫn kỹ thuật để sử dụng chung ngành công nghiệp cơng trình biển nhằm kiểm sốt an tồn kết cấu 3.1.36 Điều kiện hoạt động (operating conditions): Điều kiện nơi mà cơng trình đặt với mục đích sản xuất, khoan hoạt động tương tự khác, tải trọng hoạt động môi trường kết hợp với nằm giới hạn thiết kế phù hợp chứng minh cho hoạt động (bao gồm hoạt động bình thường, cố, khẩn cấp) 3.1.37 Điện áp (Potential): Hiệu điện bề mặt kim loại ngập nước điện cực tiêu chuẩn 3.1.38 Dự phòng (redundancy): Khả bảo dưỡng phục hồi lại chức phận hệ thống có hư hỏng phận khơng có kết nối Dự phịng đạt trường hợp gia cường tạo đường dẫn lực thay 3.1.39 Cực tiêu chuẩn (reference electrode): Điện cực với điện áp mạch hở ổn định sử dụng chuẩn để đo điện áp 3.1.40 Độ tin cậy (reliability): Khả phận hệ thống thực chức chúng mà không bị hư hỏng khoảng thời gian cụ thể 3.1.41 Rủi ro (risk): Khả xác định theo định tính định lượng kiện chưa xác định thiết kế cố xảy xem xét nguy tiềm tàng gây hư hỏng 10 TCVN 6170-1 : 2017 Trong thuật ngữ định lượng, rủi ro xác suất định lượng dạng phá hủy xác định với số lần hậu định lượng chúng 3.1.42 Nhiệt độ làm việc (service temperature): Nhiệt độ làm việc nhiệt độ chuẩn nhiều phần kết cấu khác cơng trình sử dụng tiêu chuẩn để lựa chọn cấp vật liệu 3.1.43 Trạng thái giới hạn khả làm việc (serviceability limit states - SLS): Tương ứng với tiêu chuẩn để sử dụng bình thường ảnh hưởng tới tuổi thọ 3.1.44 Shakedown: Một tính chất kết cấu đàn hồi tuyến tính tạo sau vật liệu bị chảy dẻo (a linear elastic structural behaviour is established after yielding of the material has occurred) 3.1.45 Sóng đập kết cấu (slamming): Tải trọng va đập lên phần tử kết cấu gần ngang từ bề mặt nước nhô lên sóng qua Hướng tải trọng va đập gần thẳng đứng 3.1.46 Sức bền chảy tiêu chuẩn (specified minimum yield strength - SMYS): Sức bền chảy tiêu chuẩn mơ tả đặc tính kỹ thuật tiêu chuẩn vật liệu mua 3.1.47 Giá trị tiêu chuẩn (specified value): Giá trị lớn nhỏ xem xét suốt trình Giá trị dùng tính tốn yêu cầu hoạt động, giới hạn biện pháp đưa mức an toàn cần phải đạt 3.1.48 Vùng nước thay đổi (splash zone): Bề mặt bên ngồi cơng trình nằm nước bên nước theo định kỳ Việc xác định vùng nước thay đổi bao gồm xác định giá trị hiệu ứng liên quan sóng, thay đổi thủy triều, bồi lắng, sụt lún, dịch chuyển theo chiều thẳng đứng 3.1.49 Vùng ngập nước (submerged zone): Phần công trình bên vùng nước thay đổi bao gồm phần bị chôn 3.1.50 Kết cấu đỡ (supporting structure): Sự tăng cường kết cấu cơng trình, sàn, để chịu tải trọng nhà mô men vật nặng gây tải tải trọng 3.1.51 Điều kiện sống sót (survival condition): Một điều kiện cơng trình chịu tải trọng mơi trường khắc nghiệt theo thiết kế mà cơng trình chịu Các hoạt động khoan tương tự bị dừng khắc nghiệt tải trọng mơi trường Cơng trình chịu trạng thái đứng cắm chân xuống đáy biển 3.1.52 Mức an toàn nhắm tới (target safety level): Một xác suất chấp nhận danh nghĩa phá hủy kết cấu 11 TCVN 6170-1 : 2017   3.1.53 Các điều kiện tạm thời (temporary conditions): Các điều kiện thết kế không bao gồm điều kiện hoạt động, điều kiện chế tạo, giai đoạn lắp đặt kết nối, gia đoạn di chuyển, cố 3.1.54 Sức bền kéo (tensile strength): Mức ứng suất nhỏ gia cứng biến dạng đạt mức lớn thời điểm đứt 3.1.55 Điều kiện di chuyển (transit conditions): Tất dịch chuyển cơng trình từ vị trí (địa lý) đến vị trí trí khác 3.1.56 Hệ số sử dụng (utilisation factor): Tỷ lệ vật liệu a-nốt mà sử dụng cho mục đích thiết kế 3.1.57 Giám sát (verification): Việc kiểm tra để xác nhận hoạt động, sản phẩm dịch vụ phù hợp với yêu cầu định 3.1.58 Trạng thái giới hạn cực đại (ultimate limit states - ULS): Tương ứng với khả chịu tải tối đa 3.2 Hệ thống đơn vị Tất sơ, tính tốn vẽ phải sử dụng hệ thống đơn vị Các quy định chung 4.1 Yêu cầu chung 4.1.1 Tiêu chuẩn đưa mức chấp nhận an toàn việc xác định yêu cầu tối thiểu áp dụng cho kết cấu thành phần kết cấu 4.1.2 Tiêu chuẩn áp dụng cho việc thiết kế kết cấu đầy đủ bao gồm kết cấu thượng tầng móng 4.1.3 Tiêu chuẩn đưa yêu cầu cho: - Nguyên tắc thiết kế; - Phân loại kết cấu; - Nguyên tắc khảo sát lựa chọn kết cấu; - Tải trọng thiết kế; - Phân tích hiệu ứng tải trọng; - Thiết kế kết cấu kết nối; - Chống ăn mịn; - Thiết kế móng 4.2 Mức độ áp dụng 4.2.1 Khi quy định tiêu chuẩn yêu cầu cho mức độ thử khảo sát tối đa mà 12 TCVN 6170-1 : 2017 thỏa thuận nhà cung cấp chế tạo với khách hàng, mức độ thực phải thỏa thuận với đơn vị kiểm tra/khảo sát 4.2.2 Đơn vị thẩm định chấp nhận giải pháp thay chứng minh để thể cấp độ an toàn tổng thể tương đương với yêu cầu Tiêu chuẩn 4.2.3 Bất kỳ sai khác, khác biệt thay đổi so với quy tắc tiêu chuẩn thiết kế nêu tài liệu viện dẫn công nhận phải chấp nhận đơn vị thẩm định 4.3 Sửa đổi bổ sung Việc sửa đổi bổ sung tài liệu thiết kế giàn thẩm định trình thẩm định, hạn chế trường hợp xét thấy có ảnh hưởng đến làm việc tổng thể kết cấu Nếu yêu cầu phải sửa đổi có liên quan tới việc thi cơng, vật liệu, kích thước v.v kết cấu thẩm định, phải tính toán lại kết cấu điều cần nêu rõ thiết kế sửa đổi 4.4 Phương pháp thiết kế khác Cơ quan quản lý có thẩm quyền xem xét chấp thuận cho sử dụng phương pháp thiết kế khác thay phương pháp đưa Tiêu chuẩn này, phải có văn chứng minh tương tự tiêu chuẩn an toàn khả làm việc giàn so với phương pháp nêu Tiêu chuẩn Yêu cầu chung thiết kế 5.1 Yêu cầu chung 5.1.1 Giàn thiết kế theo nguyên lý thiết kế phương pháp thiết kế sau: - Thiết kế theo phương pháp hệ số độ bền hệ số tải trọng (sau gọi phương pháp LRFD); - Thiết kế theo ứng suất làm việc; - Thiết kế dựa thử nghiệm; - Thiết kế theo phương pháp xác suất 5.1.2 Việc xem xét thiết kế chung, mà chưa xét đến phương pháp thiết kế, nêu 5.2.2 5.1.3 Việc xác định hiệu ứng tải trọng độ bền số trường hợp dựa thử nghiệm theo dõi đặc trưng kỹ thuật mơ hình kết cấu thực tế xem thay bổ sung cho phương pháp phân tích 5.1.4 Phương pháp phân tích độ tin cậy trực tiếp chủ yếu xem xét áp dụng vấn đề trường hợp thiết kế đặc biệt, để hiệu chỉnh hệ số tải trọng hệ số độ bền sử dụng phương pháp LRFD điều kiện nơi mà tồn hạn chế kinh nghiệm 5.1.5 Yêu cầu an toàn 13 TCVN 6170-1 : 2017   Các giàn phải có độ an tồn tính mạng sức khỏe người, ô nhiễm môi trường tổn thất kinh tế tất giai đoạn tuổi thọ giàn, bao gồm từ chế tạo bờ, vận chuyển - dựng lắp khơi đến khai thác lý Một giàn thiết kế, thi công kiểm tra phù hợp với Tiêu chuẩn tiêu chuẩn bổ sung nêu mục 5.1.7 coi có đủ độ an toàn 5.1.6 Yêu cầu chức giàn Mỗi giàn có yêu cầu riêng biệt khả phục vụ chủ giàn đề ra, bên cạnh yêu cầu chức tiêu chuẩn địi hỏi 5.1.7 Tiêu chuẩn sử dụng với tiêu chuẩn bổ sung khác để thiết kế kết cấu sử dụng độc lập khơng có tiêu chuẩn bổ sung Tiêu chuẩn dùng làm tiêu chuẩn thiết kế có kết hợp với tiêu chuẩn khác 5.1.8 Tiêu chuẩn bổ sung: - Tiêu chuẩn sử dụng bổ sung với tiêu chuẩn thiết kế khác công nhận, tiêu chuẩn kiểm tra vật liệu, sản xuất vật liệu, v.v Các tiêu chuẩn bổ sung phải chọn phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế sử dụng Đối với giàn phải dùng thống tiêu chuẩn; - Nếu có mâu thuẫn tiêu chuẩn ban hành Tiêu chuẩn này, phải lấy theo Tiêu chuẩn này; - Tất tiêu chuẩn sử dụng thiết kế, phải trình quan quản lý có thẩm quyền để chấp nhận trước thiết kế 5.1.9 Mục đích thiết kế Kết cấu phần tử kết cấu thiết kế để: - Chịu tải trọng xuất tất điều kiện tạm thời, khai thác hư hỏng, yêu cầu; - Duy trì mức an toàn chấp nhận người mơi trường; - Có đủ độ bền để chống lại hư hỏng suốt tuổi thọ thiết kế kết cấu 5.2 Xem xét chung thiết kế 5.2.1 Yêu cầu chung - Kết cấu tất phận phải thiết kế cho chuyển vị hay rung động kết cấu không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường người thiết bị; - Trong thiết kế kết cấu, phải xem xét đầy đủ tới vấn đề ăn mòn chống ăn mòn để bảo vệ giàn; - Các gắn, vịng neo, bích neo tàu, đệm cập tàu v.v phải thiết kế cho bị phả hủy tải không gây tổn thất cho kết cấu Ngồi ra, 14 TCVN 6170-1 : 2017 cần phải xem xét đến khả gây nguy hiểm cho người phá hủy cục xảy ra; Cần tránh tượng ứng suất tập trung tới mức Các liên kết phải thiết kế với cấu tạo chuyển tiếp đặn bố trí hợp lý vị trí phần tử 5.2.2 Các thiết kế hệ thống kết cấu, bao gồm thành phần chi tiết đến mức có thể, thỏa mãn nguyên tắc sau: - Độ bền chống lại hư hỏng học, suy giảm vật lý hóa học kiểm soát; - Xây dựng chế tạo phù hợp với kỹ thuật hướng dẫn chấp nhận, liên quan; - Có thể khảo sát, bảo dưỡng sửa chữa 5.2.3 Kết cấu phần tử chúng có độ bền uốn trừ dùng cho mục đích u cầu khác 5.2.4 An tồn kết cấu tổng thể xác lập biện pháp ngăn chặn hư hỏng kết cấu mà xem xét trình thiết kế, chế tạo khảo sát khai thác độ bền dư kết cấu công trình chống lại sụp đổ hồn tồn trường hợp phần tử quan trọng kết cấu bị hư hỏng 5.2.5 Nói chung, liên kết kết cấu thiết kế với mục đích để giảm đến mức tối thiểu tập trung ứng suất giảm dạng dòng ứng suất phức tạp 5.2.6 Việc gia tăng tuổi thọ mỏi phương pháp mài búa đập mối hàn không cung cấp gia tăng đo cho tuổi thọ mỏi giai đoạn thiết kế Tuổi thọ mỏi nên kéo dài cách sửa đổi chi tiết kết cấu Sự gia tăng tuổi thọ mỏi dựa ứng suất trung bình không áp dụng kết cấu hàn 5.2.7 Sự truyền dẫn ứng suất kéo cao qua theo chiều dày hàn, lắp ghép phân đoạn vận hành phải tránh đến mức Trong trường hợp truyền dẫn ứng suất kéo cao xuất qua theo chiều dày, vật liệu kết cấu sử dụng phải có tính chất cho phép truyền dẫn qua chiều dày Các tiêu chuẩn bổ sung vật liệu đưa loại cho việc sử dụng có tính chất cho phép truyền dẫn qua chiều dày 5.2.8 Bảo vệ chống hư hại cố - Kết cấu phải thiết kế để bảo vệ chống lại tổn thất cố theo hai nguyên tắc sau:  giảm xác suất hư hại,  giảm hậu hư hại, Điều áp dụng cho tất giai đoạn tuổi thọ thiết kế giàn; - Sơ đồ kết cấu phải quy hoạch thích hợp để đề phịng khả hỏa hoạn, nổ hư hại cố khác; 15 TCVN 6170-1 : 2017   - Các đường ống thiết bị rủi ro bị cố nổ, cháy nhiễm lan rộng, cần phải bảo vệ nhằm giảm tối thiểu tổn thất cố Việc bảo vệ thực cách sử dụng khu vực che chắn, sử dụng giải pháp gia cường cục cho kết cấu, hệ thống ngăn cách thích hợp Các ống đứng thiết bị tương tự phải đặt cách xa khoảng an toàn đến giá cập tàu, đến cần cẩu nơi xảy vật rơi có cố, v.v ; - Đối với đường ống cao áp, vị trí qua buồng kín, buồng phải thiết kế chịu áp lực cao gây ống bị rò rỉ, cho phép giảm áp lực cao ống mà không gây hư hỏng cho kết cấu; - Nếu hoạt động giàn yêu cầu thường xuyên hay có người buồng lặn đầy khơng khí, an tồn giàn phụ thuộc vào hoạt động bên buồng kín tương tự, cần phải có giải pháp ngăn ngừa ngập nước đột ngột tràn vào buồng cố làm hư hại buồng kín nước 5.2.9 Khoảng tĩnh không - Khoảng cách mặt sàn giàn (kết cấu thiết bị) đỉnh sóng 1,5 m; - Trong trường hợp đặc biệt, lấy khoảng cách nhỏ hơn, nhiên phải tính lực sóng lên phần tử khoảng cách 1,5 m Việc tính tốn áp lực sóng phải dựa phép ngoại suy mặt cắt áp lực sóng thiết kế - Để xác định cao độ sàn giàn, cần xét đến yếu tố sau:  Độ sâu nước ứng với mức triều thấp (cốt “không” hải đồ);  Sai số phép độ sâu nước;  Biên độ triều thiên văn;  Nước dâng bão;  Độ cao đỉnh sóng ứng với sóng cao chu kỳ thiết kế;  Tương tác thủy động lực học kết cấu môi trường;  Độ lún ban đầu giàn;  Độ lún dài hạn lún đàn hồi kế cấu;  Độ nghiêng lệch kết cấu;  Sự hạ thấp xảy mặt đáy biển giảm áp suất mỏ 5.2.10 Lối vào để khảo sát Trên giàn, thiết kế cần phải bố trí lối vào cho người phương tiện để tiến hành khảo sát sửa chữa tất phận kết cấu Đối với phận kết cấu thực việc khảo sát sửa chữa phải 16 TCVN 6170-1 : 2017 xin phép quan quản lý có thẩm quyền để có giải pháp đặc biệt nhằm đảm bảo độ bền tuổi thọ cho phận Khi thiết kế nên đánh dấu vị trí phần tử kết cấu quan trọng cần kiểm tra để tiện cho công tác khảo sát tu bảo dưỡng công trình 5.2.11 Phần tử kết cấu chế tạo kiểm tra theo yêu cầu nêu TCVN 6170-11 5.3 Các trạng thái giới hạn 5.3.1 Một trạng thái giới hạn điều kiện khơng kết cấu phần kết cấu vượt yêu cầu thiết kế xác định 5.3.2 Các trạng thái giới hạn sau xem xét Tiêu chuẩn này: - Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) tương ứng với sức bền cực hạn chịu tải trọng - Trạng thái giới hạn mỏi (FLS) liên quan đến khả hư hỏng tác động tải trọng có tính chu kỳ - Trạng thái giới hạn cố (ALS) tương ứng với hư hỏng cho phận trường hợp ngẫu nhiên hư hỏng vận hành - Trạng thái giới hạn khả làm việc (SLS) tương ứng với tiêu chuẩn có khả áp dụng cho việc sử dụng bình thường độ bền cơng trình 5.3.3 Các điển hình trạng thái giới hạn loại: Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) - Suy giảm độ bền kết cấu (vượt ứng suất chảy ổn định); - Hư hỏng phận phá hủy giòn; - Mất cân tĩnh kết cấu phần kết cấu, xem vật rắn tuyệt đối, ví dụ lật lật úp; - Hư hỏng phận quan trọng kết cấu vượt sức bền cực hạn (trong số trường hợp bị suy giảm tải trọng có tính chu kỳ) biến dạng cực hạn phận; - Sự chuyển đổi từ kết cấu thành cấu (sụp đổ biến dạng mức) Trạng thái giới hạn mỏi (FLS) - Tổn thất tích lũy tải trọng có tính chu kỳ Trạng thái giới hạn cố (ALS) - Hư hỏng kết cấu gây tải trọng cố; - Sức bền giới hạn kết cấu hư hỏng; - Duy trì tính tồn vẹn kết cấu sau hư hỏng cục nước tràn; - Mất neo giữ (trôi tự do) 17 TCVN 6170-1 : 2017   Trạng thái giới hạn khả làm việc (SLS) - Chuyển vị làm thay đổi tác động lực động; - Biến dạng làm thay đổi phân bố tải trọng vật thể rắn kết cấu đỡ; - Tác động rung mức sản xuất hay ảnh hưởng phận kết cấu; - Sự truyền động vượt giới hạn thiết bị; - Nhiệt độ gây biến dạng 5.4 Thiết kế theo phương pháp xác suất 5.4.1 Độ tin cậy kết cấu, an toàn kết cấu, định nghĩa xác suất hư hỏng không xảy không vượt tiêu chuẩn quy định 5.4.2 Phương pháp thay cho phương pháp LRFD nêu bên dưới, xác định xác suất đầy đủ dựa vào thiết kế sử dụng phân tích độ tin cậy kết cấu Điều yêu cầu sử dụng phương pháp tính độ tin cậy kết cấu công nhận 5.4.3 Mục 5.4 đưa yêu cầu cho việc phân tích độ tin cậy kết cấu chứng minh văn phù hợp với tiêu chuẩn cơng trình biển 5.4.4 Quy trình chấp nhận phân tích độ tin cậy dẫn chứng tài liệu công nhận, No 30.6 5.4.5 Phân tích độ tin cậy dựa phương pháp độ tin cậy cấp độ Những phương pháp sử dụng xác suất hư hỏng biện pháp yêu cầu thông tin phân bố tất biến 5.4.6 Trong Tiêu chuẩn này, phương pháp cấp độ độ tin cậy chủ yếu coi áp dụng đối với: - Hiệu chuẩn phương pháp cấp độ để giải thích hồn thiện kiến thức (Phương pháp cấp độ phương pháp phân tích tiền định sử dụng giá trị đặc trưng để mô tả biến khơng tin cậy, ví dụ phương pháp LRFD áp dụng Tiêu chuẩn này); - Các vấn đề trường hợp thiết kế đặc biệt; - Những thiết kế mà cịn hạn chế (hoặc khơng có) kinh nghiệm 5.4.7 Phân tích độ tin cậy cập nhật cách sử dụng thông tin Những chỗ cập nhật giả thiết mà phân tích ban đầu dựa vào khơng có giá trị, kết chúng coi cần thiết an tồn hay giả thiết chấp thuận bị hủy bỏ 5.4.8 Độ tin cậy mục tiêu phải tương ứng với hậu hư hỏng Phương pháp thiết lập độ tin cậy mục tiêu, giá trị độ tin cậy mục tiêu thân chúng, lấy cho trường hợp riêng biệt Trong phạm vi có thể, độ tin cậy mục tiêu tối thiểu dựa trường hợp thiết lập mà chúng biết đủ an tồn 18 TCVN 6170-1 : 2017 5.4.9 Nếu khơng có trường hợp thiết lập trước, ví dụ trường hợp giải pháp thiết kế dị thường, giá trị độ tin cậy mục tiêu tối thiểu phải dựa một tổ hợp vấn đề sau: - Độ tin cậy mục tiêu chuyển đổi giống giải pháp thiết kế có; - Tiêu chuẩn quy định công nhận quốc tế; - No 30.6 5.5 Thiết kế theo ứng suất cho phép 5.5.1 Yêu cầu chung Khi thiết kế, cho phép tiến hành kiểm tra độ an toàn kết cấu dựa ứng suất làm việc cách sử dụng ứng suất cho phép hệ số an toàn 5.5.2 Ứng suất cho phép Các phương pháp thiết kế, tiêu chuẩn, ứng suất cho phép hệ số an toàn sử dụng thiết kế phải xem xét trường hợp 5.6 Thiết kế theo phương pháp LRFD 5.6.1 Yêu cầu chung 5.6.1.1 Thiết kế theo phương pháp LRFD phương pháp thiết kế cấp độ an tồn mục tiêu đạt gần tốt cách áp dụng hệ số tải trọng hệ số độ bền cho giá trị tham chiếu đặc trưng biến Trong nội dung này, biến định nghĩa là: - Tải trọng tác dụng lên kết cấu; - Độ bền kết cấu sức bền vật liệu kết cấu 5.6.1.2 Cấp độ an toàn mục tiêu đạt cách sử dụng hệ số tất định thể cho mức độ biến đổi tải trọng độ bền xác suất giảm mà tải khác tác động đồng thời giá trị đặc trưng chúng 5.6.2 Cấu trúc phương pháp thiết kế theo hệ số tải trọng hệ số độ bền (LRFD) 5.6.2.1 Cấp độ an toàn phần tử kết cấu xem xét thỏa mãn hiệu ứng tải trọng thiết kế (Sd) không vượt độ bền thiết kế (Rd): Sd  Rd (1) Công thức Sd = Rd, định nghĩa trạng thái giới hạn 5.6.2.2 Tải trọng thiết kế xác định tải trọng đặc trưng nhân với hệ số tải trọng: Fd   f Fk (2) Trong đó: Fd - tải trọng thiết kế; 19 TCVN 6170-1 : 2017   γƒ - hệ số tải trọng; Fk - tải trọng đặc trưng, xem 5.8 Hệ số tải trọng tổ hợp ULS, ALS, FLS SLS phải áp dụng theo TCVN 6170-3 5.6.2.3 Một hiệu ứng tải trọng thiết kế tổ hợp bất lợi hiệu ứng tải trọng từ tải trọng thiết kế, có thể, thể đại lượng đơn chúng thể bởi: S d  q( Fd 1, , Fdn ) (3) Trong đó: Sd - hiệu ứng tải trọng thiết kế; q - hàm hiệu ứng tải trọng 5.6.2.4 Nếu liên hệ tải trọng hiệu ứng tải trọng tuyến tính, hiệu ứng tải trọng thiết kế xác định cách nhân hiệu ứng tải trọng đặc trưng tương ứng với hệ số tải trọng: S d    fi S ki  n i 1 (4) Trong đó: Ski - hiệu ứng tải trọng đặc trưng 5.6.2.5 Trong Tiêu chuẩn này, giá trị hệ số vật liệu rõ mục tương ứng trạng thái giới hạn khác 5.6.2.6 Nói chung, độ bền tương ứng hiệu ứng tải trọng riêng lẻ hàm thơng số hình dạng kết cấu, tính chất vật liệu, mơi trường hiệu ứng tải trọng (các hiệu ứng tương tác) 5.6.2.7 Độ bền thiết kế (Rd) xác định sau: Rd  .Rk (5) Trong đó: Rk - độ bền đặc trưng;  - hệ số độ bền Hệ số độ bền thông qua hệ số vật liệu (M) xác định sau:  M (6) 5.6.2.8 Độ bền đặc trưng (Rk) tính tốn dựa giá trị đặc trưng thông số liên quan xác định thử nghiệm Giá trị đặc trưng nên dựa vào phân vị thứ kết thử nghiệm 20 TCVN 6170-1 : 2017 5.6.2.9 Các hệ số tải trọng thay cho: - Độ lệch bất lợi xảy tải trọng từ giá trị đặc trưng; - Xác suất giảm tải khác tác động đồng thời giá trị đặc trưng chúng; - Sự không rõ ràng mơ hình phân tích dùng để xác định hiệu ứng tải trọng 5.6.2.10 Các hệ số vật liệu thay cho: - Độ lệch bất lợi xảy sức bền vật liệu từ giá trị đặc trưng; - Sức bền vật liệu giảm xảy kết cấu, cho toàn bộ, so sánh với giá trị đặc trưng suy từ mẫu thử 5.7 Thiết kế dựa thử nghiệm 5.7.1 Yêu cầu chung 5.7.1.1 Thiết kế dựa thử nghiệm theo dõi hiệu suất thông thường hỗ trợ phương pháp thiết kế lý thuyết 5.7.1.2 Tác động tải trọng, độ bền kết cấu chống lại suy giảm độ bền vật liệu thành lập việc thử nghiệm theo dõi hiệu suất kết cấu thực tế 5.7.2 Thử nghiệm thực tế theo dõi hiệu suất kết cấu có Thử nghiệm thực tế giám sát kết cấu sử dụng để cung cấp thông tin tác động phản ứng tác động tải trọng sử dụng hiệu chỉnh cập nhật cấp độ an toàn kết cấu 5.8 Xác định hiệu ứng tải trọng 5.8.1 Yêu cầu chung 5.8.1.1 Hiệu ứng tải trọng dạng chuyển động, chuyển vị nội lực ứng suất kết cấu, phải xác định liên quan đến: - Không gian thời gian tự nhiên, bao gồm:  Có thể tải trọng phi tuyến;  Đặc trưng động phản ứng; - Trạng thái giới hạn có liên quan đến kiểm tra thiết kế; - Độ xác mong muốn giai đoạn thiết kế liên quan 5.8.1.2 Tải trọng thường xuyên, hoạt tải, biến dạng, cháy xem xét phương pháp phân tích tĩnh Tải trọng mơi trường (sóng, gió động đất) tải trọng cố (va chạm, nổ) yêu cầu phân tích động Lực quán tính lực cản quan trọng chu kỳ tải trọng trạng thái ổn định gần với chu kỳ dao động riêng xuất tải trọng thời gian ngắn 5.8.1.3 Nhìn chung, có ba dải tần số cần xem xét kết cấu giàn: 21 TCVN 6170-1 : 2017   Tần số cao (HF) Chu kỳ dao động riêng kết cấu thân cứng thấp chu kỳ dao động sóng trội (thơng thường phản ứng dao động đàn hồi TLP’s) Tần số sóng (WF) Miền chu kỳ sóng điển hình nằm phạm vi từ 4s đến 25s Có thể áp dụng cho giàn nằm vùng hoạt động sóng Tần số thấp (LF) Đây dải tần số liên quan đến phản ứng thay đổi chậm với chu kỳ dao động riêng cao lượng sóng trội 5.8.1.4 Một phân tích chuyển động sóng tổng thể bắt buộc kết cấu với dạng tự Đối với kết cấu chống rung hồn tồn phân tích tĩnh động thể làm việc đồng thời sóng - kết cấu - móng bắt buộc 5.8.1.5 Sự khơng tin cậy mơ hình phân tích kỳ vọng phải quan tâm hệ số bền hệ số tải trọng Nếu không tin cậy mà cao bất thường, giả định bảo toàn lập 5.8.1.6 Nếu mơ hình phân tích khơng tin cậy cách bất thường, tính nhạy mơ hình thơng số sử dụng mơ hình phải tìm hiểu Nếu độ lệch hình học khơng hồn chỉnh có ảnh hưởng đáng kể lên hiệu ứng tải trọng, thơng số hình học bảo tồn sử dụng tính tốn 5.8.1.7 Trong giai đoạn thiết kế cuối cùng, phương pháp lý thuyết cho việc dự đoán phản ứng quan trọng hệ thống kiểm chứng lại cách thử mơ hình thích hợp 5.8.1.8 Tải trọng động đất cần xem xét cho mơ hình hạn chế theo tính chất Các u cầu liên quan đến đối tượng khác xem tiêu chuẩn bổ sung 5.8.2 Phân tích chuyển động tổng thể Mục đích phân tích chuyển động để xác định chuyển vị, gia tốc, vận tốc áp lực thủy động có liên quan đến chất tải lên kết cấu chuyển động liên quan (trong dao động tự do) cần để đánh giá yêu cầu khoảng tĩnh không nước biển tràn lên Lực kích thích sóng, dịng chảy gió xem xét 5.8.3 Hiệu ứng tải trọng kết cấu đất móng 5.8.3.1 Chuyển vị, lực ứng suất kết cấu móng phải xác định theo tổ hợp có liên quan tải trọng phương pháp cơng nhận, phương pháp kể đến biến tải trọng theo thời gian không gian, chuyển động kết cấu trạng thái giới hạn, kết phải kiểm chứng lại Các giá trị đặc trưng hiệu ứng tải trọng phải xác định 5.8.3.2 Ảnh hưởng phi tuyến ảnh hưởng động kết hợp với phản ứng tải trọng kết cấu phải tính đến liên quan 22 TCVN 6170-1 : 2017 5.8.3.3 Các tính chất ngẫu nhiên tải trọng mơi trường kể đến đầy đủ 5.8.3.4 Sự miêu tả kiểu khác phân tích bao trùm hết tiêu chuẩn bổ sung khác Tài liệu tham khảo No 30.6 - Structure Reliability Analysis of Marine Structures, July 1992 (DNV Classification Notes) DNVGL-OS-A101, Safety principles and arrangements, Edition July 2015 DNVGL-OS-C101, Design of offshore steel structures, general- LRFD method, Edition April 2016 23 TCVN 6170-1 : 2017   NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẬN TẢI 80B Trần Hưng Đạo - Hoàn Kiếm - Hà Nội Điện thoại: 024.39423346 * Fax: 024.38224784 Website: www.nxbgtvt.vn * Email: nxbgtvt@fpt.vn Chịu trách nhiệm xuất bản: Lê Tử Giang Chịu trách nhiệm nội dung: Nguyễn Hồng Kỳ Biên tập: Phạm Quang Huân Thiết kế bìa: Trần Nam Trang Trình bày: Trần Nam Trang In 160 cuốn, khổ 20,5 x 29,5 cm, Công ty in Giao thông Địa chỉ: Số 80B Trần Hưng Đạo - Hoàn Kiếm - Hà Nội Số xác nhận đăng ký xuất bản: 3256-2018/CXBIPH/3-157/GTVT Mã số sách tiêu chuẩn quốc tế - ISBN: 978-604-76-1703-6 Quyết định xuất số: 92 NB/QĐ-XBGT ngày 21 tháng năm 2018 In xong nộp lưu chiểu quý IV năm 2018 24 Trung tâm Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam chịu trách nhiệm xuất bản, phát hành giữ quyền Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) Không in, chụp TCVN chưa phép Trung tâm Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam Địa chỉ: Trung tâm Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam Số Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Tel: (84-24) 37564269/37562807 * Fax: (84-24) 38361771 E-mail:info@vsqc.org.vn * Website: www.vsqc.org.vn All rights reserved No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from Vietnam Standards and Quality Center (VSQC) Address: Vietnam Standards and Quality Center (VSQC) Hoang Quoc Viet str., Cau Giay dist., Ha Noi, Vietnam Tel: (84-24) 37564269/37562807 * Fax: (84-24) 38361771 E-mail:info@vsqc.org.vn * Website: www.vsqc.org.vn ... TCVN 6170-1 : 2017 Lời nói đầu TCVN 6170-1 : 2017 thay TCVN 6170-1 : 1996 TCVN 6170-1 : 2017 Cục Đăng kiểm Việt Nam biên soạn, Bộ Giao thông... ứng tải trọng 21 Tài liệu tham khảo 23 TCVN 6170-1 : 2017   TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6170-1 : 2017 TCVN 6170-1 : 2017 Giàn cố định biển - Phần 1: Quy định chung Fixed offshore... tiêu chuẩn TCVN 6170 gồm 12 phần: TCVN 6170-1 : 2017 Giàn cố định biển - Phần 1: Quy định chung TCVN 6170-2 : 2017 Giàn cố định biển - Phần Điều kiện tải trọng môi trường TCVN 6170-3 : 2017 Giàn