tai trọng lên dàn khoan

Cơng trình ngồi khơi TS Nguyễn Danh Thảo ThS Đặng Xn Trường Liên hệ: BM Cảng – Cơng Trình Biển Tel: 08.3863.8431 Email: ndthao@gmail.com Email: dangxuantruong@hcmut.edu.vn Blog: dxtruong.blogspot.com BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM CHƯƠNG II Tải trọng tác dụng lên cơng trình ngồi khơi BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM Tải trọng tác dụng lên CTNK Dòng chảy Sóng biển Cơng trình ngồi khơi Gió Tải trọng khác BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 2.1 Sóng biển  Sóng bề mặt đại dương hình thành nhiều ngun nhân như: gió, động đất, thủy triều, khí áp… sóng gió loại sóng xảy thường xuyên có tác động lớn đến cơng trình biển  Vì thế, thiết kế xây dựng cơng trình ngồi khơi cần xét đến tác động sóng gió, đặc biệt gió bão gây nên BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 2.1 Sóng biển  Sóng gió thường sóng khơng đều, ngắn, có tính ngẫu nhiên có đặc tính thay đổi theo thời gian khơng gian  Hướng sóng ln thay đổi hướng ln phù hợp với chiều gió, trừ trường hợp sóng lừng, sóng nằm ngồi phạm vi tác động trực tiếp trường gió gió chuyển hướng BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 2.1 Sóng biển Sóng biển Sóng Sóng có chiều cao chu kì sóng khơng đổi BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM Sóng khơng Sóng có chiều cao chu kì sóng thay đổi theo thời gian khơng gian 2.1 Sóng biển Đối với sóng có loại sau:  Lý thuyết sóng tuyến tính (linear wave theory),  Lý thuyết sóng Cnoidal (sóng nước nơng),  Lý thuyết sóng đơn, lý thuyết sóng đơn giản (sóng điều hòa sóng hình sin),  Lý thuyết sóng Stokes (sóng nước sâu),  Lý thuyết sóng hàm số dòng (Stream Function Theory)… BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 2.1 Sóng biển Hình 2.1: Hình dạng sóng có chu kỳ số sóng BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 2.1 Sóng biển Hình 2.2: Phạm vi sử dụng lý thuyết sóng BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 2.1 Sóng biển Các lý thuyết sóng sử dụng nhiều tính tốn cơng trình biển phụ thuộc vào điều kiện cụ thể sau:  Lý thuyết sóng Airy (lý thuyết sóng tuyến tính): sử dụng vùng nước có độ sâu khác  Lý thuyết sóng Stokes (lý thuyết sóng có biên độ hữu hạn, từ bậc đến bậc 5): thích hợp với vùng nước có độ sâu nước hữu hạn  Lý thuyết sóng Cnoidal (bậc đến bậc 3): thích hợp với sóng lan truyền vùng nước nơng BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 10 2.2 Sóng  Các lý thuyết sóng thường gần đúng, miêu tả tốt tượng sóng điều kiện định, thỏa mãn giả thiết đặt  Lý thuyết sóng biên độ nhỏ hay lý thuyết sóng tuyến tính lý thuyết sóng  Lý thuyết đề xuất Airy (năm 1845) nên gọi sóng Airy, dễ sử dụng cho độ gần hợp lý phạm vi rộng đại lượng sóng BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 11 2.2 Sóng  Đối với sóng dao động lớn (hữu hạn) cần dùng lý thuyết sóng có biên độ lớn với độ xác bậc cao so với lý thuyết sóng tuyến tính  Mặc dù có hạn chế định ứng dụng lý thuyết tuyến tính có ích, giả thiết dùng cho việc triển khai lý thuyết đơn giản có tính hợp lý định dùng làm sở cho nhiều nghiên cứu sóng BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 12 2.2.1 Các đặc trưng sóng Các đặc trưng sóng đều:  Đường mặt sóng η,  Tốc độ truyền sóng C,  Chiều dài sóng L,  Tốc độ nhóm sóng Cg,  Tốc độ phân tử nước u, w,  Gia tốc phân tử nước ax, az,  Dịch chuyển phân tử nước ξ, ζ,  Áp lực sóng BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 13 2.2.1 Các đặc trưng sóng  Q trình truyền sóng biểu diễn biến số x (theo không gian) t (theo thời gian) kết hợp hai, định nghĩa θ = kx-ωt θ có giá trị khoảng từ đến 2π  Một cách đơn giản, sóng chu kỳ có hình dạng cố định truyền theo phương ngang mơ tả thơng qua chiều cao sóng H, chiều dài sóng L độ sâu nước d BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 14 2.2.1 Các đặc trưng sóng Hình 2.4: Định nghĩa yếu tố sóng tiến đơn giản hình sin BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 15 2.2.1 Các đặc trưng sóng  Điểm cao sóng đỉnh sóng điểm thấp bụng sóng Đối với sóng tuyến tính sóng có biên độ nhỏ, chiều cao đỉnh sóng phía mực nước tĩnh (SWL) bụng sóng phía mực nước tĩnh với biên độ sóng a Do a = H/2 , với H chiều cao sóng Thời gian để hai đỉnh bụng sóng tiến hai sóng liên tiếp truyền qua điểm cố định chu kỳ sóng T Chiều dài sóng L khoảng cách theo phương ngang hai điểm giống hệt hai đỉnh bụng sóng liên tiếp BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 16 2.2.1 Các đặc trưng sóng  Ngồi ra, có tham số sóng khác như:  Tần số góc ω=2π/T,  Số sóng k=2π/L,  Vận tốc pha hay vận tốc truyền sóng: C=L/T = ω/k BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 17 2.2.2 Sóng Airy  Được đề xuất Airy (năm 1845),  Lý thuyết sóng Airy coi hình dạng mặt sóng có dạng hình sin, chiều cao sóng H nhỏ so với chiều dài sóng L độ sâu nước d Kết tính bỏ qua đại lượng vô bé bậc trở lên nên sóng Airy gọi sóng tuyến tính, hay sóng bậc BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 18 2.2.2 Sóng Airy Hình 2.5: Các thơng số sóng tuyến tính BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 19 2.2.2 Sóng Airy  Độ lệch mặt sóng η khoảng cách từ bề mặt sóng đến mực nước tĩnh hàm số theo x t Tại vị trí đỉnh sóng, độ lệch mặt sóng với biên độ sóng a nửa chiều cao sóng (H/2)  Phương trình động lực học sóng phương trình Laplace, dựa ngun tắc bảo tồn khối lượng: (2.1) BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM 20 ...CHƯƠNG II Tải trọng tác dụng lên cơng trình ngồi khơi BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM Tải trọng tác dụng lên CTNK Dòng chảy Sóng biển Cơng trình ngồi khơi Gió Tải trọng khác... chiều cao sóng H nhỏ so với chiều dài sóng L độ sâu nước d Kết tính bỏ qua đại lượng vô bé bậc trở lên nên sóng Airy gọi sóng tuyến tính, hay sóng bậc BM Cảng – Cơng Trình Biển Trường ĐH Bách Khoa