Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu của các tác giá nhằm xây dựng phương pháp luận đánh giá an toàn của các loại kết cấu công trình biển dựa trên điều kiện bền trong trạng thái biển cực đại (như cách tính hiện hành với điều kiện bền - ULS).
Tiểu ban Năng lượng, Kỹ thuật cơng trình, Vận tải Công nghệ Biển 205 PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ AN TỒN CHO CÁC CƠNG TRÌNH BIỂN DỰA TRÊN CÁC ĐIỀU KIỆN BỀN VÀ MỎI MỞ RỘNG Phạm Khắc Hùng, Phạm Hiền Hậu Viện Xây dựng Cơng trình biển, Trường Đại học Xây dựng 55 – Đường Giải phóng, Hai Bà Trưng, Hà Nội Email: khachungpham@gmail.com Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu tác giá nhằm xây dựng phương pháp luận đánh giá an toàn loại kết cấu cơng trình biển dựa điều kiện bền trạng thái biển cực đại (như cách tính hành với điều kiện bền - ULS), có kể đến kết cấu bị phá hủy mỏi tích lũy thời gian trước, gọi “điều kiện bền mở rộng”, đồng thời dựa điều kiện phá hủy mỏi kết cấu tích lũy q trình khai thác (như cách tính hành với điều kiện phá hủy mỏi - FLS), có kể đến phá hủy mỏi xẩy trạng thái biển cực đại, gọi “điều kiện mỏi mở rộng” Phương pháp luận nói thực theo mơ hình xác xuất lý thuyết độ tin cậy Đây phần kết nghiên cứu Đề tài KHCN cấp Nhà nước KC.09.15/06-10, phần nghiên cứu ứng dụng NCS Phạm Hiền Hậu thực hiện, đưa vào Luận án TS mình, bảo vệ ĐH Liège-Bỉ, [1], [5] Phương pháp luận chấp nhận đăng ký sáng chế Cục Sở hữu trí tuệ, Bộ Khoa học Cơng nghệ METHODOLOGY OF ASSESSING THE SAFETY OF OFFSHORE STRUCTURES BASED ON THE EXPANDED STRENGHT AND FATIGUE CONDITIONS Abstract: The paper deals with the research results of authors aiming to establish the methodology of assessing the safety of offshore structures, based on traditional strength condition in extreme sea state (corresponding to the current design standards, ULS) but taking into account of the fatigue damage accumulated in the past, called as “the expanded strength condition”, and based at the same time on traditional fatigue accumulative damage condition (corresponding to the current design standards, FLS) but taking into account of the fatigue damage in extreme sea state, called as “the expanded fatigue condition” This methodology was performed by the probability model and structural reliability theory This paper is taken from the National Research Project KC.09.16/06-10, in which the application research was realized by Pham Hien Hau and used in her doctoral thesis defended at Liege University – Belgium [1], [5] This methodology was registered and accepted at the Intelligent Property Department of the Science and Technology Ministry 206 Hội nghị Khoa học Công nghệ Biển toàn quốc lần thứ V Mở đầu: Từ trước nay, thiết kế công trình biển (CTB), việc đánh giá an tồn kết cấu dựa tính tốn theo ”điều kiện bền hành” tính với cơng trình chịu tải trọng trạng thái biển (TTB) cực đại (ví dụ lấy “bão thiết kế” với tần suất 100 năm), ”điều kiện mỏi hành” tính với tải trọng tác dụng TTB bình thường để xác định khoảng thời gian kết cấu làm việc an tồn (tức tuổi thọ mỏi) Các phương pháp truyền thống đánh giá an toàn bền mỏi nêu Tiêu chuẩn thiết kế hành điển hình Viện Dầu mỏ Mỹ - API Đăng kiểm NaUy DNV, [8], [9] Nhược điểm phương pháp kiểm tra an tồn kết cấu CTB tính theo Tiêu chuẩn thiết kế hành nêu sau: 1) Việc đánh giá an toàn theo “điều kiện bền truyền thống” kết cấu CTB trạng thái biển cực đại, không quan tâm đến tượng kết cấu bị suy giảm chất lượng phá huỷ mỏi tích luỹ trước TTB bình thường; 2) Việc đánh giá an toàn theo “điều kiện mỏi truyền thống” kết cấu CTB tích luỹ TTB bình thường trước xẩy TTB cực đại, mà khơng kể đến phá huỷ mỏi tích luỹ thân TTB cực đại gây ra; 3) Do không xét đến mối quan hệ TTB cực đại TTB bình thường tích luỹ q khứ trước xẩy TTB cực đại, nên cách tính truyền thống hành theo điều kiện bền mỏi dẫn đến dự báo sai khả chịu tải tuổi thọ mỏi kết cấu CTB có TTB cực đại xẩy (là trường hợp bất lợi nhất) Mục tiêu nghiên cứu phương đánh giá an tồn kết cấu cơng trình biển nhằm khắc phục khiếm khuyết nêu cách tính theo Tiêu chuẩn hành, bao gồm: + Phương pháp luận đánh giá an toàn kết cấu CTB theo “điều kiện bền mở rộng”, khác với cách tính theo “điều kiện bền truyền thống” kiểm tra bền kết cấu CTB trạng thái biển cực đại có kể đến chất lượng kết cấu bị suy giảm phá huỷ mỏi tích luỹ trước xẩy TTB cực đại + Phương pháp luận đánh giá an toàn kết cấu CTB theo “điều kiện mỏi mở rộng”, khác với cách tính theo “điều kiện mỏi truyền thống” có bổ sung thêm phá huỷ mỏi tích luỹ TTB cực đại Các phương pháp xây dựng dựa sử dụng mô hình xác suất để xác định độ tin cậy tổng kết cấu CTB Phương pháp luận 1: Đánh giá an tồn cho kết cấu cơng trình biển theo điều kiện bền mở rộng: [2] 2.1 Đánh giá an toàn kết cấu CTB theo điều kiện bền truyền thống: Giả sử xác định hàm mật độ phổ nội lực ứng suất phần tử kết cấu CTB cần khảo sát, có dạng phụ thuộc hàm mật độ phổ sóng biển thơng qua hàm truyền RAO: 207 Tiểu ban Năng lượng, Kỹ thuật cơng trình, Vận tải Cơng nghệ Biển S () = RAO S ηη () (1) Trong đó: S () - Hàm mật độ phổ ứng suất vị trí cần tính; S() - Hàm mật độ phổ sóng trạng thái biển cực đại thiết kế; [RAO] - hàm truyền ứng suất điểm xét, xác định theo phương pháp giải toán động lực học ngẫu nhiên miền tần số Bài toán kiểm tra an toàn kết cấu CTB thực theo “điều kiện bền truyền thống” xét vị trí nguy hiểm kết cấu CTB, nội lực ứng suất gồm phần, xác định từ tải trọng tĩnh tựa tĩnh từ tải trọng động điều kiện cực trị môi trường biển (ULS) Sau ta xét cách kiểm tra an toàn theo điều kiện bền truyền thống 1) Điều kiện bền truyền thống dựa độ tin cậy bền: Trong trường hợp này, an toàn kết cấu vị trí khảo sát đánh giá theo độ tin cậy kết cấu dựa điều kiện bền truyền thống, có dạng [7] : P = Prob ( R S) = Prob ( Z = R - S 0) [P] (2) Trong đó: R - cường độ vật liệu, có hàm mật độ xác xuất (PDF) fR; S - ứng suất cực đại điểm khảo sát, có mật độ xác suất fS; P - độ tin cậy theo điều kiện bền điểm cần kiểm tra; [P] - độ tin cậy cho phép, chấp nhận Tương tự, ta xác suất phá huỷ kết cấu theo biểu thức Pf = - P = Prob ( Z = R - S < 0) < [Pf ] (3) Trong đó: Pf - xác suất phá huỷ theo điều kiện bền điểm xét; [Pf ] - xác suất phá huỷ cho phép, hay chấp nhận Từ (2) (3) ta thấy Z = R - S miền an toàn theo điều kiện bền truyền thống, đại lượng ngẫu nhiên, có hàm mật độ xác suất fZ Trên Hình biểu diễn đồ thị hàm mật độ xác suất (f = PDF) Xác suất phá huỷ kết cấu ứng với giá trị Z = R – S < 0, thể diện tích miền có gạch chéo đồ thị fZ = fR-S Hình 1: Đồ thị hàm mật độ xác suất ĐLNN R, S Z = R - S 208 Hội nghị Khoa học Cơng nghệ Biển tồn quốc lần thứ V Độ tin cậy biểu diễn dạng số độ tin cậy: = Z = Z R S 2R S2 , (4) Điều kiện an toàn theo số độ tin cậy có dạng: [] , (5) Trong đó: R , S Z - kỳ vọng toán ĐLNN R, S Z; R , S Z - độ lệch chuẩn ĐLNN R, S Z; [] - số độ tin cậy cho phép, chấp nhận S ứng suất cực đại điểm cần kiểm tra bền, tổ hợp tải trọng TTGH cực đại, có tải trọng sóng xem yếu tố ngẫu nhiên, nên S có dạng: S = S1 + S2 (6) Trong đó: S1 - đại lượng tiền định, ứng suất điểm khảo sát tải trọng tiền định gây ra; S2 - đại lượng ngẫu nhiên, ứng suất cực đại max (t); (t) - trình ngẫu nhiên tải trọng sóng gây ra, có phổ ứng suất S(), (1) Từ hàm phổ ứng suất (1), ta xác định luật phân phối ứng suất cực đại S2 = max phụ thuộc vào thông số độ rộng phổ (là dải hẹp, rộng, bất kỳ) Biết luật phân phối ĐLNN S2, sử dụng hệ thức (2) (6), ta xác định độ tin cậy theo điều kiện bền điểm xét Điều kiện an toàn theo độ tin cậy dựa điều kiện bền truyền thống (2) biểu diễn dạng tổng quát: P = Prob (Z = g ( X1, X2, Xn) 0) [P] (7) Trong đó: Z = g (X1, X2, Xn) - hàm ĐLNN, biểu diễn miền an toàn kết cấu theo yêu cầu thiết kế, điển hình trạng thái giới hạn (TTGH) 2) Điều kiện bền truyền thống dựa độ tin cậy bền theo ứng suất cực đại Các Tiêu chuẩn hành thiết kế kết cấu CTB cố định chưa sử dụng độ tin cậy để kiểm tra bền Tuy nhiên gần đây, số tiêu chuẩn sử dung mơ hình xác suất tính tốn kết cấu CTB, tác động sóng q trình ngầu nhiên dừng để thực kiểm tra an toàn kết cấu theo điều kiện bền truyền thống với mơ hình tiền định, cách tính gần giá trị trung bình ứng suất cực đại ĐLNN max(t), dựa hàm mật độ phổ trình ngẫu nhiên ứng suất (t), [8] Trường hợp hàm phổ ứng suất thuộc loại phổ dải hẹp, tức ĐLNN max (t) có phân phối Rayleigh, tính giá trị trung bình lớn ứng suất N chu trình ứng suất tính với sóng TTB cực đại (ULS) kéo dài thời gian T*, theo công thức [7], [8]: max = M o ln( N) (8) Tiểu ban Năng lượng, Kỹ thuật cơng trình, Vận tải Cơng nghệ Biển 209 Trong đó: Mo = S ().d ; N = Mo T* M * = ; TZ = 2 (sec) 2 M o M2 TZ với: S() - hàm mật độ phổ trình ngẫu nhiên ứng suất (t); T+ - Thời gian TTB ngắn hạn khảo sát (theo ULS) 2.2 Các tính chất kiện an tồn kết cấu CTB : Điều kiện bền mở rộng xây dựng từ xuất đồng thời kiện an toàn bền (ký hiệu A)và kiện an tồn mỏi (B), tạo nên kiện C., có tính chất sau: + Tính chất 1: Trong trình khai thác CTB, lúc có bão thiết kế xẩy (tương ứng với kiện A), kết cấu chịu tổn thất mỏi (tương ứng với kiện B), tức A B không xung khắc tồn kiện C: C = A∩B; + Tính chất 2: Hai kiện A B độc lập (không tương quan): thực tế thống kê cho thấy hai kiện khơng có ràng buộc với 2.3 Độ tin cậy tổng thể an toàn kết cấu CTB theo điều kiện bền mở rộng [4] : Từ tính chất cho xác suất kiện C xác định xác suất giao hai kiện A B: P(C) = P (A∩B) = P (AB) ≠ 0; (9) Từ tính chất ta viết : P(A/B) = P(A) P(B/A) = P (B) (10) Theo định lý nhân xác suất, từ (9) (10), ta có: P(C) = P (A∩B) = P (A) P(B), (11) Trong đó: P(C) - độ tin cậy tổng thể kết cấu CTB (tại vị trí khảo sát kết cấu), xét đồng thời điều kiện an toàn bền phá huỷ mỏi, có ký hiệu PT; P(A) ký hiệu PoB= const- độ tin cậy kết cấu dựa điều kiện bền truyền thống, tính cơng thức (2); P(B) ký hiệu Pm (t) - độ tin cậy tổn thất mỏi tích luỹ kết cấu q trình khai thác CTB, xác định theo công thức (16) Ta có biểu thức xác định độ tin cậy tổng thể kết cấu vị trí khảo sát tích độ tin cậy bền độ tin cậy phá huỷ mỏi PT (t) = PoB Pm (t) (12) Trong đó: PoB Pm (t) – độ tin cậy kết cấu bền mỏi xác định Độ tin cậy kết cấu theo điều kiện bền truyền thống xác định theo công thức tổng quát, không phụ thuộc thời gian khai thác CTB, có dạng suy từ (2): 210 Hội nghị Khoa học Cơng nghệ Biển tồn quốc lần thứ V PoB = Prob ( Z = R - S 0) = f ( z )dz = const (13) Trong đó: R - cường độ vật liệu, có hàm mật độ xác xuất (ký hiệu PDF) fR; S - ứng suất cực đại điểm khảo sát, có mật độ xác suất fS; f(z) - hàm mật độ xác suất Z = RS, biểu diễn Hình Tổn thất mỏi tích luỹ theo quy tắc Palmgren-Miner, tốn mỏi ngẫu nhiên có dạng, [3], [6]: D= n( s ) (14) N ( s) ds Trong đó: D- tỷ số tổn thất mỏi tích luỹ; s - số gia ứng suất; N(s) - đường cong mỏi thực nghiệm Wohler; n(s)ds = số chu trình ứng suất với khoảng số gia ứng suất từ s đến s+ds Độ tin cậy tổn thất mỏi tích luỹ điểm khảo sát, khoảng thời gian t, xác định theo biểu thức tổng quát: [D] Pm (t) = Prob (Dt< [D] ) = f ( Dt )dD (15) Trong đó: [D] - tỷ số tổn thất mỏi giới hạn cho phép; Dt - tỷ số tổn thất mỏi tích luỹ thời gian t, đại lượng ngẫu nhiên; f (Dt) - mật độ xác suất Dt, phụ thuộc vào kỳ vọng phương sai tổn thất D xét khoảng thời gian t, xác định theo (14) Thay (13) (15) vào (12), ta có dạng tổng quát độ tin cậy kết cấu CTB (tại điểm khảo sát), xét đồng thời điều kiện an toàn bền phá huỷ mỏi, gọi độ tin cậy tổng thể kết cấu CTB dựa điều kiên bền mở rộng: [D] PT (t) = PTotal-1 (t) = f ( z )dz x f ( Dt )dD (16) Từ kết (16) cho thấy độ tin cậy tổng thể kết cấu CTB (tại vị trí khảo sát), PT (t), dựa “điều kiện bền mở rộng”, hàm đơn điệu giảm theo thời gian, phản ảnh trạng khả chịu lực kết cấu bị suy giảm theo thời gian tổn thất phá huỷ mỏi tích luỹ Trên Hình biểu diễn đồ thị loại độ tin cậy (ĐTC) vị trí khảo sát, thay đổi theo thời gian khai thác CTB Phương pháp luận 2: Đánh giá an tồn cho kết cấu cơng trình biển theo điều kiện mỏi mở rộng Phương pháp luận xây dựng dựa “điều kiện mỏi mở rộng”là điều kiện đánh giá phá hủy mỏi tích luỹ q trình khai thác, kể thêm phá hủy gây thân TTB biển cực đại Tiểu ban Năng lượng, Kỹ thuật cơng trình, Vận tải Công nghệ Biển 211 Độ tin cậy tổng thể kết cấu dựa điều kiện mỏi mở rộng có dạng: Hình 2: Đồ thị biểu diễn loại độ tin cậy (P) thay đổi theo thời gian [Ghi chú: POB = const - độ tin cậy (ĐTC) bền vị trí khảo sát; Pm (t) Pfm (t) ĐTC mỏi xác suất phá huỷ mỏi, theo điều kiện mỏi truyền thống; + PT(t) - ĐTC tổng thể theo điều bền mở rộng; Pf T(t) = 1- PT(t) - xác suất phá huỷ tổng cộng theo điều bền mở rộng] [D] PTotal-2 (t) = PTotF-F (t) = f ( Dtot )dD (17) Trong đó: [D] - tỷ số tổn thất mỏi giới hạn cho phép ; Dtot - tỷ số tổn thất mỏi tích luỹ tổng cộng xét thời gian khai thác t TTB cực đại thiết kế, đại lượng ngẫu nhiên; f(Dtot) - mật độ xác suất Dtot, phụ thuộc kỳ vọng phương sai tổn thất Dtot , xác định dựa theo (14), có dạng : E [Dtot] = D tot = D Tan + D e (18) Var (Dtot) = 2Dtot = (DTan)2 + (De)2 (19) Với DT n (DTn)2 kỳ vọng phương sai tỷ số tổn thất mỏi tích luỹ t = Tnăm; D e (De)2 kỳ vọng phương sai tỷ số tổn thất mỏi tích luỹ TTB cực đại Đánh giá độ tin cậy thực tế kết cấu CTB theo phương pháp Dựa giá trị ĐTC tổng thể kết cấu CTB tính theo phương pháp (Điều kiện bền mở rộng), PTotal-1 (t), phương pháp (Điều kiện mỏi mở rộng), PTotal-2 (t), ta đánh giá cuối an toàn kết cấu CTB theo nguyên tắc: 212 Hội nghị Khoa học Cơng nghệ Biển tồn quốc lần thứ V Mức an toàn kết cấu CTB đánh giá độ tin cậy P(t), hàm giảm theo thời gian khai thác CTB có giá trị nhỏ hai giá trị độ tin cậy tổng thể tính theo Điều kiện bền mở rộng, PTotal-1 (t), phương pháp (Điều kiện mỏi mở rộng, PTotal-2 (t): P (t) = {PTotal-1 (t), PTotal-2 (t)} 1,2 (20) Ứng dụng điều kiện bền mỏi mở rộng để đánh giá an toàn cho hệ thống dây neo bể chứa (kho chứa) rót dầu - FPSO [5] 5.1 Xác định độ tin cậy tổng thể hệ thống dây neo bể chứa FPSO Đây phần nghiên cứu ứng dụng phương pháp luận tổng quát nêu để đánh giá an toàn cho kết cấu hệ dây neo phao bể chứa (kho chứa) dầu mỏ (FPSO) loại liên kết điểm neo kiểu CALM TURRET, loại neo liên kết điển hình sử dụng rộng rãi giới, Việt Nam (Hình 3) a) b) Hình 3: a) Hình ảnh hệ thống neo phao FPSO kiểu Turret, b) Sơ đồ neo kiểu CALM Sau số kết nghiên cứu xác định độ tin cậy tổng thể để đánh giá an toàn cho hệ thống neo bể chứa FPSO kết tính tốn cụ thể cho hệ thống dây neo Bể chứa kiểu Turet VSP-01 hoạt động mỏ Bạch Hổ Các chứng minh chi tiết nêu Luận án Tiến sĩ Phạm Hiền Hậu, [5] 213 Tiểu ban Năng lượng, Kỹ thuật cơng trình, Vận tải Công nghệ Biển 1) Dạng độ tin cậy tổng thể dây neo : sử dụng “điều kiện bền mở rộng”, kết hợp độ bền (ULS) mỏi (FLS) theo công thức (16) : Ptot.1 (ULS,FLS-Tans) = Ptot R-F = PR x PFat(FLS-Tans) (21) Trường hợp ứng suất điểm xét có phổ dải hẹp : Ptot R-F TD an D L( ) L ( an ) T T 2 T Dan Dan = {1 - exp R }x 2 D T 0,5 L ( Dan ) Dan ; (22) Trường hợp ứng suất điểm xét có phổ dải rộng : Ptot R-F T Dan D L ( ) L ( an ) T T T Dan Dan = {0,5 + L( R )}x T D 0,5 L ( Dan ) Dan ; (23) Trong : TR - Lực căng cho phép dây neo phao giữ bể chứa dầu FPSO; T - kỳ vọng lực căng dây neo; D an - kỳ vọng tổn thất mỏi năm dây neo; T - độ lệch chuẩn tổng lực căng dây neo (do lực sóng lực dạt); T - thời điểm đánh giá độ tin cậy mỏi (số năm); L - Hàm Laplace 2) Dạng độ tin cậy tổng thể dây neo: sử dụng “điều kiện mỏi mở rộng”, kết hợp tổn thất mỏi tích luỹ T năm TTB cực đại (FLS -Tans&Ext) theo công thức (9.17) : Ptot F-F = Ptot(FLS -Tans&Ext) = L ( = TDan D e ) L ( TDan De (T Dan )2 ( De ) TDDan De 0,5 L ( ) (T Dan ) ( De )2 (T Dan ) ( De ) ) (24) Trong : D e - kỳ vọng tổn thất mỏi bão cực đại; σe - độ lệch chuẩn lực căng tổng cộng dây neo bão cực đại; Các ký hiệu lại, có ý nghĩa cơng thức (23) Độ tin cậy tổng thể sử dụng giá trị bé hai giá trị độ tin cậy nói Các loại độ tin cậy biến đổi theo thời gian T có dạng minh hoạ Hình 214 Hội nghị Khoa học Cơng nghệ Biển tồn quốc lần thứ V Hình 4: Đồ thị loại ĐTC thay đổi theo thời gian khai thác bể chứa FPSO [Ghi chú:1 - Độ tin cậy bền (không đổi theo thờigian); 2- Độ tin cậy mỏi giảm theo T năm; 3- Độ tin cậy tổng thể dạng (kết hợp bền mỏi: độ bền mở rộng); 4- Độ tin cậy tổng thể dạng (phá huỷ mỏi tổng cộng khứ bão thiết kế thời điểm T)] 5.2 Ứng dụng vào thực tế Việt Nam Phương pháp đánh giá an tồn cho kết cấu cơng trình biển theo “các điều kiện bền mỏi mở rộng” ứng dụng để đánh giá an toàn dây neo bể chứa dầu (FSO) kiểu TURRET (ký hiệu VSP-01) mỏ Bạch Hổ, Thềm lục địa Nam Việt Nam Kết tính tốn độ tin cậy tổng thể theo "điều kiện bền mở rộng" "điều kiện mỏi mở rộng" dây số hệ thống dây neo bể chứa dầu VSP-01 cho Bảng Bảng 1: Giá trị loại độ tin cậy dây neo Bể chứa VSP-01 T, năm 10 20 30 39 42 45 47 50 55 60 ĐTC bền PR(ULS) (1) 0.999999627 0.999999627 0.999999627 0.999999627 0.999999627 0.999999627 0.999999627 0.999999627 0.999999627 0.999999627 0.999999627 ĐTC mỏi PFat (FLS-Tans) (2) 1 1 0.9999 0.9990 0.9921 0.9778 0.9292 0.7564 0.5199 ĐTC bền mỏi Ptot.1 (3)=(1)*(2) 0.999999627 0.999999627 0.999999627 0.999999627 0.999899627 0.998999627 0.99209963 0.977799635 0.929199653 0.756399718 0.519899806 ĐTC mỏi tổng cộng P tot.2 (4) 1 1 0.99993 0.99891 0.99169 0.97686 0.92647 0.75175 0.51424 Từ kết cột tương ứng Bảng nêu cho phép xây dựng đồ thị biểu diễn loại độ tin cậy kết cấu đường dây neo thứ Bể chứa dầu VSP-01 kiểu 215 Tiểu ban Năng lượng, Kỹ thuật cơng trình, Vận tải Cơng nghệ Biển TURRET mỏ Bạch Hổ (Hình 5), ĐTC bền truyền thống hàm khơng đổi, ba loại ĐTC lại hàm giảm theo thời gian khai thác cơng trình Nhận xét: (1) ĐTC cậy tổng thể theo độ bền mở rộng Ptot.1 (ULS, FLS-Tans) có giá trị lớn chút so với độ tin cậy tổng thể tính theo mỏi tổng cộng Ptot.2 (FLS-Tans&Ext), từ năm 42 trở sau, ngược lại (2) Nếu chấp nhận độ tin cậy tổng thể 0,99169 ta có tuổi thọ mỏi 45 năm kể đến hệ số an tồn, 2, tuổi thọ dây neo 22,5 năm So sánh Độ tin cậy dây số - VSP-01 trạng thái biển ULS, FLS-Tans FLS-Tans&Ext P -Độ tin cậy ) 0,9 0,8 0,7 0,6 Độ tin cậy bền (ULS) Độ tin cậy mỏi T năm (FLS - Tans) 0,5 Độ tin cậy tổng cộng bền mỏi 0,4 Độ tin cậy tổng cộng mỏi Tnămvà mỏi bão 0,3 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 T (Năm) Hình 5: Các loại ĐTC dây neo thay đổi theo thời giankhai thác bể chứa VSP-01 Kết luận: 1) Sử dụng mơ hình xác suất để mơ tả tác động sóng biển lên CTB cho phép tính tốn xác phản ứng động kết cấu CTB so với cách tính truyền thống với mơ hình tiền định; 2) Đánh giá an toàn kết cấu CTB theo độ tin cậy tổng thể dựa điều kiện bền mở rộng với TTB cực đại (ULS) có kể đến phá huỷ mỏi tích luỹ khứ khắc phục sai sót đánh giá an tồn theo điều kiện bền truyền thống độc lập với điều kiện phá hủy mỏi (FLS); 3) Đánh giá an toàn kết cấu CTB theo độ tin cậy tổng thể dựa điều kiện mỏi mở rộng, khắc phục sai sót cách đánh giá an toàn theo điều kiện mỏi truyền thống (FLS) không kết đến phá huỷ mỏi có biển cực đại; 4) Phương pháp phép đánh giá an toàn phù hợp với thực tế chịu lực kết cấu CTB chịu tải trọng sóng ngẫu nhiên An toàn kết cấu đánh giá độ tin cậy hàm giảm theo thời gian khai thác CTB phù hợp với thực tế chịu lực kết cấu CTB, đưa độ bền tuổi thọ thực tế kết cấu CTB thấp so với cách tính theo Tiêu chuẩn hành Sự sai lệch lớn trình khai thác CTB dài Điều gây bất lợi pháp lý cho kỹ sư thiết kế theo Tiêu chuẩn hành, mà CTB bị phá hủy với bão nhỏ bão thiết kế, tuổi thọ CTB thấp đáng kể so với tuổi thọ thiết kế 216 Hội nghị Khoa học Cơng nghệ Biển tồn quốc lần thứ V Lời cám ơn Các tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành đến Văn phòng Chương trình trọng điểm cấp NN (Bộ BHCN), Ban chủ nhiệm Chương trình Biển KC.09/06-10, Lãnh đạo xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro, Lãnh đạo Trường ĐH Xây dựng Viện XD Cơng trình biển tận tình theo dõi, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trình nghiên cứu Các tác giả xin chân thành cám ơn Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ KH&CN) kịp thời xem xét chấp nhận Đơn đăng ký sáng chế phương pháp TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Khắc Hùng,”Báo cáo tổng hợp kết KHCN Đề tài nghiên cứu điều kiện kỹ thuật mơi trường biển móng cơng trình nhằm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật xây dựng cơng trình biển vùng nước sâu Việt Nam”, Mã số KC.09.15/06-10 Số đăng ký 2011-52-398/KQNC, lưu trữ Cục Thông tin khoa học Công nghệ QG – Bộ KHCN, (2011) Phạm Khắc Hùng, ”Xây dựng điều kiện bền mở rộng để xác định độ tin cậy tổng thể đánh giá an tồn kết cấu cơng trình biển cố định thép, áp dụng cho điều kiện biển nước sâu Việt Nam ” Tạp chí KH CN biển, Tập 10, số 3, năm 2010 Pham Khac Hung, Mai Hong Quan, Ta Thi Hien (ICOFFSHORE.HUCE & TCU), “Assessment of fatigue damage of fixed offshore steel structures installed in deep-water areas of Vietnam sea by probabilistic modelling” PETROVIETNAM Journal, Vol - 2010, Pp.55-60 Pham Khac Hung, Dinh Quang Cuong, Mai Hong Quan, Nguyen Van Ngoc (ICOFSHORE & VMU, Vietnam), “Estimation of the Total Reliability of Offshore Structures in Viertnam sea Conditions Combining the Ultimate Limit States and Fatigue Limit States.” OCEANS’04 MTS/IEE Conference Proceedings, Kobe, Japan, Nov.2004, Pp.176-184 Pham Hien Hau,”Estimation de la fiabilité du système d’ancrage des FSO/FPSOs au Vietnam, avec prise en compte de l’accumalation du dommage de fatigue ” Thèse de Doctorat en Sciences de l’ingénieur, défendue l’Université de Liège, 26 Avril 2010 Barltrop NDP, Adams AJ, “Dynamics of Fixed Marine Structures” ButterWorth Heinemann - UK, (1991) Palle Thoft-Christensen, Michael J.Baker, “Structural Reliability Theory and Its Applications” Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, (1982) 8.API-RP2A-WSD, “Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms - Working Stress Design” American Petroleum Institute, Washington, D.C., 21rst Ed, (2002) DNV, “Rules for Classification of the Fixed Offshore Installation”, (1993) ... cơng trình biển theo điều kiện mỏi mở rộng Phương pháp luận xây dựng dựa điều kiện mỏi mở rộng là điều kiện đánh giá phá hủy mỏi tích luỹ trình khai thác, kể thêm phá hủy gây thân TTB biển cực... + Phương pháp luận đánh giá an toàn kết cấu CTB theo điều kiện mỏi mở rộng , khác với cách tính theo điều kiện mỏi truyền thống” có bổ sung thêm phá huỷ mỏi tích luỹ TTB cực đại Các phương pháp. .. thời điểm T)] 5.2 Ứng dụng vào thực tế Việt Nam Phương pháp đánh giá an tồn cho kết cấu cơng trình biển theo các điều kiện bền mỏi mở rộng ứng dụng để đánh giá an toàn dây neo bể chứa dầu (FSO)