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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BÙI THẾ ANH ĐÁNH GIÁ HIỆU ỨNG ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG SĨNG LÊN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP - ÁP DỤNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Biển Mã số: 58 02 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ Hà Nội - Năm 2019 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Xây dựng Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đinh Quang Cường Phản biện 1: GS.TSKH Nguyễn Đông Anh Phản biện 2: GS.TS Thiều Quang Tuấn Phản biện 3: PGS.TS Phạm Văn Thứ Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp trường họp tại…………………………………………………………………………………… Vào hồi ……… giờ……… ngày ………… tháng ………… năm ……… Có thể tìm hiểu luận án thư viện Quốc gia thư viện Trường Đại học Xây dựng…………………………………………………………………………………… MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép kiểu Jacket tải trọng động, trội tuyệt đối (tải trọng sóng chiếm khoảng 85% đến 90% tổng tải trọng ngang) Tác động tải trọng sóng mang tính tương tác với kết cấu cơng trình biển Khi vùng nước sâu, độ cứng kết cấu Jacket giảm, đồng thời khối lượng kết cấu tăng, làm cho chu kỳ dao động riêng tăng Khi chu kỳ sóng gần với chu kỳ dao động riêng kết cấu Jacket, tính tương tác cao rơi vào miền cộng hưởng, làm cho hiệu ứng động tăng lên nhanh Một số nghiên cứu thống kê giới cho thấy vùng biển có phổ sóng riêng, dải chu kỳ sóng vùng biển giới khoảng từ sec đến 20 sec, dải chu kỳ dao động riêng kết cấu Jacket xây dựng giới thường từ 1,5 sec ÷ sec Trên giới có nhiều nghiên cứu nhằm đưa giới hạn để lựa chọn phương pháp tính kết cấu liên quan đến tương quan chu kỳ sóng với chu kỳ dao động riêng kết cấu Các tiêu chuẩn thiết kế API, ISO, NORSOK,… đưa “quy tắc 3,0 sec”, có tiêu chuẩn đề nghị 2,5 sec, cho phép tính với tải trọng sóng tựa tĩnh Tmax ≤ 3,0 sec Tmax ≤ 2,5 sec Đồng thời tiêu chuẩn kể phạm vi áp dụng cho vùng biển cụ thể, chủ yếu cho biển Bắc vịnh Mexico Một vấn đề cần xem xét việc sử dụng tiêu chuẩn API, ISO, NORSOK,… để tính tốn kết cấu cơng trình biển điều kiện Việt Nam có hồn tồn phù hợp khơng, mà điều kiện mơi trường biển Việt Nam khác biệt so với vùng nghiên cứu để xây dựng tiêu chuẩn Các vùng biển khai thác dầu khí Việt Nam có độ sâu khoảng từ 50 m đến 150 m, giới hạn nên ứng dụng toán tựa tĩnh toán động để tính tốn kết cấu cơng trình biển cố định thép kiểu Jacket Để làm sáng tỏ vấn đề nêu luận án đặt vấn đề nghiên cứu đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng tính tốn kết cấu cơng trình biển cố định thép (cụ thể kết cấu khối chân đế kiểu Jacket) xây dựng vùng nước có độ sâu đến 150 m ứng dụng vào điều kiện tự nhiên biển Việt Nam Mục đích, nội dung nghiên cứu luận án - Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép theo mơ hình sóng tiền định xây dựng vùng nước có độ sâu đến 150 m thềm lục địa Việt Nam nhằm phục vụ thiết thực cho việc thiết kế kết cấu giàn khai thác cố định sử dụng phổ biến điều kiện Việt Nam - Nội dung nghiên cứu: Nội dung luận án gồm chương: Chương 1: Tổng quan đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng tính tốn kết cấu cơng trình biển cố định thép Chương 2: Cơ sở phương pháp luận đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu cơng trình biển cố định thép tốn bền toán mỏi Chương 3: Đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu cơng trình biển cố định thép cho điều kiện biển Việt Nam Chương 4: Ứng dụng vào thực tế giàn cố định có kết cấu kiểu Jacket cho điều kiện biển Việt Nam Đối tượng, phạm vi nghiên cứu luận án - Đối tượng nghiên cứu: + Kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép kiểu Jacket - Phạm vi nghiên cứu: + Nghiên cứu hiệu ứng động tải trọng sóng toán bền (ULS); + Nghiên cứu hiệu ứng động tải trọng sóng tốn mỏi (FLS); + Điều kiện sóng vùng nước có độ sâu đến 150 m vùng biển Việt Nam Cơ sở khoa học Luận án nghiên cứu đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép dựa sở khoa học sau đây: - Lý thuyết xác định tải trọng sóng tiền định lên kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép; - Lý thuyết tính tốn kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép theo mơ hình tựa tĩnh mơ hình động lực học tiền định; - Lý thuyết tính tốn kiểm tra bền kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép theo ứng suất cho phép; - Lý thuyết tính toán kiểm tra mỏi tiền định kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép Phương pháp nghiên cứu luận án - Phương pháp tổng hợp, phân tích: Dựa sở phương pháp luận tính tốn tựa tĩnh động lực học tiền định kết cấu Jacket, luận án lựa chọn phương pháp đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép theo mơ hình sóng tiền định xây dựng vùng nước có độ sâu đến 150 m thềm lục địa Việt Nam - Phương pháp thống kê: Thống kê kết nghiên cứu tính tốn kết cấu cơng trình số liệu đầu vào từ dự án thực tế có Việt Nam giới để làm tư liệu phục vụ nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu ứng dụng: Ứng dụng lý thuyết phục vụ phân tích kết cấu cơng trình biển; Ứng dụng chương trình phần mềm chuyên dụng phù hợp để phân tích kết cấu cơng trình Đóng góp luận án 1) Kiến nghị giới hạn ứng dụng toán tựa tĩnh, toán động để tính tốn kết cấu cơng trình biển kiểu Jacket điều kiện Việt Nam, cụ thể sau: - Đối với cơng trình xây dựng độ sâu nước < 50 m) nên ứng dụng toán động để tính tốn thiết kế kết cấu cơng trình kiểu Jacket, tốn động cho kết an tồn mà tiết kiệm Trong trường hợp khơng thực tốn động nên sử dụng giới hạn Tmax < 1,8 sec theo công thức Barltrop, N.D.P để làm mốc thực toán tựa tĩnh toán động - Đối với cơng trình xây dựng độ sâu nước > 100 m chu kỳ dao động riêng kết cấu cơng trình kiểu Jacket Tmax > 2,5 sec, cần phải thực tính động để đảm bảo an tồn - Bài tốn tựa tĩnh nên xem xét giai đoạn thiết kế sơ 2) Đã phát triển công thức đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu cơng trình biển cố định thép kiểu Jacket tính tốn kiểm tra mỏi thông qua tỷ số tổn thất mỏi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ HIỆU ỨNG ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG SĨNG TRONG TÍNH TỐN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Cấu tạo chung sơ lược tình hình phát triển xây dựng cơng trình biển cố định thép giới Việt Nam Cấu tạo chung cơng trình biển cố định thép (kiểu Jacket) bao gồm phận sau: Khối Thượng tầng (Topside); Khối chân đế (Jacket); Móng cọc (Piles); Hệ thống phụ trợ Trên giới tổng số cơng trình biển cố định kiểu Jacket thép khoảng 6500 giàn phân bố phạm vi 53 quốc gia Tính đến thời điểm tổng số lượng giàn cố định thép kiểu Jacket xây dựng thềm lục địa Việt Nam khoảng 82 giàn phân bố khu vực mỏ khác Ở nước ta nay, mỏ chuẩn bị khai thác độ sâu 150 m nước 1.1.2 Tải trọng sóng tác động lên kết cấu cơng trình biển Hầu hết tài liệu thừa nhận phổ sóng trạng thái biển có dải chu kỳ từ sec đến 20 sec (tần số từ 0,33 Hz đến 0,05 Hz) Đây dải chu kỳ tải trọng sóng tác động lên cơng trình, có giá trị thay đổi theo thời gian vị trí tác động Trên thực tế vùng biển khác giới có thơng số sóng biển khác (ứng với độ sâu nước vùng biển khác cho thơng số chiều cao sóng, chu kỳ sóng khác nhau), thơng số sóng đầu vào tính toán kết cấu Jacket vùng biển khác giới khác 1.1.3 Phản ứng kết cấu cơng trình biển Phản ứng động kết cấu cơng trình biển chịu tải trọng sóng xác định từ phương trình sau: M u + C u + K u = F(t) (1.1) Hiệu ứng động tải trọng phản ứng kết cấu đánh giá dựa so sánh phản ứng động xác định từ phương trình (1.1) với phản ứng tĩnh xác định từ phương trình (1.2) đây: Ku = F (1.2) Từ xác định hệ số động Kđ (DAF) yếu tố phản ánh hiệu ứng động tải trọng xác định = Biên độ dao động/Chuyển vị tĩnh kết cấu bậc tự do, theo biểu thức: Kđ = uo Biên đô dao đông =  Fo / K Chuyên vi tinh (1   )  (2) (1.3) M khối lượng hệ; C hệ số cản tuyến tính hệ; K độ cứng kết cấu; u, u, u tương ứng chuyển vị, vận tốc gia tốc kết cấu; F(t) tải trọng động tác dụng lên kết cấu;    tỷ số tần số dao động tải trọng động (ω) 1 tần số dao động riêng kết cấu (ω1); ξ tỷ số cản dao động; Fo biên độ tải trọng; t thời gian Hiệu ứng động phụ thuộc vào tỷ số    T1  , hay nói cách khác hiệu ứng 1 T động thể mối quan hệ chu kỳ kết cấu khối chân đế (tức Tmax = T1) với chu kỳ sóng T, giá trị gần (tức gần tượng cộng hưởng) hiệu ứng động lớn 1.1.4 Quan hệ chu kỳ dao động riêng kết cấu cơng trình với chu kỳ sóng biển Qua phân tích nhận thấy xu cơng trình Jacket có chu kỳ DĐR tăng dần xây dựng vùng nước có độ sâu nước tăng lên lúc gần với dải chu kỳ sóng biển, dẫn đến hiệu ứng động tăng Khi tính tốn với điều kiện biển cực đại (kiểm tra bền): Chu kỳ sóng thường tập trung phạm vi T = 10 ÷ 16 sec Khi tính tốn với điều kiện biển bình thường (kiểm tra mỏi): Chu kỳ sóng có phạm vi rộng hơn, T = ÷ 12 sec 1.2 Các tiêu chuẩn nghiên cứu hiệu ứng động tải trọng sóng tính tốn kết cấu cơng trình biển cố định thép 1.2.1 Các tiêu chuẩn hành đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng tính tốn kết cấu cơng trình biển cố định thép Bảng 1.1 Bảng tổng hợp, so sánh giới hạn Tmax (DAF) cho phép tính tốn tựa tĩnh tiêu chuẩn TT Tiêu chuẩn Năm Giới hạn Tmax / DAF Điều kiện áp dụng 19931 API Tmax ≤ 3,0 sec Biển Hoa Kỳ 2014 Biển North-West Europe; Tmax ≤ 2,5 sec ÷ 3,0 ISO 2007 Africa; US-Gulf Mexico; sec Canada PTS 2012 Tmax ≤ 2,5 sec Tập đoàn Petronas Biển North-West Europe DNV 2012 DAF ≤ 1,1 tham khảo theo ISO Tmax ≤ 2,0 sec ÷ 3,0 NORSOK 2007 Biển Norway sec TCVN 2000 DAF ≤ 1,1 Biển Việt Nam 1.2.2 Các công bố khoa học đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng tính tốn kết cấu cơng trình biển cố định thép 1.2.2.1 Các công bố giới + Các sách, tài liệu động lực học cơng trình biển xuất có liên quan đến nội dung nghiên cứu luận án nhóm tác giả Barltrop, N.D.P Wilson, J.F., tác giả Barltrop, N.D.P đưa công thức xác định giá trị tới hạn chu kỳ dao động Tmax làm để kể đến hiệu ứng động tải trọng sóng: Tmax  0,79 d g (sec) (1.4) d độ sâu nước (m); g gia tốc trọng trường (m/s2) + Các công bố báo đăng tạp chí giới gần có liên quan đến nội dung nghiên cứu luận án: năm 2014 nhóm tác giả A.A Khalifa World Applied Sciences Journal 30; năm 2012 nhóm tác giả Azin Azarhoushang ISOPE 22; năm 2009 nhóm tác giả Nallayarasu, ICOE, IIT Madras; năm 2005 nhóm tác giả Shehab Mourad Mohamed Fayed ICSGE 11,… Qua công bố giới nêu trên, việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng động sóng biển lên kết cấu Jacket ln quan tâm năm qua tùy thuộc vào nhu cầu phát triển xây dựng giàn khoan mỏ phát triển ngành khai thác dầu khí biển quốc gia Các kết nghiên cứu cho thấy mục tiêu chung lựa chọn phương pháp đánh giá hiệu ứng động sát với thực tế, đưa lời khuyên, kiến nghị nhằm đánh giá an toàn hiệu kinh tế cho kết cấu Jacket chịu tải trọng sóng ứng với điều kiện cụ thể vùng biển 1.2.2.2 Các công bố Việt Nam Đối với vấn đề hiệu ứng động, qua đọc tìm hiểu tài liệu, ta thấy hầu hết tài liệu, cơng bố có nhận định Hình 1.1 sau đây: Hình 1.1 Phản ứng động điển hình quan hệ u0 /1 1.3 Đánh giá nghiên cứu công bố, đề xuất hướng nghiên cứu luận án 1.3.1 Đánh giá chung nghiên cứu công bố (1) Đánh giá quy tắc “3,0 sec 2,5 sec” tiêu chuẩn hành (2) Đánh giá quy tắc Barltrop, N.D.P (3) Đánh giá vùng cộng hưởng (4) Khảo sát giới hạn chu kỳ DĐR [T1] cho quan niệm (1), (2), (3) nêu ứng với điều kiện biển Việt Nam, nhận thấy: - Giới hạn [T1] tính theo quan niệm nêu có giá trị khác - Với quy định  =  /1 = 0,75 (trong lý thuyết ĐLH tổng quát) giá trị giới hạn [T1] lớn lớn nhiều so với quan niệm tiêu chuẩn hành cơng trình biển dạng Jacket - Các tiêu chuẩn DNV, API, ISO, PTS, NORSOK cho giá trị [T1] tương đồng, nhiên giá trị không 1.3.2 Đề xuất hướng nghiên cứu luận án Luận án đặt vấn đề nghiên cứu, đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép (kiểu Jacket) toán bền toán mỏi nhằm đánh giá an toàn kết cấu xây dựng vùng biển có độ sâu nước đến 150 m áp dụng vào điều kiện biển Việt Nam để phục vụ thiết thực cho việc thiết kế giàn khai thác cố định sử dụng phổ biến 1.4 Nội dung nghiên cứu luận án - Nội dung 1: Tổng hợp, phân tích lý thuyết từ lựa chọn lý thuyết để phục vụ đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép theo mơ hình sóng tiền định - Nội dung 2: Đánh giá ảnh hưởng động tải trọng sóng lên kết cấu cơng trình biển cố định thép xây dựng vùng nước có độ sâu đến 150 m thềm lục địa Việt Nam với mơ hình tựa tĩnh mơ hình động lực học tiền định, để làm sở để đối chiếu với kết nghiên cứu luận án điều kiện biển Việt Nam - Nội dung 3: Nghiên cứu đưa phạm vi khuyến cáo áp dụng phương pháp tính để tính tốn kết cấu cơng trình biển cố định thép xây dựng vùng nước có độ sâu đến 150 m, dùng làm tài liệu tham khảo cho kỹ sư thiết kế cơng trình biển cố định thép điều kiện môi trường biển Việt Nam CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ HIỆU ỨNG ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG SĨNG LÊN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP TRONG BÀI TOÁN BỀN VÀ BÀI TOÁN MỎI Chương trình bày cụ thể tính tốn kết cấu Jacket chịu tải trọng sóng tiền định theo mơ hình tựa tĩnh mơ hình động; Tính tốn kiểm tra bền mỏi tiền định kết cấu Jacket; Lựa chọn, phát triển công thức đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu Jacket; Xây dựng sơ đồ thuật toán kiểm tra bền mỏi kết cấu Jacket phục vụ đánh giá hiệu ứng động 2.1 Tải trọng sóng + Dạng gốc phương trình Morison F (t) tải trọng sóng đơn vị chiều dài cột có đường kính DO, phương trình Morison gồm thành phần sau: F(t)  0,5CD DO v v  CM Av (2.1) + Dạng mở rộng phương trình Morison F(t)  0,5CD DO v-u (v-u)  Av  Cm A(v  u) (2.2) + Dạng tuyến tính phương trình Morison với mơ hình tiền định ˆ  CM Av  CDDO vu ˆ  (CM  1)Au Fi  0,5CDDO v.v (2.3)  mật độ nước; DO đường kính cột; A diện tích mặt cắt ngang cột; CD CM hệ số cản vận tốc hệ số quán tính; v v vận tốc gia tốc phần tử nước; u u vận tốc gia tốc chuyển vị kết cấu; ( v  u  r ) vận tốc tương đối phần tử nước so với kết cấu; ( v  u  r ) gia tốc tương đối phần tử nước  so với kết cấu; giá trị v xác định gần dựa điều kiện hiệu số ( v v ) ( vˆ v ) tối thiểu theo nghĩa “bình phương cực tiểu” 2.2 Bài tốn tĩnh kết cấu Jacket Bài toán tĩnh kết cấu Jacket thể phương trình tổng quát phương pháp phần tử hữu hạn, có dạng sau: [K] {U} = {F} (2.4) 2.3 Bài toán động lực học tiền định kết cấu Jacket Phương trình động lực học tổng quát kết cấu Jacket nhiều bậc tự có dạng:  M U  CU   K U  F(t)  m1  M     0   c11  C     c n1 m n  c1n   k11  K      k n1 cnn  (2.5) k1n    k nn   F1 (t)   F(t)    F (t)   n  [M] ma trận khối lượng hệ, tập trung nút kết cấu, dạng ma trận chéo; [C] ma trận hệ số cản tuyến tính hệ; [K] ma trận độ cứng kết cấu, ma trận vuông; {U} véctơ chuyển vị nút kết cấu; {F(t)} véctơ tải trọng sóng quy nút kết cấu Để giải (2.5) ta lựa chọn phương pháp giải toán động lực học tiền định phương pháp chồng mode (chồng nghiệm) Phương pháp chồng mode cho phép đưa toán dao động hệ n bậc tự tuyến tính n tốn bậc tự tốn có sẵn nghiệm 2.4 Kiểm tra bền kết cấu Jacket Độ bền kết cấu khối chân đế đánh giá theo phương pháp ứng suất cho phép σ ≤ [σ] = R ; R= Rk γ (2.6) 11 - Hiệu ứng động tính tốn mỏi DAFF đánh giá thông qua tỷ số tổn thất mỏi công thức (2.14) (2.15) cho giá trị lớn nhiều so với giá trị đánh giá hiệu ứng động thông thường thông qua DAFQS hay DAFD, DAFF phụ thuộc vào hệ số mũ m đường cong mỏi S-N, với m ≥ 2.6.4 Sơ đồ thuật toán áp dụng đánh giá hiệu ứng động Hình 2.2 Mơ hình tốn phương pháp giải lựa chọn Hình 2.3 Sơ đồ tổng quát tính tốn kiểm tra bền, mỏi theo mơ hình tựa tĩnh mơ hình động Hình 2.4 Sơ đồ thuật tốn tính tốn kiểm tra bền Hình 2.5 Sơ đồ thuật tốn tính tốnkiểm tra mỏi 2.7 Các nội dung đạt chương - Chương trình bầy sở lý thuyết để phân tích tĩnh phân tích động lực học tiền định kết cấu cơng trình biển kiểu Jacket Trình bầy sở lý thuyết để tính tốn kiểm tra bền mỏi kết cấu Jacket theo mơ hình tựa tĩnh mơ hình động lực học tiền định - Lựa chọn phương pháp đánh giá hiệu ứng động tính tốn kiểm tra bền kiểm tra mỏi kết cấu cơng trình biển kiểu Jacket Lựa chọn công thức 12 đánh giá hiệu ứng động toán bền phát triển công thức đánh giá hiệu ứng động tốn mỏi kết cấu cơng trình biển kiểu Jacket phân tích kết cấu theo phương pháp tựa tĩnh phương pháp động lực học tiền định - Xây dựng sơ đồ thuật toán để thực đánh giá hiệu ứng động tính tốn, kiểm tra bền kiểm tra mỏi kết cấu Jacket theo mơ hình tựa tĩnh mơ hình động lực học tiền định CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG SÓNG LÊN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP CHO ĐIỀU KIỆN BIỂN VIỆT NAM Đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu cơng trình biển cố định thép ứng với điều kiện biển cụ thể, ta cần quan tâm đến yếu tố là: chu kỳ DĐR kết cấu; chu kỳ sóng biển; tỷ số cản; hà bám Thơng qua cấu tạo điển hình Jacket xây dựng Việt Nam thời gian qua, từ xây dựng số dạng Jacket điển hình nhằm đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu cơng trình biển cố định thép xây dựng vùng nước nông đến vùng nước sâu, ứng với điều kiện biển Việt Nam 3.1 Quan hệ độ sâu nước hiệu ứng động Giả sử T không đổi với điều kiện biển định, ta xét biến đổi T1 độ sâu nước Jacket tăng dần thông qua kết cấu đơn giản theo sơ đồ rút gọn dạng dầm conson tương đương bậc tự Tmax  T1  2 M ML3  2 K 3EI (3.1) Rõ ràng qua công thức (3.1), nhận thấy độ sâu nước cơng trình tăng dẫn đến giá trị L tăng (ngồi cịn chưa kể đến khối lượng M tăng), dó giá trị T1 tăng, nên tỷ số   T1 công thức (1.3) tăng Nếu tiếp tục tăng L dẫn đến tỷ số  T tăng sát đến giá trị 1, lúc hiệu ứng động Kđ tăng vọt đáng kể 3.2 Quan hệ tỷ số cản hiệu ứng động Đối với hệ bậc tự do, tỷ số cản công thức (1.3) xác định sau:  C C  Ccr KM (3.2) C hệ số cản; Ccr hệ số cản giới hạn Hệ cố cản C bao gồm cản kết cấu, cản thủy động lực, cản đất Cản kết cấu phụ thuộc vào thiết kế Tỷ số cản kết cấu điển hình dự kiến từ 1% ÷ 3%; Cản đất phụ thuộc vào cấu tạo móng điều kiện đất nền, có nghĩa cản đất phụ thuộc vào thiết kế vị trí xây dựng Tỷ số cản đất điển hình dự kiến từ 0% ÷ 2%; Cản 13 thủy động lực phụ thuộc vào kết cấu Jacket, hệ số cản thủy động lực vận tốc tương đối phần tử nước so với kết cấu Điều có nghĩa cản thủy động lực không phụ thuộc vào thiết kế mà phụ thuộc vào điều kiện biển phát triển hà bám Tỷ số cản thủy động lực điển hình dự kiến từ 2% ÷ 4%; Các tiêu chuẩn hành qui định tổng tỷ số cản  kết cấu Jacket thường lấy từ 2% ÷ 5% Chu kỳ DĐR hệ có cản Tc xác định sau: Tc  2 M K(1  2 ) (3.3) Qua khảo sát, ta nhận thấy hệ có cản nhỏ (từ 2%÷10%), tần số vịng tự nhiên hệ có lực cản (ωc) tần số vòng tự nhiên hệ khơng có lực cản (ω), với tỷ số cản  =10% ωc = 99,50% ω 3.3 Quan hệ hà bám hiệu ứng động Trong thực tế, vùng biển khác có điều kiện mơi trường khác nên phát triển sinh vật biển khác nhau, số liệu hà bám vùng biển khác Các vấn đề ảnh hưởng hà bám lên kết cấu Jacket cần quan tâm đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng tác động lên kết cấu Jacket, bao gồm: (1) Tăng trọng lượng kết cấu (2) Tăng chu kỳ dao động riêng kết cấu Hà bám làm tăng khối lượng kết cấu Mr khối lượng nước kèm Ma Những gia tăng khối lượng làm tăng chu kỳ DĐR T1 kết cấu, cụ thể xem công thức (3.4) sau: T1  2 Mr  Ma (M r  M a ) L3 M  2  2 K K EI (3.4) Do vậy, theo công thức (1.3) tăng T1 dẫn đến tăng hiệu ứng động Kđ (3) Tăng tải trọng sóng - Tăng tải trọng sóng tăng đường kính cột: Sự gia tăng chiều dày hà bám làm tăng đường kính - Tăng tải trọng sóng tăng độ nhám bề mặt: Sự gia tăng độ nhám bề mặt làm thay đổi hệ số thủy động lực học (hệ số cản CD hệ số quán tính CM) (4) Tăng tính khơng ổn định dịng chảy 3.4 Nhận xét lựa chọn thông số phục vụ tính tốn khảo sát Qua phân tích cụ thể kết cấu đơn giản theo sơ đồ rút gọn dạng dầm conson tương đương bậc tự nhận thấy, chu kỳ DĐR kết cấu (T1), chu kỳ sóng biển (T), tỷ số cản , chiều dày hà bám yếu tố ảnh hưởng đến đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu Jacket Trong đó, độ sâu nước xây dựng 14 cơng trình Jacket yếu tố quan trọng liên quan đến đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu Jacket Đối với nghiên cứu này, ứng với điều kiện biển cụ thể Việt Nam, để khảo sát hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu Jacket xây dựng từ vùng nước nông đến vùng nước sâu, ta lựa chọn thông số tỷ số cản, hà bám hệ số thủy động lực học sau: - Tỷ số cản  = 2% cho toán kiểm tra bền kiểm tra mỏi - Kết cấu Jacket có hà bám lấy hệ số cản CD = 1,05, hệ số quán tính CM = 1,2 cho kiểm tra bền; hệ số cản CD = 0,80, hệ số quán tính CM = cho kiểm tra mỏi - Số liệu chiều dầy hà bám thiết kế ứng với điều kiện biển phía nam Việt Nam 3.5 Đặc điểm kết cấu Jacket Việt Nam Kết cấu khối chân đế Việt Nam hầu hết có dạng điển hình hình chóp cụt dạng ống chủ, ống chủ, 12 ống chủ, số lượng vách ngang từ 3-6, cọc lồng ống chủ sử dụng cọc váy, độ sâu nước trải dài từ 30 m ÷130 m, vật liệu thép ống theo tiêu chuẩn API 5L tương đương Qua bảng thống kê thơng số kỹ thuật (Kiểu chân đế; Số vách ngang; Số lượng cọc; Độ sâu nước; Chu kỳ DĐR) 82 cơng trình biển kiểu Jacket xây dựng thời gian gần (tính đến tháng 9/2017), ta xây dựng đồ thị quan hệ độ sâu nước d0 chu kỳ dao động riêng T1 Jacket xây dựng Việt Nam 3.6 Thơng số Jacket sử dụng để đánh giá hiệu ứng động Bảng 3.1 Thông số kết cấu Jacket dùng để thực tính tốn khảo sát Thơng số Jacket 01 Jacket 02 Jacket 03 Độ sâu nước (m) 65 90 120 Kích thước thượng tầng (m) 24x28 24x28 24x28 Số lượng ống 4 Số lượng vách ngang Đường kính ống (mm) 1650x25 1965x30 2290x40 Trọng lượng thượng tầng (T) 1680,3 1680,3 1680,3 Trọng lượng khối chân đế (T) 3526,4 4951,9 7804,8 Chu kỳ dao động riêng T1 - Hoạt động (s) 2,144 2,800 3,287 Chu kỳ dao động riêng T1 - Bão cực hạn (s) 2,110 2,775 3,266 3.7 Thơng số sóng biển sử dụng để đánh giá hiệu ứng động Số liệu sóng biển lấy theo điều kiện biển vị trí thăm dị khai thác dầu khí lơ số 01/97 số 02/97 vùng biển phía Nam, Việt Nam 3.8 Phần mềm tiêu chuẩn áp dụng tính tốn 15 + Phần mềm sử dụng tính tốn khảo sát phần mềm SACS + Tiêu chuẩn áp dụng tính tốn API RP2A-WSD năm 2000 3.9 Kết đánh giá hiệu ứng động 3.9.1 Hiệu ứng động toán kiểm tra bền - Hiệu ứng động giải theo phương pháp động (DAFD) có xu bắt đầu lớn hiệu ứng động giải theo phương pháp tựa tĩnh (DAF QS) cơng trình có độ sâu nước xấp xỉ lớn 90 m - Với độ sâu 65 m nước (T1 = 2,1 sec), lúc chênh lệch phương pháp động phương pháp tựa tĩnh ~ -1.5%; Với độ sâu 90 m nước (T1 = 2,8 sec), lúc chênh lệch phương pháp động phương pháp tựa tĩnh ~ 3%; Với độ sâu 120 m nước (T1=3,2 sec), lúc chênh lệch phương pháp động phương pháp tựa tĩnh ~ 12%; Cụ thể xem tổng hợp kết tính tốn bền Hình 3.1 Hình 3.1 Các giá trị DAFQS, DAFD - Jacket 01, Jacket 02 Jacket 03 3.9.2 Hiệu ứng động toán kiểm tra mỏi - Hiệu ứng động giải theo phương pháp động (DAF D) có xu bắt đầu lớn hiệu ứng động giải theo phương pháp tựa tĩnh (DAF QS) cơng trình có độ sâu nước xấp xỉ lớn 90 m - Đánh giá hiệu ứng thông qua tỷ số tổn thất mỏi (DAFF) cho giá trị lớn nhiều so với đánh giá hiệu ứng động thông qua DAFQS hay DAFD - Với độ sâu 65 m nước (T1 = 2,1 sec), lúc chênh lệch phương pháp động phương pháp tựa tĩnh ~ -1.5%; Với độ sâu 90 m nước (T1 = 2,8 sec), lúc chênh lệch phương pháp động phương pháp tựa tĩnh ~ 4%; Với độ sâu 120 m nước (T1=3,2 sec), lúc chênh lệch phương pháp động phương pháp tựa tĩnh ~ 12%; Cụ thể xem tổng hợp kết tính tốn mỏi Hình 3.2 16 Hình 3.2 Các giá trị DAFQS, DAFD, DAFF - Jacket 01, Jacket 02 Jacket 03 3.11 Các nội dung đạt chương - Chương phân tích quan hệ độ sâu nước hiệu ứng động tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu Jacket, có xét đến ảnh hưởng tỷ số cản chiều dày hà bám Độ sâu nước liên quan mật thiết với độ cứng cơng trình, chu kỳ dao động riêng Jacket tăng độ sâu nước tăng dẫn đến hiệu ứng động tăng, ứng với điều kiện biển cụ thể - Đã thống kê đặc điểm kết cấu cơng trình dạng Jacket xây dựng Việt Nam tính đến tháng 9/2017 Xây dựng đồ thị mô tả mối quan hệ chu kỳ dao động riêng lớn (Tmax) kết cấu khối chân đế dạng Jacket với độ sâu nước vị trí xây dựng cơng trình Đồ thị xây dựng chương cho thấy chu kỳ dao động riêng lớn kết cấu khối chân đế kiểu Jacket xây dựng thực tế có xu hướng tăng dần theo chiều tăng độ sâu nước vị trí xây dựng cơng trình - Kết khảo sát cho 03 cơng trình Jacket xây dựng độ sâu nước tăng dần là: 65 m (T1 ≈ 2,1 sec) , 90 m (T1 ≈ 2,8 sec) 120 m (T1 ≈ 3,2 sec), ứng với điều kiện biển Việt Nam cho thấy: + Đối với tốn bền: Phương pháp phân tích tựa tĩnh cho kết hiệu ứng động lớn ~ 3% so với phương pháp phân tích động lực học cơng trình xây dựng vùng nước có độ sâu nhỏ 90 m Ngược lại, phương pháp phân tích tựa tĩnh cho kết hiệu ứng động nhỏ ~ 3% so với phương pháp phân tích động lực học cơng trình xây dựng vùng nước có độ sâu lớn 90 m + Đối với tốn mỏi: Phương pháp phân tích tựa tĩnh cho kết hiệu ứng động lớn ~ 4% so với phương pháp phân tích động lực học cơng trình xây dựng vùng nước có độ sâu nhỏ 90 m Ngược lại, phương pháp phân tích tựa tĩnh 17 cho kết hiệu ứng động nhỏ ~ 4% so với phương pháp phân tích động lực học cơng trình xây dựng vùng nước có độ sâu lớn 90 m + Hiệu ứng động toán mỏi: Khi đánh giá hiệu ứng động tính tốn mỏi cần thiết phải đánh giá thông qua tỷ số thất mỏi lúc giá trị hiệu ứng động (DAFF) cho giá trị lớn nhiều (với hệ số mũ m, m > 3) so với đánh giá hiệu ứng động thông thường (DAFQS hay DAFD) + Chênh lệch phương pháp tính động phương pháp tựa tĩnh: Tăng dần theo độ sâu nước, cụ thể: Với độ sâu 65 m nước (T ≈ 2,1 sec) chênh lệch ~ -1.5%; với độ sâu 90 m nước (T1 ≈ 2,8 sec) chênh lệch ~ 3% ÷ 4%; Với độ sâu 120 m nước (T1 ≈ 3,2 sec) chênh lệch ~ 12% Dựa xu đồ thị Hình3.38 Hình 3.39 cho thấy với giàn cố định kiểu Jacket có độ sâu nước > 70 m ÷ 75 m kết giải theo phương pháp động cho hiệu ứng động lớn phương pháp tựa tĩnh tính tốn kiểm tra bền mỏi CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG VÀO THỰC TẾ GIÀN CỐ ĐỊNH CÓ KẾT CẤU KIỂU JACKET CHO ĐIỀU KIỆN BIỂN VIỆT NAM Chương đánh giá xu ảnh hưởng động tải trọng sóng lên kết cấu Jacket xây dựng vùng nước nông đến vùng nước sâu, tính tốn kiểm tra bền mỏi dựa sở lý thuyết chương Sau đây, chương ta tiến hành áp dụng tính tốn thực tế cho số giàn cố định dạng Jacket xây dựng Việt Nam, với điều kiện biển cụ thể Các kết tính tốn theo quan điểm luận án so sánh với kết tính toán thực tế dự án, nhằm đưa nhận xét, kết luận việc đánh giá ảnh hưởng động tải trọng sóng lên kết cấu cơng trình biển cố định thép, áp dụng vào điều kiện Việt Nam 4.1 Số liệu đầu vào 4.1.1 Số liệu cơng trình Bảng 4.1 Thơng số giàn WHP dùng để áp dụng tính tốn WHP - Thái WHP - Thăng WHP - Đại Thơng số Bình Long Hùng Độ sâu nước (m) 29,2 65 110 Số lượng ống Chu kỳ DĐR (sec) 03 OP: T1 = 1,848 ST: T1 = 2,008 04 OP: T1 = 2,587 ST: T1 = 2,554 04 OP: T1 = 2.71 ST: T1 = 2,69 18 Thơng số Tiêu chuẩn áp dụng WHP - Thái WHP - Thăng WHP - Đại Bình Long Hùng - API RP 2A- - API RP 2A- - API RP 2AWSD (2000) WSD (2000) WSD (2000) - PTS 34.19.10.30 (2010) Giới hạn tính tựa tĩnh (sec) T1 ≤ 2,5 T1 ≤ 3,0 T1 ≤ 3,0 Năm tính tốn thiết kế 2011-2012 2010-2011 2008-2009 Năm tính tốn mở rộng khả khai thác - - 2011; 2013; 2014; 2017 2015 2013 2011 Năm xây dựng 4.1.2 Số liệu sóng thiết kế, hà bám Số liệu sóng, chiều dày hà bám giàn WHP Thái Bình, WHP Thăng Long WHP Đại Hùng lấy dựa số liệu từ báo cáo FUGRO BMT ARGOSS vị trí xây dựng cơng trình 4.2 So sánh kết hiệu ứng động WHP-Thái Bình 4.2.1 Kết kiểm tra bền Kết khảo sát thực tế giàn WHP - Thái Bình cho thấy: Giá trị DAFda kết tính tốn tựa tĩnh dự án áp dụng cho tất hướng kiểm tra bền kết cấu Jacket; Giá trị DAFQS tính riêng cho hướng lớn DAFda dự án, hướng 450 (NE) có chiều cao sóng lớn cho kết DAFQS ≈ DAFda; Giá trị DAFD tính riêng cho hướng lớn DAFda dự án Cụ thể xem bảng so sánh sau Bảng 4.2 Hiệu ứng động điều kiện hoạt động Trường hợp Vận hành Điều kiện tải trọng Hướng (Độ) Tải trọng thượng tầng lớn – Độ sâu nước lớn – Điều kiện hoạt động 45 90 135 180 225 270 315 DAFda DAFQS DAFD 1,09 1,097 1,094 1,165 1,499 2,965 1,158 1,097 1,127 1,095 1,091 1,163 1,499 2,966 1,155 1,098 1,126 19 Bảng 4.3 Hiệu ứng động trạng thái bão cực hạn Trường hợp Bão cực hạn Điều kiện tải trọng Hướng (Độ) 45 90 135 180 225 270 Tải trọng thượng tầng lớn – Độ sâu nước lớn – Trạng thái bão cực hạn DAFda 1,05 315 DAFQS DAFD 1,075 1,049 1,117 1,212 1,279 1,095 1,077 1,072 1,046 1,115 1,213 1,280 1,093 1,075 1,087 1,086 4.2.2 Kết kiểm tra mỏi Kết khảo sát kiểm tra mỏi giàn WHP - Thái Bình cho thấy: Giá trị tổn thương tích lũy mỏi Dda kết dựa tính tốn động lực học dự án có giá trị ≈ D D, sai số khơng đáng kể (đều ≈ 1%); Giá trị Dda có giá trị > DQS (tính tốn tựa tĩnh), sai số đáng kể (trung bình > 5%) Cụ thể xem bảng so sánh sau Bảng 4.4 Kết tính tốn tổn thương tích lũy mỏi hiệu ứng động Tổn thương tích lũy mỏi (D) Đường kính (cm) Chiều dày (cm) Loại nút R021 61,00 2,00 8303 61,00 8303 Hiệu ứng động mỏi Dda DQS Chênh lệch DQS Dda (%) T 0,618 0,601 -2,751 0,618 0,000 1,343 1,365 2,00 T 0,249 0,223 -10,442 0,248 -0,402 1,356 1,376 156,70 6,000 T 0,098 0,079 -19,388 0,097 -1,020 1,409 1,456 4004 137,2 5,00 K 0,021 0,019 -9,524 0,021 1,405 1,478 8302 156,70 6,000 T 0,109 0,101 -7,339 0,108 0,000 -0,917 1,367 1,406 Nút DD Chênh lệch DD DAFF-QS Dda (%) DAFF-D 4.3 So sánh kết hiệu ứng động WHP-Thăng Long 4.3.1 Kết kiểm tra bền Khảo sát thực tế giàn WHP - Thăng Long cho thấy: Giá trị DAFda kết tính tốn tựa tĩnh dự án áp dụng cho tất hướng kiểm tra bền kết cấu Jacket; Giá trị DAFQS tính riêng cho hướng lớn DAF da dự án Đối với hướng 450 (NE) có chiều cao sóng lớn cho kết DAF QS ≈ DAFda; Giá trị DAFD tính riêng cho hướng lớn DAFda dự án Cụ thể xem bảng so sánh sau 20 Bảng 4.5 Hiệu ứng động điều kiện hoạt động Trường Hướng Điều kiện tải trọng DAFda DAFQS hợp (Độ) 1,139 45 1,066 90 1,127 Tải trọng thượng tầng 135 1,050 Vận lớn – Độ sâu nước 1,06 hành lớn – Điều kiện 180 1,050 hoạt động 225 1,123 270 1,143 315 1,211 Bảng 4.6 Hiệu ứng động điều kiện bão cực hạn Trường Hướng Điều kiện tải trọng DAFda DAFQS hợp (Độ) 1,090 45 1,044 90 1,081 Tải trọng thượng tầng 135 1,036 Bão cực lớn – Độ sâu 1,04 hạn nước lớn – Điều 180 1,037 kiện bão cực hạn 225 1,080 270 1,094 315 1,131 DAFD 1,141 1,067 1,129 1,051 1,051 1,126 1,146 1,215 DAFD 1,091 1,045 1,083 1,037 1,038 1,082 1,096 1,134 4.3.2 Kết kiểm tra mỏi Kết khảo sát kiểm tra mỏi giàn WHP - Thăng Long cho thấy: Giá trị tổn thương tích lũy mỏi Dda kết dựa tính tốn động lực học dự án có giá trị ≈ DD, sai số không đáng kể (đều ≈ 1%); Giá trị Dda có giá trị > DQS (tính tốn tựa tĩnh), sai số đáng kể (trung bình > 5%) Cụ thể xem bảng sau Bảng 4.7 Kết tính tốn tổn thương tích lũy mỏi hiệu ứng động Tổn thương tích lũy mỏi (D) Đường kính (cm) Chiều dày (cm) Loại nút Dda 315 50,80 2,50 T 315 106,68 3,80 L504 61,00 1,50 Nút DQ-S Chênh lệch DQS Dda (%) 0,931 0,872 T 0,359 K 0,960 Hiệu ứng động mỏi DD Chênh lệch DD Dda (%) DAFF-QS DAFF-D -6,337 0,933 0,215 1,517 1,653 0,323 -10,028 0,361 0,557 1,512 1,667 0,879 -8,438 0,961 0,104 1,498 1,624 21 Tổn thương tích lũy mỏi (D) Đường kính (cm) Chiều dày (cm) Loại nút Dda 307 50,80 2,50 T 339 32,40 1,27 T Nút DQ-S Chênh lệch DQS Dda (%) 0,632 0,523 0,413 0,389 Hiệu ứng động mỏi DD Chênh lệch DD Dda (%) DAFF-QS DAFF-D -17,247 0,631 -0,158 1,545 1,667 -5,811 0,412 -0,242 1,598 1,685 4.4 So sánh kết đánh giá hiệu ứng WHP-Đại Hùng 4.4.1 Kết kiểm tra bền Kết khảo sát thực tế giàn WHP - Đại Hùng cho thấy: Giá trị DAFda kết tính tốn tựa tĩnh dự án áp dụng cho tất hướng kiểm tra bền kết cấu Jacket; Giá trị DAFQS tính riêng cho hướng lớn DAFda dự án (khi chưa nhân với hệ số an tồn) Đối với hướng 450 (NE) có chiều cao sóng lớn cho kết DAFQS ≈ DAFda.; Giá trị DAFD tính riêng cho hướng lớn DAFda dự án Cụ thể xem bảng so sánh sau Bảng 4.8 Hiệu ứng động điều kiện hoạt động Trường Hướng Điều kiện tải trọng DAFda DAFQ-S DAFD hợp (Độ) 1,100 1,154 45 1,059 1,101 90 Tải trọng thượng tầng 135 lớn – Độ sâu Vận hành 1,150 nước lớn – Điều 180 1,087 1,144 kiện hoạt động 225 1,105 1,179 270 315 Bảng 4.9 Hiệu ứng động điều kiện bão cực hạn Trường Hướng Điều kiện tải trọng DAFda DAFQ-S DAFD hợp (Độ) 1,086 1,121 45 1,048 1,074 90 Tải trọng thượng tầng 135 Bão cực lớn – Độ sâu 1,110 hạn nước lớn – Điều 180 1,068 1,122 kiện bão cực hạn 225 1,084 1,123 270 315 - 22 4.4.2 Kết kiểm tra mỏi Kết khảo sát kiểm tra mỏi giàn WHP - Đại Hùng cho thấy: Giá trị tổn thương tích lũy mỏi Dda kết tính tốn động lực học dự án có giá trị ≈ D D, sai số không đáng kể (đều ≈ 1%); Giá trị Dda có giá trị > DQS (tính tốn tựa tĩnh), sai số đáng kể (trung bình > 10%) Cụ thể xem bảng sau Bảng 4.10 Kết tính tốn tổn thương tích lũy mỏi hiệu ứng động Tổn thương tích lũy mỏi (D) Chênh Chênh lệch DQS lệch DD DQS DD Dda Dda (%) (%) Nút Đường kính (cm) Chiều dày (cm) 6819 66,04 1,27 K 0,924 0,801 -13,312 0,923 2518 96,52 1,905 T 0,868 0,736 -15,207 6881 86,36 3,18 K 0,867 0,727 6900 119,52 3,25 K 0,823 6900 83,96 1,98 K 0,822 Loại nút Dda Hiệu ứng động mỏi DAFF-QS DAFF-D -0,108 1,690 1,791 0,869 0,115 1,679 1,768 -16,148 0,865 -0,231 1,676 1,756 0,706 -14,216 0,824 0,122 1,654 1,774 0,666 -18,978 0,821 -0,122 1,598 1,687 4.7 Các nội dung đạt chương Chương khảo sát ba cơng trình ba dự án thực tế xây dựng Việt Nam, bao gồm: Giàn đầu giếng Thái Bình xây dựng độ sâu 29,2 m vùng biển vịnh Bắc Bộ; Giàn đầu giếng Thăng Long độ sâu 65 m nước giàn đầu giếng Đại Hùng xây dựng độ sâu 110 m nước vùng biển Nam Việt Nam Kết khảo sát ba cơng trình nêu cho thấy: - Các dự án thực tế Việt Nam có xu hướng thiết kế kết cấu mềm (các kết cấu khảo sát có chu kỳ dao động riêng xấp xỉ sec đến gần sec) Tại vùng nước nông (dưới 50 m nước) điều kiện biển Việt Nam, sóng biển có chu kỳ chiều cao sóng nhỏ gần với chu kỳ dao động riêng kết cấu cơng trình khảo sát Các dự án thực tế khảo sát dùng kết tính tựa tĩnh để tính tốn kiểm tra bền kết cấu cơng trình - Đối với giàn đầu giếng Thái Bình (xây dựng vùng nước nơng, có độ sâu nhỏ 50 m, vùng biển vịnh Bắc Bộ), toán tựa tĩnh cho kết hiệu ứng động lớn ~ 1% so tốn động, qua cho thấy toán tựa tĩnh cho kết an toàn (hệ số sử dụng vật liệu lớn hơn) so với toán động kiểm tra bền - Đối với giàn đầu giếng Thăng Long (xây dựng vùng nước nơng, có độ sâu nhỏ 100 m, vùng biển phía Nam Việt Nam), tốn động cho kết xấp xỉ so với toán tựa tĩnh tính tốn kiểm tra bền mỏi 23 - Đối với giàn đầu giếng Đại Hùng (xây dựng vùng nước sâu, có độ sâu lớn 100 m, vùng biển phía Nam Việt Nam), tốn động cho kết lớn ~ 10% so với tốn tựa tĩnh tính tốn kiểm tra bền mỏi - Hệ từ kết nghiên cứu chương 4: + Xu hiệu ứng động Jacket khảo sát từ thực tế Việt Nam nêu hoàn toàn phù hợp với đồ thị Hình 3.1 Hình 3.2 chương + Đối với cơng trình có độ sâu nước 50 m điều kiện môi trường biển Việt Nam, thực tính tốn động đảm bảo an tồn mà tiết kiệm tính tốn tựa tĩnh Đối với cơng trình có độ sâu nước 100 m điều kiện môi trường biển Việt Nam, cần phải thực tính động để đảm bảo an toàn KẾT LUẬN Kết nghiên cứu đóng góp luận án 1.1 Kết đạt luận án - Luận án tổng quan nghiên cứu hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu cơng trình biển cố định thép (Jacket) Việt Nam giới Từ cho thấy sóng biển khác cho vùng biển với địa danh cụ thể Do vậy, áp dụng tắc “3,0 sec 2,5 sec” để lựa chọn tính tựa tĩnh hay tính động cho tất vùng biển giới mà phải có quy định riêng cho quốc gia vùng biển cụ thể - Đã lựa chọn công thức đánh giá hiệu ứng động tốn bền phát triển cơng thức đánh giá hiệu ứng động toán mỏi kết cấu cơng trình biển kiểu Jacket phân tích kết cấu theo phương pháp tựa tĩnh phương pháp động lực học tiền định - Đã xây dựng sơ đồ thuật toán để thực đánh giá hiệu ứng động tính tốn, kiểm tra bền kiểm tra mỏi kết cấu Jacket theo mơ hình tựa tĩnh mơ hình động lực học tiền định - Đã thống kê đặc điểm kết cấu cơng trình dạng Jacket xây dựng Việt Nam tính đến tháng 9/2017 Xây dựng đồ thị mô tả mối quan hệ chu kỳ dao động riêng lớn (Tmax) kết cấu khối chân đế dạng Jacket với độ sâu nước vị trí xây dựng cơng trình điều kiện biển Việt Nam - Đã phân tích quan hệ độ sâu nước đến hiệu ứng động tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu Jacket, có xét đến ảnh hưởng tỷ số cản chiều dày hà bám - Ứng dụng phương pháp đánh giá hiệu ứng động sơ đồ thuật toán để thực đánh giá hiệu ứng động tính tốn, kiểm tra bền kiểm tra mỏi kết cấu Jacket theo mơ hình tựa tĩnh mơ hình động lực học tiền định để khảo sát số dự án thực tế xây dựng Việt Nam Việc khảo sát thực tế cập nhật đầy đủ 24 kết dự án đánh giá điều kiện thực tế xây dựng dự án Đây tính tốn có tính thực tiễn cao, giúp cho chủ đầu tư quan quản lý đánh giá đầy đủ kinh tế - kỹ thuật dự án tham khảo cho dự án - Kiến nghị giới hạn ứng dụng tốn tựa tĩnh, tốn động để tính tốn kết cấu cơng trình biển kiểu Jacket điều kiện Việt Nam ứng dụng thực tế 1.2 Những đóng góp luận án 1) Kiến nghị giới hạn ứng dụng toán tựa tĩnh, tốn động để tính tốn kết cấu cơng trình biển kiểu Jacket điều kiện Việt Nam, cụ thể sau: - Đối với cơng trình xây dựng độ sâu nước < 50 m) nên ứng dụng tốn động để tính tốn thiết kế kết cấu cơng trình kiểu Jacket, tốn động cho kết an tồn mà tiết kiệm Trong trường hợp khơng thực tốn động nên sử dụng giới hạn Tmax < 1,8 sec theo công thức Barltrop, N.D.P để làm mốc thực toán tựa tĩnh tốn động - Đối với cơng trình xây dựng độ sâu nước > 100 m chu kỳ dao động riêng kết cấu công trình kiểu Jacket Tmax > 2,5 sec, cần phải thực tính động để đảm bảo an tồn - Bài toán tựa tĩnh nên xem xét giai đoạn thiết kế sơ 2) Đã phát triển công thức đánh giá hiệu ứng động tải trọng sóng lên kết cấu cơng trình biển cố định thép kiểu Jacket tính tốn kiểm tra mỏi thơng qua tỷ số tổn thất mỏi Khả ứng dụng luận án Các công thức sơ đồ thuật toán để đánh giá hiệu ứng động toán bền toán mỏi kết cấu cơng trình biển cố định kiểu Jacket phân tích kết cấu theo phương pháp tựa tĩnh phương pháp động lực học tiền định xây dựng dựa sở lý thuyết tin cậy, có nguồn gốc rõ ràng, ứng dụng thực tế để đánh giá cơng trình đã, xây dựng Việt Nam Hướng nghiên cứu phát triển luận án - Nghiên cứu đánh giá hiệu ứng động toán động lực học ngẫu nhiên kiểm tra bền, mỏi kết cấu Jacket điều kiện biển Việt Nam - Đề xuất dự án khoa học công nghệ để tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện kết nghiên cứu luận án, kiểm nghiệm thực tế để cập nhật kết nghiên cứu vào tiêu chuẩn thiết kế kết cấu cơng trình biển kiểu Jacket điều kiện Việt Nam DANH MỤC NHỮNG CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Phạm Khắc Hùng, Mai Hồng Quân, Phạm Hiền Hậu and Bùi Thế Anh (2012), Establishment of methodology for determination of the strength condition of fixed offshore jacket structures in deepwater basing on probabilistic model and reliability theory, and its application in Vietnamese sea condition, Proceedings of the International Conference on Advances in Computational Mechanics (ACOME), August 14-16, 2012, pp.599-613 Bùi Thế Anh, Đinh Quang Cường (2013), Nghiên cứu hiệu ứng động tải trọng sóng thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế hành kết cấu cơng trình biển thép xây dựng điều kiện thềm lục địa Việt Nam, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng (ISSN-1859-2996), (16):38-45 Đinh Quang Cường, Vũ Đan Chỉnh, Bùi Thế Anh, Đặng Đình Tuấn (2015), Nghiên cứu đánh giá lại rung lắc kết cấu công trình DKI thép móng cọc san hơ dựa trạng thái giới hạn phá hủy lũy tiến, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng (ISSN-1859-2996), 9(3):74-79 Bùi Thế Anh, Đinh Quang Cường (2015), Nghiên cứu sử dụng hợp lý mô hình tựa tĩnh động để kiểm tra bền mỏi kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép kiểu Jacket, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng (ISSN-1859-2996), (23):69-74 Bùi Thế Anh, Đinh Quang Cường (2016), Hiệu ứng động tải trọng sóng tốn kiểm tra bền kiểm tra mỏi kết cấu khối chân đế gian khoan cố định thép kiểu jacket, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học kỷ niệm 35 năm ngày thành lập liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro, Tập II, 264-272 Bùi Thế Anh, Hoàng Đức Niên, (2016), Hiệu ứng động tải trọng sóng tốn kiểm tra bền kết cấu khối chân đế cố định thép kiểu jacket, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 17- ĐHXD, Nhà xuất Xây dựng,Tập I, 243-248 Đinh Quang Cường, Bùi Thế Anh, Hoàng Đức Niên (2018), Hiệu ứng động tải trọng sóng tính tốn kiểm tra mỏi kết cấu khối chân đế cố định thép kiểu Jacket, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng (ISSN1859-2996), 12(4):23-29 Quang Cuong Dinh, The Anh Bui, Duc Nien Hoang (2018), Dynamic effects of wave loads in analysis to check strength and fatigue for fixed steel jacket structure, Proceedings of the 1st Vietnam Symposium on Advances in Offshore Engineering, VSOE 2018, LNCE 18 (ISBN 978-981-13-2305-8), pp.471-477 ... liệu chiều dầy hà bám thiết kế ứng với điều kiện biển phía nam Việt Nam 3.5 Đặc điểm kết cấu Jacket Việt Nam Kết cấu khối chân đế Việt Nam hầu hết có dạng điển hình hình chóp cụt dạng ống chủ,... điều kiện Việt Nam có hồn tồn phù hợp khơng, mà điều kiện môi trường biển Việt Nam khác biệt so với vùng nghiên cứu để xây dựng tiêu chuẩn Các vùng biển khai thác dầu khí Việt Nam có độ sâu khoảng... phía Nam Việt Nam) , tốn động cho kết xấp xỉ so với toán tựa tĩnh tính tốn kiểm tra bền mỏi 23 - Đối với giàn đầu giếng Đại Hùng (xây dựng vùng nước sâu, có độ sâu lớn 100 m, vùng biển phía Nam