THÔNG TIN TÀI LIỆU
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021 15 (2V): 79–97 NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN CỦA KẾT CẤU CHÂN GIÀN KHOAN BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP KHI BỊ TÀU ĐÂM VA Đỗ Quang Thắnga,∗, Lê Xuân Chía , Nguyễn Văn Quâna a Khoa Kỹ thuật Giao thông, Đại học Nha Trang, 02 đường Nguyễn Đình Chiểu, Vĩnh Thọ, Nha Trang, Khánh Hòa, Việt Nam Nhận ngày 09/4/2021, Sửa xong 17/5/2021, Chấp nhận đăng 17/5/2021 Tóm tắt Nghiên cứu trình bày mơ số đánh giá độ bền sau tai nạn đâm va kiểu giàn khoan cố định thép với kịch khác Đầu tiên, phương pháp mô số được xây phần phần mềm Abaqus Độ xác tin cậy phương pháp mô số xây dựng đánh giá cách so sánh với kết thí nghiệm 18 mơ hình tác giả Sau xác nhận độ xác độ tin cậy phương pháp số, nghiên cứu khảo sát tham số thực giàn khoan thực tế Cuối cùng, cơng thức dự đốn tượng nứt gãy dựa tiêu chuẩn biến dạng nứt gãy giới hạn cho tốn mơ va chạm xây dựng Độ xác tin cậy cơng thức so sánh với kết thí nghiệm công thức nhà khoa học khác cơng thức đăng kiểm Từ khố: giàn khoan kiểu cố định; tàu hỗ trợ; ứng xử nứt gãy; độ bền tới hạn sau va chạm; mô số STUDIES ON RESIDUAL ULTIMATE STRENGTH OF FIXED STEEL JACKET PLATFORM UNDER SHIP COLLISION Abstract This study aims to present the numerical investigations on the collision strength assessment of fixed steel jacket platforms subjected to the collision of attendant vessels Firstly, the numerical simulations are developed using Abaqus software packages after benchmarking against the experiments of eighteen H-shape tubular members from the authors After validating the accuracy and reliability of the numerical method, the parametric studies were performed on the actual full-scaled fixed steel jacket platform Finally, a new simple critical failure strain for offshore tubular member and ship collision simulations was provided The accuracy and reliability of formulation have been compared with experimental results, existing formulations from other researchers as well as recommendation rules Keywords: fixed-type offshore platforms; supply vessels; residual ultimate strength; numerical simulation https://doi.org/10.31814/stce.nuce2021-15(2V)-07 © 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Đặt vấn đề Để đáp ứng nhu cầu lượng ngày tăng, nhiều giàn khoan khơi kiểu cố định lắp đặt để khoan dầu/khí Các chân giàn khoan kết nối trực tiếp với đáy biển chúng di chuyển trình khai thác Ưu điểm loại giàn khoan có khả tự ổn định tốt môi trường đại dương Đặc biệt, chúng sử dụng phổ biến vùng nước có độ sâu 300 m Trong trình hoạt động, giàn khoan cần hỗ trợ tàu dịch vụ để cung cấp trang thiết bị, lương thực thực phẩm tàu vận chuyển dầu Do đó, va ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: thangdq@ntu.edu.vn (Thắng, Đ Q.) 79 Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng chạm chúng điều tránh khỏi Đối với va chạm lớn dẫn đến hậu thảm khốc sụp đổ giàn khoan, ô nhiễm mơi trường, tổn thất tài chí gây nguy hiểm đến tính mạng người, xem Hình [1, 2] (a) Biến dạng nứt gãy chân giàn khoan mũi tàu đâm va (b) Gây cháy nổ giàn khoan Hình Hậu va chạm tàu dịch vụ giàn khoan [1, 2] Mối quan tâm q trình thiết kế vận hành hệ thống kết cấu giàn khoan đảm bảo chúng có đủ độ an tồn trường hợp có cố va chạm Vấn đề đặt để đánh giá độ bền lại giàn khoan sau va chạm Bởi việc sửa chữa vị trí hư hỏng khó khăn đơi khơng thể lý kinh tế yêu cầu kỹ thuật Để đảm bảo an tồn cho cơng trình ngồi khơi đồng thời tránh việc sửa chữa không cần thiết tốn đánh giá nhanh chóng xác hậu ảnh hưởng kết cấu sau xảy va chạm Do đó, việc đánh giá độ bền kết cấu chân giàn khoan sau va chạm có vai trị quan trọng, sở nhà kĩ thuật quản lý đưa định sửa chữa hay không sửa chữa [3, 4] Nghiên cứu ứng xử va chạm kết cấu chân giàn khoan lần trình bày Walker Kwok [5] Trong đó, thí nghiệm thực mơ hình thu nhỏ kết cấu cylinder với va chạm kiểu tải tĩnh (quasi-static denting) Tiếp theo, Walker cs [6] tiếp tục thực thí nghiệm va chạm tĩnh mơ hình thu nhỏ kết cấu cylinder có nẹp gia cường theo phương ngang dọc (ring and stringer stiffener) Gần đây, Ghazijahani cs [7, 8] thực 27 thí nghiệm va chạm tĩnh cylinder khơng có nẹp gia cường sau tất mơ hình đánh giá độ bền tác dụng tải trọng nén dọc trục Có thể thấy hầu hết kết thí nghiệm công bố nghiên cứu va chạm kết cấu chân giàn khoan khơi theo cách tiếp cận gần tĩnh giả sử ứng xử kết cấu tác dụng tải trọng động tốc độ va chạm thấp giống ứng xử tĩnh lực chuyển vị Tuy nhiên, thực tế va chạm xảy ngồi khơi va chạm động Do đó, ảnh hưởng tải trọng động tốc độ biến dạng (strain-rate effect) lực quán tính (inertial force) cần quan tâm dự đoán ứng xử va chạm cách xác Khắc phục hạn chế đó, tác giả cs [9] thực thí nghiệm va chạm động 18 mơ hình chân giàn khoan thu nhỏ Các mơ hình được thí nghiệm với lượng va chạm tăng dần kết cấu bị nứt gãy Các mơ hình liệu quý giá để đánh giá độ xác tin cậy phương pháp mơ số xây dựng Liên quan đến độ bền kết cấu chân giàn khoan có nẹp gia cường sau va chạm, có vài nghiên cứu báo cáo tài liệu mở Harding Onoufriou [10] trình bày thí nghiệm nén dọc trục kết cấu cylinder có nẹp gia cường hình vịng trịn sau va chạm Các biến dạng cục tạo va chạm tĩnh Ronalds cs [11, 12] thực thí 80 Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng nghiệm va chạm tĩnh mơ hình 3B1, 3B2, 3B3 3B4 Sau đó, mơ hình kiểm tra độ bền tới hạn tác dụng lực nén dọc trục Mục đích thí nghiệm để đánh giá mức độ ảnh hưởng mức độ va chạm khác tới độ bền tới hạn chân giàn khoan Gần đây, tác giả cs [13–20] thực hàng loạt thí nghiệm va chạm mơ số cho kiểu chân giàn khoan có nẹp gia cường tác trọng khác Trong nghiên cứu đề xuất số cơng thức dự đốn độ bền tới hạn sau tai nạn đâm va kết cấu chân giàn khoan có nẹp gia cường Tuy nhiên, chưa có cơng bố độ bền sau va chạm kết cấu chân giàn khoan cố định khơng có nẹp gia cường Do đó, nghiên cứu bổ sung thêm số kết đánh giá độ bền sau tai nạn đâm va loại kết cấu Ngày nay, phân tích phần tử hữu hạn phi tuyến trở thành công cụ tuyệt vời để đánh giá ứng xử va chạm cố kết cấu lĩnh vực cơng trình biển Nó áp dụng số cơng trình ngồi khơi, bao gồm kết cấu chân giàn khoan Chi tiết số phương pháp mơ số độ bền cịn lại chân giàn khoan sau tai nạn đâm va trình bày tác giả cs [13–21] Với cách đặt vấn đề trên, nghiên cứu khảo sát ứng xử va chạm độ bền tới hạn lại sau va chạm chân giàn khoan cố định tác dụng tải trọng nén dọc trục phương pháp mô số phần mềm ABAQUS Tiếp theo, ảnh hưởng tham số đến độ bền sau va chạm ảnh hưởng thơng số vận tốc đâm va, vị trí đâm va hình dạng mũi tàu đâm va tới độ bền tới hạn giàn khoan nghiên cứu thảo luận chi tiết Cuối cùng, cơng thức dự đốn tượng nứt gãy dựa tiêu chuẩn biến dạng nứt gãy giới hạn cho tốn mơ va chạm xây dựng Giới thiệu mơ hình thí nghiệm Trong phần giới thiệu thí nghiệm 18 mơ hình thu nhỏ kết cấu chân giàn khoan có kiểu nối T-joint thực tác giả cs [9] phịng thí nghiệm va chạm động, Đại học Bảng Thơng số kích thước mơ hình thí nghiệm Trụ Gia cường Mơ hình Lc Dc tc Lb Db tb A1 A2 B2 C3 E3 F1 F2 G1 G2 G3 G4 G5 G6 H1 H2 H3 H4 H5 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 4,05 4,05 4,04 4,04 4,05 4,05 4,04 6.02 6,02 6,00 6,05 6,05 6,05 6,07 6,00 6,04 6,07 6,06 1686 1286 1268 886 886 1686 1268 866 866 866 866 866 866 886 886 886 886 886 76,3 76,3 89,1 114,3 89,1 114,3 114,3 76,0 76,0 76,0 76,0 76,0 76,0 90,0 90,0 90,0 90,0 90,0 3,11 3,35 3,56 4,02 2,10 2,00 2,10 1,79 1,80 1,80 1,80 1,79 1,79 2,01 2,09 2,08 2,08 2,03 81 Lc /Dc Dc /tc Lb /Db Db /tb 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 28,15 28,15 28,22 28,22 28,15 28,15 28,22 18,94 18,94 19,00 18,84 18,84 18,84 18,78 19,00 18,87 18,78 18,81 22,10 16,85 14,23 7,75 9,94 14,75 11,09 11,39 11,39 11,39 11,39 11,39 11,39 9,84 9,84 9,84 9,84 9,84 24,53 22,78 25,03 28,43 42,43 57,15 54,43 42,46 42,22 42,22 42,22 42,46 42,46 44,78 43,06 43,27 43,27 44,33 Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Ulsan, Hàn Quốc Thơng số kích thước mơ hình thể Bảng Trong Bảng 1, đại lượng L, D t chiều dài, đường kính độ dày cylinder Các kí hiệu c b thể tương ứng với kích thước trụ gia cường Thông số vật liệu thể Bảng Chi tiết q trình thực thí nghiệm kết thí nghiệm cung cấp tài liệu tham khảo [9] Mục đích sử dụng kết thí nghiệm để xây dựng mơ hình mơ số cách so sánh với kết mô số để đánh giá độ xác tin cậy phương pháp mô số xây dựng Sau dùng mơ hình mơ số mô khảo sát cho độ bền kết cấu giàn khoan ngồi thực tế Bảng Thơng số vật liệu mơ hình Series mơ hình A-series B-series C-series E-series F-series G-series H-series Ứng suất chảy, σY (MPa) Ứng suất tới hạn, σT (MPa) Mô dul đàn hồi, E (GPa) Điểm bắt đầu biến cứng, εHS Biến dạng tới hạn, εT 401,8 442,9 207 0,0252 0,1231 377,4 410,8 207 0,0327 0,1349 360,9 419,2 207 0,0264 0,1443 360,3 413,5 207 0,0279 0,1447 344,7 405,2 207 0,0268 0,1548 319,7 418,7 206 0,0186 0,1723 317,3 391,1 206 0,0245 0,1743 Trước thực thí nghiệm, mơ hình kẻ lưới đo biến dạng ban đầu trình chế tạo gây trình hàn, trình uốn nguội Mục đích để lấy liệu xác tọa độ bề mặt mơ hình, sau mơ hình hóa phần mềm Abaqus Q trình đo biến dạng thực máy Cimcore Tiếp theo, thí nghiệm va chạm động thực máy va chạm Hình Các thơng số điều kiện biên thí nghiệm va chạm thể Bảng Bảng Điều kiện biên vị trí va chạm Mơ hình Tốc độ (m/s) Khối lượng (Kg) Động (J) Vị trí va chạm A1 A2 B2 C3 E3 F1 F2 G1 G2 G3 G4 G5 G6 H1 H2 H3 H4 H5 5,94 6,57 4,86 5,26 5,25 6,86 5,25 5,13 4,93 4,52 3,81 2,17 2,58 2,58 2,77 2,94 2,39 2,38 633 633 460 460 460 633 460 673 673 673 673 673 673 673 673 673 673 673 11167 13662 5433 6364 6339 14894 6339 8856 8179 6875 4885 1585 2240 2240 2582 2909 1922 1906 Cách vị trí mối nối 580 mm Cách vị trí mối nối 250 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm Cách vị trí mối nối 200 mm 82 dạng ban đầu trình chế tạo gây trình hàn, q trình uốn nguội Mục đích để lấy liệu xác tọa độ bề mặt mơ hình, sau mơ hình hóa phần mềm Abaqus Q trình đo biến dạng thực máy Cimcore Tiếp theo, thí nghiệm va chạm động thực máy va chạm Hình Các Thắng, Q.,nghiệm cs / Tạp Khoa học thể Công nghệ Xây dựng thơng số điều kiện biênĐ.thí va chí chạm Bảng 118 Setup thí nghiệm va chạm động cho chân giàn khoan Hình Setup thí nghiệm va chạm động cho chân giàn khoan Bảng Điều kiện biên vị trí va chạm ốc độ ối lượng Động ị Mơ hình Thiết lập thơng số cho tốn mơ 94 phần mềm Abaqus phiên 6.14.ị Quá trình ố ố va 580 mm mơ Mơ số thực chạm 57 ị ố ố 250 mơ đun Dynamic/Explicit, tốn độ bền sau va chạm lực mm nén dọc trục 86 Static Riks ị ố ố 200 mm thực mô dun ị ố ố 200 mm ị ố ố 200 mm ố (Abaqus ố 200 mm Các kết cấu chân giàn86khoan mơ hình hóa phần tử tấmị bốn nút S4R) Quy Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 25 ị ố ố 200 mm luật xếp chiều dày thực nguyên tắc Simpson, với năm điểm tích hợp suốt bề 13 giả thiết vật rắn tuyệt đối (Rigid body) ịSự tiếp ố xúc ố 200 dày Trọng vật va chạm giữamm bề mặt 26 3.1 Lựa chọn phần tử 25 trọng bị vaxem đậpHình xácKhi định trực vật mơ hình chân đế giàn khoan ới 150/s, xem xétcách đế sử dụng tùy chọn ứ tiếp phần mềm Abaqus Hệ số ma sát tiếp xúc hai bền mặt kim loại thiết kế 0,3 ẩn “shear strain” đượ ụng đề ấ đăng kiể ầ ửtử ủcủa kết ế cấu ấ chân giàn khoan kiểu T-joint ể Hình Mơ hình phần (1) Để xác định kích thước lưới tối ưu hàng loạt mơ hội tụ thực cách hìnhvới tínhtốn tối ưu đổikích lưới thay Trong nghiên cứu này, kích thước lưới(2) thước của mô của vùng lân cận Kích thước phần tử chọn cho vùng va vùng va chạm 50% kích thước kích thước chạm (lưới mịn) là5×5 mm vùng lân cận (lưới thô) 10×10 mm, xem Hình Với (3) đó: 83 Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng lưới phù hợp để xác định xác ứng xử lực – chuyển vị Điều kiện biên vị trí bulong ngàm cứng bậc tự vị trí vòng gia cường cứng nối với hệ thống chân đế máy va chạm 3.2 Định nghĩa tính chất vật liệu Đối với mô va chạm, thuộc tính vật liệu xác định cơng thức đề xuất tác giả cộng tài liệu tham khảo [4] Các phương trình xây dựng cách sử dụng kết 7500 mẫu kéo bao gồm tải trọng tĩnh động với loại thép khác như: SS41, AH36, HSLA, HY-80, HY-100, Các giá trị ứng suất chảy, giới hạn bền, biến dạng tới hạn động độ bền kéo giới hạn thể theo giá trị tốc độ biến dạng ε ˙ Cần ý tốn va chạm ứng xử va chạm vật liệu phụ thuộc lớn vào tốc độ biến dạng Trong nghiên cứu này, tốc độ biến dạng thực phạm vi từ 10/s, 20/s, 50/s, 70/s, 100/s tới 150/s, xem Hình Khi xem xét đến trình nứt gãy tiêu chuẩn “shear strain” áp dụng đề xuất đăng kiểm DNV [21] σtr = Eεtr với < εtr ≤ εY,tr (1) εtr − εY,tr εHS ,tr − εY,tr σtr = σHS ,tr + K(εtr − εHS ,tr )n với εY,tr < εtr ≤ εHS ,tr (2) với εHS ,tr < εtr (3) σtr = σY,tr + σHS ,tr − σY,tr đó: σT,tr εT,tr − εHS ,tr σT,tr − σHS ,tr σT,tr − σHS ,tr K= εT,tr − εHS ,tr n (4) n= 0,5 E σY D ε = + 0,3 σY 1000σY 3,325 σT σY D ε = + 0,16 σY σY D E εHS D = + 0,1 εHS S 1000σY E εT D = − 0,117 ε 1000σ T 1,73 0,25 (6) 0,35 1/15 (7) 0,33 (8) ε 2,352 Y (5) σT σY 0,588 (9) σtr , εtr ứng suất thực biến dạng thực; σY,tr , σHS ,tr , σT,tr ứng suất chảy thực, ứng suất thực vị trí bắt đầu biến cứng ứng suất tới hạn thực vật liệu; εHS ,tr , εT,tr biến dạng thực vị trí bắt đầu biến cứng biến dạng tới hạn thực; σT D , σY D ứng suất tới hạn động ứng suất chạy động; εT , εT D biến dạng tới hạn biến dạng tới hạn động; εHS D , εHS S biến dạng động vị trí bắt đầu biến cứng biến dạng tĩnh vị trí bắt đầu biến cứng; εY , ε biến dạng tốc độ biến dạng tương đương 84 ế ạng tĩnh tạ đương ạn độ ị ắt đầ ế ế ứ ạng độ ế ị ắt đầ ốc độ ế ế ứ ế ạng tương Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 900 800 700 Ứng suất thực (MPa) 600 500 400 Quasi-static (0/s) 10/s 300 20/s 50/s 200 70/s 100/s 100 0.00 150/s 0.05 0.10 0.15 Biến dạng thực 0.20 0.25 0.30 Đườ4 Đường cong ứ ứng ấsuất-biến ế dạng thựcực đượ ụ phân tích số Hình áp dụng ố va chạm ạm đượ ể ện Hình Vậ ể ạm hình ữSetup cho ầnbài góc đượ Hình Vật thể va chạm hình ậ chữ ể V, phần góc tốn va chạm thể đượ bo trịn ả ửvới ệt Trong đố ớmơ hình, ể vật ầ thểừva R3D4 Do vật bánvậ kínhắ10 mm chạm giảtồn sử rắnlượ tuyệt kiểu phần từ R3D4 Do tồn lượng va chạm hấp thụ hoàn toàn mơ ẽ đượ ấ ụ ỏ hình ố chân giàn khoan Trong mô số, vận tốc va chạm mơ men qn tính gán với vật thể va ậ ố ạm mô men quán tính đượ ậ ể ột điể chạm điểm tham khảo ả 3.4 Kếtế mô ả phỏngỏsố ố Để Để khảo sát va chạm ả trình nứt gãy ứ vị ạtrí mối nối ị kiểuốT-joint ố thìể lượngthì lượ từ từ tăngạm lênđượ cho đếnừ xuất giữ nứt tănggãylên cho đế Tức tốc ứ độ va chạm ấ ệ tăng ứ lên ốc độ ạmnguyên đượ khối lượng va chạm Do đó, kết va chạm phân làm hai loại: (1) Chỉ xuất biến dạng tăng(2)lên ữ nứt gãy ối Do so đó,sánh kế biếnảdạng dẻo ạmcủa đượ dẻo; Xuất hiệnkhi biếnvẫdạng dẻo lượ vị trí mối nối.ạm Kết mơ ỉ ấ ệ ế ẻ ấ ệ ế ẻ ứ hình B2 mơ thí nghiệm thể Hình Kết hình dạng biến dạng thíbiến nghiệm gần sai B2 khácgiữa độ vĩnh vaịchạm ố kết ố Kếtmôquả so sánh dạng dẻonhư củanhau mô Sự hình mơsâu viễn lớn (d) mơ số so sánh với kết thử nghiệm khoảng 8,6% Biến dạng dẻo thí nghiệm thể Hình ế ả ỉ ằ ế cục xảy vị trí va chạm làm mặt cắt ngang trụ phụ (gia cường) bị bẹp xuống vàủcả ế ả bị võngỏ xuống Biến dạng ệ phát ần độhình hình oval, triểnnhau dần vềSự hai mối nối Ở này, thể thấy nơi vĩnhcóviễ rằngấ hầu hết ủnăng lượngỏva chạm ố hấp thụ ớbởi ế ảgia cường ệ tiếp xúc trực ả tiếp va chạm Năng lượng hấp thụ trụ nhỏ, xuất mối nối không ế ẻ ụ ộ ả ị ặ ắ ủ ụ có chuyển vị xảy ụHình (gia6 so cườ ẹ mơ ống oval, cho ế sánh kếtị số vàhình thí nghiệm mơ hình F1 Khácị với mơốhình trình ạng đượtrên, ểcác mơ ầ hình ề ố ốlượng Ở va chạm tăng lên vàể nóấgây ằra biếnầ dạng ế bày phía cho lượ gia cường trụ hiệngia tượng nứt gãy ạmvàđượ ấ Tuy ụ nhiên, ởi cường nơivẫn tiếchưa xảy ựra tạiếcác mối ạnối Nguyên nhân độ dày gia cường trụ tăng lên Do độ bền vị Năng lượ ấ ụ ủ ụ ấ ỏ ầu ấ ệ ố ố trí mối nối tăng lên đáng kể lượng va chạm truyền cho trụ gây biến dạng cho Vềể mặtị kếtả cấu nhà thiết kế khơng mong muốn điều xảy Trong trường hợp xấu 3.3 Setup toán va chạm họ mong gia cường hấp thụ phần lớn lượng va chạm đứt gãy vị trí mối nối Khi đó, trụ chân giàn khoan bảo vệ hệ thống kết cấu an toàn Khi lượng va chạm tăng lên mà vị trí mối nối khơng đủ cứng bị nứt gãy Trong trường hợp trụ bảo vệ, hấp thụ phần nhỏ lượng va chạm 85 ế ả ế ữ ỏ ệ Hình so sánh kết mơ số thí nghiệm cho mơ hình F1 Khác với Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE mơ hình trình bày phía trên, mơ hình lượng va chạm tăng lên gây biến dạng giaCơng cường vàdựng trụ Tuy nhiên, Thắng, Đ Q., cho cs /cả Tạp chí Khoa học nghệ Xây tượng nứt gãy chưa xảy mối nối Nguyên nhân độ dày gia cường trụ tăng lên Do độ bền vị trí mối nối tăng lên đáng kể lượng va chạm truyền cho trụ gây biến dạng cho B Về mặt kết cấu nhà thiết - kế khơng mong muốn điều xảy Trong trường hợp xấu họ mong gia cường hấp thụ phần lớn lượng va 194 chạm đứtHình gãy 5.tạiSovịsánh trí mối nối Khi đó,giữa cácmơtrụ chân giàn khoan kết biến dạng thí nghiệm cho mơ hình Bđược bảo Hình So sánh kết biến dạng mơ thí nghiệm cho mơ hình B2 vệ hệ thống sẽkết an tồnmơhơn Hìnhkết socấu sánh số thí nghiệm cho mơ hình F1 Khác với mơ hình trình bày phía trên, mơ hình lượng va chạm tăng lên gây biến dạng cho gia cường trụ Tuy nhiên, tượng nứt gãy chưa xảy mối nối Nguyên nhân độ dày gia cường trụ tăng lên Do độ bền vị trí mối nối tăng lên đáng kể lượng va chạm truyền cho trụ gây biến dạng cho Về mặt kết cấu nhà thiết kế khơng mong muốn điều xảy Trong trường hợp xấu họ mong gia cường hấp thụ phần lớn lượng va chạm đứt gãy vị trí mối nối Khi đó, trụ chân giàn khoan bảo vệ hệ thống kết cấu an toàn ả kết ếquả biến dạng ữ mơ phỏngỏvà thí nghiệm cho mơệhình F-1 Hình 6.ếSo sánh Khi lượng va chạm tăng lên mà vị trí mối nối khơng đủ cứng lượng va chạm gây biến dạng cục vị trí xung quanh mối gần đường hàn bị nứtPhần gãy.năng Trong trường hợp trụ bảo vệ, hấp thụ Cần ý vị trí nứt gãy xảy gần đường hàn vị trí mối hàn độ dày kết cấu phần nhỏ vaXây chạm Phần biến cục p chí Khoa Cơng dựng, NUCE tănghọc lên nhờ lượng nghệ bồi đắp vật liệu hàn So sánhlượng kết va mô chạm kết gây thí nghiệm cho dạng mơ hình E1 G-4 thể Hình Có thể thấy biên dạng vị trí phá hủy nứt gãy tạikhơng vị trímịn xung quanh mối gần đường hàn Cần ý vị trí nứt gãy xảy mà có hình cưa Ngun nhân vị trí tập trung ứng xuất cắt lớn gần đường hàn vị trí mối hàn độ dày kết cấu tăng lên nhờ bồi đắp vật liệu hàn So sánh vàỏ kết thí ệnghiệm cho mơ hình E1 ế kết ả ế ạmô ữ Khihiện lượngHình va chạm vị trí mối biên nối khơng cứngvịthìtrínóphá hủy thể tăng Có lên thểmà thấy dạngđủcủa bị nứt gãy trường hợpcưa trụ bảotại vệ,vịnótríchỉđó hấp ứng nứt gãy khơng mịn Trong mà cócáchình Ngun nhân tậpthụtrung phần nhỏ lượng va chạm Phần lượng va chạm gây biến dạng cục xuất cắt lớn vị trí xung quanh mối gần đường hàn Cần ý vị trí nứt gãy xảy gần đường hàn vị trí mối hàn độ dày kết cấu tăng lên nhờ bồi đắp vật liệu hàn So sánh kết mơ kết thí nghiệm cho mơ hình E1 thể Hình Có thể thấy biên dạng vị trí phá hủy nứt gãy khơng mịn mà có hình cưa Ngun nhân vị trí tập trung ứng xuất cắt lớn So sánh kết phákếthủy mơ vànghiệm thí cho nghiệm cho mơ hình E Hình So sánh phá hủy mơ phỏng thí mơ hình E-1 Tổng hợp kết so sánh mô số kết thí nghiệm thể Bảng Có thể thấy giá trị trung bình sai khác kết mô thực nghiệm không 5% 86 Thắng, ế Đ Q., ả cs ủ/ Tạp chí ữ Khoa họcỏCơng nghệ Xây dựng ệ 219 HìnhHình So sánh kết phá hủy mơ thí nghiệm cho mơ hình G-4 So sánh kết phá hủy mơ thí nghiệm cho mơ hình G-4 Tổng hợp kết so sánh mơ số kết thí nghiệm thể Bảng Có thể thấy giá trị trung bình sai khác kết mô cho tất trường hợp Độ biến thiên COV độ lệch chuẩn giá trị trung bình khơng q 8% vàkết thực khơngpháp qmơ %phỏng cho tất trường hợp Độ biến độ Có thể luậnnghiệm phương số xây dựng phát triển thiên COV nghiêngiữa cứu trịcao trung kếtphá ḷn pháp mơ có độlệch chínhchuẩn xác vàvàtingiá cậy Đặcbình biệtkhơng với cácq 8% tốn Có mơ thể hủy phương ngồi việc dự đốn gần xácsốđộđãlớn xây tải trọng vị táctrong dụng nghiên mà cịn cứu có u cầucódựđộđốn gầnxác dựngvàvàchuyển phát triển vàhình tin dạng cậy phá cao hủy mơ hình Trong nghiên cứu hai vấn đề giải tốt Vì vậy, Đặc biệt với tốn mơ phá hủy ngồi việc dự đốn gần sử dụng phương pháp mô số áp dụng để dự đoán ứng xử va chạm độ bền sau va xác độ lớn tải trọng chuyển vị tác dụng mà cịn có u cầu dự đốn gần chạm cho kết cấu chân giàn khoan cố định ngồi thực tế hình Bảng dạng 4,phá mơ Trong cứu cảchạm); hai vấn Db hủy đường kínhhình gianghiên cường (thanh bị va dd đề độ sâuđều biếnđược dạng Trong giải tốt Vì vậy, sử dụng phương pháp mơ số áp dụng để dự lớn sau va chạm; d0 khoảng cách trục trung hòa trước sau va chạm; Xm tỷ số sai khác mô phỏng/thực nghiệm; biến củachạm độ lệchcho chuẩn trung bìnhkhoan Xmcố /độđịnh lệch đốn ứng xử va chạmCOV độ bền thiên sau va kết((giá cấu trị chân giàn chuẩn), x%) ngồi thực tế đườ mơ giasốcườ ị độ ả Bảng So sánh kết với kết thí nghiệm ế Mơ hình ệ A1 A2 B2 C3 E3 F1 F2 G5 G6 H1 H2 H3 H4 H5 ấ Dàb (mm) ỷ ố ẩ ị 76 76 D89 114 89 114 114 76 76 90 90 90 90 90 ả Thí nghiệm ữ dd /Db (1) ủ ả ỏ ục trung hịa trướ ự Mơ d0 /Db dd /Db (2) (3) ế /độ ệ 0,56 1,35 Thí nghiệm 0,57 1,85 0,35 0,73 /D /D 0,30 0,24 0,67 0,72 56 35 0,82 0,90 0,52 0,51 57 85 0,55 0,38 35 73 0,66 0,60 0,55 0,26 0,58 0,31 0,62 0,37 0,55 0,26 0,51 0,27 ả Giá trị trung bình COV % 87 ỏ ệ ẩ d0 /Db (4) ố ế 0,59 1,41 Mô phỏng1,89 0,57 0,38 0,66 /D /D 0,32 0,25 0,71 0,68 59 41 0,88 0,96 0,57 0,49 57 89 0,59 0,41 38 66 0,71 0,66 0,53 0,28 0,63 0,35 0,57 0,40 0,58 0,31 0,55 0,25 Sai ế khác (MP/TN), độ Xm (3)/(1) (4)/(2) 1,086 1,070 1,052 1,071 1,107 1,071 1,075 0,966 1,093 0,917 1,057 1,097 0,907 1,049 0,933 1,048 1,065 0,968 1,023 1,098 0,907 1,085 1,071 1,116 1,077 1,199 0,929 1,052 5,12% 1,041 7,84% ả ệ 1,061 1,048 TN), 1,001 MP / 1,023 Giá trị trung bình Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng ỏ ả ảnh hưở ủ ố ự ế Trong đề ộ ố đị ự ế hoạt độ ị Trong đề tài này, giàn khoan cố định thực tế hoạt động vịnh Mexico lựa Mexico đượ ự ọn để ả ố kích thướ giàn khoan đượ ể chọn để khảo sát Các thông số kích thước giàn khoan thể với biểu đồ màu Hình ệ [22] Tổng ểu chiều đồ cao giàn khoan tính tới mặt ổ boongềlà 158 m ủChi tiết kích thước giàn khoan ặ thướ giàn khoan đượ thể Bảng ết kích ể ệ ả Mơ khảo sát ảnh hưởng tham số giàn khoan thực tế Hình Giàn đượđược khảo ả sát [22] Hình 9.khoan Giàn khoan ả ết kích thướ giàn khoan để ỏ Bảngề5 Chi tiết kích giàn kính khoan D để (mơ Độ ị ế ấu m) thướcĐường ,0 Tên vị trí kết cấu Chiều dài L (m) Đường kính D (m) Độ dày t (m) ,0 H1, H2, H3, H4 9,48 1,0 0,03 ,4 H5, H6, H7, H8 17,74 1,0 0,03 L1, L2, L3, L4 20,04 0,06 ,4 2,4 L5, L6, L7, L8 22,62 0,06 LD4 ,0 2,4 RD1, RD4, LD1, LD4 23,26 1,0 0,03 ,0 1,0 RD5, RD8, LD8 LD5, LD8 29,49 0,03 Hình dạng mũi lê tàu chở dầu thể Hình 10 Trong mơ số mũi lê mơ hình hóa vật rắn tuyệt đối Có nghĩa lượng va chạm hấp thụ hoàn toàn giàn khoan Do đó, khơng có biến dạng hay ứng suất xuất mũi lê Việc giả sử làm đơn giản hóa khối lượng phân tích Mơ hình phần tử điều kiện biên tốn va chạm thiết lập Hình 11 Kích thước lưới tối ưu chọn 200 mm × 200 mm Như tổng số phần tử chia 356718 phần tử Tàu va chạm trường hợp giả sử 5000 tấn, tốc độ va chạm m/s Vị trí va chạm thiết lập vị trí khác chân giàn khoan Bài tốn va chạm sử dụng mơ đun Dynamic/Explicit Abaqus Đối với mô số đánh giá độ bền sau va chạm, giải thuật Static/Riks áp dụng Thuật tốn chun dùng để tìm độ bền tới hạn kết cấu Thiết lập mơ hình mơ thể Hình 12 Tồn mơ hình cố định với điều kiện biên ngàm phần cuối bốn trụ 88 ố mũi lê mơ hình hóa vậ ắ ệt đối Có nghĩa lượ chia ỏlà 356718 phần tử ạm trườ ợp đượ ả ẽ đượ ấ ụ ởi giàn khoan Do đó, ấ ế ấ ốc độ ị ứạ ấ ấ ịện mũi ạm đượệ ả ếử ậ ẽởlàm đơn giả ối lượ ạm đượ ụ ằng mô đun Dynam ầ điề ệ ủ ạm đượ ế ập Hình 11 Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng ủ ích thước lưới tối ưu chọn 200 mm x 200 mm Như vậy tổng số phần tử chia 356718 phần tử ấ ốc độ ị ạm trườ ợp đượ ả ạm đượ ế ậ ị ạm đượ ụ ằng mơ đun Dynam ủ Hình 10 hình Mơ hình hóa tàu tàu đâm va có lê Hình 10 Mơ hóa đâm vamũi cóquả mũi Hình 10 Mơ hình hóa tàu đâm va có mũi Mũi tàu đâm va dạng lê Mũi tàu đâm va dạng lê Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE ột điể ảo (reference point) Điểm đượ ố ế ậ ự ỉ để ột phương chị ụ ế ạ ủ ị ạ ị trí gia cườ đượ ể ệ ị ả ọ ạm làm gia cườ ị ống kéo theo độ ủ ả Độ võng đượ ể ậ ấ ục trung hòa trướ ầ ằ ứ ạm tính theo phương song song vớ ặt nướ ị Hình 11 Mơ hình tử điều ầ phần điề ệ kiện biên ấ ả trườ ợ Đố ỏ ố đánh giá độ ề ả ật Static/Riks đượ ụ ật toán chuyên dùng để tìm độ ề ủ ế ấ ế ậ Tải thượng tầng ỏng đượ ể ệ ộ mô hình đượ ố đị ới điề ệ ầ ố ủ ố ụ ấ ầ ặt boong đượ Đố ụ ệ ầ điề ệ ỏ ố đánh giá độ ề ả ật Static/Riks đượ ật tốn chun dùng để tìm độ ề ủ ế ấ ế ậ ỏng đượ ể ệ ộ mơ hình đượ ố đị ới điề ầ ố ủ ố ụ ấ ầ ặt boong đượ ế ập đầu cho toán độ ề ạ Hình 12 Thiết lập đầu cho toán độ bền tới hạn sau va chạm Tất các phần tử mặt boong gán vào điểm tham khảo (reference point) Điểm khống chế bậc tự để lại phương chịu nén theo trục Y Biến dạng sau va chạm gian khoan bị va chạm vị trí gia cường thể 89 Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Trong phần này, ảnh hưởng vận tốc va chạm nghiên cứu bằ tănglàm vậnthanh tốc vagia chạm ban bị đầulõm vớixuống 2,0 m/s, 6,0độm/s, 8,0của m/s, 10 m/s Hình 13 Khi bị tải trọng va chạm cường và4,0 kéom/s, theo võng Độ võng nhận rõ tàu ràngđâm khiva solàsánh vớitấn trục trướclượng sau Khốithấy lượng 5000 Rõtrung ràng hòa vava chạm tỷ lệ th chạm Cần ý nghiên cứu góc va chạm tính theo phương song song với mặt bình phương vận tốc va chạm Hơn nữa, tốc độ biến dạng tỉ lệ tuyến ế ập đầu hợp cho toán độKhi ề vận tốc va chạm tăng dần chuyển vị tăn nước vị trí va chạm cho tất trường vận tốc va chạm 277 đặc biệt chuyển vị tăng với bước nhảy lớn tốc độ va chạm từ m/s trở ẫn đến bước nhảy lớn biến dạng gi bị nứt gãy thậm chí tách rời khỏi trụ vị trí mối nối Vì vậy, điểm không tham gia vào độ bền tổng thể kết cấu Sự g bền tới hạn với vận tốc khác so sánh với mơ hình nguyên vẹn đ Hình 16 Rõ ràng giảm độ bền tới hạn phụ thuộc lớn vào tố chạm, tốc độ va chạm tăng độ bền tới hạn chân giàn khoan càn 278 Trong trường hợp nghiên cứu mức độ giảm độ bền tới hạn lớn nh ghi nhận 90.2 % so vớivamơ hình ngun vẹn Chi tiết mức độ giảm độ Hình 13 Kết đâm ế mô ả ỏ sốốkhi giàn khoan bị ị đâm va tạitại gia gia cườcường hạn tổng hợp Bảng Khi lượ ạm tăng lên mà vị ố ối không đủ ứ ẽ Khi lượng mà ị ứ va chạm tăng lên Trong cácvịtrườ ợ ụ ẽ đượ ả ệ ấ ụthì ộnó sẽầ bị nứt ỏ ần lượ ỉ trí mối nối khơng đủỉ cứng gãy,lượ xem ế ạtrường ụ hợp ộ ị trụ ố ố ần đườ ầ Hình 14 [22] Trong ằ vệ,ị ứ đườ nhỏ ị ối hàn độ ủ ế ấu bảo hấp ỉthụả mộtần phần tăng lên nhờ ự ồi đắ ủ ậ ệ lượng va chạm Phần lượng va chạm Ảnh hưởng tốc độ va chạm gây biến dạng cục vị trí xung quanh mối nối gần đường hàn Cần ý vị trí nứt gãy xảy gần đường hàn vị trí mối hàn độ dày kết cấu tăng lên nhờ vịị trí thanhgia giacường cườ bồi đắp vật liệu hàn Hình 14 Va chạm vận tốc va chạm = m/s 4.1 Ảnh hưởng tốc độ va chạm vận tốc va chạm = m/s Nguyên vẹn (không bị va chạ vận tốc va chạm = m/s vận tốc va chạm = m/s Lực va chạm (kN) Lực nén (kN) Trong phần này, ảnh hưởng vận tốc va chạm cứu cách tăng vận tốc va chạm vận tốc vađược chạm = 8nghiên m/s vận tốc va chạm = m/s vận tốc va chạm = m/s vận tốc va chạm = 10 m/s ban đầu với 2,0 m/s, 4,0 m/s, 6,0 m/s, 8,0 m/s, 10 m/s 15 m/s Khối lượng tàu đâm va 5000 vận tốc va chạm = m/s vận tốc va chạm = 15 m/s vận tốc va chạm = 10 m/s Rõ ràng lượng va chạm tỷ lệ thuận với bình phương vận tốc va chạm v Hơn nữa, tốc độ biến dạng tỉ lệ tuyến tính với vận tốc va chạm v Khi vận tốc va chạm tăng dần chuyển vận vịtốc va chạm = 15 m/s tăng theo, đặc biệt chuyển vị tăng với bước nhảy lớn tốc độ va chạm từ m/s trở đi, xem Hình 15 Nguyên nhân dẫn đến bước nhảy lớn biến dạng gia cường bị nứt gãy chí tách rời khỏi trụ vị trí mối nối Vì vậy, thời điểm không Chuyển vị dọc trục (mm) Chuyển vị vị trí va chạm (mm) tham gia vào độ bền tổng thể kết cấu Sự giảm độ bền tới hạn với vận tốc khác so ể ị giảm Đườđộ bền tớiự hạn phụ ể ị ọ sánh với mơ hình ngun vẹn thể hiệnĐườ Hình ự16.–Rõ ràng Ảnh hưở ủ ốc độ ới độ ề ủ thuộc lớn vào tốc độ va chạm, tốc độ va chạm tăng độ bền tới hạn chân giàn khoan ả ổ mứcợ độ ếgiảmả độ bềnỏtới hạn lớn ậ ốđược ghi giảm Trong trường hợp nghiên cứu ậ tiết ố mứcạ độ giảm độĐộbền tớiế hạnạ được(mm) Lự nhận 90,2% so với mơ hình ngun vẹn Chi tổng hợp Bảng Sự phân bố thành phần ứng suất va chạm thể Hình 16 Có thể thấy thành phần ứng suất lớn xuất va chạm trường hợp ứng suất uốn với giá trị 829 MPa Tiếp theo thành phần ứng suất nén dọc trục với giá trị 695,7 MPa Trong thành phần ứng suất cắt chiếm chưa đến 50% hai thành phần với 315,6 MPa Có thể kết luận va chạm ứng xuất uốn thành phần nguy hiểm dẫn đến kết cấu ổn định 90 học ị Côngthanh giadựng cườ Thắng, Đ Q., cs / Tạpạchí Khoa nghệ Xây ạ ị gia cườ vận tốc va chạm = m/s 200000 300000 vận tốc va chạm = m/s vận tốc va chạm = m/s 180000 252000 kN vận tốc va chạm = m/s vậnvatốc va chạm = m/s vận tốc chạm = m/s 160000 vậnvatốc va chạm = m/s vận tốc chạm = m/s 140000 vận tốc vận tốc va chạm = va m/schạm = m/s vận tốc vận tốc va chạm = va m/schạm = m/s 200000 vận tốc vận tốc va chạm = va m/schạm = m/s Lực nén (kN) ẹ ẹ 60000 Lực nén (kN) Lực va chạm (kN) Lực va chạm (kN) vận va chạm = 10 m/s vận tốc vatốc chạm = 10 nghệ m/s Tạp chí Khoa học Cơng Xây dựng, NUCE 120000 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, vận tốc va chạm = 15NUCE m/s Công nghệ Xây dựng, NUCE vận tốcTạp va chạm 15 m/s chí= Khoa học 150000 100000 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 80000 ẹ ẹ 40000 Nguyên vẹn (không bị va chạm) Nguyên vẹn (không bị va chạm) 250000 vận tốc vận tốc va chạm = va m/schạm = m/s vận tốc chạm = 10 m/s vận tốc va chạm = 10vam/s vận tốc va chạm = 15vam/s vận tốc chạm = 15 m/s 100000 50000 20000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 500 1000 1500 Chuyển vị dọc trục (mm) 2000 2500 Chuyển vị dọc trục (mm) Chuyển vị vị trí va chạm (mm) Chuyển vị vị trí va chạm (mm) Đườ ự congựlực nén chuyển ể ịvị ểdọc ọ trục (a) Đường congựlực – – chuyển ểvị ị Đườ ự – ể ị ĐườĐườ(b) Đường ịụ ọ Ảnh hưở ủ ốc độ ới độ ề ủ Ảnh ốcvađộ bềnới Hình 15 Ảnh hưở hưởng củaủtốc độ chạm tới độ củađộ chânềgiànủkhoan ả ổ ợ ế ả ỏ ậ ố ả ổ ợ ậ ố Vận tốc va chạm ể ế ả ỏ ậ ố với ậ Bảng ố Tổng hợp kết mô Độ sâu biế vận tốc va chạm ựkhac nhauớ Độ ế (mm) Độ sâu biến dạng dd (mm) ự ụ ạn (kN) Lực nén tới hạn (kN) Intact case (mô hình nguyên vẹn) 252127 m/s 194 233451 (−7.41%) ố ầ ứ ấạm ể đượ ệ ự ốự ầ đượ ứ ầ 726 ấểạm ệđượ ạm ể ệ ể(−22.85%) m/sựầ ứ ự ố ấ ố ứ ấ ạm 194519 đượ ệ ệạm ạm trườ ợ trườ ấ ằ ể ấ ằ ầ 6ể m/s ứ ấ ểằấầ ấớứ ằ ấ ấ ầ ấớ ứ ệầấ ứấ ấớ1505 trườ ợ ấ ấ ệ ạm ấ ấ ấ ệ 115960 (−54.0%) ạm trườợ ợ ứ ấ ố ị ế ầ ứ ấ ọ ụ ứ ấ ố m/sịứ ầ ứ ấ ọ ụ ấứ ố ếấớ ố ớị ế ầ ứ ấ ọ ụ 2471 78678 (−68.79%) ị ế ầ ứ ấ ọ ụ MPa ị 695.7 MPa Trong khiphầ thành phầ ứ3432 ấchưa ắứ đế ếmấ chưa đếếm chưa ủ ị 695.7 Trong khiớị thành ứ ấ đóắkhi ếm 10 m/s 695.7 Trong thành phầ ịMPa 695.7 MPa Trong thành phầ ứ ắ ủấ56107 ắ (−77.75%) ếm đế chưa đế ủ ủ ằể ế ểậ ứế ằ ạậ ấ ằ ố24703 ứ (−90.2%) ấ ạứ ố ầ ầ15 m/s ầ ểầ ớế ậ ằể ế ậ5890 ứấ ố ấ ố ấ đế ấ ổn đị ầ ểầ ấ ẫnể ầđế ấế ầ ẫn ấ ểđế ấ ổn ấếể đị ẫn ế ấ ấ ổn đị ấ ẫn đế ế ấ ấ ổn đị (a) Ứng suất uốn (b) Ứng suất nén dọc trục (c) Ứng suất cắt (d) Ứng suất von Mises Ứng suất Ứng suất Ứng (b)suất Ứ ấ Ứ ỨỨ ấ Ứ ấỨất cắt Ứng suất ấ ắỨ nén ấ nén ấ nén ấ ỨắỨ Ứ ấ ắ ấ Ứ Hình 16 Phân bố thành phần ứng suất so sánh với ứng suất von Mises ốọ ụ ố ọ ốụ ọ ụ ọ ụ ố Ứng ấ suất von Quá trìnhố biến dạngố ầ ứấ nén ấứ thểấ ớhiện ứấ Hình ấ 17 Giai ầ chân ứ giàn ớứ ứtrọng ấ ốấ ầ khoan ứ ứố ấ ầ tải đoạn toàn ứng suất biến dạng trình va chạm chuyển sang tốn nén ếdướ chân khoan ả nén ệ ế ả ọng nén đượọng ể ảdướ ệđượ giàn ủaạkhoan chân giàn khoan dướnén ọng ể Tiếp ệ ể theo ế chân giàn ủaếkhoan chân dướ ảgiàn ểọngđượ ệnén đượ tải trọng nén tăng dần đến giá trị tới hạn sau đến kết cấu sụp đổ hồn tồn Hình 17 Giai đoạ ộ ứ ấ ế ạm Hình 17 Giai đoạ Giai ứ đoạấ ộ ứ ế ấ ạộ ứở ế ấ ế ạm Hình 17 ộGiai đượ Hình ạm đượ ạm đượ đượ theo giai 17 đoạn 2, 3đoạ ể ế ọng tăngđếdần đế ị ịạ ể ả ế ọng nénả đếảtăng ịnén ớđếtăng dần ểế ếọngtăng ọng nén ể nénảdần dần ị sau đế ế ấ ụp đổ ần lượt theo giai đoạ sau đế sau đóế đếấ sau ụp đổ ần lượt theo giai đoạ lượt theo giai đoạ ế đế ấ ụp đổế ấ ụp đổ ần lượt theoầngiai đoạ 91 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng ế ếạ giàngiàn khoan dướdướ ả ảọ ọ chân chân khoan va chạm vị trí mối nối va chạm hai mối nối va chạm trụ gia cường va chạm mối nối gần điều kiện biên phía boong 150000 vị trí gần điều kiện biên phía boong vị 4-tại trí mối nốimối gầnnối điều kiện biên phía boong Nguyên vẹn (không bị va chạm) 100000 vị trí mối nối vị trí hai mối nối 50000 Lực nén (kN) Lực va chạm (kN) 20000 Lực nén (kN) 40000 Lực nén (kN) Lực va chạm (kN) Lực va chạm (kN) Ảnh hưởng của vị trívịva Ảnh hưởng tríchạm va chạm ẢnhẢnh hưởng của vị trí va khảo sát sát 4tạivị4 trí gồm: 1vị trí hưởng vị đâm trí đâm va khảo vị bao trí bao gồm: vị va trí va Hình 17 Q trìnhếbiến ạdạng khoan tải trọngảnén ọ chân chângiàn giàn khoan dướ chạm mối nối,nối, 2vị trí hai hai mốimối nối nối củacủa trụ trụ chính, 3vị trí chạm mối vị va trí chạm va chạm chính, vị va trí va chạm trụ 4và vị mối nối nối gầngần điềuđiều kiệnkiện biênbiên ph ph chạm gia trụ cường gia cường trívịva tríchạm va chạm mối 4.2 Ảnh hưởng vị trí Ảnh hưởng vị va tríchạm va chạm CácCác đường congcong lực lực – chuyển vị ứng với với các vị trí va khác thể thể hiệnhiện đường – chuyển vị ứng vị đâm trí đâm va khác Ảnh hưởng vịcủa trí đâm va đâm khảo sát tạikhảo vị trísát baotại gồm: -trí vị trí va gồm: chạm Ảnh hưởng vị trí va vị bao mốivịnối, trí 2va Độ Độ sâu sâu của biếnbiến dạng vị chạm số 3sốlà3lớn nhấtnhất trí dạng tạitrí vị- va trítrí vavachạm làgialớn vì4 vị vị trí -chạm vị trí va chạm hai mối nối trụ chính, vị chạm trụ cường vị trí mối nối, vị trí va chạm hai mối nối trụ chính, vị trívava kết cấu bịmối nứt gãy rời khỏi liên kết độ hư ộ ủộvới ủcác vị trí kếttạicấu bịnối nứt vàkiện rờibiên khỏi liên kết Các đường ức ứclực độ– hạ hư hạụ vịụứng chạm gầngãy điều phía boong cong chuyển chạm trụ gia cường vị trí va chạm mối nối gần điều kiện biên ph 18 Độ biếnạng dạngvĩnh vịviễn trí va chạm sốđáng lớn đâm HìnhĐộ ụ vaụ ộkhácộnhau ề ị tríhiện đập Độ ủ sâu vĩnh viễn giảm kể kể ề thể ịva trítrong va đập ủ ếcủaếạng giảm đáng Các đường cong lực – chuyển vị ứng với vị trí đâm va khác thể vị trí kết cấu bị nứt gãy rời khỏi liên kết Rõ ràng mức độ hư hại cục cylinder ừớ ị tríịtheo hướhướ ọ ọủ ủ độ sâu biếnbiến dạng giảm dầndần đếnđến vị trí trí theo độ sâu dạng giảm vị trí phụ thuộc nhiều vào vị sâu trí vacủa đập.biến Độ sâu củatại biến dạng vĩnh viễn số giảm đáng kểvì vớitại vị tríđó Độ dạng vị trí va chạm lớn vị trí điều kiện biên độ ề sâuềớbiếnớạ dạng điều ố độ ớ kiện ựảm ảm độ ạớ giảm ấdầnấảđếnảvị trí ạị kiện ị biên.ịSự ịgiảm ố bền theođiều hướng dọcbiên củaựcylinder Và độ kết cấu bị nứt gãy rời khỏi liên kết ức độ hư hạ ụ ộ ủ tới hạn lớn xảy 37,4% so hìnhợngun vị ớtrí L/2 (vị trí số 2) vớiẹn Trong khisánh với trườ Trong ẹn Trong đómơ trườ ợ vẹn ụ ộ ề ị trí va đập Độ ủ ế ạng vĩnh viễn giảm đáng trường hợp va chạm vào gia cường (vị trí 3) độ giảm độ bền với 3,7% Như vậy, trí độ 3) độảm ảm ỉ 3.7% ới 3.7% gia gia cườcườ ị tríị 3) độ độ ề ề ỉ ới NhưNhư vậ vậ ị ị vịạ tríkể vaớchạm an tồn cho giàn khoan gia cường Quá trình biến dạng chân giàn ấ ấị trí theo hướ ọại ủ độ sâu biến dạng giảm dần đếnkhoan vị trí ại gia cườ ế ủ gia cườ ế ủ vị trí va chạm khác thể Hình 19 20 điều kiện ềkhác đượ ể ấểệ ảệ ị ị ố ạbiên ị ựị ảm ạmđộạm khác đượ ẹn 300000 Trong trườ ợ 80000 vị nối trí mối nối 1-va chạmvatạichạm vị trítại mối vẹn (khơng bị va chạm) NgunNgun vẹn (không bị va chạm) 2-va chạmvatạichạm haigiữa mốihai nốimối nối gia3-vacườ ị giatrícường 3) độ ảm độ ề ỉ250000ới 3.7% Như vậ ị tạicường trụ chạmvatạichạm trụ gia vị trí vị 1-tại trí mối nốimối nối điều kiện biên phía boong 4-va chạmvatạichạm mối nốimối gần nối điềugần kiện biên phía boong 60000 ấ ại gia cườ ếhaigiữa ủ vị trí vị 2-tại trí mốihai nốimối nối 200000 ị ạm khác đượ ể ệ trí trụ gia cường vị 3-tại trí trụvịgia cường 0 500 1000 1500 2000 2500 vị chạm (mm) ChuyểnChuyển vị điểm vađiểm chạmva(mm) (a) Đường cong lực – chuyển vị ĐườĐườ 000 3000 ể ự –ự – ển vị ị vị trí trụ gia cường 0 vị trí mối nối gần điều kiện biên 500 1000 1500phía boong 2000 vị dọc trục (mm) ChuyểnChuyển vị dọc trục (mm) (b) Đường cong lực nén chuyển vị dọc trục ĐườĐườ ự ự ọ ọụ ụ ới độ ủ vị dọc trục (mm) ạới độ ề ềủ Chuyển Hình 18 Ảnh hưởng vị trí va chạm tới độ bền chân giàn khoan ẢnhẢnh hưởhưở ủ ủị ị Chuyển vị điểm va chạm (mm) Đườ ự – ể ị Đườ ự ọ 92 Ảnh hưở ủ ị ới độ ề ủ ể yển ị vị ển vị ụ TạpTạp chíchí Khoa học Cơng Khoa học Côngnghệ nghệXây Xâydựng, dựng,NUCE NUCE Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng ị Vị trí va chạm Vị trí va chạm Vị trí va chạm Vị trí va chạm ị ế ả ỏng thay ị đổ ị ị Hình 19 Kết mơ thay đổi vị trí va chạm ế ị ả ỏng thay đổ ị ị ị ị ế ả ỏng độ ền thay đổ ị Vị trí va chạm Vị trí va chạm Vị trí va chạm Vị trí va chạm Ảnh hưởng kiểu đầu va chạm Hình 20 Kết20.quả mơ độ thay đổi vị chạm trí va chạm quảchân mơ độ bền bềnkhoan thay đổi vị tríbị va Trong thực tế,Hình kếtKết cấu đế giàn thường đâm va theo nhiều kịch 3.bản Ảnh hưởng cácchân kiểugiàn đầu khoan va chạm khác nhaucủ dụ va chạm với mũi tàu lê (hemisphere 4.3 Ảnh hưởng kiểu đầu va chạm Trong thực tế, kết cấu chân đế giàn thường bị đâm vahoặc theocónhiều kịch va chạm với mũi hình chưkhoan V (knife thể va bảnchạm khác dụ chân giàn khoan có thểthường va chạm mũi tàu kịch quảbản lê (hemisphere Trong thực cáchình kết cấu chân đế giàn khoan bị đâmvới kịch khác nhau, với mạntế,ítàu chữ nhật va Vítheo dụ,nhiều va chạm ví dụ chân giàn khoan va chạm với mũi tàu lê (hemisphere indenter), va chạm với va va chạm với mũi hình chưtrình V (knife loại tàu chân đế giàn khoan bày Bảng 4.5 mũi tàu hình chư V (knife-edge indenter) va chạm với mạn tàu hình chữ nhật (rectangular chạm với tàu hình chữtấn giàn Víđược dụ, cácđược kịch va chạm cứu này,mạn ba loại tàu 5000 với hình dạng khác áp dụng Ba loại kết indenter) Ví dụ, kịch vanhật chạm loại tàu chân đếđã khoan trình bày Trong cứuloại này, loại tàucó 5000 dạng vớitrình hình khác áp dụng Ba mũi loại Bảng hình cho tàu hình lầndạng lượt là:nhau loại mũi lê, loại củacấu cácđiển loại tàunghiên chân đế ba giàn khoan bày Bảng 4.5 kết cấu điển hình cho loại tàu có hình dạng là: loại mũi lê, loại mũi hình lưỡi dao lưỡi dao vàtàu loại5000 hìnhtấn chữvới nhật cứuhình này, hình dạng khác áp dụng Ba loại kết loại ba hìnhloại chữ nhật ể ấcác ềnày ạhìnhcủa lượt ủ là: ỡiloại trườmũi ợvào lê, ụ loại ộmũi Cóhình thể thấy độằng bền độ tới hạn sauớva trường hợp phụ thuộc nhiềuquả hình dạng cấu điển cho loại tàu cóchạm dạng lần 21 Trường hợpxem nghiêm trọng đâm va, xem ạng Hình mũi ề đâm đâmnhật va, Hình Trườ ợ va mũiọtàu hìnhấ lê hìnhmũi lưỡi dao loại hình chữ Trong trường hợp này, mức độ giảm độ bền giới hạn so sánh với mô hình nguyên vẹn 37,4% đâm va bởiể mũi hìnhđộquảềlê Trong ợ độ ảm độ ợề ớụ ộ ấ tàu chữạVtrườ ủ ức Khi tải trọng đặtằng kiểu mũi hình kiểu hình chữ nhật, mứcỗiđộtrườ giảm độ bền tới hạn ẹ ả ọng đặ ểu mũi ề ạng mũi đâm va, xem Hình Trườ ợ ọ ấ ữ ể ữ ậ ức độ93 ảm độ ề ới độ ề đâm va mũi tàu hình lê Trong trườ ợ ức độ ảm độ ề ớ ủ ẹ ị ần lượ ữ ẹ ể ữ ậ ả ức độ ảm độ ề ọng đặ ểu mũi ới độ ề Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE Như vậ Như vậ ớ ậ ậ ể ể ạng mũi tàu chữ ảnh hưở ất đến độ ề ạng mũi tàu chữ ảnh hưở ất đến độ ề ạng mũi khác Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng ạng mũi khác Bảngdựng, Thông số tàu đâm va Công nghệBảng NUCE số tàu đâm va Thông so sánh vớiTạp độchí bềnKhoa giớihọc hạn mơXây hình nguyên vẹn (không bị va chạm) 28,9% 35,1% Như vật thể va chạm có hình dạng mũi tàu chữ V có ảnh hưởng đến độ bền so với hình chínghệ Khoa họcdựng, CôngNUCE nghệ Xây dựng, NUCE dạng mũiNhư khác.vậ ậ ểTạp chí Khoa Cơng Xây họcTạp ạng mũi tàu chữ ảnh hưở ất đến độ ề ạng mũi khác Bảng Thông ạsốmũicủa tàu đâmảnh va tàuhưở chữ ậ ểNhư vậạ ậ ể ạng tàu chữạng mũi Thông số tàu đâm va ớBảng ạng mũi khác ạng mũi khác Như vậ Thông số tàu đâm va Bảng Thông Bảng số của7.tàu đâm va ịị ấấ ớn 76,0 ề ộ0 ấ 16,0 ớn nướ 4,2 ọ ả0 5000 ớn nướ ọ ả mũi va chạm hình lê mũi va chạm hình chữ V mũi va chạm hình chữ V Lực va chạm (kN) 5000 mũi va chạm hình chữ nhật mũi va chạm hình hình quảlê lê 70000 hình chữ V mũi va chạm hình chữhình V lê mũi va chạm Mũi va chạm hình lê Mũi va chạm hình chữ V Mũi va chạm hình chữ nhật 280000 240000 200000 20000 10000 0 (a) ự Đườ – ể (kN) Lực nén Lực nén (kN) nén(kN) Lực Lực va chạm (kN) 30000 Đườ ữ ậ ụ Mũi va chạm hình lê Mũi va chạm hình chữ V Mũi va chạm hình chữ nhật Ngun vẹnvẹn (khơng bị vabịchạm) Ngun (khơng va chạm) MũiMũi va chạm hìnhhình quảquả lê lê va chạm Nguyên vẹn (không bị va chạm) Chuyển vị điểm va chạm (mm) Chuyển vị điểm va chạm (mm) 40000 ị Tàu dịch vụụữcó ậmạn ữ ậ ị chữ nhật 71,0 20,0 3,5 5000 mũi va chạm hình chữ nhật mũi va chạm hình chữ nhật 50000 ạ Nguyên vẹn (không bị va chạm)Ngun vẹn (khơng bị va chạm) hình chữ nhật mũi va chạm mũi va chạm hình chữhình nhậtchữ V 60000 ụ ất đến độ ề ị ị ụụ ữ ữ ậ ậ 65,0 14,4 4,0 5000 ớn mũi va chạm hình lê 80000 ụ mũi chữ ị Tàu hàng ề rời ớn ớn ềề ộộ ớớ Chiều dài lớn ề nhấtớn(m) ề ộ ấấ Chiều rộng lớn (m)ấ ớn nướ ớn Mớn nước (m) ề ộ ớn ọ ả ớn nướ nướ Trọng ọọ ảảtải ấ Lực (kN) chạm(kN) vachạm Lựcva Tàu dịch vụ mũi chữ Vị Tàu dịch mũichữ chữ V ị vụ ụ mũi ề 90000 mũichữ chữ ụụmũi Lực nén (kN) ớớ ờờ Lực va chạm (kN) ềề ảnh hưở ất đến độ ề Lực nén (kN) 160000 MũiMũi va chạm hìnhhình chữchữ V V va chạm Mũi va chạm hình lê vahình chạm hình chữchữ nhậtnhật Mũi va chữ chạm Mũi vaMũi chạm V hình Chuyển vị dọc trục (mm) vị dọc trụcchữ (mm)nhật Mũi vaChuyển chạm hình ị ự – 120000 Đường ểự ị ọ ể ị cong lự Đườ ể ị dọc ụ ụ Ảnh hưở ủ Ảnh hưở ểu đầ ủ 80000 ểuớiđầ độ ề ủạ ới độ ề ủ Đề ấ ứ ấ ẩ ứứ ớẩ ứ Đề ạ 40000 ấ ề ứ ố ề ứ ẩ ố ứề ẫ ẩạ ứ ẫ ấ ề ỏ ức đượ ự đượ ự ỏ ức ự ự ẩ ề ỷ ệ ữaẩkíchề thước ủ thước ầ 0ửlướ độChuyển ủdọcửtrục ỏ Đầ800ủ ỷ ệ lướ ữa kích ủ ầvị400 (mm) độ ỏ Đầ 1200 Chuyển (mm) 500 1000 2500 ể vịể tại1500 ớđiểm va chạm ự ứ ựể ẩ Chuyển ể 2000 ể ứứChuyển ể vị dọc ẩtrụcế(mm) ứ ế vị dọc trục (mm) Chuyển vị điểm va chạm ấ ắ(mm) ẹp gia cườ ự ] ứ dự Chuyển vị ắtại điểm va chạm (mm) ấ ẹp gia cườ ộ ộ xâyựdự ] xây ứ ẩ ếvị ứẩ ấmớtôn ế ớạ ứ ạđáy vỏcong ấm tôn Đường cong lực – chuyển (b) Đường lựcđáy nénvỏvà chuyển vị dọc trục Đườ ể ự –ể chuyển Đườ ự đậtàu chở ứ ẩ ứứ vị va đậ ỏng đáy va đôi ầ đôi ự tàuể chở ị ầ ọ ự ẩ ứ ỏng đáy ế ả ệế ự ] đề ộ ấ ự ứ ả ệộ ] đề ấ ế ấ ứạ ế ấ 1600 Đườ ựự –– ểể ịị (b) Đườ ựụ ự ể ể ị vịọdọc Đườ Hình 21 Ảnh hưởng kiểu đầu va chạmĐườ tới độ bền chân giàn khoan Ảnh hưở ủ ểu đầ ới độ ề ủ ụ ụ Đề ấ ứ ẩ ứ Ảnh hưở ủ ểu đầ ới độ ề ủ ấ hưở ề ố ềạ ẩ ứề ẫ ủ Ảnh ủ ểuứđầ ới độ ấ cơng thứcứtiêu ẩ gãy ứ giới hạnớchoạbài tốn Đề Đề xuất chuẩnạnứt va đượ chạm ỏ ức ự ạự Đề ấ ứ ẩ ứ ấ ề ẩ ề ỷ ệ ữa kích thước ứ lướ ủ ố ầ ề độ ẩ ủứ ẫ ỏ Đầớ Có ấnhiều ềcơng trình nghiên cứu công ứ bố tiêuốchuẩn ề nứt gẫyẩgiới ứhạn ẫtrong ớbài tốn mơ ể ểỏ ự ứ ể ức ẩ ứđượ ếự ự ạcác công thức va chạm Nhìn chung xây dựng dựa tiêu chuẩn tỷ gia cườ ự ứ lệự ắ ẩ ỏề ỷ ấ ệ ữa ẹp ộ ầ ựử ức ] đượ xây dự kích thước lướ ủ độ ủ ỏ Đầ xây dựng kích thước lưới phần tử độ dày tơn vỏ Đầu tiên kể tới Peschmann [23] ẩ ề ỷẩ ệ ế ữaạkíchứ thước ớlướạ ủ ấmầ tônửđáy vỏ độ ủ ỏ Đầ chuẩn nứt gãy theo biến dạng ự cắt cho cỏctm cú np gia cng Hogstrăom v ế cs.ạ[24] công ểthứcể tiểu ểớ ứ ẩ ứ ỏngứva đậể đáy ầ ự ự dạng nứt ẩ đôi ứtàutônchở tiêu chuẩn biến gãy giới hạn]cho đáy vỏ tàu.ếEhlers ắ ểxâyểdựng ấếcôngả thức ẹp theo giaệ cườ ứạ ộ ự ]ộđề ựấ ứ xây ếdự ấ ắ phát triểnấẩcông thức cườ ộ vatôn ự đáy dự dầu dựa trênứ đập của] vỏ đáy đôixây tàu chở [25] ế ẹptiêu ạgiachuẩn ứ nứt gãyớ choạ mơ ấm kết thí nghiệm Bin cho cấuđáy mạn vỏ đôi tàu chở hàng Theo ế Liuạẩvà cs.ứứ[26] đề xuất công thức ấmkết ể ứẩ ỏng va đậtôn đáy đôi tàu chở ầ ự ể ế va đậấ đáyứ đôi tàu ếchởấ ầ ự ảứ ệ ẩ ứ ộ ự ỏng ] đề ế ả ệ ộ 94ự ] đề ấ ứ ế ấ Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng tiêu chuẩn quy phạm DNV RP-C204 [22] đề xuất công thức (10) sau: Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE t , le ε f = 0,02 + 0,65 le ≥5 t (10) đôitự,củquy phạm Đức GL [27] ẩ đề ủ xuất công thức tiêu chuẩn biến] dạng đề nứt ấ gãy giới Tương sau:gia cường công thức (11) hạn cho tônứvỏ tàu) có nẹp 𝑡 𝑙 𝜀𝑓 = 0.02 + 0.65 ( ), 𝑒 ≥ 𝑙 𝑡 t 𝑒 kết cấu đề ấ 0,056 +Đứ 0,54 Tương tự ] ứ ẩ ế le , l /t ≥ (11) e ứ ớε f ạ= ấ ỏ ẹp gia cường công thứ t kết cấu + 0,76 𝑡 0,079 kết cấu 0.056 + 0.54 le 𝑙 𝑒 𝜀𝑓 = { , 𝑙𝑒 /𝑡 ≥ 𝑡 + 0.76 kết cấu le độ dài0.079 phần tử chia lưới củathanh tôn vỏ tàu; t chiều dày tôn vỏ tàu vị trí va 𝑙𝑒 chạm độ ủ ầ chia lướ ủ ỏ ề ủ ỏ Hiện có nghiên cứu cơng bố kết tiêu chuẩn biến dạng nứt gãy giưới hạn cho chưa ị loại kết cấu kiểu cylinder Do đó, đề tài đề xuất công thức tiêu chuẩn biến dạng nứt gãy giới hạn dựa trênệ kếtạiquả chưathícónghiệm nghiên cứmơ ố cơng ế ảthức ề (12) Độẩ ế xác củaứ công thức giướ ạ COV ế ấlà 6,13% ểu cylinder Do đó, đề ẽ đề ấ so sánh với thí nghiệm với ứ ẩ cơng thứ ế ) Độ 𝑙 𝜀𝑓 = 0.471 ( 𝑒 ) ứ ủ ự lứe ε f = 0,471 −0,524 ế ả ệ ệ t −0.524 ỏ (12) 𝑡 le độ dài phần tử chia lưới; t chiều dày cylinder vị trí chân giàn khoan bị va ủ ầ chia lướ chạm độ ề ủ ị đề xuất ịtài vớiạ tiêu chuẩn trình So sánh tiêu chuẩn biến dạng nứt gãy giớiạ hạn ẩ ế ứ đượctrong đề ấHình 22 Cóớ thể thấy tiêu bày phía cho mơ tốn va chạm đượcớ thể ẩ trình bày phía cho mơ phỏ ạm ệ gần với đề xuất chuẩn mà tác giả đề xuất thấp so với tác giả khác Tuyđượ nhiên ểnó lại ể ấ ằ ấp so vớ ả quy phạm DNV RP-C204 (2010) ẩGL (2014).ả đề ấ ầ ới đề ấ ủ 1.0 Proposed equation Peschmann (2001) Ehlers (2009) Biến dạng nứt gãy giới hạn (-) 0.8 Hogström (2009) Bin Liu (2017) DNV (2010) 0.6 GL (2014) 0.4 0.2 0.0 (le / t ) ế ậ Hình 21 So sánh tiêu chuẩn nứt gãy cho tốn va chạm Hình 22 So sánh tiêu chuẩn nứt gãy cho toán va chạm 95 Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Kết luận Mục đích nghiên cứu khảo sát độ bền sau va chạm chân gian khoan cố định thực tế phương pháp mô số Dựa kết báo, số kết luận rút sau: - Phương pháp mô số phát triển nghiên cứu có độ xác độ tin cậy cao so sánh với kết thí nghiệm với độ sai khác trung bình 5,2% Do đó, áp dụng cho mơ đự đốn ứng xử va chạm độ bền sau va chạm kết cấu thực tế kiểu cylinder khơi để phát triển thiết kế nghiên cứu xây dựng công thức dự đoán vấn đề va chạm - Ảnh hưởng vận tốc va chạm lớn đến độ bền tới hạn chân giàn khoan Năng lượng va chạm tỷ lệ thuận với bình phương vận tốc va chạm v Tốc độ va chạm tăng độ bền tới hạn chân giàn khoan giảm Trong trường hợp nghiên cứu mức độ giảm độ bền tới hạn lớn ghi nhận 90,2% so với mơ hình ngun vẹn - Mức độ hư hỏng cục chân giàn khoan phụ thuộc nhiều vào vị trí va chạm Chiều sâu biến dạng lớn xảy L/2 giảm dần với vị trí theo hướng dọc chân giàn khoan tới vị trí đặt điều kiện biên Sự giảm độ bền tới hạn lớn xảy vị trí L/2 (vị trí số 2) với 37,4% so sánh với mơ hình ngun vẹn Trong trường hợp va chạm vào gia cường (vị trí 3) độ giảm độ bền với 3,7% có tượng nứt gãy xảy Có thể thấy vị trí va chạm an tồn cho giàn khoan gia cường - Khi xem xét ảnh hưởng hình dạng mũi tàu va chạm, trường hợp nghiêm trọng mũi tàu va chạm hình bán cầu kiểu mũi lê tàu dịch vụ Mức độ giảm độ bền giới hạn so sánh với mơ hình ngun vẹn va chạm tàu có mũi lê 37,4% Khi tải trọng đặt kiểu mũi hình chữ V kiểu hình chữ nhật, mức độ giảm độ bền tới hạn so sánh với độ bền giới hạn mô hình ngun vẹn (khơng bị va chạm) 28,9% 35,1% - Đề tài xây dựng thành cơng cơng thức dự đốn tượng nứt gãy dựa tiêu chuẩn biến dạng nứt gãy giới hạn cho tốn mơ va chạm cylinder Độ xác tin cậy công thức so sánh với kết thí nghiệm cơng thức nhà khoa học khác công thức đăng kiểm DNV GL Lời cám ơn Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển khoa học công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 107.01-2019.333 Tài liệu tham khảo [1] PSA (2009) Investigation of Big Orange XVIII’s collision with Ekofsk 2/4-W The Petroleum Safety Authority Norway [2] Daley, J (2013) Mumbai high north platform disaster Proto-Type, [3] Do, Q T., Muttaqie, T., Park, S.-H., Shin, H K., Cho, S.-R (2018) Predicting the collision damage of steel ring-stiffened cylinders and their residual strength under hydrostatic pressure Ocean Engineering, 169:326–343 [4] Do, Q T., Muttaqie, T., Shin, H K., Cho, S.-R (2018) Dynamic lateral mass impact on steel stringerstiffened cylinders International Journal of Impact Engineering, 116:105–126 [5] Walker, A C., McCall, S., Thorpe, T W (1987) Strength of damage ring and orthogonally stiffened shells—part I: Plain ring stiffened shells Thin-Walled Structures, 5(6):425–453 96 Thắng, Đ Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng [6] Walker, A C., McCall, S., Thorpe, T W (1988) Strength of damaged ring and orthogonally stiffened shells—Part II: T-ring and orthogonally stiffened shells Thin-Walled Structures, 6(1):19–50 [7] Ghazijahani, T G., Jiao, H., Holloway, D (2015) Experiments on Dented Steel Tubes under Bending Advances in Structural Engineering, 18(11):1807–1817 [8] Ghanbari Ghazijahani, T., Jiao, H., Holloway, D (2015) Experiments on locally dented conical shells under axial compression Steel and Composite Structures, 19(6):1355–1367 [9] Do, Q T., Le, D N C., Seo, B S., Shin, H K., Cho, S.-R (2019) Fracture response of tubular Tjoints under dynamic mass impact Developments in the Collision and Grounding of Ships and Offshore Structures, CRC Press, 75–84 [10] Harding, J E., Onoufriou, A (1995) Behaviour of ring-stiffened cylindrical members damaged by local denting Journal of Constructional Steel Research, 33(3):237–257 [11] Ronalds, B F., Dowling, P J (1988) Collision resistance of orthogonally stiffened shell structures Journal of Constructional Steel Research, 9(3):179–194 [12] Ronalds, B F., Dowling, P J (1987) A denting mechanism for orthogonally stiffened cylinders International Journal of Mechanical Sciences, 29(10-11):743–759 [13] Do, Q T., Muttaqie, T., Park, S.-H., Shin, H K., Cho, S.-R (2018) Ultimate strength of intact and dented steel stringer-stiffened cylinders under hydrostatic pressure Thin-Walled Structures, 132:442–460 [14] Do, Q T., Huynh, V V., Vu, M T., Tuyen, V V., Pham-Thanh, N., Tra, T H., Vu, Q.-V., Cho, S.-R (2020) A New Formulation for Predicting the Collision Damage of Steel Stiffened Cylinders Subjected to Dynamic Lateral Mass Impact Applied Sciences, 10(11):3856 [15] Cho, S.-R., Do, Q T., Shin, H K (2017) Residual strength of damaged ring-stiffened cylinders subjected to external hydrostatic pressure Marine Structures, 56:186–205 [16] Do, Q T., Park, S H., Cho, S R (2019) Ultimate strength formulae of intact and damaged ring-stiffened cylinders under external hydrostatic pressure Chinese Journal Ship Research, 14:25–34 [17] Cho, S.-R., Muttaqie, T., Do, Q T., Park, S H., Kim, S M., So, H Y., Sohn, J M (2019) Experimental study on ultimate strength of steel-welded ring-stiffened conical shell under external hydrostatic pressure Marine Structures, 67:102634 [18] Do, Q T., Huynh, V V., Cho, S.-R., Vu, M T., Vu, Q.-V., Thai, D.-K (2021) Residual ultimate strength formulations of locally damaged steel stiffened cylinders under combined loads Ocean Engineering, 225: 108802 [19] Thang, D Q (2020) Deriving formulations for forecasting the ultimate strength of locally dented ringstiffened cylinders under combined axial compression and radial pressure loads Science and Technology Development Journal, 23(3):640–654 [20] Do, Q T., Huynh, V N., Tran, D T (2020) Numerical studies on residual strength of dented tension leg platforms under compressive load Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) NUCE, 14(3):96–109 [21] Viet, V Q., Ha, H., Hoan, P T (2019) Evaluation of ultimate bending moment of circular concrete–filled double skin steel tubes using finite element analysis Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) - NUCE, 13(1):21–32 [22] DNV (2010) DNV-RP-C204: design against accidental loads Det Norske Veritas [23] Peschmann, J (2001) Energy absorption computations of ship steel structures under collision and grounding (translated from German language) PhD thesis Technical University of Hamburg [24] Hogstrăom, P., Ringsberg, J W., Johnson, E (2009) An experimental and numerical study of the effects of length scale and strain state on the necking and fracture behaviours in sheet metals International Journal of Impact Engineering, 36(10-11):1194–1203 [25] Ehlers, S (2010) The influence of the material relation on the accuracy of collision simulations Marine Structures, 23(4):462–474 [26] Liu, B., Villavicencio, R., Zhang, S., Soares, C G (2017) A simple criterion to evaluate the rupture of materials in ship collision simulations Marine Structures, 54:92–111 [27] Scharrer, M., Zhang, L., Egge, E (2002) Kollisionsberechnungen in schiffbaulichen Entwurfssystemen (Collision calculation in naval design systems) Bericht ESS Germanischer Lloyd 97 ... nhiên, chưa có công bố độ bền sau va chạm kết cấu chân giàn khoan cố định khơng có nẹp gia cường Do đó, nghiên cứu bổ sung thêm số kết đánh giá độ bền sau tai nạn đâm va loại kết cấu Ngày nay, phân... xử va chạm cố kết cấu lĩnh vực cơng trình biển Nó áp dụng số cơng trình ngồi khơi, bao gồm kết cấu chân giàn khoan Chi tiết số phương pháp mơ số độ bền cịn lại chân giàn khoan sau tai nạn đâm va. .. trí va chạm Vị trí va chạm Ảnh hưởng kiểu đầu va chạm Hình 20 Kết2 0.quả mơ độ thay đổi vị chạm trí va chạm qu? ?chân mô độ bền bềnkhoan thay đổi vị tr? ?bị va Trong thực tế,Hình kếtKết cấu đế giàn
Ngày đăng: 25/10/2021, 10:14
Xem thêm: