(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu, tính toán thi công lắp đặt chân giàn khoan tự nâng phù hợp với đkiện việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI THANH TÀI NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN THI CÔNG LẮP ÐẶT CHÂN GIÀN KHOAN TỰ NÂNG PHÙ HỢP VỚI ÐIỀU KIỆN VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 SKC004936 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI THANH TÀI NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN THI CƠNG LẮP ĐẶT CHÂN GIÀN KHOAN TỰ NÂNG PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60 520103 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI THANH TÀI NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN THI CƠNG LẮP ĐẶT CHÂN GIÀN KHOAN TỰ NÂNG PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60 520103 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm2016 LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian gần hai năm học lớp 2015A nhận nhiều bảo, giúp đỡ quý thầy cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa khí, Phịng đào tạo sau đại học quý thầy cô khác với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho suốt thời gian học tập trường Và đặc biệt, xin trân trọng cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Phương góp ý, hướng dẫn tơi suốt q trình làm luận văn tốt nghiệp Nếu khơng có lời hướng dẫn, dạy bảo q thầy đề tài tơi khó hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp ban lãnh đạo Cơng ty Cổ phần Chế tạo Giàn khoan Dầu khí giúp đỡ tạo điều kiện cho thực hồn thành đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn! Bùi Thanh Tài iv MỤC LỤC Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Mục lục ix Danh sách chữ viết tắt xii Danh sách hình xiii Danh sách bảng xv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan giàn khoan tự nâng 1.2 Các cơng trình nghiên cứu tiền đề 1.3 Tính cấp thiết 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đối tượng nghiên cứu CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 11 2.1 Tổng quan giàn khoan tự nâng 90m nước 11 2.2 Phân loại giàn khoan tự nâng 12 ix 2.3 Giới thiệu giàn khoan tự nâng 90m nước 14 2.4 Cơ sở hạ tầng trang thiết bị thi công 16 2.5 Các phương pháp lắp đặt 19 2.6 Đánh giá, lựa chọn phương pháp thi công 24 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP DÙNG CẨU LỚN 27 3.1 Tính tốn cẩu nhấc, lắp dựng đoạn chân 27 3.2 Tính tốn, kiểm tra áp lực 33 3.3 Tính tốn độ bền kết cấu trạng thái cẩu 37 x CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 45 4.1 Chi phí 45 4.2 Tính tốn, thiết kế 45 4.3 An toàn 46 4.4 Phương án thi công 50 CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH LẮP DỰNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP DÙNG CẨU LỚN 51 5.1 Phân chia đoạn chân 51 5.2 Lập quy trình thi cơng 54 CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ 62 6.1 Kết đạt 62 6.2 Kết luận kiến nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 1: BẢN VẼ CẨU LẮP CÁC ĐOẠN CHÂN PHỤ LỤC 2: SƠ ĐỒ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG NỀN BÃI PV SHIPYARD PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ TÍNH TỐN BỀN TRONG TRẠNG THÁI CẨU xi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT PV Shipyard Công ty cổ phần chế tạo giàn khoan dầu khí PVN Tập đồn dầu khí Việt nam Bộ gá trượt Kết cấu khung đường trượt khung trượt Khung đường trượt Kết cấu khung dầm giàn có kết cấu hai đường trượt Khung trượt Là kết cấu khung giàn đặt khung đường trượt Hull Thân giàn AISC – ASD Tiêu chuẩn thiết kết cấu thép Hoa Kỳ API American Petroleum Institute IMO International Maritime Organization AWS American Welding Society ABS American Bureau of Shipping QC Quality Control HSE Helth-Safety-Environment JACKET Chân giàn khoan cố định JACK UP Giàn khoan tự nâng xii DANH SÁCH CÁC HÌNH xiii xiv Project Page 37 of 45 Object Name State Scoping Method Geometry Type Suppressed Define By Coordinate System X Component Y Component Z Component Magnitude Direction TABLE 66 Model (A4) > Static Structural (A5) > Loads Fixed Support Pressure Force Fully Defined Scope Geometry Selection Faces 16 Faces Faces Definition Fixed Support Pressure Force No Components Vector Global Coordinate System -121.6 Pa (ramped) 121.6 Pa (ramped) Pa (ramped) 9.6183e+005 N (ramped) Defined FIGURE Model (A4) > Static Structural (A5) > Pressure file:///C:/Users/BuiThanh/AppData/Roaming/Ansys/v140/Mechanical_Report/Mechanical_ 8/6/2016 Project Page 38 of 45 FIGURE Model (A4) > Static Structural (A5) > Force Solution (A6) file:///C:/Users/BuiThanh/AppData/Roaming/Ansys/v140/Mechanical_Report/Mechanical_ 8/6/2016 Project Page 39 of 45 TABLE 67 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution Object Name Solution (A6) State Solved Adaptive Mesh Refinement Max Refinement Loops Refinement Depth Information Status Done TABLE 68 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Solution Information Object Name Solution Information State Solved Solution Information Solution Output Solver Output Newton-Raphson Residuals Update Interval 2.5 s Display Points All FE Connection Visibility Activate Visibility Yes Display All FE Connectors Draw Connections Attached To All Nodes Line Color Connection Type Visible on Results No Line Thickness Single Display Type Lines TABLE 69 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Results Object Name Total Deformation Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain State Solved Scope Scoping Method Geometry Selection Geometry All Bodies Definition Type Total Deformation Equivalent (von-Mises) Stress Equivalent Elastic Strain By Time Display Time Last Calculate Time History Yes Identifier Suppressed No Results Minimum m 1165.4 Pa 5.8268e-009 m/m Maximum 9.4419e-004 m 1.5566e+008 Pa 7.7831e-004 m/m Minimum Occurs On CirPattern4[6] Trim/Extend24[4] Maximum Occurs On LPattern1[28] CirPattern4[2] Information Time s Load Step Substep Iteration Number Integration Point Results file:///C:/Users/BuiThanh/AppData/Roaming/Ansys/v140/Mechanical_Report/Mechanical_ 8/6/2016 Project Page 40 of 45 Display Option Material Data Averaged LeTo MMCL1 TABLE 70 LeTo MMCL1 > Constants Density 7850 kg m^-3 Coefficient of Thermal Expansion 1.2e-005 C^-1 Specific Heat 434 J kg^-1 C^-1 Thermal Conductivity 60.5 W m^-1 C^-1 Resistivity 1.7e-007 ohm m TABLE 71 LeTo MMCL1 > Compressive Ultimate Strength Compressive Ultimate Strength Pa TABLE 72 LeTo MMCL1 > Compressive Yield Strength Compressive Yield Strength Pa 7.1706e+008 TABLE 73 LeTo MMCL1 > Tensile Yield Strength Tensile Yield Strength Pa 6.2053e+008 TABLE 74 LeTo MMCL1 > Tensile Ultimate Strength Tensile Ultimate Strength Pa 4.6e+008 TABLE 75 LeTo MMCL1 > Isotropic Secant Coefficient of Thermal Expansion Reference Temperature C 22 TABLE 76 LeTo MMCL1 > Alternating Stress Mean Stress Alternating Stress Pa Cycles Mean Stress Pa 3.999e+009 10 2.827e+009 20 1.896e+009 50 1.413e+009 100 1.069e+009 200 4.41e+008 2000 2.62e+008 10000 2.14e+008 20000 1.38e+008 1.e+005 1.14e+008 2.e+005 file:///C:/Users/BuiThanh/AppData/Roaming/Ansys/v140/Mechanical_Report/Mechanical_ 8/6/2016 Project Page 41 of 45 8.62e+007 Strength Coefficient Pa 9.2e+008 Strength Exponent -0.106 1.e+006 TABLE 77 LeTo MMCL1 > Strain-Life Parameters Ductility Ductility Cyclic Strength Coefficient Exponent Coefficient Pa 0.213 -0.47 1.e+009 Cyclic Strain Hardening Exponent 0.2 TABLE 78 LeTo MMCL1 > Isotropic Elasticity Temperature C Young's Modulus Pa Poisson's Ratio Bulk Modulus Pa Shear Modulus Pa 2.e+011 0.3 1.6667e+011 7.6923e+010 TABLE 79 LeTo MMCL1 > Isotropic Relative Permeability Relative Permeability 10000 LeTo N20CL6 TABLE 80 LeTo N20CL6 > Constants Density 7850 kg m^-3 Coefficient of Thermal Expansion 1.2e-005 C^-1 Specific Heat 434 J kg^-1 C^-1 Thermal Conductivity 60.5 W m^-1 C^-1 Resistivity 1.7e-007 ohm m TABLE 81 LeTo N20CL6 > Compressive Ultimate Strength Compressive Ultimate Strength Pa TABLE 82 LeTo N20CL6 > Compressive Yield Strength Compressive Yield Strength Pa 6.8948e+008 TABLE 83 LeTo N20CL6 > Tensile Yield Strength Tensile Yield Strength Pa 5.8605e+008 TABLE 84 LeTo N20CL6 > Tensile Ultimate Strength Tensile Ultimate Strength Pa 4.6e+008 TABLE 85 LeTo N20CL6 > Isotropic Secant Coefficient of Thermal Expansion Reference Temperature C 22 file:///C:/Users/BuiThanh/AppData/Roaming/Ansys/v140/Mechanical_Report/Mechanical_ 8/6/2016 Project Page 42 of 45 TABLE 86 LeTo N20CL6 > Alternating Stress Mean Stress Alternating Stress Pa Cycles Mean Stress Pa 3.999e+009 10 2.827e+009 20 1.896e+009 50 1.413e+009 100 1.069e+009 200 4.41e+008 2000 2.62e+008 10000 2.14e+008 20000 1.38e+008 1.e+005 1.14e+008 2.e+005 8.62e+007 1.e+006 Strength Coefficient Pa 9.2e+008 Strength Exponent -0.106 TABLE 87 LeTo N20CL6 > Strain-Life Parameters Ductility Ductility Cyclic Strength Coefficient Exponent Coefficient Pa 0.213 -0.47 1.e+009 Cyclic Strain Hardening Exponent 0.2 TABLE 88 LeTo N20CL6 > Isotropic Elasticity Temperature C Young's Modulus Pa Poisson's Ratio Bulk Modulus Pa Shear Modulus Pa 2.e+011 0.3 1.6667e+011 7.6923e+010 TABLE 89 LeTo N20CL6 > Isotropic Relative Permeability Relative Permeability 10000 LeTo N25HN TABLE 90 LeTo N25HN > Constants Density 7850 kg m^-3 Coefficient of Thermal Expansion 1.2e-005 C^-1 Specific Heat 434 J kg^-1 C^-1 Thermal Conductivity 60.5 W m^-1 C^-1 Resistivity 1.7e-007 ohm m TABLE 91 LeTo N25HN > Compressive Ultimate Strength Compressive Ultimate Strength Pa TABLE 92 LeTo N25HN > Compressive Yield Strength Compressive Yield Strength Pa 7.7221e+008 TABLE 93 LeTo N25HN > Tensile Yield Strength file:///C:/Users/BuiThanh/AppData/Roaming/Ansys/v140/Mechanical_Report/Mechanical_ 8/6/2016 Project Page 43 of 45 Tensile Yield Strength Pa 6.8948e+008 TABLE 94 LeTo N25HN > Tensile Ultimate Strength Tensile Ultimate Strength Pa 4.6e+008 TABLE 95 LeTo N25HN > Isotropic Secant Coefficient of Thermal Expansion Reference Temperature C 22 TABLE 96 LeTo N25HN > Alternating Stress Mean Stress Alternating Stress Pa Cycles Mean Stress Pa 3.999e+009 10 2.827e+009 20 1.896e+009 50 1.413e+009 100 1.069e+009 200 4.41e+008 2000 2.62e+008 10000 2.14e+008 20000 1.38e+008 1.e+005 1.14e+008 2.e+005 8.62e+007 1.e+006 Strength Coefficient Pa 9.2e+008 Strength Exponent -0.106 TABLE 97 LeTo N25HN > Strain-Life Parameters Ductility Ductility Cyclic Strength Coefficient Exponent Coefficient Pa 0.213 -0.47 1.e+009 Cyclic Strain Hardening Exponent 0.2 TABLE 98 LeTo N25HN > Isotropic Elasticity Temperature C Young's Modulus Pa Poisson's Ratio Bulk Modulus Pa Shear Modulus Pa 2.e+011 0.3 1.6667e+011 7.6923e+010 TABLE 99 LeTo N25HN > Isotropic Relative Permeability Relative Permeability 10000 LeTo MMCL2 TABLE 100 LeTo MMCL2 > Constants Density 7850 kg m^-3 Coefficient of Thermal Expansion 1.2e-005 C^-1 Specific Heat 434 J kg^-1 C^-1 Thermal Conductivity 60.5 W m^-1 C^-1 Resistivity 1.7e-007 ohm m file:///C:/Users/BuiThanh/AppData/Roaming/Ansys/v140/Mechanical_Report/Mechanical_ 8/6/2016 Project Page 44 of 45 TABLE 101 LeTo MMCL2 > Compressive Ultimate Strength Compressive Ultimate Strength Pa TABLE 102 LeTo MMCL2 > Compressive Yield Strength Compressive Yield Strength Pa 6.8948e+008 TABLE 103 LeTo MMCL2 > Tensile Yield Strength Tensile Yield Strength Pa 5.8605e+008 TABLE 104 LeTo MMCL2 > Tensile Ultimate Strength Tensile Ultimate Strength Pa 4.6e+008 TABLE 105 LeTo MMCL2 > Isotropic Secant Coefficient of Thermal Expansion Reference Temperature C 22 TABLE 106 LeTo MMCL2 > Alternating Stress Mean Stress Alternating Stress Pa Cycles Mean Stress Pa 3.999e+009 10 2.827e+009 20 1.896e+009 50 1.413e+009 100 1.069e+009 200 4.41e+008 2000 2.62e+008 10000 2.14e+008 20000 1.38e+008 1.e+005 1.14e+008 2.e+005 8.62e+007 1.e+006 Strength Coefficient Pa 9.2e+008 Strength Exponent -0.106 TABLE 107 LeTo MMCL2 > Strain-Life Parameters Ductility Ductility Cyclic Strength Coefficient Exponent Coefficient Pa 0.213 -0.47 1.e+009 Cyclic Strain Hardening Exponent 0.2 TABLE 108 LeTo MMCL2 > Isotropic Elasticity Temperature C Young's Modulus Pa Poisson's Ratio Bulk Modulus Pa Shear Modulus Pa 2.e+011 0.3 1.6667e+011 7.6923e+010 TABLE 109 LeTo MMCL2 > Isotropic Relative Permeability Relative Permeability file:///C:/Users/BuiThanh/AppData/Roaming/Ansys/v140/Mechanical_Report/Mechanical_ 8/6/2016 Project Page 45 of 45 10000 file:///C:/Users/BuiThanh/AppData/Roaming/Ansys/v140/Mechanical_Report/Mechanical_ 8/6/2016 S K L 0 ... tầng, người tiềm thi công lắp đặt tối ưu Việt Nam  Mục tiêu Làm chủ công nghệ thi công lắp đặt chân giàn khoan tự nâng: - Nắm vững phương án thi công lắp đặt chân giàn khoan tự nâng giới áp dụng... Nghiên cứu, phân tích, tìm hiểu tài liệu chun ngành thi? ??t kế, thi công chân giàn khoan tự nâng phục vụ việc tính tốn, thi? ??t kế thi cơng lắp đặt chân giàn khoan tự nâng 90m nước phù hợp với điều... tích, tính tốn phương án thi công lắp đặt chân giàn khoan phương pháp dùng cẩu lớn - Xây dựng quy trình thi cơng lắp đặt chân giàn khoan tự nâng khả thi, an toàn phù hợp với thực tế sở vật chất, thi? ??t