Tính toán kết cấu chân đế biển cố định bằng thép chịu tác động của tải trọng sóng

Tính toán tĩnh kết cấu chân đế

- Kết cấu chân đế bằng thép là một hệ khung không gian có các nút cứng chịu tác động của tải trọng công nghệ, của trọng lượng bản thân và tải trọng môi trường. Với tải trọng công nghệ cũng như tải trọng gió, bỏ qua ảnh hưởng của tác động động, khi cần thiết nhân với hệ số động kđ. Yếu tố tác động chủ yếu là sóng, trong trường hợp chu kỳ dao động riêng thứ nhất < 3 (giây) người ta có thể kể ảnh hưởng của sóng bằng cách nhân với hệ số động kđ.

Khi chu kỳ dao động riêng thứ nhất > 3 (giây) thì phải tính chính xác phản ứng động của tải trọng sóng (tải trọng sóng có chu kỳ dao động T = 3 ÷ 20 (s) xác định nội lực và phản ứng động theo phương pháp phần tử hữu hạn. - Khi xác định phản ứng của hệ ta phải giải hệ phương trình cân bằng Đalămbe viết theo ngôn ngữ ma trân:. - là véc tơ lực của nút ở hệ tọa độ tổng thể. Trước hết phải xác định tần số dao động riêng:. 5) Với M là ma trận khối lượng tác dụng tại nút ở hệ tọa độ tổng thể. Công thức trên là công thức của SBVL nó chỉ đúng trong trường hợp hệ thanh thuần túy. Phải kiểm tra ứng suất không những ở mép ngoài mà phải kiểm tra ở mép trong;.

Khi tính ứng suất phải kể đến hiệu ứng ngàm nút ở tiết diện gần nút (hiệu ứng ngàm của nút vào thành ống gây ứng suất);. Khi kiểm tra tiết diện các ống dàn khoan ta phải chia ra làm hai loại:. + Giữa nhịp không có hiệu ứng. + Các tiết diện ngay sát nút có hiệu ứng ngàm. - Ngoài nội lực tính ở trên, trong ống còn xuất hiện một ứng suất pháp do áp lực thủy tĩnh gây nên:. Xác định hệ số uốn dọc. Hệ số uốn dọc thanh chịu nén. - Lực nén tăng lên thì thanh bị mất ổn định. Vì vậy trong các công thức chịu nén người ta phải xét đến hệ số uốn dọc. - Trong công thức tính toán của cấu kiện chịu nén lệch tâm người ta đưa vào hệ số uốn dọc α > 1 nhằm mục đích tăng mômen tính toán : Mtt = α.M. σN- Ứng suất gây nên bởi lực nén:. σgh - Ứng suất tại đó kết cấu bắt đầu bị mất ổn định:. l0 =kL - Chiều dài tính toán phụ thuộc vào điều kiện liên kết hai đầu của thanh. Xác định hệ số k dựa vào toán đồ. Bằng cách tính hệ số:. lc - Chiều dài thực tế của thanh đang xét. Ib - Mô men quán tính của những thanh còn lại lb - Chiều dài của thanh tương ứng Ib. Cm: hệ số phụ thuộc dạng tác động của tải trọng. Áp lực thủy tính lên thành ống. - h: là chiều sâu của tiết diện đang xét;. Dưới tác dụng của lực hướng tâm phân bố đều sẽ xuất hiện:. Khi tính toán ta chia bài toán ra làm hai loại:. - Tiết diện giữa ống C-C. - Đầu ống, mép gần sát nút có hiệu ứng thành ống. Mặt cắt C-C thành ống chuyển vị tự do. Tại tiết diện giữa ống C-C. Cuối cùng tính toán được:. Tại tiết diện đầu ống A-A. Do thanh bị ngăn cản chuyển vị ở hai đầu. Biến đổi tương tự ta tìm được ứng suất như sau:. Người ta có thể xác định: σθ, σr. Tóm lại ứng suất trong thành ống đường kính r như sau:. Ứng suất do tải trọng và do áp lực thuỷ tĩnh. 1)Ứng suất do tải trọng.

Kiểm tra ứng suất của các tiết diện

Những công thức tính ứng suất và kiểm tra ứng suất nêu ở trên có thể sử dụng để tính toán giàn khoan thép nhưng trong quá trình thiết kế mỗi qui phạm (của mỗi nước) có những qui phạm riêng có những công thức khác nhau hệ số khác nhau nhưng đều chung một ý nghĩa.

Tính liên kết và kiểm tra nút chân đế

Đối với giàn khoan liên kết bu lông được sử dụng để gá lắp tạm sau đó phải hàn chết lại. Làm giảm chiều dài liên kết của bích làm cho chiều dầy bích nhỏ đi, tác dụng gián tiếp truyền lực qua ống 1, ống 2 tốt hơn tránh hiện tượng ứng suất tập trung do hình dáng kết thay đổi đột ngột và làm giảm biến dạng của kết cấu. Có tác dụng truyền lực trực tiếp qua ống 1 qua ống 2 phân bố lực từ ống 1 sang ống 2 đều hơn, để bố trí bu lông liên kết.

Ngoài ra ta thấy rằng các chi tiết trên được liên kết với ống, với sườn, bích bằng liên kết hàn góc vì vậy cấu tạo đường hàn, chiều cao đường hàn phải thỏa mãn điều kiện liên kết góc. - Từ Nb ta tìm được số bu lông cần phải phân phối trong vùng kéo. Chịu tác dụng của M, N, Q vì Q gây ứng suất nhỏ cho mặt bích (bỏ qua) M, N tìm được ứng suất nén và ứng suất kéo, người ta dùng biểu đồ ứng suất kéo và nén để kiểm tra mặt bích.

Fem - Diện tích ép mặt của bu lông lên mặt bích chính là diện tích của long đen, coi mặt bích là một bản ba cạnh chịu tác dụng lực phân bố đều.