Cựng với sự phỏt triển chung của Thế giới và nhu cầu thực tế đặt ra,
đối với nước ta từ những năm 1980 trở lại đõy, việc nghiờn cứu về cụng trỡnh biển đó được quan tõm và thực hiện một cỏch hệ thống. Nghiờn cứu, tớnh toỏn, thiết kế và thi cụng cỏc cụng trỡnh biển đó được cỏc cơ quan, tổ
chức, cỏc tập thể nhà khoa học trong nước thực hiện trờn nhiều phương diện, từ cỏc nghiờn cứu về điều kiện làm việc của cụng trỡnh, đặc điểm sử
dụng, cho đến cỏc nghiờn cứu tổng thể kết cấu với cỏc dạng tải trọng tỏc dụng, từng bước hoàn thiện tớnh toỏn sỏt hơn với điều kiện làm việc thực của cụng trỡnh. Trong [5], [6], [15], [16], [17] cỏc tỏc giả Hoàng Xuõn Lượng, Nguyễn Thỏi Chung và cỏc cộng sự đó cú những nghiờn cứu về
tương tỏc giữa kết cấu cụng trỡnh dạng cọc, tấm, vỏ, ống dẫn và nền san hụ, trong đú đó sử dụng “phần tử tiếp xỳc” để mụ tả tớnh liờn kết một chiều của nền. Trong cỏc cụng trỡnh này, cỏc tỏc giả giải quyết bài toỏn theo mụ hỡnh kết cấu và nền làm việc đồng thời, trờn cơ sở phương phỏp PTHH. Cỏc kết quả nghiờn cứu bước đầu gúp phần vào sự phỏt triển về phương phỏp tớnh trong nghiờn cứu tương tỏc giữa kết cấu cụng trỡnh và nền san hụ. Tỏc giả
Nguyễn Tiến Khiờm và cỏc cộng sự [9] đó dày cụng nghiờn cứu và đưa ra cỏc cơ sở khoa học cho việc xõy dựng và khai thỏc cụng trỡnh biển di động trờn vựng biển Việt Nam. Tỏc giả Phạm Khắc Hựng và cỏc cộng sự [8] đó nghiờn cứu, đưa ra được những đỏnh giỏ cú ý nghĩa khoa học, thực tiễn quý bỏu về điều kiện kỹ thuật mụi trường biển và nền múng cụng trỡnh, từ đú xỏc định được những luận chứng kinh tế, kỹ thuật nhằm giỳp ớch trong việc xõy dựng cỏc cụng trỡnh biển vựng nước sõu tại Việt Nam. Tỏc giả Lờ Anh Tuấn [23] đó nghiờn cứu và tớnh toỏn hệ thanh khụng gian tương tỏc với tải trọng súng biển ngẫu nhiờn, trong đú tải trọng súng biển được coi là quỏ trỡnh ngẫu nhiờn dừng, chuẩn và được mụ tả bởi hàm mật độ phổ, sử dụng
phương phỏp mụ phỏng số Monter Carlo với cỏc hàm giả ngẫu nhiờn đầu vào, xử lý cỏc thể hiện của kết quả đầu ra tương ứng để mụ tả phản ứng
động của hệ. Trong [23] tỏc giả đó khảo sỏt hai lớp bài toỏn: cú xột đến và khụng xột đến tương tỏc giữa tải trọng súng biển và hệ thanh, qua đú thu
được cỏc kết quả phản ỏnh phản ứng động ngẫu nhiờn của hệ. Tuy nhiờn mụ hỡnh tớnh chưa xột đến tương tỏc giữa kết cấu và nền (giả thiết kết cấu
được ngàm cứng với nền). Gần đõy, Lờ Tõn [21] đó tập trung nghiờn cứu bài toỏn tương tỏc giữa kết cấu cụng trỡnh đường ống trong nền san hụ dưới tỏc dụng đồng thời của của ỏp lực trong và tải trọng súng xung kớch do nổ
gõy ra trờn bề mặt nền. Cũng theo hướng này, Nguyễn Tất Ngõn [19] đó đi sõu nghiờn cứu, giải quyết vấn đề tổng quỏt hơn của bài toỏn tương tỏc giữa kết cấu cụng trỡnh và nền san hụ dưới tỏc dụng đồng thời của cỏc tổ hợp tải trọng: lực thuỷ tĩnh và súng xung kớch, lực thuỷ tĩnh và tải trọng động đất. Mụ hỡnh tớnh được tỏc giả sử dụng là mụ hỡnh biến dạng phẳng với kết cấu dạng hộp rỗng, song nội dung nghiờn cứu cú thể phỏt triển tớnh toỏn đối với cỏc kết cấu cụng trỡnh cú mặt cắt bất kỳ. Trong [19] và [21], cỏc tỏc giả đó sử dụng “phần tử tiếp xỳc” 4 điểm nỳt, mụ tả thành cụng tớnh liờn kết một chiều của nền cho bài toỏn biến dạng phẳng. Nghiờn cứu ảnh hưởng của súng phủ lờn cỏc kết cấu giàn khoan, Đào Như Mai [18] đó sử dụng cỏc lý thuyết súng Airy, súng Stocke bậc 5, súng Tromans và lý thuyết hàm dũng
để tớnh toỏn tải trọng súng tỏc dụng lờn kết cấu, với mụ hỡnh thay thế nền bằng hệ lũ xo: thẳng đứng, ngang và xoay tại cỏc điểm rời rạc, tỏc giả đó tớnh toỏn tỏc động của súng phủ đến phản ứng động của giàn khoan. Cỏc tỏc giả Nguyễn Đụng Anh, Ngụ Hồng Huệ, Vũ Đức Thanh, Đặng Ngọc Anh, Đào Bắc Sơn [1] nghiờn cứu tổng quan về tương tỏc cọc – nền san hụ – súng nổ, kết quả nghiờn cứu là tài liệu tham khảo, ứng dụng tốt cho cỏc cụng trỡnh múng cọc trờn cỏc đảo san hụ xa bờ. Tỡm hiểu nguyờn nhõn và
nghiờn cứu giảm dao động cho kết cấu cụng trỡnh biển DKI được nhúm cỏc tỏc giả Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đụng Anh, Phạm Ngọc Nam, Hoàng Xuõn Lượng, Đỗ Sơn [26] thực hiện, trong đú đó kết hợp giữa nghiờn cứu lý thuyết và thực nghiệm nhằm giảm dao động cho cụng trỡnh DKI bằng thiết bị tiờu tỏn năng lượng dạng con lắc – lũ xo. Trong cụng trỡnh này, để tớnh toỏn lý thuyết, cụng trỡnh DKI được mụ hỡnh hoỏ bởi hệ
thanh khụng gian, thay thế nền bằng lũ xo đàn hồi theo phương thẳng
đứng và phần chõn kết cấu được ngàm chặt theo phương ngang.
Kenji Kawano ở đại học Kagoshima, Nhật bản [53] đó nghiờn cứu cụng trỡnh biển ngoài khơi dạng hệ thanh phẳng chịu tỏc dụng của tải trọng súng biển ngẫu nhiờn, tải trọng được cho dưới dạng hàm mật độ phổ của chiều cao mặt súng, cụng trỡnh biển được xem liờn kết ngàm cứng với đỏy biển. Tỏc giả đó sử dụng phương phỏp PTHH và thuật toỏn lặp Newton Rapshon để giải bài toỏn động lực học phi tuyến. Năm 2010, Po-Yen Chang, Hsien Hua Lee, Guo-Wei Tseng và Pei-Yin Chung [57] đó sử dụng phương phỏp PTHH giải bài toỏn kết cấu giàn phẳng, chịu tải trọng súng biển, trong đú liờn kết giữa kết cấu và nền được xem là ngàm cứng, tớnh chất tương tỏc giữa cụng trỡnh và nền san hụ khụng được xem xột đến. Nhúm tỏc giả Jamaloddin Noorzaei, Samsul Imran Bahrom, Mohammad Saleh Jaafar, Waleed Abdul Malik Thanoon và Shahrin Mohammad trường
đại học Putra, Malaysia [47] đó nghiờn cứu tải trọng súng biển tỏc dụng lờn cụng trỡnh theo lý thuyết súng tuyến tớnh Airy và súng Stoke bậc 5, tải trọng súng biển được xỏc định theo cụng thức Morison. Ứng dụng cỏc lý thuyết súng này, cỏc tỏc giả đó sử dụng phương phỏp PTHH tớnh toỏn kết cấu với mụ hỡnh thanh dạng hỡnh trụ trũn, liờn kết cứng với đỏy biển và chịu tỏc dụng của tải trọng súng biển, qua đú so sỏnh kết quả phản ứng
Cỏc tỏc giả WangTeng, Huajun Li, Kuithua Wang và cộng sự ở trường cao
đẳng cụng trỡnh, Đại học biển, Trung Quốc [70] đó nghiờn cứu cỏc đặc trưng dao động của kết cấu cụng trỡnh biển kiểu Jacket dạng hệ thanh khụng gian khi cú kể đến liờn kết giữa kết cấu cụng trỡnh và nền, trong đú nền được thay thế bởi hệ cỏc lũ xo Kelvin (Hỡnh 1.8).
Hỡnh 1.8. Mụ hỡnh thay thế nền bằng cỏc lũ xo Kelvin [70]
Theo đú tải trọng súng biển được cho dưới dạng hàm mật độ phổ của chiều cao mặt súng, tải trọng tỏc dụng lờn phần tử thanh được xỏc định theo cụng thức Morison. Cỏc tỏc giả đó sử dụng phương phỏp giải tớch, phương phỏp tuyến tớnh húa thống kờ để tuyến tớnh húa cỏc yếu tố phi tuyến trong cụng thức Morison. Đối với phần kết cấu trong nền, cỏc tỏc giả đó thay thế nền bằng cỏc liờn kết đàn hồi và cản nhớt theo mụ hỡnh nền Kelvin, cỏc thụng số được xỏc định thụng qua đặc trưng cơ lý của nền. Kết quả đó thu được cỏc đỏp ứng của hệ trong miền tần số và khảo sỏt ảnh hưởng của nền đến phản ứng động của hệ. Đõy là cụng trỡnh nghiờn cứu cú bước tiến mới về mụ hỡnh tớnh, tuy nhiờn với việc thay thế nền bằng cỏc liờn kết đàn hồi và cản nhớt chỉ phản ỏnh cục bộ tương tỏc giữa kết cấu và
nền tại cỏc điểm liờn kết, cỏc đặc trưng của lũ xo được lấy thụng qua đặc trưng của nền cũn chưa sỏt thực tế, khú thực hiện. Trong cụng trỡnh nghiờn cứu của mỡnh, cỏc tỏc giả Choong-Yul Son, Kang-Su Lee, Jung-Tak Lee, Keon-Hoon Kim, đại học INAH, Hàn Quốc [38], đó nghiờn cứu ứng xử động lực học của cụng trỡnh biển kiểu Jacket chịu tỏc dụng đồng thời của tải trọng súng biển, tải trọng giú và cỏc tải trọng của cỏc bộ phận sàn cụng tỏc gõy ra theo hai mụ hỡnh hệ thanh phẳng và hệ thanh khụng gian. Tải trọng súng biển và giú được tớnh theo cụng thức Morison. Phương phỏp giải tớch được sử dụng để phõn tớch phản ứng động cho hệ thanh phẳng, cũn đối với hệ thanh khụng gian cỏc tỏc giả sử dụng phương phỏp PTHH kết hợp phương phỏp phõn tớch mode để phõn tớch phản ứng động của hệ
theo cỏc dạng dao động riờng đầu tiờn. Trong cụng trỡnh này, quan điểm liờn kết cứng tuyệt đối giữa cụng trỡnh và nền vẫn được cỏc tỏc giả sử
dụng. Năm 2010, trong nghiờn cứu của mỡnh, nhúm tỏc giả Harish. N, Sukomal Mandal, Shanthala B [44] đó cụng bố kết quả nghiờn cứu về cụng trỡnh biển kiểu Jacket theo mụ hỡnh hệ thanh khụng gian, trong đú cú xột
đến ảnh hưởng đồng thời của tải trọng giú và súng biển, kết cấu được liờn kết ngàm với đỏy biển. Tải trọng súng biển ngẫu nhiờn với hàm mật độ phổ được giả thiết là phổ P-M và được xỏc định theo cụng thức Morison, vận tốc giú được xem là khụng đổi. Trong cụng trỡnh này, để giải bài toỏn cỏc tỏc giả đó sử dụng phương phỏp phõn tớch mode để đưa hệ về mụ hỡnh đơn giản, qua đú xỏc định lực súng và phản ứng động của kết cấu trong miền thời gian. Tỏc giả Syed Khaleeq Ahmad [61] tập trung nghiờn cứu nhằm
điều khiển dao động đối với kết cấu giàn khoan dưới tỏc dụng của tải trọng giú, trong đú tỏc giả quan niệm kết cấu liờn kết ngàm cứng với nền san hụ. Trong cụng trỡnh nghiờn cứu của mỡnh, cỏc tỏc giả Katta Venkataramana, Kenji Kawano và Susumu Yoshihara [52] đó giải quyết khỏ trọn vẹn bài
toỏn cụng trỡnh giàn khoan chịu tỏc dụng của tải trọng súng biển và động
đất theo mụ hỡnh bài toỏn phẳng, trong đú cú xột đến hiệu ứng của thiết bị
tiờu tỏn năng lượng TMD gắn trờn kết cấu. Kết quả đỏp ứng động về
chuyển vị của hệ được cỏc tỏc giả đưa ra và từ đú cho thấy tỏc dụng tớch cực của thiết bị tiờu tỏn năng lượng TMD. Cũng theo mụ hỡnh bài toỏn phẳng, liờn kết ngàm cứng với nền, chịu tỏc dụng của tải trọng súng được cỏc tỏc giả Pliou C., Shinozuka M. và Chen Y.N. [56] nghiờn cứu và đạt
được một số kết quả nhất định. Phõn tớch ứng xử cơ học của kết cấu hệ
thanh phẳng, ngàm cứng với nền chịu tỏc dụng của tải trọng giú được cỏc tỏc giả Samuel D.Amoroso và Marc L. Levitan [62] tập trung nghiờn cứu, trong đú vận tốc giú được xem là khụng đổi. Bằng việc phõn tớch sự làm việc của kết cấu giàn khoan dưới tỏc dụng của tải trọng súng, giú và dũng chảy, trong cụng trỡnh của mỡnh, tỏc giả Haritos N. [43] đó giới thiệu về
phương phỏp phõn tớch và thiết kế cụng trỡnh giàn khoan. Cụng trỡnh cụng bố cú tỏc dụng tốt cho việc tham khảo phục vụ tớnh toỏn, thiết kế cỏc cụng trỡnh dạng này. Tỏc giả Gerhard Ersdal [40] đó tập trung nghiờn cứu tớnh toỏn kết cấu cụng trỡnh biển hệ thanh theo 2 mụ hỡnh: bài toỏn phẳng và bài toỏn khụng gian, trong đú liờn kết giữa cụng trỡnh và nền được xem là ngàm cứng, hệ chịu tỏc dụng của tải trọng súng và giú. Nghiờn cứu tớnh toỏn kết cấu tua bin giú ngoài biển chịu tỏc dụng của tải trọng súng và cú xột đến tải trọng do quạt giú sinh ra được Jonkman.J.M. [49] cụng bố, trong đú kết cấu được xem là liờn kết cứng tuyệt đối với nền. Bằng phương phỏp PTHH, kết hợp việc ỏp dụng phần mềm tớnh toỏn chuyờn dụng, tỏc giả Syahrul Izwan Bin Ayob [65] đó tập trung nghiờn cứu phản ứng động của kết cấu cụng trỡnh biển hệ thanh dưới tỏc dụng của động đất, trong đú liờn kết giữa kết cấu và nền cũng được xem là ngàm cứng.