II. Ví dụ tính toán
2.1Tải trọng
2. Bài toán Inplace
2.1Tải trọng
a. Tĩnh tải:
- Tải trọng bản thân của kết cấu sẽđược chương trình SACS tựđộng tính toán - Các tải trọng thiết bị gồm: Piping, Tank, Padeye được cho trong bản tóm tắt
No Load ID Case Description Factor Weight Basic (kN)
Factored Weight (kN) A. SKID Self Weight (DEAD)
1 SACS Self Weight (Dry) 1.15 31.73 36.490
B. SKID Appurtenances (APP)
2 TANK Tank 1.15 294.3 338.445
3 PIPING Piping and equipment 1.15 49.05 56.408
4 PADEYE Padeye for lifting 1.15 6 6.900
Factored Weight 438.242
b. Tải môi trường: bao gồm tải trọng gió, được tính toán với chu kỳ 1 năm cho điều kiện vận hành bình thường(4 kN) và chu kỳ 100 năm cho điều kiện gió bão(6 kN).
c. Tổ hợp tải trọng:
Tổ Hợp Cơ Bản
Load Combination Basic Load
DEAD APP
SKID 1.15 1.15
Tổ Hợp Tải Trọng Trong điều Kiện Vận Hành Bình Thường Load
Cases OPR1 OPR2 OPR3 OPR4 OPR5 OPR6 OPR7 OPR8 Load Combinations
SKID 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 OW01 1.00 OW02 1.00 OW03 1.00 OW04 1.00 OW05 1.00 OW06 1.00 OW07 1.00 OW08 1.00
Tổ Hợp Tải Trọng Trong điều Kiện Gió Bão Load Cases Load Combinations STR1 STR2 STR3 STR4 STR5 STR6 STR7 STR8 SKID 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 SW01 1.00 SW02 1.00 SW03 1.00 SW04 1.00
Load
Cases STR1 STR2 STR3 STR4 STR5 STR6 STR7 STR8 Load Combinations
SW05 1.00 SW06 1.00 SW07 1.00 SW08 1.00 2.2Trình tự tính toán - Khởi động SACS từ màn hình Desktop. Chọn Modeler như hình vẽđể lập mô hình kết cấu.
- Chọn Create new model.
- Tạo hệ lưới:vào Joint => Grid Tạo 4 điểm ở cao độ 0 T ư ơ n g t ự t ạ o
các điểm ở các cao độ còn lại, đặt tên các điểm theo mức cao độđể dễ dàng quản lý. - Khai báo tiết diện:vào Property => Member Group
Đặt tên và chọn các thông số như hình trên,tương tự cho các Group khác.
Được kết quả:
Trong đó cá nhóm: WVE là thanh chân trụ
PH là thanh tròn
X1, X2, X3 là các thanh xiên (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
H1, H2, H3, H31, H4 là các thanh ngang - Vẽ các phần tử thanh:vào Member => Add
Chọn Group label phù hợp, kích chọn các nút để vẽ phần tử.Lúc này được kết cấu như
hình vẽ:
- Chia nhỏ phần tửđể vẽ các thanh xiên
+ Chia đôi các thanh ngang ở cao độ +7,7m bằng cách vào Member => Devide => Ratio from A
+ Chia điểm 2 thanh ngang như bản vẽ mặt bằng +5.5m ởđầu đề bằng cách vào Member => Devide => Distance from joint A(hoặc B) tùy trường hợp:
- Tiếp tục vẽ các thanh xiên nhưđã trình bày. - Hiển thị dạng 3D của kết cấu:
Trước tiên vào File => Setting: ở mục Default section library chọn ACSI 13thđể cập nhật tiết diện thép mới nhất.Sau đó, kích vào biểu tượng như hình vẽ sau:
- Dời các thanh thép vềđúng cao độ(do các cao độ hiện tại nằm ở trục thanh thép) Vào Display => Plane => XY: kích chọn 1 điểm trên mặt phẳng cao độ cần chọn => Apply
Làm tương tự lần lượt với các cao độ còn lại. - Gán điều kiện biên: Joint => Fixilities: chọn 4
nút chân kết cấu, gán điều kiện biên là
111000(SACS dùng 6 ký sốđể mô tảđiều kiện biên, 1 là khóa,0 là tự do, ở trường hợp này, chân kết cấu không được phép chuyển vị,nhưng có thể xoay)
Để kiểm tra nút đã được khai báo điều kiện biên chưa, ta vào Display => Labeling => Joint chọn Fixity
- Khai báo chiều dài thực tế: Member => Detail
Chọn các thanh đã bị chia nhỏở các bước trên, kích chọn Effective length rồi nhập chiều dài thực tế của phần tử.(mục đích là để các phần tử mà ta đã chia nhỏđể tạo nút
ở các bước trên làm việc đúng với thực tế)
Với các thanh đứng ta cần hiệu chỉnh cả Ly và Lz theo chiều dài thực tế, trong ví dụ
- Nhập tải trọng:
+ Tank: thùng nặng 294,3kN, phân bốđều lên 4 điểm đặt, mỗi điểm nhận tải trọng là 73,57kN.
+ Pedeye: mỗi Pedeye nặng 1,5 kN
+ Piping:phân bố không đều lên các điểm, lần lượt là: 19,620kN;13,734kN;9,81kN;5,886kN.
Vào Load => Joint :chọn điểm gán tải trọng,nhập giá trị như hình vẽ:
P
Tương tự với tải PAD(Pedeye) và PIPING
Kiểm tra các tải trọng đã gán vào Load => Display/Modify + Tải gió:
Khai báo tải trọng gió: vào Environment => Loading => Seastate(tải trọng môi trường)
Tương tự với Load condition OW2,3,4,5,6,7,8, chú ý tương ứng với từng trường hợp là các hướng gió 45,90,135 độ…
Làm tương tự với điều kiện gió bão SW1,2,3,4,5,6,7,8,chú ý vận tốc gió là 33,1m/s. Gán tải trọng:vào Load => Joint: chọn 4 nút truyền lực, nhập các giá trị như hình vẽ:
Tương tự với các trường hợp: OW3 Fx=0;Fy=1 OW4 Fx=-0,57;Fy=0,57 OW5 Fx=-1;Fy=0 OW6 Fx=-0,57;Fy=-0,57 OW7 Fx=0;Fy=-1 OW8 Fx=0,57;Fy=-0,57 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường hợp gió bão nhập tương tự, chỉ khác độ lớn: SW3 Fx=1,5 SW4 Fx=-1,06;Fy=1,06 SW3 Fx=0;Fy=1,5 SW4 Fx=-1,06;Fy=1,06 SW5 Fx=-1,5;Fy=0 SW6 Fx=-1,06;Fy=-1,06 SW7 Fx=0;Fy=-1,5 SW8 Fx=1,06;Fy=-1,06 + Tải trọng bản thân:
Có 2 cách khai báo tải trọng bản thân: Cách 1: vào Load => Selfweight:
Cách 2:vào Enviroment => Loading => Deadload
- Tổ hợp tải trọng:vào Load => Combine load condition CombSKID:
Tương tự với các tổ hợp:
OPR2,OPR3,OPR4,OPR5,OPR6,OPR7,OPR8;STR1,STR2,STR3,STR4,STR5,STR6, STR7,STR8.
- Giải bài toán:lưu và đóng của sổ SACS Precede, tại màn hình khởi động SACS vào tag Analysis Generator
Kích chọn kiểu tính toán: là Statics,ở dòng Element check kích vào Edit Element Check Option,ở phần Code Criterial kích chọn Model Default chọn WSD AISC 13th/API RP2A 21th.(chọn tiêu chuẩn kiểm tra)
Ở dòng SACS Section Library kích chọn American (AISC 13th)
Ở dòng Input file, kích vào SACS Model File, kích vào biểu tượng 3 chấm, chọn file vừa lưu lại ở bước trên.
Kích RUN ANALYSIS để tiến hành giải bài toán. 2.3Kết quả
Để xem kết qủa tính toán ta mở file psvdb, vào Display => Labeling=> Member chọn Max Combined ta được kết quả như hình vẽ:
Các thanh đều làm việc bé hơn khả năng chịu lực,nên kết cấu an toàn.
3. Bài toán Lifting
Bài toán Lifting cũng có thể lập mô hình tính toán như các bước của bài toán Inplace, nhưng SACS cho phép ta thao tác trên file text,bằng cách Edit file, ta tận dụng tối đa
được các file đã thực hiện, lược bỏ, hoặc copy các dòng lệnh để mô hình hóa bài toán nhanh chóng hơn.
3.1Tải trọng
Tương tự In-place nhưng bỏ phần tải gió và thêm tải do thay đổi trọng tâm điểm cẩu. Các tổ hợp tải trọng được cho trong các bảng sau:
Description Factor Remark Weight Contingency 1.15
A dynamic load factor, DAF 1.35 To apply for all the SKID members A dynamic load factor, DAF 2.00 To apply for incoming SKID members connected to lift points.
Basic Load Combinations
No Combination Load Basic Load Cases
No Combination Load Basic Load Cases DEAD APP CGS1 CGS2 CGS3 CGS4 1 LFT0 1.15 1.15 2 LFT1 1.15 1.15 1.00 3 LFT2 1.15 1.15 1.00 4 LFT3 1.15 1.15 1.00 5 LFT4 1.15 1.15 1.00 Lifting Load Combination
No Load Combination Basic Load Combination
LFT0 LFT1 LFT2 LFT3 LFT4 1 LF01 1.35 2 LF02 2.00 3 LF11 1.35 4 LF12 2.00 5 LF21 1.35 6 LF22 2.00 7 LF31 1.35 8 LF32 2.00 9 LF41 1.35 10 LF42 2.00 3.2Trình tự tính toán
Kéo thả file model Inplace vào biểu tượng Edit file để chỉnh sửa, mở một File tính toán lifting mẫu, kéo thả vào Edit file.
- Từ file mẫu, copy đoạn code sau đè lên phần đầu của file inplace(phần bên trên GRUP):
LDOPT SFINOPNF+Z1.0250007.850000 GLOBMN MPTNPNP K SKID LIFTING ANALYSIS
LCSEL LF01 LF02 LF11 LF12 LF21 LF22 LF31 LF32 LF41 LF42 LFT0 LFT1 LCSEL LFT2 LFT3 LFT4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
UCPART 0.5000.5001.0001.000
- Tạo thêm Group Sling bằng cách copy dòng lệnh sau đưa vào file inplace GRUP SL0 7.000 3.300 2.0008.00042.80 1 1.001.00 0.500 1.00-4 GRUP SL1 7.000 3.300 2.0008.00042.80 1 1.001.00 0.500 1.00-4 GRUP SL2 7.000 3.300 2.0008.00042.80 1 1.001.00 0.500 1.00-4 GRUP SL3 7.000 3.300 2.0008.00042.80 1 1.001.00 0.500 1.00-4 GRUP SL4 7.000 3.300 2.0008.00042.80 1 1.001.00 0.500 1.00-4 - Thêm phần tử Sling bằng cách copy các dòng lệnh:
MEMBER 2003HOK0 SL0 N000111000011 MEMBER 2005HOK0 SL0 N000111000011 MEMBER 2011HOK0 SL0 N000111000011 MEMBER 2013HOK0 SL0 N000111000011 MEMBER 2003HOK1 SL1 N000111000011 MEMBER 2005HOK1 SL1 N000111000011 MEMBER 2011HOK1 SL1 N000111000011 MEMBER 2013HOK1 SL1 N000111000011 MEMBER 2003HOK2 SL2 N000111000011 MEMBER 2005HOK2 SL2 N000111000011 MEMBER 2011HOK2 SL2 N000111000011 MEMBER 2013HOK2 SL2 N000111000011 MEMBER 2003HOK3 SL3 N000111000011 MEMBER 2005HOK3 SL3 N000111000011 MEMBER 2011HOK3 SL3 N000111000011 MEMBER 2013HOK3 SL3 N000111000011 MEMBER 2003HOK4 SL4 N000111000011 MEMBER 2005HOK4 SL4 N000111000011 MEMBER 2011HOK4 SL4 N000111000011 MEMBER 2013HOK4 SL4 N000111000011
- Sữa tên các nút móc cẩu cho đúng model đang tính toán: MEMBER 4001HOK0 SL0 N000111000011 MEMBER 4002HOK0 SL0 N000111000011 MEMBER 4003HOK0 SL0 N000111000011 MEMBER 4004HOK0 SL0 N000111000011 MEMBER 4001HOK1 SL1 N000111000011 MEMBER 4002HOK1 SL1 N000111000011 MEMBER 4003HOK1 SL1 N000111000011 MEMBER 4004HOK1 SL1 N000111000011 MEMBER 4001HOK2 SL2 N000111000011
MEMBER 4002HOK2 SL2 N000111000011 MEMBER 4003HOK2 SL2 N000111000011 MEMBER 4004HOK2 SL2 N000111000011 MEMBER 4001HOK3 SL3 N000111000011 MEMBER 4002HOK3 SL3 N000111000011 MEMBER 4003HOK3 SL3 N000111000011 MEMBER 4004HOK3 SL3 N000111000011 MEMBER 4001HOK4 SL4 N000111000011 MEMBER 4002HOK4 SL4 N000111000011 MEMBER 4003HOK4 SL4 N000111000011 MEMBER 4004HOK4 SL4 N000111000011 - Xóa bỏ các liên kết chân kết cấu:
- Tạo 5 điểm cẩu: JOINT HOK0 0. 0. 6.-92.200 60.000 111111 JOINT HOK1 -1. 0. 6.-57.200-20.000 62.000 111111 JOINT HOK2 0. 0. 7.-27.200-20.000 55.000 111111 JOINT HOK3 -1. 0. 6.-57.200 20.000 65.000 111111 JOINT HOK4 0. 0. 7.-27.200 20.000 55.000 111111
- Xóa bỏ toàn bộ tải trọng gió và các tổ hợp tải trọng và copy các tải trọng của bài toán Lifting vào file Inplace, sửa các điểm cẩu vềđúng bài toán đang tính toán:
LOADCNCGS1
LOADLBCGS1COG SHIFT-1 (-X,-Y) LOAD 4001 -50.390 GLOB JOIN B1 LOAD 4002 -0.3890 GLOB JOIN B2 LOAD 4003 0.38900 GLOB JOIN A1 LOAD 4004 50.3900 GLOB JOIN A2 LOADCNCGS2
LOADLBCGS2COG SHIFT-2 (+X,-Y) LOAD 4001 -0.3890 GLOB JOIN B1 LOAD 4002 -50.390 GLOB JOIN B2 LOAD 4003 50.3900 GLOB JOIN A1 LOAD 4004 0.38900 GLOB JOIN A2 LOADCNCGS3
LOADLBCGS3COG SHIFT-3 (-X,+Y) LOAD 4001 0.38900 GLOB JOIN B1 LOAD 4002 50.3900 GLOB JOIN B2
LOAD 4003 -50.390 GLOB JOIN A1 LOAD 4004 -0.3890 GLOB JOIN A2
LOADCNCGS4
LOADLBCGS4COG SHIFT-4 (+4,+4)
LOAD 4001 50.3900 GLOB JOIN B1 LOAD 4002 0.38900 GLOB JOIN B2 LOAD 4003 -0.3890 GLOB JOIN A1 LOAD 4004 -50.390 GLOB JOIN A2 LCOMB LCOMB LFT0 DEAD1.1500APP 1.1500 LCOMB LFT1 DEAD1.1500APP 1.1500CGS11.0000 LCOMB LFT2 DEAD1.1500APP 1.1500CGS21.0000 LCOMB LFT3 DEAD1.1500APP 1.1500CGS31.0000 LCOMB LFT4 DEAD1.1500APP 1.1500CGS41.0000 * LCOMB LF01 LFT01.3500 LCOMB LF02 LFT02.0000 * LCOMB LF11 LFT11.3500 LCOMB LF12 LFT12.0000 * LCOMB LF21 LFT21.3500 LCOMB LF22 LFT22.0000 * LCOMB LF31 LFT31.3500 LCOMB LF32 LFT32.0000 * LCOMB LF41 LFT41.3500 LCOMB LF42 LFT42.0000
- Gán điều kiện biên:gán độ cứng cho 2 điểm đối nhau của 4 điểm cẩu là X=10 và Y=10
Ở bước này, ta có thể copy từ file mẫu và sửa lại như sau: JOINT 4001 0. 0. 3. 90.000 30.000 110000 JOINT 4001 10.000 10.000 ELASTI JOINT 4004 0. 0. 3. 90.000 30.000 110000 JOINT 4004 10.000 10.000 ELASTI
Hoặc save file vừa edit và mở lại bằng SACS Precede, vào Joint => Springs,chọn 2
điểm cẩu nằm đối nhau, cho các giá trị X=10,Y=10.
- Mở file Excel vào tag COG, nhập các giá trị trọng tâm của DEAD và APP, để có trọng tâm các tải trọng này ta mở file model bằng SACS Precede, vào Display => Labeling => Load => rồi lần lượt chọn APP, kích vào Display load summation rồi kích Apply
để xem tọa độ trọng tâm, với DEAD ta vào Load => Seft Weight chọn DEAD và xem tương tự như APP.
Nhập các tọa độ vừa xem vào file Excel.
- Vào Joint => Detail/Modify xem tọa độ của các điểm cẩu 4001,4002,4003,4004, vào file Excel, tag COG Calculation nhập các tọa độ vừa xem vào:
- Nhập các giá trị Lx=0,6;Ly=0,6
- Điều chỉnh các giá trị cao độ các điểm HOK0,HOK1,HOK2,HOK3,HOK4 sao cho tương ứng với đó, các góc cẩu các của NO Shift, COG Shift 1, COG Shift 2, COG Shift 3, COG Shift 4 phải lớn hơn hoặc bằng 60 độ.
Sau khi điều chỉnh,có được tọa độ các điểm cẩu, ta vào lại SACS Precede vào Joint=> Detail/Modify,lần lượt kích chọn các điểm HOK0,HOK1,HOK2,HOK3,HOK4 và nhập lại tọa độ, sau đó APPLY.
- Mở File Model bằng Edit file, sửa những giá trị tải trọng COG Shift theo tag COG Calculation trong fife Excel:
LOADLBCGS1COG SHIFT-1 (-X,-Y) LOAD 4001 38.4910 GLOB JOIN B1 LOAD 4002 -3.8490 GLOB JOIN B2 LOAD 4003 3.84900 GLOB JOIN A1 LOAD 4004 -38.491 GLOB JOIN A2 LOADCNCGS2
LOADLBCGS2COG SHIFT-2 (+X,-Y) LOAD 4001 -3.8490 GLOB JOIN B1 LOAD 4002 38.4910 GLOB JOIN B2 LOAD 4003 -38.491 GLOB JOIN A1 LOAD 4004 3.84900 GLOB JOIN A2 LOADCNCGS3
LOADLBCGS3COG SHIFT-3 (-X,+Y) LOAD 4001 3.84900 GLOB JOIN B1 LOAD 4002 -38.491 GLOB JOIN B2 LOAD 4003 38.4910 GLOB JOIN A1 LOAD 4004 -3.8490 GLOB JOIN A2 LOADCNCGS4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
LOADLBCGS4COG SHIFT-4 (+4,+4) LOAD 4001 -38.491 GLOB JOIN B1 LOAD 4002 3.84900 GLOB JOIN B2 LOAD 4003 -3.8490 GLOB JOIN A1 LOAD 4004 38.4910 GLOB JOIN A2
Lưu lại File Model,Copy file vừa lưu cùng với file gapinp.liftingdaf, jcninp.Skidlift, skidlifting.runx vào chung một thư mục, tiến hành giải với các bước tương tự như bài toán Inplace.
3.3Kết quả
LỜI KẾT
Khoảng thời gian hai tháng không phải thực sự là khoảng thời gian dài, nhưng với thời gian đó, trải qua đợt thực tập tốt nghiệp vừa qua, em đã có được những bài học quý báu cho mình. Bên cạnh việc học hỏi những kiến thức thực tế về chuyên ngành Công Trình Biển, tiếp cận những chương trình tính toán chuyên ngành, em còn được trải nghiệm trong một môi trường làm việc trách nhiệm, chuyên nghiệp, sự phối hợp nhịp nhàng giữa các phòng ban, cách tổ chức công việc, những bài hát truyền thống cất lên vào mỗi sáng, mỗi trưa, mỗi chiều luôn tạo cho mọi người động lực, cảm hứng để làm việc hiệu quả hơn, tạo cảm giác như gần gũi như một đại gia đình, cùng nhau hăng say hợp tác, lao động sáng tạo tạo nên những sản phẩm, những công trình góp phần cho sự phát triển của nước nhà.Đây là những trải nghiệm không dễ gì có được, là bài học quý báu cho những sinh viên sắp sửa ra trường như chúng em. Một lần nữa, em xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, đến TỔNG CÔNG TY TƯ VẤN THIẾT KẾ DẦU KHÍ (PVE) và đặt biệt là các anh trong phòng THIẾT KẾ PHÁT TRIỂN MỎ & CÔNG TRÌNH BIỂN, chúc các anh sức khỏe và thành công trong công việc.