Đánh giá an toàn về bền của kết cấu công trình biển cố định bằng thép chịu tải trọng sóng ngẫu nhiên ở vùng nước sâu, áp dụng vào điều kiện biển Việt Nam

Bài viết trình bày tóm tắt phương pháp luận đánh giá an toàn theo điều kiện bền cho kết cấu khối chân đế của công trình biển cố định bằng thép trong điều kiện nước sâu, nhằm áp dụng vào điều kiện biển Việt Nam từ 200 m đến 400 m.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá an toàn về bền của kết cấu công trình biển cố định bằng thép chịu tải trọng sóng ngẫu nhiên ở vùng nước sâu, áp dụng vào điều kiện biển Việt Nam236 Hội nghị Khoa học và Công nghệ Biển toàn quốc lần thứ V ĐÁNH GIÁ AN TOÀN VỀ BỀN CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BIỂNCỐ ĐỊNH BẰNG THÉP CHỊU TẢI TRỌNG SÓNG NGẪU NHIÊN Ở VÙNG NƯỚC SÂU, ÁP DỤNG VÀO ĐIỀU KIỆN BIỂN VIỆT NAM Mai Hồng Quân, Vũ Đan Chỉnh, Bùi Thế Anh Viện Xây dựng Công trình biển, Trường ĐH Xây dựng 55- Giải Phóng-Hà Nội, Email: quandhxd@gmail.com Tóm tắt: Trong khuôn khổ của bài báo này các tác giả trình bày tóm tắt phương pháp luận đánh giá an toàn theo điều kiện bền cho kết cấu khối chân đế của công trình biển cố định bằng thép trong điều kiện nước sâu, nhằm áp dụng vào điều kiện biển Việt Nam từ 200 m đến 400 m. Nội dung bài báo được trích trong kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả trong Đề tài NCKH cấp Nhà nước KC.09.15/06-10, do Viện XD Công trình biển trường ĐHXD thực hiện chính. ASSESSING THE STRENGTH SAFETY OF FIX OFFSHORE STEEL PLATFORM SUBJECTED TO RANDOM WAVE LOADS IN DEEP WATER SEA OF VIETNAM Abstract: In the framework of this paper the authors present briefly the methodology of assessing the strength safety for support steel structure of fixed offshore platform subjected to random wave loads in deep water, and its application to conditions of Vietnam sea in from 200m to 400m water depth. The paper content is taken from the reseach results of authors in the National Research Project KC.09.15/06-10, performed mainly by Institute ICOFFSHORE–NUCE. 1. Mở đầu: 1.1. Đặc điểm thiết kế kết cấu khối chân đế Jacket vùng nước sâu:Đặc điểm của kết cấu khối chân đế (KCĐ) Jacket nước sâu so với trong vùng nước nông: 1) Chu kỳ dao động cơ bản của KCĐ lớn hơn, kéo theo hiệu ứng động của tải trọng sóngđối với KCĐ có xu hướng tăng . 2) Hiệu ứng động của sóng có thể tăng nếu sóng có chiều dài sóng lớn hơn nhiều lần sovới khoảng cách giữa các phần tử thanh đứng của KCĐ . 3) Cần kể đến hiện tượng uốn dọc và hiệu ứng tạo xoáy của dòng chảy và sóng đi qua phần tửống. 4) Cần sử dụng các mô hình và phương pháp tính hiện đại, có độ chính xác cao, để đảmbảo khai thác công trình an toàn: Sử dụng mô hình xác suất để mô tả tác động của môitrường biển và tính toán độ bền và mỏi kết cấu KCĐ Jacket theo các phương pháp của lýthuyết độ tin cậy, [3], [4] . Nội dung chính của phần trình bày dưới đây là giới thiệu tóm tắt phương pháp luậnđánh giá an toàn về bền của kết cấu KCĐ dựa trên lý thuyết độ tin cậy như đã nêu trong đặcđiểm 4.Tiểu ban Năng lượng, Kỹ thuật công trình, Vận tải và Công nghệ Biển 237 1.2. Các vấn đề chủ yếu của phương pháp luận sẽ được đề cập: 1) Mô tả các tác động của sóng ngẫu nhiên lên KCĐ; 2) Bài toán động lực học ngẫu nhiên của kết cấu KCĐ; 3) Biểu diễn điều kiện bền của kết cấu KCĐ theo mô hình xác suất và lý thuyết độ tincậy. 2. Tải trọng sóng ngẫu nhiên tác động lên KCĐ: Trong mỗi trạng thái biển ngắn hạn, chuyển động của sóng ngẫu nhiên bề mặt được xemnhư các quá trình ngẫu nhiên dừng chuẩn trung bình không, và được mô tả bởi các phổsóng bề mặt, Sηη(ω ). Tải trọng sóng ngẫu nhiên tác dụng lên một đơn vị chiều dài cộtđứng cố định, tiết tròn (A) đường kính D, được xác định dựa trên phương trình Morisondạng tuyến tính hoá [2]: F(t)  1 DC D 8 . vx v x  C I Aa x (1) 2  Trong đó: ρ – mật độ nước biển; CD và CI – các hệ số cản vận tốc và hệ số quán tính; vxvà ax – vận tốc và gia tốc của phần tử nước theo phương ngang được tính theo lý thuyếtsóng tuyến tính và là các quá trình ngẫu nhiên dừng, có mật độ phổ Svxvx và Saxax ; σ VX –độ lệch chuẩn của quá trình ngẫu nhiên vx, được tính theo phương sai của vận tốc vx:  Var (vx) =  2V   S V X X VX d 0 Từ (1), ta có biểu thức phổ tải trọng sóng dưới dạng: 2 ( D C D  v ) 2 S FF   x S v v   (C I A ) 2 S a a  (2)  x x x x 2  2 (  DC D  V ) 2   ch ky   Hoặc; S FF     X ...