Nghiên cứu dự báo và đánh giá ảnh hưởng của khoảng tĩnh không đối với các công trình biển nổi có kể đến hiệu ứng phi tuyến bậc hai của tải trọng sóng

Bài viết này nghiên cứu dự báo và đánh giá ảnh hưởng của khoảng tĩnh không đối với các công trình biển nổi (Semi-submmersible, TLP,...) bằng cách thực hiện tính toán tuyến tính trong miền tần số sử dụng phần mềm HydroStar (Research Department – Bureau Veritas, 2014) và áp dụng phương pháp “Stokes 2nd order correction” đề xuất bởi (Bert Sweetman, 2002) là một phương pháp hiệu chỉnh kể đến ảnh hưởng của những hiệu ứng phi tuyến bậc hai. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu dự báo và đánh giá ảnh hưởng của khoảng tĩnh không đối với các công trình biển nổi có kể đến hiệu ứng phi tuyến bậc hai của tải trọng sóng BÀI BÁO KHOA HỌC NGHIÊN CỨU DỰ BÁO VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA KHOẢNG TĨNH KHÔNG ĐỐI VỚI CÁC CÔNG TRÌNH BIỂN NỔI CÓ KỂ ĐẾN HIỆU ỨNG PHI TUYẾN BẬC HAI CỦA TẢI TRỌNG SÓNG Phạm Hiền Hậu1, Phạm Hồng Đức1 Tóm tắt: Các phương pháp tính toán dự báo khoảng tĩnh không và ảnh hưởng của nó đối với các công trình biển nổi trong các tiêu chuẩn quy phạm hiện nay chủ yếu dựa vào các mô hình tuyến tính còn bộc lộ nhiều sai số và chưa cho những kết quả dự báo tin cậy. Trong bài báo này nhóm tác giả đã nghiên cứu dự báo và đánh giá ảnh hưởng của khoảng tĩnh không đối với các công trình biển nổi (Semi-submmersible, TLP,…) bằng cách thực hiện tính toán tuyến tính trong miền tần số sử dụng phần mềm HydroStar (Research Department –Bureau Veritas,  2014) và áp dụng phương pháp “Stokes 2nd order correction” đề xuất bởi (Bert Sweetman, 2002) là một phương pháp hiệu chỉnh kể đến ảnh hưởng của những hiệu ứng phi tuyến bậc hai. Mô hình Hermite đề xuất bởi (Winterstein, 1994) cũng được ứng dụng để xác định cực trị của các phản ứng phi tuyến bậc hai. Các kết quả tính toán đã được so sánh với tính toán của (Bert Sweetman, 2002) và thí nghiệm mô hình vật lý giàn Veslefrikk B thực hiện bởi MARINTEK Trondheim, Norway (1995). Từ khoá: Khoảng tĩnh không, độ dâng bề mặt sóng, HydroStar, WAMIT, Semi-submersible, TLP,  hàm truyền bậc nhất, hàm truyền bậc hai, mô hình vật lý, mô hình Hermite.  1. GIỚI THIỆU không  nhỏ  có  thể  đặt  kết  cấu  nổi  trong  một  Trong  thiết  kế  các  công  trình  biển  nổi  như  trạng thái chịu tải trọng tác động của sóng biển  giàn  khoan  bán  chìm  (Semi-submersible),  giàn  lớn  hơn,  làm  tăng  lực  căng  trong  hệ  thống  dây  neo  đứng  (TLP),  việc  xác  định  khoảng  tĩnh  neo, làm ngưng trệ hoạt động khoan... Mặt khác,  không  là  hết  sức  phức  tạp  và  gây  nhiều  khó  một sự  lựa  chọn  khoảng  tĩnh không  lớn  sẽ  làm  khăn cho người thiết kế vì đây là một giá trị rất  tăng đáng kể giá thành kết cấu, giảm ổn định và  nhạy cảm, ảnh hưởng trực tiếp đến ổn định, khả  khả  năng  mang  tải,  đồng  thời  ảnh  hưởng  đến  năng  mang  tải  và  các  yêu  cầu  chức  năng  của  những  yêu  cầu  khác  như  các  chuyển  vị  và  gia  công trình. Cụ thể, một sự lựa chọn khoảng tĩnh  tốc của kết cấu.        Hình 1. Shell Mars TLP trước và sau khi bị hư hại bởi bão Katrina (Photo: Wikipedia) Trước  thực  trạng  nhiều1công  trình  bị  hư  hại  bởi  những  con  sóng  cực  hạn,  những  giải  pháp  cho  vấn  đề  về  khoảng  tĩnh  không  trở nên khẩn                                                    cấp  và  cần  thiết  hơn  bao  giờ  hết.  Giàn  Mars,  1 Khoa Xây dựng Công trình biển & Dầu Khí, Trường Đại học Xây dựng. một  giàn  khoan  và  khai  thác  dạng  neo  đứng  16 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 52 (3/2016)  (TLP) (Hình 1) là một ví dụ. Hoạt động ở độ sâu  nghiên  cứu  trên  thế  giới  của  B.  Molin  và  X.B  896m  ở  khu  vực  vịnh Mexico, giàn  Mars  đã bị  Chen  hay  MIT  đã  thành  lập  được  các  hàm  hư  hại lớn  trên sàn  thượng  tầng  bởi  những con  truyền  bậc  hai  tần  số  thấp  và  tần  số  cao  cho  sóng  bất  thường  trong  cơn  bão  Katrina.  Cùng  phản  ứng  (chuyển  vị,  lực,  độ  dâng  bề  mặt  với  giàn  Mars,  tổng  cộng  113  giàn  khác  đã  bị  sóng...)  của  kết  cấu  nổi  và  đã  được  xây  dựng  phá  hủy  hoặc  hư  hại  nặng  bởi  những  con  sóng  trong các phần mềm số như: WAMIT của MIT,  trong  cơn  bão  Katrina  &  Rita.  Trong  các  quy  LAMP  của  SAIC,  HydroStar  của  Bureau  trình thiết kế hiện hành, mô hình vật lý thường  Veritas...  và  các  tính  toán  dựa  trên  những  là bắt buộc để đánh giá yêu cầu về khoảng tĩnh  phương  pháp  sử  dụng  mô  hình  bậc  hai  đầy  đủ  không cho các giàn Semi-submersible hoặc TLP  đã  được  thực  hiện.  Tuy  nhiên  nhược  điểm  của  xây  dựng  mới  trong  trường  hợp  không  có  dữ  những phương pháp này là khó áp dụng và vẫn  liệu  tham  khảo  từ  bất  cứ  một  công  trình  tương  tồn  tại  sai  số  so  với  mô  hình  vật  lý.  Ngược  lại  tự  nào  đã  được  xây  dựng  trước  đó.  Tuy  nhiên,  với mô hình tuyến tính, mô hình bậc hai đầy đủ  việc thực hiện mô hình vật lý này là rất tốn kém  thường  cho  những  kết  quả  dự  báo  độ  dâng  bề  và  chỉ  có  thể  được  thực  hiện  ở  giai  đoạn  cuối  mặt sóng lớn hơn bất thường so với thí nghiệm  cùng của thiết kế. Chính vì vậy, một công cụ dự  mô  hình  vật  lý  (Bert  Sweetman  et  al,  2002).  báo nhanh yêu cầu về khoảng tĩnh không là rất  Những  nghiên  cứu  của  (Bert  Sweetman,  2001,  cần  thiết  trong  giai  đoạn  thiết  kế  cơ  sở,  góp  2002)  lại  đưa  ra  một  cách  tiếp  cận  để  nắm  bắt  phần  quan  trọng  làm  tăng  tính  cạnh  tranh  của  được tính chất phi tuyến của sóng bằng cách sử  thiết kế. Hơn nữa từ các kết quả dự báo đó, có  dụng  mô  hình  thống  kê  Hermite  đề  xuất  bởi  thể thiết kế gia cường cho kết cấu tại các vị trí  (Winterstein,  1994)  kết  hợp  với  các  tính  toán  có thể xuất hiện  khoảng tĩnh không  âm, tránh  nhiễu  xạ,  bức  xạ  tuyến  tính  và  phi  tuyến  bằng  hư hại đến các kết cấu sàn thượng tầng.  phần  mềm  số  WAMIT  để  xác  định  các  giá  trị  Cá ...