Tính toán chuyển vị ngang của giàn khoan tự nâng

Bài báo đưa ra công thức xác định chuyển vị ngang của kết cấu móng đỡ chân các giàn khoan khi tính toán,từ đó tính được và giải bài toán làm việc với nền đất
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán chuyển vị ngang của giàn khoan tự nâng tÝnh to¸n chuyÓn vÞ ngang cña giµn khoan tù n©ng (jackup) PGS.TS. §inh Quang C−êng ViÖn x©y dùng c«ng tr×nh biÓn-§HXD NguyÔn Ngäc Vinh HiÓn - 48 CLC-IH Calculation the horizontal displacement of Jack-up units Tãm t¾t Bµi b¸o ®−a ra c«ng thøc x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ ngang cña kÕt cÊu mãng ®ì ch©n ®Õ c¸c gi n jackup (Spudcan) khi tÝnh to¸n Jackup, tõ ®ã tÝnh ®−îc hÖ sè nÒn vµ gi¶i bµi to¸n lµm viÖc ®ång thêi cña Spudcan víi ®Êt nÒn. Ph−¬ng ph¸p nµy sö dông c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng lùc vµ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu gÇn ®©y vÒ quan hÖ t¶i träng v biÕn d¹ng cña nÒn cã kÓ ®Õn kÝch th−íc cña Spudcan. Summary The purpose of this science article is to give the recommended function to calculate the displacement of Spudcan of Jack up and suggest the practice method to design Jackup structure based on interaction between soil and Spudcan during the operation of Jackup. The recommended function would be based on force equation of equilibrium and the recent science result of seabed properties. 1. ®Æt vÊn ®Ò Khi m« h×nh ho¸ kÕt cÊu ®Ó tÝnh to¸n kÕt cÊu jackup, liªn kÕt nèi ®Êt cña hÖ kÕt cÊu th−êng ®−îc m« t¶ l ng m cøng hoÆc ng m ® n håi. §é cøng cña c¸c lß xo ® n håi th−êng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸c c«ng thøc trong c¸c quy ph¹m [5], [6], kh«ng ®Æc tr−ng cho bÊt kú h×nh d¹ng n o cña Spudcan. B i b¸o n y giíi thiÖu mét ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ ngang cña Spudcan. C¸c c«ng thøc vÒ ®Þa kü thuËt c«ng tr×nh biÓn ®−îc kham kh¶o v trÝch dÉn tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu cña Butterfield and Houslsby [1]. 2. TÝnh to¸n chuyÓn vÞ ngang C¸c gi¶ thiÕt: KÕt cÊu khèi th−îng tÇng cña jackup - (Hull) tuyÖt ®èi cøng, vËt liÖu ® n håi tuyÕn tÝnh. Khi kh«ng kÓ ®Õn sù ¶nh h−ëng cña - t¶i träng sãng v giã t¸c ®éng lªn kÕt cÊu jackup th× t¶i träng th−îng tÇng (W) ®−îc chia ®Òu cho ba Spudcan - h×nh 2. T¶i träng ngang (do sãng v giã) kÝ - hiÖu l HT ®−îc ®Æt t¹i to¹ ®é L*=L+S+Y, c¸c kho¶ng c¸ch L,S,Y ®−îc ®¸nh dÊu v kÝ hiÖu nh− trªn H×nh 1: Jackup & c¸c ngo¹i lùc t¸c dông lªn jackup h×nh 2. - Trong mÆt b»ng ba ch©n ®Õ ®−îc s¾p xÕp theo h×nh tam gi¸c ®Òu. Ch©n 2 v 3 ë vÞ trÝ ®èi xøng qua ®−êng trung tuyÕn tõ ®Ønh l ch©n 1, gi¶ thiÕt ch©n 2 v ch©n 3 cã chuyÓn vÞ v chÞu t¶i träng nh− nhau. - Bá qua chuyÓn vÞ xoay cña spudcan so víi ®¸y biÓn khi chÞu t¶i träng ngang XÐt hÖ kÕt cÊu cho trªn h×nh 1, víi c¸c gi¶ thiÕt nªu trªn ®©y th× Hull chØ dÞch chuyÓn ngang song song víi ®¸y biÓn d−íi t¸c dông cña t¶i träng ngang HT, chuyÓn vÞ n y ®−îc kÝ hiÖu l hHull. C¸c gi¸ trÞ chuyÓn vÞ ngang t−¬ng ®èi kh¸c bao gåm: chuyÓn dÞch ngang cña c¸c mãng ®ì ch©n ®Õ lÇn l−ît l h1, h2, h3 v chuyÓn vÞ t−¬ng ®èi gi÷a th−îng tÇng (Hull) v ch©n ®Õ (Spudcan) lÇn l−ît l δ1, δ2 , δ3 - xem kÝ hiÖu trªn h×nh 3. hHull = h1 + δ 1 = h23 + δ 23 (1) trong ®ã: h23=h2=h3; δ23 = δ2 = δ3 2.1 TÝnh to¸n chuyÓn vÞ ngang t−¬ng ®èi cña Hull v Spudcan XÐt c©n b»ng lùc ®øng v lùc ngang - h×nh 2, ta ®−îc: H T = H 1 + 2 H 23 (2) W = V1 + 2V23 (3) trong®ã H 23 = H 2 = H 3 ; V23 = V2 = V3 XÐt c©n b»ng m«men t¹i ®iÓm thÝch hîp trªn Spudcan, ta suy ra ®−îc ph−¬ng tr×nh x¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc t¹i Spudcan, c¸c chó gi¶i v dÊu qui −íc ®−îc ghi trªn h×nh 2, chó ý r»ng δ1 v δ2 cã thÓ kh¸c nhau. Ph−¬ng tr×nh x¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc ®øng V1, V23=V2=V3 ®−îc viÕt nh− sau: W .( D / 3 + δ 23 − e23 ) + H T .L* V1 = D + (e1 − e23 ) − (δ1 − δ 23 ) (4) W .( D / 3 − δ1 / 2 + e1 / 2) − H T .L* / 2 H×nh 2: S¬ ®å tæng thÓ tÝnh to¸n Jackup V23 = (5) D + (e1 − e23 ) − (δ1 − δ 23 ) Víi D l kho¶ng c¸ch trªn h×nh chiÕu b»ng gi÷a ch©n 1 v ch©n 2,3 - h×nh 1 v L*=L+S+Y - h×nh 2. KÝ hiÖn e1=M1/V1 l ®é lÖch t©m cña ph¶n lùc t¹i t¹i ch©n 1, t−¬ng tù cho e2 v e3. H×nh 3: S¬ ®å tÝnh chuyÓn vÞ th¼ng v chuyÓn vÞ xoay cña Jackup Gãc xoay θi cña Spudcan cã quan hÖ víi m« men Mi v ®é cøng chèng xo¾n KRS,i - nh− sau - h×nh 4: M i = K RS ,i .θi (6) ChuyÓn vÞ ngang t−¬ng ®èi cña ch©n theo ph−¬ng y so víi ®iÓm nèi gi÷a ch©n v Spudcan ph¶i tháa m n ph−¬ng tr×nh ® n håi sau - h×nh 4: d2y = H i .( L + S − x) − M i (7) EI . dx 2 trong ®ã EI l ®é cøng chèng uèn. TÝch ph©n ph−¬ng tr×nh (7) theo x, x¸c ®Þnh gãc xoay dy/dx t¹i x=L, thay gi¸ trÞ gãc xoay t¹i x=L cho m« men trong ph−¬ng tr×nh 6 v thu gän kÕt qu¶ ta ®−îc: H i .L2   EI S θi =  .(1 + 2 ) (8)  2 EI  EI + K RS ,i .L   L  H×nh 4: S¬ ®å tÝnh ch©n Jackup chÞu uèn TÝch ph©n ph−¬ng tr×nh (7) hai lÇn, x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ t−¬ng ®èi t¹i x=L, quan t©m ®Õn chuyÓn vÞ xoay t−¬ng ®èi θi – h×nh 4, thay chuyÓn vÞ xoay t−¬ng ®èi t¹i x=L cho chuyÓn vÞ xoay trong ph−¬ng tr×nh 8, ta ®−îc: H i .L3     EI δi = 1 + 3   .(1 + 2.S / L)  2 (9)  EI + K .L  12 EI   ...