GTC1 fatigue analysis

KI M TRA B N M I CHO CHÂN GIÀN G U TR NG, S D NG
MÔ HÌNH T I TR NG SÓNG NG U NHIÊN C A TROMANS

Hà V n Sâm

Khóa QH-2008-I/CQ, ngành C h c K thu t

Tóm t t án t t nghi p:

án th c hi n vi c tính toán tu i th m i c a chân giàn khoan G u Tr ng d a trên quan
m t n th ng tích lu , s d ng mô hình sóng ng u nhiên c a Tromans. Trên c s lý
thuy t sóng ng u nhiên c a Tromans và nh ng ki n th c liên quan, ti n hành l p ch ng trình
tính toán ng h c h t n c, dòng ch y và l c do sóng và dòng ch y tác ng lên công trình.
d ng k t qu thu c phân tích ng cho k t c u b ng ph n m m SAP2000. án
th c hi n phân tích cho 25 tr ng thái bi n (s d ng s li u th ng kê c a Vietsovpetro). M i
tr ng thái bi n cho m t k t qu là chênh l ch ng suât c c b l n nh t. S d ng k t qu này
và tiêu chu n DnV tính toán tu i th m i cho m t s m i n i. Tu i th m i c a chân
giàn G u Tr ng c xác nh khi bi t tu i th m i c a t t c các m i n i hàn trên chân .

khóa: phân tích m i, tu i th m i giàn khoan, fatigue analysis of white bear jacket, mô
hình sóng ng u nhiên c a Tromans,

I CAM OAN

Tôi xin cam oan án “KI M TRA B N M I CHO CHÂN GIÀN G U
TR NG, S D NG MÔ HÌNH T I TR NG SÓNG NG U NHIÊN C A
TROMANS” là do tôi t tìm hi u, th c hi n và hoàn thành d i s h ng d n c a
PGS.TS ào Nh Mai.

Sinh viên

Hà V n Sâm

ii

IC M N

Tôi xin g i l i c m n chân thành t i các th y, các cô c a tr ng và c a Vi n C h c Vi t
Nam ã cung c p cho tôi nh ng ki n th c n n t ng c ng nh chuyên ngành tôi có th th c
hi n t t án này. c bi t, tôi xin chân thành c m n cô giáo, PGS.TS ào Nh Mai, ng i
ã g i ý tài và ã t n tình giúp tôi trong quá trình th c hi n tài.

Tôi c ng xin c m n các bác, các chú và các anh trong Liên doanh d u khí Vi t Nga -
Vietsovpetro, nh ng ng i ã t o u ki n cho tôi th c t p Xí nghi p xây l p, kh o sát và
a ch a công trình khai thác d u khí tôi có th h c h i nh ng ki n th c th c t v nh ng
công trình khai thác d u khí và s li u th c t ph c v cho vi c tính toán trong án.

Sinh viên

Hà V n Sâm

iii

CL C

U .................................................................................................................... 1
CH NG 1. T NG QUAN ...................................................................................... 2
1.1 Hi n t ng m i k t c u thép ........................................................................ 2
1.2 Gi i thi u giàn G u Tr ng .............................................................................. 3
CH NG 2. LÝ THUY T SÓNG VÀ T I TR NG TÁC NG ........................ 7
2.1 Sóng ............................................................................................................... 7
2.1.1 Lý thuy t sóng ng u nhiên tuy n tính .......................................................... 8
2.1.2 Mô hình sóng Tromans ................................................................................ 9
2.1.3 ng h c c a h t n c theo lý thuy t sóng m i ........................................ 14
2.2 Dòng ch y .................................................................................................... 15
2.3 i tr ng tác ng lên công trình .................................................................. 16
CH NG 3. LÝ THUY T TÍNH TOÁN TU I TH M I ................................ 20
3.1 Lý thuy t t n th ng tích lu c a Miner - Palmgren ..................................... 21
3.2 n th ng cho phép .................................................................................... 21
3.3 ng su t các m i n i ng .......................................................................... 22
3.3.1 Các lo i m i n i ng ................................................................................. 22
3.3.2 ng su t c c b l n nh t ........................................................................... 25
3.3.3 s t p trung ng su t ............................................................................ 26
3.4 ng cong m i S-N .................................................................................... 28
CH NG 4. TÍNH M I CHO GIÀN G U TR NG ........................................... 30
4.1 Quy trình tính toán........................................................................................ 30
4.2 Xây d ng ch ng trình tính toán t i tr ng .................................................... 31
4.3 Mô hình hoá k t c u ..................................................................................... 33
4.4 li u u vào ............................................................................................. 35
4.5 t qu tính toán – Phân tích ........................................................................ 35
T LU N .............................................................................................................. 44
PH L C ................................................................................................................. 45
PH L C 1. S LI U SÓNG ............................................................................... 45
PH L C 2. S LI U NÚT ................................................................................. 46

iv

PH L C 3. S LI U THANH ............................................................................ 47
PH L C 4. K T QU TÍNH B M T SÓNG ................................................... 49
PH L C 5. K T QU TÍNH L C NÚT ........................................................ 57
PH L C 6. K T QU TÍNH PH SÓNG .......................................................... 66
PH L C 7. THU T TOÁN NEWMARK [14].................................................... 74
TÀI LI U THAM KH O ....................................................................................... 87

v

DANH M C HÌNH V

Hình 1.1. Hình nh chân G u Tr ng t i c ng Vietsovpetro 4
Hình 1.2. Mô hình chân giàn G u Tr ng 5
Hình 2.1. Hình nh minh ho ph sóng bi n 11
Hình 2.2. Hình nh ph Pierson-Moskowitz và ph JONSWAP 12
Hình 2.3. T c dòng thay i theo chi u sâu 15
Hình 2.4. Các thành ph n v n t c v i thanh v trí b t k 17
Hình 2.5. Gi thi t v phân b l c sóng tuy n tính 18
Hình 3.1. Các lo i m i n i 24
Hình 3.2. ng su t t i 8 m xung quanh giao tuy n 26
Hình 3.3. Chi ti t m i n i 26
Hình 3.4. ng cong m i cho ng thép theo DnV 29
Hình 4.1. S kh i các b c tính m i 30
Hình 4.2. Hình d ng ph n ng l ng sóng (theo ph Pierson-Moskowitz) 32
Hình 4.3. Mô hình chân giàn G u Tr ng 34
Hình 4.4. Hình nh ph n ng l ng sóng c a tr ng thái bi n Hs=0.75, Tz=4.65 36
Hình 4.7. th b m t sóng theo th i gian t i m x = 0 trong ba tr ng thái bi n
(Hs=0.75, Hs=6.75 và Hs=12.25) 37
Hình 4.8. L c tác d ng vào nút 32 theo th i gian trong ba tr ng thái bi n 38
Hình PL.1. B m t sóng bi n theo th i gian, tr ng thái bi n 1 49

vi

Hình PL.26. L c t i nút 32, tr ng thái bi n 1 57

vii

Hình PL.51. M t ph n ng l ng sóng, tr ng thái bi n 1 66

viii


ix

DANH M C B NG

ng 3.1. H s t n th ng m i thi t k DFF, DnV-OS-C101 22
ng 3.2. Xác nh h s t p trung ng su t, DnV 27
ng 3.3. ng cong m i S-N cho m i n i ng d i bi n có ch ng n mòn catôt,
DnV 29
ng 4.1. Chênh l ch ng su t danh ngh a ( n) t i các nút (MN/m2) 39
ng 4.2. Chênh l ch ng su t c c b l n nh t ( h) t i các nút (MN/m2) 40
ng 4.3. T l t n th ng m i Di trong m t n m t i các nút 42
ng PL.1. S li u sóng (h ng ông b c) 45
ng PL.2. S li u nút 46
ng PL.3. S li u thanh 47
ng PL4.1. T ng quan các thu t toán h Newmark 85

x

DANH M C CÁC KÝ HI U VI T T T

Hs – Chi u cao sóng áng k ,

Tz – Chu k sóng c t không,

w – T n s vòng,

k – S sóng

d– sâu n c bi n,

D– ng kính ng,

L – Chi u dài ng,

CD – H s c n,

CM – H s quán tính,

– B m t sóng bi n

S ( )–M t ph n ng l ng sóng,

SCF – H s t p trun ng su t

- Chênh l ch ng su t

n – S chu trình ng su t ng v i

N – S chu trình ng su t d n t i phá hu m i

D – t n th ng tích lu

DFF – H s m i thi t k

xi

U

Lý do ch n tài:
Tính m i cho công trình b ng thép ngoài bi n là m t trong nh ng yêu c u c a
các quy ph m tính toán thi t k công trình bi n. Vi c tính toán cho phép chúng ta bi t
tác ng c a các y u t môi tr ng lên công trình và ph n ng c a công trình tr c
nh ng tác ng này. Phân tích m i giúp chúng ta c l ng c m t cách có c n c
tu i th c a m t công trình b ng thép ch u tác ng l p i l p l i.
Chân giàn G u Tr ng c h thu trong kho ng th i gian tôi th c t p t i Xí
nghi p xây l p – Vietsovpetro là nguyên nhân khi n tôi l a ch n giàn G u Tr ng
th c hi n vi c tính toán.
Ý ngh a:
Các giàn khoan hay các giàn DK ngoài bi n Vi t Nam hi n nay a s thu c lo i
công trình b ng thép. H u h t nh ng m i n i ng trên toàn công trình c th c hi n
ng cách hàn. Hàn và s không liên t c v hình d ng chính là nguyên nhân gây ra s
p trung ng su t nh ng m i n i. Trong u ki n làm vi c môi tr ng n mòn và
ch u tác ng th ng xuyên c a t i tr ng sóng, gió, dòng ch y,… nh ng m i n i này
có nguy c b phá hu v m i. Do v y, vi c ki m tra tu i th m i cho nh ng m i n i
óng m t vai trò quan tr ng trong quá trình thi t k c ng nh trong quá trình khai thác
a công trình bi n b ng thép. Vi c ki m tra m i s là c n c l p ra các ch ng
trình kh o sát, duy tu b o d ng nh k , nâng cao hi u qu kinh t và gi m thi u các
i ro.
Nhi m v án:
- Tìm hi u mô hình sóng ng u nhiên Tromans, l p ch ng trình tính l c sóng
a vào mô hình sóng này, t m th i g i ch ng trình này là TromansWF;
- Tìm hi u các ph ng pháp tính m i cho k t c u thép theo quan mt n
th ng tích lu , tiêu chu n tính m i c a DnV;
- Áp d ng ph ng pháp tính m i ã tìm hi u và s d ng ch ng trình
SAP2000 tính toán m i cho chân giàn G u Tr ng.

1

CH NG 1. T NG QUAN

Ki m tra m i là quy trình so sánh t n th ng do m i các ph n t k t c u (ví d
nh m i n i) v i b nm i ã c d oán c a ph n t ó. Có hai cách ki m tra
i: t là tính tr c ti p t n th ng do m i; hai là tìm tu i th m i mong i. Có ba
ph ng pháp ki m tra m i g m:
- Ph ng pháp n gi n hóa,
- Ph ng pháp ti n nh,
- Ph ng pháp ph .
Trên quan m ki m tra chênh l ch ng su t d oán (xác nh b ng th ng kê)
ph i nh h n chênh l ch ng su t cho phép. Ngoài ra còn có các ph ng pháp ánh
giá m i d a trên phân tích trong mi n th i gian, ây là các ph ng pháp c bi t có
ích khi áp ng c a k t c u phi tuy n và khi t i tr ng phi tuy n.

1.1 Hi n t ng m i k t c u thép

Trong k thu t, m i là s hình thành và phát tri n c a v t n t do nh ng t i
tr ng l p i l p l i gây ra.
l n c a nh ng t i tr ng có chu k gây ra m i nh h n nhi u so v i l n
a t i tr ng n tác ng mà gây h h i cho k t c u. Thay vào ó, phá hu m i
y ra sau m t s chu trình nh t nh c a t i tr ng dao ng, ngh a là sau khi t n
th ng tích lu t m c t i h n.
Trong hi n t ng m i, nh h ng quan tr ng nh t c a t i tr ng là gây ra s dao
ng c a ng su t và bi n d ng, th ng c bi t n nh là mi n ng su t hay
mi n bi n d ng, c nh ngh a là s ch nh l nh gi a nh (peak) và b ng (valley)
li n k c a t i tr ng dao ng.
Quá trình m i, t lúc hình thành t i lúc phá hu hoàn toàn, x y ra qua ba giai
n, m i giai n c c tr ng b i b n tính c a quá trình m i:
- Giai n I: Hình thành v t n t
- Giai n II: t n t phát tri n
- Giai n III: Phá hu m i
Giai n hình thành v t n t: M i hình thành nh là m t quá trình tích lu bi n
ng d o. S phát tri n c a bi n d ng d o liên quan t i ho t tính c a chuy n v , mà
chuy n v b m t th ng l n h n so v i chuy n v bên trong kh i v t li u. Do ó,
hình thành m i nh là m t hi n t ng x y ra b m t. Khi chu trình t i tr ng

2

n thì k t c u b t u xu t hi n nh ng v t r n nh các v trí xung y u nh t (hot
spot) trên b m t k t c u.
Giai n phát tri n v t n t: Sau giai n hình thành, v t n t s thay i
ph ng th c và phát tri n theo h ng vuông góc v i ng su t chu trình chính l n
nh t (largest principal cyclic stress). Giai n này c trình bày khá rõ trong
Fatigue Handbook – A. Almar-Naess.
Giai n phá hu m i: Trong giai n phát tri n, n m t th i m nào ó
t n t s phát tri n r t nhanh và t o thành m t c t, phá hu k t c u. S phá hu
nhanh hay ch m ph thu c vào c ng c a v t li u, nhi t , t c t i dao ng,
dày k t c u và liên k t.
t s ví d t i tr ng gây ra s phá h y m i:
- i tr ng gây ra trong quá trình l p ráp và xây d ng
- i tr ng gây ra trong quá trình v n chuy n, l p t
- i tr ng gây ra b i sóng, gió, dòng ch y
- thay i áp su t ( ng ng, b ch a)
- thay i nhi t
- thay i tr ng l ng
- Dòng xoáy gây ra rung ng
- rung ng c a máy móc
Trong tr ng h p giàn khoan và các công trình b ng thép khác ngoài bi n, các
i tr ng gây m i th ng là t i tr ng môi tr ng, trong ó, sóng là nguyên nhân
hàng u và c n c c bi t quan tâm.

1.2 Gi i thi u giàn G u Tr ng

Giàn G u Tr ng thu c d án phát tri n m d u m i tr ng m n m 2012 c a
liên doanh d u khí Vi t – Nga Vietsovpetro. Giàn có ch c n ng khoan khai thác d u
i m G u Tr ng, n m phía Tây Nam m B ch H và phía ông B c m R ng.
(Hình 1.1)
Giàn c thi t k làm vi c sâu 51.4m n c, là lo i giàn c nh 4 chân
ng thép.

3

Hình 1.1. Hình nh chân G u Tr ng t i c ng Vietsovpetro

u trúc:
- Kh i chân : 850 t n;
- Kh i th ng t ng: 860 t n;
- Khung sàn ch u l c: 160 t n;
- Sân bay: 140 t n;
- Giá c p tàu: 120 t n (x2).
Trong k t c u giàn khoan c nh, ho c các công trình bi n ngoài kh i nói
chung, kh i chân là b ph n ch u l c quan tr ng nh t, c t h p t các ng
thép g m b n ng chính và các ng gi ng. Kh i chân giàn G u Tr ng g m b n
t gi ng, các m c (+)4.500, (-)14.500, (-)33.500 và (-)50.800. (Hình 1.2)
Khung sàn ch u l c (Module Support Frame - MSF) là b ph n trung gian gi a
kh i th ng t ng và kh i chân . Nó có nhi m v nh n và truy n t i tr ng t kh i
th ng t ng xu ng kh i chân . Sàn ch u l c th ng c ch t o t thép ch I.
Kh i th ng t ng là t h p ki n trúc xây d ng dân d ng và công nghi p, m
o các ho t ng c a công trình ngoài bi n. c b trí theo ki n trúc modul khép
kín, quy ho ch h p lý và liên h p gi a các h ng m c c a công trình và thi t b . Quy
ho ch th ng t ng m b o tính an toàn cao v ch y n và c u sinh. Các block c a
kh i th ng t ng giàn G u Tr ng g m:
- Sàn sân bay (helideck),
- Block ng i ,
- Sàn chính (main deck),
- Sàn trên (upper deck),
- Sàn d i (sub-main deck).

4

Hình 1.2. Mô hình chân giàn G u Tr ng

Giá c p tàu c thi t k thành 2 block riêng r gi ng nhau, m i block cl p
vào m t bên (panel) c a kh i chân . V trí l p t ph i m b o:
- p t t i khu v c có s dao ng thu tri u mb om nn c cho tàu
p khi tri u lên xu ng,
- m b o tàu không va tr c ti p vào kh i chân gi m l c c p tàu.
- Giá c p tàu c chia làm hai ph n chính:

5

- Ph n c nh g m khung giá, c u thang, hai m t sàn hai cao khác nhau
cho các m c tri u,
- Ph n bán c nh g m các tr ng b c m cao su (barge bumper) có nhi m
làm gi m tr n ng do l c tàu va.

6

CH NG 2. LÝ THUY T SÓNG VÀ T I TR NG TÁC NG

Các y u t môi tr ng nh sóng, gió, dòng ch y, thu tri u, hà bám, u ki n
áy bi n, … là các thông s u vào quan tr ng cho vi c mô hình hoá k t c u và tính
toán t i tr ng. Trong các y u t trên, các y u gây ra t i tr ng thay i th ng xuyên do
sóng, gió và dòng ch y bi n óng vai trò quy t nh tu i th m i c a các k t c u thép
ngoài bi n.
Do m t c a không khí t ng i th p so v i m t c a n c bi n, nên t i
tr ng gió ch chi m kho ng 5-10% (theo Watt, B.J., Basic Structural System – A
Review of Their Design and Analysis Requirements. Numerical Methods in Offshore
Engineering, 1978) t ng t i tr ng môi tr ng tác ng lên nh ng k t c u ngoài bi n
n hình. T i tr ng gió là quan tr ng, nh t là trong u ki n bão, vì v y không th b
qua khi phân tích t nh trong u ki n c c tr . Tuy nhiên, hi n t ng m i l i áng c
quan tâm nh ng m c t i tr ng gây ng su t không cao nh ng l p i l p l i nhi u l n.
Do ó, hi n nay, các quy trình phân tích ng l c h c, tu i th m i và tin c y c a
các giàn ngoài bi n th ng ch xét t i t i tr ng sóng, còn v n t c dòng ch y th ng
c c ng v i v n t c c a ph n t n c trong chuy n ng sóng khi tính toán t i tr ng.
Do v y, ph c v vi c tính toán m i cho giàn G u Tr ng, án này ch xét n tác
ng c a sóng, và dòng ch y, c th là mô hình sóng Tromans ( c nhóm tác gi
Tromans PS, Anaturk AR, Hagemeijer P., a ra n m 1991).
xác nh c t i tr ng do sóng và dòng ch y tác ng lên công trình, c n
ti n hành theo các b c sau:
- Xác nh các tham s sóng, dòng ch y, m c n c, to các m tính,
thông s hình h c các thanh;
- Áp d ng m t trong các lý thuy t sóng tìm ng h c h t n c;
- Tính toán t i tr ng s d ng ph ng trình Morison (áp d ng cho nh ng thanh
có kích th c t ng i nh so v i chi u dài b c sóng, 5D , D là ng
kính ph n t ).

2.1 Sóng

Xác nh v n t c h t n c là b c quan tr ng trong ti n trình trên. Tuy nhiên,
xác nh c chính xác v n t c h t n c d a vào các ph ng trình ng h c sóng là
u không d dàng. Có hai cách ti p c n: phân tích t nh và phân tích ng (các b c
th c hi n theo ph ng pháp phân tích t nh và phân tích ng c trình bày c th
trong API-RP-2A). Phân tích t nh s d ng các mô hình sóng u hoà c a Airy, hay
ph c t p h n là mô hình sóng Stock b c 2, Stock b c 5 hay lý thuy t hàm dòng. Tuy
nhiên, sóng bi n mang b n ch t ng, ng u nhiên, cho nên vi c s d ng mô hình sóng

7

u hoà s không th hi n t t c ph n ng ng c a k t c u. Phân tích ng s
ng ph ng pháp l c s th i gian, tuy nhiên các phân tích này òi h i s l ng tính
toán c ng k nh, m t nhi u th i gian. Vì l ó, nhóm tác gi Tromans, Anaturk và
Hagemeiji (1991) ã a ra m t cách ti p c n m i mô ph ng ph ng trình m t
sóng ng u nhiên cho m t chu k th i gian dài, có k n t h p ph c a b m t
bi n. Cách ti p c n này c nhi u tác gi (Tromans P.S., Efthymiou M., Van de
Graaf J. W., Vanderschuren L. & Taylor P.H., 1992; Van de Graaf, J. W., Tromans P.
S., Vanderschuren, L. & Jukui, B. H., 1996; Cassidy M.J., Taylor R.E. & Houlsby
G.T., 2001) ch p nh n thay th cho các lý thuy t sóng u hòa và s d ng trong phân
tích ng các giàn ngoài bi n. Lý thuy t này c ng ã c ki m ch ng qua o c t i
tr ng tác ng trên công trình th c và so sánh v i mô hình sóng ng u nhiên b i các tác
gi (Elzinga & Tromans, 1992) và ví d tính t i tr ng c a c t chu n (Tromans, et al.,
1991).
i gi thi t m t sóng là m t quá trình ng u nhiên Gauss, k v ng c a m t sóng
i nh sóng cao nh t có th bi u di n d i d ng gi i tích. M t sóng lân c n nh
sóng c mô hình hóa b ng d ng m t sóng có xác su t xu t hi n l n nh t và c
bi u di n qua hàm t ng quan c a quá trình Gauss mô t tr ng thái bi n.

2.1.1 Lý thuy t sóng ng u nhiên tuy n tính

Mô t c a m t sóng c th hi n nh là t ng c a các sóng nh v i chi u dài,
biên và chu k khác nhau, t c và h ng lan truy n c ng khác nhau. V i tr ng
thái sóng n h ng, m t sóng t c th i t i m t m trong không gian có d ng:
(t ) cn cos n t n (2.1.1)
n

i n và n ng i n s và pha sóng ng u nhiên c a con sóng th n. Biên c a
con sóng th n là cn c mô t b ng phân tích ph m t sóng:

cn 2S ( )d (2.1.2)

trong ó, S ( n) là thành ph n th n c a ph sóng (ph m t chi u) và d là kho ng
n s r i r c. T ng t t c các h s (g m N h s ) cho ta b n ghi c a con sóng trong
n t t = 0 n T, ây T = 2 /d . Tính ch t ng u nhiên c a m t bi n hàm ch a
trong pha sóng n c a m i thành ph n cosin, v i n phân b u trong kho ng 0 n
2 .

có c bi u di n c a m t sóng t c th i t ph sóng cho tr c, ng i ta
th ng s d ng t ng h u h n các s h ng Fourier nh ph ng trình (2.1.1) và (2.1.2).
Th c ch t mô ph ng này ch cho ta quá trình ng u nhiên Gauss m t cách chính xác khi
N và d 0, t c là khi phép t ng tr thành phép l y tích phân. i v i tr ng h p

8

N h u h n và các giá tr biên sóng cn (n = 1, 2, ...N) ti n nh thì không th c s mô
ph ng quá trình Gauss. Vì v y Tucker et al., 1984 ã ngh m t ph ng pháp a
vào biên sóng c ng là i l ng ng u nhiên. Khi ó ph ng trình (2.1.1) c vi t
nh sau:
N /2
(t ) (an cos n t bn sin( n t )) , (2.1.3)
n 1

ây, an và bn là các h s Fourier. B n thân chúng là các i l ng ng u nhiên v i
trung bình b ng 0 và ph ng sai có liên quan n ph sóng t i t n s t ng ng nh
sau:
2
,n S ( )d . (2.1.4)

Vì v y, an và bn có th d dàng mô ph ng b ng tích c a il ng ng u nhiên
chu n chu n hóa rna (hay rnb ) có trung bình b ng 0 v i
n n
l ch chu n ,n :
an rna n
S ( )d , bn rnb n
S ( )d (2.1.5)

Chú ý: rna và rnb là các
n n
il ng c l p (có th l y trong th vi n c a các
ch ng trình m u) .

2.1.2 Mô hình sóng Tromans
Tromans và ng nghi p ã a ra mô hình sóng ti n nh có k n phân b ph
a m t bi n mô ph ng trong mi n th i gian sóng ng u nhiên trong kho ng ba gi .
Ph ng pháp này c tác gi g i là ph ng pháp Sóng m i, a ra t h p c a các
con sóng tuy n tính t i m t nh sóng c c tr t ng ng v i s t ng h p các con sóng
i m t m trong không gian hay th i gian.
a. s lý thuy t [11]

Tromans ch ra r ng, sóng c c i xu t hi n khi nhi u con sóng t i ( c bi t
nh ng con sóng có n ng l ng l n) trùng pha. Phân tích trong mi n xác su t, ta l y
th ng kê theo u ki n t i th i m xu t hi n m t nh sóng nào ó, nh sóng c
d
xác nh nh m t mt i ó 1 0 và 1 1 0 . K t qu phân tích cho th y
dt
t sóng th ng phân b lân c n m t b m t có xác su t l n nh t và m t sóng c
mô t b ng hai s h ng, m t là ti n nh và m t là ng u nhiên. Nh là m t hàm th i
gian, m t sóng c mô t b ng:
(t ) r( ) g ( ) ( 2.1.6)

trong ó, = t t1 là th i gian t ng i so v i v trí ban u c a nh sóng (t1 là th i
m con sóng t o thành); là chi u cao c a nh con sóng, xác nh b ng kho ng

9

cách gi a m c c tr c a sóng so v i m t n c l ng, và r( ) là hàm t t ng quan
a chi u cao m t sóng bi n. V i m t sóng ng u nhiên, hàm t t ng quan c xác
nh b ng giá tr trung bình c a tích (t). (t + ), là th i gian tr . V i quá trình d ng,
hàm t t ng quan s ch ph thu c vào . Hàm t t ng quan r( ) t l v i bi n i
Fourier ng c c a ph n ng l ng m t sóng, cho phép xác nh m t sóng m t cách
hi u qu .

Tuy nhiên, thành ph n th hai g( ) là quá trình Gauss không d ng v i trung bình
ng 0 và l ch chu n bi n i t 0 (t i nh sóng) n là l ch chu n so v i m t
bi n t i m t kho ng cách xa so v i nh sóng, g( ) không ph thu c vào . Do v y,
khi chi u cao nh sóng t ng, thành ph n th nh t là ch o và có th ch c n dùng nó
khi xét m t sóng c ng nh ng h c c a sóng. Thành ph n th nh t là thành ph n có
xác su t l n nh t:
*(t ) r( ) (2.1.7)
Thành ph n này là ti n nh và t ng lên theo t l v i chi u cao con sóng. Hàm
t ng quan liên t c theo th i gian có d ng:
1
r( ) 2
S ( )ei d (2.1.8)
0

i nhóm sóng c c tr t l v i r( ) t i l n c n c a = 0. M t tính ch t quan tr ng c a
ph sóng S ( ) là i v i th i gian tr = 0, hàm t t ng quan rút g n thành:

1
r( 0) 2
S ( )d (2.1.9)
0

tích phân này là mômen b c hai c a s li u sóng, E[ 2(t)]. Vì trung bình c a (t) b ng
0, nên r( = 0) s b ng:

1 2
r( 0) 2
E (t ) 1 (2.1.10)

Nh v y, m t sóng theo Tromans có th bi u di n d dàng nh bi u th c d i
ây. D ng c a sóng Tromans xác nh b ng hàm t t ng quan (2.1.8) có th r i r c
hóa theo N h u h n con sóng. Do v y:

d X, 2
S ( n )d cos k n X n (2.1.11)

trong ó: kn là s sóng c a con sóng th n, là chi u cao nh sóng, S ( n)d ph
t sóng và là l ch chu n ng v i ph sóng này. X x x1 là kho ng cách
ng i so v i v trí ban u, X = 0 ng v i nh sóng. Ph ng trình (2.1.11) bi u

10

di n sóng m i nh t ng c a các con sóng nh trùng pha, có biên t l v i
S ( n)d .

b. Ph sóng bi n

Ph t n

Các sóng n v i
t n s khác nhau

m t sóng ng u
nhiên theo th i gian

Hình 2.1. Hình nh minh ho ph sóng bi n

Nh ã th y trong công th c (2.1.11), ta c n ch n ph sóng tính toán m t sóng
hay ng h c c a sóng. Hai ph sóng c dùng r ng rãi là ph Pierson-Moskowitz và
ph JONSWAP. Tr ng thái bi n th ng c mô t b ng hai s h ng, ó là chi u cao
sóng áng k Hs và chu k trung bình c t không Tz. Chi u cao sóng áng k c xác
nh là trung bình c a chi u cao c a 1/3 các con sóng cao nh t. Còn chu k trung bình
t 0 xác nh nh trung bình th i gian gi a các l n c t 0 i lên (zero up-crossing) c a
t sóng qua m c n c l ng.
Ph Pierson-Moskowitz có d ng:
5 4
1 H s2 2 1 2
S ( ) exp (2.1.12)
2 4 Tz4 Tz

Trên lý thuy t, ph này có mi n t n s t 0 n
Ph JONSWAP có d ng:
2
( m)
exp
4
g2 5 2 2 2
S ( ) exp m m
(2.1.13)
5 4

trong ó: S ( ) là ph n ng l ng sóng,

11

là t n s vòng c a sóng,
g = 9.81;
= 0.0097;
= 1.45;

m = 0.465;
= 0.092 ( m);

= 0.102 ( m).

Ph JONSWAP
( )

Ph Pierson-Moskowitz
S

(rad/s)
Hình 2.2. Hình nh ph Pierson-Moskowitz và ph JONSWAP

Hình nh ph JONSWAP th ng nh n h n ph Pierson-Moskowitz (minh ho
trên hình 2.2.). Ph Pierson-Moskowitz th ng c áp d ng cho bi n phát tri n hoàn
toàn (fully developed sea), khi mà sóng phát tri n không b gi i h n b i kích c c a
khu v c hình thành. Khái ni m “bi n phát tri n hoàn toàn” c Pierson-Moskowitz
(1964) gi s là có gió th i u trong m t th i gian dài trên m t vùng bi n r ng, sóng
có th i vào tr ng thái cân b ng v i gió. ây, th i gian gi s x p x 10 nghìn chu
sóng, và chi u vùng bi n vào kho ng 5 nghìn b c sóng (theo Robert H.Stewart,
Introduce to Physical Oceanography, 2008).
c. Quan h lan truy n sóng (gi a s sóng k và t n s sóng )

i sâu n c bi n c nh d, quan h gi a t n s sóng và s sóng k c
bi u di n qua:
2
gk tanh(kd ) , (2.1.14)

12

quan h này c g i là quan h lan truy n sóng.

Khi bi t , ta có th tìm k b ng cách gi i l p ph ng trình (2.1.14) (ví d b ng
thu t toán Newton-Rapshon) v i g n úng ban u là quan h = gk cho sóng n c
sâu. Nh ng n u gi i ph ng trình (2.1.14) cho t ng n trong ph ng trình (2.1.11) thì
công vi c tính toán s r t l n và c ng không m b o phép l p s h i t cho m i n.
gi i quy t khó kh n này, Newman (1990) ã a ra m t cách bi u di n g n
úng nh sau: quan h gi a t n s sóng và s sóng bi u di n d i d ng a th c.
Newman a ra hai công th c cho hai tr ng h p sâu c a n c bi n. Tr ng h p
vùng n c nông ( 0 kd 2) và tr ng h p n c sâu ( kd 2) . C hai tr ng h p
quan h gi a và k c bi u di n b ng t ng các a th c v i h s ã bi t:
- Tr ng h p (0 kd 2) :

n
kn i
, (2.1.15)
8 2
d n
dg ci
i 0 2g

- Tr ng h p (kd 2) :
2 i
2 2 2 nd

n 1 5
nd 4 g
kn bi e . (2.1.16)
g d i 0 2g

Các giá tr ci, i = 0, 1,..., 8, và bi, i = 0, 1,..., 5 cho trong b ng 2.1.1
ng 2.1.1. H s ci, bi s d ng trong các ph ng trình (2.1.15), (2.1.16)
i ci bi
0 1.00000000 0.000000122
1 -0.33333372 0.073250017
2 -0.01109668 -0.009899981
3 0.01726435 0.002640863
4 0.01325580 -0.000829239
5 -0.00116594 -0.000176411
6 0.00829006
7 -0.01252603
8 0.00404923

13

2.1.3 ng h c c a h t n c theo lý thuy t sóng m i
Lý thuy t sóng Tromans là lý thuy t sóng tuy n tính nên khi ta có c ph ng
trình m t sóng, ta d dàng nh n c các c tr ng ng h c c a h t n c t ng ng
cho sóng m t h ng (Tromans, Anaturk, Hagemeijer, 1991):

vx X , z , 2
[S d ] n Fn ( z ) cos k n X n
(2.1.17)
vz X , z , 2
[ S d ] n Gn ( z ) sin k n X n

2
ax X , z , 2
[S d ] n Fn ( z ) sin k n X n
(2.1.18)
2
az X , z, 2
[S d ] n Gn ( z ) sin k n X n

trong ó, Fn và Gn là các hàm suy gi m sâu ph thu c vào chi u sâu z:

cosh k n d z sinh k n d z
Fn , Gn . (2.1.19)
sinh kn d sinh kn d

Vì ây là lý thuy t sóng tuy n tính nên các công th c ng h c h t n c (2.1.17),
(2.1.18) khi áp d ng cho các m t i và phía trên m t n c l ng c n có hi u ch nh.
u này các tác gi kh c ph c b ng cách s d ng các phép ngo i suy hay phép giãn.
Phép ngo i suy làm cho ng h c h t n c b l n. Phép giãn c a Wheeler s d ng m t
c l ng làm m t sóng, sau ó giãn c m t c t sóng b ng cách s d ng hàm suy gi m
sâu Fn nh sau:
kn d z
cosh
1 /d
Fn (2.1.20)
sinh kn d

là chi u cao m t sóng t c th i. Phép ngo i suy và phép giãn Wheeler cho c n
trên và c n d i c a ng h c h t n c.
Phép giãn delta n i suy gi a hai phép trên m b o s tr n c a ng m t sóng.
ó là phép d ch chuy n tuy n tính c a tr c th ng ng khi z l n h n Ds, thay z trong
(2.1.20) lý thuy t tuy n tính b ng zs:
Ds
zs z Ds Ds v i z Ds , 0, (2.1.21)
Ds

ây, Ds = Hs/2 và tham s giãn cho b ng 0,3. Chú ý các phép giãn này là phép g n
úng. Có r t nhi u tài li u v các phép giãn khác nhau c các tác gi a ra nh ng

14

không có tài li u nào khuy n ngh nên dùng phép giãn nào. Trong khuôn kh c a
án này, phép giãn delta c áp d ng.

2.2 Dòng ch y

Ngoài tác ng c a sóng, công trình bi n còn ph i ch u t i tr ng th ng xuyên
a l c do dòng ch y bi n gây ra. Do v y, nh h ng c a dòng ch y c ng c n c
xét n khi tính toán thi t k và khi ki m tra trong quá trình s d ng c a các công trình
ngoài kh i.
Dòng ch y bi n th ng g p nh ng lo i sau:
- Dòng do gió;
- Dòng do thu tri u;
- Dòng m t ;
- Dòng do s chênh l ch m c m c.
Dòng ch y bi n ch y u là do gió và thu tri u gây nên, do v y, án này c ng
ch th c hi n tính toán s tác ng c a dòng gió và dòng tri u.
Các thông s dòng ch y c n c xét n là v n t c, h ng và s thay i theo
sâu c a bi n. Theo DnV-RP-C205, ta có công th c t ng quát xác nh v n t c dòng
nh sau:
vc ( z ) vc ,wind ( z ) vc ,tide ( z ) .... (2.2.1)

ây ta ch xét t i dòng gió và dòng tri u nên:
vc ( z ) vc ,wind ( z ) vc ,tide ( z ) (2.2.2)

SWL vc,wind(0) vc,tide(0) vc(0)
d0
d

áy bi n

Hình 2.3. T c dòng thay i theo chi u sâu

Dòng ch y do thu tri u c xác nh theo:

15

d z
vc ,tide ( z ) vc ,tide (0) (2.2.3)
d

i dòng do gió, xác nh theo bi u th c:
d0 z
vc ,wind (0) , d0 z 0
vc ,wind ( z ) d0 (2.2.4)
0, z d0

trong ó: vc ( z ) – v n t c dòng t ng h p t i sâu z

vc ,wind ( z ) – dòng do gió sâu z

vc ,tide ( z )
– dòng do thu tri u sâu z

z – kho ng cách t m c n c l ng t i m tính toán

d0 – chi u sâu t i h n. sâu d i d0 , gió không gây ra
dòng ch y. DnV khuy n ngh l y d0 50m

d – sâu n c bi n

–h s m ,l y 1/ 7

Trong tr ng h p thi u s li u o c th ng kê, có th s d ng công th c sau
tính giá tr dòng do gió:
vc ,wind (0) kU1hour 10m (2.2.5)

trong ó: vc ,wind (0) – v n t c gió m cn c l ng (z = 0)

k – h s , k = 0.015 – 0.03
U1hour 10m – t c gió trung bình trong 1 gi , cao 10m

vc (0) 0.347 (m/s) – theo s li u c a Vietsovpetro ( án l y giá tr v n
c dòng trung bình theo h ng trùng v i h ng sóng – h ng ông b c - tính toán).

2.3 T i tr ng tác ng lên công trình

i tr ng phân b
i tr ng sóng tác ng lên các ph n t có ng kính nh (D/ <0.2) c a
chân các công trình giàn khoan c nh ngoài bi n th ng c xác nh b ng
ph ng trình Morison:

16

D2 1
f CM a CD D v v . (2.3.1)
4 2
trong ó: f là l c c a n c lên thành ng ng t i m t m;
CM, CD là h s quán tính và h s c n;
D là ng kính ng t i m tính;
là kh i l ng riêng c a n c bi n;
a là gia t c h t n c;
v là v n t c h t n c.
i m t thanh b t k nh trên hình 2.1.3, thành ph n vuông góc c a v n t c h t
c vn có th bi u di n qua các thành ph n vx và vz nh sau:
2 2
vn vx v z2 c x vx cz vz (2.3.2)

trong ó: cx, cy, cz là các cosin ch ph ng. Các thành ph n c a vn trên các tr c to x,
y, z nh sau:

vnx vx cx cx vx cz vz
vny c y cx vx cz vz (2.3.3) vz
vnz vz cz cx vx cz vz vx
vn
ng t , gia t c vuông góc có th bi u z
di n qua: y
2 2 2
an a x a z cx a x cz az (2.3.4)
x
anx ax cx cx a x cz az
any c y cx a x cz az (2.3.5)
anz az cz cx ax cz a z Hình 2.4. Các thành ph n v n t c
i thanh v trí b t k

Các thành ph n c a l c Morison trên m t n v dài:
D2 1
fx CM anx C D Dvn vnx
4 2
D2 1
fy CM any C D Dvvny (2.3.6)
4 2
D2 1
fz CM anz C D Dvvnz
4 2

17

c dòng ch y ck n b ng cách thêm thành ph n v n t c dòng ch y vào
thành ph n ngang c a h t n c chuy n ng do sóng.
i tr ng quy v nút
Trong phân tích ng c a k t c u, ta c n a t i tr ng phân b tuy n tính trên các
n c a thanh ( án này chia thanh thành 3 n) v t i tr ng t p trung hai u
ph n t . ti n hành, ta dùng các gi thi t v phân b sóng lên thanh là sóng tuy n
tính (bilinear), t ng quát cho nh trên hình 2.4a, hình 2.4b mô t t i tr ng quy v nút.

f4 FB
MB
f3 b

f2 a

a l
f1 FA
a MA

a. b.
Hình 2.5. Gi thi t v phân b l c sóng tuy n tính

Ta có các công th c quy v t i tr ng t i nút khi bi t t i tr ng phân b trên n v
dài t i 3 m c a ph n t f1, f2, f3 nh sau:
q2 m m q1 m 2m
A0 (2.3.7)
2l 3 2l 3

q2 m 2m q1 m m
B0 (2.3.8)
2l 3 2l 3

0 q2 m m 2
EI A 10l 2 6 2
2 m m
120l 3
q1 m m
10l 2 8 2
7 m 4m 2 2 m 10l 2 6 2

120l 3
(2.3.9)

q2m 2 2 2m
EI 0
B 2 m 23 2m m 10l 2
120l 3
q1m 2 2m
10l 2 3 2
m m 2 m m 4 10l 2
120l 3
(2.3.10)

18

th ng v i m i hình thang trên hình 2.5a ta có tham s nh sau:
1. 0, b 2a , m a ; q1 f1 ; q2 f 2

2. a, b a,m a ; q1 f 2 ; q2 f3

3. 2a , b, m a ; q1 f3 ; q2 f4

i b là n không ng p n c c a thanh (b=0 n u thanh ng p n c hoàn toàn)
i m i hình thang ta có m t giá tr A 0 , B 0 , 0
A và 0
B (t ng ng v i các
tr ng h p 1., 2., 3.). L y t ng các giá tr A 0 , B 0 , 0
A , 0
B t ng ng trong ba tr ng
p, ta thu c các giá tr A 0 , B 0 , 0
A và 0
B c a toàn thanh, t ó ta tính các l c u
ph n t theo các công th c:
0 0
4 EI A 2 EI B
MA
l (2.3.11)
0 0
4 EI B
2 EI A
MB
l

MA MB
FA A0
l (2.3.12)
0 MA MB
FB B
l

trong ó: A0 , 0
A – ph n l c và góc xoay t i u A,

B0 , 0
B – ph n l c và góc xoay t i u B,

MA, MB – mômen t i các u A và B,

FA, FB – l c t i các u A và B,

19

CH NG 3. LÝ THUY T TÍNH TOÁN TU I TH M I

Vi c tính toán tu i th m i cho các công trình b ng thép c nh ngoài bi n c
th c hi n trong hai giai n khác nhau: giai n thi t k (design) và giai n khai
thác (in-service).
Giai n thi t k . Th c ch t là bài toán ki m tra t n th ng m i t ng c ng ho c
chi u sâu v t n t trong tu i th thi t k c a công trình không v t quá các giá tr cho
phép.
Giai n khai thác. Sau m t kho ng th i gian s d ng, môi tr ng xung quanh
công trình có th có nh ng bi n i nh n n móng, hà bám, ho c công trình b n mòn
ho c nh ng h h ng b t u xu t hi n... Khi ó, yêu c u t ra là ph i phân tích l i
công trình, u vào cho bài toán phân tích này là nh ng y u t th c v môi tr ng
xung quanh công trình và hi n tr ng công trình lúc ki m tra kh o sát. Phân tích m i
trong giai n này cho phép d báo tu i th còn l i c a công trình. N u tu i th còn
i nh h n thi t k thì c n ph i có ph ng án b o d ng, s a ch a ho c nh ra m t
ch khai thác h p lý.
tính toán tác ng c a các y u t môi tr ng lên k t c u, ng i ta th ng
th c hi n theo hai ph ng pháp: ti n nh (deterministic) và ng u nhiên (stochastic)
Ph ng pháp ti n nh. Tr ng thái bi n c mô t b i nh ng con sóng riêng r
i chu k và chi u cao xác nh và t ng ng là s l n x y ra. K t c u ph n ng v i
ng con sóng trong s nh ng con sóng này. L y t ng t n th ng m i do nh ng con
sóng này gây ra, ta s thu c t n th ng m i c a k t c u trong toàn b tu i th c a
công trình.
Ph ng pháp ng u nhiên hay ph ng pháp ph (spectral method). Ph ng pháp
này d a trên b n ch t ng u nhiên c a chi u cao sóng. M i tr ng thái bi n (dài h n)
c mô t b i m t ph n ng l ng sóng. Vi c phân tích ng l c h c k t c u s cho
phép nh n c ph n ng d i d ng m t ph . C ng b ng cách nào ó, ta nh n
c ng su t d i d ng hàm m t xác su t.
Quá trình tính toán ti p theo có th ti n hành theo hai quan m khác nhau: quan
m t n th ng tích lu và quan m c h c phá hu . Quan m t n th ng tích lu
a trên lý thuy t t n th ng tích lu c a Miner – Palmgren và ng cong m i th c
nghi m S-N. Quan m c h c phá hu d a vào lý thuy t phát tri n v t n t c a Paris
và th ng c s d ng khi phân tích, tính toán i v i nh ng công trình ang khai
thác. án này th c hi n tính toán theo quan m t n th ng tích lu c a Miner -
Palmgren.

20

3.1 Lý thuy t t n th ng tích lu c a Miner - Palmgren

Trên c s nghiên c u c a Palmgren v tu i th m i c a các bi khi ch u t i
nhi u b c, Miner ã xu t vi c s d ng ph ng pháp ánh giá tu i th m i c a các
t c u máy và công trình. M i b c ng su t c c tr ng b ng m t s gia ng su t
không i và m t s chu trình nh t nh.
Theo Miner, m i b c ng su t cao h n gi i h n m i u gây ra m t ph n t n
th ng cho v t li u. S o t n th ng do b c ng su t th i, i = 1,2,…I gây ra có quan
t i s chu trình ng su t và c xác nh b ng t s
ni
Di (3.1)
Ni

trong ó: ni - s chu trình ng su t ng v i s gia i

Ni - s chu trình t i phá hu

u ph n t k t c u ch u m t t p h p ng su t g m I b c khác nhau thì s ot n
th ng t ng c ng s là:
I
ni
D (3.2)
i 1 Ni

Vì v y, lý thuy t này còn c g i là lý thuy t t n th ng tích l y tuy n tính.
I
i L0 là kho ng th i gian c a n0 ni chu trình mà ph n t ph i ch u và D
i 1

là t ng t n th ng tích l y trong kho ng th i gian ó. Tu i th m i L (ho c N) c a
ph n t s b ng:
1 .L 0 1.n 0
L (th i gian) ho c N (s chu trình) (3.3)
D D
c dù còn t n t i m t s thuy t khác v t n th ng m i, nh ng thuy t c a
Miner n gi n h n và phù h p v i quan m c h c phá h y, ngay c khi t i tr ng
có tính ng u nhiên. Vì v y nó c áp d ng cho h u h t các k t c u thép nh các chi
ti t máy, c n tr c, c u, máy bay, giàn khoan ngoài bi n. …

3.2 T n th ng cho phép

Trong các tiêu chu n thi t k hi n nay, u ki n không phá h y v m i th ng
c vi t d i d ng:
I
ni 1
D (3.4)
i 1 Ni DFF

21

trong ó, là giá tr cho phép c a t n th ng m i, v i ngh a là t ng t n th ng tích
y trong kho ng tu i th m i tính toán d i u ki n ch u t i ã cho không c
t giá tr cho phép ó.

m t lý thuy t, ph n t k t c u s b phá h y khi s o t n th ng b ng n v ,
hay s chu trình ng su t ph i ch u b ng s chu trình phá h y. Nh ng do có nhi u y u
nh h ng ph c t p, ng i ta thêm vào ó h s DFF là h s m i thi t k (design
fatigue factor). K t qu th c nghi m m i i v i các lo i thép ã có s n ng S-N,
trong không khí c ng nh trong môi tr ng n mòn ã cho th y phá h y m i x y ra
khi t n th ng n m trong m t ph m vi khá r ng t 0,4 n 1,5. Do ó vi c xác nh
giá tr cho phép ph thu c vào t m quan tr ng c a ph n t trong h , tính d phòng
t c u, kh n ng gia công ch t o, kh n ng ki m tra và s a ch a,…
s m i thi t k DFF c cho trong b ng sau:
ng 3.1. H s t n th ng m i thi t k DFF, DnV-OS-C101
DFF Ph n t k t c u

Có th ti p c n c và không c hàn tr c ti p v i
1
ph n ng p n c

Có th ti p c n c cho vi c ki m tra nh k trong
1
u ki n khô ráo

Có th ti p c n c và c hàn tr c ti p v i ph n
2
ng p n c

Không th ti p c n cho vi c ki m tra và s a ch a trong
2
u ki n khô ráo

3 Không th ti p c n ki m tra, s a ch a

3.3 ng su t các m i n i ng

3.3.1 Các lo i m i n i ng
Các giàn thép c nh ngoài bi n th ng c xây d ng nh m t h khung
không gian mà các ng thép óng vai trò ch o.
Ti t di n d ng ng c cho là phù h p nh t cho thanh liên k t trong các giàn c
nh b ng thép ngoài bi n. Sóng và dòng ch y gây ra l c t ng i nh trên các ph n
ng vì chúng có h s c n th p. Do m t c t ngang có d ng ng tròn i x ng nên
các ph n t ng ít ph i ch u ng su t t p trung, có c ng ch ng u n, ch ng xo n cao
và không nh y c m v i h ng c a l c do các y u t c a môi tr ng xung quanh gây

22

ra. u này r t có ý ngh a b i trong môi tr ng bi n, sóng và gió có th tác ng t
i phía. H n n a, các n kín c a ng s t o ra l c y n i, các ph n t ng có di n
tích b m t n mòn và s n ph ít nh t. c bi t, các k t c u d ng ng khi ng p n c s
gây ra s c c n thu ng nh h n các d ng m t c t khác. Tuy nhiên, các ng th ng
c n i v i nhau b ng vi c hàn, mà s không liên t c c a k t c u s là nguyên nhân
làm gia t ng lên r t cao c a s t p trung ng su t các vùng giao tuy n.
b n m i b gi m th p do s t p trung ng su t cao chân các m i hàn c a
các m i n i hàn là v n c t y u trong nh ng m i n i hàn gi a các ng. Do ó, vi c
tính toán các m i n i ng ch ng l i phá hu m i c n d a trên s hi u bi t v l n
a h s t p trung ng su t (SCF), nh ng y u t nh h ng t i ng su t l n nh t
chân các m i n i, và nh ng k t qu th c nghi m thu c t vi c th m i các m i n i
ng.
Nh ng m i n i ng c ng c n c thi t k ch u c t i tr ng tính toán t i
n (ví d v i u ki n bão 100 n m). H n n a, chúng c ng ph i t c b n
ch ng phá hu dòn và v t li u c dùng ph i hàn c (weldable).
Các m i n i ng có nhi u lo i khác nhau. Hình d ng và kích th c c a chúng
ph thu c vào k t c u và v trí trên k t c u.
i n i ng th ng g m m t ng ch (chord) và các ng gi ng (braces). ng
ch th ng có ng l n h n và liên t c ch n i, còn các ng gi ng thì có ng
kính nh h n và c hàn vào ng ch .
Các m i n i ng có th c chia thành các lo i:
- Các m i n i n gi n (simple welded joints)
- Các m i n i ch ng (overlapping joints)
- Các m i n i ph c t p (complex joints)
- Các m i n i b ng thép úc (cast steel nodes)
Các m i n i n gi n th ng g m các ng c hàn trong m t m t ph ng hay
nhi u m t ph ng mà chân các m i n i c a các ng gi ng không c ch ng lên nhau
và có các bi n pháp gia c ng.
i n i ch ng c nh ngh a b i c y u t hình h c và s truy n l c gi a các
ng. M i n i lo i này c t o b i các ng gi ng c hàn ch ng chân lên nhau t i
ch n i gi a chúng v i ng ch . Và ít nh t có m t ph n t i tr ng c truy n gi a
nh ng c p ng gi ng qua m i hàn chung gi a chúng. K t qu là s gi m cl cc t
và gi m oval c a ng ch và theo ó, tu i th m i s c c i thi n.
i n i ph c t p th ng là các m i n i có gia c ng bên trong, bên ngoài; có
a nh i gia c ng; có c u trúc hình h c và cách th c truy n l c ph c t p.

23

i n i thép úc c ch t o b ng công ngh úc. Các m i n i lo i này có u
m là làm gi m s t p trung ng su t ph n chuy n ti p gi a ng ch và ng gi ng.
Công ngh úc m i n i là m t gi i pháp t t cho nh ng m i n i có hình h c ph c t p
và dày thành ng quá l n.
Các m i n i trong k t c u công trình c nh b ng thép ngoài bi n h u h t là các
i n i a m t ph ng. Các m i n i n ph ng ch xu t hi n các m t bên, m t gi ng
ngang hay các b ph n k t c u ph . Trong k thu t hi n nay, các m i n i th ng
c phân lo i và tính toán nh là nh ng m i n i ph ng n gi n nh m i n i lo i T,
Y, K, v.v... mà b qua s nh h ng c a các ng r ng n m ngoài m t ph ng ang xét.

Hình 3.1. Các lo i m i n i

n ph i chú ý r ng, s phân lo i m i n i không ch d a vào hình d ng c a m i
i mà còn ph i d a vào cách th c truy n l c c a m i n i ó. Theo ó, m i n i hình
ch X ch c xem xét nh m i n i ki u X khi l c d c tr c trong các ng gi ng cân
ng v i các ng phía i di n. T ng t , m i n i thu c lo i K khi thành ph n l c d c

24

tr c ng gi ng c cân b ng v i ng gi ng khác cùng bên so v i ng ch . N u
i n i có hình d ng ch X nh ng l c ch tác d ng lên m t ng gi ng thì m i n i ó
c xem nh m i n i lo i T, t c là l c d c tr c c a ng gi ng tác d ng nh m t l c
t lên ng ch .

3.3.2 ng su t c c b l n nh t
ng su t c tính toán t i các m nh (crown) và m võng (saddle). Do ó,
ng su t c c b t i các m chân m i hàn c xác nh b ng t ng c a các thành
ph n ng su t n do l c d c tr c, u n trong m t ph ng và u n ngoài m t ph ng gây
ra.
Do tính ch t ph c t p v m i quan h hình h c gi a ng ch và ng gi ng, c
bi t là giao tuy n hình yên ng a gi a hai v t th tr nên vi c xác nh chính xác phân
ng su t hai phía giao tuy n là m t v n ph c t p. Do ó, ng su t c c b th ng
c xác nh t i 8 m d c theo giao tuy n, xem hình 3.2.

1 SCFAS x SCFMOP mz

1 1 1
2 ( SCFAC SCFAS ) x 2SCFMIP my 2 SCFMOP mz
2 2 2
3 SCFAC x SCFMIP my

1 1 1
2 2 2
5 SCFAS x SCFMOP mz

1 1 1
6 ( SCFAC SCFAS ) x 2 SCFMIP my 2SCFMOP mz
2 2 2
7 SCFAC x SCFMIP my

1 1 1
2 2 2
trong ó: x, my, mz l n l t là ng su t danh ngh a l n nh t do l c d c tr c, u n
trong m t ph ng và u n ngoài m t ph ng gây ra. SCFAC, SCFAS l n l t là h s t p
trung ng su t do l c d c tr c m nh và m võng. SCFMIP, SCFMOP l n l t là
s t p trung ng su t cho tr ng h p u n trong m t ph ng và u n ngoài m t ph ng.

25

SCFmax
SCFmin
cd c
tr c
(Axial) 1 2 3 4 5 6 7 8 1

3
SCF IPB 2 4
n trong
1 5
t ph ng
8 6
(IPB) 7
1 2 3 4 5 6 7 8 1

SCFOPB
n ngoài
t ph ng 1,5: m võng
(OPB) 3,7: m nh
1 2 3 4 5 6 7 8 1

Hình 3.2. ng su t t i 8 m xung quanh giao tuy n

3.3.3 s t p trung ng su t
Các thông s ph c v tính toán c th hi n hình bên d i:

d
t

ng gi ng
T g ng ch

m võng
D

m nh

L
Hình 3.3. Chi ti t m i n i

T – b dày thành ng ch (m)
D– ng kính ng ch (m)
L – chi u dài toàn b ng ch (m)

26

t – b dày thành ng gi ng (m)
d– ng kính ng gi ng (m)
g– r ng khe h gi a 2 ng gi ng (m)
e – kho ng l ch tâm
– góc nghiêng gi a ng gi ng và ng ch
= d/D – t s ng kính
= L/D – t s gi a chi u dài và ng kính ng ch
= t/T – t s b dày thành ng
= D/2T – t s gi a bán kính và b dày ng ch
p = g/D – t s gi a khe và ng kính ng ch
B ng 3.2. Xác nh h s t p trung ng su t, DnV

Lo i t i
tr ng và
s t p trung ng su t SCF ph ng
lo i m i
trình
i

ng ng ch :
1.1
(1.11 3( 0.52) 2 )(sin )1.6 (1)
nh ng ch :
in i
0.2
(2.65 5( 0.65)2 ) (0.25 3)sin (2)
lo i T/Y
cd c ng ng gi ng:
tr c 0.52 0.1 1.1 (3)
1.3 (0.187 1.25 ( 0.96))(sin )2.7 0.01

nh ng gi ng:
(4)
1.2 2
3 (0.12exp( 4 ) 0.011 0.045) (0.1 1.2)

nh ng ch
in i
lo i T/Y 1.45 0.85 (1 0.68 )
(sin )0.7 (5)
n trong nh ng gi ng
t ph ng 0.4 (1.09 0.77 ) (6)
1 0.65 (sin )(0.06 1.16)

in i ng ng ch :
lo i T/Y (7)
(1.7 1.05 3 )(sin )1.6
n ngoài

27

t ph ng ng ng gi ng:
0.54 0.05
(0.99 0.47 0.084 ). (1.7 1.05 3 )(sin )1.6 (8)

ng ch :
sin
0.3
(9)
0.9 0.5 2 max
(0.67 1.16 ) sin .
in i sin min
lo i K. 0.3
max 0.38
cd c 1.64 0.29 ATAN(8 )
min
tr c
ng gi ng:
0.25 0.14 0.7 (10)
1 1.97 1.57 sin .(PT(20))

nh ng ch :
in i
lo i K. 1.45 0.85 (1 0.68 )
(sin )0.7 (11)
n trong nh ng gi ng:
t ph ng 0.4 (1.09 0.77 ) (12)
1 0.65 (sin )(0.06 1.16)

Các công th c xác nh SCF cho lo i m i n i K, KT c ch rõ trong
DnV-RP-C203, Appendix B

Ph m vi áp d ng:
0.2 1.0
0.2 1.0
8.0 32
4.0 40
20o 90o
0.6
1.0
sin

3.4 ng cong m i S-N

ng cong m i S-N th hi n m i liên h gi a chênh l ch ng su t c c b
n nh t và s chu trình N c a ng su t d n t i phá hu m i c a k t c u ng v i
.H uh t ng cong m i xác nh nh vi c phân tích th ng kê các s li u thu
c t vi c th m i c a nh ng m u v t trong phòng thí nghi m. Quá trình thí nghi m
c ti n hành trên các công c máy móc ki m tra m i cho t i khi m u v t b gãy
hoàn toàn.
Ph ng trình ng cong m i c b n:

28

m
N. =a (3.5)
Ho c có th bi u di n trong h to loga:

lg N = lg a1 – mlg (3.6)

trong ó: N là s chu trình d n n phá hu m i ng v i ;
là chênh l ch ng su t c c b l n nh t;
-1/m là d cc a ng cong S-N;
ng 3.3. ng cong m i S-N cho m i n i ng d i bi n có ch ng n mòn
catôt, DnV

N 106 cycles N 106 cycles
Fatigue limit
S-N curve log a2
at 107 cycles
m1 log a1 m2 = 5.0
T 3.0 11.764 15.606 52.63
103

Môi tr ng
không khí
Mi n ng su t (MPa)
102

Môi tr ng n c
bi n có ch ng n
mòn catot
101 0
10

104 105 106 107 108 109
S chu trình N

Hình 3.4. ng cong m i cho ng thép theo DnV

29

CH NG 4. TÍNH M I CHO GIÀN G U TR NG

4.1 Quy trình tính toán

Vi c tính toán tu i th m i cho chân giàn G u Tr ng c th c hi n theo quy
trình nh s d i ây:

Hình 4.1. S kh i các b c tính m i

các b n v k thu t c a chân giàn G u Tr ng, s d ng các thông s v t
li u, kích th c, hình d ng c a các ph n t ti n hành mô hình hoá trong SAP2000.
mô hình ã c mô hình hoá, ti n hành xu t (export file) s li u và biên t p l i
file s li u sao cho phù h p v i u vào c a ch ng trình tính l c TromansWF (xem
c 4.4.1).
a trên s nghiên c u, tìm hi u v mô hình sóng ng u nhiên c a Tromans, ti n
hành l p ch ng trình tính toán t i tr ng sóng và dòng ch y TromansWF (s d ng
ngôn ng l p trình Fortran).
Nh p (import) các file l c theo th i gian d i d ng hàm l ch s th i gian (time
history function) thu c t ch ng trình TromansWF vào ch ng trình SAP2000 r i
ti n hành phân tích ng l c h c k t c u dùng ph ng pháp tích phân tr c ti p
Newmark (xem ph l c 7).

30

k t qu phân tích k t c u, ta thu c các giá tr n i l c, và mômen u n max,
min. T ó, s d ng các công th c d i ây tính toán ng su t max và ng su t
min t i các nút:
Pmax M max Pmin M min
max min
A W A W
M max M 22max M 32max ; M min 2
M 2 min M 32min
I I
W W
R R
trong ó: max, min là các giá tr ng su t max và min;
Pmax, Pmin là các giá tr l c d c tr c max, min;
Wmax, Wmin là các giá tr mômen u n max, min;
A là di n tích m t c t c a ph n t ;
W là mômen ch ng u n;
I là mômen quán tính;
R là bán kính ph n t .
i P, A, M, W, I, R c xác nh t SAP2000
d ng các k t qu này, ti n hành tính toán s gia ng su t danh ngh a ( n)
và chênh l ch ng su t c c b l n nh t ( h). T h và s chu trình ng su t n
(l y b ng s li u th ng kê s l ng các con sóng), ta tính c s chu trình d n t i
phá hu m i N c a ph n t . T n ng v i h và N, ta tính c t n th ng tích lu
i ti n hành so sánh v i t n th ng cho phép ta s k t lu n c tu i th m i c a
t c u.

4.2 Xây d ng ch ng trình tính toán t i tr ng

Ch ng trình th c hi n tính toán v i u vào là các s li u v thanh và nút c a
giàn ã c mô hình hoá b ng ph n m m SAP2000 và s li u v môi tr ng (bao
m chi u cao sóng áng k chu k sóng, dòng ch y m t, sâu n c bi n, m t
c bi n, h s quán tính CM, h s c n CM).
u ra c a ch ng trình g m các s li u v : b m t bi n theo th i gian t i to
x=0, ph n ng l ng sóng, ng h c h t n c, các l c thành ph n (fx, fy, fz) t i các
nút.
Các b c th c hi n:
- Tính ng h c
- Tính l c phân b

31

- Tính l c quy v nút

4.2.1 Tính ng h c h t n c
tính toán v n t c và gia t c h t n c theo mô hình sóng Tromans u vào
m:
- Ch n kho ng d i t n ( 0, N ) tính toán,
- a ch n ph sóng S ,
- Ch n nh sóng thi t k ta c n tính (l y = Hs)
- con sóng N c n tính (l y N=256).
ó ta có các b c tính toán:

N 0
c 1. Tính b ct ns d , và các t n s sóng n 0 nd , n=0,
N
N. i m i tr ng thái bi n xác nh, c n l a ch n n và 0 phù h p thu c hình
nh ph n ng l ng sóng có d ng nh hình d i ây:

Hình 4.2. Hình d ng ph n ng l ng sóng (theo ph Pierson-Moskowitz)

c 2. V i ph sóng ã ch n, tính các giá tr S ( n )d và . án s d ng
ph Pierson-Moskowitz tính toán, công th c s (2.1.12);
c 3. Tính các giá tr s sóng kn t ng ng theo các công th c (2.1.15),
(2.1.16);
c 4. Ki m tra ng p n c c a thanh và chia ph n ng p n c c a thanh
thành 3 ph n (4 m);

32

c 5. Tính v n t c và gia t c h t n c t i 4 m ã xác nh c b c4
theo công th c (2.1.17) và (2.1.18) có s d ng hàm suy gi m sâu Fn, Gn (2.1.19) và
phép giãn delta theo công th c (2.1.21) i v i nh ng m n m phía trên m c n c
ng;
c 6. Tính v n t c dòng ch y thu tri u theo công th c (2.2.3) và dòng ch y
gió theo (2.2.4);
Ch ng trình th c hi n tính toán theo tr ng h p b t l i nh t, v n t c dòng ch y
gió cùng h ng v i dòng ch y thu chi u và cùng h ng v i h ng sóng tác ng.
Theo ó, dòng gió và dòng tri u s c c ng tr c ti p vào v n t c h t n c theo
ng x.

4.2.2 Tính t i tr ng phân b lên thanh
c 7. Tính cosin ch ph ng (cx,cy,cz) ng v i m i thanh;
c 8. T ng h c h t n c thu c t b c 5, th c hi n tính toán vnx, vny, vnz
theo các công th c (2.3.3), vn theo công th c (2.3.2), anx, any, anz theo các công th c
(2.3.5), an theo công th c (2.3.4);
c 9. S d ng ph ng trình Morison tính các giá tr c a l c thành fx, fy, fz
theo các bi u th c (2.3.6);

4.2.3 Tính t i tr ng quy v nút
Vi c phân tích ng cho k t c u b ng ch ng trình SAP2000 òi h i ph i a t i
tr ng phân b trên thanh v t i tr ng t i các nút. D i ây là các b c th c hi n:
c 10. Tìm ph n l c A0, B0 theo công th c (2.3.7) và (2.3.8)và mômen MA, MB
i hai u thanh ( u A và u B) theo các công th c (2.3.11);
c 11. L c sóng và dòng ch y t i các nút tính theo công th c (2.1.12).
Chú ý: Ch ng trình b qua tính toán i v i nh ng thanh ngang, n m d c theo
ng sóng (m c nh h ng sóng chính - ông b c là h ng x).

4.3 Mô hình hoá k t c u

Chân giàn G u Tr ng trong án này c mô hình hoá s d ng ph ng
pháp ph n t h u h n trong ch ng trình SAP2000. Các c tr ng v kh i l ng, v t
li u, hình d ng c a các ph n t trong mô hình c gi nguyên so v i th c t .
n gi n hoá và gi m b t kh i l ng tính toán trong phân tích ng cho kh i
chân , vi c mô hình hoá c gi n l c b t nh ng chi ti t: giá c p tàu, các thanh
gi ng vùng conductor ( ng d n h ng ph c v vi c hút d u) trên các m t gi ng.

33

Mô hình g m 42 nút (joints) và 86 thanh (frames) (hình 4.3). S li u v các nút
và các thanh c th hi n chi ti t trong ph n ph l c.
Kh i l ng ph n th ng t ng c quy v kh i l ng chia u cho 4 m trên
cùng c a 4 chân (leg) c a kh i chân .
Giá c p t u (boat landing) c a m i bên (panel) c quy v kh i l ng tt i4
trí, m i chân 2 v trí.

Hình 4.3. Mô hình chân giàn G u Tr ng

Ph n liên k t móng c c c mô ph ng nh ngàm c ng sâu b ng kho ng
SÁU l n ng kính ng ch . Nh v y nh ng nút d i cùng c a mô hình không ph i
là áy bi n mà là sâu 6Diam (v i Diam là ng kính ng ch ).

34

4.4 li u u vào

4.4.1 li u u vào ch ng trình TromansWF
u vào cho ch ng trình g m 3 file s li u:
- File 1: ch a các s li u v nút (joints)
x y z
Joint
(m) (m) (m)

- File 2: ch a các s li u v thanh (frames)
Diameter Length
Frame Joint I Joint J
(m) (m)

- File 3: ch a các s li u v sóng và các s li u liên quan, c s p x p theo
nh d ng sau:
T Hs d ro

N Frame_numb joint_numb

pi g

CD CM

trong ó: T – chu k sóng c a m t tr ng thái bi n;
Hs – Chi u cao sóng c a m t tr ng thái bi n;

d– sâu n c bi n;

ro – kh i l ng riêng n c bi n;

pi – s ;

g – gia t c tr ng tr ng;

CD – H s c n;

CM – H s quán tính.

4.5 t qu tính toán – Phân tích

4.5.1 t qu tính toán ng h c b ng ch ng trình TromansWF
d ng ch ng trình TromansWF, ti n hành tính toán ng h c c a sóng và t i
tr ng quy v nút t i các b c th i gian. ây, l n l t tính cho các tr ng thái bi n v i
kho ng tính là 80s (t -40s n +40s). Chia kho ng th i gian làm 80 b c v i gia s

35

t=1s. D i t n ( 0, n) c l a ch n d a trên ph sóng bi u di n cho tr ng thái bi n
i chi u cao sóng áng k HS và chu kì c t không Tz c ch n. ây, các tr ng thái
bi n c l a ch n theo s li u thu th p và th ng kê c a Vietsovpetro cho trong b ng
PL.1.
Trong các hình 4.4-4.6 là bi u di n c a ph sóng cho ba tr ng thái bi n v i chi u
cao sóng áng k là 0.75m, 2.75 và 12.25.

Hình 4.4. Hình nh ph n ng l ng sóng c a tr ng thái bi n Hs=0.75, Tz=4.65


36


Trên hình 4.7 và 4.8 bi u di n m t sóng cho ba tr ng thái bi n và l c tác d ng
vào nút 32 trong các tr ng thái bi n t ng ng.

Hình 4.7. th b m t sóng theo th i gian t i m x = 0 trong ba tr ng thái bi n
(Hs=0.75, Hs=6.75 và Hs=12.25)

37

Hình 4.8. L c tác d ng vào nút 32 theo th i gian trong ba tr ng thái bi n

Các k t qu tính toán b m t sóng t i m x=0, l c do sóng và dòng ch y tác
ng vào nút 32, và m t ph n ng l ng c a t t c 25 tr ng thái bi n c trình bày
th h n ph l c 4, ph l c 5 và ph l c 6.

4.5.2 Chênh l ch ng su t c c b l n nh t
án này th c hi n tính toán cho b n nút i di n b n m t gi ng khác nhau
a kh i chân (m i nút u thu c m t trong b n ng ch ), c th là các nút s 7, 44,
76 và 108. Theo [13], ta l y h s t p trung ng su t chung cho các nút là SCF = 3.
y chênh ng su t c c b l n nh t (hot spot stress range) h b ng:

h SCF n 3 n (4.1)

trong ó, n = max min là chênh ng su t danh ngh a c xác nh t phân tích
ng l c h c k t c u.

Trong án này s d ng ch ng trình SAP2000 ti n hành phân tích ng l c
c c a k t c u. K t qu tính t i tr ng b ng ch ng trình TromansWF cho m i tr ng
thái bi n ã l a ch n t b ng PL.1 là m t b các hàm t i tr ng theo th i gian t vào
các nút ng p n c c a k t c u. V i b t i tr ng này, ti n hành phân tích ng l c h c
t c u s d ng mô un tích phân tr c ti p b ng ph ng pháp NewMark c a ch ng
trình SAP2000. K t qu c a ch ng trình SAP2000 cho ta ph n ng ng c a k t c u
nh hàm theo th i gian. V i l a ch n thích h p, ch ng trình a ra k t qu tính là

38

các giá tr max và các giá tr min c a ph n ng. Chính vì v y, v i m i tr ng thái bi n,
ta thu c m t giá tr n, c ghi trong b ng 4.1. K t qu chênh l ch ng su t c c
l n nh t h c a các nút ng v i m i tr ng thái bi n c ghi trong b ng 4.2.
ng 4.1. Chênh l ch ng su t danh ngh a ( n) t i các nút (MN/m2)
TTB Nút 44 Nút 76 Nút 108 Nút 7
1 3.4057 2.5003 1.5328 1.2366
2 4.5792 3.6405 3.0399 3.0534
3 4.5187 3.6276 3.0740 3.1068
4 5.7186 4.7812 4.1409 4.2540
5 5.6447 4.7386 4.1367 4.2609
6 5.6684 4.6819 4.0513 4.1247
7 5.8077 4.7622 4.0481 4.0578
8 5.8027 4.7612 4.0549 4.0374
9 5.9498 4.8559 4.1077 4.0817
10 5.6056 4.7133 4.0301 4.0547
11 5.3455 4.5595 3.9103 4.0135
12 5.0247 4.3685 3.7777 3.9640
13 4.8696 4.2735 3.6434 3.8722
14 4.7342 4.1341 3.5160 3.7887
15 4.7673 4.1566 3.4044 3.7107
16 4.8050 4.1932 3.3174 3.6624
17 5.0660 4.2801 3.2909 3.6049
18 5.5659 4.6113 3.4657 3.5914
19 6.1992 5.0478 3.7682 3.6897
20 7.1280 5.7761 4.2897 3.9505
21 8.3620 6.7386 5.0355 4.4049
22 9.6661 7.8096 5.8676 5.0549
23 11.1575 9.0830 6.7597 5.7764
24 12.6172 10.3154 7.6357 6.4558
25 14.3124 11.7419 8.6000 7.1976

39

B ng 4.2. Chênh l ch ng su t c c b l n nh t ( h) t i các nút (MN/m2)
TTB Nút 44 Nút 76 Nút 108 Nút 7
1 10.2171 7.5009 4.5984 3.7098
2 13.7376 10.9215 9.1197 9.1602
3 13.5561 10.8828 9.222 9.3204
4 17.1558 14.3436 12.4227 12.9693
5 16.9341 14.2158 12.4101 12.78
6 17.0052 14.0457 12.1539 12.3741
7 17.4231 14.2866 12.1443 12.1734
8 17.4081 14.2836 12.1647 12.1122
9 17.8494 14.5677 12.3231 12.2451
10 16.8168 14.1399 12.0903 12.1641
11 16.0365 13.6785 11.7309 12.0405
12 15.0741 13.1055 11.3331 11.892
13 14.6088 12.8205 10.9302 11.6166
14 14.2026 12.4023 10.548 11.3661
15 14.3019 12.4698 10.2132 11.1321
16 14.415 12.5796 9.9522 10.9872
17 15.198 12.8403 9.8727 10.8147
18 16.6977 13.8339 10.3971 10.7742
19 18.5976 15.1434 11.3046 11.0691
20 21.384 17.3283 12.8691 11.8515
21 25.086 20.2158 15.1065 13.2147
22 28.9983 23.4288 17.6028 15.1647
23 33.4725 27.249 20.2791 17.3292
24 37.8516 30.9462 22.9071 19.3674
25 42.9372 35.2257 25.8 21.5928

4.5.3 ng cong m i
Gi thi t r ng các bi n pháp ch ng n mòn là có hi u qu , khi ó, theo DnV,
ph ng trình ng cong m i có d ng:

40

lg N lg a m lg h
m
(4.2)
h N a

trong ó, N - s chu trình t i phá hu m i, ng v i h; m và a là các h ng s
ph thu c hình h c và v t li u, ta có các giá tr (xem b ng 3.3.):
m=3 (4.3)
lg a 11.764 => a 5.807 1011 (4.4)

bi u th c (4.2), s chu trình t i phá hu ng v i m i nhóm ng su t i b ng:
11
a 5.807 10
Ni m 3
(4.5)
hi hi

4.5.4 T l t n th ng m i
Theo lý thuy t t n th ng tích l y tuy n tính c a Miner, t l t n th ng m i
trong m t n m, Di , ng v i nhóm ng su t i c tính b ng:
3
ni hi ni
Di ; (4.6)
Ni 5.807 1011

trong ó, ni - chu trình ng su t nhóm i, b ng s con sóng nhóm ó, ã cho
trong b ng 6.1; N c xác nh t bi u th c (4.5).
Tuy nhiên, ch có 44,5% s con sóng tác d ng theo h ng ông b c. Các h ng
sóng khác gây ra ng su t pháp kéo làm m v t n t có t n su t r t th p, có th làm
ng t l t n th ng t i ó t ng c ng không quá 10%. Nh v y, t l t n th ng m i
Di c xác nh và k t qu c trình bày trong b ng 4.3.

41

GTC1 fatigue analysis

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Andere mochten auch

Andere mochten auch (10)

Ähnlich wie GTC1 fatigue analysis

Ähnlich wie GTC1 fatigue analysis (20)

GTC1 fatigue analysis