Your SlideShare is downloading. ×
Tinh toan chuyen vi ngang jack up
Tinh toan chuyen vi ngang jack up
Tinh toan chuyen vi ngang jack up
Tinh toan chuyen vi ngang jack up
Tinh toan chuyen vi ngang jack up
Tinh toan chuyen vi ngang jack up
Tinh toan chuyen vi ngang jack up
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Tinh toan chuyen vi ngang jack up

417

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
417
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
18
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. 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-IHCalculation the horizontal displacement of Jack-up unitsTãm 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 njackup (Spudcan) khi tÝnh to¸n Jackup, tõ ®ã tÝnh ®−îc hÖ sè nÒn vµ gi¶i bµi to¸n lµm viÖc ®ångthêi 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 kÕtqu¶ nghiªn cøu gÇn ®©y vÒ quan hÖ t¶i träng v biÕn d¹ng cña nÒn cã kÓ ®Õn kÝch th−íc cñaSpudcan.Summary The purpose of this science article is to give the recommended function to calculatethe displacement of Spudcan of Jack up and suggest the practice method to design Jackupstructure 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 recentscience 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 ®Þnhb»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 cñaSpudcan. B i b¸o n y giíi thiÖu mét ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ ngang cña Spudcan. C¸c c«ngthøc vÒ ®Þa kü thuËt c«ng tr×nh biÓn ®−îc kham kh¶o v trÝch dÉn tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu cñaButterfield and Houslsby [1].2. TÝnh to¸n chuyÓn vÞ ngangC¸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 2. H×nh 1: Jackup & c¸c ngo¹i lùc t¸c dông lªn jackup - 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
  • 2. XÐt hÖ kÕt cÊu cho trªn h×nh 1, víi c¸c gi¶ thiÕt nªu trªn ®©y th× Hull chØ dÞch chuyÓnngang song song víi ®¸y biÓn d−íi t¸c dông cña t¶i träng ngang HT, chuyÓn vÞ n y ®−îc kÝhiÖu l hHull. C¸c gi¸ trÞ chuyÓn vÞ ngang t−¬ng ®èi kh¸c bao gåm: chuyÓn dÞch ngang cñac¸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) vch©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 = δ32.1 TÝnh to¸n chuyÓn vÞ ngang t−¬ng ®èi cña Hull v SpudcanXÐt c©n b»ng lùc ®øng v lùc ngang - h×nh 2, ta ®−îc: H T = H 1 + 2H 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 hîptrªn Spudcan, ta suy ra ®−îc ph−¬ng tr×nh x¸c®Þnh c¸c ph¶n lùc t¹i Spudcan, c¸c chó gi¶i vdÊu qui −íc ®−îc ghi trªn h×nh 2, chó ý r»ng δ1v δ2 cã thÓ kh¸c nhau. Ph−¬ng tr×nh x¸c ®Þnhc¸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 JackupV23 = (5) D + (e1 − e23 ) − (δ1 − δ 23 ) Víi D l kho¶ng c¸ch trªn h×nh chiÕub»ng gi÷a ch©n 1 v ch©n 2,3 - h×nh 1 vL*=L+S+Y - h×nh 2. KÝ hiÖn e1=M1/V1 l ®élÖch t©m cña ph¶n lùc t¹i t¹i ch©n 1, t−¬ng tùcho 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)
  • 3. ChuyÓn vÞ ngang t−¬ng ®èi cña ch©n theo ph−¬ng y so víi ®iÓm nèi gi÷a ch©n vSpudcan ph¶i tháa m n ph−¬ng tr×nh ® n håi sau - h×nh 4: d2y EI . = H i .( L + S − x) − M i (7) 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 gãcxoay 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 chuyÓnvÞ xoay trong ph−¬ng tr×nh 8, ta ®−îc: H i .L3   EI   δi = 1 + 3   EI + K .L   .(1 + 2.S / L)  2 (9) 12 EI    RS ,i   
  • 4. 2.2 TÝnh to¸n chuyÓn vÞ ngang cña Spudcan - b i to¸n tr−ît ngang H×nh 5: Quan hÖ t¶i träng v biÕn d¹ng cña nÒn cã kÓ ®Õn kÝch th−íc cña Spudcan øng dông c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña Dean v Stukamoto [2], mèi quan hÖ gi÷a m«men t¹i Spudcan víi ®−êng kÝnh Spudcan v t¶i träng ®øng truyÒn lªn Spudcan - h×nh 5, nh−sau: 1/ 2  M  2 2  2  Hi  Vi  V    + β .   = α. .1 − i  (10) i  B.VMi    VMi   VMi  VMi  trong ®ã: - B l ®−êng kÝnh cña Spudcan h×nh trßn; - VMi Kh¶ n¨ng chÞu lùc theo ph−¬ng ®øng hiÖn t¹i cña mãng; - α v β l c¸c ®¹i l−îng h»ng sè kh«ng thø nguyªn phô thuéc v o h×nh d¸ng Spudcan v hÖ sè ma s¸t gi÷a Spudcan víi nÒn. C¸c ®¹i l−îng kh«ng thø nguyªn α v β cßn phô thuéc v o ®é c¾m s©u v o ®Êt theo ph−¬ng th¼ng ®øng cña Spudcan v kh¶ n¨ng chÞu c¾t cña ®Êt nÒn. Dean [2] ® ®−a ra c¸c gi¸ trÞ α v β nh− sau: α=0.35 v β=0.625. SNAME [3] ® södông c«ng thøc t−¬ng tù v lÊy α=0.3 v β=0.625. C¸c tÝnh to¸n d−íi ®©y lÊy c¸c gi¸ trÞα=0.35 v β=0.625.
  • 5. Tsukamoto [2] ® ph¸t triÓn biÓn thøc cña Dean ®Ó x¸c ®Þnh Mi víi gi¶ thiÕt quan hÖgi÷a m« men Spudcan Mi v gãc xoay cña Spudcan θi víi t¶i träng theo ph−¬ng th¼ng ®øngt¸c dông lªn Spudcan l h»ng sè Vi - h×nh 5.   − K RE ,i .θi   M i = M ULT ,i 1 − exp   (11) M     ULT ,i / B  3. Mét sè kÕt qu¶ ban ®Çu Theo ®å thÞ ë h×nh 5 v gi¸ trÞ ë biÓu thøc (10) , tÝnh ®−îc MULT cã gi¸ trÞ nh− sau  Vi  1 −  M ULT ,i Vi  VMi  = α. . (12) B VMi   2  β  1+     Mi  1    B . H    i  D¹ng rót gän c«ng thøc (12):  Vi  1 −  M ULT ,i Vi  VMi  = α. . (13) B VMi β  2 1+   ζ  Víi ζ=(Mi/B)/Hi v víi gi¸ trÞ KRE,i ®−îc gi¶ thiÕt l phô thuéc t¶i träng theo ph−¬ng®øng trªn Spudcan th«ng qua hÖ sè RRE: K RE ,i = RRE ,i . Vi (14) C¸c quan hÖ t¶i träng v biÕn d¹ng trªn h×nh 5 ®−îc biÓu diÔn nh− sau [2]. ∆ ( Bθ 1 ) M i / B = (15) ∆ (hi / β ) βH1 Víi B v β l h»ng sè, thùc hiÖn khai triÓn phÐp tÝnh sè gia, hi ®−îc tÝnh nh− sau: B 2 .θi .β 2 .H i hi = (16) Mi Nh− v©y ta cã: hHull = h1 + δ1 = h23 + δ 23 (17) B 2 .θi .β 2 .H i H i .L3   EI   hHull = + 1 + 3   .(1 + 2.S / L)  2 (18) Mi 12 EI   EI + K .L     RS ,i   Trong ®ã: - B (m): §−êng kÝnh Spudcan (m) - β: HÖ sè phô thuéc ®é nh¸m gi÷a Spudcan v nÒn, theo Dean β=0.625 - Hi (m): Lùc do t¶i träng ngang t¸c dông v o ch©n thø i - Mi (Tm): M« men do t¶i träng ngang g©y ra t¹i ®iÓm tiÕp xóc ch©n thø i v nÒn - L(m): Kho¶ng c¸ch gi÷a th©n v ®iÓm ®Çu cña Spudcan
  • 6. - EI (Tm2): §é cøng chèng uèn cña ch©n - KRS,i (Tm): §é cøng chèng xo¾n cña ch©n thø i - S: ChiÒu cao Spudcan4. C¸c b−íc tÝnh to¸n x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ ngang cña Spudcan Qua kÕt qu¶ ph©n tÝch trªn, c«ng thøc 16 cã thÓ tÝnh ®−îc chuyÓn vÞ ngang cñaSpudcan. Tuy nhiªn cÇn ph¶i cã néi lùc lªn Spudcan. Do vËy ph−¬ng ph¸p thùc h nh ®Ó tÝnhchuyÓn vÞ ngang ®−îc ®Ò nghÞ l thùc hiÖn viÖc gi¶i lÆp kÕt cÊu, ®−îc thùc hiÖn theo c¸cb−íc trong s¬ ®å khèi d−íi ®©y: B−íc 1: 8.G.R TÝnh s¬ bé ®é cøng lß xo theo ph−¬ng ngang K h = (theo DnV) 2−v 32.(1 − v).G.R hoÆc Kh = (thep API) 7 − 8v B−¬c 2: Thùc hiÖn viÖc ph©n tÝch ®éng kÕt cÊu (nªn dïng SACS V5.2) B−íc 3: Tõ kÕt qu¶ néi lùc cña viÖc ph©n tÝch ®éng, tÝnh to¸n l¹i chuyÓn vÞ ngang hHULL theoc«ng thøc: B 2 .θi .β 2 .H i H i .L3   EI   hHull = + 1 + 3   .(1 + 2.S / L)  2 Mi 12 EI   EI + K .L     RS ,i   B−íc 4:  H  1 TÝnh ®é cøng lß xo theo ph−¬ng ngang theo c«ng thøc: Ki =  .  h HULL  n Víi n l sè ch©n B−íc 5: TÝnh lÆp Sau ®ã thÕ Ki v o v ph©n tÝch ®éng lÇn 2 B−íc 6: KiÓm tra kÕt qu¶ Dõng tÝnh to¸n khi Kin ≈ Kin+1 dõngIII. KÕT LUËN - C¸c m« h×nh ®¬n gi¶n th−êng ®−îc sö dông tr−íc ®©y ®Ó tÝnh chuyÓn vÞ ngang cña c¸c gi n khoan tù n©ng (jackup) l ng m cøng ®· tá ra kh«ng chÝnh x¸c khi bá qua ¶nh h−ëng cña ®Êt nÒn t¹i vÞ trÝ khai th¸c jackup. - C¸c c«ng thøc trong c¸c quy ph¹m [5], [6] ®ang sö dông ®Ó tÝnh to¸n chuyÓn vÞ ngang cña c¸c gi n khoan tù n©ng (jackup) ®· kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña ®Êt nÒn tuy nhiªn ch−a xÐt ®Õn h×nh d¸ng cña Spudcan v ch−a kÓ ®Õn ®é xuyªn s©u cña Spudcan v o ®Êt nÒn. - B»ng viÖc dïng c¸c c«ng thøc giíi thiÖu trong b i b¸o n y cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc chuyÓn vÞ ngang cña Spudcan v tÝnh ®−îc sù l m viÖc ®ång thêi gi÷a Spudcan v ®Êt nÒn, cã xÐt ®Õn h×nh d¸ng cña Spudcan v ®é xuyªn s©u cña Spudcan v o ®Êt nÒn.
  • 7. T i liÖu tham kh¶o[1]Butterfield, R.,Houslsby (1997) - Stadardized sign conventions and notation forgenerallly loaded foundations..Geotechnique Vol.47 No 5, page: 1051-1054[2]Dean,E.T.R, James, Tsukamoto (1993) - The bearing capacity of conical footings on sandin relation to the behaviour of Spudcan footings of Jackup. NXB Oxford, Trang: 203-253[3]Sname (1994) - Guidelines for site specific assessment of mobile jack-up units. Society ofNaval Architects and Marine Engineers, Môc 5-5A, NXB New Jersey [4]Pierson, W.J and Moskowitz, L (1964) - Aproposed form for fully developed wind seasbased on the similarity theory of S.A Vol 69, No 24, Trang 5181-902[5] DnV,1981, Rules for Design, Construction and Inspection of Offshore Structures, Hovik,Norway[6]API,1993, Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing FixedOffshore Platforms,American Petroleum Institute Publication RP-2A, Dallas, Texas

×