đồ án kỹ thuật công trình biển NGHIÊN CỨU BÀI TOÁN ĐÁNH CHÌM KHỐI CHÂN ĐẾ CÔNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH THÉP BẰNG SÀ LAN MẶT BOONG

Nghiên cứu bài toán đánh chìm khối chân đế
công trình biển cố định thép bằng sà lan mặt boong:
cơ sở lý thuyết và các phần mềm ứng dụng.

Ks. Vũ Đan Chỉnh, KS. Nguyễn Thị Hiệp
I. M U
I-1.Khỏi quỏt cỏc phng phỏp thi cụng ỏnh chỡm cho cỏc cụng trỡnh bin c nh bng thộp.
I-1.1 Phng phỏp thi cụng ỏnh chỡm bng cu ni.
- Phm vi ỏp dng: Phng phỏp thi cụng ỏnh chỡm bng cu ni thng ỏp dng cho nhng
khi chõn cú kớch thc v trng lng va v nh, phự hp vi kh nng ca cu.
- u im: Quy trỡnh thi cụng n gin, c c gii hoỏ.
- Nhc im: Giỏ thnh tng i cao vi cụng trỡnh xa b, khụng ỏp dng c vi nhng
cụng trỡnh ln sõu nc ln.
I-1.2 Phng phỏp thi cụng ỏnh chỡm bng ponton.
- Phm vi ỏp dng rng rói bao gm khi chõn quy mụ t va n ln .
- u im: Cú th ỏnh chỡm c nhng khi chõn kớch thc ln, khụng cn thit b ln.
- Nhc im: Quy trỡnh thi cụng phc tp, an ton khụng cao.
I-1.3 Phng phỏp thi cụng ỏnh chỡm bng s lan.
1.3. Ni dung phng phỏp thi cụng:
Phng phỏp thi cụng ỏnh chỡm bng s lan thng ch phỏt huy u im i vi khi chõn
ln. Bi vy, trong quỏ trỡnh thi cụng, thụng s trng lng khi chn v sõu nc ni xõy
dng cụng trỡnh rt cn c xem xột.
Trong quỏ trỡnh ỏnh chỡm, tớnh n nh ca s lan, cỏc trng thỏi ca khi chõn ti cỏc thi
im chuyn ng, c bit l khi khi chõn chuyn ng trong mụi trng nc cn c tớnh
toỏn cn thn. Mt khỏc i vi khi chõn cú kớch thc ln thỡ bn tng phn t ca nú cng
cn c xem xột khi v trớ ỏnh chỡm cú sõu nc ln.
1.3.2 Cỏc bi toỏn
Xỏc nh qu o trng tõm khi chõn trong quỏ trỡnh ỏnh chỡm.
Xỏc nh lc tỏc dng lờn dm trt ca s lan v bn xoay, xỏc nh qu o chuyn ng ca
s lan.
Xỏc nh lc tỏc dng lờn cỏc im nỳt ca khi chõn trong quỏ trỡnh chuyn ng.

1.3.3 Mc ớch v ý ngha ca ti.
* Mc ớch
- Nghiờn cu qu o chuyn ng ca khi chõn trong quỏ trỡnh ỏnh chỡm, t ú thit lp
bng tớnh (tỡm ra thut toỏn) v ỏp dng c th vo tớnh toỏn thc t.
- Tỡm hiu cỏch gii quyt bi toỏn bng phn mm chuyờn dng nh:SACS ( Structure Analysis
Computer System)
* í ngha
- Lm sỏng t bi toỏn, lm c s cho vic tỡm hiu tớnh toỏn bng cỏc phn mm chuyờn dng.
- Gii quyt c cỏc bi toỏn vi iu kin n gin bng bng tớnh.
II- CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BÀI TOÁN ĐÁNH CHÌM
II-1. Phân chia các giai đoạn chuyển động của khối chân đế trong quá trình đánh chìm.
Chuyển động của khối chân đế trong quá trình đánh chìm được chia thành 5 giai đoạn như sau:
Giai đoạn 1: KCĐ được trượt trên sà lan bởi tời, và chưa tiếp xúc với Rockerarm;
Giai đoạn 2: KCĐ tự trượt trên sà lan bởi nguyên nhân gây trượt là trọng lượng bản thân;
Giai đoạn 3: KCĐ chuyển động đến gần tâm xoay của bàn xoay;
Giai đoạn 4: KCĐ vừa trượt vừa xoay trên Rockerarm;
Giai đoạn 5: Là chuyển động của KCĐ sau khi rời sà lan.
II-2. Các giả thiết tính toán.
Giả thiết 1: Khối chân đế và sà lan là tuyệt đối cứng trong quá trình chuyển động.
Giả thiết 2: Điều kiện gió là nhỏ (trong điều kiện thi công đánh chìm V
1phút
 10m/s.
Giả thiết 3: Biên độ sóng là nhỏ, coi như mặt thoáng của biển là mặt phẳng.
Giả thiết 4: Khối chân đế và sà lan không có chuyển động ngoài mặt phẳng:
- Khối chân đế và sà lan đối xứng qua trục Ox (O nằm trên mặt nước).
- Trong quá trình chuyển động, không phát sinh chuyển động theo Oy.
II-3. Phân tích các giai đoạn chuyển động của khối chân đế.
Giai đoạn 1:Khối chân đế chuyển động bởi tời.
Trong giai đoạn này khối chân đế chưa thể tự trượt do sự kìm hãm của lực ma sát nên cần có
sức kéo của tời để dịch chuyển. Giai đoạn này kết thúc khi sà lan nghiêng góc đủ để lực trượt gây

bởi trọng lượng bản thân lớn hơn lực ma sát tĩnh.
Giai đoạn 2:Khối chân đế tự chuyển động bởi nguyên nhân gây trượt là trọng lượng bản
thân.
- Phương trình chuyển động của khối chân đế trên sà lan:

cossin

kmgmgxm 
Tức là: )cos(sin


kgx  (1-2)



G
N
Gcos

Fms
Gsin


Hình 1: Phân tích chuyển động trong giai đoạn 2.

Trong đó x = x(t) là dịch chuyển của trọng tâm khối chân đế theo phương x của hệ toạ độ địa
phương của sà lan ,  = (t) là góc xoay của sà lan quanh trọng tâm, m là khối lượng khối chân đế,
G là trọng lượng khối chân đế =m.g, Fms là lực ma sát, N là phản lực vuông góc với mặt sà lan.

- Phương trình cân bằng tức thời của hệ sà lan + khối chân đế tại thời điểm t:
G
WL
WL

WL

WL

WLo

Mo
M1
M3
M4
M2

Z
N
B
B
B
B
B
K
WL

Hình 2: Xác định momen phục hồi

Mô men gây nghiêng được tính theo công thức:


cos) ( tgzxGM
kcdng
 (2-2)

Mô men phục hồi được tính theo công thức:



sin)
2
).((
2
tg
V
I
GMGGM
oslkcdhp
 (3-2)
Vậy ta có phương trình cân bằng:




sin).

2
).((cos) (
2
tg
V
I
hGGtgzxG
oslkcdkcd
 (4-2)
Trong đó G
kcđ
, G
sl
lần lượt là trọng lượng của khối chân đế và sà lan, V là thể tích chiếm nước của
sà lan sau khi đã nhận khối chân đế, I là mômen quán tính mặt đường nước quanh trục ngang khi
sà lan nghiêng góc , GMo = ho là chiều cao ổn định ban đầu của sà lan khi nhận trọng lượng khối
chân đế vào đúng tâm trọng lực của nó.
x, z là khoảng cách từ trọng tâm khối chân đế đến trọng tâm sà lan như hình 3.
Gsl
x
X
Z
Gkcd
z



Hình 3: Xác định momen gây nghiêng

Nhận xét: Kết hợp hai phương trình: (1-2) và (4-2), bằng phương pháp rời rạc hoá sẽ cho kết quả x

và  tại từng thời điểm t, hình thành quỹ đạo của trọng tâm khối chân đế trong quá trình chuyển
động trên sà lan.
Giai đoạn 3: Trọng tâm khối chân đế dịch chuyển đến gần tâm xoay:
Khi trọng tâm khối chân đế dịch chuyển đến gần tâm xoay, sà lan tiếp tục nghiêng, nếu trọng
lượng khối chân đế đủ tạo ra góc nghiêng lớn thì một phần của khối chân đế sẽ bị ngập trong nước,
lúc này ngoài lực ma sát và trọng lượng bản thân, khối chân đế còn chịu thêm lực đẩy nổi và các
thành phần lực cản thuỷ động như sẽ trình bày trong giai đoạn 5 sau đây. Tại thời điểm bất kỳ ta có
thể xác định được các thành phần lực này, tức là sẽ xác định được quỹ đạo chuyển động của khối
chân đế.
Giai đoạn 4: Khối chân đế vừa xoay vừa trượt trên bàn xoay:
Khi trọng tâm của khối chân đế bắt đầu vượt khỏi tâm xoay thì sẽ cùng chuyển động với bàn
xoay. Lúc này trọng lượng khối chân đế sẽ dồn hết lên bàn xoay gây nghiêng cũng như tạo lực ma
sát đẩy sà lan về phía trước.
Mặt khác toàn bộ khối chân đế được đỡ bởi phần ống tiếp xúc với bàn xoay, gây ra ứng suất
tập trung lớn.
Phương trình chuyển động tịnh tiến của khối chân đế trên bàn xoay bắt đầu từ thời điểm trọng
tâm khối chân đế và khớp xoay cùng nằm trên phương thẳng đứng theo phương trình (1-2).
Phương trình chuyển động xoay của khối chân đế quanh tâm xoay được viết như sau:
)cos(sin
22
0
hkxrmgJ
kcd



(5-2)
X
Z
O

x


ro
mg
h
kmgcos


Hình 4: Phân tích chuyển động giai đoạn 4

Trong đó  là góc xoay của bàn xoay, x là dịch chuyển của trọng tâm khối chân đế so với hệ
trục toạ độ của bàn xoay, r
o
là khoảng cách từ trọng tâm khối chân đế đến tâm xoay ở trạng thái ban
đầu, h là chiều cao của bàn xoay,  là góc xoay của trọng tâm khối chân đế so với phương thẳng
đứng:
o
r
x
arctg


J
kcđ
là mô-men quán tính khối lượng của khối chân đế quanh tâm xoay:



n

i
iikcd
mrJ
1
2

Kết hợp hai phương trình (1-2) và (5-2) ta sẽ xác định được quỹ đạo trọng tâm khối chân đế
theo thời gian.

Giai đoạn 5: Khối chân đế chuyển động trong môi trường nước:
* Xác định thành phần lực thuỷ động:
Xét một phần tử thanh chuyển động, có phần l
c
ngập dưới nước, thành phần lực thuỷ động tập trung
tại trọng tâm phần tử tính được như sau:
F
h
= F
d
+ F
a
(6-2)
Trong đó:
nncdd
vvlDCF 

2
1

n
k
nka
v
dt
dm
amF 
Trong đó l
c
là chiều dài thanh chìm trong nước, m
k
là khối lượng nước kèm, v
n
, a
n
lần lượt là vận
tốc và gia tốc của trọng tâm phần tử.

Gt
Fdn
Fh

l
u
j
i
lc


Hình 5: Phân tích lực tác dụng giai đoạn 5

Khác với phương trình Morison, do có thêm thành phần lực gây ra do sự thay đổi của khối lượng
nước kèm trong từng thời điểm:

nkn
k
nncdh
amv
dt
dm
vvlDCF 

2
1
(7-2)

* Phương trình chuyển động tổng quát sau khi rời sà lan:
F
h
+ F
o
=
am
(8-2)
Trong đó:
F
o
: tổng vec-tor các lực : bao gồm trọng lượng bản thân và lực đẩy nổi
F
h

: tổng vec-tor thành phần lực thuỷ động: bao gồm lực cản vận tốc và lực ma sát quán
tính.
a: gia tốc chuyển động của trọng tâm khối chân đế.
- Giả thiết nút của kết cấu là tuyệt đối cứng, tại đó có vận tốc là
j
v bao gồm thành phần vận tốc
chuyển động tịnh tiến và thành phần vận tốc xoay quanh trọng tâm kết cấu:
rvv
CGj


(9-2)
với
r
là vec-tor khoảng cách từ trọng tâm khối chân đế đến nút j.
- Trên thanh chiều dài l  từng điểm dọc theo trục thanh sẽ có vận tốc theo vận tốc nút là:



ulvv
jp

 (
u
là vec-tor độ dài theo hướng).
với

là vec-tor vận tốc góc.
 Thành phần pháp tuyến của vận tốc tại điểm bất kỳ là:



uvuv
ppn












jaibluvuvv
jjpn

(10-2)
với a,b,c là toạ độ thành phần theo phương x, y, z của
u
.
 Tại mỗi điểm trên phần tử thanh bất kỳ  vec-tor vận tốc được xác định thông qua vận tốc tại
nút.( Chú ý là vận tốc và vận tốc góc tại trọng tâm là đã biết trước)
- Thành phần vận tốc a
j
tại điểm j được xác định như sau:
rraa
CGj



2

(11-2)
Trong đó:
r


: là thành phần gia tốc pháp tuyến
r
2

: là thành phần gia tốc hướng tâm
Tương tự phương trình trên ta được giá trị a
P
và a
Pn
tại điểm bất kỳ trên kết cấu:

   
lurluraa
CGP


2

(12-2)




uaua
Ppn
 (13-2)

 



















y
x
Qalaa
pn 21
(14-2)

Trong đó:


yx, là thành phần của a
CG
theo hướng x và y;
 
 
 
 
 








kbyaxcjabxybiabyxaa
222
1
11











jbciaca
222
2


[Q]=


 
 













caybxbcac
laabyxbbab
lbyaabxaba
22

22
11
11

Với a,b và c là toạ độ theo phương x, y, z của vec-tor đơn vị u, và x,y, z là thành phần vủa vec-tor
vị trí r.
- Kết hợp tất cả các phương trình này ta được:

 



















y
x

QFF
mvh
(15-
2)
- F
v
phụ thuộc vận tốc của F
h
, nếu thành phần F
z
không được quan tâm  Các thành phần của
lực thuỷ động có thể thay bằng momen quanh trục z là M
z


 










































y
x
Q

F
F
F
F
F
F
m
zv
yv
xv
z
y
x
(16-2)
- F
xv
, F
yv
và
zv
M là thành phần lực phụ thuộc vận tốc;
- [Q
m
] đặc trưng cho thành phần lực phụ thuộc gia tốc.


III. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHƯƠNG TRÌNH SACS
III-1. Giới thiệu chung về chương trình.
III-1.1 Tên và phạm vi ứng dụng.
- SACS là viết tắt của ‘’Structure Analysis Computer System’’ là một hệ thống chương trình tính

toán kết cấu thông qua máy vi tính.
- Phạm vi ứng dụng: Có thể sử dụng trong tính toán công trình biển cũng như công trình dân
dụng.
- Các bài toán có thể giải quyết bằng chương trình bao gồm:
 Tính toán phân tích tĩnh học tuyến tính:
+ Tính toán bài toán tĩnh học;
+ Tính toán tĩnh với các phần tử dạng Gap(các phần tử chỉ chịu nén không chịu kéo);
+ Phân tích bài toán biến dạng lớn;
+ Tính toán sự tương tác giữa cọc và nền đất;
+ Phân tích sự phá huỷ dẻo.
 Tính toán động lực học:
+ Bài toán dao động riêng;
+ Tính toán phản ứng động khi biết phổ gió, phổ sóng, phổ động đất;
+ Phân tích ảnh hưởng của băng tuyết.
 Kiểm tra độ bền và phá huỷ của kết cấu:
+ Kiểm tra độ bền các phần tử và nút liên kết;
+ Phân tích phá huỷ mỏi.
 Tính toán các bài toán chuyên ngành khác:
+ Phân tích tính toán vận chuyển, đánh chìm và dựng lắp công trình biển;
+ Phân tích bài toán cọc;
+ Cơ học vật thể rắn;
+ Cơ học vật thể nổi.
III-1.2 Các modul chính.
 Model:
- Là Modul các thông số đầu vào dưới dạng Graphic;
- Bao gồm từ việc mô tả các phần tử, đặc trưng phần tử, sơ đồ kết cấu đến việc mô tả tự động các
loại tải trọng, trạng thái biển và các công cụ phân tích.
 Data file:
- Là Modul các thông số đầu vào dưới dạng text;
- Bao gồm việc mô tả những điều kiện đặc trưng của bài toán.

 Một sơ đồ kết cấu dạng modul ‘model’ có thể kết hợp với nhiều dạng lệnh trong ‘data file’ để
thực hiện phân tích các bào toán khác nhau.
III-1.3. Các quy ước cơ bản và giới hạn tính toán trong bài toán đánh chìm bằng sà lan:
Quy ước hệ toạ độ.
- Hệ toạ độ tổng thể gắn với mặt nước Oxz (O nằm trên mặt nước);
- Hệ toạ độ sà lan có tâm O
1
trùng với điểm đầu mút của trục mặt phẳng đáy sà lan, có trục O
1x1
//
với đáy sà lan.
O
Z
X


Hình 6: Hệ toạ độ sà lan.

- Hệ toạ độ khối chân đế gắn với trọng tâm khối chân đế, có tâm O
2
trùng với G
kcđ
, có trục O
2x2

vuông góc với mặt phẳng các Diafragm.
- Hệ toạ độ địa phương của bàn xoay quy ước như hình vẽ.

Z
O

X
O
Z
X

Điểm tâm xoay

Hình 7: Hệ toạ độ bàn xoay

Giới hạn tính toán.
- Tự động phân tích các giai đoạn chuyển động;
- Tính toán trọng lượng KCĐ và lực cản trên phần tử dầm và bản;
- Thiết lập các trường hợp tải trọng phân phối và tải trọng nút cho từng bước thời gian;
- Trọng lượng hay lực đẩy nổi của những thành phần phi kết cấu có thể được tự tính toán khi khai
báo trong file số liệu đầu vào;
- Diện tích cản có thể được đặt vào dữ liệu đầu vào để tinh toán lực cản của những thành phần
không được mô tả trong sơ đồ kết cấu;
- Có khả năng mô tả biến dòng chảy;
- Tự động xác định trọng lượng sà lan và các đặc trưng thuỷ động dựa vào những kích thước khai
báo ở đầu vào;
- Cho phép phân tích chuyển động với vận tốc ban đầu của tời đã được nhập.
III-2. Các câu lệnh và ý nghĩa từng thông số trong bài toán đánh chìm.
 TITLE: Đặt tên cho bài toán.
Ví dụ: NCKH- DANH CHIM KCD BANG SA LAN MAT BOONG.
 LAUNCH: Câu lệnh khởi động cho bài toán đánh chìm, trong đó cần khai báo các thông số cơ
bản sau:
- Đơn vị cho các thông số đầu vào và đầu ra. Ví dụ: MN- Hệ đơn vị m và N.
- Hiển thị các thông số gia tốc, vận tốc, chuyển vị…
- Số pha cơ bản: bao gồm 5 pha ( như đã trình bày trong phần cơ sở lý thuyết).
- Chiều sâu nước tại nơi đánh chìm;

- Tỷ trọng nước biển.

 TIME: Câu lệnh quản lý các thông số thời gian, bao gồm:
- Mốc thời gian dừng quá trình tính toán đánh chìm, với mặc định thời điểm ban đầu là 0. Trong
đó, quyết định tính toán dừng ở pha nào trong toàn bộ quá trình.
- Số gia thời gian trong từng pha. Pha nào chiếm thời gian dài thì lấy số gia lớn, còn pha nào
chiếm thời gian ngắn thì lấy số gia nhỏ.
 RESTART:
 JACKET: Câu lệnh khai báo vị trí tương đối của khối chân đế so với sà lan.
- Khai báo 3 điểm của khối chân đế tạo mặt tiếp xúc của nó với mặt boong.



Hình 8: Mặt phẳng tiếp xúc quy ước

- Khoảng cách từ mũi sà lan đến điểm thứ nhất ( Theo phương X);
- Độ dài của dầm trượt;
- Hướng dương trong quá trình đánh chìm.
- Tỷ trọng vật liệu các phần tử kết cấu và phi kết cấu;
- Khoảng cách từ trọng tâm khối chân đế đến trọng tâm sà lan ( Theo phương Y).
 JACKET2. AREA: Khai báo thêm các thông số của các thành phần không được mô tả trong sơ
đồ kết cấu. Ví dụ: các protector, mudmad… là các thành phần có thể tạo lực cản.
- Điểm đặc trưng cho vật thể (Gắn với một nút cụ thể của khối chân đế).
- Diện tích chắn gió theo các phương X, Y, Z.
- Các hệ số cản vận tốc và cản gia tốc.
 BARGE1: Khai báo các thông số hình học cơ bản của sà lan.
- Chiều cao của sà lan;
- Chiều rộng của sà lan;
- Chiều dài đáy của sà lan;
- Độ dài mũi, độ dài đuôi (là độ dài đại số kể từ đáy);

- Số phần chia đáy và mạn.
 BARGE2:Khai báo dầm trượt, bàn xoay và các đặc trưng thuỷ động khác.
- Chiều cao từ mặt boong đến tâm ống;
- Vị trí của khớp xoay tính từ gốc toạ độ của sà lan;
- Chiều cao của bàn xoay;
- Tốc độ thả tời;
- Các hệ số ma sát thuỷ động;
- Khoảng cách giữa hai bàn xoay.
 ANCHOR: Khai báo các đặc trưng của neo (Đối với bài toán kể đến ảnh hưởng của neo trong
quá trình đánh chìm)
- Chiều dài cáp neo;
- Trọng lượng 1m dài neo chìm trong nước;
Launch directio
n
Aft
e
J
1
J
2
J

3
l
- Khả năng chịu tải của một mắt neo;
- Hệ số ma sát giữa neo và môi trường nước;
- Các toạ độ điểm đầu và điểm cuối của neo
(Có thể khai báo nhiều neo bằng cách lặp lại câu lệnh này)
 LCSEL: Lựa chọn những tải trọng được quy đổi về khối lượng.
(Có thể khai báo nhiều neo bằng cách lặp lại câu lệnh này)

 WEIGHT: Khai báo trọng lượng có kể đến đẩy nổi của các thành phần phi kết cấu có tác dụng
gây tải trọng trong quá trình đánh chìm.
 FRICT: Khai báo các hệ số ma sát giữa kết cấu và sà lan, bao gồm hệ số ma sát động, và hệ số
ma sát tĩnh.
- Trong đó hệ số ma sát động được giới hạn trong khoảng hai giá trị vận tốc của khối chân đế, ví
dụ, hệ số ma sát động  = 0,05 với v1 =0 đến v2=30m/s.
 CDM: Khai báo các hệ số ma sát thuỷ động cho các tiết diện ống chìm trong nước. Thường lấy
Cd=0.8 và Cm=1.2.
(Có thể khai báo nhiều loại tiết diện bằng cách lặp lại câu lệnh này)
 GRPOV: Khai báo các đặc trưng thuỷ động trên những thành phần phi kết cấu.
- Khai báo trạng thái của các thành phần là ngập nước hay không ngập nước;
- Trọng lượng riêng của các thành phần;
- Các đặc trưng hình học của phần tử;
- Hệ số ma sát thuỷ động.
 GRPDEL: Câu lệnh xoá những nhóm phần tử nào trong mô hình kết cấu mà không hoặc chưa
có trong quá trình đánh chìm(ví dụ: thượng tầng, cọc, các thanh gia cố trong quá trình vận
chuyển…).
 CURR: Khai báo các thông số về dòng chảy.
- Vận tốc dòng chảy;
- Cao dộ so với đáy ứng với vận tốc dòng chảy;
- Hướng dòng chảy.
(Câu lệnh này có thể lặp lại nhiều lần để tạo ra profile dòng chảy theo các hướng).
 PLTGM: Định nghĩa bước thời gian để hiển thị các thông số đầu ra
 END: Câu lệnh chấm dứt quá trình tính toán.



IV. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN
IV-1. Số liệu đầu vào.
1. Số liệu về khối chân đế:

- Chiều cao khối chân đế: 81m, có hai mặt đứng, khoảng cách 14m

1000140002000022000230001000
LG6
LG5
LG4
LG3
LG2
LG3
LG4
LG6
LG1
LG1

- Các Diafragm


Hình 9: Cấu tạo khối chân đế.
14000
14000
14000
17000
14000
21000
14000
25400
LG6
LG6

LG6

LG6
LG5
LG5

LG5
LG5
LG6
LG6
LG6

LG6
LG6

LG6
LG6
LG6
D1
D2
D3
D4
- Độ dốc trong mặt phẳng:1/8

- Kích thước tiết diện:
LG1: Ống chính: 110x3.2(cm)
LG2: Ống nhánh 1: 72x2.06(cm)
LG3: Ống nhánh 2: 66x1.2 (cm)
LG4: Ống nhánh 4: 58x1.2(cm)
LG5: Ống nhánh 5: 48x1 (cm)
LG6: Ống nhánh 6: 35.5x1 (cm)

2. Số liệu về sà lan:

12000
7000 85000
6000
1000
6000 1500
1000
Z
X
O
G


Hình 10: Cấu tạo sà lan


- Chiều rộng: 25m;
- Mớn nước ban đầu: 4m;
- Chiều cao dầm trượt: 1.5m;
- Chiều dài dầm trượt: 86m;
- Khoảng cách giữa hai dầm trượt: 14m;
- Chiều cao của Rockerarm: 3.5m;
- Tốc độ thả tời: 0.4m/s;
- Hệ số ma sát tĩnh của dầm trượt: 0.1;
3. Điều kiện môi trường:
- Điều kiện gió: Tốc độ gió: 4(m/s)
- Điều kiện sóng: Chiều cao sóng < 0.5(m)( coi như mặt biển là lặng)
- Điều kiện dòng chảy: Vận tốc dòng chảy đáy: V

đ
= 0.5(m/s)
Vận tốc dòng chảy mặt: V
m
=1.5(m/s)
- Độ sâu nước ở vị trí đánh chìm: 80m.
IV-2. Kết quả tính toán bằng SACS:
* Các thông số cơ bản về trọng lượng, trọng tâm, lực đẩy nổi, tâm nổi của khối chân đế và sà lan:
- Khi đánh chìm có bịt đầu ống.
- Trọng lượng KCĐ: 409.577 tấn.
- Tổng lực đẩy nổi: 523.803 tấn.




- Tâm trọng lực ( theo hệ toạ độ địa phương):








39.577mZ
0Y
0X

- Tâm nổi của phần chìm:









mZ
Y
X
CB
CB
CB
91.38
0
0


x
z
O
39577
G=409.577T
G


Hình 11-Vị trí tâm trọng lực khối chân đế
- Trọng tâm sà lan:






40.372mX
2.4mZ

- Tâm nổi ban đầu: X=40.331m
- Trọng lượng của sà lan: 8294.4 tấn;
* Chuyển vị tịnh tiến, góc xoay của khối chân đế và sà lan tại từng thời điểm.
* Vận tốc, gia tốc của khối chân đế và sà lan tại từng thời điểm.
* Lực tác dụng lên dầm trượt tại vị trí các nút liên kết.
* Góc xoay và lực tác dụng lên bàn xoay tại từng thời điểm.
Các kết quả được in ra trong phụ lục 1.
IV-3. So sánh kết quả tính toán bằng tay:
Các kết quả được in ra trong phụ lục 2.
IV-4. Kết luận- Nhận xét
1/ Do trọng lượng của khối chân đế nhỏ nên không sảy ra giai đoạn 2 là giai đoạn tự trượt bằng
trọng lượng bản thân.
2/ Tổng lực nén lớn nhất tác dụng lên bàn xoay xảy ra tại thời điểm 128s khi trọng tâm khối chân
đế và tâm xoay cùng nằm trên phương thẳng đứng là 448.93 T, góc xoay lớn nhất của bàn xoay đạt
giá trị là 27.36 ở giai đoạn 4.
Góc nghiêng lớn nhất của sà lan đạt 1.06 ở thời điểm 125.94s.
3/ Kết quả tính toán bằng bảng tính t ương đối khớp với kết quả tính bằng SACS.
4/ -Khi đánh chìm có bịt đầu bốn ống chính thì KCĐ tự nổi nằm ngang;
-Khi đánh chìm không bịt đầu bốn ống chính thì KCĐ chìm và chân KCĐ chạm đáy biển;
-Khi đánh chìm không bịt đầu một ống chính thì KCĐ tự nổi nhưng nghiêng và xoay trong nước
sao cho ống chính không bịt đầu nằm ở dưới cùng;


5/ Ảnh hưởng của dòng chảy:

KCĐ và sà lan chỉ bị lệch đi chút so với hướng ban đầu (lệch 1m sau 425s).
Như vậy ảnh hưởng của dòng chảy là không đáng kể trong quá trình đánh chìm.
6/ Sau khi đánh chìm xong sà lan chuyển động có gia tốc (chậm dần), và dừng lại ở vị trí cách vị trí
ban đầu một khoảng bằng 126.5m;
7/ Về lực thuỷ động:
Mặc dù về lý thuyết là rất phức tạp nhưng kết quả tổng lực thuỷ động là rất nhỏ.
8/ Về tốc độ của tời:
Không ảnh hưởng đến lực trong quá trình đánh chìm.

Tµi liÖu tham kh¶o
1.Hydrodynamics-Vol II
2. SACS’s manual.

SUMMARY
Jacket launching:
Methodology and applied sofwares
Launching method is more and more aplied for jacket installation over the world, especialy for
large jacket which will be built in deepth water areas.
Caculation of launching is quite complex and not many have been annouced before.
This paper means to make clear some main problems which needs to solve in launching caculation
progress.

PHô LôC 1: KÕT QU¶ TÝNH TO¸N B»NG PHÇN MÒM SACS 5.1


Hình 12: Trạng thái ban đầu Hình 13: Giai đoạn 1





Hình 14: Giai đoạn 3 Hình 15: Giai đoạn 4

Hình 16: Giai đoạn 5 Hình 17: Trạng thái cân bằng của
khối chân đế trong nước

Hình 18: Quỹ đạo chuyển động của sà lan và khối chân đế