Phân tích đánh giá lại kết cấu jacket

1. GIỚI THIỆU CHUNG
Tác động của môi trường dị thường như bão, động đất có tần suất hiếm và các tác
động của các sự cố bất thường như cháy, nổ, vật rơi, va chạm của các phương tiện nổi với
công trình, gọi chung là các “tác động bất thường” là nguyên nhân chính dẫn đến sự quá tải
kết cấu các công trình biển, gây ra các sự cố công trình biển thảm khốc. Chính vì vậy việc
xem xét các tác động bất thường ngày càng được quan tâm sâu sắc và được đưa vào hệ
thống tiêu chuẩn qui phạm.
Lần đầu tiên DNV-1979, đề cập đến tác động bất thường trên cơ sở đưa ra “Trạng
thái giới hạn phá hũy lũy tiến” (PLS: Progressive Collape Limit State), theo đó kết cấu
công trình được xem xét ở giai đoạn sụp đổ (quá tải), do tác động bất thường gồm môi
trường dị thường và sự cố bất thường nói chung gây ra.
Phân tích đánh giá lại kết cấu Jacket là đánh giá sự phù hợp của kết cấu với mục
đích sử dụng tại thời điểm đánh giá, trong đó cần xác định khả năng quá tải của kết cấu
Jacket dưới tác động của môi trường biển dị thường là nguyên nhân chính gây ra các sự cố
công trình biển.
PTĐGL kết cấu CTB dựa trên các trạng thái gới hạn khác như ULS, FLS thường
không phản ánh đúng thực tế kết cấu công trình. Cụ thể là hầu hết kết cấu công trình biển
mặc dù không thoả mãn các phân tích này nhưng vẫn tồn tại và hoạt động bình thường.
Hiện nay một số qui phạm đã đưa ra các qui trình phân tích đánh giá lại kết cấu công trình
biển cố định đang vận hành và khai thác và đã được áp dụng rộng rãi trong thực tế tính
toán như API RP 2A WSD, ISO 19902, trong đó đề cập đến cường độ cực hạn của công
trình dưới tác động của tải trọng môi trường dị thường, sử dụng phương pháp phân tích
sụp đổ lũy tiến để phân tích đánh giá lại kết cấu.
Việc các qui phạm đề cập đến PLS trong qui trình phân tích đánh giá lại kết cấu
khối chân đế công trình biển cố định đang vận hành, khai thác đã đáp ứng được yêu cầu và
đòi hỏi của thực tế như:
-

Đề cập đến ảnh hưởng của các tác động bất thường, tần suất hiếm là nguyên nhân
chính gây ra các sự cố hậu quả lớn

-

Đề cập đến việc tận dụng tối đa khả năng làm việc của kết cấu khối chân đế bằng
1


thép, vật liệu có tính đàn dẻo, tái bền trong giai đoạn quá tải. điều này có ý nghĩa về
kinh tế, do trong giai đoạn thiết kế hiện nay chỉ xem xét vật liệu trong giai đoạn đàn hồi.
-

Xem xét sự làm việc của kết cấu một cách tổng thể, xác định được khả năng dự trữ
an toàn, dự báo được các vị trí xung yếu, từ đó có các biện pháp phù hợp đảm bảo
an toàn công trình trong quá trình vận hành khai thác

-

Kể đến độ tin cậy của kết cấu công trình (phân cấp công trình theo mức độ an toàn)
phù hợp với xu thế phát triển của các phương pháp đánh giá an toàn và chất lượng
kết cấu công trình nói chung, công trình biển nói riêng
Tác động của môi trường dị thường và các tác động bất thường như cháy, nổ, vật

rơi, va chạm của các phương tiện nổi với công trình là một trong những yếu tố chính gây ra
các tổn thương cho công trình trong quá trình vận hành, khai thác, dẫn đến các sự cố công
trình biển thảm khốc gây ra các tổn thất lớn về người cũng như tài sàn.
Các rủi ro này đã được WOAD: “Worldwide Offshore Accident Databank”,
Det Norske Veritas, Oslo, 1996 thống kê, theo đó:

Trên toàn thế giới
Các hiện

Vịnh Mexico

Biển bắc

CTB di động

CTB cố định

CTB cố định

CTB di động

1970-79 / 80-95

1970-79 / 80-95

1970-79 / 80-95

1970-79 / 80-95

Lốc

18.8/11.4

2.5/0.9

2.2/1.1

2.6/1.6

Va chạm

24.6/14.6

1.6/1.0

1.3/0.7

5.1/6.3

Vật rơi

4.2/6.1

0.5/0.8

0.1/0.4

10.3/10.6

Nổ

7.4/3.3

0.7/1.6

0.3/0.4

2.6/8.3

Cháy

12.3/11.9

2.0/7.5

1.0/7.8

18.0/42.5

Sụt lún nền

6.1/3.3

-

-

-

KC hư hỏng

25.6/18.4

0.5/0.6

0.4/0.5

10.3/6.0

tượng bất
thường

Bảng 1: Thống kê các sự cố công trình biển
2


PHẠM VI NGHIÊN
CỨU CHÍNH ND2

Phân tích kết cấu
Tính toán kết cấu mới
(KC MỚI)

PTĐGL kết cấu
(KC CŨ)

Trạng thái giới hạn
cực hạn (ULS)

Phân tích theo mức độ
thiết kế

Phân tích theo mức độ
thiết kế

Phân tích cường độ
cực hạn

Phân tích cường độ

cực hạn

Phân tích rủi ro công
trình

Kết cấu công trình biển
cố định bằng thép

Trạng thái giới hạn
Trạng thái giới hạn
phục vụ (SLS)

Trạng thái giới hạn
mỏi (FLS)

Trạng thái phá hủy
lũy tiến (PLS)

Kết cấu khối chân đế
(JACKET)

Phân tích CT ở trạng
thái sụp đổ ( quá tải)

RSR (L-1, L-2, L-3)

Tải trọng
môi trường
biển là trội

Tác động của
Môi trường dị thường

Hệ số cường độ dự
trữ RSR

Bão có tần xuất vượt
<10-4

Mô hình hóa phần tử
khuyết tật

Động đất có tần suất
vượt <10-4
Các Tác động
“ Bất thường “

Tác động của
Sự cố bất thường

Phi tuyến vật liệu,
hình học
Các vấn đề khác liên
quan . . .

Kết cấu thượng tầng
(TOPSIDE)

Cháy, nổ . . .

Phân tích rủi ro công
trình

Tải trọng vật rơi

(Rủi ro mức 1, 2, 3 )

Va chạm của các
phương tiện nổi

Hình 1: Phạm vi nghiên cứu chính của sản phẩm 2 – DDTB11.4
3


Các tính toán, thiết kế hay PTĐGL các công trình biển đều nhằm mục đích đảm
bảo an toàn con người và tài sản trên các công trình biển. Do vậy tác động của môi trường
dị thường và tác động sự cố ( cháy, nổ, vật rơi...) càng được quan tâm sâu sắc và được đưa
vào hệ thống tiêu chuẩn qui phạm.
Để đáp ứng với các yêu cầu thực tế, các thế hệ tiêu chuẩn qui phạm đặc biệt là qui
phạm API đã có sự điều chỉnh phù hợp, phát triển theo thời gian, qua các sự cố thực tế xảy
ra (đặc biệt là qua các cơn bão ở vịnh Mexico), cùng với sự hỗ trợ của các tiến bộ của khoa
học kỹ thuật.
Theo đó nguyên tắc chung mà các tiêu chuẩn qui phạm khuyến cáo là sử dụng cường độ dự
trữ cho kết cấu, thêm hệ số an toàn cho các trang thiết bị, hay các qui trình vận hành trên
giàn khoan. Nhờ các hệ số an toàn dự trữ này mà giảm thiểu tổn thất về người cũng như
các rủi do do tác động của môi trường dị thường và các tác động bất thường ngẫu nhiên.
Đề cập đến các tác động của môi trường dị thường và tác động bất thường ở trạng
thái quá tải, trạng thái giới hạn PLS ngày nay đã trở thành một lĩnh vực được nhiên cứu
sâu sắc trong đó có hướng nghiên cứu phương pháp luận đánh giá rủi ro và độ tin cậy của
kết cấu công trình.

Hình 2: Sự điều chỉnh và phát triển của hệ thống qui phạm API

4


Trạng thái giới hạn PLS
Khái niệm
1. Theo NPD [3]: “ Trạng thái giới hạn phá hủy lũy
tiến là trạng thái phản ánh khả năng của công trình
chống lại sự sụp đổ dưới tác động của các điều kiện sự
cố hay bất thường ”.
2. Theo DnV 1993 [2]: “Trạng thái giới hạn phá hủy
lũy tiến tương ứng với quá trình phá hủy lũy tiến, trôi
rạt tự do, lật hay chìm của công trình biển khi chịu tác
động của các tải trọng sự cố hay bất thường ”.
Liên quan đến 02 định nghĩa về trạng thái PLS nói trên
cần lưu ý:
- Các công trình biển nói chung bao gồm: Các công
biển cố định, các công trình biển di động, và các
phương tiện nổi. do vậy các khái niệm “ trôi rạt tự do”,
“ lật hay chìm” chỉ liên quan đến các công trình biển
di động và các phương tiện nổi.
- Các tác động sự cố hay bất thường bao gồm:
+ E: Tác động của môi trường dị thường ( bão,
động đất có tần suất hiếm).
+ A: Tác động của các sự cố nói chung như:
Cháy, nổ, vật rơi,va chạm của các phương tiện nổi
Kết cấu câng trình biển cố định nói chung theo hình 4 gồm:
-

Kết cấu cấu thượng tầng

-

Kết cấu chân đế

-

Kết cấu cọc

Kết cấu Jacket bao gồm: Kết cấu chân đế + Kết cấu cọc
Nếu xem tác động của môi trường dị thường và sự cố bất thường (đây là các tác
động có tần suất hiếm) gọi chung là “ các tác động bất thường “, với đối tượng nghiên cứu
là kết cấu Jacket, trạng thái giới hạn PLS trong PTĐGL kết cấu Jacket có thể được phát
biểu như sau: “ Trạng thái giới hạn phá hủy lũy tiến (PLS) của kết cấu Jacket là trạng thái
phản ánh khảng năng chống lại sự sụp đổ của kết cấu Jacket do các tác động bất thường
gây ra”

5


Như vậy có thể hiểu rằng Trạng thái giới phá hủy lũy tiến (PLS) xem xét trạng thái

Cọc

Chân đế

Thượng tầ ng

làm việc “Q tải” của kết cơng trình do các “ tác động bất thường “ gây ra.

Hình 3: Sơ đồ kết cấu cơng trình biển
Đặc điểm:
-

Trạng thái PLS xem xét tác động bất thường, đây là các tác động thường liên
quan đến q trình giải phóng năng lượng ( thế năng, động năng, nhiệt năng),
liên quan đến chuyển vị lớn và ứng suất nằm ngồi miền đàn hồi. Do vậy các
bài tốn đàn hồi đã được sử dụng trong trạng thái giới hạn cực hạn ULS nhìn
chung khơng phù hợp.

-

Các tác động bất thường cần phải được mơ tả bằng các đại lượng ngẫu nhiên
theo lý thuyết xác suất , chính vì vậy trạng thái PLS thường dùng các phương
pháp phân tích rủi ro ( dựa trên lý thuyết xác suất ) nhằm định tính và định
lượng mức độ an tồn của kết cấu

-

Xem xét cơng trình ở trạng thái sụp đổ tức là xem xét kết cấu cơng trình một
cách tổng thể, có thể một số nút phần tử bị q tải nhưng cơng trình chưa sụp
đổ. Đều này khác hồn tồn với các trạng thái giới hạn khác như ULS, FLS,
theo đó kết cấu cơng trình được xem là đủ khả năng chịu lực nếu tất cả các nút,
phần tử có hệ số sử dụng hay tuổi thọ mỏi nhỏ hơn cho phép.

-

Q trình sụp độ của kết cấu là qúa trình phức tạp phụ thuộc rất nhiều vào vật

liệu kết cấu ( đặc biệt là vật liệu thép là vật liệu đàn dẻo phi tuyến, tái bền) liên
6


quan đến sự phân phối lại ứng suất, độ cứng tổng thể của kết cấu công trình khi
có một số nút, phần tử bị qúa tải.
-

Xem xét vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn dẻo, tái bền là tận dụng tối đa khả
năng làm việc của vật liệu. Đặc điểm này rất có ý nghĩa vì trong giai đoạn thiết
kế nói chung hiện nay, các trạng thái ULS, FLS, SLS chỉ xem xét kết cấu làm
việc trong giai đoạn đàn hồi.

Phương pháp phân tích, đánh giá.
Do những đặc điểm nêu trên phương pháp phân tích đánh giá công trình theo PLS
gồm 02 phương pháp chính
-

Phân tích rủi ro

-

Phân tích cường độ cực hạn

1. Phương pháp phân tích rủi ro
Nội dung:
Phương pháp phân tích rủi do dựa trên nguyên tắc xác định định tính và định lượng mức độ
rủi ro của công trình trên cơ sở:
-

Xác định tần suất và hậu quả của các tác động

-

Xác định rủi ro của các tác động = Tần xuất x Hậu quả của các tác động

-

Đồi chiếu với ma trận rủi để xác định mức độ rủi do của công trình

Các qui phạm hiện nay thướng phân mức độ rủi ro theo 03 mức
-

Mức 1: Rủi ro lớn

-

Mức 2: Mức độ rủi ro trung bình

-

Mức 3: Mức độ rủi ro nhỏ

Với các công trình có mức độ rủi ro lớn ( Mức 1, mức 2) chỉ cần phân tích theo phương
pháp này
1. Phương pháp Cường độ cực hạn
Nội dung:
Phương pháp này xác định cường độ cực hạn của kết cấu trên cơ sở xem xét vật liệu làm
việc ngoài miền đàn hồi, biên dạng lớn
02 phương pháp sau đã được sử dụng rộng rãi trong tính toán phân tích giàn khoan biển là

phương pháp Push-over (a.1) và Miền thời gian (a.2).
a.1 Phương pháp Push-over Phương pháp này phân tích kết cấu ở giai đoạn sụp đổ do tác
động của tải trọng ngang, kế đến biến dạng dẻo và chuyển vị lớn. Mô hình tính xét đến sự

7


suy giảm và phân phối lại độ cứng tổng thể khi có các nút, phần tử chảy dẻo hoàn toàn
không còn khả năng chịu lực. Phương pháp này phù hợp trong tính toán cường độ cực hạn
của kết cấu dưới tác dụng của môi trường - phân tích được quá phá hủy của công trình khi
tải trọng môi trường ( sóng, gió, dòng chảy ) là yếu tố rủi do trội., điều này là phù hợp với
thực tế
a.2. Phương pháp phân tích theo miền thời gian: Phương pháp này tphân tích kết cấu
chịu tác động của các tải trọng có tính chu kỳ, phù hợp với phân tích động trong đó hàm
của tải trọng lặp phù hợp với chu kỳ lặp của biến dạng và nội lực trong phần tử. Phương
pháp này phù hợp trong tính toán va trạm giữa các phương tiện nổi
Tóm lại: Khi ngiên cứu đến Trạng thái giới hạn PLS, các vấn đề liên quan được thể hiện
theo sơ đồ sau

Trạng thái giới
hạn PLS
Sự sụp đổ của
KCCT “Quá tải”

Quá tải

Các tác động
“ Bất thường “

Phương pháp

đánh giá
Vật liệu đàn dẻo

“Môi trường dị
thường “

PP Cường độ
cực hạn

Quá tải cục bộ

Phương pháp
Push-over

Quá tải tổng thể

Phân tích theo
miền thời gian
Phương pháp
phân tich rủi ro

” Sự cố ”

Động đất tần
suất hiếm

Cháy

Bão tần suất
hiếm

Nổ

Vật rơi

Va chạm của
phương tiện nổi
Các tải trọng bất
thường khác

Hình 4: Tóm tắt các vấn đề chính liên quan đến trạng thái giới hạn PLS

8


Phạm vi ứng dụng
Kết cấu
Thượng tầng
( Sự cố Cháy,
nổ vật rơi..) là
trội

Kết cấu Jacket
( Tác động của
môi trường là
trội)
Các kết cấu phụ
trợ ( giá cập tàu,
sàn sân bay)

Tổng thể công
trình ( Thượng
tầng + Jacket +
kết cấu phụ trợ)

Thiết kế mới
Phương pháp
Phương pháp
phân tích rủi ro
cường độ cực
hạn
Áp dụng cho
Áp dụng cho
công trình có
các công trình
mức độ rủi ro
có mức độ rủi
1,2 và 3
ro 3, cho phép
phần tử được
làm việc ngoài
miền đàn hồi
Chưa áp dụng
Chưa áp dụng
( Tác động của
( không cho
môi trường là
phép làm việc
trội)
ngoài miền đàn

hồi)
Áp dụng cho cả
Áp dụng cho
công trình có
các công trình
mức độ rủi ro
có mức độ rủi
1,2 và 3
ro 3, cho phép
phần tử được
làm việc ngoài
miền đàn hồi
Áp dụng cho
Áp dụng cho
công trình có
các công trình
mức độ rủi ro
có mức độ rủi
1,2 và 3
ro 3, cho phép
phần tử được
làm việc ngoài
miền đàn hồi

Phân tích đánh giá lại
Phương pháp
Phương pháp
cường độ cực
phân tích rủi ro
hạn

Áp dụng cho
Xác định lại khả
công trình có
năng chịu lực
mức độ rủi ro
bằng cường độ
1,2 và 3
dự trữ

Chưa áp dụng
( Tác động của
môi trường là
trội)

Xác định cường
độ dự trữ
( Phương pháp
Push-over)

Áp dụng cho cả
công trình có
mức độ rủi ro
1,2 và 3

Xác định cường
độ dự trữ
( Phương pháp
phân tích theo
miền thời gian)

Áp dụng cho cả
công trình có
mức độ rủi ro
1,2 và 3

Xác định lại khả
năng chịu lực
bằng cường độ
dự trữ

Một vài điểm lưu ý về phậm vi ứng dụng của trậng thái PLS
1. Các tác động bất thường chỉ đưa vào xem xét, phân tích rủi ro khi có tần suất vượt
hàng năm nhỏ hơn hoặc bằng 10-4 ( theo DnV[2] đây là giá trị tần suất vượt hàng
năm cho phép [Pof] được đề cập chi tiết trong 2.2.4 )
2. Trong 02 phương pháp phân tích, mức độ sử dụng của từng phương pháp là khác
nhau, trong đó:
Phương pháp phân tích rủi ro chủ yếu được đưa vào trong giai đoạn thiết kế
(kết cấu chưa bị tổn thương) bao gồm xác định vị trí công trình, qui mô công
trình . . . và đặc biệt là bố trí các thiết bị . . . nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của
các sự kiện ngẫu nhiên xảy ra.
Phương pháp phân tích cường độ cực hạn chủ yếu được đưa vào trong PTĐGL
( kết cấu đã bị tổn thương) nhằm xác định cường độ dự trữ RSR của công trình,
xác định được mức độ quá tải của công trình dưới tác động của môi trường
biển dị thường, đây là yếu tố ngẫu nhiên trội đối với kết cấu Jacket.

9


PTĐGL kết cấu công trình biển
Yêu cầu về việc PTĐGL

Mục đích của việc PTĐGL kết cấu công trình là xác định sực phù hợp của kết cấu với yêu
cầu sử dụng tại thời điểm đánh giá. Công trình dầu khí biển là những công trình chịu rủi do
cao do tải trọng ngẫu nhiên ( cháy, nổ, vật rơi . . ), cũng như chịu tác động của môi trường
biển khắc nhiệt trong suốt đời sống công trình. Đồng thời trong quá trình sử dụng, công
trình thường có những thay đổi yêu cầu sử dụng và có các hư hỏng đáng kể. Do vậy cần
PTĐGL để xác định sự phù hợp của kết cấu công trình tại thời điểm đánh giá.
Đánh giá lại công trình biển đang vận hành khai thác còn nhằm kéo dài đời sống công trình
hay đánh giá lại công trình do các đòi hỏi của thực tế như thêm người ở, công trình bị tổn
thương đáng kể.việc sử dụng lại các công đã cận hành và khai thác dùng trong nhiều
trường hợp. thậm trí xét về mặt kinh tế người ta còn nâng cấp công trình cũ để sử dụng
thay vì phải lắp đặt công trình mới. PTĐGL nhằm kéo dài thêm thời gian hoạt động cần
phải khẳng định rằng các rủi ro cho kết cấu công trình là chấp nhận được.
Theo API RP 2A (WSD ) trong các trường hợp sau công trình cần phải PTĐGL:
1. Thêm người ở trên CTB
Nếu “ Mức độ an toàn nhân” mạng bị thay đổi lên mức độ an toàn cao hơn thì
công trình biển cần phải được phân tích đánh giá lại
2. Thêm các trang thiết bị trên CTB
Nếu hoạt tải trong trong quá trình vận hành vượt lên so với hoạt tải tính toán đã
được chấp nhận trong lần đánh giá gần nhất do việc thêm các trạng thiết bị ( ví dụ
như thêm đường ống, đầu giếng hoặc nâng công suất đáng kể khối thượng tầng)
hoặc “ Mức độ hậu quả thiệt hại “ theo phân cấp công trình theo mức độ thiệt hại
thay đổi thì công trình cũng cần phải được đánh giá lại
3. Tải trọng tác dụng lên kết cấu công trình tăng
Nếu kết cấu bị thay đổi là nguyên nhân làm cho tải trọng tăng lên đáng kể ( tăng
10%) so với tải trọng đã được đưa vào từ đánh giá thiết kế hoặc tải trọng đã được
chấp nhận trong lần đánh giá trước đổi thì công trình cần phải được đánh giá lại.
4. Chiều cao sàn công tác không đảm bảo
Nếu công trình có chiều cao sàn công tác không đảm bảo theo như qui định, hoặc
không được thiết kế để chịu tác động của tải trọng sóng, cần phải đánh giá lại
5 Có các khuyết tật trong quá trình khảo sát

PTĐGL cần được thực hiện để đánh giá lại sự phù hợp của kết cấu công trình so
với mục đích sử dụng khi có những tổn thương đáng kể ( giảm 10% khả năng chịu
lực) của các kết cấu chính ( các khuyết tật, tổn thương này được tìm thấy trong
quá trình khảo sát, bao gồm cả khảo sát theo định kỳ và khảo sát đặc biệt )
Những hư hỏng kết cấu nhỏ có thể được xem xét bằng các phân tích phù hợp mà
không cần thực hiện các đánh giá chi tiết. Những tổn thương sau khi xem xét thấy

10


không đáng kể cũng cần được thống kê lại, tuy nhiên ảnh hưởng tích lũy của các
hư hỏng này cần phải được thống kê và và xem xét trong các đánh giá chi tiết.
Qui trình Phân tích đánh giá lại
PTĐGL kết cấu nhìn chung gồm
những bước sau (hình 5):
1. Bước 1: Phân loại và xác
định công trình cần đánh
giá ( dựa và các điều kiện
đánh giá sơ bộ), trên cơ sở
xem xét các điều kiện trong
1.3.1.
2. Bước 2: Xác định những
mục đích sử dụng trong
tường lai (nếu có) của công
trình.
3. Bước 3: Phân cấp công
trình theo 3.2.2 và phân
loại công trình theo mức độ
rủi ro của phá hủy theo
2.2.4

4. Bước 4: Xem xét các dữ
liệu liên quan đến PTĐGL
như ( thiết kế, xây dựng,
lắp đặt và toàn bộ quá trình
vận hành, khai thác, rà xoát
các hư hỏng lớn, thay đổi
lớn, các thay đổi xo với
thiết kế, các số liệu về khảo
sát, duy tu . . .)
5. Bước 5: Phân tích đánh giá
( 03 phương pháp chính )
6. Bước 6: So sánh các chỉ số
đánh giá với các tiêu chuẩn
7. Bước 7: Nếu bước 6 được
chấp nhận, đưa gia các qui
trình cho khảo sát duy tu,
bảo dưỡng định kỳ
8. Bước 8: Nếu bước 6 không
được chấp nhận, cần đưa ra
các giải pháp “giảm tải”
công trình.

Hình 5: Qui trình PTĐGL kết cấu CTB

Phương pháp phân tích đánh giá lại

11


Vị trí của TTGH PLS trong PTĐGL

PTĐGL KC
(kết cấu đã bị tổn thương)
(03 Phương pháp)

Phương pháp (1)

Phương pháp (2)

Phương pháp (3)

Phân tích theo mức độ
thiết kế
ULS,FLS,SLS)

Phân tích theo cường độ
cực hạn
( PLS)

Phân tích rủi ro
(Phương pháp xác suất)
(PLS)

TẢI TRỌNG
- Tải trọng môi trường bão
100 năm (80%)
- Không tính toán các tải
trọng bất thường ngẫu
nhiên

PHÂN TÍCH

- Phân tích tuyến tính
- Vật liệu làm việc trong
miền đàn hồi

TẢI TRỌNG
- Tải trọng môi trường dị
thường ( bão có tần xuất
hiếm hay động đất)

PHÂN TÍCH
- Phân kết cấu ở giai
đoạn quá tải,
- Vật liệu làm việc ngoài
miền đàn hồi

TÁC ĐỘNG
- Tác động của các yếu tố
bất thường ngẫu nhiên (
cháy, nổ, vật rơi . . .)
- Tổ hợp của các tác động
ngẫu nhiên

ĐÁNH GIÁ
- Đánh giá rủi ro theo
phân cấp công trình

Qui trình đánh giá công trình chịu tác động của Môi trường ( phương pháp 1+2)
Qui trình đánh giá công trình chịu các tác tác động của Sự cố (phương pháp 3+2)
Hình 6: Vị trí của PLS trong PTĐGL đối chiếu với qui trình PTĐG của API RP2A

12


Theo [16] hiện nay có 03 phương pháp chính dùng trong phân tích đánh giá lại kết cấu
CTB đó là:
- Phân tích theo mức độ thiết kế
- Phân tích cường độ cực hạn
- Phân tích rủi ro
Tương ứng API đưa ra 02 qui trình đánh giá tường ứng với 03 phương pháp trên
- Qui trình đánh giá công trình chịu tác động của môi trường
- Qui trình đánh giá công trình chịu các tác tác động bất thường ngẩu nhiên
Kết luận
a. Trạng thái giới hạn PLS xem xét sự làm việc quá tải của một bộ phận hoặc tổng thể
kết công trình do các “tác động bất thường” gây ra. Các phân tích tính toán trong
giai đoạn quá tải liên quan đến chuyển vị lớn và ứng suất nằm ngoài miền đàn hồi.
b. Trạng thái giới hạn PLS đề cập đến các tác động có tính bất thường, ngẫu nhiên do
vậy các tác động này cần được mô tả bởi các đại lượng ngẫu nhiên theo lý thuyết
xác suất thống kê.
c. PTĐGL kết cấu công trình biển nói chung, kết cấu Jacket nói riêng gồm 03 phương
pháp chính với ưu nhược điểm như sau:
-

Kiểm tra theo mức độ thiết kế: đây là phương pháp an toàn do sau thời gian
vận hành những hiểu biết của chúng ta về kết cầu đã rõ ràng so với giai
đoạn thiết kế.

-

Phương pháp phân tích cường độ cực hạn: chỉ kế đến một phần những rủi ro
trong đời sống công trình mà chúng ta phải phân tích ( tác động của tải

trọng môi trường theo phương ngang) tuy nhiên phương pháp này phân tích
được quá phá hủy của công trình khi tải trọng môi trường ( sóng, gió, dòng
chảy ) là yếu tố rủi do trội, điều này là phù hợp với thực tế.

-

Đánh giá theo phương pháp phân tích rủi ro: là phương pháp đề cập đến tất
cả các tác động bất thường, tuy nhiên phương pháp này đưa ra các mô hình
độc lập và kết quả là không thống nhất giữa các nhóm phân tích. Điều quan
trọng phương pháp này phân tích được các kịch bản có thể xảy ra làm phá
hủy kết cấu công trình. Tìm được phương pháp để bảo vệ công trình nếu
kịch bản đó xảy ra.

d. Qui trình PTĐGL gồm 02 qui trình tương ứng với 02 phương pháp:
-

Qui trình PTĐGL công trình dưới tác động của môi trường
35


→ tương ứng với Phương pháp phân tích cường độ cực hạn
-

Qui trình PTĐGL công trình dưới tác động của hiện tượng bất thường

→ tương ứng với Phương pháp phân tích rủi ro
e. Mức độ sử dụng của từng phương pháp:
-

Phương pháp phân tích rủi ro chủ yếu được đưa vào trong giai đoạn thiết kế

(trong xác định vị trí công trình, qui mô công trình . . . đặc biệt là bố trí các
thiết bị) nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của các sự kiện ngẫu nhiên xảy ra.

- Phương pháp phân tích cường độ cực hạn chủ yếu được đưa vào trong
PTĐGL (trong xác định cường độ dự trữ của công trình) xác định được mức
độ quá tải của công trình dưới tác động của môi trường biển dị thường, đây
là yếu tố ngẫu nhiên trội đối với kết cấu Jacket.2:
II. PHƯƠNG PHÁP LUẬN CỦA TTGH PLS
Đặt vấn đề
Theo định nghĩa về trạng thái giới hạn PLS được trình bày trong các kết luận tại 1.2.1 và
các kết luận trong 1.5, trạng thái giới hạn PLS xem xét
-

Các tác động bất thường

-

Sự sụp đổ của công trình do các tác động bất thường gây ra

Khi xuất hiện một sự kiện như bão, cháy, nổ . . . , tác động của sự kiện này sẽ gây
ra tải trọng trực tiếp hoặc gián tiếp lên công trình. Khi phân tích đánh giá rủi ro ta quan tâm
đến sự kiện và tổ hợp các sự kiện, khi đánh sức chịu tải của kết cấu công trình ta quan tâm
đến tải trọng ( Sự kiện → Tác động → Tải trọng ). Các công trình biển chịu rất nhiều loại “
tải trọng “, các “tải trọng” này tác dụng trực tiếp lên công trình như trọng lượng bản thân
của kết cấu, hoạt tải . . . hoặc gián tiếp tạo ra tải trọng bằng bởi gây ra biến dạng, thay đổi
gia tốc trong trường hợp nền bị dịch chuyển hay động đất.
ISO 1999 đưa ra khái niệm “Tác động” để thể hiện “ Tải trọng” nói chung. Chính
do yếu tố bất thường ngẫu nhiên nên các tác động bất thường cần được biểu diễn bằng các
đại lượng ngẫu nhiên, đặc chưng bởi các thông số xác xuất, DnV đưa chỉ số xác suất vượt
hàng năm của đại lượng ngẫu nhiên trong xác định đặc trưng ngẫu nhiên của các tác động

bất thường.
Xem xét công trình ở trạng thái sụp đổ là xác định khả năng chịu lực cực hạn của
công trình. Điều này rất có ý nghĩa với các công trình đang hoạt động, để có thể định lượng
được mức độ an toàn của công trình. Điều này có nghĩa là trong các phân tích cần đưa vào
tính toán tối đa khả năng làm việc của vật liệu. Quá trình sụp đổ của công trình phụ thuộc

36


rất nhiều vào đặc trưng vật liệu, do vậy cùng một dạng công trình nhưng chế tạo bằng các
vật liệu khác nhau sẽ có quá trình sụp đổ khác nhau.
Mặt khác do cần định lượng hóa mức độ an toàn của công trình nên phương pháp
PLS xem xét đến mức độ an toàn cho phép của các công trình trên cơ sở phân cấp các công
trình biển.
Chính vì vậy phương pháp luận của TTGH PLS dựa trên các cơ sở sau:
-

Xem xét các tác động bất thường trên cơ sở mô tả bằng các đại lượng ngẫu
nhiên đặc trưng bởi các thông số xác suất. ( 2.2 Các tác động bất thường )

-

Xem xét quá trình sụp đổ công trình dưới tác động của các tác động bất
thường trên cơ sở kể đến sự làm việc tối đa của vật liệu, đặc biệt với các vật
liệu có tính đàn dẻo. Thông thường trong tính toán thiết kế chỉ xem xét vật
liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi ( 2.3 Vật liệu đàn dẻo và quá trình sụp
đổ công trình )

-

Xem xét đến mức độ an toàn cho phép của các công trình trên cơ sở phân
cấp các công trình biển (2.4 Phân cấp công trình )

Các tác động bất thường
Khái niệm
Tác động nói chung gồm 2 loại: Tác động “bất thường” và Tác động “bình thường”
trong đó hầu hết các trường hợp quá tải là liên quan đến tác động bất thường
a. Các tác động “bình thường “ là các tác động gây ra tĩnh tải, hoạt tải (P, F), các tác
động này không phải là thanh phần chính gây ra hiện tượng quá tải.
b. Tác động bất thường: Các tác động bất thường là các tác động gây ra do các sự kiện
rủi ro bất thường như cháy, nổ, vật rơi, bão tần suất hiếm (A,E) . . . Tác động bất
thường gây ra các tải trọng bất thường, theo tiêu chuẩn DNV, tải trọng bất thường
là các tải trọng có tần suất hiếm, khó xác định (ill-defined) cường độ và tần suất, tải
trọng loại này thường xảy ra do hệ quả của một hiện tượng bất thường, hay ngoại
lệ. Tải trọng bất thường cũng đã được qui định và phân loại trong NPD regulations
[4], API-RP2A [3], BS6235 [1] hay DOE-OG rules [5].
Tác động bất thường gồm: Tác động của môi trường dị thường (E) và Tác động của các sự
cố (A)

37


Phân loại các tác động bất thường
a. Tác động của điều kiện môi trường dị thường (E)
Tải trọng môi trường dị thường ( tải trọng môi trường
có tần suất hiếm ) bao gồm:
- Tải trọng môi trường dị thường
- Tải trọng động đất
Tác động của môi trường biển cực hạn thường do
sóng, gió, dòng chảy gây ra. Ảnh hưởng của chúng

phụ thuộc vào kết cấu công trình và điều kiện thời tiết
tại vị trí xây dựng công trình. Các tác động của môi
trường phụ thuộc vào giá trị lớn nhất và thời gian tác
động. Việc xem xét ảnh hưởng của thời gian tác động
là rất quan trọng, quyết định đến phản ứng của công
trình, tuy nhiên thường thì yếu tố thời gian được bỏ
qua và các “tác động” được xem là tĩnh hoặc tựa tĩnh.
b. Tác động của các sự cố (A)
Các sự cố bất thường có thể gồm:
- Cháy
- Nổ
- Vật rơi
- Va chạm của tàu, trực thăng
- ...
- Tổ hợp của các hiện tượng bất thường trên . . .

Mô tả các tác động bất thường bằng các đại lượng ngẫu nhiên
Các tác động bất thường là các sự kiện mang tính chất ngẫu nhiên, không thể định lượng
hóa theo một giá trị cụ thể nào đó mà phải nhờ vào các công cụ của lý thuyết xác suất
Gọi X là đại lượng ngẫu nhiên đặc trưng cho xác suất xuất hiện của tác động bất thường có
chu kỳ X năm mới có 1 lần ( Tần xuất suất hiện X năm).
Đại lượng ngẫu nhiên còn gọi là biến ngẫu nhiên ký hiệu bằng các chữ in A, B, C . . .

38


Theo lý thuyết xác suất thống kê, ta có thể dùng các đại lượng ngẫu nhiên X để mô tả các
tác động như đã phân loại với ký hiệu như sau:
- Tác động của môi trường E
- Tác động của động đất Q

- Cháy F ( Fire)
- Nổ B ( Blast )
- Vật rơi D ( Drop )
- Va trạm của tàu, trực thăng C ( Collision )
-

Tổ hợp của các tác động bất thường trên L
L = [E ∩ Q ∩ F ∩ B ∩ D ∩ C ∩ . .]

a. Trong trường hợp tác động xem xét một cách độc lập
Ta có:
- F(x) là hàm ngẫu phân phối của
biến ngẫu nhiên X
- Hàm mật độ phân phối f(x) =
dF(x)/dx
- Fx = ∫ f(x) dx
- Xác suất xuất hiện của đại lượng
ngẫu nhiên X ứng với giá trị

Hình 7: Quan hệ giữa xác suất xuất hiện và xác

X< x là:

suất vượt

F(x) = P (Xhàm phân phối 0≤ F(x) ≤1
- Xác xuất vượt của đại lượng ngẫu nhiên X ứng với giá trị X< x là:
Pof(x) = 1- P (X<x) = P (x>X) do P ( XPof(x) = 1- 1/X

- Xác xuất vượt hàng năm của đại lượng ngẫu nhiên X ứng với giá trị X< x là:
Pof(x) = (1- 1/X)/X
Ví dụ với tác động bão có tần xuất lần lượt là 10, 100, 10000 năm mới có 1 lần ( X=10,
100, 10000)
- Xác suất vượt hàng năm của E10, E100, E10000 là:
39


Pof(e10)

= (1-1/10)/10

= 10-1

Pof(e100)

= (1-1/100)/100

= 10-2

Pof(e10000)

= (1-1/10000)/10000 = 10-4

- Giá trị xác suất vượt hàng năm cho các tác động bất thường tương ứng chu kỳ lặp X= 10,
100, 10000 được thống kê theo bảng sau:
Xác suất vượt hàng năm Pof
Tác động bất thường

10

100

10000

Bão

(E)

10-1

10-2

10-4

Động đất

(Q)

10-1

10-2

10-4

Cháy

(F)

10-1

10-2

10-4

Nổ

(B)

10-1

10-2

10-4

Vật rơi

(D)

10-1

10-2

10-4

Va trạm

(C)

10-1

10-2

10-4

b. Trong trường hợp tác động xem xét là tổ hợp của nhiều tác động
L = [E ∩ Q ∩ F ∩ B ∩ D ∩ C ∩ . .]
Khi đó ta sử dụng các phép tính xác xuất để xác định
Khi A & B là hai sự kiện độc lập
P ( A+B) = P(A) + P(B)
P(AB) = P(A).P(B)
P(A/B) = P(A)
P(B/A) = P (B)
Khi A & B là hai sự kiện độc lập
P ( A+B) = P(A) + P(B)
Ví dụ xét hai sự kiện cháy và nổ có tần xuất suất hiện 10 năm
+ Nếu hai sự kiên này là độc lập ( không ảnh hưởng hay là điều kiện của nhau )
-

P(F10) = 1/10

40


-

P(B10) – 1/10

-

P(F10B10) = P(F10).P(B10) = 1/10*1/10 = 1/100
Xác suất vượt hàng năm
Fof(f10b10) = (1- 1/100)/10 = 0.099

+Nếu sự kiện nổ (B) chỉ xảy ra khi có sự kiện cháy F
-

P(B10/F10) = P(BF)/P(F) = 1/10*1/10/1/10 = 1/10
Xác suất vượt hàng năm
Fof(b10/f10) = (1- 1/10)/10 = 0.09

Tần xuất vượt giới hạn của các tác động bất thường
Các tác động bất thường được đưa vào tính toán được xác định bằng tần xuất vượt giới hạn
hàng năm: [Pof] = P ( X ≥ x)] = 1- [F(x)]
Với tác động của các cơn bão ( tác động môi trường) trong thực tế: các cơn bão có
tần xuất hiện X năm mới có một lần ( X càng lớn ) thì xác suất xuất hiện F(x) càng nhỏ và
xác suất vượt càng tăng ( β ≥ α thì F(β) ≤ F(α) ). Như vậy hàm phân phối F(X) là hàm
giảm, ta có:
Xác xuất vượt giới hạn

Bão có tần xuất suất hiện X

[Pof] = [P ( X ≥ x)] = [1- F(x)]

năm mới có 1 lần tương ứng

Tên gọi

1/10000 = 10-4

X = 10.000(năm)

Bão 10.000 năm

1/100

=10-2

X = 100 (năm)

Bão 100 năm

1/10

= 10-1

X = 10 (năm)

Bão 10 năm

Các phân tích trên phù hợp với giá trị bão tính toán trong trạng thái PLS được qui định
trong NPD [3], theo đó qui định, trong quá trình phân tích tính toán trạng thái giới hạn
PLS với các tác động bất thường cần được tính toán như sau:
Tác động ngẫu nhiên

Các yêu cầu trong thiết kế

Cháy

Tải trọng do nhiệt độ cho phép 72-200 KW/Hr/m2

Nổ

Áp lực nổ ( Ứng suất dư/ Đàn dẻo)

41


Vật rơi

Năng lượng vật rơi 3000 KJ (Ứng suất dư)

Va chạm của các phương tiện nổi

Va trạm trong vận hành ( 500 - 1000KJ)
Va trạm do tai nạn ( 10000 – 14000 KJ) Đàn dẻo

Động đất

Tần suất 10.000 năm ( Đàn dẻo)

Điều kiện môi trường cực hạn

Tần suất 10.000 năm (Đàn dẻo hoặc cường độ cực
hạn)

Tổ hợp tác động bất thường trong trạng thái PLS
DNV [2] qui định tổ hợp các tải trọng bất thường trong PLS nói riên và các trạng thái giới
hạn khác nói chung như sau:
Vật liệu đàn dẻo và quá trình sụp đổ công trình

Khái niệm
Hình 3 thể hiện mối quan hệ giửa cường độ và biến dạng của kết cấu công trình. Theo đó
công trình được xem là sụp đổ khi tải trọng tác dụng vượt quá cường độ cực hạn (quá tải )

Hình 8: quan hện giữa Cường độ và chuyển vị của kết cấu công trình
Trạng thái sụp đổ là trạng thái của công trình khi tải trọng tiếp tục tăng thì chyển vị tổng
thế của cống trình tiến tới vô cùng. Ở đây được hiểu là do một hay nhiều bộ phận hoặc
toàn bộ kết cấu công trình bị quá tải dẫn đến sự sụp đổ của toàn bộ kết cấu công trình.
Trước giai đoạn công trình sụp đổ, chấp nhận một số phần tử trong toàn bộ kết cấu bị hư
hỏng cục bộ hay phá hủy mà không làm cho toàn bộ kết cấu công trình bị sụp đổ ( khi một
phần tử bị phá hủy sẽ có sự phân phối lại độ cứng, và độ cứng tổng thể của kết cấu vẫn
đảm bảo công trình không bị sụp đổ)

42


- Trạng thái giới hạn này thường giải quyết các vấn đề về phương án kết cấu hay đặc tính
vật liệu hơn là các tính toán thông thường.
- Trạng thái giới hạn này kết cấu phải được nghiên cứu tổng thể
- Tính toán theo trạng thái này này khẳng định rằng kết cấu không bị sụp đổ trừ khi giá trị
tải trọng thiết kế do các tác động bất thường gây ra bị vượt
Do liên quan đến chuyển vị lớn và trạng thái quá tải nên cần xem xét sự làm việc của vật
liệu trong giai đoạn đàn dẻo
Vật liệu đàn dẻo
Hình

9

thể

hiện

đường cong quan hệ giữa
ứng suất và biến dạng của
vật liệu đàn dẻo phi tuyến,
tái bền trong đó
- OA: Giai đoạn
đàn hồi tuyến tính
- AB:

Đàn dẻo

phi tuyến
- BC: Thềm dẻo
- CD: Chảy dẻo

Hình 9: Sự tương tự giữa không gian ứng suất hai chiều và
đường cong kéo của vật liệu

- CO’: Giai đoạn
tái bền.
Tương ứng là các
miền đàn hồi, miền đàn
dẻo và miền dẻo

43


Xét phần tử chịu tải trọng (hình 10), phương
trình mặt đàn dẻo của vật liệu phần tử:

 N Q y Qz M x M y M z 
Γ= f
,
,
,
,
,
 −1
 N y Q yp Q zp M xp M yp M zp 

Γ = 0 Ứng suất trong phần tử nằm ở miền
chảy dẻo.
Γ = -1 Phần tử không chịu lực.
Trong đó: N,Qy,Qz,Mx,My,Mz là lực dọc, lực

Hình 10: Sơ đồ phần tử chịu tải trọng

cắt, mô men tính toán; Ny,Qyp,Qzp,Mxp,Myp,Mzp
là lực dọc, lực cắt, mô men tương ứng gây ra
ứng suất chảy dẻo.

Qúa trình làm việc của vật liệu phần tử trải qua 3 giai đoạn điển hình (hình 11)
- Vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi.
- Vật liệu bắt đầu chảy dẻo (đàn dẻo).
- Vật liệu chảy dẻo hoàn toàn.

1.0

N/Np

1.0

0.8

0.4

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.4

Fy

Fy

0.2
0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

M/Mp

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

Fp

0.6

0.4

Fy

N/Np

0.8

Fp

0.6

0.2

-0.8

1.0

0.8

Fp

0.6

-1.0

N/Np

0.2
0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

M/Mp

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

-0.2

-0.2

-0.2

-0.4

-0.4

-0.4

-0.6

-0.6

-0.6

-0.8

-0.8

-0.8

-1.0

-1.0

-1.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

M/Mp

Hình 11: Sơ đồ làm việc của vật liệu
Phân cấp công trình biển
Phân cấp CTB theo an toàn nhân mạng và hậu quả phá hủy
An toàn con người và tài sản trên các công trình biển là cơ sở cho tính toán thiết kế, cũng
như PTĐGL các công trình biển. Điều này phụ thuộc vào khả năng chịu lực của kết cấu
dưới tác dụng của tải trọng đã được tính toán theo thiết kế và dưới các điều kiện môi

trường có thể xảy ra trong suốt đời sống công trình. Trong đó, những vấn đề quan tâm trên,
liên quan đến các yếu tố bất thường thường gây ra các rủi ro cho công trình ngày càng

44


được qua tâm sâu sắc, điều này đã dẫn đến yêu cầu cần phân loại các công trình trên cơ sở
bảo đảm an toàn nhân mạng cũng như căn cứ vào mức độ hậu quả thiệt hại. Công trình
biển được phân cấp theo nhiều mức độ, đây là cơ sở để xác định tiêu chuẩn để thiết kế mới
các công trình biển và đánh giá lại các công trình biển đang hoạt động phù hợp với mục
đính sử dụng của công trình.
Theo API-RP 2A, công trình được phân cấp theo các mức độ trên cơ sở xem xét mức độ
an toàn nhân mạng (life-safety), hậu quả thiệt hại (consequences of failure) và mức độ rủi
ro
“ Phá hủy giàn ” được hiểu là phá hủy một phần hay tổng thể giàn khoan
a. Phân cấp theo An toàn nhân mạng và hậu quả phá hủy
Theo API-RP 2A, công trình được phân cấp theo các mức độ trên cơ sở xem xét mức độ an
toàn nhân mạng (life-safety) và hậu quả thiệt hại ( consequences of failure)
Phân cấp theo An toàn nhân mạng
Phân cấp theo An toàn nhân mạng ( life- safety ) đánh giá ảnh hưởng khi tải trọng
môi trường cực hạn xảy ra khi có người trên công trình biển
Phân cấp theo An toàn nhân mạng gồm:
L-l = Công trình biển Có người ở - không sơ tán được
L-2 = Công trình biển Có người ở - Sơ tán
L-3 = Công trình biển Không có người ở
L-1 Công trình biển có người ở - Không sơ tán được
Là các công trình biển vẫn tiếp tục duy trì người ở và sinh sống hoặc việc sơ tán
người trước khi xuất hiện điều kiện môi trường cực hạn thiết kế không được chuẩn bị
hoặc không thực hiện được
L-2 Công trình biển có người ở - Sơ tán được

Là các công trình biển có người ở ngoại trừ trường hợp dự báo được môi trường cực
hạn thiết kế, hoặc việc sơ tán người trước khi xuất hiện điều kiện môi trường cực hạn
thiết kế được thực hiện một cách an toàn, kịp thời.
L-3 Công trình biển không có người ở
Là các công trình biển thường không có người ở, phân loại theo phụ thục C1.7.1c [1]
Phân cấp công trình theo hậu quả thiệt hại
Phân cấp công trình theo hậu quả phá thiệt hại đánh giá mức độ thiệt hại của chủ đầu
tư ( phải thay thế thiết bị, mất sản phẩm ) thiệt hại với nhà vận hành, thiệt hại cho
chính phủ
Phân cấp theo Hậu quả thiệt hại gồm:
45


L-l = Hậu quả thiệt hại lớn
L-2 = Hậu quả thiệt hại trung bình
L-3 = hậu quả thiệt hại thấp
L-1 Hậu quả thiệt hại lớn
Hậu quả thiệt hại lớn liên quan đến các bộ phận chính của công trình hoặc toàn bộ
công trình tiềm ẩn khả năng tràn dầu hay khí trong trường hợp giàn khoan bị phá hủy, bên
cạnh đó là các giàn khoan không thể chứa các sản phẩm dầu hay khí ra trước khi xuất hiện
các sự kiện đã đưa vào trong thiết kế ( ví dụ như các vùng có hoạt động địa chất/ động đất
cao). Các giàn kkhoan có chức năng chính là vận chuyển hay chứa đựng các sản phẩm dầu
khí, hoặc các trạm trung chuyển đều được phân cấp thuộc các công trình có hậu quả thiệt
hại lớn.
L-2 Hậu quả thiệt hại trung bình
Hậu quả thiệt hại trung bình liên quan đến các công trình mà sản phẩm có thể được
chứa đựng trong quá trình xảy ra các sự kiện đã được đưa vào thiết kế. Tất cả các giếng
khoan vẫn đảm bảo an toàn trong trường hợp công trình bị phá hủy, vẫn đảm bảo các chức
năng bởi hệ thống van an toàn được thiết kế và kiểm tra theo các qui phạm hiện hành. Các
hệ thống chứa đựng sản phẩm được Oil storage is limited to process inventory and “surge”

tanks for pipeline transfer.
L-3 Hậu quả thiệt hại thấp
Hậu quả thiệt hại thấp liên quan đến các giàn tối thiếu mà sản phẩm có thể được chứa
đựng trong quá trình xảy ra các sự kiện đã được đưa vào thiết kế. Tất cả các giếng
khoan vẫn hoạt động trong trường hợp công trình bị phá hủy, vẫn đảm bảo các chức
năng bởi hệ thống van an toàn được thiết kế và kiểm tra theo các qui phạm hiện hành.
Bảng 2: Phân cấp công trình theo hậu quả và an toàn nhân mạng
Có người ở
L-1

Hậu quả lớn

Không sơ tán được
Không có người ở
Có người ở

L-2
Hậu
nhỏ
L-3

quả

Có thể sơ tán
Không có người ở

46


Phân cấp công trình theo rủi ro của phá hủy

API-RP 2A đưa ra ma trận phân cấp công trình theo mức độ rủi ro dựa trên:
a. Phân loại giàn (L-1, L-2, L-3) được đề cập trong chương 3 ( 3.2)
b. Tần suất xuất hiện theo các mức: L – Mức độ thấp; M – Mức độ trung bình; H –
Mức độ cao
Mức độ rủi ro gây phá hủy giàn phụ thuộc vào kịch bản tác động của các tếu tố bất thường
ngẫu nhiên
Cho tổng thể công trình mức độ rủi ro cho từng sự kiện như sau:
-

Mức độ rủi ro 1: Mức độ rủi ro là đáng kể yêu cầu phải có ngay các khắc phục,
giảm tải

-

Mức độ rủi ro 2: Mức độ rủi ro yêu cầu các đánh giá thêm để xác định các rủi ro,
hậu quả của nó, đưa ra các chi phí nếu có cho các biện pháp khắc phục. Trong một
vài trường hợp, phân tích ALARP được chấp nhận khi các biện pháp khắc phục là
mất cân đối so với lợi nhuận

-

Mức độ rủi ro 3: Mức độ rủi ro là nhỏ hoặc khôngđáng kể, có thể bỏ qua các phân
tích đề cập tới các yếu tố bất thường ngẫu nhiên như cháy nổ . . .
Bảng 3: Ma trận phân cấp công trình theo mức độ rủi ro
Mức độ Mức độ Mức độ

Xác suất xuất hiện

H

rủi ro

rủi ro

rủi ro

1

1

2

Mức độ Mức độ Mức độ
M

rủi ro

rủi ro

rủi ro

1

2

3

Mức độ Mức độ Mức độ
L

rủi ro

rủi ro

rủi ro

2

3

3

L-1

L-2

L-3

Phân loại giàn
Tần xuất suất hiện của Cháy, nổ và các tải trọng bất thường kèm theo thường xuất
phát từ các nguyên nhân cơ bản, nguồn hydrocarbon là yếu tố cơ bản. Mức độ xuất hiện
của các hiện tượng L,M,H thường được xác định từ phân tích rủi ro từ quá trình cháy, nổ (
hazard analysis)
Các yếu tố này thường có nguyên nhân bắt đấu từ các yếu tố sau:
47