CÔNG TRÌNH BIỂN MỀM VÀ PHƯƠNG TIỆN NỔI

Họ và tên
TRƯƠNG VĂN HÂN

Nhóm
6

MSSV
3423.58
2645.5
8

ĐÀM TRỌNG TÙNG DƯƠNG

Lớp
58CB1

Điểm đánh giá
10

58CB1

10

CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
Cho kết cấu bán chìm được neo giữ bởi 1 cặp dây neo đối xứng, chịu tải trọng ngang
với các số liệu ban đầu (Ho, d, và q) có giá trị như trong bảng dưới đây :
-

Các giá trị : Hi = ai H0, với ai có các giá trị được cho như dưới đây :

ai=1; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4;0,3; 0,2; 0,1; 0,05

(để xây dựng đồ thị H(x) ở bên trái trục tung)
ai= 1; 1,1; 1,3; 1,5; 1,7; 1,9; 2,1; 2,3; 2,5;2,9; 3,1
(để xây dựng đồ thị H(x) ở bên phải trục tung)
Số liệu tính toán
Nhó
m

Ho
(kN)

d
(m)

Đường
kính
xích
(mm)

2

600

70

84

Loại
xích

Hạng

xích

q
(kg/m)

q (N/m)

Lực kéo đứt tối
thiểu Tbr (kN)

có
ngáng

R4

155

1520.55

7208

Trong đó :
+ Ho(kN) = T0 - lực căng ban đầu (chưa chịu tải trọng) của dây neo tại đáy biển (trạng
thái biển tới hạn).
+ d (m) - độ sâu nước biển
+ q (N/m) - cường độ trọng lượng bản thân của dây neo trong nước biển.

Trương Văn Hân-3423.58
Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Page 1


CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN
1.

Xác định chiều dài ban đầu tối thiểu của dây neo 1 phía Lmin = Lo ( để đầu dưới
vừa tiếp xúc với đáy biển ) và các đại lượng XAO , VAO.

Xét bài toán dây neo đơn 1 phía chịu tải trọng tĩnh :

Hình 1. Sơ đồ bài toán tĩnh lực học đường dây neo đơn
Trong đó :
θ B : góc xiên tại điểm B, θ =0
O

Ho = To = 600 (kN)
d = 70 (m)
q = 1520.55 (N/m)
Chiều dài ban đầu tối thiểu của dây neo 1 phía Lmin :
Lmin = d .

2To
2 x600 x103
+ 1 = 70 x
+ 1 = 245.241(m)
qd
1520.55x70

Trương Văn Hân-3423.58

Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Page 2


Hoành độ và Lực theo phương đứng của điểm đầu dây A :
X AO =

To
q
600 ×103
 1520.55

. Arsh( L) =
.Arsh 
.245.241÷ = 231.7( m)
3
q
To
1520.55
 600 ×10


VAO = q.Lmin = 1520.55 × 245.241 = 372901.27(N) = 372.901(kN)

2.

Lập đường cong quan hệ H(x) với x < 0 của dây neo 1 phía (Kết cấu nổi di chuyển
sang bên trái):
VA

Z

X-1
Ao

d

A-1

To

Bo

XB1

B1

x
XA-1
XAo

Hình 2. Trường hợp điểm A dịch chuyển sang trái.
Trong đó:
Tại vị trí ban đầu:

A 0B0 = L2 = L 0 .

Các số liệu ban đầu là:

L = L 0 ; d= zA 0 và q.

Khi A dịch đến A −1 thì L −1 < L 0 và H −1 < Ho .

Trương Văn Hân-3423.58
Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Page 3


+ Xác định các giá trị H - i; (tương ứng với 10 giá trị của ai< 1, theo đầu bài);
H-i = ai . Ho
+ Tính 10 giá trị XA-i
+ Tính 10 giá trị L-i = Limin ứng với H-i
+ Tính 10 giá trị XB-i = L0 – Li
+ Xác định độ dịch chuyển của đầu trên của dây neo:
X-i = XA0 – (XA-i + XB-i )
Các thông số của dây neo khi dây neo dịch chuyển sang trái ( L-i < L0)
X A −i =

L− i =

2
H −i
q
Arch(
d + 1) H = q ( L − i − d )
−i
q
H −i

2 d

H −i
q
sh(
x A −i )
q
H −1
∆X −i = X A − X A−i − X B −i X B −i = L − L− i

i

ai

0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
-10

1
0.9
0.8
0.7

0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.05

H-i
(kN)
600
540
480
420
360
300
240
180
120
60
30

XA-i
231.70
219.47
206.52
192.71
177.85
161.64
143.64

123.11
98.58
66.26
43.32

Trương Văn Hân-3423.58
Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Li
(m)
245.24
233.71
221.57
208.73
195.05
180.34
164.31
146.54
126.29
102.10
87.53

Page 4

XB-i

X-i

0.00
11.53

23.67
36.51
50.19
64.90
80.93
98.70
118.95
143.14
157.71

0.00
0.69
1.51
2.47
3.66
5.15
7.12
9.88
14.16
22.29
30.67

Tọa độ
XA-i
0.00
-0.69
-1.51
-2.47
-3.66
-5.15

-7.12
-9.88
-14.16
-22.29
-30.67


+ Xác định độ dịch chuyển của đầu trên của dây neo khi dây trùng hoàn toàn
Khi điểm đầu dây A đạt tới vị trí trùng nhất A-n thì:
L-n = d = 70 (m)
XB-n = L0-d = 175.241 (m)
X-n = XA - (Lo -d) = 56.4548 (m)
Tọa độ : XA-n = -56.4548 (m)
+ Lập đường cong quan hệ H(x) với x < 0 của dây neo 1 phía :
Đường cong quan hệ H(x) cho trường hợp điểm A dịch chuyển sang trái:

3.

Lập đường cong quan hệ H(x) với x > 0 của dây neo 1 phía (Kết cấu nổi di chuyển
sang bên phải)
Xn

Z

X1
Ao

A1

An

d

A1

ZB1

Z

Z1

B
x

B1

XB1

x1

XAo
XA1

Hình 3. Trường hợp điểm A dịch chuyển sang phải.
Trong đó: - Chiều dài của dây neo L 0 = L min,
- Góc tiếp tuyến của dây neo với phương ngang tại điểm neo θB≠0,
Trương Văn Hân-3423.58
Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Page 5

- Lực căng ban đầu: Ho=To ,
- Chiều cao điểm A0 so với đáy biển:

d = zA 0 = const
,

- Trọng lượng của dây neo nằm trong nước trên đơn vị chiều dài : q.

Trương Văn Hân-3423.58
Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Page 6


a. Xác định các giá trị Hi và ZBi (i = 0÷10) bằng các chu trình lặp như sau :

+ Đặt các giá trị Hi (tương ứng với các giá trị của ai > 1, i = 0÷10, theo quy định ở đầu
bài).
+ Giả định các giá trị ZBi,i = 0 ÷ 10 (khoảng 1% đến 10% của độ sâu nước d)
+ Sử dụng các giá trị ZBi để tính các chiều dài dây ảo (Bi-Ai) tương ứng Li
+ Sử dụng chiều dài dây ảo Li để tính Hitt của dây ảo (Bi-B0)
+ So sánh giá trị Hi (hoặc ZBi) với Hi (hoặc ZBi ) chọn ban đầu, nếu sai số
(Hi- Hitt)/Hi*100 < 0.1 %, thì chấp nhận được, tuy nhiên sai số này càng nhỏ thì càng
tốt, sẽ cho kết quả đường cong không bị gãy khúc, nếu không thỏa mãn, phải lặp lại chu
trình tính lấy giá trị mới của ZBi cho đến khi sai lệch giữa 2 chu trình kế nhau là không
đáng kể.
b. Tính 10 giá trị XBi (ứng với độ sâu nước “ảo”ZBi ), và 10 giá trị XAi(ứng với

độ sâu nước “ảo” ZAi= d +Zbi)
X Ai =

c.

Hi
H
q
q
Arch( Z Ai + 1) X Bi = i Arsh( ( Li − L0 )
q
Hi
q
Hi

Xác định độ dịch chuyển của đầu trên của dây neo:
Xi = XAi – (XA0 + XBi )

+ Xác định độ dịch chuyển của đầu trên của dây neo khi dây căng hoàn toàn
Dây căng hoàn toàn xảy ra khi :
X n = L2 o − d 2 − X A 0

Xn =3.3428(m)

Trương Văn Hân-3423.58
Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Page 7

S Đường cong quan hệ H(x) cho trường hợp điểm A dịch chuyển sang phải :

4.

Lập đường cong quan hệ H(x) của cặp dây neo :

Đường cong quan hệ H(x) của dây neo 1 được ghép từ đường cong quan hệ H(x) với x <
0 với đường cong quan hệ H(x) với x > 0 .Đường cong quan hệ H(x) của dây neo 2 được
lấy đối xứng qua trục H từ đường cong quan hệ H(x) của dây neo 1 (do 2 dây đối xứng
với nhau)
Dây 1
i
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0

Thông số bên trái
Xi
H-ix(kN)
-30.67
30.00
-22.29

60.00
-14.16
120.00
-9.88
180.00
-7.12
240.00
-5.15
300.00
-3.66
360.00
-2.47
420.00
-1.51
480.00
-0.69
540.00
0.00

600.00

Trương Văn Hân-3423.58
Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

i
0
1
2
3
4

5
6
7
8
9
1
0

Page 8

Thông số bên phải
Xi
Hix(kN)
0
600.00
0.5629
660.00
1.3337
780.00
1.8248
900.00
2.1564
1020.00
2.392
1140.00
2.564
1260.00
2.6876
1380.00
2.7935

1500.00
2.9363
1740.00
2.989

1860.00


Dây2
Thông số bên trái
Xi
Hix(kN)

i

i

Thông số bên phải
Xi
H-ix(kN)

-10

-2.989

1860.0

0

0

600.00

-9

-2.936

1740.0

1

0.69

540.00

-8

-2.794

1500.0

2

1.51

480.00

-7

-2.688

1380.0

3

2.47

420.00

-6

-2.564

1260.0

4

3.66

360.00

-5

-2.39

1140.0

5

5.15

300.00

-4

-2.156

1020.0

6

7.12

240.00

-3

-1.825

900.0

7

9.88

180.00

-2

-1.334

780.0

8

14.16

120.00

-1

-0.563

660.0

9

22.29

60.00

0

0

600.0

10

30.67

30.00

Biểu
đồ
đường
cong
quan
hệ
H(x)
của
cặp
dây
neo :

5.

Tính hệ số an toàn về bền cho dây neo tại thời điểm nguy hiểm nhất (Hi max)
Để đơn giản hóa vấn đề tìm Hmax khi dây căng hoàn toàn ta lấy giá trị gần đúng trong
số các giá trị H đã tính ở trên.
Ta có:
Himax = 1860 (kN)
Vi = 742.771(kN)
Lực căng trong dây neo lúc dây neo căng nhất :
Trương Văn Hân-3423.58
Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Page 9

Tmax = H 2 imax + V 2 = 2002.83(kN )

Hệ số an toàn về bền cho dây neo tại thời điểm nguy hiểm nhất :
SF =

TBr
7208
=
= 3.6
Tmax 2002.7

Vậy dây neo đảm bảo điều kiện bền.
6.

Lập đường cong quan hệ R(x):

R được xác định bằng : R(x) = H1(x) - H2(x)
Ta phải tìm được các giá trị trên 2 đường H1(x) và H2(x) cùng hoành độ
Khi dây 1 bị căng thì dây 2 bị chùng và ngược lại.
* Ta xét khi dây 1 dịch chuyển sang phải thì lúc đó dây 2 dịch chuyển sang trái.
+ Với dây 1 dịch chuyển sang phải ta đã có các H1x tương ứng với các Xi tính được ở
phần trên.
Trương Văn Hân-3423.58
Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Page 10


+ Với dây 2 dịch chuyển sang trái ta phải xác định các H2x tương ứng với các Xi đó (Sử
dụng lặp để xác định H2i )

* Khi dây 1 dịch chuyển sang trái thì lúc đó dây 2 dịch chuyển sang phải (Lấy đối
xứng để vẽ đồ thị)
Phía
trái
i

Xi

H1i

H2i

-10

-2.99

-1860.00

-395.10

-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1

-2.936
-2.794
-2.688
-2.564
-2.392
-2.156
-1.825
-1.334
-0.563

-1740
-1500
-1380
-1260
-1140
-1020
-900
-780
-660

-395
-402.6
-408.2
-415
-424.6
-438.4
-458.9
-491.8
-550.6

R (kN)
1464.9
0
1345
1097.4
971.8
845
715.4
581.6
441.1
288.2
109.4

0

0

-600

-600

0

Phiá
phải
i

Xi

H1i

H2i

R (kN)

0

0

600

600

0

1
2
3
4
5
6
7
8
9

0.5629
1.3337
1.8248
2.1564
2.392

2.564
2.6876
2.7935
2.9363

660
780
900
1020
1140
1260
1380
1500
1740

550.6
491.8
458.9
438.4
424.6
415
408.2
402.6
395

109.4
288.2
441.1
581.6
715.4

845
971.8
1097.4
1345

10

2.989

1860

395.1

1464.9

Biểu đồ đường cong quan hệ R(x)

7.

Nhận xét kết quả của các đồ thị
a) Đồ thị H(x) của cặp dây neo

+ Quan hệ giữa lực ngang Hi và chuyển vị của dây Xi là quan hệ phi tuyến.
+ Khi dây 1 chùng thì dây 2 căng và ngược lại.
+ Dây chùng thì Hi giảm, dây căng thì Hi tăng.
b) Đồ thị lực môi trường R(x)

+ Từ đồ thị R(x) ta thấy lực môi trường tác dụng lên dây neo là đường cong phi tuyến .

Trương Văn Hân-3423.58

Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Page 11


e=

R
[T ]

+ Khi tính được lực căng T của dây ta có thể tính được hệ số hiệu quả của cặp
dây neo theo biểu thức :

Trong đó:
e : là hệ số hiệu quả của cặp dây neo.
R : là lực ngang do 2 đường dây neo tác dụng lên kết cấu nổi.
Ta có :Rmax = 1464.90 (kN) => e = 0.7314

MỤC LỤC

Trương Văn Hân-3423.58
Đàm Trọng Tùng Dương-2645.58

Page 12