Đang tải... (xem toàn văn)
Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6475-6:2007 đưa ra các quy định về điều kiện tải trọng và hiệu ứng tải trọng đặc trưng được sử dụng trong thiết kế các hệ thống đường ống biển trong cả giai đoạn xây lắp và giai đoạn vận hành. Mời các bạn tham khảo.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6475-6: 2007 QUY PHẠM PHÂN CẤP VÀ GIÁM SÁT KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG BIỂN – PHẦN 6: TẢI TRỌNG Rules for Classification and Technical Supervision of Subsea Pipeline Systems – Part 6: Loads Quy định chung 1.1 Tiêu chuẩn đưa quy định điều kiện tải trọng hiệu ứng tải trọng đặc trưng sử dụng thiết kế hệ thống đường ống biển giai đoạn xây lắp giai đoạn vận hành 1.2 Tiêu chuẩn mô tả tải trọng áp dụng lựa chọn thiết kế theo phương pháp hệ số riêng phần (LRFD criteria) 1.3 Tải trọng phân loại sau: Tải trọng chức năng; Tải trọng môi trường; Tải trọng xây lắp; Tải trọng cố 1.4 Các phương pháp phép phân tích đơn giản sử dụng để tính tốn hiệu ứng tải trọng với điều kiện chúng phải thực cách thận trọng Các thử mơ hình sử dụng với, thay thế, tính tốn lý thuyết Trong trường hợp phương pháp lý thuyết khơng đủ thuyết phục phải tiến hành thử mơ hình (model test) thử mơ hình với kích thước thật (full-scale test) 1.5 Tất dạng khai thác đường ống phải khảo sát theo điều kiện chịu tải trọng thực tế như: lực đẩy nổi, trọng lượng, tải trọng môi trường tác động sóng, gió, dòng chảy, chấn động động đất (nếu có), sức chịu tải đáy biển, nhiệt độ, sinh vật biển bám điều kiện khác 1.6 Các dạng khai thác cho phép, áp lực lớn bên đường ống, nhiệt độ chất vận chuyển, tốc độ dòng ống, tiêu môi trường cực đại phải nêu Sổ khai thác Tài liệu viện dẫn Trong tiêu chuẩn này, tiêu chuẩn sau viện dẫn: TCVN 6475-7: 2007 - Quy phạm phân cấp giám sát kỹ thuật hệ thống đường ống biển – Phần 7: Chỉ tiêu thiết kế; Tải trọng chức 3.1 Quy định chung 3.1.1 Tải trọng chức tải trọng phát sinh trạng thái vật lý việc sử dụng theo dự kiến hệ thống đường ống biển 3.1.2 Tất tải trọng chức ảnh hưởng lớn đến tính tồn vẹn đường ống biển trình xây lắp vận hành phải xem xét đầy đủ 3.1.3 Các hiệu ứng tượng sau gây cần xem xét xác định tải trọng chức năng: Trọng lượng; áp lực thuỷ tĩnh bên ngoài; Nhiệt độ chất ống; Phản lực từ phận (như bích nối, kẹp, ); Lớp bao phủ (như đất, đá ); áp lực bên ống điều kiện vận hành bình thường; Phản lực từ đáy biển (ma sát độ cứng xoay); Sự tạo ứng suất trước (pre-stressing); Biến dạng dư kết cấu đỡ; Biến dạng dư lún theo hai phương ngang dọc; Tải trọng vận hành thoi (pig) thường xuyên gây ra; 3.1.4 Trọng lượng bao gồm thành phần trọng lượng ống, lực (buoyancy), chất ống, lớp bọc, anốt, hà bám phận gắn vào đường ống 3.1.5 Phải xét tới áp lực đất tác dụng lên đường ống, trường hợp chôn ống, áp lực lớn 3.1.6 Lực tác dụng lên chi tiết cuối ống ( end cap force) áp lực hiệu ứng áp suất tức thời trình vận hành bình thường (xuất đóng van) phải xem xét 3.1.7 Khi kiểm tra độ bền mỏi phải tính đến dao động nhiệt độ 3.1.8 Sự tạo ứng suất trước, độ dãn dài dư hay độ cong dư xuất trình lắp đặt, phải xem xét khả chịu tải trọng khác bị ảnh hưởng tạo ứng suất trước Các lực căng xuất bulơng mặt bích, đầu nối kết cấu đỡ ống đứng phận gắn cố định đường ống phân loại tải trọng chức 3.2 Các hiệu ứng tải trọng đặc trưng 3.2.1 Hiệu ứng tải trọng chức đặc trưng định nghĩa giá trị lớn tải trọng chức khoảng thời gian xem xét 3.2.2 Trong trường hợp áp lực bên làm tăng khả chứa đựng (capacity) đường ống, áp lực bên ngồi khơng lấy lớn áp lực nước vị trí xét tương ứng với mực triều thấp 3.2.3 Trong trường hợp áp lực bên làm giảm khả chứa đựng đường ống, áp lực bên ngồi khơng lấy nhỏ áp lực nước vị trí xét tương ứng với mực triều cao 3.2.4 áp lực thiết kế nhiệt độ thiết kế cực đại cực tiểu (lấy giá trị an tồn hơn) dùng cho tất tính tốn điều kiện vận hành, trừ tình tính mỏi hay tình tải trọng mơi trường trội sử dụng áp lực vận hành bình thường nhiệt độ vận hành bình thường Tải trọng mơi trường 4.1 Quy định chung 4.1.1 Các tải trọng môi trường tải trọng tác dụng lên hệ thống đường ống yếu tố môi trường xung quanh, tải trọng không coi tải trọng cố hay tải trọng chức 4.2 Tải trọng gió 4.2.1 Việc xác định tải trọng gió phải dựa sở số liệu gió xác định theo phương pháp lý thuyết công nhận Để thay thế, số liệu nhận từ thử nghiệm áp dụng trực tiếp 4.2.2 Khả rung ổn định gió gây tải trọng có chu kỳ, ví dụ tải trọng tách xoáy, cần xét đến 4.3 Tải trọng thuỷ động 4.3.1 Tải trọng thuỷ động coi tải trọng dòng chuyển động tương đối ống nước xung quanh Khi xác định tải trọng thuỷ động, vận tốc tương đối gia tốc hạt chất lỏng sử dụng để tính tốn phải xác định có tính tới ảnh hưởng sóng, dòng chảy chuyển động ống ảnh hưởng đáng kể 4.3.2 Các tải trọng thuỷ động cần xét đến bao gồm: Các lực cản lực nâng pha với vận tốc tuyệt đối tương đối hạt nước; Các lực quán tính pha với gia tốc tuyệt đối tương đối hạt nước; Các tải trọng có chu kỳ dòng tác dụng tách xoáy tượng ổn định khác; Các tải trọng va đập sóng dâng (slamming) sóng vỡ (slapping); Độ biến thiên lực tác dụng sóng 4.4 Tải trọng sóng dòng chảy 4.4.1 Các tải trọng sóng dòng chảy tác dụng lên phần ngập ống phải tính tốn theo phương pháp công nhận 4.4.2 Khi xác định hệ số thuỷ động học liên quan, sử dụng số liệu từ thử mơ hình hay số liệu thực tế kiểm nghiệm 4.4.3 Lực cản lực nâng dòng chảy gây lên ống đứng đường ống cần xác định tổ hợp với lực gây sóng theo lý thuyết cơng nhận tương tác sóng dòng chảy Có thể sử dụng véc-tơ tổ hợp vận tốc phần tử nước sóng dòng chảy gây Tuy nhiên, tính tốn tổng vận tốc gia tốc phần tử nước, nên áp dụng lý thuyết tương tác sóng dòng chảy có độ xác 4.4.4 Nếu ống đứng bó ống hiệu ứng chắn khuất dầy đặc ống nằm cạnh phải xét đến xác định hệ số khối lượng cản ống cho bó ống Nếu khơng có đủ số liệu cần thử mơ hình kích thước lớn 4.4.5 Đối với đường ống nằm gần với biên cố định (fixed boundary) (các nhịp hẫng đường ống) dòng chảy tự (các ống đứng), phải xét đến lực nâng vng góc với trục ống vng góc với véctơ vận tốc 4.4.6 ảnh hưởng xuất từ phận kết cấu liền kề phải xem xét xác định tải trọng sóng dòng chảy Gia tốc vận tốc dòng chảy tăng dòng nước chảy quanh ống trụ phần tử chân giàn cột trụ gây lực bổ sung tác dụng lên ống đứng kết cấu đỡ ống đứng 4.4.7 Phải xét đến việc hệ số cản tăng lên dòng xốy phía sau vật cản gây dao động ngang 4.4.8 ảnh hưởng có tải trọng sóng dòng chảy lên hệ thống ống đứng vùng tĩnh không giàn phải xem xét 4.4.9 Các phận hệ thống đường ống nằm vùng sóng va đập bình thường phải chịu tác động tải trọng sóng sóng chạy (wave run-up) Các tải trọng ảnh hưởng phải xem xét, có 4.4.10 Khi sử dụng lý thuyết sóng chấp nhận để xác định vận tốc sóng cục cho tròn trơn, giá trị hệ số để tính tải trọng sóng tác động lên ống đứng lấy sau: Hệ số cản: CD = 0,7 Hệ số nâng: CL = 0,9 Hệ số quán tính: CM = 2,0 Giá trị hệ số thay đổi tính tốn vùng gần đáy biển gần phần tử giàn Đối với đường ống, giá trị hệ số phụ thuộc vào điều kiện dòng chảy 4.4.11 Đối với chế độ chảy tới hạn tới hạn, nghĩa Re < 3.105 M 0,8 , cần sử dụng hệ số thuỷ động thực tế, phù hợp với dòng chảy dừng (CD = 1,2 ; CL = 0,9) để xác định lực thuỷ động dùng để tính toán ổn định (Với Re – số Rây-non (Reynolds), M – Tỉ số vận tốc dòng chảy sóng) 4.4.12 Khi dòng chảy tác động đồng thời với sóng phải xét ảnh hưởng dòng chảy để tính tải trọng Vận tốc dòng chảy cộng véctơ với vận tốc phần tử sóng Véctơ tổng dùng để tính tải trọng tổng cộng sóng dòng chảy 4.4.13 Nếu khơng có đủ liệu chi tiết, giả định phân bố vận tốc dòng chảy theo độ sâu tuân theo quy luật số mũ 1/7 4.5 Các hiệu ứng tải trọng đặc trưng 4.5.1 Đối với tải trọng điều kiện thiết kế, tổ hợp bất lợi nhất, vị trí phương tải trọng tác dụng đồng thời phải sử dụng để tính tốn tính toàn vẹn hệ thống đường ống 4.5.2 Tải trọng mơi trường đặc trưng q trình lắp đặt đường ống biển tải trọng có giá trị lớn (probable largest value) trạng thái biển với khoảng thời gian diễn phù hợp với vị trí thời gian thi cơng (Hs Tp) điều kiện gió dòng chảy thích hợp Hiệu ứng tải trọng đặc trưng hiệu ứng tải trọng lớn có thể, SE.c , xác định từ công thức: F(SE.c) = – N (4.5-1) đó: F(SE.c) hàm phân bố xác suất SE.c ; N số chu trình tác dụng tải trọng trạng thái biển với thời gian không nhỏ 4.5.3 Hiệu ứng tải trọng môi trường tổ hợp đặc trưng điều kiện vận hành phải giá trị có xác suất vượt 10-2 khoảng thời gian năm Nếu tương quan thành phần tải trọng khác sóng, gió, dòng chảy tổ hợp tải trọng (các tải trọng tác dụng đồng thời) xác định theo xác suất vượt quy định bảng 4.5-1: Bảng 4.5-1: Tổ hợp tải trọng môi trường đặc trưng theo xác suất vượt hàng năm Gió 10 -2 Sóng 10 -2 Dòng chảy 10 Động đất -1 10-1 10-1 10-2 10-1 10-1 10-1 10-2 4.5.4 Đối với ống đặt đáy biển điều kiện tạm thời hiệu ứng tải trọng môi trường tổ hợp đặc trưng xác định sau: Đối với khoảng thời gian ngày, hiệu ứng tải trọng đặc trưng lấy sở dự báo thời tiết; Đối với ống đặt đáy biển điều kiện tạm thời lấy giá trị với chu kỳ lặp 10 năm cho khoảng thời gian xét Khoảng thời gian khơng lấy mùa, tức tháng Nếu khoảng thời gian đồng thời xuất tải trọng môi trường tải trọng tổ hợp đặc trưng lấy tương tự điều kiện vận hành bảng 4.5-1 (ví dụ lấy sóng 10 năm với dòng chảy năm hay sóng năm với dòng chảy 10 năm) Tải trọng xây lắp 5.1 Các tải trọng xuất xây lắp đường ống biển bao gồm tải trọng lắp đặt, thử áp lực, vận hành thử, bảo dưỡng sửa chữa gọi tải trọng xây lắp Tải trọng xây lắp phân làm hai loại: Tải trọng chức năng; Tải trọng môi trường 5.2 Cần xét tất tải trọng đáng kể tác dụng lên mối nối ống hay đoạn ống phát sinh trình vận chuyển, chế tạo, lắp đặt, bảo dưỡng sửa chữa 5.3 Đối với tải trọng chức phải xem xét lực phát sinh ống chịu kéo trình lắp đặt, bảo dưỡng sửa chữa đường ống 5.4 Đối với tải trọng môi trường, phải xem xét lực tác dụng lên đường ống gió, sóng dòng chảy, bao gồm độ lệch tải trọng động phát sinh tàu rải ống di chuyển 5.5 Các tải trọng khác phải xem xét bao gồm: Xếp ống (thành đống tàu rải ống); Nâng đoạn ống; Lắp ống; Thử áp lực; Các hoạt động thử chức đường ống 5.6 5.7 Các điều kiện giới hạn hoạt động phải xác định rõ tương ứng với hoạt động xây lắp Các tải trọng xây lắp tiêu biểu xuất trước lắp đặt ống đứng giá đỡ hay dẫn hướng ống đứng là: Lực gió, đặc biệt lực xốy tác dụng lên phận ngập nước sau lắp đặt kết cấu chịu lực; Lực hay độ lệch xuất trình hạ thủy kết cấu chịu lực chính; Các lực tác dụng q trình vận chuyển chuyển động tàu rải ống; Các lực tác dụng trình đánh chìm độ lệch tải trọng thuỷ động, kéo, vỗ, đập , tác dụng lên kết cấu; Lực hay độ lệch xuất trình lắp đặt kết cấu chịu lực chính; Các lực quán tính tác dụng lên giá đỡ hay dẫn hướng ống đứng trình đóng cọc (chân đế); Phân bố lại lực giá đỡ tháo giá đỡ tạm thời ống đứng tạm ống đứng dịch chuyển vị trí cuối cùng; Sự co dãn nguội (cold spring) ống đứng (tiền biến dạng dẻo); Các lực lắp ghép ống đứng nối với đường ống; Các tải trọng động xuất từ hoạt động chuẩn bị chạy thử 5.8 đặt Các tổ hợp tải trọng xét phải tổ hợp tải trọng nguy hiểm xuất q trình lắp Tải trọng cố 6.1 Các tải trọng tác dụng lên đường ống điều kiện bất bình thường hay khơng dự tính trước coi tải trọng cố 6.2 Các nguyên nhân gây tải trọng cố là: Va đập với tàu vật thể tương tự khác; Vật rơi; Trượt đất; Nổ; Cháy thoát nhiệt; Vận hành sai chức năng; Bị kéo lê neo (dragging anchors) 6.3 Các tải trọng cố, độ lớn lẫn tần suất cho hệ thống đường ống cần xác định phân tích rủi ro Các tải trọng khác 7.1 Tải trọng lưới đánh cá 7.1.1 Thiết kế đường ống chịu tải trọng lưới đánh cá phải dựa vào tần suất đánh cá đánh giá khả nguy hiểm gây lưới đánh cá để đảm bảo tính tồn vẹn đường ống 7.1.2 Tải trọng lưới đánh cá thân lưới (trawl boards) hay cần lưới (trawl beam) gây 7.1.3 Tải trọng lưới đánh cá thay đổi tuỳ thuộc vào đường ống hay đoạn đường ống Tải trọng phụ thuộc vào kiểu, trọng lượng, vận tốc,dây đan lưới đánh cá 7.1.4 Các thông số lưới đánh cá cần phải xác định là: Kích thước cực đại lưới đánh cá thường sử dụng vùng; Các loại lưới sử dụng tương lai; Tần suất đánh cá vùng 7.1.5 ảnh hưởng lưới đánh cá phân làm ba giai đoạn: 7.1.5.1 Va đập, nghĩa va đập thân lưới hay cần lưới gây móp cục ống hay làm hư hại lớp bọc Tải trọng thường coi tải trọng môi trường 7.1.5.2 Kéo qua, nghĩa giai đoạn thân lưới hay cần lưới trượt đường ống Khi đó, gây ảnh hưởng tổng thể lên phận ống Tải trọng thường coi tải trọng môi trường 7.1.5.3 Nâng, nghĩa thân lưới hay cần lưới bị kẹt ống trường hợp nguy hiểm, đường ống phải chịu lực với lực làm đứt dây cáp lưới Tải trọng thường coi tải trọng cố 7.1.6 Khi xác định lượng va đập, phải xét đến yếu tố sau: Trọng lượng vận tốc thân lưới hay cần lưới; ảnh hưởng vận tốc khối lượng nước kèm 7.2 Động đất 7.2.1 Các hiệu ứng tải trọng động đất, kể trực tiếp hay gián tiếp phân chia làm hai loại: tải trọng môi trường tải trọng cố, phụ thuộc vào xác suất xuất động đất với tải trọng cố quy định TCVN 6475-7: 2007 mục 5.11 ... thời gian ngày, hiệu ứng tải trọng đặc trưng lấy sở dự báo thời tiết; Đối với ống đặt đáy biển điều kiện tạm thời lấy giá trị với chu kỳ lặp 10 năm cho khoảng thời gian xét Khoảng thời gian khơng... trọng trạng thái biển với thời gian không nhỏ 4.5.3 Hiệu ứng tải trọng môi trường tổ hợp đặc trưng điều kiện vận hành phải giá trị có xác suất vượt 10-2 khoảng thời gian năm Nếu tương quan thành... trọng có giá trị lớn (probable largest value) trạng thái biển với khoảng thời gian diễn phù hợp với vị trí thời gian thi cơng (Hs Tp) điều kiện gió dòng chảy thích hợp Hiệu ứng tải trọng đặc