Một phương pháp đánh giá độ tin cậy kết cấu công trình biển cố định bằng thép khi chịu tải vượt mức thiết kế

10 5 0

Vn Doc 2 Gửi tin nhắn Báo tài liệu vi phạm

Tải lên: 57,242 tài liệu

  • Loading ...
1/10 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 11/02/2020, 16:00

Bài viết giới thiệu một phương pháp của tác giả ứng dụng mặt phản ứng để đánh giá độ tin cậy của kết cấu công trình biển cố định bằng thép theo điều kiện chảy dẻo toàn phần khi kết cấu chịu tải trọng môi trường vượt mức thiết kế, kể đến ảnh hưởng ngẫu nhiên của các yếu tố hình học và vật liệu của kết cấu. Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 12 (4): 30–39 MỘT PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP KHI CHỊU TẢI VƯỢT MỨC THIẾT KẾ Vũ Đan Chỉnha,∗ a Khoa Xây dựng Cơng trình Biển Dầu Khí, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Lịch sử viết: Nhận ngày 12/1/2018, Sửa xong 9/5/2018, Chấp nhận đăng 30/5/2018 Tóm tắt Kể từ cơng trình giàn khoan xây dựng đưa vào hoạt động năm 1984 mỏ Bạch Hổ, phận lớn kết cấu cơng trình biển cố định thép sử dụng cho khai thác dầu khí ngồi khơi biển Việt Nam hết tuổi thọ thiết kế Tuy nhiên, với thực trạng ngành công nghiệp dầu khí giới nói chung Việt Nam nói riêng năm gần đây, nhu cầu nâng cấp, kéo dài tuổi thọ hay tái sử dụng kết cấu cơng trình biển trạng xu hướng tất yếu Từ đặt yêu cầu cần thiết phải phân tích đánh giá khả sử dụng kết cấu cho phép chịu tải chấp nhận có phá hủy cục Vấn đề quan tâm nghiên cứu để bổ sung vào hệ thống tiêu chuẩn thiết kế giới Bài báo giới thiệu phương pháp tác giả ứng dụng mặt phản ứng để đánh giá độ tin cậy kết cấu cơng trình biển cố định thép theo điều kiện chảy dẻo tồn phần kết cấu chịu tải trọng mơi trường vượt mức thiết kế, kể đến ảnh hưởng ngẫu nhiên yếu tố hình học vật liệu kết cấu Kết nghiên cứu áp dụng cho cơng trình biển Việt Nam với số liệu khảo sát trạng Từ khoá: kết cấu cơng trình biển cố định thép; độ tin cậy; tải trọng vượt mức thiết kế; mặt phản ứng A METHOD FOR RELIABILITY ASSESSMENT OF FIXED STEEL OFFSHORE STRUCTURES UNDER OVERLOADING Abstract Since the first offshore platform was built and operated at White Tiger field in 1984, up to now most of the fixed steel offshore structures used for oil and gas exploitation in Vietnamese seas have been at the end of the design life However, to fit the reality of oil and gas industry in Viet Nam and in the world, the demand of upgrading, extending life or re-using the structures is becoming an inevitable trend So, an important requirement is to assess the usability of the structures when allow to resist overloading and to accept the local damages These problems have been researched to complement the design standard system in the world This article introduces a method of the author using response surface for reliability assessment of the fixed steel offshore structures according to fully plastic condition when the structures resist over-design loading on account of the random of structural geometries and materials The research results can be applied for offshore platforms in Viet Nam with current survey data Keywords: fixed steel offshore structures; reliability; overloading; response surfaces https://doi.org/10.31814/stce.nuce2018-12(4)-04 © 2018 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) ∗ Tác giả Địa e-mail: chinhdhxd@gmail.com (Chỉnh, V Đ.) 30 Chỉnh, V Đ / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Đặt vấn đề Khi kết cấu cơng trình biển cố định thép chịu tải trọng vượt mức thiết kế có khả chuyển sang trạng thái làm việc phi tuyến Một số phần tử kết cấu khơng thỏa mãn điều kiện bền giai đoạn đàn hồi theo quy định tiêu chuẩn quy phạm mà chuyển dần sang giai đoạn chảy dẻo, nhiên kết cấu tổng thể chưa biến hình sụp đổ Do đó, để đánh giá thực tế kết cấu sử dụng hay không chịu tải vượt mức thiết kế cần phân tích độ bền tổng thể [1] Tuy nhiên, trường hợp có kể đến tính chất ngẫu nhiên nhiều thông số điều kiện môi trường, đặc trưng hình học vật liệu kết cấu , việc phân tích độ bền tổng thể để đánh giá độ tin cậy kết cấu trở nên phức tạp với khối lượng tính tốn lớn Để khắc phục vấn đề này, báo đề xuất phương pháp đánh giá độ tin cậy kết cấu tổng thể chịu tải vượt mức thiết kế theo điều kiện chưa có tiết diện phần tử kết cấu đạt đến giới hạn chảy dẻo tồn phần, thông qua việc thiết lập quan hệ hàm mặt chảy Γ tiết diện đại lượng ngẫu nhiên nêu theo phương pháp mặt phản ứng Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2018 13(5):1-16 Phương pháp mặt phản ứng đềquanh xuất năm 1951bỏ[2] Mục phương men thiếtgiới lập hạn dẻo đượ xoắn trục qua Cácđích thànhcủa phần lực dọcpháp mô dạng xấp xỉ cho hàm nhiều biến biết số hữu hạn giá trị thực hàm tương ứng với chokhi bởiđã công thức: giá trị biến với sai số chấp nhận Cho đến có nhiều nghiên cứu đề xuất xây dựng N P =  Y AP ; M yP =  Y Wy P ; M zP =  Y Wz P (2 mơ hình mặt phản ứng phù hợp cho đối tượng lĩnh vực kỹ thuật cần nghiên cứu Trong đó, tập trung vào hai vấn đề chính, thứ phảnứng ứng, thứ diện hai Ylàlàphương giới hạnpháp chảy;lựa AP chọn WyPdạng Wmặt tiết chảy dẻo cá zP tương thành phần menứng kháng quanh trụcdiễn y vàbởi trụcmột z, xác lựa chọn giá trị biến cho phép thử Các mặtmơphản cơuốn bảndẻo biểu số định hàm theo công thứ tùy thuộc vàodựng hình dựa dạngtrên tiết diện đa thức bậc 1, bậc hay hàm mũ .khác thường xây lý thuyết phân tích hồi quy với số kỹ thuật điển phương tổng bình phương nhỏ nhất, phương Gauss-Markov, Đốipháp với tiết diện ống đường kính ngồi D vàpháp đường kính d, điều kiện chả phương pháp đánh giá khả cựcdẻo đại [2–4] tồn phần với mơ hình vật liệu đàn dẻo lý tưởng biểu diễn [5, 6]: Bài báo lựa chọn mô hàm mặt chảy dạng đa thức bậc 2, dạng thường ứng dụng phổ M y2 + M z2  N  (3 biến kể đến ảnh hưởng tương tác nhiều biến ngẫu nhiên của hàm  = Các hệ số − cos = xác định được MP NP   theo điều kiện tổng bình phương sai số đạt giá trị cực tiểu   D   d 2    D3 − d  Với: M P =  Y  ; NP = Y  1 −  [5]    Điều kiện chảy dẻo phần tử kết cấu cơng trình  thép  D     6biển cố địnhbằng Điều kiện chảy dẻo tiết diện phần tử kết cấu đánh giá thông qua mặt chảy tồn phần tiết diện Trong trường hợp tổng quát, mặt chảy tiết diện (Hình 1) biểu diễn theo phương trình sau: Γ = f( N Q y Q z M x My Mz , , , , , ) − (1) NP QyP QzP M xP MyP MzP Hình Minh họa mặtHình chảy1.trên mộthọa tiếtmặt diệnchảy chịu lựctiết dọcdiện mô men uốn −1 < Γ < tương ứng với điều kiện tiết1 diện Minh kết cấu chưa chảy dẻo toàn phần Γ3 = dựng với lựcphần dọc Xây quan hệ mặt chảychịu tồn củamơ tiếtmen diệnuốn phần tử kết cấu cá biếndẻo ngẫu nhiên véc tơ lực tương ứng với trạng thái chảy toàn phần Γ = −1 tương ứng với trạng thái tiết diệntếkhơng chịu ứng Thực có nhiều yếu suất tố ngẫu nhiên ảnh hưởng đến độ bền kết cấu côn Với N, Qy , Qz , M x , My , Mz , NP , Q , Q , M , M , M tương ứng cácchỉ thành phầncácnộiyếulựctố trình biển cố định thép Trong bàilàbáo xét đến ngẫu nhiên ản yP zP xP yP zP hưởng bao gồm tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu, mô đun đàn nội lực giới hạn chảy dẻo toàn phần tiết diện Đối với hệ thanh, phân tích điều kiện chảy dẻo,hồi giới hạ củađầu vật liệu, tiết diện phần tử kết cấuđược chínhbỏ baoqua gồmCác ống v ảnh hưởng thành phần lực chảy cắt hai thanhđặcvàtrưng mô men xoắn quanh trục cọc Tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thé thành phần lực dọc mô men giới hạn dẻo cho công thức: xác định theo công thức Morison, xét trạng thái biển cực hạn vượt mức thiết k với NP = σY AP ;phânMtích ; profile MzP =sóng σY W (2)dừng, ergodic yP =độσbền, Y Wy P z P coi trình ngẫu nhiên trung bình khơng, đặc trưng hàm mật độ phổ thể theo thời gia xảy trạng thái31biển xét Mô đun đàn hồi giới hạn chảy thép coi l đại lượng ngẫu nhiên sai số chế tạo, không chịu ảnh hưởng thời gian khai thác với đặc trưng xác suất quy định tiêu chuẩn ISO 13623:2009 Đường kính chiều dày phần tử ống có sai số giai đoạn chế tạo, lắ Chỉnh, V Đ / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng σY giới hạn chảy; AP WyP WzP tương ứng tiết diện chảy dẻo thành phần mô men kháng uốn dẻo quanh trục y trục z, xác định theo cơng thức khác tùy thuộc vào hình dạng tiết diện Đối với tiết diện ống đường kính ngồi D đường kính d, điều kiện chảy dẻo tồn phần với mơ hình vật liệu đàn dẻo lý tưởng biểu diễn [5, 6]: Γ= với MP = σY  D3 − d  πD2 ; NP = σY  My2 + Mz2 MP   1 − d D − cos π N =0 NP (3)     Xây dựng quan hệ mặt chảy toàn phần tiết diện phần tử kết cấu biến ngẫu nhiên Thực tế có nhiều yếu tố ngẫu nhiên ảnh hưởng đến độ bền kết cấu cơng trình biển cố định thép Trong báo xét đến yếu tố ngẫu nhiên ảnh hưởng bao gồm tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu, mơ đun đàn hồi giới hạn chảy vật liệu, đặc trưng tiết diện phần tử kết cấu bao gồm ống cọc Tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu khối chân đế cơng trình biển cố định thép xác định theo công thức Morison, xét trạng thái biển cực hạn vượt mức thiết kế phân tích độ bền, với profile sóng coi trình ngẫu nhiên dừng, ergodic, trung bình không, đặc trưng hàm mật độ phổ thể theo thời gian xảy trạng thái biển xét Mô đun đàn hồi giới hạn chảy thép coi đại lượng ngẫu nhiên sai số chế tạo, không chịu ảnh hưởng thời gian khai thác, với đặc trưng xác suất quy định tiêu chuẩn ISO 13623:2009 Đường kính chiều dày phần tử ống có sai số giai đoạn chế tạo, lắp dựng ảnh hưởng ăn mòn mơi trường biển sau: - Sai số chế tạo cho catalogue ống phụ thuộc vào kích thước phương pháp chế tạo ống, theo API 5L, sai số đường kính cho phép lớn mm, sai số chiều dày lớn 1,5 mm ống hàn - Chiều dày ăn mòn ơ-xi hóa phần tử ống mặt nước kể đến tùy theo tuổi thọ giai đoạn thiết kế, trường hợp gia hạn chiều dày ăn mòn thêm xác định ngoại suy theo năm dựa vào giới hạn ăn mòn cho phép Phần kết cấu ngập nước chống ăn mòn a-nốt hy sinh theo nguyên lý điện hóa nên tính tốn thiết kế coi khơng bị ăn mòn, nhiên thực tế khảo sát số giàn, vấn đề ăn mòn xảy phức tạp, không phần tử ống Trong trường hợp có số liệu khảo sát cụ thể, xác định đặc trưng xác suất ăn mòn theo năm xem xét đại lượng ngẫu nhiên để áp dụng phân tích đánh giá Sau đây, tác giả trình bày cách thiết lập hàm quan hệ mặt chảy toàn phần yếu tố ngẫu nhiên nêu Giả thiết mô đun đàn hồi giới hạn chảy vật liệu thép E, Fy , đường kính ngồi chiều dày ống Di ti (i = ÷ n), với n số phần tử kết cấu chính, đại lượng ngẫu nhiên phân phối chuẩn nằm giới hạn sai số cho phép Chiều cao sóng Hmax điều kiện môi trường biển Việt Nam đại lượng ngẫu nhiên có phân phối xác suất dạng Fisher-Tippet loại I [7], với giới hạn vượt mức thiết kế thường xem xét tương ứng với chu kỳ lặp 100 năm đến 10000 năm theo tiêu chuẩn hành Các đặc trưng xác suất Hmax xác định theo (4) (5) 32 Chỉnh, V Đ / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Kỳ vọng Hmax : 10000 Hmax µHmax = Hmax H − λ1 H T − λ1 exp − max − exp − max λ1 λ2 λ2 (4) dHmax 100 Hmax Phương sai Hmax : 10000 Hmax Var Hmax = Hmax − µHmax H − λ1 H − λ1 exp − max − exp − max λ1 λ2 λ2 dHmax (5) 100 Hmax hệ số λ1 λ2 xác định dựa số liệu Hmax theo thống kê, trường hợp có số liệu sóng tương ứng với chu kỳ lặp T1 T2 λ1 , λ2 xác định theo công thức: λ1 = λ2 = T2 Hmax ln(− ln(1 − T1 1 T )) − Hmax ln(− ln(1 − T )) ln(− ln(1 − T12 )) − ln(− ln(1 − T11 )) T2 T1 Hmax − Hmax ln(− ln(1 − T12 )) − ln(− ln(1 − T11 )) (6) Để đơn giản hóa, sử dụng phép đổi biến đưa đại lượng ngẫu nhiên dạng biến chuẩn: Di1 − µDi ti1 − µti F y − µFy E − µE ; E= √ ; Fy = ; Di1 = ; ti1 = Var(E) Var(Fy ) Var(Di1 ) Var(ti1 ) Var(Hmax ) (7) Thực xấp xỉ mặt chảy toàn phần (3) tiết diện phần tử kết cấu xét theo mặt chảy tương đương biểu diễn dạng đa thức bậc 2: H max = Hmax − µHmax n Γ eq n = α0 + α1 H max + α2 F y + α3 E + i1 =1 n + β3 E + i1 =1 + γi1 +3 H max Di1 + βi1 +n+3 ti1 + γ1 H max F y + γ2 H max E + γ3 F y E n γi1 +n+3 H max ti1 + i1 =1 n + i1 =1 i1 =1 n i1 =1 γi1 +4n+3 E Di1 + n γi1 +2n+3 F y Di1 + i1 =1 n−1 γi1 +5n+3 E ti1 + i1 =1 γi1 +6n+3 D1 Di1 +1 + i1 =1 i1 =1 n−1 + i1 =1 (8) n−2 γi1 +7n+2 D2 Di1 +2 i1 =1 n + + γ6n+3+ n(n−1) Dn−1 Dn + γi1 +3n+3 F y ti1 i1 =1 n i1 =1 n βi1 +3 Di + n αi1 +n+3 ti1 + β1 H max + β2 F y αi1 +3 Di + n γi1 +6n+3+ n(n−1) D1 ti1 + + i1 =1 γi1 +6n+3+ n(n−1) +n(n−1) Dn ti1 n−2 γi1 +6n+3+ n(n−1) +n2 t1 ti1 +1 + + i1 =1 γi1 +7n+2+ n(n−1) +n2 t2 ti1 +2 + + γ2n2 +5n+3 tn−1 tn Mặt chảy tương đương biểu diễn theo (8) có sai số so với mặt chảy thực (3), vấn đề đặt xác định hệ số mặt chảy tương đương cho đặc trưng xác suất (3) (8) 33 Chỉnh, V Đ / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Về chất (8) có dạng phương trình hồi quy tuyến tính nhiều biến Như giới thiệu Mục 1, trình bày phương pháp xác định hệ số mặt chảy theo phân tích tổng bình phương sai số nhỏ Đặt: X1 = H max ; X2 = F y ; X3 = E; ; Xi1 +3 = Di ; ; Xi1 +n+3 = ti1 2 2 X2n+4 = H max ; X2n+5 = F y ; X2n+6 = E ; ; Xi1 +2n+6 = Di1 ; ; Xi1 +3n+6 = ti1 X4n+7 = H max F y ; X4n+8 = H max E; X4n+9 = F y E; ; Xi1 +4n+9 = H max Di1 (9) Xi1 +5n+9 = H max ti1 ; ; X2n2 +9n+9 = tn−1 tn Công thức (8) viết: Γeq = α0 + α1 X1 + α2 X2 + α3 X3 + + γ2n2 +5n+3 X2n2 +9n+9 (10) Thông qua số phép thử m tương ứng với m giá trị Γ, đánh giá sai số tương ứng với phép thử sau: eq (k = ÷NUCE m) 2018 13(5):1-16 (11) εk = Γk −inΓCivil Journal of Science and Technology k Engineering m Đặt S = m  (ΓkS−=εk )2(làk −tổng phương sai số so với mặt chảy tương  k ) bình Đặt tổng bình phương sai sốhàm mặt hàm chảy mặt chảy so hàm với hàm k=1 k =1 đương quamặt m phép thử, để S đạtqua giám trị nhỏ chảy tương đương phép thử, để Sthì: đạt giá trị nhỏ thì: ∂S ∂S ∂S ∂S ∂S ∂S =S0; ; = 0; S = 0; ;S =S 0; = 0; ; =0  S  S ∂α0 ∂αi1 +n+3 = 0; ; ∂β1= 0; ; ∂βi=1 +n+3 ∂γ1 (12) = 0; ; 0; ; = 0; ; = ∂γ 2n2 +5n+3 0 i1 +n+3 1 i1 +n+3  (12)  2n2 +5n+3 Biểu thức (12) hệ phương trình đại số tuyến tính với số ẩn số hệ số số phương trình Biểu thức (12) hệ phương trình đại số tuyến tính với số ẩn số hệ số Nghiệm phương trình hệ số hàm mặt chảy tương đương cần xác định Do S số phương trình Nghiệm phương trình hệ số hàm mặt chảy tương đạt điều kiện nhỏcần ứng đạt vớiđiều số giá phép tăngứng thìvới S hội tụ.trịSốphép phép thử m cần đương xác nên định.tương Do S kiệntrị nhỏ nhấtthử nênm tương số giá thiết thử xácmđịnh S m−1thử vàmScần chấp nhận Vềsai lý số thuyết, thể m làthiết tăngkhi Ssai hộisốtụ.giữa Số phép xácđược định Scó Slựa m-1 m chọn giá trị biến cho phépnhận thửđược Về cách kỳ,có tuythểnhiên để giảm lượng tínhmột màcách cho kết chấp lý bất thuyết, lựa chọn giá trị khối biến cho phép phép thử kỳ, nhiên để giảm lượng phép mà giá trị chotrung kết tốt, người thường tốt, người bất ta thường lựa chọn giá khối trị biến baotính gồm bình, giá trịtachặn trên, chặn lựa chọn giá trị biến bao gồm giá trị trung bình, giá trị chặn trên, chặn giá trị hàm đạt cực trị theo phương pháp Latin Square (Hình 2) [8] giá trị hàm đạt cực trị theo phương pháp Latin Square [8] b) a) Hình Minh phương pháplựa lựachọn chọnbiến biếntheo theophương phươngpháp pháp Latin Latin Square Square Hình 2 Minh họahọa phương pháp a) a) Hàm biến (9 giá trị); b) Hàm biến (15 giá trị) Hàm biến (9 giá trị) b) Hàm biến (15 giá trị) Đánh giá độ tin cậy kết cấu theo điều kiện chảy dẻo toàn phần tiết diện phần tử Đánh giá độMặc tin dù cậycác kếtbiến cấungẫu theonhiên điềuđược kiệncoi chảy dẻo toàn phần củachất cácquan tiết hệ diện chuẩn, tính phiphần tử biến ngẫu nhiên nên giá trị mặt chảy  khơng tn theo luật Mặc dùtuyến với biếncácngẫu nhiên coi chuẩn, tính chất quan hệ phi tuyến với biến phân phối chuẩn Do đó, để đánh giá độ tin cậy kết cấu theo điều kiện chảy dẻo toàn ngẫu nhiên nên giá trị mặt chảy Γ khơng tuân theo luật phân phối chuẩn Do đó, để phần tiết diện phần tử cần thực mô Monte Carlo với số lượng phép thử đủ lớn Theo [9], số phép thử cần thiết nt34 xác định: nt = 100 ze /2 Var () e  (13) e sai số chấp nhận phép thử ze giá trị tương ứng với P(z > Chỉnh, V Đ / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng đánh giá độ tin cậy kết cấu theo điều kiện chảy dẻo toàn phần tiết diện phần tử cần thực mô Monte Carlo với số lượng phép thử đủ lớn Theo [9], số phép thử cần thiết nt xác định: √ 100ze/2 Var(Γ) nt = (13) eµΓ e sai số chấp nhận phép thử ze giá trị tương ứng với P z > ze/2 = e/2 với z Journal of Science biến ngẫu nhiên có phân phối chuẩn.and Technology in Civil Engineering NUCE 2018 13(5):1-16 Tương ứng với chiều cao sóng với số gia ∆H, sau xác định mặt phản ứng cuối cùng, Độ tin cậy tiết diện phần tử kết cấu thứ i xác định tương ứng với chiều thực mô Monte Carlo với số phép thử thỏa mãn (13) Độ tin cậy tiết diện phần tử kết cao sóng xét sau: cấu thứ i xác định tương ứng với chiều cao sóng xét sau: n p1 p1 (14) Pi = P(i nti0) = ti Pi = P (Γi < 0) = (14) nti nti với ntip tổng số lần gieo thu giá trị i < p với nti1 tổng số lần gieo thu giá trị Γi < Với coi quan coi kết khả khidiện chưaphần có tiết diện phần tử kết Với quan điểm kếtđiểm cấu khả cấu năngcòn khai thác khikhai chưathác có tiết tử kết cấu chảy dẻo cấu tồnchính phần,nào độ tin cậydẻo tổng thểphần, kết đánhthể giá:của kết cấu đánh giá: chảy toàn độcấu tin cậy tổng P = min( Pi ) (15) P = min(Pi ) (15) Ứng dụng kết nghiên cứu Ứng dụng kết Xétquả mộtnghiên kết cấucứu cơng trình biển cố định thép ống điển hình chịu tải trọng khu vực Sưcố Tửđịnh Nâubằng với vào tắttải sau:sóng khu Xét kếtsóng cấu cơng trìnhmỏ biển thépsố4 liệu ống đầu điển hìnhtóm chịu trọng vực mỏ Sư Tử Nâu (Hình với liệu đầu jacket vào tómchính, tắt nhưcọc sau: Số liệu kết3)cấu: Kếtsốcấu dạng ống đóng lồng ống chính, Số liệu kết cấu: Kết cấu dạng jacket ống chính, cọc đóng lồng ống chính, cácngàm thơnggiả số với thơng số cho Bảng Liên kết nối đất mơ tả với dạng chođịnh Bảng Liên kết nối đất mô tả dạng ngàm giả định với chiều sâu 7D , D c c với chiều sâu 7Dc, Dc đường kính ngồi cọc đường kính ngồi cọc Bảng Tóm tắt số liệu khối chân đế Hạng mục Thơng số Bảng Tóm tắt số liệu khối chân đế Chức Giàn người Hạng mục Thượng tầng Thông số 20x20x9 (m) Chức Trọng lượng thượng Giàn người 800 (T) Thượng tầngtầng 20 × 20 × (m) Trọng lượngỐng thượng tầng 800 (T) 914x19 (mm) Ống Cọc 914 × 19 (mm) 813x30 (mm) Cọc 813 × 30 (mm) Ống hình nhánh điển hình 609x16 (mm) Ống nhánh điển 609 × 16 (mm) Hình Kết cấu khối chân đế Hình Kết cấu khối chân đế Mác thép API Giới hạn chảy trung Độ345 lệchMPa, chuẩn 6% µchuẩn= đun Fy = 345 Fy ; Mô 6% Mác5L, thép API 5L, Giới hạnbình chảyµtrung bìnhMPa, µFy = Độ= lệch đàn hồi trung bình µ = 2,1 MPa, Độ lệch chuẩn= 5% µ Sai số đường kính ống lớn mm, E đun đàn hồi trung bình µE = 2,1x10 E µFy; Mô MPa, Độ lệch chuẩn= 5% µE Sai số sai số chiều dàyđường ống lớn 1,5 mm kính ống lớn 4mm, sai số chiều dày ống lớn 1,5mm Số liệu môi trường: Độ sâu nước tương ứng với mực nước trung bình: 45,6 m; Mực nước: Cao Số liệu Độsóng sâu xem nướcở Bảng tương2 ứng +2,0 m; Thấp nhấtmôi −2,5trường: m Số liệu 3.với mực nước trung bình: 45,6m; Mực nước: Cao +2,0m; Thấp -2,5m Số liệu sóng xem Bảng 35 Chỉnh, V Đ / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng Số liệu sóng 100 năm Hướng sóng Thơng số sóng Chiều cao sóng Max (m) Chu kỳ sóng (sec) N NE E SE S SW W NW 12,90 11,35 12,27 10,88 14,78 12,79 8,23 8,00 7,88 7,76 8,91 8,47 11,61 10,40 12,58 11,11 Bảng Số liệu sóng 10 năm Hướng sóng Thơng số sóng Chiều cao sóng Max (m) Chu kỳ sóng (sec) N NE E SE S SW W NW 9,23 8,97 8,78 8,59 10,58 10,11 5,89 6,32 5,64 6,13 6,38 6,69 8,31 8,21 9,00 8,78 Phân tích số liệu sóng vượt mức thiết kế Theo số liệu Bảng 3, dựa Công thức (6) ta xác định hệ số hàm phân phối xác suất Fisher-Tippet loại I chiều cao sóng cực đại theo chu kỳ lặp sau: f Hmax = 0,152 exp − Hmax − 6,558 H − 6,558 − exp − max 1,787 1, 787 Phân tích kết cấu chịu tải trọng sóng vượt mức thiết kế nằm phạm vi từ chu kỳ lặp 100 năm đến chu kỳ lặp giới hạn 10000 năm theo tiêu chuẩn, đặc trưng xác suất chiều cao sóng nằm giới hạn xác định theo Công thức (4) (5), kết µHmax = 16 m σ (Hmax ) = 1,4 m Thiết lập mặt chảy toàn phần tiết diện phần tử kết cấu nguy hiểm Để giảm bớt độ phức tạp ví dụ tính tốn, báo xét đến tính chất ngẫu nhiên tiết diện hình học ống khoang cuối bốn phần tử chịu lực lớn có ảnh hưởng tương tác đáng kể, đánh số thứ tự từ đến (Hình 3) Xét đến yếu tố ngẫu nhiên chiều cao sóng, giới hạn chảy mơ đun đàn hồi vật liệu tổng số biến ngẫu nhiên 11 Kết phân tích kết cấu cho thấy tiết diện nguy hiểm tiết diện phần tử số (Hình 4) Hàm mặt chảy tương đương tiết diện khai triển theo Công thức (8) gồm 78 số hạng Thực gán giá trị cho biến ngẫu nhiên điểm đặc trưng biến bao gồm giá trị trung bình, giá trị nhỏ lớn biến, bổ sung thêm điểm cặp biến tương ứng với giá trị giới hạn dẻo toàn phần mặt chảy Sử dụng phần mềm USFOS [4] để phân tích kết cấu, thu giá trị hàm mặt chảy phần tử Bảng trình bày kết điển hình mặt chảy miền giá trị H max giá trị mặt chảy tới hạn đường chéo H max biến ngẫu nhiên lại Các biến ngẫu nhiên khác gán giá trị theo quy luật tương tự Thực phân tích hồi quy với phương pháp trình bày mục để xác định 78 hệ số 78 số hạng hàm mặt chảy tương đương phần tử theo kết mặt chảy thực phép thử, ta 36 V Đ / Tạp in chíCivil KhoaEngineering học Cơng nghệ Xây2018 dựng 13(5):1-16 Journal of ScienceChỉnh, and Technology NUCE Hình Kếtquả phân dẻo tương sóng Hình 4.4.Kết phân tíchtích điềuđiều kiệnkiện chảy chảy dẻo kếtcủa cấukết cấu chịukhi chịu sóng ứng với giá chiều nhỏ nhất, trung lớn nhấtbình trịtrong xét tương ứngtrịvới giácao trịsóng chiều cao sóng nhỏbình nhất, trung vàmiền lớn giá miền giá trị xét Bảng Lựa chọn giá trị điển hình biến H max kết mặt chảy thực Bảng trình bày kết điển hình mặt chảy miền giá trị H max giá H max trị mặt F y chảy tới E hạn D D2 chéoDgiữa t1 biến t2 ngẫut3nhiên t4 lại Γ đường HDmax Các biến ngẫu0 nhiên khác 0 gán giá trị theo quy0 luật tương tự −0,480 −0,87 Bảng0 Lựa chọn 0 hình0 biến H max 0và kết của0mặt chảy thực−0,630 các0 giá trị điển 2,57 0 0 0 0 0 0,000  Fy D D4 t t t D3 D t max 1,42 H −1,42 E 02 0 0,000 00 0 0 00 0 0 0 2,43 −2,43 00 00 0-0,480 0,000 0 0−2,43 00 0 0 0 2,43 -0,87 00 00 0-0,630 0,000 0 0 −2,43 00 0 0 0 2,43 2,57 00 00,000 0,000 1,42 -1,42 0 0 0 0 2,43 0 0 −2,43 0 0 00,000 0,000 0 -2,43 0 0 0 0 0 2,43 2,43 00 00 −2,43 00,000 0,000 2,43 0 -2,43 0 0 0 2,21 0 0 0 −2,2 0 00,000 0,000 2,43 0 -2,43 0 0 0 1,7 0 0 0 −1,7 00,000 0,000 0 0 -2,43 00 0 0 0−2,210 2,21 2,43 00 00,000 0,000 2,43 0 0 -2,43 0 0 0,000 0,000 2,43 0 0 0 0 −2,43 2,21 0 0 1,7 0 0 2,21 hàm 0mặt chảy tương đương sau: xác định 2,43 0 0 0 0 -2,2 0 0 -1,7 0 0 -2,21 0 0 -2,43 0,000 0,000 0,000 0,000 Γeq = −0,480 + 0,176H max − 0,095F y − 0,005E − 0,005D2 − 0,090t2 + 0,015t3 + 0,005t4 2 2 2 + 0,004H − 0,035F 0,005E − 0,005D 0,010t − 0,025t 0,005t 0,078H y − hồi −pháp − để max F y Thựcmax phân tích quy với phương đã2 trình bày3 ở− mục xác định 78 hệ số 78−số hạng max củaDhàm mặt chảy đương tử theo kết mặtmax t1 − 0,008H 0,005H D3 phần − 0,005H 0,014H − 0,008H − 0,005H −quả max E max Dtương max max D chảy thực củat phép thử, tta −xác định mặt chảy sau: − 0,015H − 0,021H 0,012H t −hàm 0,010F D − tương 0,020Fđương t − 0,050F t max max max y y y − 0,010E D2 − 0,010Et2 − 0,050Et3 − 0,010Et4 − 0,010D1 t2 − 0,050D1 t3 + 0,010D1 t4 + 0,010D2 t2 − 0,050D2 t3 + 0,010D2 t4 + 0,010D3 t2 − 0,050D3 t3 + 0,010D3 t4 + 0,020D4 t2 − 0,050D4 t3 + 0,010D4 t4 + 0,010t1 t2 − 0,050t1 t3 + 0,010t1 t4 − 0,040t2 t3 − 0,070t2 t4 + 0,060t3 t4 (16) 37 −0, 015H max t2 − 0, 021H max t3 − 0, 012 H max t4 − 0, 010 F y D − 0, 020 F y t2 − 0, 050 F y t3 −0, 010 E D − 0, 010 Et2 − 0, 050 Et3 − 0, 010 Et4 − 0, 010 D1 t − 0, 050 D1 t + 0, 010 D1 t +0, 010 D t − 0, 050 D t + 0, 010 D t + 0, 010 D3 t − 0, 050 D3 t + 0, 010 D3 t + 0, 020 D t Đ.t/1 tTạp Khoa dựng −0, 050 D t + 0, 010 DChỉnh, 010 0, 050 t1 t 3học + 0,Công 010tnghệ 0, 040 t t − 0, 070t t + 0, 060t t 4 t + 0,V − chí t −Xây Sai số mặt chảy thực Γ mặt chảy tương đương Γeq theo giá trị chiều cao sóng minh eq Sai số mặt chảy thực  mặt chảy tương đương  theo cao bình họa Hình Tổng bình phương sai số 78 phép thử 4S = 0,0065,giá tứctrị chiều sai số trung sóng minh họa Hình Tổng bình phương sai số 78 phép thử S = phép thử khoảng 0,001, chấp nhận 0,0065, tức sai số trung bình phép thử khoảng 0,001, chấp nhận Hình Đồ thị biểu diễn tương quan kết mặt chảy tương đương eq mặt Hình Đồ thị biểu diễn tương quan kết mặt chảy tương đương Γeq chảy thực  theo cao sóng mặt chảy thực Γtrục theochiều trục chiều cao sóng Đánh giá độ tin cậy kết cấu chịu tải vượt mức thiết kế Tương ứng với chiều cao sóng thực mơ Monte Carlo với số phép Đánh giá độ tin cậy kết cấu chịu tải vượt mức thiết kế thử đủ lớn thỏa mãn độ xác kết 99,9%, đánh giá độ tin cậy kết cấu theo Tương chiều caoKết sóng thực hiệngiá mơứng với sốvượt phépmức thử thiết đủ lớn thỏa điều kiện ứng chảyvới dẻo toàn phần đánh với Monte chiềuCarlo cao sóng mãn độ xác kết 99,9%, đánh giá độ tin cậy kết cấu theo điều kiện chảy dẻo toàn phần kế cho Bảng Kết đánh giá ứng với chiều cao sóng vượt mức thiết kế cho Bảng Bảng Kết hàm mặt chảy tương ứng với giá trị H max Bảng Kết hàm mặt chảy tương ứng với giá trị H max Số phép thử  Var() P(
- Xem thêm -

Xem thêm: Một phương pháp đánh giá độ tin cậy kết cấu công trình biển cố định bằng thép khi chịu tải vượt mức thiết kế, Một phương pháp đánh giá độ tin cậy kết cấu công trình biển cố định bằng thép khi chịu tải vượt mức thiết kế

Tài liệu mới đăng

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn