Tính toán thiết kế, thi công đường ống dẫn nước ép vỉa đoạn ống BK1-BK5

1 Trang 47 +Độ ăn mòn của nước biển. +Nhiệt độ của nước biển. +Điện trở riêng của nước biển. +Độ sâu đáy biển mà tuyến ống đi qua. 2. Các phương pháp chống ăn mòn cho tuyến ống. 2.1 Chống ăn mòn ngoài ống . 2.1.1 Chống ăn mòn bị động. Hiện tượng ăn mòn bản chất là phản ứng diện hóa của kim loại hoặc hợp kim cùng với môI trường xung quanh mà kết quả làm mất một phần kim loại hay hợp kim đó. Một phần kim loại có xu hướng trở thành dương cực(anodic) và phần khác thành âm cực(cathodic). Tại cực dương kim loại bị hòa tan và hiện tượng ăn mòn xẩy ra. Quá trình này có thể bị ngăn chặn bằng cách làm cho vùng anodic và cothodic có cùng (hoặc gần) một điên j thế. Phương pháp như vậy gọi là phương pháp chống ăn mòn điện hóa hay phương pháp chống ăn mòn chủ động. Phương pháp này chia ra làm 2 cách chính là dùng anode hi sinh và phương pháp dòng điện áp ngoài. * Phương pháp bảo vệ bằng anode hi sinh: Phương pháp này sử dụng anode hi sinh là các kim loại hoặc phi kim có điện thế thấp hơn điện thế của kim loại hoặc phi kim cần được bảo vệ trong môi trường ănmòn. Đặc tính của Anode: -Khối lượng tịnh của anode hi sinh -Khối lượng của anode hi sinh kể cả lõi -Dạng Anode. -Đặc trưng kích thước của anode. -Điện thế làm việc của anod. -Dung lượng điện hóa thực tế. +Các loại anode thường được sử dụng: -Anode hình vành khuyên thường được sử dụng cho những đường ống bọc gia tải. -Anode hình thang được sử dụng cho những loại công trình không bọc lớp gia tải phân bố. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 48 -Vật liệu để chế tạo anode thường là nhôm, kẽm, hợp kim của nhôm và kẽm. +Các anode thường được sủ dụng tại Việt Nam: -Glass flake epoxy -Fussion Bouded epoxy -Coal tar epoxy -Intumescent epoxy -Asphalt Enamel fussion bouded epoxy kết hợp Adhesive + Polyethylene (hoặc Polypropylene) -Cao su PolyChloprene -Cao su chuyên dụng Neoprene... +Các kiểu Anode hy sinh hay được sử dụng: -Kiểu hình trụ: “Slender stand - off” -Kiểu hình thang: “Elongated flush mounted” -Kiểu hình bán khuyên: “Half shell bracelet” +Ưu điểm: -Phương pháp này cho kết quả chống ăn mòn như mong muốn. -Lắp đặt đơn giản. -Nguyên vật liệu đơn giản. +Nhược điểm: -Trong điều kiện biển luôn có sinh vật sống ký sinh, do vậy bề mặt anode bị che phủ làm giảm khả năng chống ăn mòn như mong muốn. -Phải khảo sát định kỳ để đánh giá lại khả năng còn, chống ăn mòn của anode. * Phương pháp bảo vệ điện hoá bằng dòng điện áp nguồn: Phương pháp này dựa vào hiện tượng ăn mòn điện hoá của kim loại mà nguồn điện được thiết kế nhằm triệt tiêu dòng điện ăn mòn. +Ưu điểm: -Chủ động trong công tác chống ăn mòn. -Độ an toàn cao . +Nhược điểm: Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 49 -Phụ thuộc vào điều kiện ví trí vật bảo vệ so với nguồn điện, do vậy rất khó cho việc bảo vệ những công trình chạy dài, xa khu vực có khả năng cung cấp nguồn điện ổn định. -Khó kiểm soát hệ thống chống ăn mòn theo loại này. 2.1.2 Chống ăn mòn bị động. Chống ăn mòn bị động là phương pháp tạo sự cách li giữa vật cần chống ăn mòn với môi trường có tính ăn mòn bằng các loại vật liệu bọc bên ngoài đường ống. Đặc điểm của vật liệu chống ăn mòn: - Bám dính tốt, có khả năng chống lại các tác động của môi trường. - Có khả năng chống lại các tác động hoá học, vật lý, và tính chống lão hoá. - Có khả năng chống lại các tác động cơ học để đảm bảo tính cách li của lớp bảo vệ. - Làm việc được trong môi trường nhiệt độ thiết kế. - Tính tương thích hoá học với các lớp bọc khác và bản thân vật cần chống ăn mòn. Ưu điểm: - Vật liệu bảo vệ rất đa dạng, hình thức bảo vệ đơn giản. - Thích hợp cho việc bảo vệ các công trình nằm vùng khí quyển biển và trong phương pháp bảo vệ kết hợp. Nhược điểm: - Theo phương pháp này, thì không hoàn toàn bảo đảm khả năng che phủ kín hoàn toàn vật cần bảo vệ do có sự va chạm trong quá trình thi công, vì vậy độ tin cậy không cao. 2.1.3 Phương pháp bảo vệ kết hợp. -Phương pháp này kết hợp được cả việc chống ăn mòn bằng sơn phủ và chống ăn mòn bằng điện hoá. +Ưu điểm: -Phân bố dòng điện bảo vệ tốt hơn. -Kinh tế hơn các phương pháp riêng lẻ. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 50 -Tránh được những hạn chế của các phương pháp trên khi dùng riêng lẻ. -Giảm tốc độ hoà tan anode. 3. Phương án chống ăn mòn cho tuyến ống dẫn nước ép vỉa BK1-BK5. Tiêu chuẩn dùng để thiết kế chống ăn mòn là tiêu chuẩn DnV RP- B401. 3.1 Chống ăn mòn trong lòng ống. Đây là tuyến ống dẫn nước ép vỉa và vật liệu làm ống có kgả năng chịu ăn mòn tốt với nước thường do vậy ta không thiết kế chống ăn mòn trong lòng ống mà chỉ thiết kế dự trù cho hiện tượng ăn mòn cơ học là 2 mm. 3.2 Chống ăn mòn ngoài ống. Qua phân tich ưu nhược điểm của các phương pháp và các điều kiẹn của vùng biển có tuyến ống chạy qua ta thấy phương pháp bảo vệ kết hợp là phương pháp mà phù hợp nhất về mọi mặt. Vì vậy ta chọn phương pháp này cho thiết kế chống ăn mòn cho tuyến ống. Đó là kết hợp giữa sơn chông ăn mòn và hệ thống các Anode hy sinh. 3.2.1 Thiết kế lớp sơn phủ chống ăn mòn. Tuyến ống được sơn phủ bởi loại sơn Asphalt Enamel với chiều dày 5.2 mm. Tính chất cơ lý của loại sơn này: Trọng lượng riêng γ = 1400 kg/m3 Độ dẫn nhiệt 0.3 W/m0C * Ta quyết định chọn loại sơn trên là do : -Các loại sơn Coal tar epoxy, Fussion Bouded epoxy, Glass flake epoxy được chế tạo trên cơ sở nhựa epoxy biến tính, loại Glass flake epoxy còn có chứa các sợi thuỷ tinh có các đặc tính chống ăn mòn cao cũng như có độ bền tốt dưới các tác động cơ học. Tuy nhiên, hạn chế là thời hạn làm việc của các loại sơn này chỉ sấp xỉ 10 năm. -Các loại Intumescent epoxy, Asphalt Enamel không những giữ được các ưu điểm đã trình bày ở trên mà còn có tuổi thọ cao đáp ứng được yêu cầu của công trình đường ống đặt ra. 3.2.2 Thiết kế bảo vệ chống ăn mòn điện hoá. 3.2.2.1 Nguyên lý chống ăn mòn điện hoá. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 51 Ăn mòn công trình kim loại trong môi trường nước biển là ăn mòn điện hoá chủ yếu do chất oxy hoá hoà tan trong nước biển gây ra. Nguyên nhân chính dẫn đến việc kim loại bị ăn mòn điện hoá là do sự xuất hiện dòng chuyển dịch điện tích từ kết cấu ống làm bằng vật liệu kim loại ra môi trường bởi sự chênh lệch về điện thế (xuất hiện cặp pin), kim loại ống trở thành Anode và bị ăn mòn. Nguyên lý bảo vệ chống ăn mòn điện hoá cho kim loại là tìm cách bù đắp vào lượng điện tích mà anode bị mất đi bằng một lượng điện tích khác từ bên ngoài hoặc vào thay thế kim loại ống bằng một kim loại khác có điện thế cao hơn (đóng vai trò làm anode thay cho kim loại ống), đây chính là nguyên lý của phương pháp anode hy sinh. * Đặc trưng môi trường nước biển. Trong tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ cathode thì các đặc điểm môi trường nước biển cần chú ý như sau: -Độ mặn của nước biển. -Nhiệt độ của nước biển. -Điện trở riêng của nước biển. -Độ sâu của đáy biển. * Đặc tính của anode. -Khối lượng tịnh của anode hy sinh. -Khối lượng của anode hy sinh kể cả lõi. -Dạng anode. -Đặc trưng kích thước của anode. -Điện thế làm việc của anode. -Dung lượng điện hoá thực tế. * Các thông số thiết kế. +Các thông số bảo vệ: -Điện thế bảo vệ tối thiểu để bảo vệ thép trần khỏi bị ăn mòn E0a là - 800 mV theo điện cực Ag/AgCl/nước biển. -Mật độ dòng điện để bảo vệ thép trần khỏi ăn mòn là 0.06 - 0.065 A/m2. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 52 +Các thông số sử dụng trong tính toán: -Điện thế của thép cacbon trong nước biển là (-) 650mV theo điện cực so sánh Ag/AgCl/nước biển. -Hệ số phá hủy sơn lấy theo DnV RP - B401. -Hệ số sử dụng anode hy sinh được tiếp nhận là 90%. * Số lượng, phân bố và lắp đặt anode. -Số anode cần bảo vệ phần ngập nước phụ thuộc vào dung lượng điện hoá của anode, thời gian vận hành của công trình và hệ số phá huỷ sơn. -Phân bố các anode tuân theo các bản vẽ thiết kế. -Lắp đặt anode tuân theo các quy trình kỹ thuật ANSI/AWA D1.1 - 94. 3.2.2.2. Tính toán, thiết kế hệ thống anode hy sinh. 3.2.2.2.1 Cơ sở tính toán. -Cơ sở cho việc tính toán chống ăn mòn bằng anode theo quy phạm DnV RP B401, Recommended Practice RP B401 Cathodic Protection Design - 1993 -Tuổi thọ của hệ thống bảo vệ bằng tuổi thọ của công trình, lấy 30 năm * Diện tích bảo bề mặt tuyến ống cần bảo vệ S, m2. ).m(L.D.A 2π= Trong đó: D: Đường kính ngoài của ống thép, m L: Chiều dài của tuyến ống, m Số Liệu Đầu Vào L(m) D(m) A(m2) Loại thép Tuổi thọ(năm) 1875 0.356 2097.013 X46 30 -Các điều kiện về môi trường biển -Hệ số phá huỷ sơn, fC. -fC : Hệ số phụ thuộc vào đặc tính của chất sơn phủ được lấy theo bảng trong RP-B401. * Mật độ dòng điện bảo vệ ic, A/m2. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 53 Mật độ của dòng điện bảo vệ - mật độ dòng điện thiết kế ban đầu phụ thuộc vào sự thay đổi độ sâu đáy biển và nhiệt độ vùng cần bảo vệ, được lấy theo bảng sau: Bảng 3.1: Mật độ dòng điện thiết kế ban đầu /cuối cùng cho thép trần đối với các vùng khí hậu khác nhau, (A/m2).(T23-RP-B401) Độ sâu m Nhiệt đới >200C Cận nhiệt đới 120- 200C ôn đới 70-120C Vùng lạnh < 70 0 ÷ 30 0.150 0.090 0.170 0.110 0.200 0.130 0.250 0.170 > 30 0.120 0.080 0.150 0.090 0.180 0.110 0.220 0.130 Bảng 3.2 Mật độ dòng điện thiết kế trung bình cho thép trần, A/m2 (T23- RP-B401) Độ sâu m Nhiệt đới >200C Cận nhiệt đới 120- 200C Ôn đới 70-120C Vùng lạnh < 70 0 ÷ 30 0.07 0.08 0.10 0.120 > 30-100 0.06 0.07 0.08 0.100 Theo như điều kiện vùng thuộc nhiệt đới, độ sâu công trình 54 m lớn hơn 30 m nên ic = 0.06 A/m2. * Cường độ dòng điện yêu cầu - IYC (A). . .YC c CI A i f= Trong đó: A, ic,fC như đã giới thiệu ở trên. Lựa chọn loại anode theo DnV RP-B401. Điện trở bề mặt của anode - Ra(Omh). Tuỳ từng loại anode được chọn mà công thức xác định điện trở là khác nhau và được xác định theo bảng sau: Bảng 3.3 : Công thức xác định điện trở anode. .(T24-RP-B401) LOẠI ANODE CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 54 L ≥ 4.r ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −π ρ= 1 r L.4ln L..2 R a L ≤ 4.r ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛++ ⎪⎭ ⎪⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪⎨ ⎧ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛++π ρ= L.2 r1 L.2 r11 r L.2ln L..2 R 2 a L ≥ 4× bề dày S2 R a × ρ= Dạng hình bán khuyên a a A .315.0R ρ= Trong đó: ρ: Điện trở môi trường, Ohm.m. L: Chiều dài của anode, m. r: Bán kính của anode, m. Nếu anode không ở dạng hình trụ thì r = C/2 π, với C là chu vi mặt cắt ngang của anode. S: Trung bình chiều rộng và dài của anode, m. Aa: Diện tích bề mặt của anode, m2. * Dòng điện ra của anode - Ia , A: ).A(R EE R UI a a 0 a c a a −== Trong đó, U là hiệu điện thế giữa điện thế làm việc tối thiểu của anode Eca tuỳ thuộc vào loại anode được chọn và điện thế nhỏ nhất để bảo vệ thép trần E0a là 0.8V. * Số lượng anode Na. ).anode(u*I I N a yc a = * Khối lượng anode được sử dụng, Ma. ).kg( u m*N M aaa = Trong đó: Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 55 ma: Là khối lượng tinh của 01 anode . u: Hệ số sử dụng anode, phụ thuộc loại anode được tra theo bảng quy phạm DnV RP-B401 - 2005. Bảng: Hệ số sử dụng anode, u.(T24-RP-B401) Loại anode Hệ số sử dụng (u) L ≥ 4 bề dày. 0.85 L ≤ 4 bề dày 0.80 Bán khuyên 0.80 Loại nhiều cạnh hình xuyến 0.75 3.2.2.2.2 Thiết kế các thông số hệ thống Anode. * Các số liệu đầu vào. Tuyến ống dẫn nước ép vỉa tuyến ống BK1-BK: -Chiều dài tuyến ống : L=1.875 km -Đường kính ngoài : D= 356 mm -Mác thép : API 5L X46 -Tuổi thọ thiết kế của công trình : 30 năm + Lớp sơn phủ: -Vật liệu sơn Asphalt Enamel -Chiều dày : 5.0 mm + Môi trường nước biển: -Nhiệt độ : 250C -Điện trở riêng ρ =0.20 Ohm-m -Nhiệt độ chất vận chuyển 400C + Lựa chọn loại Anode sử dụng cho tuyến ống dẫn nước ép vỉa BK1-BK5: Anode AFA B350 đuược chọn sử dụng cho tuyến ống với các thông số như sau : -Khối lượng hợp kim nhôm 41.55 kg. -Đường kính trong 435 mm. -Đường kính ngoài 515 mm. -Chiều dài Anode 280 mm. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 56 -Sơn bề mặt bên trong (CTE) dày 100 μ m. -Cáp điện 16 mm2/PVC 2 chiếc. -Điện thế làm việc tối thiểu, -1090(Ag/AgCl/nước biển)mV - Eca = 1.09 V điện thế thiết kế trong mạch kín của Anode. * Tính toán các thông số Anode. + Diện tích bề mặt tuyến ống: 2* * *0.356*1875 2097.013 .oA D L mπ π= = = Trong đó: D0: Đường kính ngoài của ống thép, m. L: Chiều dài của cả tuyến ống, m. + Hệ số phá huỷ sơn , fC : -Giai đoạn đầu: fC = a+ b 2 t f -Giai đoạn cuối: fC =a+ btf. tf là tuổi thọ thiết kế của công trình, 30 năm. Các hệ số a, b tra theo bảng 10-4 - DnV RP-B401 - 2005. ở đây lấy a= 0.05, b= 0.015 do sơn ta dùng là sơn Asphalt Enamel và có chiều dày lớp sơn trong là 100 μ m. -Giai đoạn đầu: fC = 0.05+ 0.015 2 30 = 0.275 -Giai đoạn cuối: fC = 0.05+ 0.015*30 = 0.50 + Mật độ dòng điện bảo vệ 0.06 A/m2 + Cường độ dòng điện yêu cầu bảo vệ, A: * * 2097.013* 0.5* 0.06 62.9( ).yc C cI A f i A= = = * Thông số tính toán Anode AFA B350. -Chiều dài ống cần bảo vệ 1875 (m). -Diện tích bề mặt tuyến ống, A (m2 ). 2* * *0.356*1875 2097.013 .oA D L mπ π= = = -Cường độ dòng điện yêu cầu, I yc (A). * * 2097.013* 0.5* 0.06 62.9( ).yc C cI A f i A= = = -Điện trở bề mặt của anode, Ra (Ohm). Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 57 2 22*[ ln{ (1 1 ( ) } 1 ( ) ] 0.0999( ). 2* * 2* 2* 2*a L r r rR Ohm L r L L L ρ= + + + − + =Π ( Do L < 4*r) -Dòng ra của anode , Ia (A). 0 1.09 0.8 2.90( ). 0.0999 c a a a a a E EUI A R R − −= = = = -Số lượng anode ,Na. 62.9 27.1( ). 2.90*0.8a N Anode= = -Vậy chọn số lượng Anode là Na = 28 chiếc. -Khoảng cách giữa các anode, Da (m). 1875 67.0( ). 28a D m= = 3.2.2.2.3 Thiết kế, bố trí chi tiết Anode. - Chi tiết Anode được thiết kế và bố trí cụ thể trong bản vẽ. Nó phải thỏa mãn các yêu cầu sau : +Anode dễ dàng tìm kiếm trên thị trường, giá rẻ, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. + Anode phải được bố trí để có được sự phân bố đồng đều của dòng. Đặc biệt khoảng cách giữa các Anode không được vượt quá 150 m . Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 58 CHƯƠNG 3 : THI CÔNG TUYẾN ỐNG I. TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG TUYẾN ỐNG BIỂN. 1. Mục đích thi công đường ống biển. -Thi công đường ống là đặt ống vào đúng vị trí thiết kế dưới đáy biển. -Là giai đoạn thi công chính, chiếm nhiều thời gian và chi phí nhất. -Thường sử dụng các phương tiện thi công chuyên dụng. -Lựa chọn ra phương án thi công thích hợp nhất để vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cũng như giá trị kinh tế… 2. Các phương pháp thi công đường ống biển. Hiện nay có rất nhiều phương pháp thi công đường ống ngầm, bao gồm phương pháp thi công bằng xà lan thả ống, phương pháp thi công kéo ống và nhiều phương pháp khác. Việc lựa chọn phương pháp thi công thích hợp phụ thuộc vào đặc điểm của loại ống cần thi công như đặc trưng về kích thước ống, ống có được bọc hay không được bọc, độ sâu thi công, điều kiện thời tiết, đội tàu thi công sẵn có, thời gian thi công cho phép, tính kinh tế của từng phương pháp… * Các phương pháp thi công chủ yếu: -Thả ống theo phương ngang bằng xà lan chuyên dụng kinh điển( S - lay) -Kéo ống trên đáy biển.( bottom pull); -Xà lan thả ống có trống cuộn (reel barge); -Kéo ống trên mặt nước(surface float); -Kéo ống sát mặt nước ( below surface float); -Kéo ống sát đáy biển (controlled about bottom pull); -Thả ống bằng ống chữ J từ platform; -Thả ống theo phương đứng bằng xà lan chuyên dụng ( J - lay); 3. Giới thiệu các phương pháp thi công đường ống hiện đang được áp dụng 3.1 Phương pháp thi công bằng xà lan thả ống( Lay – Barge Methode). Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 59 3.1.1 Phân loại. -Box shaped: là thế hệ đầu tiên, hạn chế khả năng thi công trong điều kiện thời tiết xấu( sóng < 5ft) -Ship shaped: thế hệ thứ 2, thi công được trong điều kiện sóng 12ft chính diện. -Semi- submersible: thế hệ thứ ba, thi công được trong điều kiện sóng từ 15 – 17ft, ổn định cao, thi công được ở độ sâu nước lớn. 3.1.2 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo. -Ống được đưa đến tàu bằng tàu vận tải -Ống đơn được cẩu chuyển từ giá chứa ống đến trạm thứ nhất của dây chuyền là giá định hướng. -Dây chuyền hàn – kiểm tra gồm có 5 – 12 trạm tuỳ cỡ ống và mặt bằng tàu -Sau khi hàn nối đoạn ống, mối hàn được phủ chống ăn mòn. -Ống thép đi tiếp qua tensioner để tạo lực căng rồi qua Stinger xuống biển. 3.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp. 3.1.3.1 Ưu điểm. -Phương pháp này cho phép thi công liên tục Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 60 -Mọi công việc từ khâu thực hiện đến khâu kiểm tra đều được thực hiện trên tàu do vậy độ an toàn tương đối cao. -Sử dụng được với loại ống có lớp bọc gia tải hoặc không gia tải -Sử dụng được với nhiều loại đường ống có đường kính khác nhau -Thi công được cả trong vùng nước tương đối sâu và nước nông. -Việc hàn nối được thực hiện trên tàu đồng thời trong lúc thả ống nên không đòi hỏi phải có xưởng thi công hàn nối trên bờ. 3.1.3.2 Nhược điểm. - Đòi hỏi tàu chuyên dụng - Giá thuê tàu đắt - Luôn cần có tàu dịch vụ để phục vụ công tác thả neo cũng như cung cấp ống. - Tốc độ thi công thấp hơn so với một số phương pháp khác 3.1.4 Phạm vi áp dụng. -Áp dụng chủ yếu cho vùng nước nông. -Loại ống có đường kính vừa và nhỏ. -Áp dụng thả ống liên tục với các tuyến ống dài. -Áp dụng trong điều kiện thời tiết thuận lợi. 3.2 Phương pháp thi công bằng xà lan có trống cuộn( Reel – Barge Methode). Khác với phương pháp thi công bằng xà lan thả ống, phương pháp này không thực hiện công tác hàn nối ống trên tàu.Ống được hàn nối liên tục và được cuộn sẵn quanh các trống có kích thước lớn đặt trên tàu. Việc thả ống cũng được sử dụng Stinger, di chuyển bằng neo tương tự như phương pháp thả ống bằng xà lan thả ống. * Tàu thả ống có trống cuộn bao gồm hai loại: -Trống ngang trục xoay thẳng đứng -Trống đứng trục xoay nằm ngang. Loại này linh hoạt hơn, ống có thể đưa từ bên dưới hoặc bên trên nên áp dụng được cho cả vùng nước sâu và Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 61 vùng nước nông, giảm thiểu ứng suất uốn trong đoạn cong lồi. Có thể không cần đến stinger. * Quy trình thi công bằng tàu thả ống có trống cuộn : -Đường ống được chế tạo trên bờ: hàn nối, bọc chống ăn mòn, sau đó cuộn đều lên trống có đường kính lớn. -Tàu thả ống cùng trống cuộn di chuyển đến vị trí xây dựng và tiến hành rải ống. -Khi thả ống, đường ống được thả dần khỏi trống, làm thẳng, làm tròn sau đó đưa xuống biển -Hình dạng ống khi thả có thể là S – lay hoặc J – lay -Khi thi công ở vùng nước sâu, có thể dùng Tensioner để tạo lực căng. -Tuỳ điều kiện thời tiết, thông thường tốc độ thả ống khoảng 0.51444m/s. -Khi thả hết một cuộn ống, hàn đầu kéo vào cuối ống và thả tiếp bằng cáp. Tàu quay về cảng lấy trống cuộn thay thế. -Tại vị trí thi công có, ống đã thả được kéo ngược lên tàu để hàn vào đầu ống mới và thả tiếp . 3.2.1 Ưu điểm. -Tốc độ thi công cao. Thích hợp với cửa sổ thời tiết nhỏ. -Chất lượng mối hàn, vỏ chống ăn mòn cao do được thi công và kiểm tra trong nhà máy -Có thể không cần stinger 3.2.2 Nhược điểm. -Đường kính ống bị hạn chế, thường đường kính từ 10 đến 16 inch -Không cho phép bọc gia tải -Thi công nối cuối ống rất phức tạp và tốn thời gian -Cần phải gia tăng chiều dày ống để tránh các hiện tượng ống bẹp trong khi cuộn hoặc thả ống. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 62 3.2.3 Phạm vi áp dụng. -Áp dụng cho tuyến ống dài liên tục. -Thích hợp vùng nước nông. 3.3. Phương pháp thi công kéo ống. 3.3.1 Thi công bằng phương pháp kéo ống trên mặt nước. tµu h∙m tµu kÐo d©y c¸p phao èng Các phân đoạn ống được nối liên tiếp thành những đoạn phụ thuộc vào khả năng của tàu kéo. Để duy trì được mức nổi sát mặt cần có hệ thống ponton để nâng đỡ ống. Hệ thống ponton tạo thành những gối đỡ, ống phải làm việc như một dầm liên tục. Các đoạn ống được kéo ra vị trí thi công nhờ tàu kéo và tàu giữ. 3.3.1.1 Ưu điểm. -Thi công trên biển tương đối nhanh -Yêu cầu sức kéo không quá lớn. -Mọi công việc hàn, kiểm tra được thực hiện trên bờ do vậy đường ống có chất lượng cao. -Chỉ cần một loại phao phục vụ cho công tác thi công thả ống. Phao có cấu tạo đơn giản. 3.3.1.2 Nhược điểm. -Đòi hỏi phải chế tạo mặt bằng thi công trên bờ là lớn, độ dốc của bãi chế tạo là nhỏ. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 63 -Phải chế tạo hệ thống ponton và các thiết bị phụ trợ cho công tác lắp ghép các ponton vào đường ống. -Việc thi công sẽ là bất lợi khi thi công tuyến ống xa khu vực bãi lắp ráp do thời gian di chuyển trên biển dài. -Gây cản trở các hoạt động dân sự trên biển như sự đi lại của tàu thuyền, các hoạt động đánh cá…. 3.3.1.3 Phạm vi áp dụng. -Áp dụng cho vùng nước nông -Tàu kéo có công suất thấp. -Tuyến ống ngắn. 3.3.2 Phương pháp kéo ống sát mặt( Below surface Tow). Để hạn chế tác động của sóng – dòng chảy và sự cản trở giao thông hàng hải, người ta bố trí cho ống nổi cánh mặt nước một khoảng tuỳ theo thiết kế nhờ hệ thống phao nâng và hệ thống phao điều chỉnh khoảng cách. Công tác kéo ống cũng sử dụng tàu kéo và tàu giữ. 3.3.2.1 Ưu điểm. -Thi công trên biển tương đối nhanh -Hạn chế được ảnh hưởng của sóng – dòng chảy -Ít ảnh hưởng đến các hoạt động hàng hải 3.3.2.2 Nhược điểm. -Đòi hỏi mặt bằng thi công trên bờ là lớn, độ dốc của bãi chế tạo phải nhỏ -Phải chế tạo hệ thống poton và các thiết bị phụ trợ cho công tác lắp ghép các ponton vào đường ống. -Việc thi công sẽ là bất lợi khi thi công tuyến ống xa khu vực bãi lắp ráp do tốn thời giandi chuyển trên biển dài. -Phải sử dụng đồng thời hai loại phao. -Yêu cầu sức kéo lớn hơn phương pháp kéo ống trên mặt. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 64 3.3.2.3 Phạm vi áp dụng. -Áp dụng cho mọi độ sâu nước. 3.3.3 Phương pháp thi công kéo ống sát đáy biển( off Bottom Tow). phao èng d©y xÝch tµu h∙m tµu kÐo d©y c¸p Phương pháp này dựa trên nguyên tắc nối ống chung như các phương pháp kéo ở trên. Trong quá trình kéo, ống sẽ trực tiếp tiếp xúc với đáy biển và không cần sự trợ giúp của hệ thống phao nâng. 3.3.3.1 Ưu điểm. -Đơn giản, không cần đòi hỏi các phương tiện phụ trợ. -ít chịu tác động của sóng và dòng chảy. -Khi gặp điều kiện bất lợi của thời tiết có thể để ống dưới đáy biển mà không sợ hư hỏng. -Thuận lợi cho việc lắp đặt tuyến ống. 3.3.3.2 Nhược điểm. -Quá trình thi công dễ gặp sự cố do va vào các chướng ngại vật dọc tuyến. -Vỏ ống dễ bị hư hại nhiều trong quá trình kéo ống. -Đường ống chịu ma sát lớn với đáy nên cần có tàu có sức kéo lớn. -Phương pháp này chỉ thích hợp cho những tuyến ống gần bờ, điều kiện địa chất thuận lợi, đáy biển tương đới bằng phẳng. 3.3.3.3 Phạm vi áp dụng. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 65 -Phương pháp này chỉ thích hợp cho những tuyến ống gần bờ, điều kiện địa chất thuận lợi, đáy biển tương đối bằng phẳng. -Được sử dụng rộng rãi trong trường hợp thi công trong cảng hoặc qua sông. -Có thể thi công trong điều kiện thời tiết xấu. II. PHƯƠNG ÁN THI CÔNG TUYẾN ỐNG DẪN NƯỚC ÉP VỈA TỪ BK1 SANG BK5. 1. phương án thi công. * Lựa chọn phương án : Việc lựa chọn phương án thi công phải dựa trên điều kiện môi trường: độ sâu nước, điều kiện địa chất đáy biển, địa hình nơi xây dựng, điều kiện về phương tiện thi công hiện có, tính kinh tế của phương án thi công. Trong điều kiện Việt Nam do phương tiện thi công bị hạn chế, chúng ta hiện chỉ có phương tiện chuyên dụng duy nhất phục vụ cho việc thi công thả ống là tàu rải ống Côn Sơn. Do đó trong đồ án này ta chọn phương án thi công bằng tàu thả ống Côn Sơn, có sử dụng Stinger để rải ống. * Một số thông số của tàu dải ống : -Chiều dài 110.3 m. -Chiều rộng 30.54 m. -Mớn nước cực đại 3.74. -Trọng tải tàu 7962 T. * Một số thông số của Stinhger : -Đặc điểm hình học : cố định -Bán kính công Stinhger : 192 m. III. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN ỐNG KHI THI CÔNG LẮP ĐẶT ỐNG. 1. Tính toán độ bền khi thi công thả ống. Thi công thả ống là một bài toán rất phức tạp đòi hỏi tính chính xác cao, những sai sót trong quá trình này có thể dẫn tới những tác động không tốt Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 66 tới quá trình vận hành bình thường của cả tuyến ống hoặc làm tăng chi phí thi công một cách đột ngột do quá trình thi công trên biển là một tổ hợp các công việc đòi hỏi sự kết hợp của rất nhiều các phương tiện máy móc và con người. Vì vậy sai sót trong một quá trình bất kỳ sẽ làm kéo dài quá trình thi công. Mục đích của bài toán này là kiểm tra độ bền của đường ống do trong quá trình thi công ống bị uốn cong, đồng thời chịu tác động của sóng, dòng chảy. 1.1 Mô hình tổng quát của bài toán thi công thả ống. 1.1.1 Đoạn cong lồi. Do tác động của trọng lượng bản thân, lực kéo của thiết bị căng trên tàu, lực ma sát giữa ống và đáy biển mà ống bị uốn cong treo bán kính cong có sẵn của Stinger. Trong đoạn cong này thì tác dụng của môi trường lên ống được truyền trực tiếp sang stinger, do vậy ứng suất trong đường ống xuất hiện chủ yếu là do hiện tượng uốn bởi bán kính cong của stinger gây ra. 1.1.2 Đoạn cong lõm. Đối với đoạn cong này, thì đường ống ngoài chịu uốn bởi trọng lượng bản thân của ống trong nước, đường ống còn chịu tác động của tải trọng môi trường, phản lực nền lên đường ống và lực kéo xuất hiện trong ống do tác dụng làm giảm hiện tượng uốn của ống. 2. Tính toán độ bền của tuyến ống khi thi công lắp đặt. 2.1 Tính toán đoạn cong lồi. Đoạn cong lồi dưới tác dụng của tải trọng bản thân, ống bị uốn cong theo đường cong của Stinger. Mômen uốn tỉ lệ nghịch với bán kính cong, do vậy trong trường hợp stinger có bán kính cong nhỏ nhất thì mômen uốn xuất hiện trong ống là lớn nhất. Trong thực tế bán kính cong của stinger thường chỉ thay đổi được rất ít Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 67 và việc thay đổi bán kính cong cũng rất phức tạp, thường có một bán kính cong nhất định khi thi công tuyến ống có độ sâu thay đổi là nhỏ. Để thi công người ta thường chọn một bán kính cong nào đó thoả mãn suốt quá trình thi công là tốt nhất và đi xác định lực kéo ống để thoả mãn điều kiện độ bền cho ống. Mômen uốn xuất hiện trong ống được xác định từ biểu thức phương trình vi phân trong lý thuyết sức bền vật liệu: EI M u−=ρ 1 (1.32) Trong đó: E: Môđun đàn hồi của thép ống, E = 2,1.107 T/m2. I: Mô men quán tính của tiết diện ống )( 64 44 0 iDDI −= π ρ : là bán kính cong nhỏ nhất của Stinger, 192m. * Điều kiện bền của ống : [ ] .SMYSσ σ η≤ = Trong đó: σ -là ứng suất phát sinh trong trong tiết diện ống ở đoạn cong lồi của ống trong quá trình thi công. SMYS: là giới hạn chảy dẻo của vật liệu thép ống, SMYS = 31700 (T/m2) η - hệ số làm việc của vật liệu lấy bằng 0,77. Từ (1.33) ta suy ra : 2[ ] 0,77.31700 24409( / )T mσ = = Mặt khác ta có: M EI W W σ ρ= = , và W là momen chống uốn của tiết diện ống: Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 68 )}(1{ 322/ 40 43 0 0 D DD D IW i−== π , m3. Suy ra 7 20 0.356*2.1*10 19468.75( / ) 2 2*192 D EM T m W σ ρ= = = = Ta thấy : 2[ ] 24409( / )T mσ = > 219468.75( / )T mσ = Vậy ống đảm bảo điều kiện bền trên đoạn cong lồi khi thi công . 2.2. Tính toán đoạn cong lõm. 2.2.1 Các phương pháp giải đoạn cong lõm. -Phương pháp dầm tuyến tính -Phương pháp dầm phi tuyến -Phương pháp đường dây neo -Phương pháp phần tử hữu hạn Trong phạm vi đồ án này ta sử dụng phương pháp dầm tuyến tính để tính toán đoạn cong lõm. 2.2.2 Phương pháp dầm tuyến tính. Coi đoạn cong lõm như một đoạn dầm tuyến tính. Với giả thiết đoạn ống có chuyển vị nhỏ, có phương trình đường đàn hồi như sau: q dx yd T T dx ydEI −=+ 2 2 0 4 4 . Với điều kiện biên: Y(0) = 0 lx dx dy == ,0 lx dx yd == ,02 2 Y(L) = h -Từ phương trình vi phân và các điều kiện biên trên ta có thể xác định được: Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 69 +Phương trình vi phân đường đàn hồi của ống: )1 2 ()( 2 2 n chnxx H Pnxshnx nH Ry −++−= +Phản lực nền: shL nMLth n PR 1.. 2 1 −= Trong đó: -M1: là momen uốn ứng với điểm cuối của Stinger. -Hệ số n được xác định theo công thức: EI Hn = -L = n*l, với l là khoảng cách theo phương ngang tính từ điểm tiếp xúc giữa đường ống với đỉêm hạ vuông góc từ điểm cuối của stinger. -h là khoảng cách theo phương đứng độ tính từ điểm cuối của stinger đến đáy biển, m. )1() 22 (. 12 shL L H MLthL H P n Lh −−−= - hΔ là khoảng cách theo phương đứng từ điểm cuối của stinger đến mặt nước: )cos(cos βαρ −=Δh -h0 là độ sâu nước tại khu vực thả ống: hhh Δ+=0 -P trọng lượng ống trên 1m dài trong nước: P= Pt + Pbt – Fđn Trong đó: +Pt: là trọng lượng thép trên 1m dài trong nước, kG/m thepit DDP ρπ *).(4 22 0 −= +Pbt: là trọng lượng lớp bọc bê tông gia tải trên 1m dài, kG/m. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 70 bttbtbt DDP γπ *)(4 22 −= +Fdn: lực đẩy nổi trên 1m dài ống, kG/m: nbbtdn DF γπ . 4 2 = + πβ 180.,y= : góc hợp bởi tiếp tuyến của đường ống tại điểm cuối của Stinger với phương nằm ngang, với y’ được xác định theo biểu thức sau: )()1(' n shLl H PchL H Ry −+−= +α - là góc nghiêng giữa đường thi công trên mặt boong và mặt nằm ngang, α = 120. +H là lực căng trong ống. * Kiểm tra điều kiện bền cho ống : min [ ] 2 l DEσ σρ= ≤ , Với minlρ là bán kính cong nhỏ nhất của đường cong lõm, được xác định từ biểu thức sau: )(1''min myl =ρ Bài toán kiểm tra bền cho đoạn cong lõm thực chất là bài toán tính lặp để xác định được lực kéo trong ống trên tàu ứng với bán kính cong thi công đã lựa chọn sao cho ống thoả mãn điều kiện bền cho cả hai đoạn cong. Do vậy việc tính toán chỉ thoả mãn khi h + hΔ = h0. Trong đó h0 là độ sâu đáy biển nơi thi công thả ống. * Các thông số phục vụ tính toán như sau : Các thông số Giá trị Độ sâu nước h0, m 53.3 Mô đun đàn hồi của thép , kG/m2 2,1.1010 Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 71 Trọng lượng ống trên 1m dài trong nước P, kG/m 102.03 Bán kính cong nhỏ nhất của stinger, ρ (m) 192 Momen quán tính I, m4 3.92.10-4 Chiều dày lớp bọc BT, cm 0 Giới hạn chảy dẻo của vật liệu thép ống SMYS, kG/m2 3.17.107 Góc nghiêng a giữa đường thi công trên mặt boong với mặt nằm ngang, độ 12 Mômen uốn tại điểm cuối của stinger M1, kG.m 37919.887 Đường kính ngoài của ống D0, m 0.366 Đường kính trong của ống, m 0.308 Như vậy mục đích của bài toán này là tìm ra lực căng T thích hợp để ứng với nó cho ta một bán kính cong tương ứng của đoạn cong lõm sao cho thoả mãn điều kiện bền. Kết quả tính toán cụ thể với bài toán lặp được trình bày trong phần phụ lục, kết quả tính toán cho ta lực căng trong ống là H = 8T. Từ bảng tính ta nhận thấy với T = 8 T cho kết quả tính lặp tương đối chính xác, khi đó bán kính cong của đoạn cong lõm là 127.5 m. Với bán kính cong này thì ứng suất lớn nhất xuất hiện trong đoạn cong lõm này có giá trị là: 7 2 7 22.98*10 ( / ) [ ] 3.04*10 ( / ) . M EI kG m kG m W W σ σρ= = = ≤ = -Kết quả tính toán cụ thể xem phụ lục 2 Vậy ống đảm bảo điều kiện bền trong quá trình thi công cho đoạn cong lõm. 2.3 Kết luận. Sau khi tính toán kiểm tra ta thấy ống đảm bảo bền trong quá trình thi công thả ống. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. BÀI GIẢNG CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ỐNG VÀ TRẠM BƠM – VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN. 2. QUY PHẠM DnV2000. 3. OFFSHORE PIPELINE DESIGN ALALYSIS AND METHODS. 4. MÔI TRƯỜNG BIỂN TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH- PGS.TS VŨ UYỂN DĨNH-NXB XÂY DỰNG 2002. 5. TIÊU CHUẨN API. 6.CÔNG TRÌNH BIỂN TRONG CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ- GS. PHẠM KHẮC HÙNG. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 73 CÁC PHỤ LỤC TÍNH TOÁN PHỤ LỤC 1 : TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ TUYẾN ỐNG. 1.Tính toán kiểm tra ổn định vị trí cho hướng sóng N. -Góc giữa vùng ống 1 so với hướng bắc là 2700. * Số liệu về tuyến ống : -Chiều dài tuyến ống L = 1875 m Dống(m). tống(m). tbêtông(m). thà(m). 0,356 0,024 0 0,105 -Ở trạng thái lắp đặt ống chưa có hà bám và ăn mòn. -Ở trạng thái vận hành ống có hà bám và ăn mòn. Đường kính ống Thi công 0,356 (m) Vận hành 0,566 (m) * Các số liệu về môi trường : -Số liệu về dòng chảy : Vận tốc dòng chảy đáy (cách đáy 1 m),m/s Chu kỳ lặp Hướng dòng chảy N NE E SE S SW W NW 10 năm 0.81 1.05 1.03 1.23 1.19 0.95 1 1.15 100 năm 1.06 1.16 0.95 1.29 1.14 1.02 0.88 0.9 -Số liệu về sóng : Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 74 Chu kỳ lặp Hướng N NE E SE S SW W NW Hs(m) 7.5 4.5 6.1 3.4 5.5 5.9 4.9 6.6 100 năm Ts(s) 9.8 9.3 9.7 9.1 8.9 9.2 9 9.4 Hs(m) 5.4 3.3 4.4 3.7 3 3.9 5 3.8 10 năm Ts(s) 8.7 8.1 8.4 8 7.6 8.6 8.5 8 -Góc giữa dòng chảy, sóng và công trinh. N NE E SE S SW W NW Hướng dòng chảy -hướng sóng (độ) 0 0 0 0 0 0 0 0 Hướng sóng -hướng công trình (độ) 270 315 0 45 90 135 180 225 2. Tính toán các thông số của sóngvà vậ tốc sóng dòng chảy hiệu quả và tính khối lượng yêu cầu. 2.1 Lựa chọn lý thuyết sóng tính toán. Căn cứ vào các tỷ số: d/gT2 và H/ gT2. Hướng Chu kỳ lặp Thông số N NE E SE S SW W NW Hs(m) 7.5 4.5 6.1 3.4 5.5 5.9 4.9 6.6 100 năm Tz(m) 9.8 9.3 9.7 9.1 8.9 9.2 9 9.4 Hs(m) 5.4 3.3 4.4 3.7 3 3.9 5 3.8 10 năm Tz(m) 8.7 8.1 8.4 8 7.6 8.6 8.5 8 0.059 0.065 0.060 0.068 0.071 0.067 0.070 0.064100 năm Tỷ số d/ g.T2 0.008 0.005 0.007 0.004 0.007 0.007 0.006 0.008 0.074 0.086 0.080 0.088 0.098 0.076 0.078 0.08810 năm Tỷ số H/ g.T2 0.007 0.005 0.006 0.006 0.005 0.005 0.007 0.006 Theo kết quả tra theo đồ thị 3.5 trang 36 (Offshore Pipeline Design, Analysis, and Methods). Tất cả các hướng sóng đều phải tính theo lý thuyết sóng Stock 2. Theo yêu cầu đồ án ta tính theo lý thuyết sóng Stock 5. 2.2 Các thông số của sóng. Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 75 +Profil : .)..(..1 1 ∑ = −= n i n txkCosnFk ωη +Chiều dài sóng: 2 2 4 1 2 . (1 ). tanh(2. . / ). 2. g TL a C a C d Lππ= + + +Vận tốc: [ ] .)..(. .. )(... 1 ∑ = −+= n i nx txkCosndkShn dzknChG k V ωω +Gia tốc: 2 1 . . . ( . . ). 2 n x n i k Ca R Sinh k x tω = = −∑ +Vận tốc truyền sóng C: C=[(g/k).(1+a2.C1 + a4.C2 )th(k.d)]1/2. +Tần số vòng ω: ω = C.k + Tính toán vận tốc sóng và dòng chảy hiệu quả. .)/).(.(778,0 286,00022 yDUU e = 2.3 Các kết quả cụ thể. *Tính lặp L và a : BẢNG TÍNH LẶP L VÀ a a f(a) a-f(a) L f(L) L-f(L) d/L F33 F35 F55 C1 C2 0.1440 0.1427 0.0013 117.85 120.06 -2.22 0.47 0.39 1.26 0.35 1.01 1.32 0.1433 0.1427 0.0006 118.95 120.01 -1.05 0.46 0.39 1.27 0.35 1.01 1.32 0.1430 0.1427 0.0003 119.48 119.98 -0.50 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.32 0.1429 0.1427 0.0001 119.73 119.96 -0.23 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.32 0.1428 0.1427 0.0001 119.85 119.96 -0.11 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.90 119.95 -0.05 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.93 119.95 -0.02 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.94 119.95 -0.01 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 -0.01 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 76 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 *Các thông số của sóng : Bảng : Tính toán các thông số sóng Tính toán sóng theo lý thuyết sóng stokes bậc 5 L(m) dtt(m) T(s) H(m) k β (độ) θ (®é) 119.95 55.3 8.7 5.4 0.05 0 270 d/L F22 F24 F33 F35 F44 F55 0.46 0.514796 0.736422 0.394135 1.2689790.354524 0.352253 d/L G11 G13 G15 G22 G24 G33 0.46 1 -0.645524-0.8133870.0114570.512745 -0.003559 d/L G35 G44 G55 d/L C1 C2 0.46 0.101745 0.00039 0 0.4610211.015406 1.325877 k*H/2 G1 G2 G3 G4 G5 a 0.14 0.1408 0.0009 0.0000 0.0000 0.0000 0.1427 Thành phần Un(1-5) U1 U2 U3 U4 U5 Vdc(m/s) Trị số 0.1345 0.0008 0.0000 0.000 0.000 1.06 Thành phần Vn(1-5) V1 V2 V3 V4 V5 Trị số -0.1336 -0.0008 0.0000 0.0000 0.0000 Thành phần Rn(1-5) R1 R2 R3 R4 R5 Trị số 0.26872 0.00298 -0.00007 0.00001 0.00000 * Xác định vậ tốc sóng dòng chảy hiệu quả : Bảng : Xác định các thành phần vận tốc, gia tốc của sóng và dòng chảy TT t(s) C ϖ Vx(m/s) ax(m/s2) Uo(m/s) Ue1(m/s) Ue2(m/s) du/dt Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 77 0 0.00 13.79 0.72 0.215351 0.0000 -1.275 0.970 1.037 0 1 0.29 13.79 0.72 0.21064 0.0069 -1.271 0.967 1.033 -0.031796 2 0.58 13.79 0.72 0.196715 0.0138 -1.257 0.956 1.022 -0.062203 3 0.87 13.79 0.72 0.174185 0.0208 -1.234 0.939 1.004 -0.089891 4 1.16 13.79 0.72 0.14404 0.0277 -1.204 0.916 0.979 -0.113651 5 1.45 13.79 0.72 0.1076 0.0346 -1.168 0.888 0.949 -0.132443 6 1.74 13.79 0.72 0.066463 0.0415 -1.126 0.857 0.916 -0.145447 7 2.03 13.79 0.72 0.022429 0.0484 -1.082 0.824 0.880 -0.152095 8 2.32 13.79 0.72 -0.022576 0.0553 -1.037 0.789 0.844 -0.152095 9 2.61 13.79 0.72 -0.066585 0.0622 -0.993 0.756 0.808 -0.145447 10 2.90 13.79 0.72 -0.107676 0.0691 -0.952 0.725 0.774 -0.132443 11 3.19 13.79 0.72 -0.144056 0.0760 -0.916 0.697 0.745 -0.113651 12 3.48 13.79 0.72 -0.174138 0.0830 -0.886 0.674 0.720 -0.089891 13 3.77 13.79 0.72 -0.196614 0.0899 -0.863 0.657 0.702 -0.062203 14 4.06 13.79 0.72 -0.210503 0.0968 -0.849 0.646 0.691 -0.031796 15 4.35 13.79 0.72 -0.2152 0.1037 -0.845 0.643 0.687 -1.87E-17 16 4.64 13.79 0.72 -0.210503 0.1105 -0.849 0.646 0.691 0.031796 17 4.93 13.79 0.72 -0.196614 0.1174 -0.863 0.657 0.702 0.062203 18 5.22 13.79 0.72 -0.174138 0.1243 -0.886 0.674 0.720 0.089891 19 5.51 13.79 0.72 -0.144056 0.1312 -0.916 0.697 0.745 0.113651 20 5.80 13.79 0.72 -0.107676 0.1381 -0.952 0.725 0.774 0.132443 21 6.09 13.79 0.72 -0.066585 0.1450 -0.993 0.756 0.808 0.145447 22 6.38 13.79 0.72 -0.022576 0.1518 -1.037 0.789 0.844 0.152095 23 6.67 13.79 0.72 0.022429 0.1587 -1.082 0.824 0.880 0.152095 24 6.96 13.79 0.72 0.066463 0.1656 -1.126 0.857 0.916 0.145447 25 7.25 13.79 0.72 0.1076 0.1724 -1.168 0.888 0.949 0.132443 26 7.54 13.79 0.72 0.14404 0.1793 -1.204 0.916 0.979 0.113651 27 7.83 13.79 0.72 0.174185 0.1862 -1.234 0.939 1.004 0.089891 28 8.12 13.79 0.72 0.196715 0.1930 -1.257 0.956 1.022 0.062203 29 8.41 13.79 0.72 0.21064 0.1998 -1.271 0.967 1.033 0.031796 30 8.70 13.79 0.72 0.215351 0.2067 -1.275 0.970 1.037 3.75E-17 Max 0.215351 0.206676 -0.8448 0.970458 1.036985 0.152095 * Xác định các hệ số Re, CD, CL, CM, ở hai trường hợp lắp đặt và vận hành : Bảng : Xác định các hệ số Re, CD, CL, CM, ở hai trường hợp lắp đặt và vận hành TT Trường hợp lắp đặt Trường hợp vận hành Re CD CL CM Re CD CL CM 1 371714 0.70 0.70 1.76 633837.2 0.70 0.70 1.50 2 367640 0.70 0.70 1.76 631496 0.70 0.70 1.50 Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 78 3 361049 0.70 0.70 1.78 624575.1 0.70 0.70 1.50 4 352231 0.70 0.70 1.80 613378.1 0.70 0.70 1.50 5 341570 0.70 0.70 1.82 598396.2 0.70 0.70 1.50 6 329536 0.70 0.70 1.84 580286.1 0.70 0.70 1.50 7 316654 0.70 0.70 1.87 559841.3 0.70 0.70 1.50 8 303489 0.70 0.70 1.89 537956.7 0.70 0.70 1.50 9 290614 0.70 0.70 1.92 515589.7 0.70 0.70 1.50 10 278594 0.70 0.70 1.94 493717.8 0.70 0.70 1.51 11 267951 0.70 0.70 1.96 473296.1 0.70 0.70 1.55 12 259150 0.70 0.70 1.98 455215.6 0.70 0.70 1.59 13 252576 0.70 0.70 1.99 440264.7 0.70 0.70 1.62 14 248513 0.70 0.70 2.00 429094.7 0.70 0.70 1.64 15 247138 0.71 0.71 2.00 422192.1 0.70 0.70 1.66 16 248513 0.70 0.70 2.00 419857.3 0.70 0.70 1.66 17 252576 0.70 0.70 1.99 422192.1 0.70 0.70 1.66 18 259150 0.70 0.70 1.98 429094.7 0.70 0.70 1.64 19 267951 0.70 0.70 1.96 440264.7 0.70 0.70 1.62 20 278594 0.70 0.70 1.94 455215.6 0.70 0.70 1.59 21 290614 0.70 0.70 1.92 473296.1 0.70 0.70 1.55 22 303489 0.70 0.70 1.89 493717.8 0.70 0.70 1.51 23 316654 0.70 0.70 1.87 515589.7 0.70 0.70 1.50 24 329536 0.70 0.70 1.84 537956.7 0.70 0.70 1.50 25 341570 0.70 0.70 1.82 559841.3 0.70 0.70 1.50 26 352231 0.70 0.70 1.80 580286.1 0.70 0.70 1.50 27 361049 0.70 0.70 1.78 598396.2 0.70 0.70 1.50 28 367640 0.70 0.70 1.76 613378.1 0.70 0.70 1.50 29 371714 0.70 0.70 1.76 624575.1 0.70 0.70 1.50 30 373092 0.70 0.70 1.75 631496 0.70 0.70 1.50 * Xác định khối lượng yêu cầu trong hai trường hợp lắp đặt và vận hành : Bảng : Xác định khối lượng yêu cầu ở hai trường hợp lắp đặt và vận hành TT Trường hợp lắp đặt Trường hợp vận hành FD FI FL Wyc1 FD FI FL Wyc2 1 11.94 -0.57 11.94 49.84 21.67 -1.23 21.67 89.82 2 11.68 -1.12 11.68 46.88 21.20 -2.41 21.20 83.85 3 11.26 -1.63 11.26 43.38 20.45 -3.48 20.45 77.02 4 10.72 -2.08 10.72 39.52 19.46 -4.40 19.46 69.68 5 10.08 -2.46 10.08 35.50 18.30 -5.12 18.30 62.23 6 9.38 -2.73 9.38 31.56 17.03 -5.63 17.03 55.06 Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 79 7 8.66 -2.90 8.66 27.89 15.73 -5.88 15.73 48.55 8 7.96 -2.94 7.96 24.70 14.45 -5.88 14.45 43.00 9 7.30 -2.85 7.30 22.13 13.25 -5.63 13.25 38.65 10 6.71 -2.63 6.71 20.31 12.17 -5.17 12.17 35.54 11 6.20 -2.28 6.20 19.29 11.26 -4.55 11.26 33.63 12 5.80 -1.82 5.80 19.09 10.53 -3.69 10.53 33.37 13 5.51 -1.27 5.51 19.67 10.01 -2.60 10.01 34.70 14 5.35 -0.65 5.36 21.03 9.69 -1.35 9.69 37.49 15 5.32 0.00 5.32 23.07 9.58 0.00 9.58 41.52 16 5.35 0.65 5.36 25.35 9.69 1.36 9.69 46.52 17 5.51 1.27 5.51 28.11 10.01 2.66 10.01 52.22 18 5.80 1.82 5.80 31.21 10.53 3.81 10.53 58.34 19 6.20 2.28 6.20 34.48 11.26 4.75 11.26 64.63 20 6.71 2.63 6.71 37.81 12.17 5.43 12.17 70.86 21 7.30 2.85 7.30 41.12 13.25 5.83 13.25 76.83 22 7.96 2.94 7.96 44.28 14.45 5.93 14.45 82.38 23 8.66 2.90 8.66 47.20 15.73 5.88 15.73 87.77 24 9.38 2.73 9.38 49.77 17.03 5.63 17.03 92.57 25 10.08 2.46 10.08 51.87 18.30 5.12 18.30 96.38 26 10.72 2.08 10.72 53.40 19.46 4.40 19.46 98.99 27 11.26 1.63 11.26 54.25 20.45 3.48 20.45 100.20 28 11.68 1.12 11.68 54.34 21.20 2.41 21.20 99.89 29 11.94 0.57 11.94 53.64 21.67 1.23 21.67 98.02 30 12.03 0.00 12.03 52.12 21.83 0.00 21.83 94.62 Max 12.03 2.94 12.03 54.34 21.83 5.93 21.83 100.20 PHỤ LỤC 2 : TÍNH ỔN ĐỊNH ĐOẠN CONG LÕM. P =1020.27 (N/m) α =12 (độ) ho = dtt =53.3 (m) H= 80000 (N) n = 0.033148 (1/m) M1 = 379198.9 (Nm) l L R y' β Δ h h h+Δh x y" σ So sánh (m) (N) (rad) (m) (m) (m) (m) (1/m) (N/m2) σ ≤η [σ ] 100.0 3.31 27706 0.41 23.7 12.0 24.4 36.4 ktm ktm ktm ktm 100.5 3.33 27755 0.42 24.0 12.4 24.8 37.2 ktm ktm ktm ktm 101.0 3.35 27803 0.42 24.3 12.8 25.2 38.0 ktm ktm ktm ktm 101.5 3.36 27851 0.43 24.6 13.3 25.6 38.9 ktm ktm ktm ktm 101.0 3.35 27803 0.42 24.3 12.8 25.2 38.0 ktm ktm ktm ktm Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 80 101.5 3.36 27851 0.43 24.6 13.3 25.6 38.9 ktm ktm ktm ktm 102.0 3.38 27898 0.44 24.9 13.7 26.0 39.7 ktm ktm ktm ktm 102.5 3.40 27945 0.44 25.2 14.1 26.5 40.6 ktm ktm ktm ktm 103.0 3.41 27990 0.45 25.6 14.6 26.9 41.5 ktm ktm ktm ktm 103.5 3.43 28035 0.45 25.9 15.0 27.3 42.3 ktm ktm ktm ktm 104.0 3.45 28079 0.46 26.2 15.5 27.7 43.2 ktm ktm ktm ktm 104.5 3.46 28123 0.46 26.5 16.0 28.2 44.1 ktm ktm ktm ktm 105.0 3.48 28165 0.47 26.8 16.4 28.6 45.0 ktm ktm ktm ktm 105.5 3.50 28207 0.47 27.1 16.9 29.0 46.0 ktm ktm ktm ktm 106.0 3.51 28249 0.48 27.4 17.4 29.5 46.9 ktm ktm ktm ktm 106.5 3.53 28290 0.48 27.8 17.9 29.9 47.8 ktm ktm ktm ktm 107.0 3.55 28330 0.49 28.1 18.4 30.4 48.8 ktm ktm ktm ktm 107.5 3.56 28369 0.50 28.4 18.9 30.8 49.7 ktm ktm ktm ktm 108.0 3.58 28408 0.50 28.7 19.4 31.3 50.7 ktm ktm ktm ktm 108.5 3.60 28446 0.51 29.0 19.9 31.7 51.7 ktm ktm ktm ktm 109.0 3.61 28484 0.51 29.3 20.4 32.2 52.7 ktm ktm ktm ktm 109.5 3.63 28521 0.52 29.7 21.0 32.7 53.7 49.297 0.008 2.98E+08 Tm 110.0 3.65 28558 0.52 30.0 21.5 33.2 54.7 ktm ktm ktm ktm 110.5 3.66 28593 0.53 30.3 22.0 33.6 55.7 ktm ktm ktm ktm 111.0 3.68 28629 0.53 30.6 22.6 34.1 56.7 ktm ktm ktm ktm 111.5 3.70 28664 0.54 31.0 23.2 34.6 57.7 ktm ktm ktm ktm 112.0 3.71 28698 0.55 31.3 23.7 35.1 58.8 ktm ktm ktm ktm 112.5 3.73 28731 0.55 31.6 24.3 35.6 59.8 ktm ktm ktm ktm 113.0 3.75 28764 0.56 31.9 24.9 36.1 60.9 ktm ktm ktm ktm 113.5 3.76 28797 0.56 32.3 25.4 36.5 62.0 ktm ktm ktm ktm 114.0 3.78 28829 0.57 32.6 26.0 37.0 63.1 ktm ktm ktm ktm 114.5 3.80 28861 0.57 32.9 26.6 37.6 64.2 ktm ktm ktm ktm 115.0 3.81 28892 0.58 33.2 27.2 38.1 65.3 ktm ktm ktm ktm 115.5 3.83 28922 0.59 33.6 27.8 38.6 66.4 ktm ktm ktm ktm 116.0 3.85 28952 0.59 33.9 28.4 39.1 67.5 ktm ktm ktm ktm 116.5 3.86 28982 0.60 34.2 29.1 39.6 68.7 ktm ktm ktm ktm 117.0 3.88 29011 0.60 34.6 29.7 40.1 69.8 ktm ktm ktm ktm 117.5 3.89 29040 0.61 34.9 30.3 40.6 71.0 ktm ktm ktm ktm 118.0 3.91 29068 0.61 35.2 30.9 41.2 72.1 ktm ktm ktm ktm 118.5 3.93 29096 0.62 35.5 31.6 41.7 73.3 ktm ktm ktm ktm 119.0 3.94 29123 0.63 35.9 32.2 42.2 74.5 ktm ktm ktm ktm 119.5 3.96 29150 0.63 36.2 32.9 42.8 75.7 ktm ktm ktm ktm 120.0 3.98 29176 0.64 36.5 33.6 43.3 76.9 ktm ktm ktm ktm 120.5 3.99 29202 0.64 36.9 34.2 43.9 78.1 ktm ktm ktm ktm 121.0 4.01 29228 0.65 37.2 34.9 44.4 79.3 ktm ktm ktm ktm 121.5 4.03 29253 0.66 37.6 35.6 45.0 80.5 ktm ktm ktm ktm Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 81 122.0 4.04 29278 0.66 37.9 36.3 45.5 81.8 ktm ktm ktm ktm 122.5 4.06 29302 0.67 38.2 37.0 46.1 83.0 ktm ktm ktm ktm 123.0 4.08 29326 0.67 38.6 37.7 46.6 84.3 ktm ktm ktm ktm 123.5 4.09 29350 0.68 38.9 38.4 47.2 85.6 ktm ktm ktm ktm 124.0 4.11 29373 0.68 39.2 39.1 47.8 86.9 ktm ktm ktm ktm 124.5 4.13 29396 0.69 39.6 39.8 48.4 88.2 ktm ktm ktm ktm 125.0 4.14 29418 0.70 39.9 40.5 48.9 89.5 ktm ktm ktm ktm 125.5 4.16 29441 0.70 40.2 41.3 49.5 90.8 ktm ktm ktm ktm 126.0 4.18 29462 0.71 40.6 42.0 50.1 92.1 ktm ktm ktm ktm 126.5 4.19 29484 0.71 40.9 42.7 50.7 93.4 ktm ktm ktm ktm 127.0 4.21 29505 0.72 41.3 43.5 51.3 94.8 ktm ktm ktm ktm 127.5 4.23 29526 0.73 41.6 44.2 51.9 96.1 ktm ktm ktm ktm 128.0 4.24 29546 0.73 41.9 45.0 52.5 97.5 ktm ktm ktm ktm 128.5 4.26 29566 0.74 42.3 45.8 53.1 98.8 ktm ktm ktm ktm 129.0 4.28 29586 0.74 42.6 46.5 53.7 100.2 ktm ktm ktm ktm H l R Δ h h x y"=1/ ρ σ σ So sánh (N) (m) (N) (m) (m) (m) (1/m) (m) (N/m2) σ ≤η [σ 80000 109.5 28521 21.0 32.7 53.7 0.08 127.502.98E+08 Tm Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 82 Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 83