Dynamic Lifting Analysis

Trong thi công lắp đặt biển bài toán tính cẩu hàng trong điều kiện động (Dynamic lifting analysis) áp dụng trong một số trường hợp khi mà hệ kết cấu khá nhạy cảm với điều kiện môi trường (sensitive structure) và yếu tố phi tuyến trong điều kiện môi trường là trội.
Đặc biệt cá nhân mình thấy bài toán áp dụng trong một số trường hợp sau tỏ ra khá hiệu quả (cả về mặt kỹ thuật và kinh tế):

a) Khi cẩu lắp đặt biển mà tải trọng bản thân của kết cấu chiếm khoảng trên 80% capacity của cẩu (ở bán kính cẩu đã xác định), khi đó nếu lấy hệ số động Dynamic Application Factor (DAF) theo các tiêu chuẩn thông dụng cho lifting (ví dụ theo các code API, DNV, ISO 19902, NORSOK) thì tải trọng cẩu (Load to lift) sẽ vượt quá capacity của cẩu. Và khi đó nếu vẫn muốn tiến hành mã cẩu đó thì cần thực hiện bài toán Dynamic Lifting Analysis.
Về cơ bản là trong trường hợp này sẽ tính toán cụ thể giá trị hệ số động sinh ra do các yếu tố môi trường biển cụ thể tại xung quanh thời điểm lắp đặt, giá trị này thường nhỏ hơn giá trị DAF lấy theo các code, kèm với đó là kết quả về giới hạn điều kiện biển cho mã cẩu.

b) Khi tiến hành cẩu kết cấu trong nước – Lifting through water (ví dụ khi upending chân đế trong nước, khi tính toán kiểm tra kết cấu chân đế va vào ông dẫn hướng khi set down hoặc khi lắp đặt kết cấu như Mid water arch, template, subsea, vv.
Có thể nói bài toán là sự kết hợp đồng thời của kiến thức Structure và Naval.
Codes: API RP 2A WSD – Recommend practice for planning, designing and construction Fixed offshore platform-Working stress design và API RP 2SK – Design analysis station keeping system for floating structure.

Trình tự:

I) Modeling: Hiện tại SACS 5.7 và MOSES 2015 bản enterprise hỗ trợ rất mạnh trong việc modeling cho hệ cẩu dạng này, bao gồm model cho tàu cẩu + kết cấu. Hình bên dưới là ví dụ cho modeling hệ gồm: Tàu cẩu + hệ neo + kết cấu.

ii) Thông số đầu vào về điều kiện môi trường biển – sea state condition: Điều kiện song (Hs, Tp theo wave heading), wind speed. Ngoài ra có thêm điều kiện dòng chảy nếu phải nhúng kết cấu vào trong nước. Các giá trị này được lấy ngẫu nhiên để kiểm tra ứng với điều kiện môi trường dự báo ở thời điểm lắp đặt.
Ngoài ra Các điều kiện liên quan tới limiting motion của tàu cẩu dùng để đối chiếu (Roll angle, pitch, heave) trong quá trình tính lặp.

iii) Tính toán theo miền thời gian – time domain analysis theo thông số đầu vào nêu trên.

iv) Kết quả bao gồm:
+ DAF = kết quả lực căng ở dây cáp chính (MAINL) trong model vừa dựng / Static load trong bài toán tính static lifting
+ Motion của tàu cẩu: Ứng với mỗi giá trị đầu vào Hs và Tp sẽ cho kết quả motion tàu. Giá trị Hs được lựa chọn để làm căn cứ tiến hành việc lifting là giá trị mà tại đó khi so sánh thấy điều kiện limiting motion thỏa mãn, tải trọng động không vượt quá capacity của cẩu.

Ví dụ: Kết quả như trong hình cho thấy hệ số động DAF = 1.048 ứng với chiều cao sóng Hs = 1.4m. Khi đó tải động là 2318.7 MT ( tương đương 96% capacity của cẩu). Khi thực hiện mã cẩu giá trị chiều cao sóng Hs sẽ phải theo dõi và dự báo chặt chẽ để đảm bảo không vượt quá điều kiện môi trường cho phép.

 

Có thể bạn chưa đọc kỹ hoặc chưa hiểu basis của vấn đề. Mục đích chính của bài toán với trường hợp cái kết cấu như trong hình là tìm ra điều kiện môi trường tương ứng để có được DAF càng nhỏ càng tốt bạn ạ. Cụ thể là tìm ra Hs =1.4m thì DAF =1.048 khi đó có thể tiến hành cẩu khối topsite có static weight = 2213 MT bằng cái cảu có capacity là 24111 MT ( ở Radius đã xét trước). Để dễ hiểu hơn thì bạn có thể tự đi tìm câu trả lời cho câu hỏi sau đây: có thể cẩu lắp offshore cho khối thượng tầng nặng 2213 Mt static weight bằng cẩu nổi có capacity 2411 MT được không?

 

DAF ảnh hưởng bởi: Các thông số kích thước tàu, trạng thaid làm việc ( draft, trim angle) và các điều kiện môi trường biển bao gồm Hs và Tp theo wave heading, current và wind speed như đã nói trong topic.
Đây là dự án mình trực tiếp tham gia thực hiện và đã lắp đặt thành công cách đây 1 năm.
Chỉ bằng bài toán này nhà thầu đã tiết kiệm được chi phí tính bằng triệu usd vì ko phsir thay tầu cảu khác.
Ở những vùng biển tĩnh ( Benign water) như biển Andaman, Java, Caspian, ect thì chiều cao sóng thường xuyên dưới 1m đồng chí ạ. Hơn nữa thì có dự báo thời tiết cập nhật liên tục hàng giờ và có thiết bị monitor sóng ngay tại vị trí lắp đặt nên ngày nay ngươig ta cũng không cần phải cầu trời khấn phật nữa
Chúc vui

 

Mình đang luận về topic kỹ thuật rất nghiêm túc mà sao đồng chí bìn luận dây cà ra dây muống khiến mình không hiểu ý đồng chí lắm.
Tuy nhiên xin đáp lại vấn đề kỹ thuật như sau:
1. Ông bạn đó của đ/c nói đúng. Và xuyên suốt bài toán mình trình bày đã diễn đạt điều đó.
2. Mình chưa tìm được dự án nào có tên là "Gì Đó" và cũng không biết quí danh của đồng chí. Hơn nữa thì ở trên bạn vừa nói DAF = 1.048 là không thuyết phục??? Căn cứ gì mà phán vậy? Rồi bạn tín toán cẩu kết cấu có Net weight = 550 Mt bằng cái cẩu có capacity 580 MT bằng tiêu chuẩn nào và qui trình sao thiwr nói cho ae tham khảo với.
3. Bạn nói đúng và mình cũng chưa bao giờ nói chỉ có MOSES 2015 mới thực hiện được bài toán này theo như đồng chí vừa gán ghép. Ngoài ra thì model mình trích dẫn trong topic thực hiện năm 2014 đó, dùng MOSES bản cũ

 

Theo mình hiểu thì ý của cái ông Big 5 đó là: Nếu tính tựa tĩnh thì phải quan tâm DAF vì DAF là một thông số đầu vào, tính động ( Dynamic analysis) thì không cần quan tâm DAF là vì khi tính động thì input data hiển nhiên không có Daf mà DAF là một trong số những kết quả bạn có được khi tính động ( như trong topic là kết quả DAF có được khi tính động là 1.048.

Về cái ví dụ dùng cẩu 580 MT capacity để lắp đặt cái chân đế nặng 550 MT: Không hiểu bạn tính toán theo một tiêu chuẩn nào?
Lý do đơn giản là cái cẩu có capacity 580 MT thì trọng lượng của cái Hook và cáp ( Hook & Reeving weight ) ít nhất khoảng 40Mt. Như vậy Net load = 550 + 40 = 590 MT đã vượt quá khả năng của cẩu. Chưa tính tới việc phải xét tới ảnh hưởng của yếu tố động.

 

??? không hiểu, tính động mà không quan tâm đến DAF ?

 

Mình duễn đạt lại ý của câu nói đồng chí Big5 gì đó nói, bạn cần phải đọc cả câu. Tính tựa tĩnh thì khai báo đầu vào phải có giá trị DAF bằng bao nhiêu đó ( Ví dụ với bài toán lifting in air như trong topic thì theo DNV hoặ ISO 19902 2007 thì với cái kết cấu có trọng lượng như vậy thì DAF =1.1). Còn khi tính động thì DAF là một trong những kết quả của bài toán và vì thế hiển nhiên trong các thông số đầu vào khi tính động không có DAF, khai báo thông số kết cấu và điều kiện môi trường xong thì phần mềm tự kiểm tra kết cấu cho luôn bạn không cần phải nhìn xem DAF bằng bao nhiêu nữa tức là " Mày (you)quan tâm trường hợp đó làm gì" đó.
Tiện thể thì bài toán này ở mấy nhà thầu lắp đặt biển lớn ( của tư bản) họ tính toán khá nhiều còn ở Vũng Tàu thì bài toán nói trong topic còn khá lạ lẫm. Bác nào nói là tính cái này ở Vũng tàu rồi thì vô đây mình xin tiếp lời đối chứng!

 

Bigcrab: Mình thấy bạn nên trả lời câu hỏi của o0o về việc bạn làm thế nào để cẩu 550t bằng cẩu 580t thì hơn là đi nói kiểu chọc ngoáy và chụp mũ bạn ạ.
Đây là forum kỹ thuật!

 

Mình không có nói vấn đề nó khó hay phức tạp mà chỉ nói hiện tại bài toán Dynamic lifting ở VT là còn rất mới và chưa có dự án nào thực hiện. Đó là nhận xét của mình qua thời gian đã tham gia các dự án và biết rõ chứ ko phải nói khơi khơi hay là có ý dìm hàng như một số.
Còn về ví dụ lắp đặt mấy cái kết cấu như đc Bigcrab vừa nói là rất ít rằng ae ít có cơ hội tính toán? Xin thưa là thực tế dự án đã làm liên quan tới dạng này quá nhiều luôn. Chỉ tính riêng ở Vsp từ năm 2010 tới nay đã lắp một số kết cấu dạng này là: PLEM HẢI SƯ TRẮNG, Mid water arch cho HOANGLONG JOC, rồi Jacket docking ( kiểm tra va chạm của Jacket với ống dẫn hướng hoặc đầu giếng hiện hữu khi lắp đặt) thì nhiều vô kể ( ví dụ Song Doc A, Dong Do WHP, STV NE) vv

 

Theo dõi các bác tranh luận, thấy có một câu hỏi ngắn khá hay là:
Tại sao từ trước tới giờ không biết bao nhiêu là dự án thực hiện thành công mà không cần phân tích dynamic factor như bác adata/o0o đề cập.
Như vậy những dự án tương tự tiếp theo cũng không cần tính toán làm gì cho phức tạp và tốn kém?

 

Qua đọc bài viết của bác oOo và của các bác khác bàn tán xung quanh chủ đề thì em hoàn toàn đồng ý với bác oOo và muốn nhấn mạnh thêm là đây là bài toán lifting in air, ngoài ra còn bài toán lifting a structure thru wave/splash zone có tên gọi khác là dynamic lowering analysis mà em đã có chia sẻ ở một topic khác như link dưới đây, mong các bác đọc tham khảo thêm.

http://offshore.vn/threads/7274?ase...resentation-amp-Video-File-&p=19675#post19675

Em cũng muốn nói rõ thêm là bài toán dynamic lifing này của bác sẽ phải phân tích 2 giai đoạn như sau:

1. Lifting the structure off a cargo barge: trong giai đoạn này DAF thường lớn, có thể tới ~1.3 nhưng crane không take 100% load mà một phần load vẫn còn nằm trên sà lan (grillage), do đó calculated dynamic hook load < crane hook capacity (dynamic). Tuy vậy vẫn phải phân tích để xác định max crane boom tip vertical motion (heave, absolute value <=1m) và crane cross angle <=1degree max allowable value trong các seastates đang phân tích.
<hook load="" capacity="" (dynamic).="" trường="" hợp="" này="" không="" phải="" là="" governing="" tuy="" vậy="" tính="" toán="" để="" xem="" xét="" maximum="" boom="" tip="" vertical="" motion="" (heave,="" absolute="" value="" <="1m)" và="" crane="" cross="" angle="" limit="" of="" 1degree="" áp="" dụng="" với="" hầu="" hết="" các="" loại="" vessel.

2. Installation, DAF nhỏ hơn mà cụ thể là như bác nói, chỉ 4, 5% có khi 2% với một số seastates (Hs, Tp, Heading) nhất định. Trường hợp này thường là governing bởi nó cho ta biết được ở trong điều kiện thời tiết nào thì mới tiến hành việc lift (operability limits).

Em có giải thích mục đích của bài toán dynamic lifting analysis này và khi nào cần phải làm do đó mình không nên tranh luận kiểu chọc tức nhau nữa, và cũng cần nói rõ hơn là đây là tính toán dynamic lifting để phục vụ thi công lắp đặt chứ không phải tính toán để phục vụ thiết kế kết cấu, vì nếu em là nhà thầu thi công thì kết cấu bác đưa em lắp đặt nó phải đảm bảo đk bền rồi, em chả rảnh mà đi phân tích xem nó có ok hay không mà chỉ tập trung vào tính toán để làm sao lắp đặt an toàn là được.</hook>

 

Như đã nói trong phần mở đầu nói về topic này, việc tính toán Dynamic Lifting Analysis cần phải tiến hành khi:

1) Trường hợp cẩu mà kết cấu hoàn toàn không chạm mặt nước (ví dụ cẩu lắp topsides) – lifting in air

- Khi cẩu nhấc một khối kết cấu khá nhạy cảm, ví dụ như cẩu lắp đặt cái Topsides đi kèm cần đuốc (vent boom) hoặc kèm cái cần cẩu trên topside mà các kết cấu này có giới hạn dao động cho phép. Khi ấy nếu không tiến hành modeling như mô tả trong topic thì đương nhiên bạn không thể xác định được khi cẩu thì dao động của cái vent boom / crane ra làm sao; có một giải pháp nếu không tính động trường hợp này là sẽ lấy điều kiện biển rất “tĩnh” khi thực hiện mã cẩu, tuy nhiên thì việc này thường sẽ kéo theo chi phí cho việc standby tàu cẩu để đợi thời tiết tốt rất cao.
- Khi cẩu một khối kết cấu mà nếu áp dụng DAF theo các codes hiện hành (ISO 19902-2007, DnV Rules for marine operations, …vv) thì giá trị Load to lift = Net Weight x DAF x (một số hệ số khác) > Capacity của cẩu. Nếu không muốn phải thay đổi tàu cẩu khác lớn hơn thì có thể xem xét tính động cụ thể để tìm cách giảm giá trị DAF để có thể cẩu (đương nhiên là khi giảm DAF thì điều kiện biển sẽ phải “tĩnh” hơn)
Ta biết là giá trị DAF phụ thuộc vào điều kiện môi trường và hình dáng của tàu cẩu + kết cấu. Trong khi đó giá trị DAF qui định trong các codes không thể nào thể hiện chi tiết từng trường hợp cụ thể của điều kiện môi trường và hình dáng con tàu, DAF trong codes sẽ lấy theo giá trị trung ở điều kiện tác động bất lợi nhất để có thể bao quát hết, do vậy khi tính Dynamic lifting cụ thể trong một số trường hợp (với điều kiện biển tốt và con tàu có hình dáng kháng chuyển động tốt ) sẽ cho giá trị DAF nhỏ hơn nếu lấy theo Codes.

2)Trường hợp cẩu kết cấu có chạm mặt nước (ví dụ cẩu kết cấu subsea khi lắp đặt, khi upending kết cấu khối chân đế trong nước) – Lifting / Lower through water
Nếu xét theo ISO 19902-2007 hoặc DnV rules cho phần lifting thì việc tiến hành tính toán Dynamic lifting trong trường hợp này LÀ BẮT BUôC, trong các codes này với phần lifting through water chỉ đưa ra idea về các yếu tố cần xem xét chứ không đưa ra giá trị DAF cụ thể (xem trích ảnh bên dưới cho phần Lifting qui định trong ISO, phần khoanh vuông đỏ là cho phần lifting through water).
Về câu hỏi tại sao không tính nhưng vẫn cẩu thành công: Có thể là nhà thầu lắp đặt biển đã lấy hệ số DAF rất cao (mặc dù không theo cơ sở nào để biết nó to hay bé) và khi cẩu lắp thì đòi hỏi điều kiện biển rất tĩnh. Tất nhiên như vậy sẽ kéo theo chi phí rất lớn (chi phí mua vật liệu / dây cáp / ma ní to hơn so với yêu cầu, chi phí để standby tàu cẩu/ nhân lực để đợi thời tiết tốt, vv) hoặc với trường hợp Net Weight của kết cấu sát với Capacity của tàu cẩu như trong ví dụ trong topic thì nhà thầu sẽ phải đi thuê cái tàu cẩu khác to hơn để thực hiện.

 

Chốt lại là:
*
Tính DAF là để tính giảm chi phí, chứ không phải làm phức tạp và tốn kém thêm như real-07 đã nói.
Đắt hơn phần thuê tư vấn thiết kế làm ra mấy report về hệ số DAF và các recommendation, nhưng sẽ tiết kiêm được rất nhiều tiền thuê tàu cẩu và cách thức tổ chức thi công.
*

 

bác Khong chốt lại một câu gọi là "Xưa như trái đất" và rất hay. Like

 

Ông này từ đầu tới cuối chủ đề comment rất dài nhưng vòng vo tam quốc như chị em và không thấy có tí giá trị hay thông tin nào về kỹ thuật cả.
Tếu nhất là tuyên bố không cần tính vì không có kết cấu nào dạng đó . Kiểu giống như năm 2012 ở VSP hạ thúy chân đế hơn 7000 tấn cho BDPOC rồi nhưng đến năm 2013 trong một hội thảo khoa học có một lãnh đạo "nhớn" ở cái gọi là trung tâm nghiên cứu hàng đầu của VSP ấy tuyên bố là bãi của VSP tới thời điểm này (2013) chưa thể hạ thủy được chân đế 5000 tấn