Resered Bouyancy - độ nổi dự trữ trong qui trình lắp đặt biển

Trong tính toán Uppending & Floatation cho kết cấu CTB thép ở cả hai giai đoạn tính toán: tính toán trong giai đoạn Detail engineering (tính bởi nhà thầu thiết kế chi tiết, chấp nhận bởi CA và Client) và tính toán trong giai đoạn thi công biển (tính bởi nhà thầu T&I, chấp nhận bởi MWS và Client) thì yêu cầu một hệ số độ nổi dự trữ - Resered Bouyancy (RB) khi kết cấu đặt trong nước trong quá trình lắp đặt. Các tài liệu liên quan đến RB được đề cập trong Noble Denton guideline, API, các tài liệu của các cty làm MWS...).

Câu hỏi đặt ra là:
1. Khi nào cần xét tới RB?
2. Công thức, cách tính?
3. RB trong khoảng giá trị nào thì được chấp nhận?
4. Các biện pháp để điều chỉnh RB trong kết cấu Chân đế CTB thép cố định?

mời các AE bình luận.

 

Dựa trên giới hạn hiểu biết của mình tôi xin trả lời các câu hỏi của Adata như sau:
1. Dự trữ nổi là yêu cầu bắt buộc đối với các kết cấu chân đế thép được thi công lắp đặt bằng phương pháp mà trong quá trình lắp đặt có ít nhất một giai đoạn kết cấu tự nổi trên mặt nước:
a) Phương pháp truyền thống: cẩu kết cấu từ xà lan xuống nước, để kết cấu tự nổi, sau đó quay lật và cuối cùng đưa vào vị trí, đóng cọc (horizontal lift, free floatation, upending, setting down, on-bottom stability & pile driving)
b) Phương pháp launching: Launching from launch barge, free floatation, upending, setting down, on-bottom stability & pile driving.
2. Công thức và cách tính:
a) Gọi B là tổng lực đẩy nổi lên kết cấu nếu kết cấu nằm hoàn toàn trong nước thì B chính là phần thể tích mà kết cấu chiếm chỗ trong nước nhân với trọng lượng riêng nước biển (1025kg/m3). Gọi W là tổng trọng lượng kết cấu bao gồm các kết cấu chính và kết cấu phụ trợ. Độ dự trữ nổi (RB) khi đó được tính theo công thức: RB=(B-W)/B. Nếu RB>0 có nghĩa là kết cấu có độ dự trữ nổi, nếu RB<0 có nghĩa là kết cấu không có dự trữ nổi (chìm trong nước).
b) Cách tính: Cách tính đơn giản nhất với các bạn sử dụng phần mềm như SACS là gán một độ sâu nước lớn hơn chiều cao công trình để làm sao kết cấu chìm hoàn toàn trong nước sau đó gán các điều kiện flooded/non-flooded cho các member cụ thể tùy thuộc vào điều kiện làm việc thực tế của kết cấu trong lúc thi công. Ví dụ: caisson thì nên gán là flooded, legs thì nên gán là non-flooded, etc. Rồi chạy module seastate, kiểm tra phần output sẽ tìm được giá trị lực đẩy nổi lên phần kết cấu chính có trong mô hình (modelled items). Dối với unmodelled items tức là một số kết cấu phụ trợ không có trong mô hình thì các bạn phải tính bằng tay rổi tổng hợp vào kết quả trên để ra tổng lực đẩy nổi lên toàn bộ kết cấu. Sử dụng module floatation cũng có thể xuất ra ngay kết quả RB. Nếu muốn chính xác hơn các bạn có thể sử dụng các phần mềm CAD để xuất ra thể tính bao ngoài của toàn bộ các member trên kết cấu rồi tổng hợp lại.
Đối với W thì các bạn có thể dựa vào báo cáo kiểm soát trọng lượng (WCR) hoặc mô hình tính toán để xuất ra.
Có được B & W các bạn lắp vào công thức trên rồi "xoẹt" một cái là ra kết quả RB.
3. Về câu hỏi giá trị RB nào được chấp nhận thì ở đây các bên quyết định là Chủ đầu tư, MWS và CA. Thông thường RB >=10% cho intact condition và >=5% cho damaged condition là có thể được chấp nhận.
4. Các biện pháp điều chỉnh RB: Người ta cần phải điều chỉnh RB khi không đạt giá trị yêu cầu như nói ở trên hoặc phân bổ lực đẩy nổi quá lệch dẫn đến các góc roll, pitch quá lớn ảnh hưởng đến khả năng thi công hoặc kết cấu có điểm thấp nhất chạm hoặc quá gần đáy biển (seabed clearance >=5m). Khi đó cần phải bố trí lại kết cấu, có thể sử dụng gỗ làm mudmat thay cho thép hoặc gắn thêm các buoyancy tank ở các vị trí giúp kết cấu cân bằng, bịt kín một số member như là riser, caisson chẳng hạn. Hoặc giải pháp có thể là kết hợp các phương pháp trên.
Cheers!

 

hoangtu:
- Nếu quá trình Lifting và sau đó uppending dùng 2 Block của cẩu: Uppending trên không khí và dưới nước về thao tác hoàn toàn giống nhau. Chỉ khác nhau là nhúng chân đế vào trong nước rồi Uppending thì do có lực đẩy nổi nên giảm đựoc tải một phần nhưng việc tháo ma ní và Sling khó khăn hơn.
- Nếu quá trình Uppending chỉ dùng 1 Block của cẩu ( qui trình uppending có trạng thái nổi ngang tự do - horizontal free floating): Đương nhiên phải uppending trong nước.

Thông thường người ta nói Uppending bằng một trong 2 lựa chọn: 01 Block và 02 Block là diễn đạt đủ hết ý của qui trình uppending sẽ bao gồm trong đó. Việc nói "uppending in air" là do một vài bác nhà ta tự "sáng tạo" ra cách gọi đó thôi, thật ra nói vậy không diễn đạt đủ ý.
chúc vui

 

Đồng ý với Adata, thực tế thì thao tác upending ngoài biển diễn ra rất từ từ nhằm hạn chế tối đa dynamic effect nên tốt hơn hết là upending một phần cho đến phần lớn trong nước để lợi dụng sức cản của nước và lực đẩy nổi nhằm giảm tải cho cẩu và giảm hiệu ứng động lên toàn hệ. VSP là chuyên gia làm upending nửa dưới nước nửa trên không khí với cẩu Hoàng Sa (double hook). Adata có tấm hình nào post lên cho các bros tham khảo.
Cheers!

 

Một số hình ảnh tham khảo về Jacket upending in water và Jacket upending in air, ngoài biển thì thường làm in-water để giảm hiệu ứng tác đông lên hệ-rất khó kiểm soát, trong khi đó Jacket upending in air áp dụng trong một số trường hợp ở trên bờ-đối với jacket kích thước nhỏ.