Mô hình Sling Trong Sacs

Anh em cán bộ kỹ sư CTB, nhất là những người làm ở site việc tính toán lifting phải gọi là chuyện thường ngày. Việc tham gia tính toán thi công hoặc giám sát các mã cẩu lớn nhỏ trên công trường đã trở thành chuyện thường như họp chợ ở Phường.
Thế nhưng khi mô hình bằng phần mềm Sacs để phân tích bài toán lifting thì không ít bạn sẽ vướng vào việc khai báo thể nào cho phần tử sling (dây cẩu), bới trong Sacs không có loại tiết diện này.
Theo kinh nghiệm thì sling sẽ được chọn dựa vào khả năng chịu tải của dây do nhà sản xuất quy định và có hệ số an toàn khá cao (~7 lần), do đó với Sling chúng ta chỉ cần quan tâm tới lực dọc lớn nhất xuất hiện trong quá trình cẩu để chọn dây dựa vào catalogue của nhà sản xuất.
từ đó chúng ta chỉ khai báo sling như một member tubular bình thường và không kiểm tra ứng suất khi xem kết quả chạy.
Hình ảnh dưới đây sẽ hướng dẫn cách gán member sling trong Sacs.

 

Nghe nói admin khi ở PVMS tính toán cẩu nhiều lắm, đề nghị anh cho một bài về quy trình tính toán lifting nhé.

 

Thực ra chúng ta có thể sử dụng GAP member dạng tension only trong SACS để mô hình sling nhưng làm như vậy bài toán lifting trở nên phức tạp hơn mà không cần thiết. Đơn giản chúng ta mô hình các sling bằng member có tiết diện và material thích hợp rồi release liên kết ở 2 đầu để thành thanh 2 đầu khớp, như vậy sẽ chỉ tồn tại lực dọc (tất nhiên là lực kéo) trong thanh mà thôi. Mô hình như vậy đã phản ánh đúng bản chất làm việc của sling là ok rồi.

 

Thấy cái hình của admin là lifting 4 móc sao có nhiều dây cáp quá vậy? Có phải là tính CoG Shift không? Liên quan đến việc CoG shift có bạn nào có thể cho biết khi nào thì phải tính CoG Shift?

 

Chúng ta phải tính CoG shift vì có sự sai lệch giữ CoG trong mô hình tính (SACS, SAP...) với vị trí CoG trong thực tế vì trong khi mô hình chúng ta đã giả thiết một số thứ như CoG của thiết bị, một số thành phần không có trong mô hình, v.v.. vì vậy đề phòng ngừa sự sai khác này dẫn đến sai lệch giữa lực căng cáp thực tế và tính toán gây nguy hiểm cho công trình vì lựa chọn sai cáp, thiết kế sai padeye hoặc trunnion, shackle, v.v. Trong DNV rule for marine operation có quy định cụ thể về CoG envelope & một số yếu tố khác phải kể đến khi tính lifting.~^o^~

 

Thì về bản chất CoG shift là như vậy nhưng ý mình muốn hỏi là có bắt buộc phải tính CoG shift không? Chúng ta làm việc theo tiêu chuẩn, quy phạm. Vậy có tiêu chuẩn nào không nhắc đến việc tính CoG shift không? Mình "nghe nói" hình như là áp dụng API RP-2A WSD thì không phải tính CoG shift. Các bạn thấy điều đó có đúng không?

 

Tùy vào spec của chủ đầu tư nhưng thông thương CoG shift là bắt buộc khi tính lifting. Đặc biệt khi spec của CDT co yeu cau phai ap dung DNV rule for marine operation. Trong API RP2A không có quy định chi tiết cho tính toán lifting mà chỉ có quy định về hệ số động (DAF) để kiểm tra các phần tử kết cấu trong khi CoG shift chỉ có ý nghĩa cho thiết kế và lựa chọn rigging arrangement thôi. Không nên hiểu sai rằng API RP 2A không quy định cụ thể cho CoG shift có nghĩa là khi áp dụng API RP 2A thì không cần tính CoG shift.

 

Cái này lại phải đợi bạn khác đọc kỹ API RP-2A WSD 2.4.2b, bạn BrianNg hình như mới chỉ đọc 2.4.2c thôi. CoG shift là Static load chứ không phải là Dynamic load nên DAF không phải là để giải quyết trường hợp này. Chúng ta không nên hiểu "suy diễn" luật, không áp dụng nhiều luật chồng lên nhau để giải quyết một tội danh. Bạn admin "nghe nói" là có nhiều kinh nghiệm trong chuyện này cho anh em vài lời cho sáng tỏ vấn đề xem nào. Có bạn nào có kinh nghiệm xin chỉ giáo thêm.

 

Bạn SEASTAR lại hiểu nhầm ý tôi rồi. Tôi không ám chỉ bạn hiểu sai API RP 2A mà chỉ muốn nói răng hiện nay nhiều bạn hiểu sai là khi áp dụng DAF theo t/c API RP 2A thì không cần xem xét tới CoG shift nữa vì không thấy chỗ nào nói đến CoG shift trong API cả, đó là một sai lầm. Còn static hay dynamic thì thực ra các tính toán lift hiện nay đều quy về quasi-static cả bằng việc áp dụng hệ số DAF vào tổ hợp tải trọng. Nếu bạn đọc kỹ mục 2.4.2b thì bạn sẽ thấy API quy định là CoG của cargo phải nằm bên dưới tổng vector cảc lực hướng lên tác dụng vào cargo, cụ thể ở đây là các lực căng trong sling. Như vậy nếu bạn không xem xét đến CoG shift thì vô tình bạn đã không đáp ứng tiêu chuẩn API RP 2A vì CoG mà bạn có từ mô hình chắc gì đã chính xác? Nếu bạn đang tìm hiểu tiêu chuẩn nào quy định phải tính COG shift thì bạn đọc mục 2.1.1 Pt 2, Ch5 - Lifting & 3.5.3 Pt, 1 Ch3 - Design Loads trong DNV Rules for Marine Operation. Tuy nhiên lời khuyên của tôi là khi áp dụng DNV rule cho lifting analysis thì không nên lấy râu ông nọ cắm cằm bà kia tức là lấy DAF trong API để áp dụng vào tính toán vì DAF trong DNV rule quy định có giá trị khác API nhưng thêm vào đó là nhiều hệ số khác nhau như skew load factor, consequence factor, etc.
Cheers!

 

Mình chưa đọc kỹ nên không biết điều bạn BrianNg vừa nói. Nhưng mà nguyên văn thì API nó viết thế này:
2.4.2 b&c
"When suspended, the lift will occupy a position such thatthe center of gravity of the lift and the centroid of all upward
acting forces on the lift are in static equilibrium. The position
of the lift in this state of static equilibrium should be used to
determine forces in the structure and in the slings. The movement
of the lift as it is picked up and set down should be taken
into account in determining critical combinations of vertical
and horizontal forces at all points, including those to which
lifting slings are attached.

For lifts where either the lifting derrick or the structure to
be lifted is on a floating vessel, the selection of the design lifting
forces should consider the impact from vessel motion.
Load factors should be applied to the design forces as developed
from considerations of 2.4.2a and 2.4.2b.
For lifts to be made at open, exposed sea (i.e., offshore
locations), padeyes and other internal members (and both end
connections) framing into the joint where the padeye is
attached and transmitting lifting forces within the structure
should be designed for a minimum load factor of 2.0 applied
to the calculated static loads. All other structural members
transmitting lifting forces should be designed using a minimum
load factor of 1.35.
For other marine situations (i.e., loadout at sheltered locations),
the selection of load factors should meet the expected
local conditions but should not be less than a minimum of 1.5
and 1.15 for the two conditions previously listed.
For typical fabrication yard operations where both the lifting
derrick and the structure or components to be lifted are
land-based, dynamic load factors are not required. For special
procedures where unusual dynamic loads are possible, appropriate
load factors may be considered."

Mọi người cùng nghiên cứu tý Anh ngữ xem nó viết ý cụ thể là thế nào.

Chuyện tính CoG shift theo DnV, ND... là chuyện không phải bàn cãi gì nữa vì nó đã nói rõ rành rành ra rồi. Ở đây mình muốn cùng mọi người làm rõ là "có phải tính CoG shift nếu áp dụng API RR-2A WSD hay không". Mong mọi người cùng tham gia để làm rõ vấn đề này.

 

Dear AE
Theo một hồ sơ mà mình biết thì khi áp dụng API để phân tích bài toán lifting thì không phải tính Shift COG, tuy nhiên hệ số của phương pháp này lớn hơn nhiều so với DNV hoặc ND
Theo API hệ số tổ hợp tải trọng là 1.35-2
Theo DNV hoặc ND hệ số tổ hợp tải trọng là 1,01-1,15.
Cheer

 

Vấn đề hình như đã được sáng tỏ rồi đó anh em ạ.

Mình ví dụ như thế này: Một cargo có khối lượng theo weight control report là W được tính toán lifting ngoài biển. Khi đó theo API lúc chưa tính CoG shift thì lực mà dây cáp, padeye phải chịu theo phương đứng là 2*W; trong khi đó theo DnV, ND nếu tính cả CoG shift thì lực mà dây cáp, padeye phải chịu là (DAF=1.1-1.3)*W + (skew load factor)*W + coG shift load (n*W) + ...= ~(1.6-1.8)*W (tùy trường hợp cụ thể).

Vì vậy mọi người thử "nghĩ" xem liệu chúng ta có nên cho CoG shift load vào để tính bài toán lifting khi áp dụng API?

 

Mình có đi hỏi một số AE chuyên tính bài toán lifting thì được biết, Việc sử dụng shift load là quan trọng và cần thiết, bởi dù có sử dụng tiêu chuẩn nào đi chăng nữa thì mục đích cuối cùng của cán bộ tính toán thiết kế bài toán này vẫn là mô phỏng làm sao cho mô hình trong sacs làm việc gần đúng với thực tế nhất, từ đó đưa ra kết quả tin cậy nhất.
Việc không kế tới tải shift load, vô tình bạn đã bỏ qua một trong những trường hợp nguy hiểm của mã cẩu trong quá trình thi công.
Bài toán lifting ngoài việc phân tích để chọn sling và thiết kế padeye còn cần phải kiểm tra kết cấu có thõa mãn trong toàn bộ quá trình lifting.

 

Các đồng nghiệp thân mến, rất cảm ơn các bạn đã trao đổi rất sôi nổi vấn đề này nhưng quả thật đến đây tôi phải nói thật lòng là Seastar một số bạn chưa có kinh nghiệm trong lĩnh vực này, cụ thể hơn là áp dụng đúng tiêu chuẩn cả API RP 2A & DNV cho lifting analysis. Tôi xin được phép dùng hiểu biết nông cạn của mình để giải thích rõ hơn và mong anh em chỉ giáo:
1. Như bạn Seastar đã copy nguyên văn cả mục 2.4.2b & 2.4.2c từ API vào nên các bạn đã có cơ hội nghiên cứu kỹ hơn các quy định của API cho vấn đề này. Nói đơn giản về mặt lý thuyết cân bằng tĩnh trong cơ học thì hệ cân bằng khi tổng hợp các ngoại lực lên hệ bằng zero bởi vậy API mới quy định là

When suspended, the lift will occupy a position such ​

that center of gravity of the lift and the centroid of all upward acting forces on the lift are in equilibrium. Câu này có nghĩa là tổng hợp các lực có chiều hương lên tác dụng lên lift (hay cargo) phải đi qua (hay chiếm chỗ) vị trí trọng tâm của cargo. Diễn giải cụ thể hơn trong SACS thì vector tổng các lực hướng lên tác dụng vào cargo phải có cùng tọa độ X & Y trong hệ tọa độ tổng thể của SACS. Tại sao phải như vậy vì nếu vector tổng của các lực hướng lên (ở đây chính là các lực căng trong sling) không đi qua vị trí trọng tâm của cargo thì sẽ tạo thành một ngẫu lực mô men làm cho hệ quay vòng vòng mất ổn định. Bạn hay tưởng tượng ngày xưa các bà các chị nhà ta hay dùng cái cân có cái đĩa treo trên 3 hay 4 sợi dây và bên kia là một cục sắt làm đối trọng (counterweight). Nếu bạn để vật cần cân trong cái đĩa nhưng lệch hẳn sang 1 bên so với điểm treo 3 hay 4 sợi dây thì lập tức cái đĩa sẽ không cân bằng và lệch theo, các lực trên các dây treo cũng lệch theo thậm chí một số dây bị trùng xuống và có thể lật. Nói đến đây chắc các bác hiểu vì sao API quy định như vậy, chỉ khác là nó diễn giải bằng tiếng Anh mà tiếng Anh của bà con ta thì kém nên nhiều khi không hiểu hết.
Bây giờ quay sang mô hình tính lifting bằng SACS. Nếu ta tính là single hook thì là dễ quá rồi nhưng giả sử là multi hook hoặc sử dụng spreader frame thì sao? làm sao để biết được điểm nào là centroid của các lực dây cáp? Lúc này các bạn phải xác định một điểm móc ảo (virtual hook point) và điểm móc ảo này cũng phải làm sao nằm ngay phía trên CoG của cargo thì hệ mới cân bằng nhé.
2. Vấn đề sử dụng API hay DNV Rules có kết quả conservative hơn và áp dụng thế náo:
Khi sử dụng API thì chỉ có 2 hệ số DAF 1.35 & 2.0 cho các member nằm ở từng vị trí khác nhau trên hệ. DNV Rule thì quy định DAF = 1.05, 1.1, 1.15.. tùy vào trọng lượng cargo và vị trí trên bờ hay ngoài biển, có hay không có che chắn v.v... Skew load factor giả thiết là lifting tại 4 điểm thì DNV cho lấy bằng 1.25, DAF giả sử lift nặng 800T lấy DAF = 1.1, Design Factor = 1.5 vậy thì final load factor = 1.1*1.25*1.5 = 2.0625 > 2.0 theo API rồi chứ không phải công từng cái vào như bạn Seastar diến giải ở trên đâu nhé vì đây là hệ số tổ hợp mà. Tất cả các công ty thiết kế mà tôi từng làm việc đều đồng ý rằng khi áp dụng DNV rules cho lifting thường đem lại kết quả an toàn hơn so với API.
Bây giờ tôi hỏi các bạn là nếu các bạn đang áp dụng API RP 2A cho thiết kế của mình và Cog trong mô hình tính lifting sai lệch so với CoG trong WCR một vài mét thì bạn phải làm thế nào nhỉ? Chẳng lẽ các bạn vẫn gân cổ nói rằng tôi áp dụng API rồi, không cần CoG shift nữa???
Nếu ai đang làm việc ở VSP hãy tham khảo ý kiến của mấy bác như là Trần Sỹ Thái hay Mr. Hãn hỏi xem là ở dưới đó có bao giờ các bác ý bỏ qua CoG shift không, thậm chí bác bác đó còn làm cả weighing nữa ấy chứ.
Một vài ý kiến nhỏ, mong các bạn chỉ bảo thêm. Have a nice day!​

 

Mình cũng chưa có ít kinh nghiệm nhưng để biết chính xác thì anh em cứ tự mình làm một bài tính bằng API và DnV rồi so sánh kết quả là rõ ngay. Các bạn cứ lục hết API xem còn có cái Design Factor nào nữa để nhân với 2 nữa không hay là chỉ mõi số 2 trơ trụi vậy thôi.

Ý của bạn Brianng là tính CoG shift (CoG envelope study), áp dụng một loạt hệ số như vậy là để hệ cân bằng? Giả sử trường hợp cái cân đĩa của bạn liệu tính xong CoG shift rồi thì cân có bị lệch nữa không vậy (vật cân vẫn đạt lệch so với tâm đĩa). Vậy mục đích thực sự của tính CoG shift là để kết cấu ổn định (các phần tử không bị phá hoại khi có sự sai lệch CoG) hay là để hệ kết cấu cân bằng?

Các bác VSP làm weighing rồi, tức là biết được chính xác vị trí CoG của cargo rồi, không hiểu các bác tính CoG shift làm gì nữa nhỉ?

 

Như thế này bạn ạ, như tôi đã nói ở lần post trước việc đưa vào CoG shift load chỉ có ý nghĩa cho thiết kế lifting arrangement thôi tức là sling, shackle, padeyes/trunnion, etc. cũng có nghĩa là nó rất quan trọng đối với người làm installation analysis. Vì một dự án có nhiều giai đoạn khác nhau nên một số dự án trong giai đoạn đầu người ta bỏ qua luôn tính CoG shift vì chưa biết installation methodology là gì nhưng trong những giai đoạn sau, cụ thể là giai đoạn tính toán thi công người ta sẽ kể đến nó chính vì thế có người xem một hồ sơ không thấy đề cập thì nghĩ là ko cần tính đến. Khi đến giai đoạn thi công mặc dù trong tính toán đã làm CoG envelope study rồi nhưng vị trí CoG trong WCR hoạc weighing report mà vượt ra ngoài cả CoG envelope đó thì người ta phải tính lại shift thêm một lần nữa để CoG trong mô hình trùng với CoG trong WCR hay weighing report. Như vậy thì mô hình tính toán mới gần sát thực với thực tế. Hy vọng đến đây thì bạn đã hiểu.
Các bạn cần nhớ rằng thiết kế lựa chọn sling & shackle là phải lấy static load tác dụng lên sling chứ không phải dynamic load đâu nhé. Cụ thể hơn mời bạn đọc section 2.4.2f API RP 2A WSD. Chỉ có kiểm tra các member trên cargo thì mới áp dụng dynamic load thôi.

 

Vậy anh em mình thường tính shift load xong rồi đặt các lực đó vào chỗ nảo? Ngay các nút có gắn với Padeye? Các nút phía đáy bên dưới hay là phân đều lên tất cả các nút? Tùy vị trí đặt lực vào phần mềm mà phần mềm sẽ cho ra kết quả code check khác nhau.

Vấn đề ở đây là CoG shift load cộng trừ nhân chia với các hệ số tổ hợp theo DnV thì sẽ cho hook load, sling load nhỏ hay lớn hơn so với áp dụng các hệ số tổ hợp của API mà không có shift load?

Bạn nào giỏi Anh ngữ và có trong tay 2 cuốn tiêu chuẩn, có thời gian và nhiệt tình thì thử một ví dụ nho nhỏ để trả lời câu hỏi trên thì sẽ rõ là "có cần khai thêm CoG shift load khi tính toán bài toán lifting theo tiêu chuẩn API hay không?". Hy vọng qua những gì trao đổi trên đây mọi người tự rút ra cho mình một câu trả lời hợp lý.

---------- Post added at 10:31 AM ---------- Previous post was at 10:08 AM ----------

Cảm ơn bạn BrianNg đã có những trao đổi thú vị với anh em. Qua những trao đổi này anh em trong diễn đàn chắc chắn sẽ có một cách nhìn nhận vấn đề khách quan và chính xác nhất. Đó cũng là mong muốn thực sự của mình.

Vấn đề dường như là đã khép lại. Bạn có nhiều kinh nghiệm dự án, lúc nào đó bạn rảnh bạn ngồi với anh Thái thử tính lại một bài toán lifting cho một topside đã weighing cho 2 trường hợp:

1. Áp dụng các hệ số tổ hợp theo API và không tính CoG shift load
2. Áp dụng các hệ số tổ hợp theo DnV và có tính CoG shift load

Hy vọng bạn sẽ có một kiểm nghiệm thực tế cho tính chính xác của mình. Chúng ta là những kỹ sư, chúng ta chỉ tin vào tiêu chuẩn, tin vào mình, vào kết quả thực tế chứ không phải lúc nào thấy thằng nước ngoài làm thế mà mình cũng học theo máy móc. Về an toàn thì mình cứ làm CoG shift cho cả DnV và API cho "chắc ăn". Nhưng nếu thực sự kết quả kiểm nghiệm của các bạn mà thấy khi áp dụng các hệ số của API mà "không cần thiết" thì thật là tuyệt vời! Hy vọng sẽ có nhiều bạn cùng kiểm nghiệm kết quả này. Rất mong nhận được tin vui từ các bạn.

Một câu hỏi nữa thêm cho mọi người cùng tham gia thảo luận là: Chỉ mỗi bài toán lifting mới làm CoG shift hay sao? Các bài Transportation và Launching có làm CoG shift hay không?

 

Dưới đây là một vài hình ảnh minh họa cách đặt lực COG Shift trong bài toán phân tích lifting. (Mình chủ gửi 2 trong số 4 trường hợp shift, 2 trường hợp còn lại nhập hoàn toàn tương tự)
Hình 1: Mô hình 3D

Hình 2: Nhập lực trong Sacs trường hợp 1of4

Hình 2: Nhập lực trong Sacs trường hợp 2of4

 

Add cho hỏi,tính lực COG shift thế nào vậy???các giá trị mà add nhập được lấy từ đâu vậy???

 

Đề nghị member Kuku đọc kỹ nội dung bài viết trong topic để hiểu vấn đề trước khi đặt câu hỏi.
Note: Bạn đọc ở tài liệu theo link đính kèm bắt đầu từ trang 43 để biêt thêm thông tin về cách tính Shift COG load.
http://offshore.vn/threads/732?ao-cao-Thuc-Tap-CBKT-PVE-
2012&p=2136#post2136