chương 1 trình bày tổng quan quá trình phát triển cuả bài toán mỏi trong công trình biến trên thế giới và Việt nam. Các phương pháp tính mỏi trong công trình biến. Trong chương 2 trình bày: - Các phương pháp tính toán theo mô hình tiền định và mô hình xác suất để xác định nội lực và ứng suất trong các phần tử kết cấu. - Cac phương pháp tính mỏi đang được sử dụng là tính mỏi theo phương pháp đơn giản, tính mỏi theo quy tắc Palgren-Miner và tính mỏi theo quan điểm cơ học phá huỷ.
Xác định các thông số chủ yếu cuả bài toán mỏi trong điêu kiện Việt nam. Trong chương 3 trình bày việc áp dụng lý thuyết xác suất thống kê để thu thập và xử lý các số liệu về điều kiện sóng, sự phát trién cuả sinh vật biển (hà bám), ăn mòn ông thép chân đề giàn khoan. Từ đó đưa ra các kiên nghị về việc sử dụng các thông sô chủ yêu cho bài toán mỏi kết cầu công trình biên cô định băng thép ông trong điều kiện Việt nam. Xây dựng các phần mềm ứng dụng để tính toán mỏi công trình biển.
Trong chương 4 trình bày kết quả xây dựng phần mềm tính hệ số Cp và Cụ trong công thức Morison CMCM96, phần mềm tính tải trọng sóng tiền định WAVE96, phan mém tinh mdi theo quy tac Palmgren Miner FATIG96. Ứng dụng tính toán thực hành. Trong chương Š trình bày: - Một số kết quả tính hệ số Cụ, và Cụ cho bài toán mỏi công trình biển trong điều kiện biển Việt nam. - Kết quả phân tích mỏi một số nút đặc trưng cuả kết cấu chân đế Nol công trinh khí GAS-93.
Kết luận Phần kết luận trình bày những kết quả đã đạt được, những đóng góp mới và những đề xuất mới cuả bài toán mỏi công trình biển trong điều kiện Việt nam. Danh mục tải liệu tham khảo Trong phần này chỉ dẫn các nguồn tài liệu đã được sử dụng để nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Phân phụ lục - Phụ lục 1: Các số liệu sóng tính mỏi kết câu công trình biến trong điều kiện thêm lục điạ phiá Nam Việt nam. - Phụ lục 2: Listing các Subroutine chính cuả các chương trinh được soạn thảo.
Để thực hiện được luận án, ngoài kiến thức chuyên môn là kết cấu công trình tác giả đã phải bồ túc thêm về Động lực học công trình biển, Lý thuyết quá trình ngẫu nhiên, Lý thuyết độ tin cậy, Lý thyết xác xuất thống kê, Lý thuyết cơ học phá huy v. Trong nhiều năm qua tác giả đã tham gia vào việc soạn thảo các quy trình khảo sát giàn khoan để lấy mẫu và phân tích mẫu về sự phát triển cuả sinh vật biển ( hà bám) trên bề mặt ống thép, tình trạng và tốc độ ăn mòn cuả thép ống chan dé gian khoan [16,17,18], với mục đích thu thập các số liệu cho luận án. Một số kết quả nghiên cứu cuả luận án đã được áp dụng vào việc tính toán thiết kế mỏi các kết cấu mới, phân tích trạng thái thực tế và dự báo tuôi thọ cho các giàn khoan khai thác dầu khí mỏ Bạch hồ và Mỏ Rồng thềm lục điạ phiá Nam - Việt nam [19, 20, 21, 22, 23, 24, 25]. Kết quả tính toán cuả một số công trình đã được gửi cho hãng đăng kiểm quốc té Lloyd’s Register kiém tra va chap thuan.
Một phần kết quả nghiên cứu cuả luận án đã được báo cáo tại hội đồng khoa học Viện NCKH&TK thuộc XNLD7Vietsovpetro”, Hội nghị Cơ học vật rắn biến dạng toàn quốc lần thứ 4 tại Hà nội 1994, Hội nghị khoa học công nghệ lần thứ XI Trường Đại học Xây dựng (ĐHXD) Hà nội 1995, Hội nghị khoa học kỷ niệm 20 năm thành lập ngành dầu khí Việt nam tại Hà nội 1996. Ngoài ra kết quả nghiên cứu cuả luận án còn được tác giả sử dụng trong việc tham gia biên tập và hiệu chỉnh tài liệu “ Cơ sở khoa học cho việc soạn thao Quy phạm xây dựng công trinh bién trên thềm luc dia Viét nam” theo đề tài cấp nhà nước KT-03-02, Tiêu chuẩn Việt nam TCVN 6170 “Công trinh biển cố định - Quy định chung về thiết kế” ban hành năm 1996 và Tiêu chuẩn Việt nam TCVN 6171 “Công trình biến cố định - Quy định về giám sát kỹ thuật và phân cấp” ban hành năm 1996. Trong công tác đào tạo, tác giả đã tham gia truyền đạt các kiến thức liên quan đến bài toán mỏi và trực tiếp hướng dẫn các sinh viên Bộ môn Công trình biển (CTB) cuả Trường Đại học Xây dựng Hà nội làm luận án tốt nghiệp trong các năm 1994,1995,1996. Xin chân thành cám ơn các thầy hướng dẫn GS PTS Phạm Khắc Hùng - Trường Đại học Xây dựng Hà nội, TS Đỗ Sơn- Viện cơ học Hà nội, PTS Đặng Hữu Quý - Công ty Thiết kế và Xây dựng dầu khí, cùng thầy cô và các anh chị đồng nghiệp GS TS Nguyễn Xuân Hùng - Viện cơ học ứng dụng tp.HCM, PTS Phan Y Thuận, GS PTS Nguyễn Văn Phó - Trường Đại học Xây dựng Hà nội, PTS Phan Văn Khôi - Viện cơ học Hà nội,.
và tập thể các cán bộ khoa học Viện NCKH&TK đã trực tiếp giúp đỡ và có những lời khuyên chân thành đề tác gia hoàn thành bản luận án này. Đồng thời tác giả cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành về sự quan tâm giúp đỡ và khích lệ cuả Ban lãnh đạo Tổng Công ty Dầu mỏ và Khí đốt, Ban Tông giám đốc XNLD”Vietsovpetro”, Ban lãnh đạo Viện NCKH&TK đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả thực hiện và hoàn thành bản luận án này. Chuong 1 Tổng quan quá trình phát triển bài toán mỏi trong công trình biển. Đề đáp ứng yêu cầu xây dựng các giàn khoan khai thác dầu khí vùng Vịnh Mexico, ở Mỹ ngay từ thời kỳ đầu trong thập kỷ 1960 người ta đã dành nhiều năm dé tập trung nghiên cứu tính toán mỏi các liên kết nút hàn ống thép.
Trong lần xuất bản đầu tiên năm 1969 tiêu chuân API RP-2A đã đưa ra các khái niệm tông quát về phá huỷ mỏi và phá huỷ giòn. Trong lần xuất bản thứ 3 vào năm 1971, API RP-2A đã được bồ sung các tiêu chuẩn về độ bền tĩnh đối với lực cắt tại nút khi chọc thủng, kèm theo các chỉ dẫn tông quát về tính mỏi. Các chỉ dẫn này đã đưa ra giới hạn cuả ứng suất danh nghiã có chu kỳ là 138 MPa, gắn liền với các kiến nghị là các nút đơn giản có thể thiết kế tuân thủ theo tiêu chuẩn lực cắt và các nút liên hợp sẽ được chi tiết hoá với đường làm nhẫn. Với các kết cấu thông dụng vùng biến Gulf Mexico chọn vật liệu thép có thử chọc thủng cho các ống chính, các mẫu nghiên cứu này nhằm hạn chế mỏi và phá huỷ giòn.
Tuy nhiên, thừa nhận rằng việc sử dụng các loại thép có cường độ cao với ứng suất bền 345 MPa hay lớn hơn yêu cầu có sự kiêm tra đặc biệt về vấn đề mỏi. Đồng thời Hội hàn Mỹ (AWS) cũng đưa ra các tiêu chuẩn tương tự đối với ứng suất cắt chọc thủng và một loạt các đường cong S-N để tính mỏi các nút hàn ống. Các tiêu chuẩn tính mỏi trong AWS được hợp nhất vào API RP-2A. Trong những năm 1974-1977 có hai nhóm độc lập được nhận nhiệm vụ làm thử nghiệm để xác định các công đoạn chỉ tiết cho việc tính toán tích luỹ tốn thất mỏi, đặc biệt là việc nghiên cứu phân tích mỏi cho các kết cấu bị đô trong điều kiện bình thường ở vùng biển Gulf Mexico.
Những kết quả nghiên cứu cuả họ đã khám phá rộng lớn nhiều vẻ khác nhau trên con đường tính mỏi, đó là sự lưu ý việc mô tả thời tiết sóng, phân tích kết cầu dạng khung, các hệ số tập trung ứng suất, các đường cong mỏi, các phương pháp tính dạng chu kỳ và lựa chọn các hệ số an toàn v. Đáng kể là việc sử dụng từng kết quả nghiên cứu trong: các lĩnh vực thu gom số liệu và tính toán. Từ khi cách tính mỏi này được chấp nhận, không có phương pháp nào khác có thể so sánh được. Trong API- RP2A xuất bản lần thứ 8 đã thảo luận rất chỉ tiết về vấn đề phân tích mỏi, ghi nhận sự thích nghi cho hàng loạt cách giải quyết có căn cứ.
Năm 1977, các yêu cầu về cường độ tĩnh được chỉnh sửa cho phép giảm căn bản chiêu dày cuả các phần tử nút nối ống. Các kinh nghiệm thiết kế chỉ ra răng các hướng dẫn mới này làm đảo lộn sự tương đương giữa cường độ tĩnh và tuổi thọ mỏi cho các kết cấu vùng biển Gulf Mexico, mà dang ton tai cùng với các tiêu chuẩn từ trước. Kết quả cụ thể , API RP-2A xuất bản lần thứ 11 đã hủy bỏ tiêu chuẩn ứng suất chu kỳ cho phép, quả quyết tuôi thọ mỏi phong phú như là một phần cuả quá trình thiết kế bình thường cho các chủng loại kết cấu khác nhau mà không bảo hành chỉ tiết phân tích mdi. Những năm gần đây nhận thấy lại nôi lên những nghiên cứu thú vị về mỏi các nút hàn ống, đặc biệt ở những nước gần vùng Biển Bắc.
Quy mô các kết quả lớn này làm phát triển đáng kể số lượng các giữ liệu đã có và nhắc nhở việc kiểm tra lại các tiêu chuẩn mi. Đặc biệt, giới hạn khả năng chịu đựng trong tiêu chuẩn hàn AWS trước đây có vẫn đề trong quan niệm các điều kiện môi trường nước biên, tải trọng ngâầu nhiên và các điêu kiện phát triền vêt nứt theo cơ học phá huỷ. Vấn dé này được phản ánh trong API RP-2A xuất bản lần thứ 11, trong đó đưa vào đường cong mỏi cho các nút nối ống S-N. Kết quả thí nghiệm mỏi nút hàn ống cuả các tác giả Marshell P.
Southgate [107] 1a nén tang co sé cho việc lựa chọn các hệ số tập trung ứng suất (SCF) trong các tiêu chuẩn quy phạm và chương trình tính mỏi kết cấu giàn khoan biển trên thế giới. Thêm vào, quy mô lớn các kết quả thử nghiệm gần đây nhấn mạnh sự quan trọng cuả các dạng đường hàn. Vị trí đường cong mỏi thấp nhất bao gồm nhóm các vùng làm việc mỏi mà có thể xảy ra do sự sai khác dạng mẫu trong thực tế chế tạo. Sự thay đối trong các yêu cầu ứng suất nh cuả các nút nối ống được chấp nhận trong năm 1982 và thể hién trong phu luc 1 cua tiêu chuan API RP- 2A xuất bản lần thứ 13.
Trong năm 1983, các thay đổi được dùng hết và đưa vào API xuất bản lần thứ 14.