Các bước tính toán công trình đường ống
5.2.1. Tính toán lựa chọn tuyến ống
v Tiêu chuẩn tính toán lựa chọn tuyến ống:
- Việc thực hiện tính toán lựa chọn tuyến ống phải phù hợp với tiêu chuẩn DNV OS F101, tuyến ống
tối ưu nhất được lựa chọn là tuyến ống có chiều dài ngắn nhất có thể và số khuyết tật là ít nhất;
- Tiêu chuẩn lựa chọn tuyến sẽ bao gồm những quy định bắt buộc sau:
+ Phù hợp với mọi yêu cầu của chủ đầu tư;
+ Tránh được các chướng ngại vật dưới đáy biển;
+ Số nhịp vượt qua địa hình phức tạp là ít nhất có thể ;
+ Góc theo phương ngang hợp với tuyến ống đã có không được nhỏ hơn 30
o
và nên càng gân 90
o
thì
càng tốt .Khoảng cách theo phương đứng với ống đã có tối thiểu là 0,3 (m);
+ Dưới độ sâu càng lớn thì thiết kế các ống giao nhau với tuyến ống hiện hành càng gần vuông góc
càng tốt ;
+ Bán kính cong của ống khi thiết kế gây ra ứng suất tương ứng không được vượt quá 10% SMYS và
không làm mất ổn định của tuyến ống ;
+ Với ống đi vào giàn cần tránh các khu vực hoạt động như: giá cập tàu, khu vực của giàn khoan
khai thác …;
+ Ống tiếp cận giàn hợp một góc không được nhỏ hơn 30
o
và vị trí bắt đầu cong ống đi vào giàn
cách giàn tôi thiểu 500 (m);
+ Tuyến ống chọn lựa tránh được tối thiểu tác động của môi trường nhất có thể;
v Khảo sát kĩ thuật sơ bộ
- Khảo sát về độ sâu nước và địa kĩ thuật của đáy biển;
- Kết quả của cuộc khảo sát sẽ được tống hợp lại để xem xét, thảo luận, chắt lọc và viết thành bản
báo cáo khảo sát cuối cùng;
v Đề xuất tuyến

+ Tải trọng khác : động đất;
5.2.3. Các tổ hợp tải trọng
- Tùy thuộc vào giai đoạn thiết kế theo trạng thái giới hạn nào mà lấy tổ hợp các trường hợp tải
trọng cho phù hợp để tính toán. Các tổ hợp tải trọng được xét theo các trạng thái giới hạn như sau:
+ Trạng thái giới hạn cực hạn:
o Kiểm tra hệ thống, tổ hợp tải được lấy bao gồm: tải trọng chức năng(hệ số tổ hợp là 1.2), tải trọng
môi trường (hệ số tổ hợp là 0.7);
o Kiểm tra cục bộ, tổ hợp tải được lấy bao gồm: tải trọng chức năng(hệ số tổ hợp 1.1), tải trọng môi
trường (hệ số tổ hợp 1.3), tải trọng va (hệ số tổ hợp 1.1);
+ Trạng thái giới hạn mỏi:
o Tổ hợp tải trọng được lấy bao gồm: tải trọng chức năng (hệ số tổ hợp 1.0), tải trọng môi trường
(hệ số tổ hợp 1.0), tải trọng va (hệ số tổ hợp 1.0)
+ Trạng thái giới hạn sự cố:
o Tổ hợp tải bao gồm: tải trọng chức năng, tải trọng môi trường, tải trọng va, tải trọng sự cố (các hệ
số tổ hợp của trường hợp tải đều là 1.0)
5.2.4. Tính toán chọn đường kính và chiều dày ống
a) Chọn sơ bộ đường kính ống:
- Công thức tính lưu lượng chất vận chuyển:
Trong đó:
+ Q: là lưu lượng chất vận chuyển;
+ d: là đường kính ống;
+ v: là vận tốc của chát vận chuyển trong ống;
- Sẽ có 2 phương án chọn đường kính ống:
Tùy thuộc yêu cầu của chủ đầu tư mà lựa chọn đường kính ống theo 2 phương án lựa chọn sau:
+ Tăng đường kính ống (d) thì tổn thất năng lượng nhỏ, chi phí máy nén khí giảm, chi phí vật liệu
tăng;
+ Giảm đường kính ống (d) thì tổn thất năng lượng tăng, chi phí máy nén khí tăng, chi phí vật liệu
giảm;
b) Tính toán chọn chiều dày đường ống
- Công thức kiểm tra:

P
b,s
(x)= ( theo 5.16 DnV –OS-F101)
o P
b,u
(x) là áp lực ở trạng thái giới hạn nổ được xác định bởi công thức:
P
b,u
(x)= ( theo 5.17 DnV –OS-F101)
+ Trong đó f
y
=(SMYS –f
y,temp
).a*
U
- là ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất sử dụng trong thiết kế;
+ f
u
= (SMTS –f
u,temp
).a*
U
.a
A
- là ứng suất kéo nhỏ nhất sử dụng trong thiết kế.
o Với f
y,temp
là phần giảm ứng suất chảy dẻo đặc trưng do nhiệt độ được tra theo đồ thị 5.1 DnV
2000;
o a*

+ Bài toán mỏi;
- Các bài toán trên là tương đối quen thuộc, tuy nhiên với công trình đường ống thì khá phức tạp do
nhiều lý do như sau:
+ Tính đa dạng của biên liên kết;
+ Tính phi tuyến của đất nền;
+ Ảnh hưởng của phi tuyến hình học;
+ Ảnh hưởng của nhiệt độ , ma sát và lực căng dư trong ống;
- Vì những lí do trên mà khi tính toán 1 công trình đường ống chỉ xét đến các bài toán sau:
+ Bài toán tĩnh;
+ Bài toán ổn định;
+ Bài toán mỏi;
v Tính toán bền đường ống qua địa hình phức tạp
- Việc tính toán độ bền đường ống biển khi qua các địa hình phức tạp là đi xác định chiều dài nhịp
treo lớn nhất cho phép để cho đường ống không bị phá hoại (phá hoại chảy dẻo đường ống) khi ống
chịu tải trọng tĩnh và động. Chiều dài nhịp treo lớn nhất cho phép sẽ được lấy cái nhỏ hơn trong 2
trường hợp tính toán nhịp treo trong bài toán động và bài toán tĩnh;
v Bài toán tĩnh
- Chiều dài nhịp treo cho phép sẽ được xác định từ giới hạn momen uốn cho phép đối với ống, mô
men lớn nhất trong nhịp treo được xác định dựa trên: lực ngang lớn nhất tác dụng lên nhịp treo,
trọng lượng bản thân nhịp, lực dọc trục biểu kiến trong ống, hệ số độ cứng của bê tông và chiều dài
nhịp;
- Tính toán bài toán tĩnh tuân theo tiêu chuẩn DNV RP F105 và sử dụng phần mềm Mathcad.
v Bài toán động
- Chiều dài nhịp treo cho phép trong bài toán động sẽ được xác định bằng việc xem xét sự dung
động dòng xoáy sau ống do sự tác động trực tiếp của sóng và dòng chảy lên ống, và tần số dao
động riêng của nhịp ống. Sự dung động của ống nguyên nhân là do chu kỳ xoáy đổ của dòng chảy.
Mỗi dòng xoáy đó gây ra phản ứng xung lực và do đó làm cho ống bị lệch đi. Nếu như xuất hiện hiện
tượng cộng hưởng giữa chu kì dao động riêng của nhịp và chu kì của dao động cưỡng bức (chu kì
dao động của dòng xoáy), kết quả là làm biên độ dao động của nhịp ống tăng cao. Trong trường hợp
mà sóng là trội hơn so với dòng chảy, ứng suất có tính chất chu kì do sự tác động trực tiếp của tải

2
(m) - là chiều cao nước dâng;
o H
max
-Chiều cao sóng lớn nhất
+ p
pr
: áp lực tới hạn khi mất ổn định lan truyền
+ Các thông số f
y
,a
fab
,t
2
, D,g
m
,g
SC
được xác định như trong phần tính toán kiểm tra ổn định đàn hồi
của đườn ống .
b) Mất ổn định vị trí tuyến ống
v Hiện tượng
- Trong quá trình vận hành đường ống luôn chịu tác động của điều kiện môi trường như sóng, dòng
chảy, sự vận chuyển của các dòng cát hay dòng bùn, đặc biệt là lực đẩy nổi. Những tác động này
làm cho đường ống có xu hướng bị dịch chuyển dưới đáy biển, trôi dạt đường ống và có thể bị phá
hủy đường ống do quá ứng suất.
- Để đường ống vận hành an toàn cần thiết kế sao cho đườn ống không dịch chuyển khỏi vị trí của
nó, hoặc nếu có thì nằm trong giới hạn cho phép. Do đó việc tính toán ổn định vị trí là nhiệm vụ
quan trọng trong thiết kế đường ống, công việc tính toán nhằm tìm ra trọng lượng yêu cầu của
đường ống để ống ổn định dưới đáy biển trong suốt thời gian vận hành.

- : Hệ số tải trọng cao nhất, tra bảng 3.9 DnV F109, phụ thuộc vào tỉ số vận tốc dao động
M
*
(M
*
=V
*
/U
*
) và số keulagan-carpenter K
*
cho dao động đơn thiết kế(K
*
= U
*
.T
*
/D, T
*
- chu kì dao
động ứng với dao động đơn thiết kế)
o :
Là lực nâng theo phương đứng
Trong đó:
- r
tot,z
: Hệ số giảm tải theo phương đứng
- : Hệ số tải trọng cao nhất, tra bảng 3.10 DnV F109, phụ thuộc vào tỉ số vận tốc dao động
M
*