Khoản 2.3.4 Các tải trọng khi đang vận hành 2.3.4.1 Quy định chung (1) Trong quá trình vận hành, cần trục chịu các tải trọng từ trọng lượng bản thân cần trục, tải trọng nâng, tác động của môi trường, chuyển động của công trình biển, các lực động gây ra bởi các chuyển động (ví dụ tời nâng) và trong điều kiện nâng ngoài công trình biển, những chuyển động của tàu dịch vụ mà tải được nâng lên từ đó. (2) Các lực động tác động lên tải trọng làm việc an toàn (SWL) được xem là cũng tác động lên cụm móc cẩu hoặc quả nặng căng cáp được sử dụng trong quá trình nâng. Các hệ số tải trọng động được sử dụng trong Quy chuẩn này được áp dụng cho SWLH (SWLH bằng SWL cộng với trọng lượng của cụm móc cẩu hoặc quả nặng căng cáp được sử dụng). Tải trọng hệ số theo chiều thẳng đứng (FL) của cần trục sẽ bằng SWLH nhân với hệ số động Cv được xác định trong 2.3.4.5. Các tải trọng offlead và sidelead, tải trọng do chuyển động của tàu dịch vụ và độ nghiêng tĩnh và chuyển động của bệ cần trục trên công trình nổi phải được xét đến theo quy định 2.3.4.6 và 2.3.4.7. Tải trọng do gió hoặc các yếu tố môi trường khác tác động lên cần trục phải được xét đến theo quy định 2.3.6. Đối với các điều kiện nâng riêng, SWLH phải thỏa mãn các quy định trong 2.6.1.1 khi phối hợp tất cả các tải trọng ở trạng thái bất lợi nhất tác động lên cần trục theo các quy định trong Quy chuẩn này. (3) Có 03 phương pháp tính toán các lực động tác động lên cần trục trong điều kiện biển cụ thể. Các phương pháp này cũng như những hạn chế của chúng được nêu dưới đây. Các phương pháp bao gồm: - Phương pháp tàu cụ thể - Phương pháp chung, và - Phương pháp động kế thừa (chỉ áp dụng cho việc nâng ngoài công trình biển đối với cần trục lắp đặt trên công trình biển cố định) Bảng 2 - Tóm tắt các thông số thiết kế Ký hiệu Thông số thiết kế Điều kiện thiết kế Đang vận hành nâng ngoài công trình biển Đang vận hành nâng trên công trình biển Không vận hành (Thanh cần không được đặt vào vị trí cố định cần) Không vận hành (Thanh cần được đặt vào vị trí cố định cần) A Tốc độ boong tàu dịch vụ Vd Xác định từ người mua hoặc Bảng 3 N/A N/A N/A B Tốc độ đầu thanh cần Vc Xác định từ người mua hoặc Bảng 3 N/A N/A N/A C Tốc độ nâng Vh sử dụng cho tính toán tải trọng ≥ giá trị trong công thức (6) N/A N/A N/A D Tải trọng hệ số thẳng đứng FL Công thức (1) và (2) CV x SWLH Bảng 4 và công thức 7 và 8 N/A N/A E Tốc độ nâng yêu cầu tối thiểu trong các điều kiện nâng (Vhmin) Công thức (6) Mục 2.3.4.5.3 (tối thiểu 2 ft/min.) N/A N/A F Lực offload trên tàu dịch vụ: WoffSB Công thức (9) N/A N/A N/A G Lực sideload trên tàu dịch vụ: WsideSB Công thức (11) N/A N/A N/A H Tải trọng sideload do nghiêng cần trục Xác định từ người mua hoặc giá trị trong Bảng 5 / công thức (14) Xác định từ người mua hoặc giá trị trong Bảng 5 / công thức (14) Xác định từ người mua hoặc giá trị trong Bảng 5 / công thức (14) trong điều kiện thanh cần không được đặt vào vị trí cố định cần. Xác định từ người mua hoặc giá trị trong Bảng 5 / công thức (14) trong điều kiện tàu chịu điều kiện thời tiết khắc nghiệt. I Tải trọng gia tốc ngang của bệ cần trục tác động lên tải trọng hệ số thẳng đứng. Xác định từ người mua hoặc giá trị trong Bảng 5 / Công thức (16) đến (18) Xác định từ người mua hoặc giá trị trong Bảng 5 / Công thức (16) đến (18) N/A N/A J Tải trọng gia tốc ngang và thẳng đứng của bệ cần trục tác động lên thanh cần và các bộ phận khác của cần trục. Xác định từ người mua hoặc thông số gia tốc trong Bảng 4 và Bảng 5 Xác định từ người mua hoặc thông số gia tốc trong Bảng 4 và Bảng 5 Xác định từ người mua hoặc thông số gia tốc trong Bảng 4 và Bảng 5 trong điều kiện thanh cần không được đặt vào vị trí cố định cần. Xác định từ người mua hoặc Thông số gia tốc trong Bảng 4 và Bảng 5 trong điều kiện tàu chịu điều kiện thời tiết khắc nghiệt. K Tải trọng do tác động của môi trường như gió, băng hoặc tuyết. Theo quy định ở mục 2.3.6 Theo quy định ở mục 2.3.6 Theo quy định ở mục 2.3.6 trong điều kiện thanh cần không được đặt vào vị trí cố định cần. Theo quy định ở mục 2.3.6 trong điều kiện tàu chịu điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Ghi chú: N/A là không áp dụng. (4) Tải định mức của cần trục lắp trên giàn và tàu nổi phải được xác định theo phương pháp tàu cụ thể hoặc phương pháp chung. Tải định mức của cần trục lắp trên công trình biển cố định được xác định theo phương pháp chung hoặc phương pháp động kế thừa (chỉ áp dụng trong một số trường hợp nêu tại 2.3.4.4). 2.3.4.2 Phương pháp tàu cụ thể Phương pháp tàu cụ thể là phương pháp được ưa dùng đối với tính toán cần trục được lắp trên các giàn và tàu nổi. Với Phương pháp tàu cụ thể, người mua phải cung cấp tốc độ Vc sử dụng trong công thức (1) đến (5) để tính toán hệ số động Cv. Vc là tốc độ của đầu thanh cần của cần trục trong điều kiện vận hành xác định và có thể được tính toán qua việc nghiên cứu trạng thái chuyển động của cần trục và tàu mà cần truc được lắp trên đó. Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào việc tính toán chuyển động đầu thanh cần của cần trục. Vd của tàu dịch vụ sẽ được chọn từ Bảng 3 hoặc được xác định từ người mua. Đối với phương pháp tàu cụ thể, người mua phải xác định gia tốc theo chiều thẳng đứng của đầu thanh cần Av thay cho sử dụng Bảng 4 và phải xác định độ nghiêng tĩnh của giàn và tàu và gia tốc động theo chiều ngang thay cho sử dụng Bảng 5. Av được xác định cho đầu thanh cần ở vị trí nâng tiêu chuẩn và được áp dụng cho toàn bộ cần trục. Thông tin yêu cầu của phương pháp tàu cụ thể xem Phụ lục B của Tiêu chuẩn API 2C. Chú thích: xem cột 1 trong Bảng 2 để xác định các giá trị 1: Đường tâm của cần trục 5: F 9: D 2: Trục thẳng đứng 6: G & H 10: Góc offlead 3: Độ nghiêng của cần trục 7: Khối lượng của cần trục 11: Góc sidelead 4: K & I (theo phương bất kỳ) 8: J Hình 1 - Các tải trọng tác động khi cần trục nâng tải ngoài công trình biển 2.3.4.3 Phương pháp chung Theo phương pháp chung, tốc độ Vd và Vc được chọn từ Bảng 2 đối với trường hợp nâng ngoài công trình biển. Các tốc độ này được tính dựa trên chuyển động tương ứng đối với các kiểu giàn và tàu khác nhau. Phụ lục B của Tiêu chuẩn API 2C giải thích về cơ sở cho các giá trị nêu tại Bảng 3. Đối với phương pháp chung, cũng sử dụng giá trị của giàn và tàu từ Bảng 4 và Bảng 5. 2.3.4.4 Phương pháp động kế thừa Trong một số trường hợp nâng ngoài công trình biển từ công trình biển cố định, phương pháp động kế thừa có thể được sử dụng thay cho phương pháp chung hoặc phương pháp tàu cụ thể. Phương pháp thay thế này chỉ áp dụng với giàn cố định nằm trong các khu vực có điều kiện biển và gió rất nhẹ và chỉ áp dụng trong các trường hợp vị trí tàu dịch vụ được giữ không đổi so với giàn (ví dụ tàu dịch vụ được neo buộc vào giàn). Trong những trường hợp đặc biệt này, sử dụng một hệ số động bằng 2, các lực offlead và lực gió được coi bằng 0, và tải trọng sideload được tính bằng 2% tải trọng hệ số theo phương thẳng đứng (lực sideload = 0,02 x FL). Nếu sử dụng phương pháp này, tốc độ móc tối thiểu (Vhmin) không được nhỏ hơn 0,67 ft/s (40 ft/min). Chú thích: xem cột 1 trong Bảng 2 để xác định các giá trị 1: Đường tâm của cần trục 5: F 9: D 2: Trục thẳng đứng 6: G & H 3: Độ nghiêng của cần trục 7: Khối lượng của cần trục 4: K & I (theo phương bất kỳ) 8: J Hình 2 - Các tải trọng tác động khi cần trục nâng tải trên công trình biển 2.3.4.5 Tải trọng hệ số theo phương thẳng đứng 1 Quy định chung Tải trọng hệ số theo phương thẳng đứng FL tác động lên đầu thanh cần của cần trục được tính bằng SWLH nhân với hệ số động theo phương thẳng đứng Cv. FL = CV x SWLH (1) 2 Nâng ngoài công trình biển Trong trường hợp nâng ngoài công trình biển, hệ số động theo phương thẳng đứng Cv được tính theo công thức sau: (2) Chú thích: xem cột 1 trong Bảng 2 để xác định các giá trị 1: Đường tâm của cần trục 5: H 2: Trục thẳng đứng 6: Khối lượng của cần trục 3: Độ nghiêng của cần trục 7: J 4: K (theo phương bất kỳ) Hình 3 - Các tải trọng tác động khi cần trục không vận hành Bảng 3 - Tốc độ theo phương thẳng đứng trong tính toán hệ số động Tốc độ tàu dịch vụ Vd (đối với phương pháp tính tàu cụ thể và phương pháp tính chung) Tải trọng được nâng từ hoặc đặt trên: Vd (ft/s) Công trình biển cố định 0,0 Vd = 0,6 x Hsig Tàu chuyển động (tàu dịch vụ), Hsig ≥ 9,8 ft Vd = 5,9 + 0,3 x (Hsig - 9,8) Tốc độ đầu thanh cần của cần trục (đối với Phương pháp tính chung) Cần trục được lắp trên: Vc (ft/s) Công trình biển cố định 0,0 Tàu hoặc sà lan trong điều kiện nước lặng 0,0 Công trình biển chân kéo (TLP) 0,05 x Hsig Công trình biển kiểu Spar 0,05 x Hsig Công trình biển bán chìm 0,025 x Hsig x Hsig Tàu khoan 0,05 x Hsig x Hsig Kho chứa nổi (FPSO) 0,05 x Hsig x Hsig Ghi chú 1: Xem Phụ lục B, API 2C hướng dẫn về việc tính toán những giá trị này. Ghi chú 2: Hsig là chiều cao sóng tính toán, được tính bằng ft khi sử dụng các công thức trên. Bảng 4 - Gia tốc theo phương thẳng đứng của cần trục Cần trục được lắp trên: Gia tốc theo phương thẳng đứng Av g Công trình biển cố định 0,0 Tàu / sà lan trong điều kiện nước lặng 0,0 Công trình biển chân kéo (TLP) 0,003 x Hsig ≥ 0,07 Công trình biển kiểu Spar 0,003 x Hsig ≥ 0,07 Công trình biển bán chìm 0,0007 x Hsig x Hsig ≥ 0,07 Tàu khoan 0,0012 x Hsig x Hsig ≥ 0,07 Kho chứa nổi (FPSO) 0,0012 x Hsig x Hsig ≥ 0,07 Ghi chú 1: Hsig được tính bằng ft khi sử dụng công thức trên. Ghi chú 2: 1g = 32,2 ft/s2 Bảng 5 - Độ nghiêng và gia tốc của bệ cần trục Cần trục được lắp trên: Góc nghiêng tĩnh của cần trục (độ) Gia tốc theo chiều ngang động của cần trục g Góc list Góc trim Công trình biển cố định 0,5 0,5 0,0 Tàu / sà lan trong điều kiện nước lặng 5,0 3,0 0,0 Công trình biển chân kéo (TLP) 0,5 0,5 0,007 x Hsig ≥ 0,03 Công trình biển kiểu Spar 0,5 0,5 0,007 x Hsig ≥ 0,03 Công trình biển bán chìm 1,5 1,5 0,007 x Hsig ≥ 0,03 Tàu khoan 2,5 1 0,01 x (Hsig)1,1 ≥ 0,03 Kho chứa nổi (FPSO) 2,5 1 0,01 x (Hsig)1,1 ≥ 0,03 Ghi chú 1: Hsig được tính bằng ft khi sử dụng công thức trên. Ghi chú 2: 1 g = 32,2 ft/s2 Công thức (1) và (2) phải thỏa mãn đồng thời. Trong trường hợp không biết SWLH, tải trọng hệ số FL được xác định theo công thức sau: (3) (4) Trong đó: K: là mô đun đàn hồi theo chiều thẳng đứng của cần trục tại móc cẩu, (ib/ft); SWLH: là tải trọng làm việc an toàn trên móc, (ib); FL: là tải trọng hệ số (SWLH x Cv), (ib); α: là biến thay thế trong công thức Cv; g: là gia tốc trọng trường tính bằng 32,2 ft/s2; và Vr: là tốc độ tương ứng, (ft/s). (5) Vh: là tốc độ nâng ổn định thực tế lớn nhất khi nâng SWLH, (ft/s); Vd: là tốc độ theo chiều thẳng đứng của boong tàu dịch vụ đặt tải trọng, (ft/s); và Vc: là tốc độ theo phương thẳng đứng của đầu thanh cần của cần trục do chuyển động của bệ đỡ cần trục, (ft/s). Tuy nhiên, Cv không được nhỏ hơn hệ số động khi nâng trên công trình biển. Mô đun đàn hồi của cần trục K được tính toán khi xét đến tất cả các bộ phận từ móc cẩu cho đến kết cấu bệ đỡ. Phụ lục B, API 2C quy định cách tính mô đun đàn hồi của cần trục khi sử dụng công thức này. Trong quá trình nâng ngoài công trình biển, tốc độ nâng ở chiều cao khi bắt đầu nâng tải (ví dụ tại mức boong tàu dịch vụ) phải đủ nhanh để tránh việc tải va chạm lại boong tàu sau khi tải đã được nâng lên. Tốc độ nâng tối thiểu (Vhmin) đối với tất cả các móc tải riêng phải thỏa mãn công thức sau: Vhmin = 0,033 + 0,098 x Hsig khi Hsig ≤ 6 ft; (6) Vhmin = 0,067 x (Hsig + 0,3) khi Hsig > 6 ft. Trong đó: Hsig (ft) là chiều cao sóng tính toán nêu trong biểu đồ tải; và Vhmin (ft/s) là tốc độ nâng ổn định yêu cầu tối thiểu. Vh sử dụng công thức (5) để tính toán Cv phải là tốc độ móc thực tế ổn định lớn nhất (khi móc ở vị trí đường nước), và phải ≥ Vhmin. 3 Nâng trên công trình biển Trong trường hợp nâng trên công trình biển, các tốc độ Vd và Vc được lấy bằng 0 và Vhmin không được nhỏ hơn 0,033 ft/s (2 ft/min.). Đối với phương pháp tính tàu cụ thể và phương pháp chung, Cv được xác định từ công thức dưới đây khi gia tốc động đầu thanh cần theo chiều thẳng đứng (Av) được xác định từ việc phân tích chuyển động của tàu trong các điều kiện vận hành cụ thể. Đối với phương pháp chung, giá trị này được chọn theo Bảng 4. (7) Công thức (1) và (7) phải thỏa mãn đồng thời hoặc khi không biết SWLH (lb) thì dùng công thức sau: (8) Tuy nhiên, Cv không được nhỏ hơn 1,1 + Av hoặc lớn hơn 1,33 + Av Trong đó: Cv: là hệ số động; Av: là gia tốc đầu thanh cần theo thẳng đứng; và FL: là tải trọng hệ số. 2.3.4.6 Tải trọng theo phương ngang 1 Quy định chung Tải trọng theo phương ngang phải được xét đến khi phân loại cần trục. Nếu không có dữ liệu cụ thể hơn từ người mua, ảnh hưởng của góc offlead, góc sidelead, độ nghiêng tĩnh của bệ cần trục và chuyển động của bệ cần trục phải được tính toán theo mục này và phải áp dụng đồng thời với tải trọng theo phương thẳng đứng để tính toán phân loại cần trục. 2 Góc offlead và sidelead do chuyển động của tàu dịch vụ (Lực SB) Tất cả các hoạt động nâng ngoài công trình biển sẽ có các tải trọng theo phương ngang do chuyển động của tàu dịch vụ. Tải trọng offlead hướng kính WoffSB tác động vào đầu thanh cần do chuyển động của tàu dịch vụ sẽ bằng: WoffSB = FL x OL (9) Trong đó: (10) Htip: là khoảng cách theo phương thẳng đứng từ đầu thanh cần đến boong tàu dịch vụ, tính bằng ft; và FL: là tải trọng hệ số, tính bằng lb. Tải trọng sideload theo phương ngang (tính bằng lb) tác động vào đầu thanh cần do chuyển động của tàu dịch vụ bằng: (11) Khi người mua cung cấp số liệu góc offlead và sidelead cụ thể (phương pháp tàu cụ thể), các lực offlead và sidelead là một hàm của các góc cụ thể như sau: WoffSB = FL x tan (góc offlead) (12) W(offside)SB = FL x tan (góc sidelead) (13) 3 Tải trọng do nghiêng cần trục (lực CI) và chuyển động của cần trục (lực CM) Tất cả các hoạt động nâng trên công trình biển và ngoài công trình biển sẽ bao gồm các tải trọng do độ nghiêng tĩnh của bệ cần trục (góc list hoặc trim) và chuyển động của bệ cần trục. Đối với phương pháp tàu cụ thể, cần tính toán chuyển động của đầu thanh cần của cần trục do chuyển động của cần trục lắp trên giàn và tàu. Chuyển động của đầu thanh cần phải được tính toán trong điều kiện vận hành và điều kiện không vận hành bất lợi nhất khi thanh cần không được đặt vào vị trí cố định cần. Đối với phương pháp chung trong trường hợp thiếu dữ liệu cụ thể về tàu, có thể sử dụng các giá trị trong Bảng 5. Phụ lục B của Tiêu chuẩn API 2C cung cấp các thông tin về kích thước và kiểu tàu có thể áp dụng các giá trị trong Bảng 5. Các giá trị trong Bảng 5 không áp dụng đối với các kiểu tàu khác hoặc tàu nhỏ hơn tàu được nêu trong Phụ lục B của Tiêu chuẩn API 2C. Độ nghiêng tĩnh của giàn và tàu (góc list và trim) gây ra góc offlead và sidelead phụ thuộc vào hướng vận hành cần trục so với độ nghiêng. Giá trị góc offlead tĩnh sẽ phụ thuộc vào vị trí của móc cẩu so với điều kiện nâng cân bằng. Để giải quyết điều này, góc nghiêng của thanh cần phải được điều chỉnh để đưa móc cẩu trở về bán kính cho phép và mức tải định mức xác định trong trường hợp này. Giá trị góc sidelead tĩnh của tải trọng sideload ở đầu thanh cần do tải trọng hệ số theo phương thẳng đứng được xác định như sau: Wside Cl = FL x sin (góc sidelead tĩnh) (14) Góc sidelead tĩnh được xác định bằng: Góc sidelead tĩnh = x sin (góc quay cần trục) (15) Góc quay cần trục giả định được tính toán ở vài góc khác nhau tối thiểu từ 00 và 900 (góc offlead và sidelead lớn nhất). Kết quả SWLH nhỏ nhất do thay đổi các góc này được lựa chọn cho điều kiện nâng xác định. Góc sidelead tĩnh của cần trục cũng gây ra các tải trọng sideload do trọng lượng của thanh cần và cần trục). Các tải trọng sideload này được tính tương tự và tác động đến thanh cần và các bộ phận khác của cần trục. Chuyển động của bệ cần trục gây ra tải trọng offload và tải trọng sideload tác động đến đầu thanh cần tương tự như tải trọng gây ra bởi chuyển động của tàu dịch vụ. Chuyển động của bệ cần trục cũng gây ra các tải trọng theo phương thẳng đứng, tải trọng offload và tải trọng sideload do trọng lượng thanh cần và cần trục). Các tải trọng này tác động lên cần trục dọc theo thanh cần và các bộ phận bị ảnh hưởng khác. Gia tốc theo phương ngang xác định đối với đầu thanh cần của cần trục (người mua cung cấp thông số đối với phương pháp tàu cụ thể hoặc từ Bảng 5) sẽ tác động vào thanh cần và các bộ phận khác của cần trục cùng với tải trọng theo phương ngang của đầu thanh cần do gia tốc này nhân với tải trọng hệ số theo phương thẳng đứng. Tải trọng theo phương ngang do chuyển động của bệ cần trục (Lực CM) tác động lên tải nâng được xác định như sau: WhorizontalCM = FL x gia tốc ngang (16) Các lực theo phương ngang tương tự gây ra do thanh cần và các bộ phận khác của cần trục do độ nghiêng tĩnh của giàn và tàu và gia tốc theo phương ngang. Các tải trọng theo phương ngang bổ sung này phải được tính toán cho các bộ phận khác nhau của cần trục và tác động đến các bộ phận khác nhau của cần trục. Tải trọng theo phương ngang do chuyển động của cần trục tác động theo hướng chuyển động của bệ cần trục. Điều này tạo ra lực sidelead và offlead do WhorizontalCM: WoffCM = WhorizontalCM x cos (góc của bệ cần trục) (17) WsideCM = WhorizontalCM x sin(góc của bệ cần trục) (18) Trong đó: Góc của bệ cần trục là góc chuyển động của bệ cần trục so với hướng của thanh cần (00 chỉ đối với góc offlead, 900 chỉ đối với góc sidelead). Góc giả định của chuyển động bệ cần trục phải được toán ở vài góc khác nhau tối thiểu từ 00 và 900 (góc offlead và sidelead lớn nhất). Kết quả SWLH nhỏ nhất do thay đổi các góc này được lựa chọn cho điều kiện nâng xác định. 4 Kết hợp các tải trọng theo phương ngang Các tải trọng theo phương ngang do chuyển động của cần trục và chuyển động của tàu dịch vụ được kết hợp như sau. Tổng lực sidelead và offlead động theo phương ngang do tác động của tải nâng là: Lực sidelead, Wsidedyn: (19) Lực offlead, Woffdyn: (20) Tải trọng động kết hợp theo phương ngang này được thêm vào các tải trọng theo phương ngang do độ nghiêng tĩnh của bệ cần trục và gió để tính ra tổng lực thiết kế theo phương ngang, và xác định điều kiện tải định mức của cần trục cụ thể: Tổng tải trọng offload = Woffdyn + Woff(wind) Tổng tải trọng sideload = Wsidedyn + WsideCI + Wside(wind) Tuy nhiên, tổng tải trọng sideload không được nhỏ hơn 0,02 x FL. 2.3.4.7 Tải trọng do các bộ phận khác của cần trục Các lực và mô men do trọng lượng của các bộ phận của cần trục (thanh cần, khung dầm, bệ …) là thành phần bao gồm trong tải trọng dùng để xác định các tải định mức của cần trục và các điều kiện không vận hành. Các tải trọng theo phương thẳng đứng gây ra do trọng lượng các bộ phận của cần trục sẽ tăng lên theo các mức gia tốc trong Bảng 4 trong điều kiện vận hành nâng ngoài công trình biển và nâng trên công trình biển và các điều kiên không vận hành khi nhân trọng lượng các bộ phận của cần trục với (1 + Av) từ bảng. Điều này giúp tính toán tác động của chuyển động của cần trục đến trọng lượng của các bộ phận của cần trục theo phương thẳng đứng. Tác động động theo phương ngang đến các bộ phận của cần trục cũng được tính toán bằng việc áp dụng các công thức trong mục 2.3.4.6.3 cho trọng lượng của các bộ phận thay cho tải trọng hệ số. 2.3.5 Tải trọng trong điều kiện không hoạt động Khi không hoạt động, cần trục chịu tải trọng do trọng lượng bản thân, tác động của môi trường và chuyển động của giàn và tàu. Trong điều kiện không hoạt động, cần trục không có tải trọng treo trên móc cẩu. Trong điều kiện khắc nghiệt (bão nhiệt đới), cần trục phải được đưa về vị trí cố định thanh cần, và cần trục, giá đỡ thanh cần hoặc các thiết bị giá đỡ khác phải được thiết kế để chịu được sự kết hợp các chuyển động và các lực gây ra bởi các tác động của môi trường từ các điều kiện thiết kế bất lợi nhất đối với giàn và tàu. Đối với điều kiện vận hành ít hơn, cần trục có thể không hoạt động và thanh cần của cần trục không đặt trên giá cố định. Trong trường hợp này, cần trục phải được thiết kế để chịu được sự kết hợp của các chuyển động và các lực gây ra bởi các tác động của môi trường mà không có sự hỗ trợ của các thiết bị giá đỡ thanh cần. Người mua cần cung cấp thông số môi trường khắc nghiệt nhất như: tốc độ gió, góc list và trim, và gia tốc của tàu trong trường hợp cần trục không hoạt động thanh cần được đặt trên giá cố định và không được đặt trên giá cố định. 2.3.6 Tải trọng gió, băng và động đất 2.3.6.1 Tải trọng gió Người mua cần xác định tốc độ gió dự tính đối với từng điều kiện nâng từ đó xác định các loại tải định mức cũng như trong điều kiện không vận hành. Khi không có thông tin cụ thể từ người mua, tốc độ gió được tính như sau: - Nâng trên công trình biển: 20 knots; - Nâng ngoài công trình biển: (nhưng không nhỏ hơn 20 knots); - Đối với phương pháp định mức động kế thừa, xem tốc độ gió ở mục 2.3.4.4; - Trong điều kiện không vận hành và thanh cần không được đặt trên giá cố định: 61 knots; và - Trong điều kiện không vận hành và và thanh cần được đặt trên giá cố định: 122 knots. Các tốc độ gió trên có tính đến tác động của độ cao và gió giật ở vị trí lắp đặt cần trục. Áp lực gió tác động lên diện tích dự kiến của các bộ phận của cần trục và tải trọng nâng được tính theo công thức sau: Pwind = 0,00339 x Cs x U2 (23) Trong đó: U: là tốc độ gió, tính bằng knots (1 knot = 1,1508 mile/h = 0,5144 m/s); Cs: là hệ số hình dáng kết cấu; và Pwind: là áp lực gió, tính bằng lb/ft2. Khi không có những thông tin khác, có thể dùng các hệ số hình dáng Cs được cho trong Bảng 6: Bảng 6 - Hệ số hình dáng kết cấu Loại kết cấu Cs Dầm I, góc, chữ U 2 Ống vuông 1,5 Ống tròn 0,8 Mặt phẳng của khoang kín 1,5 Lực gió tác động lên thanh cần, tải nâng, và các bộ phận khác của cần trục. Lực gió bằng áp lực gió Pwind nhân với diện tích (ft2) dự tính của các bộ phận. Khi thiếu các thông tin cụ thể, diện tích dự tính của tải trọng nâng được tính như sau: Diện tích dự tính của tải trọng nâng = (24) Hướng gió có thể được giả định có tác động cùng hướng chuyển động của bệ cần trục. Lực gió tác động vào bề mặt của tải nâng sẽ được cộng thêm vào các tải trọng sideload và tải trọng offload theo phương ngang khác tác động vào đầu thanh cần. Lực gió tác động lên thanh cần và các bộ phận khác của cần trục sẽ tác động lên thanh cần trong mặt phẳng thích hợp theo hướng kết hợp với các tải trọng theo phương ngang khác tác động lên thanh cần. Lực gió tác động lên thanh cần và các bộ phận khác của cần trục sẽ được cộng thêm vào các tải trọng theo phương ngang khác. 2.3.6.2 Tải trọng băng Đối với các cần trục hoạt động ở nơi có sự tích tụ băng / tuyết, xem API 2N về phương pháp tính toán cùng với thông tin cung cấp bởi người mua. 2.3.6.3 Tải trọng động đất Cần trục lắp đặt trên các công trình biển cố định sẽ chịu tác động của tải trọng động đất, cần trục phải được thiết kế thỏa mãn các tiêu chuẩn về động đất theo Tiêu chuẩn API 2A-WSD, ấn phẩm lần thứ 21, mục 2.3.6.e.2. Các hướng dẫn thiết kế về động đất đối với cần trục cụ thể là: 1 Cần trục và bệ đỡ của nó phải được thiết kế theo phương pháp luận áp dụng cho thiết bị thượng tầng quan trọng trên công trình biển (ví dụ cần khoan và cần đuốc khí). Đặc trưng nhất, thiết bị mặt boong phải được thiết kế trên cơ sở phổ đặc trưng thiết bị mặt boong về mức độ bền (SLE). 2 Cần xem xét đến tính bất định trong tính toán chu kỳ tự nhiên. Điều này thường được xử lý bằng việc mở rộng hoặc thay đổi phổ thiết kế. 3 Do xác suất rất thấp việc xảy ra đồng thời động đất theo thiết kế tại thời điểm cần trục đang vận hành nâng tải định mức lớn nhất, mức giảm tải trọng của cần trục có thể được xem xét đồng thời với việc động đất theo thiết kế. Hướng dẫn chung là cần nghiên cứu nhằm xác định tải trọng offloading đặc trưng xảy ra thường xuyên trong khoảng thời gian sử dụng của giàn. Tải trọng nhỏ hơn 90% có thể được sử dụng nhưng không nhỏ hơn 1/3 tải định mức. Khi không có nghiên cứu như vậy, có thể xét mức tải bằng 2/3 mô men lật định mức của cần trục. 4 Phân tích động đất cũng phải xét đến trường hợp không có tải trên móc. Những nghiên cứu như vậy sẽ trợ giúp xác định các bộ phận liên quan đến việc nâng. 5 Phân tích động đất cũng phải xét đến trường hợp thiết kế khi thanh cần của cần trục được đặt trên giá cố định. 6 Đối với phân tích định mức độ bền (SLE), được phép tăng 1/3 ứng suất cho phép. 7 Đối với các cần trục hoạt động ở khu vực có động đất, cần trục phải được cố định khi không sử dụng.