Đề tài tính toán thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực bê tông kiểu DK l
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (661.43 KB, 48 trang )
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 1
Tính toán thiết kế khối chân đế
công trình biển trọng lực bê tông
kiểu DK I
SVTH : Nhóm 5
Lớp : 50CB1
D
D
a
a
n
n
h
h
s
s
á
á
c
c
h
h
s
s
i
i
n
n
h
h
v
v
i
i
ê
ê
n
n
n
n
h
h
ó
ó
m
m
5
5
:
:
T
T
T
T
H
H
ọ
ọ
t
t
ê
ê
n
n
M
M
S
S
S
S
V
V
L
L
ớ
ớ
p
p
1
1
.
.
N
N
g
g
ô
ô
V
V
ă
ă
n
n
T
T
h
h
ắ
ắ
n
n
g
g
3
3
9
9
5
5
3
3
.
.
5
5
0
0
5
5
0
0
C
C
B
B
1
1
2
2
.
.
T
T
r
r
ầ
ầ
n
n
V
V
ă
ă
n
n
M
M
i
i
ê
ê
n
n
5
5
7
7
6
6
4
4
.
.
5
5
0
0
5
5
0
0
C
C
B
B
1
1
3
3
.
.
N
N
g
g
u
u
y
y
ễ
ễ
n
n
Đ
Đ
ứ
ứ
c
c
H
H
u
u
y
y
n
n
h
h
5
5
0
0
6
6
6
6
.
.
5
5
0
0
5
5
0
0
C
C
B
B
1
1
4
4
.
.
T
T
r
r
ầ
ầ
n
n
T
T
h
h
a
a
n
n
h
h
T
T
ù
ù
n
n
g
g
3
3
2
2
5
5
9
9
.
.
5
5
0
0
5
5
0
0
C
C
B
B
1
1
5
5
.
.
P
P
h
h
ạ
ạ
m
m
V
V
ă
ă
n
n
T
T
h
h
i
i
ế
ế
t
t
6
6
1
1
8
8
8
8
.
.
5
5
0
0
5
5
0
0
C
C
B
B
1
1
6
6
.
.
N
N
g
g
u
u
y
y
ễ
ễ
n
n
T
T
h
h
ế
ế
B
B
í
í
c
c
h
h
8
8
6
6
2
2
6
6
.
.
5
5
0
0
5
5
0
0
C
C
B
B
1
1
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 2
Phần I : Giới thiệu tổng quan về công trình
Biển trọng lực bê tông cốt thép
I. mục đích của đồ án
Tính toán thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực bê tông kiểu DKI trong giai
đoạn khai thác trong vùng biển Việt Nam
II. đặc điểm của công trình
II.1. Mô tả kiến trúc thợng tầng
Phần này mô tả các bộ phận kiến trúc thợng tầng (tên bộ phận, chức năng, vị trí,
kích thớc chính, tải trọng )
Các bộ phận chính của bộ phận kiến trúc thợng tầng bao gồm:
II.1.1. Khối nhà ở
Gồm nhà ở cho 12 ngời, chứa các thiết bị đo khí tợng hải văn. Dạng hình bát giác,
trên mái là vờn khí tợng có đặt các dụng cụ đo.
Trọng lợng khối nhà ở gồm:
Khối nhà ở = 70 T , Hoạt tải ngời sử dụng = 2 T , Dự trữ lợng thực, thực phẩm =
8 T, bể chứa nớc ngọt 50T.
II.1.2. Hệ thống dầm sàn chịu lực
Là hệ thống kết cấu bê tông cốt thép dùng để đỡ khối nhà ở và làm bể chứa nớc
ngọt 50 m3. Kích thớc mặt bằng của hệ thống dầm sàn chịu lực là 12m x 12m.
II.1.3. Hệ thống sàn công tác
Là hệ thống kết cấu thép dùng đỡ nhà vệ sinh, kho chứa, giá và xuồng cứu sinh, bể
chứa dầu, thang di động. Kích thớc MB của hệ thống dầm sàn công tác là 12m x 12m.
Trọng lợng hệ thống sàn công tác bao gồm: nhà vệ sinh = 0.75 T , kho chứa = 1.45
T , giá và xuồng cứu sinh = 0.5 T , bể chứa dầu = 2.5 T , thang di động = 1.2 T , hệ
thống kết cấu của sàn công tác = 11 T
Phần thợng tầng đợc kể từ mép dới của hệ thống kết cấu đỡ sàn công tác trở
lên. Phần này coi nh đã đợc chế tạo định hình sẵn ; sẽ đợc ghép nối với KCĐ để tạo
thành công trình hoàn chỉnh. Đối với phần thợng tầng này, không cho phép chịu tác
động của sóng nuớc (kể cả bọt sóng vỡ). Bên dới của phần thợng tầng là hệ thống
KCĐ.
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 3
II.2. Giới thiệu giải pháp kết cấu chung
II.2.1. Giải pháp kết cấu dầm đỡ thợng tầng
Toàn bộ thợng tầng đợc đặt trên kết cấu đỡ thợng tầng . Kết cấu đỡ thợng
tầng đợc cấu tạo bằng bê tông cốt thép . Có kích thớc nh hình vẽ sau :
12000
2000
5000
12000
600
1000
500 500
3500
3500
4000
5000
12000
II.2.2. Giải pháp kết cấu trụ đỡ
Là một cột trụ tròn, tiết diện vành khuyên có đờng kính ngoài D
1
= 5m 7m. Bề
dày của trụ
1
có thể thay đổi hoặc không đổi và > 250 mm .
Chiều dài của trụ tính từ mép dới của chân khay tới đáy dới của sàn đỡ khối nhà
ở. Trụ đỡ bng kết cấu bê tông cốt thép.
Trong lòng trụ có các bản vách cứng có bề dầy
V
không đổi và > 250 mm.Khoảng
cách giữa các vách cứng này theo chiều cao của trụ là H
V
= 5m 7m. Cần chú ý tại
đỉnh của trụ phải có vách cứng
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 4
1 1
dt
t
D
t
1-1
- Giải pháp kết cấu trụ đỡ
II.2.2. Giải pháp kết cấu đế móng
Mặt bằng khối đế móng có thể tròn,vuông hay đa giác đều ( 6 hoặc 8 cạnh đều ).
Kích thớc bề rộng đế móng D
2
( là đờng kính ngoài nếu đế tròn, là đờng kính vòng
tròn ngoại tiếp nếu đế là đa giác đều ).D
2
=0.5 m 1.0 m.
Các dầm trong khối đế móng: Bao gồm các hệ dầm:
Hệ dầm chính xuyên tâm:
- Số lợng dầm chính: Với đế tròn, từ 6 8 dầm, với đế móng vuông = 8
dầm; với đế 6 - 8 cạnh đều bằng 6 8 dầm.
- Kích thớc tiết diện dầm chính: Chiếu cao dầm chính h
c
=H
đ
+ a;
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 5
Bề rộng dầm chính b
c
> 400 mm;
Hệ dầm phụ theo phơng vòng:
- Vị trí: Bố trí trên bản nắp, bản thành và đáy của đế móng.
- Tuyến dầm phụ: các tuyến của dầm phụ đồng dạng vói hình dạng của
đế móng.
- Số lợng tuyến dầm phụ:
Tại bản nắp và bản đáy:Số tuyến đợc xác định trên cơ sở khoản cách
giữa các dầm phụ (là nhịp của các ô bản đáy và bản nắp)nên trong phạm vi
L
p
= 2.5 m 3.5m.
Nên chọn tiết diện, số lợng và vị trí tuyến dầm phụ tại bản nắp và bản đáy
là nh nhau.
Tại bản thành: có 1 tuyến dầm phụ ở chính giữa chiều cao đế móng tính từ
mặt đất trở lên H
đ
.
Kích thớc tiết diện dầm phụ: Chiều cao dầm phụ h
p
= 400 mm 600
mm
Bề rộng dầm phụ b
p
> 300 mm.
Hệ dầm phụ hớng tâm:
- Vị trí: bố trí ở trên bản nắp, bản thành của đế móng.
- Tuyến dầm phụ hớng tâm: Các tuyến của dầm phụ hớng tâm đi từ
bản thành hớng vào tâm đế; không nhất thiết tuyến dầm phụ này phải kết
thúc ở phần thân trụ trong đế móng.
- Số lợng tuyến dầm phụ : số tuyến đợc xác định trên cơ sở khoảng
cách giữa các dầm phụ(là nhịp của ô bản đáy và bản nắp)nên trong
phạm vi L
p
= 2.5m 3.5 m. Nên chọn tiết diện tại, số lợng và vị trí
tuyến dầm phụ tại bản nắp và bản đáy nh nhau.
- Kích thớc tiết diện dầm phụ: Chiều cao dầm phụ h
p
= 400 mm 600
mm.
Bề rộng dầm phụ b
p
> 300 mm.
Các bản trong khối đế móng bao gồm:
Bản nắp: Bề dầy bản nắp của đế móng
n
> 250 mm. Có thể là mái phẳng
hoặc mái vỏ tròn xoay.
Bản thành: Bề dầy bản thành của đế móng
t
> 250 mm.
Bản đáy : Bề dầy bản đáy của đế móng
đ
> 250 mm.
II. đặc điểm môI trờng vật liệuphơng án thi công
II.1. Mô tả điều kiện khí tợng hải văn V A CHT CÔNG
TRìNH
Bảng 1:
Hế số điều chỉnh chiều cao sóng
Số liệu thuỷ triều và nớc dâng tại vị trí xây dựng công trình
0.4
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 6
Biến động triều lớn nhất d1 (m) 1.5
Nớc dâng tơng ứng với bão thiết kế d2 (m) 1.0
Bảng 2: Độ sâu nớc tại vị trí xây dựng công trình
Độ sâu hải đồ d
0
= 25 (m)
Bảng 3,4:
Các thông số
Số liệu địa chất công trình
Tên lớp đất
Tên lớp đất 1 Tên lớp đất 2 Tên lớp đất 3
1
Mô tả lớp đất
Sét pha ,
trạng
thái cứng
Sét màu xám
vàng, trạng
thái
cứng
Sét pha, trạng
thái dẻo cứng
2
Độ sâu đáy lớp đất (tính từ đáy
biển trở xuống (m) )
0.5 15 Vô hạn
3 Độ ẩm W, % 28.1 29.1 32.2
4
Khối lợng thể tích tự nhiên
w
,
g/cm
3
1.93 1.91 1.91
5
Khối lợng thể tích tự nhiên
c
,
g/cm
3
1.51 1.48 1.44
6
Khối lợng riêng
s
, g/cm
3
2.71 2.70 2.71
7 Độ lỗ rỗng n, % 44.3 45.2 46.9
8 Hệ số rỗng tự nhiên e
0.795 0.824 0.882
9 Độ bão hoà G, % 95.8 95.4 98.9
10 Giới hạn chảy W
L
, % 46.8 46.9 42.8
11 Giới hạn chảy W
P
, % 30.8 29.2 28.4
12 Chỉ số dẻo I
P
, % 16.0 17.7 14.4
13 Độ sệt I
s
-0.17 -0.01 0.26
14 Lực dính kết C, kG/cm
2
0.36 0.47 0.42
15
Góc ma sát
15
0
02
,
13
0
45
,
14
0
35
,
16 Hệ số lún a
1-2
, cm
2
/kG 0.022 0.024 0.023
17
Mô đun tổng biến dạng E
0
,
kG/cm
2
202.4 175.6 152.2
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 7
Bảng 5:
Phạm vi hà bám tính từ mực nớc thấp trở
xuống
Số liệu hà bám
Chiều dày hà bám (mm)
Từ mực nớc thấp nhất (0m) đến -4m 80mm
Từ -4m đến -8m 87mm
Từ -8m đến -10m 100mm
Từ -10m đến đáy biển 70mm
Bảng 6:
Hớng
Số liệu vận tốc gió
Vận tốc gió trung bình đo trong 3 giây với chu kỳ lặp 100 năm đo ở độ cao 10 m so
với mực nớc chuẩn.
N NE E SE S SW W NW
V( m/s) 44.7 57.4 4.9 24.2 5.6 41.6 39.8 39.0
Bảng 7:
Hớng
Số liệu sóng thiết kế
Sóng thiết kế sử dụng chu kỳ lặp lại là 100 năm, sóng kết hợp với dòng chảy, có 8
hớng thiết kế.
N NE E SE S SW W NW
H
s
, m 10.8 16.4 9.9 6.2 8.6 13.1 9.3 7.4
T, s 10.3 14.3 11.6 10.8 12.4 12.5 12.0 12.3
Bảng 8:
Các thông số
Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất tơng ứng với hớng sóng
tính toán (chu kỳ lặp 100 năm )
Hớng sóng
N NE E SE S SW W NW
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 8
Vận tốc
(cm/s)
93 137 100 173 224 181 178 121
Hớng 240 242 277 41 68 79 78 134
Bảng 9:
Các thông số
Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất tơng ứng với hớng sóng
tính toán (chu kỳ lặp 100 năm )
Hớng sóng
N NE E SE S SW W NW
Vận tốc
(cm/s)
68 119 90 109 182 137 119 97
Hớng 2 300 60 295 329 53 329 197
II.2. Mô tả vật liệu sử dụng cho công trình biển trọng lực
Đặc trng cơ học của thép cờng độ cao:
+ Khối lợng riêng
t
= 7850 (kG/m
3
)
+ Cờng độ tiêu chuẩn R
a
c
=17000 (kG/cm
2
)
+ Cờng độ tính toán R
a
=11000 (kG/cm
2
).
+ Môđun đàn hồi Ea =2.1ì10
6
(kG/cm
2
)
Sợi thép ƯST đợc dùng lấy theo VSL hoặc tơng đơng
Thép thờng nhóm AI, AII, AIII, AIV theo TCVN.
Bê tông:
+Với cấu kiện BTCT thờng: BT mác 400#
+Với cấu kiện BTCTƯST: BT mác 500#.
II.3. Các phơng án thi công
Mô tả nguyên lý về phơng án thi công dự kiến:
Phơng án thi công cho CTBCD kiểu DK trọng lực có thể chia làm các bớc sau:
Bớc 1:
Toàn bộ phần đế móng BTCT và một phần của trụ BTCT đợc chế tạo trong ụ khô hay
đốc nổi. Sau khi chế tạo xong, tháo nớc vào ụ để phần KCĐ đã chế tạo này tự nổi đợc
và kéo ra khu vực gần bờ để thi công tiếp bớc hai.
Chế tạo trên bờ (trong ụ khô hoạc trong đốc nổi ).
Bớc 2:
Tại vị trí gần bờ, tiến hành gắn các phao phụ bằng thép vào KCĐ đã chế tạo từ bớc
một để tăng tính nổi và ổn địn của hệ KCĐ - phao phụ.
Ghép phao phụ vào công trình ( gần bờ ).
Bớc 3: Chế tạo và lắp dựng hoàn chỉnh ( ở gần bờ ).
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 9
Tiếp tục chế tạo nốt phần trụ BTCT còn lại, đồng thời lắp khối thợng tầng vào KCĐ.
Hệ KCĐ và phao phụ phải đảm bảo tính nổi và tính ổn định cho toàn bộ hệ thống công
trình sau khi đã đợc chế tạo và lắp dựng ở bớc 3 này.
Bớc 4:
Lai dắt râ vị trí xây dựng ngoài khơi. Dùng các tàu kéo, lai dắt hệ KCĐ -
phao phụ thợng tầng ra ngoài khơi. (nơi vị trí sẽ cố định công trình ).
Bớc 5:
Tại vị trí cố định công trình, tiến hành công tác san dọn nền đất, sau đó bơm nớc vào
KCĐ để công trình từ từ hạ xuống. Chú ý phao phụ lúc này vẫn nổi trên mặt nớc và có
tác dụng định vị, dẫn hớng cho công trình từ từ hạ xuống đáy biển .
San dọn nền và bơm nớc dằn đánh chìm công trình .
Bớc 6:
Sau khi công trình hạ xuống xong, tiến hành các công tác khác nh: bơm phụt vữa BT
vào khe giữa đáy móng và nền đất, dằn vật liệu vào KCĐ ( nếu cần ), tháo dỡ phao phụ
ra khỏi công trình, hoàn tất các việc phụ khác .
Phần II : Lựa chọn phơng án kiến trúc và
Hoàn chỉnh các hạng mục khác :
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 10
Phơng án kết cấu cho công trình
I. xây dựng phơng án
I.1. Xác định chiều cao khối chân đế
Chiều cao cần thiết của khối chân đế :
H
cđ
= d
o
+ d
1
+ d
2
+
à
..H
s
+
Trong đó :
d
o
: Độ sâu hải đồ 25,0 (m)
d
1
: Biên độ triều lớn nhất 1,5 (m)
d
2
: Chiều cao nớc dâng do gió tơng ứng với bão 1,0 (m)
: Hệ số phụ thuộc vào lý thuyết sóng tính toán
Với lý thuyết sóng airy lấy = 0,5
Với lý thuyết sóng Stockes lấy = 0,7
H
s
: Chiều cao sóng cực đại ứng với chu kỳ lặp 100 năm là 16,4 m
: Độ tĩnh không phụ thuộc vào môi trờng và công trình .
=1,5 (m)
H
cđ
= 25+1.5+1.0+0.4*0.7*16.4+1.5=33.592 (m)
Chn H
cđ
= 34 m.
I.2. Xác định các kích thớc khối chân đế
Để lựa chọn kích thớc dầm ta dựa trên cơ sở sau :
+ Kích thớc dầm phụ : h
dầm phụ
=
)
20
1
12
1
( ữ
.l
nhịp
+ Kích thớc dầm phụ : h
dầm chính
=
)
12
1
8
1
( ữ
.l
nhịp
+ Bề rộng dầm chọn trong khoảng b= (0,3-0,5) *h
dầm
Sau đây là một số phơng án đề suất :
Dựa vào độ sâu nớc đã cho và khối lợng kích thớc thợng tầng ta sơ bộ
đa ra 3 phơng án sau (CTB TLBT loại một đế ):
Phơng án 1:
Bảng ii-1. Chọn sơ bộ kích thớc và khối lợng trụ
Trụ có tiết diện không thay đổi, đế móng là trụ tròn có bản nắp là mái
tròn xoay.
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 11
STT Tên cấu kiện Cao trình(m) D(m) t (m) h(m) V(m3) M(KN)
1 Trụ dới -0.5
ữ
9.0 5 1.0 9.5 119.38 2984.5
2 Trụ trên 9.0
ữ
34.0 5 0.5 25 176.71 4417.75
3 Vách 1 8.8
ữ
9.2 4.0 0.4 4.127 103.175
4 Vách 2 13.8
ữ
14.2 4.0
0.4 4.127 103.175
5 Vách 3 18.8
ữ
19.2 4.0
0.4 4.127 103.175
6 Vách 4 23.8
ữ
24.2 4.0
0.4 4.127 103.175
7 Vách 5 28.8
ữ
29.2 4.0
0.4 4.127 103.175
8 Vách 6 32.8
ữ
33.2 4.0
0.4 4.127 103.175
Bảng ii-2. Chọn sơ bộ kích thớc và khối lợng đế
Cấu kiện D,l (m)
h
(m)
,b (m)
Số
lợng
V(m3)
M
(KN)
đáy
Bản đáy 19.2 0.4 1 115.8 2895.29
Dầm vòng
bản đáy
13 1.0 0.4 1 15.83 395.84
Thành
Thành 20 5 0.4 1 98.52 2463.00
Dầm vòng
thành
20 0.8 0.4 1 19.3 482.55
Dầm vòng
đỉnh thành
20 1.2 0.6 1 42.52 1063.11
Nắp
Bản nắp R1 27.89 4 0.4 1 131.3 3282.60
Dầm
chính
DC đáy 7.5 1.2 0.6 8 43.2 1080
DC thành 5 1.2 0.6 8 28.8 720.0
DC nắp 8.637 1.2 0.6 8 49.75 1243.73
Chân
Khay
Vành ngoài 20 0.5 0.4 1 12.32 307.876
Trụ trong 5 0.5 1 1 6.283 157.080
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 12
Tổng trọng lợng công trình là : P=22112.38 (KN)
40005000
4000 5000 5000 5000 5000
1000
500
500
25000
1200
9000
34000
600
1000
12000
35003500
Dầm đỡ thợng tầng
600
400
1200
5000
- Phơng án 1-
Phơng án 2:
STT
Trụ có tiết diện không thay đổi, bản nắp nằm ngang
Tên cấu kiện
Cao trình(m) D(m) t (m) h(m) V(m3)
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 13
1 Trụ dới -0.5
ữ
8.0 5 1.0 8.5
106.8
2 Trụ trên 8.0
ữ
34.0 5 0.5 25
183.78
3 Vách 1 7.8
ữ
8.2 4.0 0.4 4.127
4 Vách 2 12.8
ữ
13.2 4.0
0.4 4.127
5 Vách 3 17.8
ữ
18.2 4.0
0.4 4.127
6 Vách 4 22.8
ữ
23.2 4.0
0.4 4.127
7 Vách 5 27.8
ữ
28.2 4.0
0.4 4.127
8 Vách 6 32.8
ữ
33.2 4.0
0.4 4.127
Bảng ii-4. Chọn sơ bộ kích thớc và khối lợng đế
Cấu kiện
D,l
(m)
h
(m)
,b (m)
Số
lợng
V(m3)
M
(KN)
đáy
Bản đáy 19.2 0.4 1 115.8 2895.29
Dầm vòng bản
đáy
12 1.0 0.4 1 14.58 364.5
Dầm phụ hớng
tâm
4 0.8 0.4 8 10.24 256.0
Thành
Thành 20 6.8 0.4 1 167.48 4187.1
Dầm vòng giữa 20 1.0 0.4 1 23.87 596.9
Nắp
Bản nắp 19.2 0.4 1 115.8 2895.29
Dầm vòng nắp 12 1.0 0.4 1 14.58 364.5
Dầm phụ hớng
tâm
4 0.8 0.4 8 10.24 256.0
Dầm
chính
DC nắp 7.5 1.2 0.6 8 36.0 1080
DC thành 5 1.2 0.6 8 24.0 720
DC đáy 7.5 1.0 0.6 8 36.0 900
Chân
Khay
Vành ngoài 20 0.5 0.4 1 12.32 307.876
Trụ trong 5 0.5 1 1 6.283 157.080
Cột chống
7.0 0.4 0.4 8
8.96 224
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 14
Tổng trọng lợng công trình là : P=22855.69 (KN)
8000
5000
5000
5000
5000
5000
20000
34000
1000
- Phơng án 2-
Phơng án 3:
STT
Trụ có tiết diện không thay đổi, nắp dốc đều.
Tên
cấu
kiện Cao trình(m) D(m) t (m) h(m) V(m3)
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 15
1
Trụ
dới
-0.5
ữ
9.0 5 1.0 9.5 119.38
2
Trụ
trên
9.0
ữ
34.0 5 0.5 25 176.71
3
Vách
1
8.8
ữ
9.2 4.0 0.4 4.127
4
Vách
2
13.8
ữ
14.2 4.0
0.4 4.127
5
Vách
3
18.8
ữ
19.2 4.0
0.4 4.127
6
Vách
4
23.8
ữ
24.2 4.0
0.4 4.127
7
Vách
5
28.8
ữ
29.2 4.0
0.4 4.127
8
Vách
6
32.8
ữ
33.2 4.0
0.4 4.127
Bảng ii-6. Chọn sơ bộ kích thớc và khối lợng đế
Cấu kiện
D,l
(m)
h
(m)
,b (m)
Số
lợng
V(m3)
M
(KN)
đáy
Bản đáy 19.2 0.4 1 115.8 2895.29
Dầm vòng
bản đáy
13 1.0 0.4 1 15.83 395.84
Thành
Thành 20 4.2 0.4 1 103.5 2586.2
Dầmvòng
thành
20 1.0 0.4 1 14.58 364.5
Dầm vòng
đỉnh thành
20 1.0 0.4 1 14.58 364.5
Nắp
Bản nắp 4 0.4 1 128.9 3222.5
Dầm vòng
bản nắp
13 1.0 0.4 1 15.83 395.84
Dầm
chính
DC nắp 8.4 1.2 0.6 8 48.38 1209.6
DC thành 4 1.2 0.6 8 23.04 576
DC đáy 7.5 1.2 0.6 8 36 900
Chân
Khay
Vành ngoài 20 0.5 0.4 1 12.32 307.87
Trụ trong 5 0.5 1 1 6.283 157.08
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 16
Cột chống
8 0.4 0.4 8
10
256
Tổng trọng lợng công trình là : P=22351.69 (KN)
5000 4000 5000 5000 5000 5000 4000
1000
500
500
600
250009000
34000
13000
5000
20000
AA
A-A
- Phơng án 3
I.3. Kiểm tra các điều kiện ban đầu
Trụ đợc thiết kế coi nh cấu kiện chịu nén lệch tâm nên độ mảnh và kích
thớc đợc giới han bởi các điều kiện sau :
70
0
=
r
l
( TCVN 5574-91)
7,17
0
0
D
l
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 17
l
0
: Là chiều dài tính toán của trụ, với sơ đồ tính coi nh trụ là một thanh
conson ngàm tại mặt đế móng ta có : l
0
= 2.l
trụ
r : Bán kính quán tính của tiết diện : r =
A
J
J : Mô men quán tính của tiết diện :
)(
64
1
4
0
4
DDJ =
A : Diện tích tiết diện mặt cắt trụ :
)(
4
1
2
0
2
DDA =
Đối với cấu kiện khối chân đế :
Xét trong điều kiện thi công ở giai đoạn 1
Kiểm tra ổn định công trình theo công thức:
h
i
= r
o
+ Z
c
Z
G
Trong đó :
h
i
: chiều cao ổn định ban đầu của khối chân đế.
r
o
: Bán kính nghiêng ngang của mặt đờng nớc
Z
c
: Toạ độ trọng tâm của đoạn chân đế
Z
G
: Toạ độ phù tâm của khối chân đế
Tính mớn nớc công trình:
Giả sử khi công trình đợc hạ thuỷ thì mớn nớc của công trình là T
Ta có phơng trình cân bằng:
P = P
dn
Trong đó :
P : tổng trọng lợng công trình
P
dn
: lực dẩy nổi
Trong đó P
đn
= V
chiếmchỗ
*
: trọng lợng riêng của nớc biển = 10.25 (KN/m
3
).
Tính trọng tâm công trình
Công thức tính toán trọng tâm:
M
XGi
= P
i
.X
Gi
M
ZGi
= P
i
.Z
Gi
Trong đó:
M
XG
: là Mômen khối lợng của từng cấu kiện đối với trục toạ độ x
M
Zgi
: là Mômen khối lợng của từng cấu kiện đối với trục toạ độ z
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 18
P
i
: Khối lợng của từng cấu kiện.
X
Gi
; Z
Gi
: Toạ độ trọng tâm của từng cấu kiện đối với trục toạ độ trung tâm x,z
Do kết cấu của toàn bộ công trình đối xứng qua trục z nên toạ độ trọng tâm của
toàn công trình nằm trên trục Z của toạ độ.
Tính phù tâm công trình:
M
zci
=
i
.X
ci
M
xci
=
i
.Z
ci
Trong đó :
M
XCi
: là Mômen khối lợng của từng cấu kiện đối với trục toạ độ x
M
ZCi
: là Mômen khối lợng của từng cấu kiện đối với trục toạ độ z
P
i
: Khối lợng của từng cấu kiện.
X
Gi
; Z
Gi
: Toạ độ trọng tâm của từng cấu kiện đối với trục toạ độ trung tâm x,z
i
: lực đẩy nổi của cấu kiện(khối lợng không nằm trong nớc có lơng
choán nớc bằng 0)
i
= V
i
.1,025
V
i
: Lợng choán nớc của từng cấu kiện
o Kiểm tra điều kiện của trụ :
Phơng án 1:
l(m) l
0
(m) J(m
4
) A(m
2
) r(m)
l
0
/D
[ ]
[ ]
Dl /
0
25 50 18.113 7.069 1.6 31.23 10 70 17.7
Điều kiện đợc thoả mãn
o Kiểm tra điều kiện của đế móng :
T (m) H
Đế
(m) h
0
(m) Kết luận
4.7 9 1.65 OK
o Kiểm tra điều kiện của trụ :
Phơng án 2:
l(m) l
0
(m) J(m
4
) A(m
2
) r(m)
l
0
/D
[ ]
[ ]
Dl /
0
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 19
26 52 18.113 7.069 1.6 32.5 10.4 70 17.7
Điều kiện đợc thoả mãn
o Kiểm tra điều kiện của đế móng :
T (m) H
Đế
(m) h
0
(m) Kết luận
5.0 8 1.53 OK
o Kiểm tra điều kiện của trụ :
Phơng án 3:
l(m) l
0
(m) J(m
4
) A(m
2
) r(m)
l
0
/D
[ ]
[ ]
Dl
/
0
25 50 18.113 7.069 1.6 31.23 10 70 17.7
Điều kiện đợc thoả mãn
o Kiểm tra điều kiện của đế móng :
T (m) H
Đế
(m) h
0
(m) Kết luận
4.6 9 1.68 OK
II . Phân tích lựa chọn phơng án kết cấu
Để lựa chọn phơng án kết cấu phải dựa trên cơ sở sau:
So sánh phơng án chịu lực của kết cấu.
So sánh các điều kiện ban đầu:
+Trọng lợng bản thân tổng công trình.
+ Chu kỳ dao động riêng tính bằng mô hình tổng thể ( tính bằng Sap)
và chu kỳ dao động riêng tính bằng mô hình đơn giản.
+ Kiểm tra điều kiện ổn định (lật,T
o
,h
o
và dao động riêng).
So sánh về điều kiện thi công.
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 20
Nh vậy để lập đợc bảng so sánh ta cần xác định chu kỳ dao động riêng của
từng phơng án kết cấu:
II.1. Tính toán dao động riêng
II.1. 2. Mục đích tính toán dao động riêng
Việc tính toán dao động riêng nhằm mục đích đánh giá ảnh hởng do các tác
động của môi trờng lên công trình.
II.1. 2. Phơng pháp tính
Phơng trình dao động riêng của hệ kết cấu:
M
U
+C
U
+K
U
=0
Trong đó:
+ M: Ma trận các thành phần khối lợng (bao gồm khối lợng của các bộ phận
chính và phụ của toàn bộ công trình và khối lợng của nớc kèm ).
+C : Ma trận cản nhớt.
+K : Ma trận độ cứng của kết cấu.
+
U
: Véc tơ chuyển vị của kết cấu (tại các nút)
Phơng pháp tính toán động lực học kết cấu công trình biển hiện đợc sử dụng chủ
yếu là phơng pháp phần tử hửu hạn (PTHH).
Tác động của các yếu tố môi trờng biển (Sóng, gió, dòng chảy) là tác dụng động
với tác động của sóng là trội.Chu kỳ của song là trội. Chu kỳ của sóng biển nằm trong
khoảng 5 đến 30s. Thông thờng ta phải xét đầy đủ bài toán động lực học công trình
biển cố định. Trong thực tế tính toán công trình biển cố định nếu chu kỳ dao động riêng
của công trình T
ct
>3s thì ảnh hởng động của sóng là đáng kể vì vậy phải kể đến ảnh
hởng động. Khi T
ct
<3s thì ảnh hởng của sóng là không đáng kể, do đó có thể tính
toán kết cấu theo phơng pháp tựa tỉnh,tức là cần xác định một hệ số động k
d
, rồi nhân
với giá trị tải trọng đầu vào hoặc kết quả nội lực đầu ra khi tính toán.
Hệ số động k
d
đợc xác định nh sau:
k
d
=
2
11
2
2
1
0
2
1
1
+
=
x
u
u
t
Trong đó:
-u
0
: biên độ của chuyển vị động
-u
t
: chuyển vị cực đại do tác động tỉnh của tải trọng
-
1
: tần số của dạng dao động riêng thứ nhất của kết cấu
-
/
1
: hệ số giảm chấn lấy bằng 0.08.
-
:tần số vòng của sóng tác dụng
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 21
II.1. 2. Xác định các loại khối lợng của công trình
II.1. 2.1. Khối lợng thợng tầng
Các loại khối lợng thợng tầng
Đơn vị (tấn)
Khối nhà ở 70
Hoạt tải sử dụng 2
Dự trữ lơng thực thực phẩm 8
Nớc ngọt 50
Hệ thống dầm thép chịu lực 38
Nhà vệ sinh 0.75
Kho 1.45
Bể chứa dầu 2.5
Trọng lợng bản thân sàn công tác 11
Tổng trọng lợng khối thợng tầng là 183.7 (tấn)
II.1. 2.2. Khối lợng hà bám
Khối lợng hà bám đợc tính từ mực nớc biển trung bình trở xuống
MNTB= d
0
=25.0 (m)
* Khối lợng hà bám tại thanh thứ i là :
m
h
(i) =
h
.A
hi
.L
i
h
Khối lợng riêng của hà bám (
h
= 1600 kg/m
3
).
A
hi
Diện tích tiết diện ngoài cùng của thanh thứ i
L
i
Chiều dài thanh thứ i
Kết quả tính nh bảng sau:
Phơng án 1:
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 22
z Kết
ĐK
trụ(m)
BK
đới
cầu
(m)
Chiều
Diện
tích(m
2
)
Chiều
dày hà
bám(m)
KL
riêng
KL hà
bám(tấn)
(m) Cấu
cao
(m)
hà bám
(t/m
3
)
25
Trụ
5
4 62.832 0.08
1.6
8.04248 21 5
21 5
4 62.832 0.087 8.74619
17 5
17 5
2 31.416 0.1 5.02655 15 5
15 5
6 94.248 0.07 10.5558 9 5
9
Nắp
12.5 4 157 0.07 17.584 5
5
Thnh 20
5 314.16 0.07 35.1858 0
Tổng khối lợng hà bám là: 85.141 (tấn)
z
Phơng án 2:
Kết
ĐK
trụ(m)
Chiều
Diện
tích(m
2
)
Chiều
dày hà
bám(m)
KL
riêng
KL hà
bám(tấn) (m) Cấu
cao
(m)
hà
bám
(t/m
3
)
25
Trụ
5
4 62.83 0.08
1.6
8.0425
21 5
21 5
4 62.83 0.087 8.7462
17 5
17 5
2 31.42 0.1 5.0265
15 5
15 5
7 110 0.07 12.315
8 5
8 Đế 20 8 502.7 0.07 56.297
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 23
0
Tổng khối lợng hà bám là: 90.428 (tấn)
z
Phơng án 3:
Kết
ĐK
trụ(m)
BK đới
cầu
(m)
Chiều
Diện
tích(m
2
)
Chiều
dày hà
bám(m)
KL
riêng
KL hà
bám(tấn)
(m) Cấu
cao
(m)
hà bám
(t/m
3
)
25
Trụ
5
4 62.832 0.08
1.6
8.04248 21 5
21 5
4 62.832 0.087 8.74619
17 5
17 5
2 31.416 0.1 5.02655 15 5
15 5
6 94.248 0.07 10.5558 9 5
9
Nắp
12.5 4 157 0.07 17.584 5
5
Thnh 20
5 314.16 0.07 35.1858 0
Tổng khối lợng hà bám là: 85.1408 (tấn)
II.1. 2.3. Khối lợng nớc kèm
Xác định khối lợng nớc kèm tính từ MNTB xuống đáy biển.
Khối lợng nớc kèm quy đổi tại nút thứ i là:
m
nk
(i) =
n
.C
am
.V
i
Trong đó:
+
n
- mật độ của nớc biển = 1025 kg/m
3
.
+ C
am
- hệ số nớc kèm, C
am
= 0,2.
+ V
i
- thể tích ống phần ngập nớc, tính với đờng kính mới có cả chiều dày
hà bám
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 24
Kết quả tính nh bảng sau:
z
Phơng án 1:
Kết
ĐK
trụ(m)
BK
đới
cầu
(m)
Chiều
Chiều
dày hà
bám(m)
Thể tích
KL nớc
kèm(tấn)
(m) Cấu
cao
(m) (m
3
)
25
Trụ
5
4 0.08 83.6468 17.1476 21 5
21 5
4 0.087 84.1013 17.2408
17 5
17 5
2 0.1 42.4743 8.70724 15 5
15 5
6 0.07 124.499 25.5224 9 5
9
Nắp 12.5 12.5 4 0.07 501.931 102.896
5
5
Thnh 20
5 0.07 1592.86 326.537 0
Tổng khối lợng nớc kèm là: 498.051 (tấn)
z
Phơng án 2:
Kết
ĐK
trụ(m)
Chiều
Chiều
dày hà
bám(m)
Thể tích
KL nuớc
kèm(tấn)
(m) Cấu
cao
(m) (m
3
)
25
Trụ
5
4 0.08 83.647 17.1476
21 5
21 5
4 0.087 84.101 17.2408
17 5
17 5
2 0.1 42.474 8.70724
15 5
15 5
7 0.07 145.25 29.7761
8 5
8
Thnh 20 8 0.07 2548.6 522.46
0
Tổng khối lợng nớc kèm là: 595.331 (tấn)
Viện xây dựng công trình biển
Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép
SVTH:GROUP5-50CB1 25
z
Phơng án 3:
Kết
ĐK
trụ(m)
Chiều
Chiều
dày hà
bám(m)
Thể tích
KL nớc
kèm(tấn)
(m) Cấu
cao
(m) (m
3
)
25
Trụ
5
4 0.08 83.647 17.1476
21 5
21 5
4 0.087 84.101 17.2408
17 5
17 5
2 0.1 42.474 8.70724
15 5
15 5
6 0.07 124.5 25.5224
9 5
9
Nắp 12.5 4 0.07 501.93 102.896
5
5
Thnh 20 5 0.07 1592.9 326.537
0
Tổng khối lợng nớc kèm là: 498.051 (tấn)
Khai báo các loại khối lợng vào mô hình sap2000 ta đợc kết quả dao động
riêng:
StepNum
Period (max)(s)
PA1 PA2 PA3
1 0.4242 0.4469 0.4180
II.2 KIểM TRA SƠ Bộ ổn định lật
Điều kiện ổn định lật của công trình đợc xác định theo công thức:
M
giữ
/M
lật
k
Trong đó :
k : Hệ số an toàn, thờng lấy k = 1,5
M
giữ
: Momen chống lật do tải trọng công trình gây ra
M
lật
: Mômen gây lật tại đế móng do tải trọng sóng, dòng chảy, do gió và
lực đẩy nổi gây ra tại mép đáy móng .
Với phơng án 1:
Giá trị momen lật do tải trọng sóng và dòng chảy gây ra tính táon theo lý
thuyết sóng Stokes bậc 5 (xem trong tính toán lực Sóng chi tiết cho PA chọn)
