đồ án công trình biển cố định 1 thiết kế kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép

NHĨM 3 - LỚP 52CB1

ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH 1
THIẾT KẾ KẾT CẤU CHÂN ĐẾ CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP
I ) TỔNG QUAN
1. ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH
Cơng trình biển bằng thép là cơng trình có vật liệu làm chủ yếu làm bằng thép. Cơng trình làm
việc như một khung không gian, các tải trọng được truyền vào nền đất thơng qua các móng
cọc đóng sâu vào nền đất .
- Ưu điểm :
+ Thép là loại vật liệu có cường độ cao kích thước tương đối nhỏ , vì vậy kết cấu có trọng lượng
và kích thước tương đối nhỏ dẫn đến tải trọng sóng tác động lên cơng trình nhỏ
+ Khả năng cấu tạo và liên kết của thép là rất linh hoạt
+ Có thể áp dụng cho phần lớn các điều kiện địa chất
+ Thời gian thi cơng nhanh nhưng địi hỏi về phương tiện và bến bãi thi công trên bờ
- Nhược điểm :
+ Thép là loại vật liệu đắt tiền
+ Đòi hỏi phải duy tu và bảo dưỡng thường xuyên để khắc phục hậu quả do ăn mòn và nứt do
mỏi
+ Thời gian thi cơng ngồi biển kéo dài và địi hỏi phải có nhiều thiết bị chuyên dụng của
ngành. Phải trải qua 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 là thi công lắp giáp , giai đoạn 2 và vận chuyển hạ thuỷ đánh
chìm và cố định ngồi biển. Do đó tồn tại nhiều rủi ro khi thi cơng.

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

1


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

2 ) SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
1 ) Kích thước cơng trình :
Kích thước khung

Kích thước thượng tầng

Trọng lượng thượng tầng

đỡ

Phương án kết cấu
chân đế

(T)

18mx18m

25mx25m

14000kN

4 ống chính/
launching/cọc váy

6 giếng

2 ) Số liệu khí tượng hải văn tại vị trí xây dựng cơng trình :
Các thơng số đề bài

3

Biến động triều lớn nhất d1 ( m )

2.2

Nước dâng tương ứng với bão thiết kế d2 ( m )

1.2

Độ sâu nước d0 ( m )

80

3 ) Số liệu vận tốc gió :
Chu kỳ lặp - năm

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

Vận tốc gió trung bình đo trong 2 phút
100

38.4

46.1

0.0

20.8

2.0

35.7

34.2

33.5

50

36.2

45.0

9.1

19.2

1.4

33.4

32.7

31.8

25

34.2

40.6

7.4

18.2

0.4

31.5

30.4

29.2

10

30.6

37.5

6.3

16.8

9.2

28.2

27.5

26.5

5

28.5

34.6

5.2

15.5

8.4

26.2

25.2

21.3

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

2


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

1

23.0

26.0

2.0

12.7

6.0

21.0

20.0

18.0

Chu kỳ lặp - năm

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

Vận tốc gió trung bình đo trong 1 phút
100

39.7

47.1

1.0

21.4

2.7

36.9

35.3

34.6

50

37.4

46.5

0.1

19.8

22.1

34.5

33.8

32.8

25

35.3

41.9

28.3

18.8

21.1

32.5

31.4

30.2

10

31.6

38.7

27.2

17.4

19.8

29.1

28.4

27.4

5

29.4

35.7

26.0

16.0

19.0

27.1

26.0

22.0

1

23.8

26.9

22.7

13.1

16.5

21.7

20.7

18.6

Chu kỳ lặp - năm

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

Vận tốc gió trung bình đo trong 3 giây
100

44.7

58.1

4.9

24.2

5.6

41.6

39.8

39.0

50

42.1

52.4

33.9

22.3

24.9

38.9

38.1

37.0

25

39.8

47.3

31.9

21.2

23.7

36.7

35.4

34.0

10

35.6

43.7

30.6

19.6

22.4

32.8

32.0

30.8

5

33.2

40.3

29.3

18.0

21.4

30.5

29.3

24.8

1

26.8

30.3

25.6

14.8

18.6

24.4

23.3

21.0

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

3


NHĨM 3 - LỚP 52CB1

4 ) Số liệu sóng thiết kế :
Chu kỳ lặp

Hướng

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

100 Năm

H, m

10.8

16.1

9.9

6.2

8.6

12.2

9.3

7.4

T, s

10.3

14.1

11.6

10.8

12.4

12.5

12.0

12.3

H, m

9.7

15.6

9.2

5.6

8.0

12.4

8.8

6.9

T, s

10.0

14.1

11.5

10.5

12.1

12.4

11.9

11.7

H, m

8.8

14.7

8.7

5.2

7.7

11.1

8.5

6.5

T, s

9.9

14.3

11.4

10.2

11.8

12.4

11.8

11.7

H, m

5.6

13.7

6.8

3.8

6.2

9.7

7.1

4.8

T, s

9.4

13.9

11.0

9.4

10.6

12.1

11.6

11.0

H, m

2.6

11.8

4.8

2.4

4.6

7.3

5.8

3.0

T, s

9.1

13.3

10.5

9.1

9.2

11.7

11.3

9.9

50 Năm

25 Năm

5 Năm

1 Năm

5 ) Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất ( chu kỳ lặp 100 năm ):
Các thơng số

Hướng sóng
N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

Vận tốc (cm/s)

93

131

100

173

224

181

178

121

Hướng (độ)

240

241

277

41

68

79

78

134

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

4


NHĨM 3 - LỚP 52CB1

6 ) Vận tốc dịng chảy đáy lớn nhất ( chu kỳ lặp 100 năm ):
Các thơng số

Hướng sóng

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

Vận tốc (cm/s)

68

111

90

102

182

137

119

97

Hướng (độ)

2

301

60

295

329

53

329

197

7 ) Số liệu hà bám :
Phạm vi hà bám tính từ mực nước trung bình trở xuống

Chiều dày hà bám

Từ mực nước trung bình 0 (m) đến -4 (m)

80 mm

Từ -4 (m) đến -8 (m)

87 mm

Từ -8 (m) đến -10 (m)

100 mm

Từ -10 (m) đến đáy biển

70 mm

Trọng lượng riêng hà bám : γ=1600 kG/m3
8 ) Số liệu địa chất cơng trình :
Đề số 3 :
Các thông số đề bài

Tên lớp đất
Lớp đất số 1

1

Mơ tả lớp đất

2

Độ sâu đáy lớp đất ( tính từ

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1

N

Lớp đất số 2

Lớp đất số 3

Á cát dẻo mềm

Á cát dẻo chặt

Sét nửa cứng

h 1= 19m

h 2=39m

h 3= Vô hạn

5


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

đáy biển trở xuống )
3

Độ ẩm W ( %)

27.3

22.6

24.4

4

Giới hạn chảy LL

32.2

31.7

41.9

5

Giới hạn dẻo PL

17.6

18.6

21.2

6

Chỉ số chảy LI

14.6

13.1

20.7

7

Độ sệt PI

0.66

0.31

0.15

8

Trọng lượng γ (g/cm3)

2.0

2.03

2.01

9

Tỷ trọng Δ (g/cm3 )

2.75

2.74

2.78

10

Hệ số rỗng e

0.75

0.65

0.72

11

Lực dính c ( kN/m2)

43

51

67

12

Cường độ kháng nén khơng
60

20

120

14

22

25

thốt nước cu (kN/m2)
13

Góc ma sát trong ψ , độ

9 ) Số liệu về vật liệu :
Số liệu về quy cách thép ống ( lấy theo quy cách thép ống của API )
+ Vật liệu thép :
Đặc trưng cơ lý của vật liệu thép :
- Khối lượng riêng

gt =7.85 ( T/m3 )

- Cường độ chảy Fy = 44.8 ( Mpa )
- Modun đàn hồi E = 2.1x106 ( kG/m2 )

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

6

NHÓM 3 - LỚP 52CB1

+ Liên kết hàn :
- Que hàn loại N 42
- Cường độ chịu nén hàn đối đầu

Rhn =2100 ( kG/m2 )

- Cường độ chịu kéo hàn đối đầu

Rkh =2100 ( kG/m2 )

- Cường độ chịu cắt hàn đối đầu

Rch =1800 ( kG/m2 )

10 ) Tải trọng thượng tầng :
Chức năng của dàn nhẹ là khai thác vận chuyển sản phẩm của giếng bằng hệ thống đường ống
dẫn sang dàn công nghệ trung tâm , dẫn nước ép vỉ và chức năng quản lý đầu giếng .
II) XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CHÂN ĐẾ
1 ) CÁC THƠNG SỐ TÍNH TỐN :
a ) Xác định mực nước tính tốn
Mực nước triều cao : MNTC =

do + d1 = 80 + 2.2= 82.2 (m)

Mực nước trung bình : MNTB = do +

Mực nước tính tốn : MNTT =

d1
2.2
= 80 +
= 81.1(m)
2
2

do + d1 + d2 = 80 + 2.2 + 1.2 = 83.4 (m)

b ) Xác định hướng sóng dùng để tính tốn
Chọn 2 hướng sóng tác động vào cơng trình để tính tốn và kiểm tra kết cấu chân đế
+ Hướng 1 : là hướng có chiều cao sóng lớn nhất ( ĐƠNG BẮC - NE ) :
H = 16.1 ( m ) ; T = 14.1 ( s ). ( Chu kỳ lặp 100 năm )
+ Hướng 2 : là hướng tác dụng theo phương của chéo của diafrargm ( BẮC - N ) :
H = 10.8 ( m ) ; T = 10.3 ( s ). ( Chu kỳ lặp 100 năm )

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

7


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

c ) Xác định hướng tác dụng của dòng chảy

Hướng tác dụng của dòng chảy chọn theo 2 hướng tác dụng của sóng.
+ Dịng chảy mặt lớn nhất
Các thơng số

Hướng sóng
ĐƠNG BẮC

BẮC

Vận tốc ( cm/s )

131

93

Hướng ( độ )

241

240

+ Dịng chảy đáy lớn nhất
Các thơng số

Hướng sóng
ĐƠNG BẮC

BẮC

Vận tốc ( cm/s )

111

68

Hướng ( độ )

301

2

d ) Xác định hướng gió tác dụng
Hướng gió tác dụng trùng với hướng sóng tác dụng :
+ Theo hướng ĐƠNG BẮC : V3s ( 100 năm ) = 58.1 m/s
+ Theo hướng BẮC : V3s ( 100 năm ) = 44.7 m/s
2 ) XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CHÂN ĐẾ
Phương án kết cấu chân đế phụ thuộc vào các yếu tố :

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

8


NHĨM 3 - LỚP 52CB1

+ Địa chất cơng trình
+ Độ sâu nước thiết kế , mực nước cao nhất
+ Phương pháp thì cơng và các thiết bị thi cơng trên bờ và ngồi khơi
a) Lựa chọn hướng đặt cơng trình
Hướng đặt cơng trình phụ thuộc vào những yếu tố như sau :
+ Hướng tải trọng môi trường cực hạn
+Chức năng chính của dàn ( dàn cơng nghệ, dàn khai thác,..)

+ Thuận lợi cho việc bố trí giá cập tàu để giảm tối đa tải trọng do môi trường tác động khi
cập tàu hoặc tác động trực tiếp lên tàu
Trong đồ án này ta chỉ xét đến yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất là tải trọng do môi trường để
bố trí hướng đặt cơng trình.
Cơng trình đặt theo hướng có chiều cao sóng lớn nhất ĐƠNG BẮC. Hướng ĐƠNG BẮC sẽ đi
qua trục đối xứng của cơng trình. Bố trí như vậy khi tải trọng của môi trường cực đại thì sự chịu lực của 4
ống chính sẽ đồng đều hơn. Thường 2 ống gần hướng sóng tới chịu nhổ, 2 ống xa hướng sóng tới chịu
nén.
Sơ đồ bố trí như sau :

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

9


NHĨM 3 - LỚP 52CB1

N
E

N
P1

PB

E

W

P2

PA

S

b) Xác định các kích thước tổng thể
+ Kích thước đỉnh của kết cấu chân đế : 18x18 (m)
+ Xác định chiều cao cơng trình
Ta có cơng thức :

HCT = MNTT +h.Hmax +D

Trong đó

HCT : Chiều cao cơng trình
MNTT : Mực nước tính tốn
Hmax : Chiều cao sóng lớn nhất
D : Độ tĩnh khơng

h : là hệ số phụ thuộc phương pháp tính vận tốc sóng

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

10


NHĨM 3 - LỚP 52CB1

Ta chọn m =0.7 ( Tính vận tốc sóng theo Stoke )

HCT = 83.4 + 0.7x16.1 + 1.5 = 96.17 (m).
Chọn

HCT = 96.2(m)

+ Xác định cao trình diafragm D1 ( Trường hợp dùng khung sàn chịu lực )

HD1 = MNTC + Z1 = 82.2 + 2 = 84.2 (m)
Z1 : Khoảng cách đảm bảo thi công lắp đặt khung chịu lực . Chọn Z1 = 2(m)
+ Khoảng cách từ mặt đáy biển đến điểm W.P –working point.

HCD = HD1 + Z2 = 84.2 + 2 = 86.2 (m)

2000

W.P

Z2 : Khoảng cách sao cho đảm bảo gia công nút liên kết khung sang chịu lực vào khối
chân đế . Chọn

Z2 = 2(m)

+ Xác định chiều cao khung sàn chịu lực

HSF = HCT - HCD = 96.2 - 86.2 = 10.0 (m )
+ Bề rộng đáy dưới của khối chân đế
- Bề rộng đáy trên

Bt = 18(m)

Chọn độ dốc ống chính bằng 1/8
ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

11


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

Suy ra bề rộng đáy dưới Bd =

2 ´ H CD
2 ´ 85.2
+ Bt =
+ 18 = 39.55 m)
8
8

+ Xác định cao độ giao điểm giữa ống chính và thanh xiên dưới cùng của khối chân đế

Zd >= (25cm ; D/4)

Zd là khoảng cách đảm bảo thi công nút m

Chọn D = 2.0 (m) à

500

D : Đường kính ống chính

Zd = 500 (cm)

c) Bố trí các mặt ngang
Ngun tắc bố trí các diafragm :
+ Góc tạo bởi các thanh xiên với ống chính nằm trong khoảng 300 - 600 để đảm bảo thao tác hàn , đánh
sạch , mài nhẵn các mối hàn và các mép vát ống , thuận lợi cho việc sử dụng các thiết bị kiểm tra kỹ
thuật bằng siêu ân cho các mối hàn tại liên kết nút.
+ Phụ thuộc vào kích thước khối chân đế
+ Phụ thuộc vào chủng loại thép ống dùng để chế tạo KCĐ
+Phụ thuộc vào số lượng ống chính
+Mặt ngang D1 được bố trí để làm sàn cơng tác khi đóng cọc và thường được bố trí nằm trên mực nước
triều cường 1.5 -2 (m) . Theo tính tốn ở trên ta có

HD1 =84.2 (m) ( Tính từ đáy biển làm gốc toạ độ )

d) Khung đánh chìm : Do đề bài yêu cầu phương án đánh chìm là launching, bố trí 2 ống launching ở
trước Panel P1, khoảng cách 16m (xem sơ đồ ở sau) với giả thiết bãi thi cơng và xà lan có 2 đường trượt
phù hợp với khoảng cách này.
e) Cọc : Do yêu cầu đề bài là cọc váy, ta sơ bộ chọn phương án cọc váy đóng theo phương đứng.

3) XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC THANH
a) Xác định sơ bộ kích thước các thanh ngang và thanh xiên:
ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

12

NHÓM 3 - LỚP 52CB1

-Các thanh được thiết kế sao cho đủ bền và độ ổn định khi chịu tải trọng cực hạn. Đối với kết cấu
thép thì yêu cầu về độ ổn định thường cao hơn yêu cầu về độ bền. Vì vậy khi ta chọn sơ bộ thanh
ngồi dựa vào kinh nghiệm của các cơng trình tương tự người ta thường lựa chọn theo độ mảnh của
thanh.
- Với các thanh ngang và thanh xiên, ta phân loại thanh từng nhóm, với mỗi nhóm ta chọn theo thanh
có chiều dài lớn nhất (độ mảnh lớn nhất). Độ mảnh hợp lý của thanh ngang và thanh xiên từ 60-80.
Chọn sơ bộ kích thước thanh ngang và thanh xiên như sau :

Ống
OC4
OC3
OC2
OC1
OL
OX4
OX3
OX2
OX1
ON4
ON3
ON2
ON1
OXD
CON
COC

Lựa chọn và kiểm tra kích thước các ống
D (mm)

t (mm)
D/t
302000
50
40 YES
2000
50
40 YES
1800
50
36 YES
1800
50
36 YES
1000
25.4 39.37008 YES
1000
25.4 39.37008 YES
910
25.4 35.82677 YES
812.8
25.4
32 YES
720
20.6 34.95146 YES
812.8
25.4
32 YES
720

20.6 34.95146 YES
660
20.6 32.03883 YES
610
15.6 39.10256 YES
580
15.6 37.17949 YES
720
15.6
1200

Chú giải:
-OC : Ống chính
-OL: Ống launching
-OX: Ống xiên Panel
-ON: Ống ngang
-OXD: Ống trong Diafragm
ĐỒ ÁN CÔN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

13


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

b) Kiểm tra độ mảnh của các than h
Việc chọn các thanh phải đảm bảo giữ gìn được sự ổn định cục bộ và ổn định tổng thể dưới
điều kiện môi trường khai thác và điều kiện môi trường cực trị. Đối với các phần tử kết cấu
dạng ống , chọn theo độ mảnh cho phép . Độ mảnh của thanh ống được xác định như sau :

l=

k .l
r

Trong đó :
k : là hệ số quy đổi chiều dài phụ thuộc vào điều kiện liên kết tại 2 đầu thanh:
Đối với ống chính k = 1.0
Đối với ống xiên và ống ngang, ống launching k = 0.8
Đối với ống ngang phụ k = 0.7
l : là chiều dài phần tử đoạn thanh, được xác định bằng khoảng cách giữa 2 tâm nút

r=

J
: Là bán kính quán tính của tiết diện
A

Trong đó :
J : là mơmen qn tính của tiết diện ống
A : Diện tích mặt cắt ngang của ống
Ta có bảng chọn sơ bộ tiết diện thanh , và kết quả kiểm tra độ mảnh của các thanh như
sau: ( ở đây trình bày các thanh dài nhất, bảng đầy đủ xem phụ lục )

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

14

NHÓM 3 - LỚP 52CB1

Ống

Loại
36 OXD
52 OX4
155 OX3
262 OX2
329 OX1
9 ON4
114 ON3
217 ON2
318 ON1

Kiểm tra các thanh theo độ mảnh - Các thanh dài nhất
l (m) D (mm) t (mm)
A (m2)
J (m4)
r (m)
k
23.425
580
15.6 0.027647 0.00224547 0.284992
14.25718
1000
25.4 0.07773 0.01882339 0.492101
10.62572
910
25.4 0.070552 0.0140774 0.44669

17.72602
812.8
25.4
0.0628 0.00993028 0.39765
14.64374
720
20.6 0.04524 0.00564301 0.353178
11.7125
812.8
25.4
0.0628 0.00993028 0.39765
8.5875
720
20.6 0.04524 0.00564301 0.353178
5.8375
660
20.6 0.041359 0.00431247 0.322907
11.3375
610
15.6 0.029116 0.00262271 0.300129

0.7
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8

λ
57.53666
23.17766
19.03015
35.66152
33.17019
23.56341
19.45193
14.46235
30.2203

* Từ các lựa chọn sơ bộ trên ta lập phương án có sơ đồ bố trí kết cấu như sau :

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

15


NHĨM 3 - LỚP 52CB1

panel p1 T/L 1:200
1000

1000

+96.2

1200

+95.0

16000

.6
x9
76

610x15.6x18500

7300

9

610x15.6x18000

1500

0x

61

10000

61
0x
15

D1

09

65
x2

.6
20
0x
72

44

°

x2
65
09

610x15.6x22675

38°

1800x50x
36990

39°

+67.5

72
0x
20
.6

16700

+80.0

mntt

69

36990
1800x50x

+83.4

97

39°

+84.2

6x

2000

+87.7

.
15

1800x50x10000

1800x50x10000

610x15.6x18000

D2

°

38°

+47.5

x
.4

32

15

2

81

2.

8x

25

.4

x3

21

52

96200

81

44

8
2.

5
x2

20000

52°

D3

86200

36°

660x20.6x27675

°

54

22000

6
54
37
.4x
25
0x
91
47
°

91

36°

35°

2000x50x
47870

720x20.6x33175

°
.4x

5
x2
00

6

07

44

10

48

10

00

°

x2

5.4

x4

40

76

35°

0.0

D4

25000

55

812.8x25.4x39425
500

+0.5

47870
2000x50x

+25.5

0x
25
.4x
37

54
6

11775

16000

D5

11775

39550

PA
ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

PB
16


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

panel pA T/L 1:200
1000

1000

+96.2

1200

+95.0

16000

610x15.6x18000

10000

7300
1500
2000

610x15.6x18500

D1

0x

2
0x

44
°

.6

x2
6

50

72

9

610x15.6x22675

38°

1800x50x
36990

39°

+67.5

20

16700

72

9

50

6
x2

6
0.

8

660x20.6x27675

D3

86200

36°

38°

+47.5

81
2.
8x
25
.4
x3
21
52

52
21
x3

.4
25
x
.8
12

96200

44
°

D2
20000

+80.0

mntt

610x15.6x18000

36990
1800x50x

+83.4

39°

+84.2

0

61

1800x50x10000

1800x50x10000

+87.7

9 610
x1
5.
6x
97
69

76

x9

.6

5
x1

9

46
75
91

47
°

35°

2000x50x
47870
48

25000

6
07
44

D4

10

°

00
x2
5.4
x

44
07
6

35°

0.0

75
46

720x20.6x33175

x
5.4
x2
00
10

812.8x25.4x39425
500

+0.5

0x
25
.4x
3

47870
2000x50x

36°

+25.5

22000

x3
5.4
x2
10

D5

39550

P1
ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

P2
17


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

P2

18500

9250
9250

58
0x
15
.6
x1
35
81

81

35

1818
970

610x15.6x18500

5008
5008

1010

3030
3030

580x15.6x18500

x1

.6

15
0x

1010

81

58
0x
15
.

35

58

610x15.6x18500

x1

.6

580x15.6x18500

15

6x
13

5

0x

58

81

610x15.6x18500

4242
970

P1

610x15.6x18500
9250

9250
18500

PA
PB
DIAFRAGM D1 T/L 1:200
610x15.6x18500

22675

11338
4036

4242
970
610x15.6x18500

3308

7338

.6
0x
15
58

81
1818
970

610x15.6x18500

81
35
x1

7066

580x15.6x22675

7066

1010

3030
3030

1010

35
x1
.6

15
0x

58

610x15.6x18500

81

35

58

x1

.6

0x

15

15

.6

0x

x1

58

35

81

P2

8030

8030

P1

3308

22675

PA
PB

DIAFRAGM D2 T/L 1:200
ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

18


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

P2
13838

27675
7338

580x15.6x26675

660x20.6x27675

9566

4242
970

0x
1

5.
6

x1

6500

35
8

1

1818
970

9566

3030

3030

1010

1
58
13
6x
5.

1010

1
0x

58

660x20.6x27675

58
0

x1

81
35
x1
.6
15
0x
58

5.
6x
13
58
1

660x20.6x27675

58

P1

660x20.6x27675

5808

8030

8030

5808

27675

PA

PB

DIAFRAGM D3 T/L 1:200
P2

33175

16588
7338

720x20.6x33175

580x15.6x33175

12316
3030
3030

4242
970

9250

58

0x

81
35
x1
.6
15
0x
58

15

.6
x

13
58
1

1818
970

12316

1010

720x20.6x33175

1010

58

0x

15

.6
x

81
35
x1
.6
15
0x
58

13
58
1

720x20.6x33175

P1

720x20.6x33175
8558

8030

8030

8558

33175

PA
PB
DIAFRAGM D4 T/L 1:200
ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

19


NHĨM 3 - LỚP 52CB1

P2

39686

19843

58
0x
15
.6
x

12636

13
58
1

1
58
13
6x
5.

1
0x
58

15543

4242
970

P1

812.8x25.4x39425

11683

7207

812.8x25.4x39425

580x15.6x39686

3030

1010
1010
1818
970

3030

812.8x25.4x39425

58
0x
15
.6
x

15543

81
35

x1
.6
15
0x
58

13
58
1

812.8x25.4x39425

8030

8030

11683

39425

PA

PB
DIAFRAGM D5 T/L 1:200

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

20

NHĨM 3 - LỚP 52CB1

4 ) BÀI TỐN TÍNH DAO ĐỘNG RIÊNG

a) Mục đích, ý nghĩa của việc tính dao động riêng
- Mục đích: Việc tính tốn dao động riêng của cơng trình nhằm đánh giá sự ảnh hưởng
động do tải trọng mơi trường tác dụng lên cơng trình.
- Ý nghĩa:
+ Xác định chu kì, tần số dao động riêng
+ Kiểm tra xem có xảy ra hiện tượng cộng hưởng không
+ Xác định hệ số Kđ
+ Xác định các dạng dao động riêng chính để kiểm tra sơ đồ làm việc và khống
chế việc tính tốn tải trọng sóng
b) Sơ đồ tính:
Sơ đồ tính của hệ được mơ tả dưới dạng khung không gian, liên kết giữa hệ kết
cấu bên trên và môi trường đất được coi là ngàm.

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

21


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

MUC NUOC LANG

COC

?0

KC CHAN DE

VI TRI NGAM TINH TOAN

Trong đồ án chọn theo tài liệu của phương Tây, ta có độ sâu ngàm giả định xác định như sau:
D0 = (3.4 – 4.5).D

- Trường hợp đất sét

D0 = (7 – 8,5).D

- Trường hợp đất phù sa

D0 = 6.D

- Trường hợp đất tại nơi xây dựng chưa xác định cụ thể

D là đường kính ngồi của cọc : D = 1.20 ( mm) (Sẽ được trình bày sau ở phần tính tốn
cọc)
D0 = 6 x 1.2 = 7.2 ( m )
c) Tính tốn các loại khối lượng:
1) Khối lượng thượng tầng:
Theo số liệu đã cho:
Tổng khối lượng thượng tầng : G = 1400 (T)
ĐỒ ÁN CÔN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

22

NHÓM 3 - LỚP 52CB1

Tổng khối lượng thượng tầng được phân bố cho 4 nút tại 4 đỉnh của khung sàn chịu lực
(tải trọng này tác dụng lên khối chân đế là tải trọng tĩnh).
M/4 = 1400 / 4 = 350 (T)

2) Khối lượng bản thân kết cấu : Đặt cho SAP2000 tự tính tốn.
+ Khối lượng bản thân kết cấu : 2429.431 (T)
3) Xác định khối lượng hà bám tại thanh ( tính từ MNTB trở xuống).
Khối lượng hà bám của thanh thứ i là :
mh (i) = rh.Ahi.Li
rh: Khối lượng riêng của hà bám (rh = 1600 kg/m3).
Ah: Diện tích của hà bám được tính theo cơng thức:
2
2
Ahi = p .((Di + 2t ) - Di ) / 4

Với Di: Đường kính cọc
ti: Chiều dày hà bám
Li: Chiều dài thanh
Khối lượng hà bám cho từng thanh qui về 2 nút 2 đầu như một dầm đơn giản.
4) Khối lượng nước kèm của các thanh ngập nước:
Nước kèm là lượng nước bám vào thành ống khi kết cấu có chuyển vị. Để xác
định khối lượng nước kèm ta tính từ MNCN xuống đáy biển.
Khối lượng nước kèm tại thanh thứ i được tính theo cơng thức sau:
mnk(i) = rn.Cam.Vi
Trong đó:
+ rn – mật độ của nước biển = 1025 kg/m3.

+ Cam – hệ số nước kèm, Cam = Cm -1=1.2-1=0.2
Cm là hệ số cản
Đối với vật chắn nhám: Cm=1.2
ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

23


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

Đối với vật chắn trơn: Cm=1.6
+ Vi – thể tích ống ngập nước, tính với cả đường kính ống có chiều dày hà bám.
2
Vi = (p .(Di + 2ti ) / 4).Li

Khối lượng nước kèm cho từng thanh qui về 2 nút 2 đầu như một dầm đơn giản.
5) Khối lượng nước trong ống chính :
Tính khối lượng nước trong ống với MNCN. Nước trong ống nằm trong các
ống chính.
Khối lượng nước trong ống thứ i:
mn«(i) = rn. Ani. Li
Trong đó:
+ rn – mật độ nước biển 1025 kg/m3.
+ Ani: Là diện tích nước chiếm chỗ
Ani= p .(Dc - 2d ) / 4
2

Dc, δ: Là đường kính và chiều dày của cọc.
Khối lượng nước trong ống chính cho từng thanh qui về 2 nút 2 đầu như một dầm đơn giản.

d) Tính dao động riêng:
Với sơ đồ kết cấu và tiết diện các thanh đã chọn, sau khi tính được khối lượng thượng
tầng, khối lượng vữa bơm trám, khối lượng nước kèm, hà bám, nước trong cọc ta tiến hành quy
đổi khối lượng về nút và nhập vào SAP để tính dao động riêng.

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

24


NHÓM 3 - LỚP 52CB1

Kết quả về khối lượng như sau:
+ Khối lượng bản thân kết cấu : 2429.431 (T)
+ Bảng tổng hợp khối lượng hà bám; nước kèm; nước trong ống chính qui về nút :
Nút

Z từ đáy biển

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

96.2
96.2
91.2
96.2
0.5
0.5
91.2
96.2
0.5
0.5
0.5
0.5
96.2
91.2
96.2
91.2
96.2
-5.4
0.5
96.2
-5.4
86.2
0
86.2
0
84.2
84.2
86.2
0

86.2
0
84.2
84.2
84.2
84.2
84.2
84.2
84.2
84.2
47.5

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG QUI VỀ NÚT
Mi hà bám
Mi nước kèm
Mi nước trong ống chính
0
0
0
0
7.8040184
7.8040184
0
0
5.6700133
3.8791284
6.2700981
3.7768155
0
0

0
0
0
11.06526
4.0907784
0
11.06526
0
9.4256247
0
9.4256247
0
1.1085393
0
9.4256247
0
9.4256247
0
1.1085393
0
1.1085393
4.2032728
4.2032728
4.2032728
4.2032728
2.0631354

ĐỒ ÁN CƠN G RÌ H B ỂN CỐ ĐỊNH 1
N

0
0
0
0
15.64783459
15.64783459
0
0
8.025473116
5.596821763
8.736033764
5.78373708
0
0
0
0
0
48.9212
4.843891854
0
48.9212
0
41.67212417
0
41.67212417
0
3.48293196
0
41.67212417
0

41.67212417
0
3.48293196
0
3.48293196
25.88247295
25.88247295
25.88247295
25.88247295
3.435384657

0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
37.60909207
0
37.60909207
0
0
0
37.60909207
0
37.60909207
0
0
0
0
19.71786173
19.71786173
19.71786173
19.71786173
0

TỔNG
0
0
0
0
23.45185
23.45185
0

0
13.69549
9.47595
15.00613
9.560553
0
0
0
0
0
59.98646
8.93467
0
59.98646
0
88.70684
0
88.70684
0
4.591471
0
88.70684
0
88.70684
0
4.591471
0
4.591471
49.80361
49.80361

49.80361
49.80361
5.49852
25