đồ án thiết kế kết cấu chân đế giàn nhẹ

Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 1 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48

Mục lục:
Chơng 1: tổng quan 7

1.1 Sự phát triển của ngnh xây dựng công trình biển trên thế giới 7
1.1.1 Công trình biển cố định bằng thép 8
1.1.2 Công trình biển trọng lực bê tông cốt thép 9
1.1.3 Công trình biển mềm 9
1.1.4 Đờng ống biển 10
1.2 Sự phát triển của ngnh xây dựng công trình biển ở Việt Nam 10
1.3 Giới thiệu công trình biển thép dạng công trình tối thiểu 10
1.3.1 Khái quát 10
1.3.2 Các đặc tính cấu tạo của dn tối thiểu 11
1.4 Các số liệu đầu vo phục vụ thiết kế v thi công 12
1.4.1 Nhiệm vụ thiết kế 12
1.4.2 Số liệu thợng tầng 12
1.4.3 Số liệu khí tợng hải văn v địa chất công trình 12
a. Vị trí xây dựng công trình 12
b. Các số liệu khí tợng hải văn 12
c. Các số liệu địa chất công trình 16
1.4.4 Điều kiện vật t bến bãi v trang thiết bị phục vụ thi công 17
1.4.5 Các tiêu chuẩn v quy phạm áp dụng 20
Chơng 2:
Xây dựng v lựa chọn phơng án kết cấu chân đế 21
2.1 Cơ sở xây dựng phơng án 21
2.2 Nguyên tắc xây dựng phơng án 21

2.2.1 Phơng án kết cấu đỡ sn chịu lực 22
2.2.2 Nguyên tắc lựa chọn kích thớc các cấu kiện chính của kết cấu chân đế 22
2.2.3 Nguyên tắc cấu tạo panel 23
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 2 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
2.2.4 Nguyên tắc cấu tạo Diafragm 25
2.2.5 Nguyên tắc cấu tạo nút 25
2.2.6 Nguyên tắc lựa chọn phần tử theo độ mảnh 25
2.3 Nguyên tắc lựa chọn phơng án 26
2.4 Xây dựng các phơng án kết cấu 29
2.4.1 Các kích thớc cơ bản của kết cấu chân đế 29
2.4.2 Phơng án kết cấu dn tối thiểu 31
a. Đặc điểm kết cấu 31
b. Các thông số của phơng án 32
2.4.3 Phơng án kết cấu dn truyền thống 34
a. Đặc điểm kết cấu 34
b. Các thông số của phơng án 34
2.5 Xác định hớng đặt công trình 36
2.6 Tính toán sơ bộ cho các phơng án 37
2.6.1 Tính toán trọng lợng bản thân kết cấu chân đế 37
2.6.2 Tính toán sơ bộ sức chịu tải của cọc 38
2.6.3 Tính toán sơ bộ tổng tải trọng ngang v chuyển vị đỉnh kết cấu 39
2.7 Phân tích lựa chọn phơng án 39
2.7.1 Tổng hợp các kết quả tính toán chính 39
2.7.2 Phân tích lựa chọn phơng án 41
Chơng 3:
tính toán nội lực v biến dạng 42

3.1 Phơng pháp tính toán kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép 42
3.2 Tính toán dao động riêng 43
3.2.1 Phơng trình động lực học tổng quát 43
3.2.2 Sơ đồ kết cấu 43
a. Mô hình hoá kết cấu chân đế 43
b. Mô hình hoá sự lm việc của cọc với ống chính 44
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 3 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
c. Mô hình hoá sự lm việc của cọc với đất nền 47
3.2.3 Sơ đồ khối lợng 47
a. Khối lợng bản thân 47
b. Khối lợng vữa bơm trám 47
c. Khối lợng nớc trong cọc 48
d. Khối lợng h bám 48
e. Khối lợng nớc kèm 49
3.2.4 Kết quả tính toán 51
3.3 Tính toán tải trọng 52
3.3.1 Các loại tải trọng tác dụng lên CTB cố định bằng thép 52
a. Tải trọng thờng xuyên 52
b. Tải trọng tạm thời 52
c. Tải trọng do biến dạng 52
d. Tải trọng do sự cố 52
e. Tải trọng đặc biệt 52
f. Tải trọng môi trờng 52
3.3.2 Tính toán các loại tải trọng 53
a. Tải trọng gió 53
b. Tải trọng sóng, dòng chảy 55

3.3.3 Tổ hợp tải trọng 67
3.4 Tính toán nội lực v biến dạng 68
3.4.1 Sơ đồ tính toán 68
3.4.2 Phần mềm tính toán 68
3.4.3 Kết quả tính toán 69
3.4.4 Nhận xét kết quả tính toán 69
Chơng 4:
thiết kế v kiểm tra cấu kiện 70
4.1 Tính toán kiểm tra cấu kiện 70
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 4 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
4.1.1 Kiểm tra ổn định cục bộ 70
4.1.2 Kiểm tra ổn định tổng thể 70
4.2 Kiểm tra bền phần tử 71
4.2.1 Kiểm tra bền phần tử chịu nén dọc trục 71
4.2.2 Kiểm tra bền phần tử chịu uốn 71
4.2.3 Kiểm tra bền các phần tử chịu cắt 72
4.2.4 Kiểm tra bền các phần tử chịu xoắn 72
4.2.5 Kiểm tra bền các phần tử chịu áp lực thủy tĩnh 72
4.2.6 Các phần tử chịu tổ hợp ứng suất 74
4.3 Kiểm tra sự lm việc của nút 75
4.3.1 Kiểm tra chọc thủng nút theo qui phạm API 76
4.3.2 Kiểm tra đờng hn 78
4.4 Nhận xét 79
Chơng 5:
tính toán thiết kế nền móng 80
5.1 Đặc điểm nền móng công trình biển cố định bằng thép 80

5.2 Bi toán cọc chịu tải dọc trục 83
5.2.1 Sức chịu tải của cọc chịu nén 83
5.2.2 Sức chịu tải của cọc chịu nhổ 85
5.3 Tính toán cọc chịu tải dọc trục 86
5.4 Thiết kế cọc 87
5.5 Nhận xét 88
Chơng 6: thi công 89
6.1 Tổng quan 89
6.1.1 Thi công trên bờ (BLR) 89
a. Phơng pháp thi công chế tạo nút 89
b. Phơng pháp thi công úp mái 90
c. Phơng pháp thi công xoay lật panel 91
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 5 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
6.1.2 Thi công hạ thủy 92
a. Hạ thủy bằng phơng pháp kéo trợt 92
b. Hạ thủy bằng phơng pháp cẩu nâng 93
c. Hạ thủy bằng xe Trailer 94
6.1.3 Thi công vận chuyển v đánh chìm KCĐ 95
a. Vận chuyển v đánh chìm KCĐ từ hệ ponton không dùng cẩu nổi 96
b. Vận chuyển v đánh chìm KCĐ dùng SLMB v cẩu nổi 96
c. Vận chuyển v đánh chìm KCĐ dùng s lan mặt boong bn xoay 100
6.2 Xây dựng phơng án thi công KCĐ 101
6.3 Tính toán một số bi toán trong quá trình thi công trên BLR 112
6.3.1 Tính toán số lợng gối đỡ v kiểm tra khả năng chịu lực của gối đỡ 112
a. Tính toán số lợng gối đỡ khi thi công KCĐ 112
b. Kiểm tra khả năng chịu lực của gối đỡ 113

6.3.2 Kiểm tra khả năng chịu lực của nền BLR 114
a. Sơ đồ hoá bi toán 114
b. Kiểm tra khả năng chịu áp lực nền BLR 115
6.3.3 Tính toán chọn cáp, cẩu quay lật panel 115
a. Tính toán khối lợng v toạ độ trọng tâm panel A 115
b. Chọn cẩu v bố trí cẩu để quay lật panel 116
c. Tính toán lực nâng lên các móc cẩu khi quay lật panel 117
d. Chọn cáp cho quá trình quay lật v di chuyển panel 119
e. Tính toán bớc di chuyển của cẩu v chiều di rút cáp 120
6.3.4 Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của dầm hộp 124
a. Cấu tạo dầm hộp (boxbeam) 124
b. Sơ đồ hoá bi toán v kiểm tra bền cho dầm hộp 125
6.4 Một số bi toán trong quá trình thi công hạ thuỷ 128
6.4.1 Các thông số kỹ thuật của xe Trailer 128
6.4.2 Kiểm tra khả năng chịu tải của xe Trailer 128
6.4.3 Kiểm tra áp lực nền 129
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 6 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
6.5 Một số bi toán trong quá trình thi công vận chuyển đánh chìm 130
6.5.1 Tính toán ổn định tĩnh cho quá trình vận chuyển 130
a. Các thông số đầu vo phục vụ tính toán 130
b. Tính toán ổn định tĩnh hệ s ln KCĐ trong quá trình vận chuyển 131
6.5.2 Bi toán chọn cáp, móc cẩu trong quá trình đánh chìm KCĐ 133
a. Chọn cẩu cho quá trình đánh chìm KCĐ 133
b. Chọn cáp cho quá trình đánh chìm 134
Chơng 7:
an ton lao động v vệ sinh môi trờng 136

7.1 Biện pháp thực hiện 136
7.2 Chính sách bảo vệ môi trờng 137















Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 7 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
Chơng 1: tổng quan
1.1 Sự phát triển của ngnh xây dựng công trình biển trên thế giới
Hiện nay ngnh công trình biển trên ton thế giới đã có những bớc tiến vợt bậc về cả
phạm vi cũng nh quy mô của các công trình. Từ chỗ chỉ đơn thuần l những con đê, con
đập nhỏ để ngăn nớc mặn v sóng cho những vùng đất ven biển thì ngy nay đã có nhiều
công trình lớn cả ở ven biển lẫn các vùng ngoi khơi xa nhằm phục vụ cho nhiều ngnh
nghề cũng nh cho công tác bảo vệ an ninh quốc phòng
Do nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ dầu mỏ v khí ngy cng tăng m lợng dầu, khí

trên đất liền thì hạn chế. Mặt khác diện tích đại dơng chiếm 3/4 diện tích bề mặt trái đất
v l nơi tập trung của các mỏ dầu lớn, chính việc ny đã thúc đầy việc xây dựng các công
trình biển để phục vụ khai thác, chế biến dầu khí trên biển. Đầu thế kỷ XIX việc khai thác
dầu khí hầu nh chỉ diễn ra trên đất liền, đến năm 1947 công trình biển đầu tiên trên thế
giới đợc xây dựng tại vịnh Mexico ở độ sâu 3 6 m nớc. Đầu năm 1960 các công trình
thiết kế cho độ sâu nớc có kết cấu chủ yếu l kết cấu thép. Từ đó đến nay với sự phát
triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật cho nên đã có nhiều dạng công trình biển cho các
khu vực nớc sâu hơn ra đời.
Công trình biển cố định (Fixed Structures) bao gồm các dạng sau:
- Công trình biển thép (Jacket)
- Công trình biển bê tông trọng lực (Gravity)
- Công trình biển lai giữa bê tông v thép (Hybrid Steel and Concrete): l loại
có thân bằng thép v đế bằng bê tông cốt thép
Sử dụng các kết cấu cố định l phơng án xây dựng với mục đích lm cho công trình có
chu kỳ dao động nhỏ hơn hẳn vùng tập trung năng lợng sóng.
Công trình biển mềm (Compaliant Structures) bao gồm các dạng sau:
- Công trình biển nổi (Floating Structures)
- Công trình biển neo đứng
- Công trình biển trụ mềm
- Công trình biển neo xiên
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 8 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
Các công trình biển mềm đợc thiết kế với mục đích sao cho chu kỳ dao động riêng
vợt hẳn ra ngoi vùng tập trung năng lợng sóng, thông thờng chu kỳ dao động của
công trình > 25s.
Đờng ống biển
Dùng để vận chuyển các sản phẩm khai thác đợc từ các giếng về nơi xử lý, hoặc vận

chuyển nớc ép vỉa nhằm duy trì áp suất khai thác. Đây l loại hình đang phát triển mạnh
mẽ. Hiện nay công nghệ chế tạo đờng ống đã đợc chuyên môn hoá rất cao v chiếm
một tỷ lệ lớn trong công tác xây dựng các công trình biển. Các loại đờng ống rất đa dạng
về chủng loại, chiều di, kích thớc tiết diện cũng nh độ sâu đặt ống ngy cng tăng.
1.1.1 Công trình biển cố định bằng thép
L loại công trình đợc sử dụng phổ biến nhất trên thế giới hiện nay.Công nghệ xây
dựng công trình loại ny đã trải qua một thời gian di, từ loại kết cấu nhỏ ở vùng nớc
nông, đến những công trình lớn ở vùng nớc sâu xây dựng ở biển Bắc v ở vùng vịnh
Mexico. Các dn loại ny thờng đòi hỏi phải hoạt động trong vòng 25 năm trở lên. Cho
tới nay trên thế giới đã xây dựng đợc trên 6000 công trình, trong đó có khoảng 4000
chiếc xây dựng ở vùng vịnh Mexico. Trên thực tế hầu nh mọi công nghệ mới sử dụng
trong chế tạo v lắp dựng các dn đều xuất phát từ vịnh Mexico v vùng biển Bắc. Kết cấu
công trình lớn nhất thế giới hiện nay l
dn Bullwinkle do hãng Shell xây dựng ở vịnh
Mexico vo năm 1985 ở vùng nớc sâu 1615ft (492m), kết cấu chân đế bằng thép nặng
56000T.
Nói chung các dn thép cố định tỏ ra có nhiều u điểm về tính an ton khi khai thác.
Điều ny giải thích một phần lý do dn cố định bằng thép đợc sử dụng rộng rãi.
Xu hớng phát triển của kết cấu công trình biển thép:
- Về dạng kết cấu: Ngy cng lớn với độ sâu nớc ngy cng tăng
- Về trọng lợng kết cấu: Ngy cng giảm thiểu trọng lợng nhờ sự phát triển các
dạng vật liệu nhẹ, phơng pháp thiết kế kết cấu nhẹ nh thay đổi trong từng đoạn
với tiết diện thanh biên đứng của kết cấu chân đế v thay đổi tiết diện tại các nút
l nơi tập trung ứng suất, điều ny cho phép giảm trọng lợng tổng thể kết cấu.
- Phát triển dn nhẹ, dn vệ tinh v kết cấu đỡ đầu giếng: đây l xu hớng mới của
loại kết cấu Jacket cho phép điển hình hoá kết cấu v trang thiết bị, đảm bảo
công nghệ đơn giản, tin cậy, giảm trọng lợng, giá thnh xây dựng
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp

- 9 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
- Về cọc: xu hớng tăng kích thớc các cọc chính, giảm bớt hoặc bỏ các cọc phụ.
Điều ny lm đơn giản kết cấu tổng thể v giảm bớt thời gian thi công trên biển.
- Tăng khả năng thi công của thiết bị đóng cọc.
Đối với kết cấu thợng tầng: việc xây dựng bộ phận thợng tầng của các dn thờng
đợc tổ chức phụ thuộc vo các cấu hình sau:
Thợng tầng gồm nhiều khối Block Module.
Thợng tầng kiểu bán ton khối
Thợng tầng kiểu ton khối
Thợng tầng kiểu tấm phẳng, kiểu mặt boong
Công nghệ thợng tầng không cần thiết bị cẩu lắp, đây l một kỹ thuật mới, lắp trọn kết
cấu thợng tầng lên đỉnh kết cấu Jacket m không cần dùng bất kỳ một loại cẩu nổi
chuyên dụng no nh công nghệ truyền thống. Theo phơng pháp ny, việc lắp đặt
thợng tầng đợc thực hiện nhờ một hoặc hai s lan vận chuyển thông thờng. Nhờ đó
giảm đợc đáng kể thời gian thi công trên biển. Công nghệ ny cũng đã tính đến các điều
kiện khác nhau của biển, trọng lợng thợng tầng
1.1.2 Công trình biển trọng lực bê tông cốt thép
Dn bê tông trọng lực l kết cấu công trình có tiềm năng phát triển mạnh, thích hợp với
vùng nớc sâu. Dn bê tông trọng lực đợc xây dựng dựa nhờ một số u điểm nổi bật sau:
- ổn định bằng trọng lợng bản thân của nó theo nguyên lý móng nông
- Tuổi thọ công trình cao
- Tận dụng đợc nguyên vật liệu địa phơng, tiết kiệm thép đặc chủng
- Khả năng chống ăn mòn của môi trờng biển cao
- Chi phí duy tu bảo dỡng ít hơn so với công trình biển thép
- Tận dụng đợc các khoang (xilô) của công trình lm bể chứa
- Khả năng chịu lực tốt, chu kỳ dao động nhỏ, khả năng xuất hiện mỏi ít
Dn khoan biển trọng lực đầu tiên l công trình EKOFISKI ở biển Bắc do công ty
DORIS ENGINEERING của Pháp thiết kế v hon tất năm 1973 ở độ sâu 70m nớc. Các
công trình dn bê tông trọng lực trên thế giới có độ sâu từ 42 303m nớc, phần lớn đợc

xây dựng ở biển Bắc.
1.1.3 Công trình biển mềm
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 10 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
Công trình biển mềm: l loại công trình đợc sử dụng vo việc khai thác những mỏ nhỏ
hoặc khai thác ở những độ sâu rất lớn, không kinh tế khi xây dựng những công trình biển
cố định. Công trình loại ny có thể sử dụng lm bể chứa dầu đồng thời lm kết cấu bến
cập tu. Ngy nay các công trình dạng ny đã đạt tới độ sâu hơn 1000m.
1.1.4 Đờng ống biển
1.2 Sự phát triển của ngnh xây dựng công trình biển ở Việt Nam
Ngnh công trình biển dầu khí Việt Nam tuy l ngnh mới còn non trẻ song cũng đã
thu đợc những thnh tựu đáng kể. Việc khai thác dầu khí ở nớc ta hiện nay dựa trên hợp
đồng phân chia sản phẩm với các công ty nớc ngoi. Chúng ta có thềm lục địa v vùng
đặc quyền kinh tế di hng nghìn km nh các bể Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam
Côn Sơn, ngoi khơi Tây Nam, Hong Sa v Trờng Sa.
Sau khi đã tìm thấy dầu khí ở thềm lục địa Việt Nam, tổng công ty dầu khí Việt Nam ra
đời (gọi tắt l Petro Việt Nam) vo năm 1979 nhằm nhanh chóng phát triển những hoạt
động khai thác thăm dò, vận chuyển ti nguyên biển.
VietsoPetro l hình thức liên doanh giữa Việt Nam v Liên Xô trong lĩnh vực thăm dò v
khai thác dầu khí. Đợc thnh lập năm 1981, đến nay VietSoPetro đã có những đóng góp
rất quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế đất n
ớc bằng việc đóng góp vo ngân
sách nh nớc, trở thnh một cơ sở công nghiệp dầu khí có khả năng độc lập để thực hiện
công tác thăm dò v khai thác dầu khí. Xí nghiệp có đủ khả năng đảm nhận trọn gói các
gói thầu dịch vụ kỹ thuật với tiêu chuẩn quốc tế trong lĩnh vực khoan giếng dầu khí, thiết
kế v xây dựng các công trình biển, các công trình phục vụ an ninh quốc phòng trên biển,
lắp đặt đờng ống dẫn dầu v khí, vận tải biển, dịch vụ cảng

1.3 Giới thiệu công trình biển thép dạng công trình tối thiểu
1.3.1 Khái quát
Do yêu cầu về giá thnh của sản phẩm dầu khí biển, vì vậy các nh đầu t luôn đòi hỏi
xây dựng các dn nhỏ hơn nữa, thời gian xây dựng ngắn hơn nữa v chi phí thấp hơn
nhng vẫn đáp ứng các nhu cầu đặt ra của công trình. Đó chính l động lực chính dẫn đến
đòi hỏi tối u hoá kết cấu các dn nhẹ v đợc gọi l dn nhẹ tối thiểu.
Cho tới nay việc định nghĩa nh thế no l dn tối thiểu vẫn cha có lời giải đáp trọn
vẹn. Vì có rất nhiều thể loại công trình v những ngời thiết kế, những ngời chủ của
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 11 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
những công trình ny có cách gọi khác nhau. Nhng theo API [2] kết cấu dn tối thiểu
l kết cấu có một trong các thuộc tính nh sau:
1.3.2 Các đặc tính cấu tạo của dn tối thiểu
- Kết cấu khung m có số ống chính nhỏ hơn bốn nh so với kết cấu chân đế truyền
thống
- Dn dạng ống khoan, có một ống lớn đỡ một hoặc một số đầu giếng
- Các dn dùng ống khoan độc lập hoặc ống khoan có giằng liên kết hn hoặc các liên
kết không hn.
- Có sử dụng các liên kết khớp, kẹp với các phần tử móng (cọc hoặc cọc váy)
Một số quan điểm khác lại có các định nghĩa khác về dn tối thiểu nh sau:
- L những dn đợc xây dựng cho các mỏ nhỏ, chỉ sử dụng các thiết bị tối thiểu v đầu
t tối thiểu để khai thác đợc sản phẩm.
Bản thân tên gọi Dn tối thiểu đã cho thấy đây l các dn có kích thớc v trọng lợng
nhỏ hơn các dn thông thờng. Các đặc tính cấu tạo chung của dn nhẹ tối thiểu nh sau:
- Kết cấu thợng tầng nhỏ, nhẹ, đơn giản, có ít hoặc không có các giếng khai thác. Phần
lớn không có ngời ở thờng xuyên.
- Kết cấu chân đế đơn giản v đợc tối

u về tải trọng do sóng + dòng chảy v khả năng
chịu lực của kết cấu. Kết cấu chân đế có thể có nhiều dạng: một trụ đơn, hoặc nhiều trụ,
hoặc kết cấu dạng tháp
- Kết cấu móng cọc hoặc móng trọng lực.
Khi thiết kế dn tối thiểu ngời ta thờng hớng tới các mục tiêu sau:
Giảm thiểu giá thnh xây dựng bằng cách giảm khối lợng vật liệu.
Giảm thời gian thi công
Có thể thi công với những thiết bị sẵn có
Giảm thiểu chi phí vận hnh
Dễ dng tháo dỡ.
Có khả năng tái sử dụng.


Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 12 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
1.4 Các số liệu đầu vo phục vụ thiết kế v thi công
1.4.1 Nhiệm vụ thiết kế
Nhiệm vụ thiết kế của đồ án l: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc.
1.4.2 Số liệu thợng tầng
Thợng tầng kiểu dn nhẹ, trọng lợng thợng tầng l 3000(T)
Chức năng thợng tầng: đỡ đầu giếng
Số lợng giếng: 09
Khoảng cách giữa các giếng: 03(m)
1.4.3 Số liệu khí tợng hải văn v địa chất công trình
a. Vị trí xây dựng công trình
Công trình đợc xây dựng ở vùng thềm lục địa Việt Nam, tại vị trí xây dựng công trình

độ sâu nớc l: d = 100(m).
b. Các số liệu khí tợng hải văn
Gió
Gió thay đổi theo mùa l đặc điểm của thềm lục địa Việt Nam. Gió Đông Bắc chiếm u
thế từ tháng 11 đến tháng 3. Tốc độ gió lớn nhất quan trắc đợc l 30m/s.
Sự phân phối của gió đợc thống kê trong Bảng 1.1, các giá trị của vận tốc gió dùng cho
thiết kế đợc cho trong Bảng 1.2
Sóng
Tần suất xuất hiện của chiều cao sóng đáng kể đợc cho trong Bảng 1.3. Số lần xuất
hiện của chiều cao sóng đáng kể v chu kỳ trung bình đ
ợc thể hiện trong Bảng 1.4. Phân
bố về tần suất, chu kỳ, chiều cao của các hớng sóng riêng lẻ đợc cho trong các bảng từ
1.5 đến Bảng 1.12. Các thông số của sóng đợc dùng cho thiết kế đợc cho trong Bảng
1.2 v Bảng 1.3. Chiều cao sóng lớn nhất ứng với chu kỳ lặp 100 năm: H
S,max
= 16.4m ứng
với hớng Đông Bắc.
Dòng chảy
Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất với chu kỳ xuất hiện lặp lại 100 năm l 22.4m/s, vận tốc
dòng chảy đáy lớn nhất tơng ứng l 13.7m/s
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 13 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
Giá trị vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất với tần suất xuất hiện 100 năm v 1 năm ứng với
các hớng sóng đợc cho trong các Bảng 1.15 v Bảng 1.16. Giá trị dòng chảy đáy lớn
nhất với chu kỳ lặp 100 năm v 1 năm ứng với các hớng sóng đợc cho trong Bảng 1.17
v Bảng 1.18 (Lu ý: hớng dòng chảy l hớng tác động, đợc lấy so với hớng Bắc theo
chiều kim đồng hồ).

Số liệu h bám
Chiều dy h bám lấy đều l 10cm kể từ mực nớc tính toán trở xuống, trọng lợng
riêng của h bám lấy theo số liệu mới khảo sát l
hb
= 1200(Kg/m
3
).
Mực nớc biển
Gió mùa, triều v bão l các yếu tố có ảnh hởng quyết định đến mực nớc biển. So với
mực nớc trung bình, ta có các thông số nh sau:
- Biên độ triều : + 1.03(m)
- Nớc dâng lớn nhất do sóng, gió: + 0.87(m)
Bảng 1.1: Vận tốc gió dùng cho thiết kế

Chu k (nm)
N NE E SE S SW W NW
Vn tc gió trung bình trong thi gian 2 phút
100 38.4 49.3 30.0 20.8 22.0 35.7 34.2 33.5
50 36.2 45.0 29.1 19.2 21.4 33.4 32.7 31.8
25 34.2 40.6 27.4 18.2 20.4 31.5 30.4 29.2
10 30.6 37.5 26.3 16.8 19.2 28.2 27.5 26.5
5 28.5 34.6 25.2 15.5 18.4 26.2 25.2 21.3
1 23.0 26.0 22.0 12.7 16.0 21.0 20.0 18.0

Vn tc gió trung bình trong thi gian 1 phút
100 39.7 50.9 31.0 21.4 22.7 36.9 35.3 34.6
50 37.4 46.5 30.1 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

Tr−êng ®¹i häc x©y dùng ®Ò tμi: ThiÕt kÕ kÕt cÊu ch©n ®Õ dμn nhÑ d¹ng kÕt cÊu c«ng
ViÖn xd c«ng tr×nh biÓn tr×nh biÓn tèi thiÓu ë ®é s©u 100m n−íc
§å ¸n tèt nghiÖp
- 14 -
svth: ph¹m thÕ ch−êng - líp 48cb - mssv: 2358.48
Chu kỳ (năm)
N NE E SE S SW W NW
Vận tốc giã trung b×nh trong thời gian 3 gi©y
100 44.7 57.4 34.9 24.2 25.6 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

B¶ng 1.2: C¸c th«ng sè sãng thiÕt kÕ: ChiÒu cao vμ chu kú sãng ®¸ng kÓ theo c¸c
h−íng
Chu kỳ
trở lại
Hướng
N NE E SE S SW W NW
% 0.7 45.7 8.8 1.8 3.2 27.4 12.1 0.6
100 năm
H
s
(m) 5.6 8.6 5.2 3.2 4.5 6.9 4.9 5.2
T (s) 7.4 10.4 8.4 7.8 9.0 9.1 8.7 8.9
50 năm

H
s
(m) 5.0 8.3 4.8 2.9 4.2 6.5 4.6 3.6
T (s) 7.2 10.3 8.3 7.6 8.8 9.0 8.6 7.8
25 năm
H
s
(m) 4.4 8.0 4.4 2.6 3.9 6.0 4.3 2.6
T (s) 7.0 10.2 8.1 7.2 8.4 8.8 8.4 7.0
10 năm
H
s
(m) 2.8 7.0 3.4 1.9 3.1 4.9 3.6 5.2
T (s) 6.6 9.9 7.8 6.6 7.5 8.6 8.2 8.9
1 năm
H
s
(m) 1.3 6.0 2.4 1.2 2.3 3.7 2.9 2.6
T (s) 6.4 9.5 7.4 6.4 6.5 8.3 8.0 7.0

B¶ng 1.3: C¸c th«ng sè sãng thiÕt kÕ: chiÒu cao vμ chu kú sãng lín nhÊt

Chu kỳ
trở lại
Hướng
N NE E SE S SW W NW
% 0.7 45.7 8.8 1.8 3.2 27.4 12.1 0.6
100 năm
H
max

(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
50 năm
H
max
(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 12.1
25 năm
H
max
(m) 8.8 14.7 8.7 5.2 7.7 11.9 8.5 6.5
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 15 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
Chu k
tr li
Hng
N NE E SE S SW W NW
% 0.7 45.7 8.8 1.8 3.2 27.4 12.1 0.6
T (s) 9.9 14.0 11.4 10.2 11.8 12.3 11.8 11.7
10 nm
H
max
(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
1 nm
H
max

(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

Bảng 1.4: Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất ứng với chu kỳ xuất hiện lặp lại 100 năm liên
kết với các hớng sóng
Các thông s
Hng sóng
N NE E SE S SW W NW
Vn tc (cm/s)
93 137 100 173 224 181 178 121
Hng dòng chy ()
240 242 277 41 68 79 78 134

Bảng 1.5: Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất ứng với chu kỳ xuất hiện lặp lại 1 năm liên
kết với các hớng sóng
Các thông s
Hng sóng
N NE E SE S SW W NW
Vn tc (cm/s)
80 102 83 135 128 148 142 89
Hng dòng chy ()
240 242 277 41 68 79 78 134

Bảng 1.6: Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất ứng với chu kỳ xuất hiện lặp lại 100 năm liên
kết với các hớng sóng
Các thông s
Hng sóng
N NE E SE S SW W NW
Vn tc (cm/s)
68 119 126 109 82 137 119 97

Hng dòng chy ()
2 300 60 295 329 53 329 197

Bảng 1.7: Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất ứng với chu kỳ xuất hiện lặp lại 1 năm liên
kết với các hớng sóng
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 16 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
Các thông s
Hng sóng
N NE E SE S SW W NW
Vn tc (cm/s)
58 69 96 85 67 97 96 77
Hng dòng chy ()
2 300 60 295 329 53 329 197

c. Các số liệu địa chất công trình
Điều kiện địa chất khu vực xây dựng công trình đợc cho trong bảng sau:
Bảng 1.8: Điều kiện địa chất khu vực xây dựng công trình:

Số
lớp
đất
Độ sâu
(m)
Loại Tỷ trọng
ngập
nớc

(KN/m
3
)
Góc
nội ma
sát
(độ)
ứng suất cắt
không thoát nớc
S
u
(Kpa)
Độ rỗng

50

Mặt Đáy

0.0 0.15
Cát
1
0.15 2.5
Sét 10.0 13 85 0.03
2
2.5 9.0
Cát 9.9 24
3
9.0 15.5
Sét 9.5 13 100 0.02
4

15.521.0
Sét 9.0 13 135 0.02
5
21.023.0
Cát 8.5 20
6
23.026.0
Sét 10.1 20 200 0.02
7
26.030.5
Cát 9.8 30
8
30.532.5
Cát 9.7 16 160 0.01
9
32.536.0
Sét 9.5 14 140 0.02
1
36.046.0
Sét 9.8 21 135 0.02
1
46.053.0
Sét 8.7 15 155 0.01
1
53.060.0
Sét 9.0 85 85 0.01
1
60.065.0
Sét 8.4 10 100 0.03
1

65.0 70
Cát 9.5 30





Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 17 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
1.4.4 Điều kiện vật t bến bãi v trang thiết bị phục vụ thi công
Điều kiện bến bãi
Hiện nay XNLD Vietsovpetro có hai bãi lắp ráp: Bãi MCY
0
v MCY
1
với hai đờng trợt
di 183(m) v 216(m) bằng bêtông cốt thép.
Tổng diện tích mặt bằng bãi lắp ráp của XNLDDK Vietsovpetro ở khu vực cảng dầu khí
khoảng 210.000 m
2
bao gồm diện tích bãi trống v diện tích khu nh xởng. Diện tích
đờng đi v khu vực thao tác hoạt động l 180.000(m
2
).
Bãi lắp ráp có độ dốc bằng 0
o
, thoát nớc bằng cơ chế thấm, có hệ thống thoát nớc

ngầm trong lòng đất.
Nền bãi lắp ráp đợc gia cố bằng các lớp từ thô đến mịn dần để dễ thoát nớc, lớp trên
cùng l cát.
Cờng độ nền bãi lắp ráp: R = 6(kG/cm
2
) đảm bảo tính năng kỹ thuật của các phơng
tiện phục vụ thi công lắp ráp. Trên bãi lắp ráp còn có hệ thống ống dẫn nớc cứu hoả v
sinh hoạt, hệ thống đờng dây tải điện, các loại cẩu có khả năng cẩu- lắp dựng khối chân
đế nặng 5000- 6000 tấn ở độ sâu hơn 100(m) nớc.
Cấu tạo đờng trợt: Phía dới l nền đất đợc gia cố bằng các cọc bêtông cốt thép
(40x40 cm) di 20(m) đợc đóng trên dọc suốt chiều di đờng trợt cách nhau 1.2m,
tiếp theo l lớp bêtông cốt thép cờng độ cao.
+ Trên mặt đờng trợt lát tấm thép dy 12(mm) để tăng khả năng chịu ép mặt, giảm
lực ma sát giữa đờng trợt v máng trợt trong thi công trợt KCĐ.
+ Loại đờng trợt thứ nhất: khoảng cách giữa tâm hai đờng trợt l 16m, chiều di
đờng trợt l 216(m).
+ Loại đờng trợt thứ hai: l đờng trợt kép, gồm đờng trợt rộng 16(m) v đ
ờng
trợt rộng 20(m). Chiều di đờng trợt l 183(m).
+ áp lực trên đờng trợt đạt đợc: P =100(T/m)
+ Trên đờng trợt có bố trí các máng trợt để đỡ v trợt khối chân đế ra mép cảng.
Bờ cảng có chiều di 750(m) đợc đóng cọc kè bằng bêtông cốt thép.
+ Độ sâu mực nớc trớc cảng khi triều kiệt khoảng 5.2(m), khi triều cờng khoảng
8.6(m).
Các loại máy móc phục vụ thi công
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 18 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48

Các loại cẩu xích tự hnh DEMAG do Đức sản xuất.
+ Loại CC-4000 có 01 chiếc, chiều di cần 42m (ghép từng đoạn di 9 12m). Sức
nâng lớn nhất 650T ứng với tầm với 18m.
+ Loại CC-2000:
- Chiều di cần 72m có: 01 chiếc.
- Chiều di cần 60m có: 01 chiếc.
- Chiều di cần 36m có: 02 chiếc.
- Sức nâng lớn nhất: 300T ứng với tầm với 18m.
+ Loại CC-600: Chiều di cần 54m v 36m có 6 chiếc.
- Sức năng cẩu lớn nhất l 140T ứng với tầm với 12m.
Các loại cẩu ô tô bánh lốp sức nâng 45T, 70T, 90T, có hai loại COLES v TANADO do
Nhật sản xuất.
Các loại máy nâng hạ có sức nâng khác nhau, các loại xe kéo móc với tải trọng khác
nhau.
Các loại xe ô tô tải trọng 5T, 10T, 12T, , các loại thiết bị phục vụ bơm trám xi măng.
Các loại phơng tiện phục vụ hạ thủy, vận chuyển, đánh chìm khối chân đế.
+ Các loại cẩu nổi: Tại xí nghiệp LDDK Vietsovpetro có 3 tu cẩu v nhiều loại tu
chuyên dụng khác phục vụ công tác thi công trên biển.
- Cẩu nổi Hong Sa (ISPOLIN): có sức nâng tối đa 1200T, cẩu nổi ny không tự hnh
đợc.
- Tu cẩu Trờng Sa (TITAN 01) : Sức nâng tối đa 600T, đây l loại tầu cẩu 2 thân, tự
hnh đợc không cần tu kéo.
- Tu Côn Sơn: Sức nâng tối đa l 547T. Đây l loại tu chuyên dụng để thả ống, loại
tu cẩu ny không tự hnh.
+ Các loại t
u kéo chuyên dụng phục vụ công tác vận chuyển trên biển: tu Phú Quý,
tu Sông Dinh, tu Sao Mai
+ Tu phục vụ công tác phòng hộ trong quá trình thi công trên biển (tu dịch vụ): Tu
BENDINH 01, tu phục vụ công tác lặn: tu Hải Sơn kèm theo các trạm lặn bố trí
trên tu.

Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 19 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
+ Các thiết bị phục vụ công tác thi công trên biển: Các loại xe bơm trám xi măng, trộn
vữa xi măng, các loại máy nén khí phục vụ công tác đóng cọc.
+ Thiết bị đóng cọc: Xí nghiệp có các thiết bị (búa) đóng cọc cho các cọc có đờng
kính: 1219; 1016; 914; 813
+ Thiết bị định tâm cọc: các loại cọc khác nhau cần có các thiết bị định tâm khác nhau.
Các loại thiết bị định tâm cho các loại cọc: 1219 (2 chiếc); 1016 (5 chiếc); 914 (2
chiếc); 813 (2 chiếc); 720 (3 chiếc ), 630 (2 chiếc).
+ Các loại thiết bị kẹp cọc: dùng cho các cọc có đờng kính: 1220 (4 chiếc); 1020 (5
chiếc); 920 (2 chiếc); 812.8 (2 chiếc); 720 (6 chiếc); 630 (4 chiếc).
Các điều kiện đảm bảo quá trình thi công
Việc đánh chìm hạ thuỷ khối chân đế đợc thực hiện trong các điều kiện giới hạn sau:
- Chiều cao sóng không quá 1.25(m)
- Tốc độ gió không quá 12(m/s).
Vật liệu
Vật liệu thép sử dụng trong đồ án ny đợc lấy theo tiêu chuẩn API Specification 5L
Forty First Edition, April 1, 1995. Với một số chú ý sau:
Giá trị khối lợng đơn vị lấy l: 7.85 T/m
3

Giá trị trọng lợng theo chiều di của từng kích thớc tính theo công thức tiêu
chuẩn của API 5L:

ttDm ) (02466.0

, Kg/m
- Với m l khối lợng đơn vị đợc lm tròn tới 0.01 Kg/m
- D: giá trị đã đợc quy định của đờng kính ống ngoi, (mm )
- t: giá trị đã đợc quy định của bề dy, mm
Trong công thức trên hệ số tính toán đợc chuyển đổi từ đơn vị khối lợng của thép
7.85Kg/dm
3
.
Một số chỉ tiêu cơ lý của các loại thép ống theo tiêu chuẩn API 5L đợc cho trong bảng
sau:
Bảng 1.9: Một số chỉ tiêu cơ lí của thép ống theo QP API:
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 20 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
Thứ tự Loại thép Cờng độ đn hồi
(Mpa)
Cờng độ tới hạn
(Mpa)
1 A25 172 310
2 A 207 331
3 B 241 413
4 X42 289 413
5 X46 317 434
6 X52 358 455
7 X56 386 489
8 X60 413 517
9 X65 448 530
10 X70 482 565

11 X80 551 620

ở đây trong phạm vi đồ án loại thép đợc sử dụng l thép X52 có các chỉ tiêu cờng độ
nh sau: R
đh
= 358 Mpa, R
th
= 455 Mpa.
1.4.5 Các tiêu chuẩn v quy phạm áp dụng
1. Quy phạm API RECOMMENDED PRACTICE 2A WSD (RP 2A WSD)
2. Quy định về an ton lao động với cán bộ công nhân viên khi lm việc trên công
trờng v trên biển











Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 21 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
Chơng 2
Xây dựng v lựa chọn phơng án kết cấu chân đế

2.1 Cơ sở xây dựng phơng án
Đối với mỗi công trình, việc phân tích lựa chọn phơng án kết cấu phải phù hợp với tính
chất lm việc, yêu cầu sử dụng của công trình, khả năng tính toán thiết kế v tính khả thi
của công trình.
Để đạt đợc hiệu quả trong thiết kế, khi lựa chọn phơng án kết cấu, trên cơ sở tham
khảo các công trình hiện có, kết hợp các yêu cầu kinh tế kỹ thuật cụ thể, ngời thiết kế có
thể đa ra lựa chọn sơ bộ lm cơ sở ban đầu cho các bớc thiết kế tiếp theo. Phơng án
đợc lựa chọn để thi công phải thoả mãn đồng thời hai điều kiện:
- Yêu cầu kỹ thuật:
+ Phù hợp với điều kiện môi trờng
+ Đảm bảo độ bền, độ ổn định, tuổi thọ.dới tác dụng của tải trọng công nghệ v
tải trọng môi trờng trong suốt đời sống công trình.
+ Đảm bảo chiều cao sóng thiết kế không chạm sn công tác.
- Yêu cầu về kinh tế: đảm bảo có giá thnh hợp lý nhất. Cần phải thực hiện các biện
pháp :
+ Giảm chi phí về vật liệu, tận dụng vật liệu có sẵn.
+ Giảm thời gian thi công, đặc biệt l thi công trên biển.
+ Tận dụng các trang thiết bị, phơng tiện thi công sẵn có, hạn chế tối đa việc
mua, thuê
Một yếu tố khác cũng có ảnh hởng quyết định tới việc xây dựng phơng án kết cấu l
quy mô v chức năng của thợng tầng. Bởi vì quy mô v
chức năng của thợng tầng l hai
yếu tố liên quan trực tiếp đến kích thớc đỉnh khối chân đế, liên quan đến cấu tạo các
panel v các mặt ngang.
2.2 Nguyên tắc xây dựng phơng án
Để xây dựng đợc phơng án kết cấu phù hợp nhất với các số liệu đầu vo, ngời thiết
kế cần phải tuân theo một số nguyên tắc nhất định. Dới đây trình by các nguyên tắc cơ
bản khi xây dựng một phơng án kết cấu chân đế, v cũng đợc áp dụng trong đồ án Tốt
nghiệp ny.
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công

Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 22 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
2.2.1 Phơng án kết cấu đỡ sn chịu lực
Việc lựa chọn phơng án kết cấu đỡ sn chịu lực căn cứ vo các yếu tố chính sau:
Quy mô của thợng tầng
Quy mô thợng tầng ở đây đợc hiểu l bao gồm kích thớc thợng tầng v tải trọng
thợng tầng. Từ quy mô thợng tầng ta mới xác định đợc sơ bộ kích thớc của hệ thống
dầm đỡ sn chịu lực cũng nh sơ đồ lm việc của các kết cấu đó.
Công năng thợng tầng
Công năng thợng tầng chính l chức năng của nó, công năng của thợng tầng sẽ quyết
định tới phơng án bố trí kết cấu đỡ sn chịu lực. Ta có thể dễ dng nhận thấy tính quyết
định của yếu tố ny nếu đem phân tích công năng của hai loại thợng tầng: dùng cho
ngời ở v loại thợng tầng dùng để đỡ kết cấu đầu giếng m tu khoan có thể cập vo
đợc. Với loại thợng tầng thứ nhất ta có thể bố trí kết cấu đỡ thợng tầng đều về các phía
song với loại thợng tầng thứ hai việc bố trí kết cấu thợng tầng lại phải l
m sao cho tu
khoan có thể cập vo công trình đợc (tức l kết cấu đỡ thợng tầng phải có một mặt
phẳng).
Số lợng giếng v khả năng liên kết với thợng tầng
Số lợng giếng sẽ ảnh hởng trực tiếp tới kích thớc đỉnh của KCĐ, từ đó sẽ ảnh hởng
tới phơng án kết cấu đỡ sn chịu lực, khoảng cách giữa các hệ thống dầm trực giao đỡ
thợng tầng.
2.2.2 Nguyên tắc lựa chọn kích thớc các cấu kiện chính của kết cấu chân đế
Công trình biển l loại công trình đặc biệt, tồn tại độc lập tại những vùng có điều kiện
tự nhiên hết sức khắc nghiệt. Khi có sự cố xảy ra việc tiến hnh khắc phục l rất khó khăn
v tốn kém. Chính vì vậy việc thiết kế chế tạo loại công trình ny đòi hỏi phải tuân theo
những qui trình rất chặt chẽ. Các nguyên tắc trình by dới đây l những nguyên tắc cơ
bản trong việc xây dựng kết cấu chân đế công trình biển bằng thép.

ống chính v cọc:
Việc lựa chọn kích thớc ống chính căn cứ vo số liệu đầu vo: độ sâu nớc, điều kiện
khí tợng hải văn, phơng án nền móng áp dụng. Thông thờng kích thớc ống chính
phải thoả mãn các yêu cầu sau:
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 23 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
- ống chính phải đủ lớn để chứa đợc cọc chính đóng xuyên qua chúng với dung
sai kể đến độ méo v cong của ống
- Liên kết giữa ống chính v ống nhánh phải đợc thiết kế để không bị kéo đứt
hoặc chọc thủng thanh chủ, điều ny cũng ảnh hởng đến kích thớc thanh
nhánh
- ống chính cng to thì diện tích chắn cng lớn. Ngợc lại, phải dùng nhiều thanh
xiên hơn khi ống chính nhỏ đi
Thông thờng điều kiện địa chất v yêu cầu nền móng l vấn đề quyết định đến kích
thớc của các ống chính. Trong các vùng ảnh hởng của động đất thì kích thớc các ống
chính lên giữ ở mức tối thiểu để giảm thiểu ảnh hởng của nớc kèm.
Các thanh xiên
Trong kết cấu chân đế thì thanh xiên giữ vai trò rất quan trọng, nó có nhiệm vụ liên kết
các ống chính lại với nhau. Do đó thanh xiên có ảnh hởng trực tiếp đến độ cứng tổng thể
của công trình.
Có hai loại thanh xiên l thanh xiên trong panel v thanh xiên trong mặt ngang. Có hai
yếu tố quyết định đến việc xác định kích thớc của thanh xiên l:
- Tỷ số độ mảnh (Kl/r)
Do các thanh xiên chủ yếu chịu lực dọc trục, vì vậy tỷ số độ mảnh đợc định nghĩa l
độ di hữu hiệu của phần tử chia cho bán kính quán tính mặt cắt của thanh. Độ mảnh giới
hạn của thanh đợc lựa chọn lên trong giới hạn 60 đến 80.
-

Tỷ số giữa đờng kính v chiều dy thanh (D/t)
Ngoi tác dụng của lực dọc trục, các thanh xiên còn phải chịu tác dụng của áp lực thuỷ
tĩnh của nớc biển. Tỷ số D/t l giá trị dẫn hớng để lựa chọn kích thớc phần tử để
không bị h hỏng do tác dụng của áp lực thuỷ tĩnh v vấn đề mất ổn định gây ra bởi tác
động ny.
2.2.3 Nguyên tắc cấu tạo panel
Nguyên tắc lựa chọn kết cấu panel phụ thuộc trực tiếp vo các điều kiện khí tợng hải
văn, vo yêu cầu truyền lực của các thanh xiên. Một số dạng panel điển hình đợc cho
nh hình vẽ sau:

Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 24 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48











Trong các dạng panel ny các thanh chéo thờng đợc cấu tạo theo dạng chữ: K, X
- Giằng chéo kiểu chữ X:
Đờng kính thanh chống có thể nhỏ hơn 1,6 lần so với kiểu trên, các ống can (phần ống
tại nút có đờng kính, bề dầy đợc tăng cờng) tại ống chính có thể nhỏ hơn, bậc siêu

tĩnh tăng lên lm chậm quá trình phá hủy lũy tiến. Tuy nhiên, khối lợng của kết cấu có
thể lớn hơn, lực sóng tác động lớn hơn. Nút ở giao điểm 2 thanh phải đợc thiết kế chi
tiết, bề dy ống can phải đủ. Kiểu ny cũng lm lợng mối hn tăng dẫn đến tăng thời
gian v giá thnh thi công.
- Giằng chéo kiểu chữ K:
Kiểu ny thờng thích hợp với các khoảng cách ngắn giữa các vách ngang chịu tải trọng
đứng lớn. Trong trờng hợp ny, đờng kính các ống chống ngang phải bằng đờng kính
các thanh chống xiên. Tại vị trí nút, phải có cấu tạo gia cờng cho thanh ngang. Mô men
uốn do độ lệch tâm tại nút K phải đợc xem xét. áp dụng kiểu trên chỉ khi chứng minh
đợc sự phân bố đờng đi hợp lý của lực. Nói chung không nên dùng dạng ny.
- Giằng chéo đơn:
Loại n
y có cấu tạo đơn giản, ít mối hn, thờng đợc áp dụng cho các dn nhỏ xây
dựng ở những vùng có điều kiện khí tợng hải văn không quá phức tạp.
Cấu tạo một số dạng panel phổ biến
Trờng đại học xây dựng đề ti: Thiết kế kết cấu chân đế dn nhẹ dạng kết cấu công
Viện xd công trình biển trình biển tối thiểu ở độ sâu 100m nớc
Đồ án tốt nghiệp
- 25 -
svth: phạm thế chờng - lớp 48cb - mssv: 2358.48
Đối với các dn lớn, chiều sâu nớc lớn sẽ không thỏa mãn điều kiện ổn định cho công
trình. Bậc siêu tĩnh của loại ny nhỏ dẫn đến phá hủy lũy tiến dễ xảy ra.
2.2.4 Nguyên tắc cấu tạo Diafragm
Các Diafragm (vách ngang) có cấu tạo thích hợp lm nhiệm vụ chống xoắn cho công
trình, đỡ hệ thống ống Conductor v lm tăng độ cứng tổng thể cho công trình. Hình dới
trình by một số dạng Diafragm thờng đợc sử dụng



Cấu tạo một số dạng Diafragm phổ biến

Trong một số trờng hợp ở các vùng có điều kiện địa chất không phức tạp. Để tăng ổn
định cho v giảm độ lún cho công trình ở vách ngang cuối cùng ngời ta có thể chế tạo
thêm hệ thống sn chống lún bằng các thép tấm.
2.2.5 Nguyên tắc cấu tạo nút
Các nút nên đợc thiết kế ở dạng nút đơn giản. Các nút phức tạp, nối chồng nên tránh, để
dễ dng cho thi công v tránh những mối hn đặc biệt. Những mối hn m đòi hỏi phải
đợc gia nhiệt v giải phóng ứng suất ngay trong khi hn hoặc ngay sau khi hn. Ngoi ra
góc hợp bởi các phần tử cũng không nên nhỏ hơn 25
0
, vì các đờng hn l một vấn đề hết
sức khó khăn nếu góc quá nhỏ. Thông thờng các góc giữa các phần tử tốt nhất nên nằm
trong giới hạn từ 30
0
ữ 60
0

2.2.6 Nguyên tắc lựa chọn phần tử theo độ mảnh
Việc chọn các thanh trong kết cấu công trình biển thép phải đảm bảo đợc ổn định cục
bộ v ổn định tổng thể dới điều kiện môi trờng khai thác v điều kiện môi trờng cực
hạn. Đối với các phần tử kết cấu dạng ống, chọn theo độ mảnh cho phép (theo quy phạm
API RP 2A-WSP, 20th, Edition, 1993) :


0
r
L.k

, trong đó:
: Độ mảnh của kết cấu thanh thiết kế.