ĐỒ án thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực trong giai đoạn khai thác

BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
ĐỒ ÁN
Thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực trong giai
đoạn khai thác.
NHÓM 1 1
B MễN CTB-ễBC
I. GII THIU C IM CễNG TRèNH
Cụng trỡnh bin trng lc l loi cụng trỡnh lm vic theo nguyờn lý múng
nụng, ng n nh trờn mt ỏy bin nh trng lng bn thõn v trng
lng cụng ngh.
Một trong những u điểm nổi bật của công trình biển trọng lực là toàn bộ
(hoặc phần lớn) kết cấu công trình đợc chế tạo ở ven bờ, sau đó lai dắt công trình ra
vị trí xây dựng đánh chìm, giảm thiểu thời gian thi công ngoài khơi do vậy tránh đ-
ợc những rủi ro khi thi công dài ngày ở ngoài khơi.
Để tận dụng đợc u điểm trên đây, các công trình phải đợc thiết kế sao cho tự
nổi ổn định trong quá trình lai dắt từ vị trí thi công ven bờ đến nơi xây dựng công
trình. Để tăng ổn định cho công trình, thờng cấu tạo phần đế lớn để hạ thấp trọng
tâm công trình. Trọng tâm càng thấp thì công trình càng ổn định.
Ngoi ra, bờ tụng cũn l vt liu r tin hn thộp, cú th s dng ngun nhõn
cụng a phng. Kh nng chng n mũn xõm thc ca mụi trng mnh nh
nc bin tt. Quỏ trỡnh duy tu bo dng ớt hn so vi cụng trỡnh bin c nh
bng thộp. Cú th s dng cỏc khong khụng gian ngm trong cụng trỡnh nh cỏc
silo.
Cỏc nhc im m cụng trỡnh bin trng lc l : - Kớch thc trng lng
ln dn n tớnh linh hot kộm. ũi hi thi cụng trờn b phi cú khụ, cng nc
sõu.
II. C IM KH TNG HI VN, A CHT CễNG TRèNH.
1. S liu thy triu v nc dõng ti v trớ xõy dng cụng trỡnh.
Cỏc thụng s bi 1
H s iu chnh chiu cao súng 0.4
Biờn ng triu ln nht d

1
(m) 1.5
Nc dõng tng ng vi bóo thit k d
2
( m ) 1

2. sõu nc ti v trớ xõy dng cụng trỡnh.
NHểM 1 2
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
d
o
= 21m
3. Số liệu về sóng.
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
50 Năm 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
25 Năm 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
5 Năm 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
1 Năm 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
4. Số liệu về dòng chảy.
Vận tốc dòng chảy thiết kế với chu kỳ lặp 100 năm, tương ứng với các
hướng sóng.
Vận tốc dòng chảy mặt :-
C¸c th«ng sè
Híng sãng

N NE E SE S SW W NW
VËn tèc (cm/s) 93 137 100 173 224 181 178 121
Híng (®é) 240 242 277 41 68 79 78 134
Vận tốc dòng chảy đáy :
C¸c th«ng sè Híng sãng
NHÓM 1 3
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
N NE E SE S SW W NW
VËn tèc (cm/s) 68 119 90 109 182 137 119 97
Híng (®é) 2 300 60 295 329 53 329 197
5. Số liệu về hà bám.
Ph¹m vi hµ b¸m tÝnh tõ mùc níc thÊp nhÊt trë
xuèng
ChiÒu dµy hµ b¸m
(mm)
Tõ mùc níc thÊp nhÊt (0m) ®Õn -4m 80mm
Tõ - 4m ®Õn -8m 87mm
Tõ -8m ®Õn -10m 100mm
Tõ -10m ®Õn ®¸y biÓn 70mm
Trọng lượng riêng hà bám : γ=1.6 T/m
3
6. Số liệu về gió.
Vận tốc gió trung bình đo trong 3 giây với chu kỳ lặp 100 năm đo ở dộ cao 10m
so với mực nước chuẩn.
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
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
NHÓM 1 4
B MễN CTB-ễBC
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 k lp - nm N NE E SE S SW W NW
Vn tc giú trung bỡnh o trong 3 giõy
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
7. S liu v a cht cụng trỡnh.
Các thông số
Tên lớp đất
Lớp đất số
1
Lớp đất số
2
Lớp đất số
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
7 20
Vụ hn
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 khô
c
,
1.51 1.48 1.44
NHểM 1 5
B MễN CTB-ễBC
g/cm

3
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
o
0.795 0.824 0.882
9 Độ bão hòa 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 nén lún a
1-2
, cm
2
/kG 0.022 0.024 0.023
17 Môđun tổng biến dạng E
o
,
kG/cm
2
202.4 175.6 152.2
III. C IM CễNG TRèNH.
1. sõu nc v nc dõng.
sõu nc ti v trớ xõy dng cụng trỡnh: d
o
= 21m
- Nc dõng do triu ln nht : d
1
= 1.5m
- Nc dõng tng ng vi bóo thit k : d
2
= 1m
Mc nc tớnh toỏn : d = = 21 + 1.5 + 1 = 23.5 (m).
H s iu chnh chiu cao súng : = 0.4

2. Hng t cụng trỡnh.
Cụng trỡnh dng tr ng vi hỡnh dỏng tr v múng l dng trũn. Do
vy vic la chn hng t cụnh trỡnh ch yu ph thuc vo hỡnh dỏng ca kt
cu thng tng gim thiu tỏc ng ca mụi trng. Tuy nhiờn ti trng mụi
trng tỏc dng lờn thng tng ch l ti trng giú m ch chim khong 10
NHểM 1 6
B MễN CTB-ễBC
-15% tng ti trng tỏc dng lờn cụng trỡnh. Chớnh vỡ nhng lý do ny m vic la
chn hng t cụng trỡnh bin bờ tụng trng lc nh th no cng khụng quỏ
quan trng min sao cho vic thi cụng thng tng cng d dng cng tt.
3. Mụ t kin trỳc cụng trỡnh.
Kiến trúc công trình gồm 5 phần chính: Thợng tầng; Kt cu thng tng ;
Trụ đỡ; Đế móng; Chân khay.
Thợng tầng bao gồm :
- Khối nhà ở: Gồm nhà ở cho 12 ngời, chứa các thiết bị đo khí tợng hải văn. Dạng
nhà hình bát giác, trên mái là vờn khí tợng có đặt các dụng cụ đo.
- Sàn chịu lực: Đỡ kết cấu nhà và trong lòng làm bể nớc ăn 50m
3
.
- Sàn công tác: Đỡ nhà vệ sinh, kho chứa, giá và xuồng, bể chứa dầu, cầu thang di
dộng.
Trụ đỡ bao gồm:
- Trụ làm bằng BTCT hoặc BTCTƯST tiết diện vành khuyên.
- Dầm đỡ thỡng tầng.
Đế móng bao gồm:
- Đế móng là khối BTCT hoặc BTCTƯST rỗng với mặt bằng tròn hay vuông.
- Hệ thống chân khay chạy vòng quanh đế móng.
- Phía trong đế móng có các hệ dầm sờn BTCT hoặc vách cùng với bản đáy, bản
nắp, bản thành chia thành các khoang rỗng.
( Với đồ án này, công trình coi nh không có thiết bị cặp tầu.)

4. Trng lng phn thng tng v cỏc thit b.
- Khối nhà ở = 70T, hoạt tải = 2T, dự trữ lơng thực thực phẩm = 8T, nớc ngọt =
50T.
- Hệ thống dầm thép chịu lực ở sàn chịu lực = 38T.
NHểM 1 7
B MễN CTB-ễBC
- Sàn công tác: nhà vệ sinh = 0,75T, kho = 1,45T, bể chứa dầu = 2,5T, trọng lợng
bản thân sàn công tác = 11T.
5. c trng c hc ca vt liu.
* Thép cờng độ cao có các đặc trng cơ lý:
- Khối lợng riêng
t
= 7850 kG/m
3
- Cờng độ tiêu chuẩn Rc = 17.000 kG/cm
2
- Cờng độ tính toán R = 11.000 kG/cm
2
- Mô un đàn hồi E = 2.000.000 kG/cm
2
* Thép thờng nhóm CI, CII, CIII
* Bê tông:
- Với cấu kiện BTCT thờng: BT mác # 400
- Với cấu kiện BTCTƯST: BT mác # 500
IV. PHNG N THI CễNG D KIN.
1. Bc 1: ch to trờn b trong khụ.
Ton b phn múng BTCT v mt phn ca tr BTCT c ch to trong
khụ. Sau khi ch to xong, thỏo nc vo phn KC ó ch to ny t ni
c v kộo ra khu nc gn b thi cụng tip bc hai.
2. Bc 2: Ghộp phao ph vo cụng trỡnh (gn b).

Ti v trớ gn b, tin hnh gn cỏc phao ph bng thộp vo Khi chõn ó ch
to t bc 1 tng tớnh ni v n nh ca h Khi chõn - phao ph.
3. Bc 3: Ch to v lp dng hon chnh ( gn b).
Tip tc ch to nt phn tr BTCT cũn li, ng thi lp khi thng tng
vo khi chõn . H khi chõn v phao ph phi m bo tớnh ni v tớnh
n nh cho ton b h thng cụng trỡnh sau khi ó ch to v lp dng
bc 3 ny.
4. Bc 4: Lai dt ra v trớ xõy dng ngoi khi.
NHểM 1 8
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
Dùng các tàu kéo, lai dắt hệ khối chân đế - phao phụ - thượng tầng ra ngoài
khơi ( nơi vị trí sẽ cố định công trình).
5. Bước 5: San dọn nền và bơm nước đánh chìm công trình.
Tại vị trí cố định công trình, tiến hành công tác san dọn nền đất, sau đó bơm
nước vào khối chân đế để công trình từ từ hạ xuống. chú ý phao phụ lúc này
vẫn nổi trên mặt nước và có tác dụng định vị công trình, dẫn hướng cho công
trình từ từ hạ xuống đáy biển.
6. Bước 6: Hoàn chỉnh các hạng mục khác.
Sau khi công trình hạ xuống, tiến hành các công tác khác nhau như : bơm
phụt vữa bê tông vào khe giữa đáy móng và nền đất, dằn vật liệu vào khối
chân đế (nếu cần), tháo dỡ phao phụ ra khỏi công trình, hoàn tất các việc phụ
khác.
V. GIẢI PHÁP KẾT CẤU.
1. Giải pháp kết cấu dầm đỡ thượng tầng.
- Kết cấu đỡ thượng tầng có dạng sàn phẳng được cấu tạo bằng thép hình, thép
ống hoặc BTCT.
- Vì công trình làm bằng BTCT nên chọn luôn cấu tạo của kết cấu đỡ thượng
tầng làm bằng BTCT đổ toàn khối. Với trụ đỡ có các dạng sau (Hình vẽ):
NHÓM 1 9
2

1
3
3
1
2
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC

1. Dầm đỡ thượng tầng
2. Thành trụ đỡ
3. Giao giữa các dầm
2. Giải pháp kết cấu trụ đỡ.
Với kết cấu thượng tầng như đầu bài cho thì chỉ có một trụ đỡ.
- Trụ đỡ có tiết diện hình vành khuyên. Đối với tác dụng của môi trường
biển thì đây là tiết diện có lợi nhất về khả năng chịu lực, tác dụng của tải trọng lên
mọi phía của kết cấu là như nhau. Mặt khác ta có lợi dụng khoảng rỗng ở bên trong
của trụ đỡ để đặt các thiết bị khoan, ống khoan, làm cầu thang lên xuống và phục
vụ các hoạt động công nghệ khác.
- Trong trụ đỡ có các bản vách cách nhau một khoảng h(m), tạo độ cứng và
ổn định cho vách.
- Kích thước mặt cắt ngang và chiều dày của trụ đỡ có thể thay đổi.
- Việc thay đổi tiết diện kéo theo sự phức tạp trong thi công. Mà độ sâu nước
tại vị trí đặt công trình là 21 m, không quá lớn. Do vậy ta chọn tiết diện trụ không
đổi trên suốt chiều dài.
3. Giải pháp kết cấu móng.
Việc chọn kích thước đế móng phụ thuộc phần lớn vào phương pháp thi công
và các điều kiện về ổn định về khả năng tự nổi, điều kiện bền và biến dạng của
móng. Đế móng hình tròn, có thể là hình vuông, chữ nhật, đế hình vòm hoặc đế có
thể là tập hợp của các xi lô.
• Néi dung thø 1: X©y dùng ph¬ng ¸n
1. Xây dựng phương án kiến trúc.

1.1. Xác định chiều cao KCĐ.
Chiều cao KCĐ được xác định theo công thức:
NHÓM 1 10
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
H
cđ
= d
o
+d
1
+d2+µ.η.H
max
+Δ
o
Trong đó:
H
cđ
: Chiều cao KCĐ (tính từ mặt đáy biển đến mép dưới của kết cấu đỡ
thượng tầng)
d
o
: độ sâu nước tại vị trí xây dựng
d
1
: biên độ triều
d
2
: biên độ nước dâng do bão
µ: hệ số điều chỉnh chiều cao sóng
η: hệ số (0.5-0.7) phụ thuộc lý thuyết sóng tính toán

Δ
o
: độ tĩnh không (Δ
o
≥ 1.5 m)
- Xác định Lý thuyết sóng với : d = MNTT = 23.5 (m) ;
H = 0,4.16,1=6.44(m) ; T= 14.3s.
*Xác định chu kỳ biểu kiến T
app
: do d/gT
2
= 0.012 > 0.01 nên tra bảng theo
API, với V
1
/gT = 1.31/(9.81x14.3) =0.0093.
Trong đó : V
1
: vận tốc mặt lớn nhất ứng với hướng sóng chủ đạo NE.
Tra bảng ta được : T
app
/T = 1.1 => T
app
= 15.158 (s).
Tra bảng với :

Thuộc Lý thuyết sóng Stokes bậc 5.
Khi đó : η = 0.7
Với các dữ liệu đã cho thay vào công thức ta có:
NHÓM 1 11
B MễN CTB-ễBC

H
c
= 21+1.5+1+0.4x0.7x16.4+1.5 = 30.388 (m)
Chn chiu cao KC l H
c
= 30.5 (m).
1.2. La chn s b cỏc kớch thc KC.
* Sơ bộ lựa chọn các kích thớc của các bộ phận trong đế móng dựa vào tài liệu bê
tông cốt thép:
+ Kích thớc dầm phụ : h
dầm phụ
= .l
nhịp
+ Kích thớc dầm chính : h
dầm chính
= .l
nhịp
+ Bề rộng dầm chọn trong khoảng b= (0,3ữ0,5).h
dầm

+

Chiu dy bn :

a) Tr v kt cu thng tng.
+ Tr :
- Tit din tr l hỡnh vnh khuyờn, ng kớnh tr s b chn l
6m.
- Chiu dy thnh tr s b chn l 0.5m v khụng thay i trờn sut
chiu di, do sõu nc khụng ln (d = 23.5m), nờn ỏp lc thy tnh cng khụng

ln.
- Bờn trong tr cú cỏc bn vỏch cng, s b chn chiu dy bn vỏch
l 0.4m > 0.25m, do cỏc vỏch ny bờn trong tr , khụng tip xỳc vi mụi
trng xõm thc nờn lp bo v nh hn lp bo v thnh tr . Khong cỏch
NHểM 1 12
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
giữa các bản vách đối với từng phương án được chọn sơ bộ và được thể hiện trên
hình vẽ (trong phần sau), và nằm trong khoảng từ 5÷7m.
+ Kết cấu đỡ thượng tầng:
- Kết cấu đỡ thượng tầng gồm 4 dầm giao nhau. Sơ bộ chọn chiều dài
của dầm là 12m, do chiều rộng thượng tầng rộng 12m. Vì đường kính của trụ là
6m nên phần thừa của dầm được coi là công xôn có chiều dài là 3m, từ đó sơ bộ
chọn kích thước dầm là 0.5x1m, do chiều cao dầm bằng 1/3 chiều dài đoạn công
xôn, chiều cao dầm sẽ được giảm dần, đến mép ngoài ta chọn chiều cao dầm là
0.6m > 0.15m, sao cho độ dốc từ 1/6 ÷ 1/3. Mục đích giảm là do mômen giảm.
- Các kích thước của dầm đỡ thượng tầng thể hiện trên hình vẽ sau:
2
1
3
3
1
6000
12000
3000
1000
500
2000
600
500
2

1. Dầm đỡ thượng tầng
2. Thành trụ đỡ
3. Giao giữa các dầm
b) Kết cấu đế móng.
Kích thước đế móng thỏa mãn các điều kiện:
- Điều kiện về thi công (đó là khả năng tự nổi cùa công trình trong
giai đoạn đầu khi thi công xong đốt trụ đầu tiên)
T < H
đế
NHÓM 1 13
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
- Điều kiện về ổn định.
h
o
> 0
Trong đó:
T: là mớn nước của công trình.
H
đế
: Chiều cao của đế.
h
o
: chiều cao ổn định ban đầu của công trình.
Trong các loại hình dạng của đế móng thì kết cấu đế móng dạng hình
tròn là tối ưu. Bởi vì: kết cấu hình tròn chịu lực từ mọi phía là như nhau. Đế móng
chịu áp lực thủy tĩnh từ mọi phía, để tránh cho các bản thành bị chịu uốn ta sử
dụng kết cấu hình tròn.
Sơ bộ lựa chọn cấu tạo đế móng như sau:
- Đường kính đế móng: 20m < d
o

= 21m.
- Kết cấu dầm trụ đỡ (dầm chính): gồm 8 dầm trụ đỡ xuyên tâm, loại
dầm trụ đỡ 2 nhánh. Kích thước của dầm trụ đỡ cho từng phương án được mô tả
sau.
- Hệ dầm phụ theo phương vòng, sơ bộ chọn kích thước là 0.4x1 m.
- Chiều dày của bản đáy, bản nắp, bản thành chọn là 0.4 m.
- Chiều cao trụ và các kích thước khác thể hiện trong hình vẽ của từng
phương án.
- Sơ bộ chọn chiều sâu của chân khay là 0.5 m.
1.3. Các phương án đưa ra ; với trọng lượng riêng của bê tông : γ
bt
= 2.5T/m
3
a) Phương án 1: Trụ có tiết diện không đổi, đế móng dạng trụ tròn có bản
nắp phẳng.
Hình dạng và các kích thước chọn sơ bộ thể hiện như trên hình vẽ:
Bảng tính các thông số của phương án 1:
NHÓM 1 14
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
ST
T
Tên cấu kiện Cao trình D,l ( m) b,t ( m) h (m) V (m
3
)
Trọng
lượng(T)
1 Trụ dưới 0 – 6.5 6.00 0.8 6.5 84.95 212.37
2 Trụ trên 6.5 – 30.5 6.00 0.50 24 207.35 518.36
3 Vách 1 6.1 – 6.5 5.00 0.40 7.6 19
4 Vách 2 12.1 – 12.5 5.00 0.40 7.6 19

5 Vách 3 18.1 -18.5 5.00 0.40 7.6 19
6 Vách 4 24.1 – 24.5 5.00 0.40 7.6 19
7 KC đỡ thượng tầng 29.5 – 30.5 12.00 0.50 1.00 24.00 60.00
Tổng 866.73
NHÓM 1 15
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
20000
12000
6000
500
4
0
0
1
0
0
0
4
0
0
500060006000
400
6000
6500
30500
800
400
400
400
1000

1000
6000
800x800
800
11
2
2
MÆT C¾T 2-2
MÆT C¾T 1-1
NHÓM 1 16
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
Chọn sơ bộ kích thước đế móng
Cấu kiện D, l (m) h (m) b
Số
lượng
V (m
3
)
Trọng
lượng(T)
Đáy
Bản đáy 19.2 0.4 1 115.81 289.53
Dầm vòng bản đáy 12 1 0.4 1 14.58 36.44
Dầm phụ hướng tâm 3 0.6 0.4 8 5.76 14.40
Thàn
h
Bản thành 20 6.5 0.4 1 160 400
Dầm vòng bản thành 20 1 0.4 1 14.55 36.4
Nắp
Bản nắp 20 0.4 1 125.66 314.16

Dầm vòng bản nắp 12 1 0.4 1 14.58 36.44
Dầm phụ hướng tâm 3 0.6 0.4 8 5.76 14.40
Dầm
trụ đỡ
Nhánh nắp 7 1 0.5 8 28 70
Nhánh đáy 7 1.5 0.5 8 42 105
Sườn thành 4.5 1 0.5 8 18 45
Chân
khay
Vòng ngoài 20 0.5 0.4 1 12.32 30.79
Trụ trong 6 0.5 0.8 1 6.53 16.33
Cột
chống
Cột chống dầm vòng trong 4.5 0.4 0.4 8 5.76 14.4
Cột chống dầm vòng thành 2.05 1 0.4 16 13.12 32.8
Tổng 1456
Tổng khối lượng công trình trong phương án 1 là: 2322.7 T.
b) Phương án 2: Trụ có tiết diện không đổi, đế móng có dạng nắp mái tròn xoay.
Bảng tính các thông số của phương án 2:
STT Tên cấu kiện Cao trình D,l ( m) b,t ( m) h (m) V (m
3
) Trọng lượng,T
1 Trụ dưới 0 – 9.5 6 0.800 9.5 124.2 310.4
2 Trụ trên 9.5 – 30.5 6 0.500 21 274.5 686.12
3 Vách 1 4.55 – 4.95 4.4 0.4 5.83 14.6
4 Vách 2 16.1 – 16.5 5 0.4 5.83 14.6
5 Vách 3 23.1 - 23.5 5 0.4 5.83 14.6
6 Vách 4 29.1 -29.5 5 0.4 5.83 14.6
7
Kết cấu đỡ

thượng tầng
29.5 – 30.5 12 0.500 1 24 60
Tổng 1114.92
NHÓM 1 17
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
1
2
0
0
4
0
0
400
400
MÆT C¾T 2-2
4
0
0
500
1
0
0
0
4
0
0
6000
12000
20000
800

30500
6000 3500
1200
1200
7000
800
500
7000 6000
1000
MÆT C¾T 1-1
6000
800x800
2
2
1
1
NHÓM 1 18
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
Chọn sơ bộ kích thước đế móng
Cấu kiện D, l (m) h (m) b Số lượng V (m
3
) Trọng lượng,T
Đáy
Bản đáy 19.2 0.4 1 115.81 289.53
Dầm vòng bản
đáy
12 1 0.4 1 14.58 36.44
Dầm phụ hướng
tâm
3 0.6 0.4 8 5.76 14.40

Thàn
h
Bản thành 20 6 0.4 1 123.15 307.88
Dầm vòng đỉnh
bản thành
20 1 0.4 1 14.02 35.06
Nắp Bản nắp tròn xoay 22.7 3.5 0.4 1 161.88 404.71
Dầm
trụ đỡ
Nhánh nắp 8.85 1.2 0.5 8 42.48 106.20
Nhánh đáy 7.5 1.5 0.5 8 45 112.50
Sườn thành 6 1.2 0.5 8 24 60
Chân
khay
Vòng ngoài 20 0.5 0.4 1 12.32 30.79
Trụ trong 6 0.5 0.8 1 5.28 13.19
Tổng 1334.37
Tổng khối lượng công trình trong phương án 2 là: 2449.29 T
Công thức tính thể tích hình cầu :
V= 4πr
3
/3 với r là bán kính.
Khi tính khối lượng bản nắp tròn xoay, ta coi bản nắp là một hình cầu rồi tính
thể tích của hình cầu, nó là hiệu số của 2 hình cầu (bên trong và bên ngoài, có hiệu
số đường kính bằng bề dày của bản nắp).
c) Phương án 3 : Trụ có tiết diện không đổi, đế móng có nắp dốc đều.
NHÓM 1 19
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
6000
800x800

2
2
1
1
400
400
MÆT C¾T 2-2
4
0
0
500
1
0
0
0
4
0
0
6000
12000
20000
1200
800
4
0
0
800
500
6000
3500

7000 7000 6000
30500
1
2
0
0
1200
1000
MÆT C¾T 1-1
NHÓM 1 20
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
Bảng tính các thông số của phương án 3:
STT Tên cấu kiện Cao trình D,l ( m) b,t ( m) h (m) V (m
3
) Trọng lượng,T
1 Trụ dưới 0 – 9.5 6 0.800 9.5 124.2 310.4
2 Trụ trên 9.5 – 30.5 6 0.500 21 181.4 453.6
3 Vách 1 4.55 – 4.95 4.4 0.4 5.83 14.6
4 Vách 2 16.1 – 16.5 5 0.4 5.83 14.6
5 Vách 3 23.1 - 23.5 5 0.4 5.83 14.6
6 Vách 4 29.1 -29.5 5 0.4 5.83 14.6
7
Kết cấu đỡ
thượng tầng
29.5 – 30.5 12 0.500 1 24 60
Tổng 882.4
Chọn sơ bộ kích thước đế móng
Cấu kiện D, l (m) h (m) b
Số
lượng

V (m
3
)
Trọng lượng
(T)
Đáy
Bản đáy 19.2 0.4 1
115.8
1
289.53
Dầm vòng bản
đáy
12 1 0.4 1 14.58 36.44
Dầm phụ hướng
tâm
3 0.6 0.5 8 5.76 14.40
Thàn
h
Bản thành 20 6 0.4 1
147.7
8
369.45
Dầm vòng đỉnh
bản thành
20 1 0.4 1 23.87 59.67
Nắp Bản nắp dốc đều 20 3.5 0.4 1 243.2 608
Dầm
trụ đỡ
Nhánh nắp 7.83 1.2 0.5 8 37.58 93.96
Nhánh đáy 7 1.5 0.5 8 42 105

Sườn thành 6 1.2 0.5 8 24 60
Chân
khay
Vòng ngoài 20 0.5 0.4 1 12.32 30.79
Trụ trong 6 0.5 0.8 1 5.28 13.19
Tổng 1680.43
Tổng khối lượng công trình trong phương án 2 là: 2562.83 T
NHÓM 1 21
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
Khi tính khối lượng bản nắp dốc đều ta coi bản nắp dốc đều là hình chóp cụt,
nó là hiệu số thể tích của 2 hình nón. Ta có thể tích của hình nón cụt:
V = π.H(R
2
+Rr+r
2
)/3 với R là bán kính lớn và r là bán kính nhỏ, H là
chiều cao.
1.4. Kiểm tra tính hợp lý của các kích thước đã chọn.
Trụ đỡ phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Điều kiện về độ mảnh:
λ = ≤ 70 ( Theo TCVN 5574: 91)
- Tỷ số:
≤ 17.7 ( Sổ tay thực hành kết cấu công trình )
Với:
l
trụ
:chiều dài tính toán của trụ với sơ đồ tính coi trụ như một thanh
công xôn được ngàm tại mặt đế móng, ta có:
l
o

= 2xl
trụ
, theo sổ tay thực hành kết cấu.
( Với: l
o
là chiều dài quy đổi của thanh khi tính ổn định
µ=2 : Hệ số ảnh hưởng liên kết (ngàm công xôn) )
r: bán kính quán tính của tiết diện
r =
J: Mô men quán tính của tiết diện
J = x ( - )
A: Diện tích tiết diện.
A = x ( - ) ; D
1
= D
o
-2t , với t : bề dày trụ đỡ.
Với D
o
là đường kính ngoài của trụ.
Ta có bảng kiểm tra độ mảnh của trụ đỡ :
NHÓM 1 22
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC


ltrụ,
m
lo,m D,m t,m A,m
2
J,m

4
R,m lo/r lo/D
Phương án 1 24 48 6 0.5 8.6394
32.93
8
1.9526
24.58
3
8
Phương án 2 21 42 6 0.5 8.6394
32.93
8
1.9526 21.51 7
Phương án 3 21 42 6 0.5 8.6394
32.93
8
1.9526 21.51 7
Kết luận: Kích thước trụ đỡ của các phương án đã chọn đều thỏa mãn điều kiện.
2. Phân tích lựa chọn phương án.
• Giải pháp kết cấu phương án 1 với khối chân đế trụ tròn cho kết cấu bê
tông chịu lực, chịu lực tốt khi áp lực thủy tĩnh tác dụng lên công trình trong
quá trình thi công. Với hình dạng này khối chân đế làm việc theo mọi
phương là như nhau, tải trọng làm việc theo mọi phương là như nhau.
- Chiều cao khối đế là 6.5m nên có thể thi công trong ụ khô. Do nắp phẳng nên
dễ thi công hơn, thuận tiện khi kết hợp với phao phụ (nếu có). Tuy nhiên do có
sự thay đổi đột ngột về tiết diện nên khi thi công trong giai đoạn sau sẽ có sự
thay đổi đột ngột về mớn nước, cần có biện pháp xử lý.
- Bản nắp là mặt phẳng, khi tải trọng tác dụng thẳng góc nên trong bản chỉ xuất
hiện mô men uốn, xoắn và lực cắt. Phương án này phù hợp với độ sâu nước
không lớn, có áp lực thủy tĩnh nhỏ.

- Ở phần đế móng có cột đỡ để chống áp lực thủy tĩnh.
Trọng lượng bản thân của phương án này : G = 2322.7T.
• Giải pháp kết cấu phương án 2 với phần đế có cấu tạo vòm, đây là kết cấu
chịu lực tốt. còn phần trụ đỡ thì vẫn giống phương án 1 nhưng các vách ngăn
ít đi.
- Ở phần đế móng không có cột đỡ, chiều cao dầm chính cao hơn phương án 1.
- Chiều cao khối đế là 9.5m nên có thể thi công trong ụ khô. Nắp là dạng tròn
xoay nên thi công khó khăn nhất trong 3 phương án, tuy nhiên do không có sự
thay đổi tiết diện đột ngột nên khi thi công giai đoạn sau không có sự thay đổi
mớn nước đột ngột, không gây nguy hiểm.
NHÓM 1 23
BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
- Nắp đế là loại vỏ mỏng nên mô men chỉ xuất hiện ở khu vực gần gối tựa. Ở khu
vực xa gối tựa chỉ xuấ hiện lực dọc (phần lớn là lực nén), do vậy cho phép sử
dụng hết khả năng chịu nén của bê tông. Khả năng chịu áp lực thủy tĩnh tốt do
lực nén chuyển một phần thành lực xô ngang, phù hợp với độ sâu nước lớn.
Trọng lượng bản thân của phương án này : G = 2449.29T.
• Giải pháp kết cấu phương án 3 với phần đế có dạng mái dốc, đây là loại đế
có khả năng chịu lực tương đối tốt, nhưng không phát huy được khả năng
chịu nén của bê tông.
- Ở phần đế móng thì không có cột chống, chiều cao dầm chính dày hơn phương
án 1.
- Ở phần trụ đỡ thì bố trí ít vách ngăn hơn do chiều cao đế lớn.
- Chiều cao khối đế là 9.5m nên có thể thi công trong ụ khô. Nắp là dốc đều nên
thi công khó khăn, tuy nhiên do không có sự thay đổi tiết diện đột ngột nên khi
thi công giai đoạn sau không có sự thay đổi mớn nước đột ngột, không gây
nguy hiểm.
- Bản nắp dốc đều nên khi chịu áp lực thủy tĩnh, một phần chuyển thành lực
ngang, do vậy khả năng chịu áp lực tĩnh tốt hơn phương án nắp phẳng, phù hợp
với độ sâu nước trung bình.

Trọng lượng bản thân của phương án này: G = 2562.83T.
*Do vậy căn cứ vào các phân tích ở trên ta quyết định lựa chọn phương án 3
để tính toán, thiết kế và thi công công trình.
3. Kiểm tra các kích thước kết cấu đế móng của phương án đã chọn.
*Kiểm tra ổn định nổi:
- Với các kích thước sơ bộ như đã chọn ở trên, trọng lượng của từng cấu
kiện được thống kê trong bảng sau:
Với tọa độ Z
i
được lấy so với gốc tọa độ được chọn là tâm của trụ, nằm trên
mặt đáy biển.

Cấu kiện G
i
(T) Z
iG
(m) M
iZG
,Tm
Đáy
Bản đáy
289.53
0.2 57.906
Dầm vòng bản đáy
36.44
0.2 7.288
Dầm phụ hướng tâm
14.4
0.2 2.88
NHÓM 1 24

BỘ MÔN CTB-ĐÔBC
Thàn
h
Bản thành
369.45
3 1108.35
Dầm vòng đỉnh bản thành
59.67
5.8 346.086
Nắp Bản nắp dốc đều
608
8.3 5046.4
Dầm
trụ đỡ
Nhánh nắp
93.96
7.75 728.19
Nhánh đáy
105
0.25 26.25
Sườn thành
60
3 180
Chân
khay
Vòng ngoài
30.79
-0.25 -7.6975
Trụ trong
13.19

-0.25 -3.2975
Tổng 1680.43 7492.355
Khi vật thể trong môi trường nước nó chịu một lực đẩy nổi, vật cân bằng với
lực đẩy nổi khi trọng lượng của nó bằng lực đẩy nổi.
F
ĐN
= G
KCĐ
= 1680.43T.
Thể tích nước mà khối chân đế choán chỗ, với trọng lượng riêng nước biển
γ
nb
=1.025T/m
3
:
V= 1639.44(m
3
).
Do đế móng đã chọn có phần chân khay cao 0.5(m), cho nên phần thể tích đế
móng và trụ đỡ không tính phần chân khay và cả các phần cấu kiện tính từ mép
đáy bản đáy trở xuống là:
V
v
= V - V
1
- V
2
- V
3
Xác định thể tích choán nước phần phía dưới bản đáy:

+/ Vòng ngoài chân khay:
P
ck
=30.79T => V
1
= 30.04m
3
+/ Trụ trong chân khay :
P
tt
= 13.19T => V
2
= 12.87m
3
+/ Dầm chính dưới bản đáy:
NHÓM 1 25