Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

1


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

CHƯƠNG 1.

1.1.

PHÂN TÍCH SỐ LIỆU BAN ĐẦU

Số liệu đầu vào

1.1.1. Đặc điểm , chức năng và công nghệ của giàn
Bảng 1.1.1.1.1
Kích thước
đỉnh (m)

I: 16 x 22

II: 18x24
-

Chức năng
thượng tầng

Đặc điểm công trình

Tổng

trọng lượng
thượng tầng
(T)

Giàn đỡ
đầu giếng
(WHP)

A: 2100

Giàn có
tháp khoan
(FDP)

C: 5000

Số
ống chính

Kích thước TT
tương ứng kích
thước đỉnh (m)

4

24x30x15

4

26x32x15

B: 3000

D: 6500

Loại giàn : Giàn đỡ đầu giếng (WHP)
Chức năng : Là giàn có kích thước tương đối nhỏ, kết cấu đơn giản, chịu tải
trọng thượng tầng nhỏ, công trình được xây dựng để đặt đầu giếng và quản lý
các đầu giếng

Thượng tầng của công trình không chứa các thiết bị khoan, nên phải có Jackup cập
vào để khoan, vì vậy công trình phải có 1 mặt thẳng đứng nhằm thuận tiện cho Jackup
khi cập vào giàn tiến hành khoan.
1.1.2. Đặc điểm khí hậu, hải văn và địa chất công trình
-

Nằm trong vùng có độ sâu nước nhỏ
Hướng gió chủ đạo trong năm theo hướng Đông – Bắc và hướng Tây – Nam,
tương ứng với 2 mùa trong điều kiện Việt Nam.
Chiều cao của sóng lớn nhất theo hướng Đông – Bắc, hướng Tây – Nam tương
đối lớn.
Vùng biển chịu ảnh hưởng chủ yếu của gió mùa Đông – Bắc và Tây – Nam.
Bảng 1.1.2.1.1

Số liệu khí tượng hải văn tại vị trí xây dựng công trình

Các thông số đề bài
Biến động triều lớn nhất d1(m)
Nước dâng tương ứng với bão thiết kế d2(m)
Độ sâu nước d0(m)

1
1.5
1.0
40

2
2.1
1.5
60

3
1.3
0.8
80
2


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép
Bảng 1.1.2.1.2
Chu kì lặp-năm

N

NE

Số liệu vận tốc gió
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

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

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

3


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép
Bảng 1.1.2.1.3

Số liệu sóng thiết kế

Chu kì
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

3.6

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

Bảng 1.1.2.1.4

Các thông số

Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất tương ứng với hướng sóng tính
toán
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

Bảng 1.1.2.1.5

Các thông số

Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất tương ứng với hướng sóng tính
toán
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
4


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

Bảng 1.1.2.1.6

Số liệu hà bám

Phạm vi hà bám tính từ mực nước trung bình trở xuống

Chiều dày hà bám (mm)

Từ mực nước trung bình (0m) đến (-4m)

80

Từ -4m đến -8m

87

Từ -8m đến -10m

100

Từ -10m đến đấy biển

70

Trọng lượng riêng hà bám : γ = 1600KG/m3.
Bảng 1.1.2.1.7

Số liệu địa chất
Tên lớp đất

Các thông số đề bài
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13

Mô tả lớp đất
Độ sâu đáy lớp đất (tính từ
đáy biển trở xuống)
Độ ẩm W, %
Giới hạn chảy LL
Giới hạn dẻo PL
Chỉ số chảy LI
Độ sệt PI

γ

Trọng lượng , g/cm3
Tỷ trọng. g/cm3
Hệ số rỗng e
Lực dính c, kN/m2
Cường độ kháng nén
không thoát nước cu ,
kN/m2
Góc ma sát trong ψ, độ

Lớp đất số 1

Lớp đất số 2

Lớp đất số 3

Á cát dẻo mềm

Á cát dẻo chặt

Sét nửa cứng

h1 = 11m

h2 = 31m

h3 = Vô hạn

27.3
32.2
17.6
14.6
0.66

22.6
31.7
18.6
13.1
0.31

24.4
41.9
21.2
20.7
0.15

2.0

2.03

2.01

2.75
0.75
43

2.74
0.65
51

2.78
0.72
67

25

75

150

14

22

25

 Địa chất có lớp đất số 3 là lớp sét nửa cứng là lớp đất tốt, phù hợp với phương
án sử dụng móng cọc, mũi cọc sẽ nằm trong lớp đất này, đảm bảo về độ lún của

cọc.

5


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

Bảng 1.1.2.1.8
STT
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

Quy cách thép ống

Đường kính ngoài
(mm)
1422
1422
1321
1321
1219
1219
1067
1067
914
914
812.8
812.8
812.8
762
762
660
660
610
610

559
559
508
508
482.6
482.6
355.6
355.6

Chiều dày
(mm)
31.8
30.2
30.2
25.4
30.2
25.4
25.4
20.6
31.8
25.4
25.4
20.6
19.1
19.1
15.9
20.6
15.9
19.1
15.9

19.1
15.9
15.9
12.7
15.6
12.7
15.6
12.7

Vật liệu ống : API-5L-X65 có Fy = 345 Mpa.

6


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

CHƯƠNG 2.

2.1.

XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Xác định chiều cao công trình

2.1.1. Xác định các mực nước tính toán
-

Độ sâu nước tính toán :

dtt = d 0 + d1 + d 2 = 40 + 1 + 1.5 = 42.5

(m)
Trong đó :
+
+
+
-

d0 : Độ sâu nước
d1 : Biến động triều lớn nhất (m)
d2 : Nước dâng tương ứng với bão thiết kế (m)
Độ sâu nước trung bình
d tb = d 0 +

d1
= 40 + 0.75 = 40.75
2

(m)

2.1.2. Tính chiều cao công trình
Công thức xác định :

H ct = dtt + µ H max + ∆
Trong đó :
+
+
+
-

Hmax : Chiều cao sóng lớn nhất tương ứng với sóng thiết kế

∆ : Chiều cao dự trữ, ∆ = 1.5 m
μ : Hệ số phụ thuộc vào lý thuyết sóng tính toán
Tính toán các thông số sóng như sau :

Lựa chọn sóng cực đại ( chu kỳ 100 năm ) và theo hướng Đông – Bắc để tính toán.
+
+
+
+

Mực nước tính toán : dtt =42.5 m
Vận tốc dòng chảy theo hướng sóng : VI = 131 (cm/s)
T : Chu kỳ sóng thực tế , T = 14.1 (s)
g : Gia tốc trọng trường , g = 9.81 (m/s2)

Từ đó ta có :

7


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép
d
42.5
=
= 0.0218
2
gT
9.81*14.12
VI
1.31

=
0.0095
gT 9.81*14.1

Tra đồ thị hình 2.3.1-2 tiêu chuẩn API RP2A ta có :
-

Với Tapp là chu kỳ biểu kiến của sóng ( có xét đến ảnh hưởng của vận tốc dòng
chảy)
Tapp
T

= 1.07

, vậy Tapp = 1.07*14.1 = 15.09 (s)

Xét
d
42.5
=
= 0.019
2
gTapp 9.81*15.092
H
16.1
=
= 0.0072
2
gTapp 9.81*15.092

Tra đồ thị hình 2.3.1-3 theo tiêu chuẩn API RP2A, ta chọn lý thuyết sóng tính toán với
con sóng này là lý thuyết Stoke bậc 5, lấy μ = 0.7 với Stoke bậc 5 .
 Chiều cao công trình Hct = 42.5+0.7*16.1+1.5 = 55.27 m, chọn Hct =55.5 (m)
2.1.3. Xác định hướng đặt công trình
Hướng đặt công trình phụ thuộc vào các yếu tố sau :
-

Hướng tải trọng môi trường cực hạn
Chức năng chính của giàn
Thuận lợi cho việc bố trí giá cập tàu

Nếu chỉ xét đến tải trọng môi trường cực hạn, ta thấy hướng Đông – Bắc là hướng có
tải trọng môi trường lớn nhất, đặt công trình sao cho hướng Đông Bắc trùng với trục
đối xứng của công trình
Hướng theo phương đường chéo của Diafragn là hướng Bắc.

8


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

N

NE

2
1

W

E

B

A

S

Hình 2.1.3.1.1.1.
2.2.

Hướng đặt công trình

Xây dựng phương án kết cấu khối chân đế

Lựa chọn phương án kết cấu khối chân đế phụ thuộc vào kích thước thượng tầng, các
thông số môi trường, khả năng thi công, và thời gian sử dụng của công trình.
2.2.1. Xác định chiều cao của Diafragm đầu tiên D1
Điều kiện lựa chọn như sau :
-

Đảm bảo yêu cầu thi công : Công nhân có thể di chuyển thuận lợi để phục vụ
công tác đóng cọc, cắt cọc, cẩu lắp thượng tầng.

Cao trình Diafragn D1 :

H D1 = d 0 + d1 + z1 = 40 + 1.5 + 1.5 = 43
(m)
Trong đó : Z1 là chiều cao thi công, phụ thuộc vào chiều cao của công nhân, ở đây lấy
Z1=1.5 (m).

2.2.2. Xác đinh cao trình của Diafragm cuối cùng
Nằm ở đáy biển, sử dụng để lắp sàn chống lún ( murdmat), nhằm đảm bảo cho khối
chân đế ổn định theo mặt biển trong khi đánh chìm tới khi đóng cọc xong.
2.2.3. Xác định chiều cao khối chân đế
Công thức xác định :
9


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép
H cd = H D1 + z2

Trong đó : Z2 là khoảng cách sao cho đảm bảo gia công nút liên kết khung sàn chịu
lực và khối chân đế, lấy Z2 = 1.5 (m).
 Vậy : Hcd = 43+1.5 = 44.5 (m)
2.2.4. Xác định chiều cao khung sàn chịu lực
H SF = H ct − H cd = 55.5 − 44.5 = 11

(m)

Trong đó : HSF là chiều cao khung sàn chịu lực.
2.2.5. Xác định số lượng và khoảng cách giữa các Diafragm
-

Đảm bảo điều kiện thi công các liên kết hàn, góc giữa các thanh không bé hơn
30 độ.
- Tăng độ cứng cho công trình
- Đối với các giàn đỡ conductor, khoảng cách giữa các Diafragn cần đảm bảo
tránh khả năng cộng hưởng dòng xoáy cho các conductor.
 Bài toán lựa chọn sẽ được tính toán ở phía sau mục 2.2.8
2.2.6. Xác định độ dốc của ống chính

-

Độ dốc của ống chính nhằm đảm bảo tiết diện có lợi nhất cho khả năng chịu
lực (chịu mômen uốn ), khi công trình được xe như ngàm dưới đáy biển.
- Độ dốc của ống chính được lựa chọn sao cho phù hợp với khả năng thi công và
giải pháp cọc.
- Thông thường độ dốc ống chính nằm trong khoảng 1/12 ÷1/8.
- Đối với các giàn đầu giếng (WHP), yêu cầu có 1 mặt thẳng đứng cho Jackup
cập vào.
- Lựa chọn độ dốc sao cho các diafragn đảm bảo là hình chữ nhật.
 Lựa chọn độ dốc của tất cả các ống chính là 1/10.
2.2.7. Xác định bề rộng khối chân đế
Bđỉnh = 16 (m) ; Lđỉnh = 22(m) ; H = 44.5 (m) ; i=1/10.
Bđáy = Bđỉnh +H.i = 16 +44.5*1/10 = 20.45 (m)
Lđáy = Lđỉnh +2H.i = 22+2*1/10*44.5 = 30.9 (m).
2.2.8. Giải pháp cấu tạo các Panel
Giải pháp được lựa chọn phải đảm bảo :

10


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép
-

-

Hệ không biến hình, như ta đã biết với 3 thanh có chiều dài xác định thì ta chỉ
dựng được 1 hình tam giác duy nhất, do đó cấu tạo hệ sao cho tạo được hệ 3
khớp, thì hệ sẽ không biến hình.
Ít mối hàn nhất có thể, ít nút, đường truyền lực ngắn nhất, do xử lý các vị trí có

mối hàn hết sức phức tạp, tiềm ẩn nhiều rủi ro, nhất là khi chịu tải trọng động.
Tăng độ cứng tổng thể cho công trình

Vì vậy ta có thể lựa chọn giữa 2 phương án sau :
pa 1

Hình 2.2.8.1.1.1.

pa 2

Phương án cấu tạo các panel

Ta thấy rằng :
Phương án 1 tăng độ cứng tổng thể cho công trình, nhưng tốn nhiều thép và có số mối
hàn nhiều hơn phương án 2.
Tuy nhiên hiện nay với công nghệ hàn tiên tiến, và đề phòng trường hợp bị hỏng 1
thanh trong quá trình khai thác, ta lựa chọn phương án 1 để áp dụng cho công trình.
Xét 2 dạng panel của công trình như sau :

11


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

PANEL 1

PANEL 2

Hình 2.2.8.1.1.2.

Cấu tạo Panel của công trình

Ta nhận thấy góc a sẽ là góc bé nhất trong 2 mặt panel trên, ta tiến hành lựa chọn H
theo a và kiểm tra các góc còn lại.
tan θ =

-

Ta có

B
H

do θ > 30 độ nên tanθ >

1
3

B b + iH b
1
b
=
= +i >
⇒ > 0.477 ⇒ H < 2.09b
H
H
H
H
3

Vậy ta có :
Diafragn 1
Diafragn 2
Diafragn 3
Diafragn 4

b1 = 16+1.5/10 = 16.15m
L1 =22+2*1.5/10=22.3m
b2 = B2=17.65m
L2 = 25.3m
b3=B3 =19.05m
L3=28.1 m
B4=20.45m

B2=16.15+15/10=17.65m
L2 =22.3+2*15/10=25.3m
B3 = 17.65+14/10=19.05m
H<36.89m, chọn H=14m
L3=25.3+2*14/10=28.1m
B4=19.05+14/10=20.45m
H<39.8m, chọn H=14m
L4=28.1+2*14/10 =30.9m
H<33.7 m chọn H=15m

-

L4=30.9m

Sơ đồ hình học của công trình như sau :

12


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

MÆT §øNG TRôC 1
A

MÆT §øNG TRôC a
2

1

B

16000

22000

+3.0
D1 +0.0

+4.5

+4.5

+3.0

1500

1500

+0.0

15000

15000

D2 -12.0

-12.0
V=10

V=10

V=10

14000
N=1

14000

N=1

N=1

D3 -26.0

-26.0

14000

D4

-40.0

14000

-40.0

1000
30900

1000

20450

Hình 2.2.8.1.1.3.

Mặt đứng trục 1 và trục A

DIAFRAGM 1

A

B

22300
7400

2500

2500

2500

7400

1
5000
R330

16150
11150

2
11150

Hình 2.2.8.1.1.4.

11150

Diafragn 1

13


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

DIAFRAGM 2

A

B

25300
8900

2500

2500

2500

8900

1
5000
R330

17650
12650

2
12650

12650

Hình 2.2.8.1.1.5.

Diafragn 2

DIAFRAGM 3

A

B

28100
5150

5150

2500

2500

2500

5150

5150

1
5000
R330

19050
14050

2
14050

Hình 2.2.8.1.1.6.

14050

Diafragn 3

14


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

DIAFRAGM 4

A

B

30900
5850

5850

2500

2500

2500

5850

5850

φ762X15.9

1

φ355.6X12.7

5000

R330

20450

15450

2
15450

15450

Hình 2.2.8.1.1.7.

2.3.

Diafragn 4

Lựa chọn tiết diện

Nguyên lý :
-

Các thanh được thiết kế sao cho đủ độ bền và ổn định, với các kết cấu chịu nén,

σ ben < σ od

-

nên ta lựa chọn tiết diện thanh theo điểu kiện bền.
Ống chính được lựa chọn theo điều kiện về cọc, ống chính phải đủ lớn cho cọc
luồn vào trong ( giải pháp cọc lồng trong ống chính ), và thỏa mãn điều kiện
khoảng cách giữa cọc và ống chính tối thiểu là 38mm để bơm vữa trám.

Điều kiện ổn định thể hiện qua giá trị của độ mảnh λ
λ=

kl
; imin =
imin

I min
A

Trong đó :
+
+
+

+

k : Hệ số quy đổi chiều dài của thanh, phụ thuộc vào loại liên kết
Imin : Mômen quán tính nhỏ nhất
imin : Bán kính quán tính nhỏ nhất
A : Diện tích tiết diện có kể đến giảm yếu.
15


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép
+ l : Chiều dài chủa thanh.
- Với tiết diện vành khuyên thì I mọi phương là bằng nhau nên :

λ=
-

kl
;i =
i

I
A

Với tất cả các thanh, lấy k = 0.8 ( theo tiêu chuẩn API RP2A )

Thanh đảm bảo độ ổn định khi

λ < [ λ ] ; [ λ ] = 100

(trong điều kiện biển Việt Nam)

Để lựa chọn được tiết diện thanh, ta tiến hành tính toán chiều dài cho phép của các
thanh với [λ] =100.

Bảng 2.3.1.1.1

Chiều dài cho phép của thanh với [λ]=100, k=0.8

STT

D(mm)

t(mm)

I (m4)

A (m2)

i(m)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16

1422
1422
1321
1321
1219
1219
1067
1067
914
914
812.8
812.8
812.8
762
762
660

31.8
30.2
30.2
25.4
30.2
25.4

25.4
20.6
31.8
25.4
25.4
20.6
19.1
19.1
15.9
20.6

0.0336
0.0320
0.0255
0.0217
0.0199
0.0170
0.0113
0.0093
0.0086
0.0070
0.0049
0.0040
0.0038
0.0031
0.0026
0.0021

0.1388
0.1320

0.1224
0.1033
0.1127
0.0952
0.0831
0.0677
0.0881
0.0709
0.0628
0.0512
0.0476
0.0446
0.0372
0.0414

0.4918
0.4923
0.4566
0.4583
0.4205
0.4222
0.3685
0.3701
0.3122
0.3144
0.2786
0.2803
0.2808
0.2628
0.2639

0.2262

[L] với k=0.8
(m)
61.47
61.54
57.08
57.28
52.57
52.78
46.06
46.27
39.02
39.30
34.83
35.03
35.10
32.85
32.99
28.28
16


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

17
18
19
20
21

22
23
24
25
26
27

660
610
610
559
559
508
508
482.6
482.6
355.6
355.6

15.9
19.1
15.9
19.1
15.9
15.9
12.7
15.6
12.7
15.6
12.7

0.0017
0.0015
0.0013
0.0012
0.0010
0.0007
0.0006
0.0006
0.0005
0.0002
0.0002

0.0322
0.0354
0.0297
0.0324
0.0271
0.0246
0.0198
0.0229
0.0187
0.0167
0.0137

0.2279
0.2091
0.2102
0.1911
0.1921

0.1741
0.1752
0.1652
0.1662
0.1204
0.1213

28.48
26.13
26.27
23.88
24.02
21.76
21.90
20.66
20.78
15.05
15.17

Từ đó lựa chọn tiết diện các thanh như sau :
TÊN BP

ỐNG CHÍNH

TÊN
PT

SL

L

m

OC1

1

44.5

OC2
OX1
PANEL 1

OX2
OX3
OX1

PANEL 2

PANEL A

3
2
2
2
2

44.722
28.133
18.869
20.85

28.133

OX2

2

18.869

OX3

2

20.85

OX4
OX4.
1

1

23.163

1

22.041

OX5
OX5.
1

1

23.641

1

22.528

OX6
OX6.
1

1

24.783

1

23.641

D
m
1422
1422
812.8
812.8
812.8
812.8
812.8
812.8

812.8
812.8
812.8
812.8
812.8
812.8

t
m
30.2
30.2
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6

I
m4
0.032
0
0.032
0

0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0

A
m2
0.1320

i

m

K

λ

M
T

TỔNG M
T

0.4922

1

90.41

46.13

46.13

0.4922

1

90.86

46.36

139.07

0.2802

0.8

80.33

11.32

22.64

0.2802

0.8

53.88

7.59

15.19

0.2802

0.8

59.53

8.39

16.78

0.2802

0.8

80.33

11.32

22.64

0.2802

0.8

53.88

7.59

15.19

0.2802

0.8

59.53

8.39

16.78

0.2802

0.8

66.14

9.32

9.32

0.2802

0.8

62.93

8.87

8.87

0.2802

0.8

67.50

9.51

9.51

0.2802

0.8

64.32

9.07

9.07

0.2802

0.8

70.76

9.97

9.97

0.2802

0.8

67.50

9.51

9.51

0.1320
0.0513
0.0513
0.0513
0.0513
0.0513
0.0513
0.0513
0.0513
0.0513
0.0513
0.0513
0.0513

17


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

OX4
OX4.
1
PANEL B

DIAFRAGM 1

DIAFRAGM 2

1
1

23.163
22.041

812.8
812.8
812.8

20.6
20.6
20.6

OX5
OX5.
1

1

23.641

1

22.528

OX6
OX6.
1

1

24.783

1

23.641

O1

2

22.3

O2

2

16.15

O3

2

8.93

O4

1

22.3

O5

2

15.768

O6

4

5

O7

1

7.5

355.6

12.7

O1

2

25.3

610

19.1

O2

2

17.65

610

19.1

O3

2

10.208

355.6

12.7

O4

1

25.3

610

19.1

O5

2

17.89

482.6

15.6

O6

4

5

355.6

12.7

O7

1

7.5

355.6

12.7
25.4

O1

2

28.1

O2

2

19.05

762

15.9

O3

4

7.178

355.6

12.7

O4
O5

1
2

28.1
19.87

762
482.6

15.9
15.6

IAFRAGM 3

812.8
812.8
812.8
610
610
355.6
610
482.6
355.6

914

20.6
20.6
20.6
19.1
19.1
12.7
19.1
15.6
12.7

0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.004
0
0.001
5
0.001
5
0.000
2
0.001
5

0.000
6
0.000
2
0.000
2
0.001
5
0.001
5
0.000
2
0.001
5
0.000
6
0.000
2
0.000
2
0.007
0
0.002
6
0.000
2
0.002
6
0.000

0.0513
0.2802

0.8

66.14

9.32

9.32

0.2802

0.8

62.93

8.87

8.87

0.2802

0.8

67.50

9.51

9.51

0.2802

0.8

64.32

9.07

9.07

0.2802

0.8

70.76

9.97

9.97

0.2802

0.8

67.50

9.51

9.51

0.2090

0.8

85.35

6.21

12.41

0.2090
0.121
3

0.8

61.81

4.50

8.99

0.8

58.89

0.96

1.92

0.2090

0.8

85.35

6.21

6.21

0.1652
0.121
3
0.121
3

0.8

76.36

2.83

5.67

0.8

32.97

0.54

2.15

0.8

49.46

0.81

0.81

0.2090

0.8

96.83

7.04

14.08

0.2090
0.121
3

0.8

67.55

4.91

9.83

0.8

67.31

1.10

2.19

0.2090

0.8

96.83

7.04

7.04

0.1652
0.121
3
0.121
3
0.314
3
0.263
8

0.121
3
0.263
8
0.1652

0.8

86.63

3.21

6.43

0.8

32.97

0.54

2.15

0.8

49.46

0.81

0.81

0.8

71.52

15.64

31.28

0.8

57.76

5.57

11.15

0.8

47.33

0.77

3.08

0.8
0.8

85.20
96.22

8.22
3.57

8.22
7.14

0.0513
0.0513
0.0513
0.0513
0.0513
0.0355
0.0355
0.0137
0.0355
0.0229
0.0137
0.0137
0.0355
0.0355
0.0137
0.0355
0.0229
0.0137
0.0137
0.0709
0.0373
0.0137
0.0373
0.0229

18


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

DIAFRAGM 4

O6

4

5

355.6

12.7

O7

1

7.5

355.6

12.7

O1

2

30.9

762

15.9

O2

2

20.45

762

15.9

O3

4

7.696

355.6

12.7

O4

1

30.9

762

15.9

O5

2

21.85

O6

4

5

355.6

12.7

O7

1

7.5

355.6

12.7

559

15.9

6
0.000
2
0.000
2
0.002
6
0.002
6
0.000
2
0.002
6
0.001
0
0.000
2
0.000
2

0.0137
0.0137

0.0373
0.0373
0.0137
0.0373
0.0271
0.0137
0.0137

0.121
3
0.121
3
0.263
8
0.263
8
0.121
3
0.263
8
0.192
1
0.121
3
0.121
3

0.8

32.97

0.54

2.15

0.8

49.46

0.81

0.81

0.8

93.69

9.04

18.08

0.8

62.01

5.98

11.97

0.8

50.75

0.83

3.31

0.8

93.69

9.04

9.04

0.8

91.00

4.65

9.31

0.8

32.97

0.54

2.15

0.8

49.46

0.81

0.81
606.11

Tổng

19


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép
2.4.

Xây dựng phương án cọc

2.4.1. Xác định sơ bộ kích thước cọc
Sử dụng phương án cọc lồng trong ống chính
-

Trọng lượng thượng tầng T1 = 2100 T
Trọng lượng khối chân đế T2 = 606.11 T
Tổng trọng lượng công trình T = T1 + T2 = 2100 + 606.11 = 2706.11 (T)
Tải trọng tác dụng lên đầu cọc : Pcọc = T/4 = 676.53 (T)

Ứng suất trong cọc :

σ=

Pcoc
Pcoc
676.53
< 0.6*0.5* Fy ⇒ Ac >
=
= 0.0653
Ac
0.6*0.5* Fy 0.6*0.5*34500

(m2)
Trong đó : Ac là tiết diện đã giảm yếu của cọc
+ Fy là giới hạn chảy của vật liệu thép, với thép API-5L-X65 có F y = 345MPa =
34500 T/m2.
Chọn cọc có D =1219 (mm) , t = 25.4 (mm) , A = 0.0952 (m2) > 0.0653 (m2)
2.4.2. Xác định sơ bộ kích thước ống chính
Chọn ống chính có D =1422 (mm), t = 30.2 (mm) nên khoảng cách giữa ống chính và cọc
d = 0.5( Doc − Dcoc ) = 0.5*(1422 − 2*30.2 − 1219) = 71.3

(mm) > 38 (mm)

Vậy lựa chọn ban đầu là hợp lý.

SVTH : Nhóm 1

Lớp 55KSCT
20

Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép
Hình 2.4.2.1.1.1.

Cấu tạo cọc và ống chính

 Sau khi lựa chọn xong tiết diện các phần tử ta có mô hình như sau :
MÆT §øNG TRôC 1, 2

A
D1 +2.5

16000

22000

Ø610X19.1
Ø8

12.
8X

20.

6

D1 +2.5

1500

+3.0

+4.5

12
.8X

Ø

D2

Ø1422X30.2

Ø610X19.1
Ø8

.8 X
20
.6

.8X

20
.6

.8 X
12
Ø8

.6
20

14000

Ø

N=1

D3

Ø1422X30.2

Ø914X25.4

.6
20
.8 X

15000

N=1

-26.0

Ø762X15.9
.8 X
12

Ø8

Ø

X2
2.8
81

14000

Ø762X15.9

1000

.6
20

Ø8

12

0.6

12

D4 -40.0

81
2

.6
20
.8X
12

Ø914X25.4

Ø8

14000

20
.6

.6
20

V=10

Ø8

-26.0

1500

Ø

12

V=10

V=10

D3

X
2.8
81

Ø610X19.1

N=1

Ø610X19.1
Ø8

6
20.
.8X
812

15000

D2 -12.0

2

1

B

+4.5

+3.0

MÆT §øNG TRôC a , b

D4 -40.0

.8X

14000
20
.6

Ø762X15.9
1000

30317

Hình 2.4.2.1.1.2.

SVTH : Nhóm 1

Tiết diện các phần tử ở mặt đứng

Lớp 55KSCT
21


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép
DIAFRAGM 1
A

B
22300
7400

2500

2500

2500

7400

Ø610X19.1

1
5000

Ø355.6X12.7

7
12.
.6X
5
5
Ø3

Ø3

55
.6X

Ø355.6X12.7

R330

12
.7

16150

X1

48
2.6
X

11150

5.6

Ø

48
2.6

15
.6

Ø

Ø610X19.1

Ø610X19.1

2
11150

11150

Hình 2.4.2.1.1.3.

Diafragm 1

DIAFRAGM 2
A

B

8900

2500

25300
2500

2500

8900

Ø610X19.1

1

Ø355.6X12.7

5000

7
12.
6X
55.
Ø3

Ø3

55.
6X1
2.7

Ø355.6X12.7
R330

15
.6

48
2.6
X1
5.6

Ø

12650

Ø

48
2.6
X

17650

Ø610X19.1

Ø610X19.1

2
12650

SVTH : Nhóm 1

12650

Lớp 55KSCT
22


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép
Hình 2.4.2.1.1.4.

Difragm 2

DIAFRAGM 3

A

B

28100
5150

5150

2500

2500

2500

5150

5150

5000

Ø3

.6
55

X1

Ø3

2.7

55
.6X
12
.7

Ø355.6X12.7

Ø914X25.4

1

Ø355.6X12.7

35

2
X1
5. 6

.7

Ø3

Ø

55
.6X
12
.7

R330

.6X
15

15
.6

82

48
2.6
X

14050

Ø4

.6

Ø

Ø762X15.9

19050

Ø762X15.9

Ø762X15.9

Ø914X25.4

2
14050

14050

Hình 2.4.2.1.1.5.

Diafragm 3

DIAFRAGM 4

A

B

30900
5850

5850

2500

2500

2500

5850

5850

Ø762X15.9

5000

Ø

5.6
35

X1

2.7

Ø3

55
.6X
12
.7

Ø355.6X12.7

1

Ø355.6X12.7

.7
12
.6X
55
3
Ø

Ø3

55
.6X
12
.7

R330

Ø762X15.9

Ø

5.9
X1
59

15450

Ø5

20450

55
9X
15
.9

Ø762X15.9

2
15450

SVTH : Nhóm 1

15450

Lớp 55KSCT
23


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

Hình 2.4.2.1.1.6.

SVTH : Nhóm 1

Diafragm 4

Lớp 55KSCT
24


Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

CHƯƠNG 3.

3.1.

TÍNH TOÁN PHẢN ỨNG CỦA KẾT CẤU

Lập sơ đồ tính

3.1.1. Mô hình hóa cọc và ống chính làm việc đồng thời
Nguyên lý : Cọc và ống chính được liên kết với nhau bởi lớp xi măng bơm trám, và liên
kết giữa 2 đầu ống. Nếu xem các liên kết này có chất lượng tốt, ta có thể xem cọc và ống
chính làm việc đồng thời.

Quy ®æi thanh t­¬ng ®­¬ng
Ecäc
Tcäc
Dcäc
èng chÝnh Eèng chÝnh
Tèng chÝnh
Dèng chÝnh
cäc thÐp

EXM
TXM

DXM

BT b¬m tr¸m

EXM
TXM
DXM

BT b¬m tr¸m

Ecäc
Tcäc
Dcäc
èng chÝnh Eèng chÝnh
Tèng chÝnh
Dèng chÝnh
cäc thÐp

thanh t­¬ng ®­¬ng

thanh t­¬ng ®­¬ng

ETD
TTD
DTD

ETD
TTD
DTD

Ta có :
EtđAtđ = Eoc.Aoc+ Ecoc.Acoc
Etđ.Jtđ = Eoc.Joc+ Ecoc.Jcoc.
Trong đó :
+
+
+
+
+
+

Eoc, Ecoc: Modun đàn hồi của ống chính và cọc.
Aoc, Acoc: Diện tích tiết diện của ống chính và cọc.
Joc, Jcoc : Mômen quán tính của ống chính và cọc.
Etd : Modun đàn hồi tương đương
Jtd: Mômen quán tính tương đương
Atd : Diện tích tương đương

SVTH : Nhóm 1

Lớp 55KSCT
25