Tính toán thiết kế KCĐ công trình biển trọng lực bằng bê tông kiểu DKI

MỤC LỤC
PHẦN I ............................................................................................................ 6
GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................................... 6
I. NHIỆM VỤ, MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN.................................................... 6
II. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG HẢI VĂN, ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH. ... 6
1. Số liệu thủy triều và nước dâng tại vị trí xây dựng công trình. ........ 6
2. Độ sâu nước tai vị trí xây dựng công trình. ......................................... 6
3. Số liệu về sóng. ........................................................................................ 6
4. Số liệu về dòng chảy................................................................................ 7
5. Số liệu về hà bám. ................................................................................... 7
6. Số liệu về gió. ........................................................................................... 8
7. Số liệu về địa chất công trình. ................................................................... 9
III. ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH.................................................................... 9
1. Độ sâu nước và nước dâng..................................................................... 9
2. Hướng đặt công trình. .......................................................................... 10
3. Mô tả kiến trúc công trình. .................................................................. 10
4. Trọng lượng phần thượng tầng và các trang thiết bị........................ 10
5. Đặc trưng cơ học của vật liệu. ............................................................. 11
6. Đặc điểm địa chất đáy biển.................................................................. 11
IV. PHƯƠNG ÁN THI CÔNG DỰ KIẾN. ................................................ 12
1. Bước 1: Chế tạo trên bờ trong ụ khô. ................................................. 12
2. Bước 2: Ghép phao phụ vào công trình (gần bờ). ............................. 13
3. Bước 3: Chế tạo và lắp dựng hoàn chỉnh (ở gần bờ)......................... 13
4. Bước 4: Lai dắt ra vị trí xây dựng ngoài khơi. .................................. 14
5. Bước 5: San dọn nền và bơm nước dằn đánh chìm công trình........ 15
6. Bước 6: Hoàn chỉnh các hạng mục khác. ........................................... 15
PHẦN II......................................................................................................... 16
XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ........................................... 16
I. XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN. .................................................................... 16
1. Xác định độ sâu nước tính toán.......................................................... 16
2. Xác định chiều cao của KCĐ. .............................................................. 16

3. Xác định chiều cao công trình. ............................................................ 16
4. Xác định giải pháp, kích thước kết cấu trụ........................................ 17
4.1 Nguyên tắc xác định. ............................................................................... 17
4.1.1 Nguyên tác xác định trụ. .................................................................. 17
4.1.2. Nguyên tắc xác định đế móng......................................................... 17
4.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước cho các phương án. ................................... 18
4.2.1 Lựa chọn sơ bộ kích thước trụ. ....................................................... 18
4.2.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước đế móng. .............................................. 18
4.2.3 Các phương án lựa chọn. ................................................................. 18
4.2.3.1 Phương án 1. .............................................................................. 18
4.2.3.2 Phương án 2. .............................................................................. 20
_______________________________________________________________________________
Trang 1


4.2.3.3 Phương án 3. .............................................................................. 22
4.3 Phân tích lựa chọn phương án................................................................ 23
4.4 Kiểm tra các kích thước của phương án đã chọn................................. 24
4.4.2 Kết luận. ............................................................................................ 26
4.4.1 Kiểm tra kích thước của kết cấu đế móng. .................................... 26
4.4.1.1 Kiểm tra các kích thước đã lựa chọn....................................... 26

5. Kết luận.................................................................................................. 29
Như vậy phương án ta chọn để tính toán, thiết kế ở đây là phương án
1; phương án đã thỏa mãn các điều kiện ban đầu theo quy phạm, và ta
tiếp tục đi tính toán thiết kế các phần còn lại của công trình. ............. 29
PHẦN III ....................................................................................................... 29
XÁC ĐỊNH CÁC TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH ....... 29
I. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH.............. 29
1.Tải trọng thường xuyên bao gồm......................................................... 29

2.Tải trọng tạm thời bao gồm. ................................................................. 29
3. Tải trọng do sự cố bao gồm. .................................................................... 29
II. TẢI TRỌNG THƯỢNG TẦNG. ........................................................... 30
III.TẢI TRỌNG BẢN THÂN. .................................................................... 30
IV. TẢI TRỌNG ĐẨY NỔI......................................................................... 31
V. TẢI TRỌNG GIÓ.................................................................................... 32
1.Qui phạm tính toán................................................................................ 32
2. Số liệu đầu vào. ..................................................................................... 32
3. Tính toán tải trọng gió.......................................................................... 33
3.1 Phân chia khối tính toán. ........................................................................ 33
3.2 Kết quả tính toán tải trọng gió. .............................................................. 33

VI. TẢI TRỌNG SÓNG VÀ DÒNG CHẢY TÁC DỤNG LÊN KCĐ. ... 34
1. Xác định lý thuyết sóng tính toán. ...................................................... 34
2. Lý thuyết sóng Stokes bậc 5................................................................. 34
2.1 Chọn hệ trục tọa độ. ............................................................................... 34
2.2 Các thành phần vận tốc, gia tốc. ............................................................ 34
2.3 Các đặc trưng của chuyển động sóng bề mặt theo huớng NE............. 36

3. Xác định chế độ sóng phân chia. ......................................................... 37
4. Công thức Morison để xác định tải trọng sóng.................................. 37
vz, az: vận tốc, gia tốc của phần tử nước theo phương z ....................... 37
5. Kết quả tính toán tải trọng sóng.......................................................... 38
VII. TẢI TRỌNG HÀ BÁM........................................................................ 39
VIII. BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH BIỂN TRỌNG
LỰC. .............................................................................................................. 39
1. Phương trình động lực học của hệ kết cấu......................................... 39
2. Xác định chu kỳ dao động riêng.......................................................... 40
2.1 Xác định chu kỳ dao động riêng theo sơ đồ tinh đơn giản. ................. 40
2.1.1. Xác định ma trận khối lượng.......................................................... 41

2.1.2. Xác định độ cứng. ............................................................................ 42
2.1.2.1. Xác định ma trận độ mềm. ...................................................... 42
2.1.2.2 Xác định ma trận độ cứng. ....................................................... 42
_______________________________________________________________________________
Trang 2


2.1.3. Xác định tần số dao động riêng. ..................................................... 42
2.1.4. Xác định chu kỳ dao động riêng..................................................... 43
2.2 Chu kỳ dao động riêng theo sơ đồ tổng thể........................................... 44

3. Tổ hợp tải trọng. ................................................................................... 44
PHẦN IV ....................................................................................................... 44
XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ................................................... 44
I. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ TÍNH CHO KẾT CẤU......................................... 44
1. Sơ đồ tính 1............................................................................................ 44
2. Sơ đồ tính 2............................................................................................ 45
II. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC. ........................................................................... 45
1. Xác định nôi lực tính toán cho các tiết diện của cấu kiện................. 45
1.1 Bảng NL1: Đối với phần trụ. .................................................................. 45
1.2 Bảng NL2: Đối với phần bản nắp. ......................................................... 45
1.3 Bảng NL3: Đối với bản thành................................................................. 46
1.4 Bảng NL4: Đối với cột. ............................................................................ 46
1.5 Bảng NL5: Đối với bản đáy. ................................................................... 46
1.6 Bảng NL6: Đối với dầm vòng . ............................................................... 46
1.7 Bảng NL7: Dầm chính xuyên tâm.......................................................... 46
1.8 Bảng NL8: Dầm vòng bản thành............................................................ 46
1.9 Bảng NL9: Dầm phụ vòng đáy. .............................................................. 47
1.10 Bảng NL10: Chân khay......................................................................... 47
1.11 Bảng NL11: Vách gia cường................................................................. 47

III. XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ NGANG TẠI ĐỈNH TRỤ. ....................... 47
PHẦN V ......................................................................................................... 47
THIẾT KẾ CẤU KIỆN TRỤ ĐỠ VÀ ĐẾ MÓNG.................................... 47
I. THIẾT KẾ CẤU KIỆN TRỤ ĐỠ............................................................ 47
1. Các đặc trưng của vật liệu. .................................................................. 48
1.1 Bê tông mác #400. .................................................................................... 48
1.2 Thép thường, thép đai nhóm AII. .......................................................... 48

2. Tính toán thân trụ có bố trí cốt thép ứng suất trước. ....................... 48
2.1 Tính cốt thép ứng suất trước. ................................................................. 48
2.2 Phạm vi vùng phải đặt cốt thép ứng suất trước.................................... 48
2.2.1 Điều kiện đảm bảo độ bền vùng nén của tiết diện. ........................ 49
2.2.2 Điều kiện để bê tông không xảy ra vết nứt xiên............................. 49
2.2.3 Số liệu đầu vào. ................................................................................. 50
2.3 Tính toán sơ bộ cốt thép ƯST................................................................. 50
2.4 Xác định các hao tổn ƯST. ..................... Error! Bookmark not defined.
2.4.1 Hao do ma sát của cốt thép với thành ống . .. Error! Bookmark not
defined.
2.4.2 Hao do sự biến dạng của neo và sự ép sát các tấm đệm.........Error!
Bookmark not defined.
2.4.3 Hao do chùng ứng suất ................... Error! Bookmark not defined.
2.4.4 Hao do từ biến của bê tông. ............ Error! Bookmark not defined.
2.4.5 Hao do co ngót của bê tông. ............ Error! Bookmark not defined.
2.5 Kiểm tra trụ BTCT ứng suất trước. ...... Error! Bookmark not defined.
2.5.1 Tính lại các đặc trưng tiết diện........ Error! Bookmark not defined.
_______________________________________________________________________________
Trang 3

2.5.2 Kiểm tra lại ứng suất nén trong bêtông có kể đến các hao tổn và
tiết diện đã giảm yếu.................................. Error! Bookmark not defined.
2.6 Kiểm tra lại bêtông trên tiết diện nghiêng. .......... Error! Bookmark not
defined.

3. Tính toán cốt thép thường cho trụ. ......... Error! Bookmark not defined.
3.2 Phần trụ không có thép ƯST................ Error! Bookmark not defined.

II.TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CONSOL THƯỢNG TẦNG...................... 58
1. Sơ đồ tính dầm consol. ......................................................................... 58
2. Tính mômen và lực cắt tác dụng lên consol. ...................................... 58
3. Tính toán cốt dọc. ................................................................................. 59
4. Tính toán cốt đai. .................................................................................. 60
5. Tính toán theo độ mở rộng vết nứt . ................................................... 60
III. THIẾT KẾ CẤU KIỆN ĐẾ MÓNG. ................................................... 61
1. Tính toán thép bản. .............................................................................. 61
1.1Tính bản đáy. ............................................................................................ 61
1.2 Tính bản nắp. ........................................................................................... 61
1.3 Tính bản thành......................................................................................... 65
1.4 Tính cốt thép cho vách cứng................... Error! Bookmark not defined.

2. Tính toán, bố trí thép cho hệ thống kết cấu dầm............................... 70
2.1 Lý thuyết tính toán. ................................................................................. 70
2.1.1 Tính cốt thép dọc. ............................................................................. 70
2.1.2 Tính cốt thép ngang.......................................................................... 71
2.1.3 Kiểm tra dầm về điều kiện mở rộng vết nứt. ................................. 71
2.2 Dầm chính xuyên tâm.............................................................................. 72
2.3 Làm tương tự đối với các dầm : gia cường, phụ bản đáy, vòng bản
đáy, vòng bản thành, vòm còn lại ta có ....................................................... 75

3. Tính toán, bố trí thép cho hệ thống cấu kiện chân khay. ................. 79
4. Tính cốt thép cho cột. ........................................................................... 79
PHẦN VI ....................................................................................................... 83
THIẾT KẾ NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH ................................................. 83
I. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA CÔNG TRÌNH. ................. 83
1.Kiểm tra ổn định lật. ............................................................................. 84
1.1 Điều kiện đảm bảo ổn định lật................................................................ 84
1.2 Xác định tình huống kiểm tra................................................................. 84
1.3 Tính toán kiểm tra................................................................................... 85
1.3.1 Tính mômen lật do sóng và dòng chảy gây ra................................ 85
1.3.2 Tính mômen lật do gió gây ra.......................................................... 86
1.3.3. Tính mômen lật do lực đẩy nổi gây ra........................................... 86
1.3.4 Xác định mômen lật.......................................................................... 86
1.4 Kiểm tra điều kiện ổn định lật................................................................ 87
1.4.1 Tính vật liệu rằn. .............................................................................. 87
1.5 Kết luận..................................................................................................... 87

2. Kiểm tra ổn định trượt của công trình. .............................................. 87
2.1 Kiểm tra ổn định trượt cho lớp 1. .......................................................... 87
2.1.2 Điều kiện ổn định trượt.................................................................... 87
2.2 Kết luận..................................................................................................... 88
_______________________________________________________________________________
Trang 4


II. TÍNH TOÁN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH. ........................................ 88
1. Các lực tác dụng lên công trình tại mặt đáy móng............................ 89
2. Tính toán khả năng chịu tải của nền. ................................................. 89
2.1 Diện tích hiệu dụng của móng. ............................................................... 89
2.2. Tính toán áp lực nền theo API. ............................................................. 90

3. Sức chịu tải của móng theo đất nền. ................................................... 90
3.1 Xác định sức chịu tải kháng nén của đất nền. ...................................... 90
3.2 Xác định sức chịu tải kháng trượt của đất nền..................................... 93

3. Tính toán độ lún của đế móng. ............................................................ 94
PHẦN VII...................................................................................................... 96
KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT .................................................................... 96
I. KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT VỀ SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐÃ CHỌN........ 96
1. Sơ đồ kết cấu dã chọn........................................................................... 96
2. Kết luận và nhận xét............................................................................. 98
II. KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT VỀ PHƯƠNG ÁN THI CÔNG KCĐ. 98
1. Phương án thi công............................................................................... 98
2. Kết luận và nhận xét về phương án thi công đã chọn. ..................... 98
III. KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT VỀ VẬT LIỆU SỬ DỤNG. ................ 98
1. Vật liệu sử dụng. ................................................................................... 99
2. Kết luận và nhận xét về vật liệu sử dụng............................................ 99
IV. KIẾN NGHỊ............................................................................................ 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO. .......................................................................... 99

_______________________________________________________________________________
Trang 5


PHẦN I
GIỚI THIỆU CHUNG
I. NHIỆM VỤ, MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN.
Nhiệm vụ Đồ Án môn học là tính toán thiết kế KCĐ công trình biển trọng
lực bằng bê tông kiểu DKI.
Mục tiêu của Đồ Án nhằm tính toán thiết kế KCĐ công trình biển trọng

lực bằng bê tông kiểu DKI trong giai đoạn khai thác.
Công trình được xây dựng tại vùng ngoài khơi thềm lục địa Việt Nam.
II. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG HẢI VĂN, ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH.
1. Số liệu thủy triều và nước dâng tại vị trí xây dựng công trình.
Các thông số

Đề
8
0.7
2.0
1.5

Hệ số điều chỉnh chiều cao sóng
Biến động triều lớn nhất d1 (m)
Nước dâng tương ứng với bão thiết kế d2(m)
2. Độ sâu nước tai vị trí xây dựng công trình.
do= 28 m
3. Số liệu về sóng.
BẢNG 7 : SỐ LIỆU SÓNG THIẾT KẾ
Chu
lặp

kỳ Hướng

100 Năm

50 Năm

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

Hs, 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

Hs, 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

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8

6


25 Năm

5Năm

1Năm

Hs, 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

Hs, 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

Hs, 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:
Hướng

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

Vm, m/s

93

137

100

173

224

181

178

121

Hướng

240

242

277

41

68

79

78

134

Vận tốc dòng chảy đáy:
Hướng

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

Vm, m/s

93

137

100

173

224

181

178

121

Hướng

240

242

277

41

68

79

78

134

5. Số liệu về hà bám.
Lấy gốc tại mặt nước thấp nhất, các phạm vi hà bám như sau:
Phạm vi

Bắt đầu

Kết thúc

Bề dày, m

1

0

-4

0.08

2

-4

-8

0.087

3

-8

-10

0.1

4

-10

Đáy biển

0.7

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



7


6. Số liệu về gió.
Vận tốc gió trung bình đo trong 3 giây với chu kỳ lặp 100 năm đo ở độ
cao 10 m so với mực 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

49.3

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

50.9

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

57.4

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

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



8


7. Số liệu về địa chất công trình.

Stt
1

Các thông số
Mô tả lớp đất

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

16
17

Độ sâu đáy lớp đất (Tính
từ đáy biển trở xuống),
m
Độ ẩm W, %.
Khối lượng thể tích tự
nhiên γ w , g/cm3
Khối lượng thể tích
khô γ c , g/cm3
Khối lượng riêng γ s ,
g/cm3
Độ rỗng n, %
Hệ số rỗng tự nhiên eo
Độ bão hòa G, %
Giới hạn dẻo wL, %
Giới hạn chảy wp, %
Chỉ số dẻo Ip, %
Độ sệt Is
Lực kết dính C, kG/cm2
Góc ma sát ϕ
Hệ số nén lún a1-2,
cm2/kG
Mô dul tổng biến dạng
Eo, kG/cm2

Lớp đất 1
Sét pha,
trạng thái

cứng

Tên lớp đất
Lớp đất 2
Sét màu xám
vàng, trạng
thái cứng

Lớp đất 3
Sét pha,
trạng thái
dẻo cứng

15

20

vô hạn.

28.1

29.1

32.2

1.93

1.91

1.91

1.51

1.48

1.44

2.71

2.70

2.71

44.3
0.795
95.8
46.8
30.8
16.0
-0.17
0.36
15o02’

45.2
0.824
95.4
46.9
29.2
17.7
-0.01

0.47
13o45’

46.9
0.882
98.9
42.8
28.4
14.4
0.26
0.42
14o35’

0.022

0.024

0.023

202.4

175.6

152.2

III. ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH.
1. Độ sâu nước và nước dâng.
Độ sâu mực nước tại vị trí xây dựng công trình: d0 = 28 (m)
-Nước dâng do triều lớn nhất: d1 = 2.0 (m)
-Nước dâng tương ứng với bão thiết kế : d2 = 1.5 (m)

Hệ số điều chỉnh chiều cao sóng:

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8

μ = 0.7



9


2. Hướng đặt công trình.
Công trình dạng trụ đứng với hình dáng trụ và đế móng là dạng tròn. Do
vậy việc lựa chọn hướng đặt công trình chủ yếu phụ thuộc vào hình dáng của
kết cấu thượng tầng để giảm thiểu tác động của môi trường. Tuy nhiên tải
trọng môi trường tác dụng lên thượng tầng chỉ là tải trọng gió mà chỉ chiếm
khoảng 10 – 15% tổng tải trọng tác dụng lên công trình. Chính vì những lý do
này mà việc lựa chọn hướng đặt cho công trình biển bê tông trọng lực như
thế nào cũng không quá quan trọng miễn sao cho việc thi công thượng tầng
càng dễ dàng càng tốt.
3. Mô tả kiến trúc công trình.
Kiến trúc công trình gồm 3 phần chính : Thượng tầng ; Trụ đỡ ; Đế
móng; Chân khay.
Thượng tầng bao gồm:
-Khối nhà ở cho 12 người, chứa các thiết bị đo khí tượng hải văn. Dạng
nhà hình bát giác, trên mái là vườn khí tượng có đặt các thiết bị đo.
-Sàn chịu lực : Đỡ kết cấu nhà và trong lòng làm bể nước ăn 50 m3.
-Sàn công tác : Đỡ nhà vệ sinh, kho chứa, giá và xuồng, bể chứa dầu cầu
thang di động.

Trụ đỡ bao gồm:
-Trụ làm bằng BTCT hoặc BTCTƯST tiết diện vành khuyên.
-Dầm đỡ thượng tầng.
Đế móng bao gồm :
-Đế móng là 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 sườn BTCT cùng với bản đáy, bản
lắp, bản thành chia thành các khoang rỗng.
4. Trọng lượng phần thượng tầng và các trang thiết bị.
-Khối nhà ở: Gồm nhà ở cho 12 người, chứa các thiết bị đo khí tượng
hải văn. Dạng nhà hình bát giác, trên mái là vườn khí tượng có đặt các dụng
cụ đo. Trọng lượng khối nhà ở gồm: khối nhà ở = 70 T, hoạt tải người sử
dụng = 2 T, dự trữ lương thực, thực phẩm = 8 T, nước ngọt = 50 T
-Hệ thống dầm thép chịu lực ở sàn chịu lực: Trọng lượng hệ thống
dầm sàn chịu lực = 38 T .
-Hệ thống sàn công tác: : nhà vệ sinh = 0.75 T, kho chứa = 1.45 T, bể
chứa dầu = 2.5 T, hệ thống kết cấu của sàn công tác = 11 T.
Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



10


5. Đặc trưng cơ học của vật liệu.
*Thép cường độ cao có các đặc trưng cơ lý :
-Khối lượng riêng γ t = 7850 kG/m3.
-Cường độ tiêu chuẩn Rc = 17000 kG/cm2.
-Cường độ tính toán R = 11000 kG/cm2.

-Mô duyn đàn hồi E = 2000000 kG/cm2.
-Sợi thép ƯST được dùng láy theo VSL hoặc tương đương.
* Thép thường nhóm AI, AII, AIII.
* Bê tông:
-Với cấu kiện bê tông cốt thép thường : BT mác ≥ 400.
-Với cấu kiện BTCTƯST : BT mác ≥ 500
6. Đặc điểm địa chất đáy biển.
Địa chất đáy biển được khảo sát và có các tính chất cơ lý như sau:

10
Bảng 1: Số liệu địa chất.
Các thông số của đất

Lớp 1

Mô tả lớp đất

sét pha, trạng
thái cứng

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8

Lớp 2

Lớp 3

sét màu xám
sét pha, trạng
vàng, trạng

thái dẻo cứng
thái cứng



11


Các thông số của đất

Lớp 1

Lớp 2

Lớp 3

Độ sâu đáy lớp đất(tính từ
đáy biển trở xuống): H, m

15

20

vô cùng

Bề dày các lớp đất: D, m

4

13

vô cùng

Độ ẩm: W, %

28.1

29.1

32.2

Khối lượng thể tích tự nhiên:
γw, g/cm3

1.93

1.91

1.91

Khối lượng thể tích khô: γc,
g/cm3

1.51

1.48

1.44

Khối lượng riêng: γs, g/cm3

2.71

2.7

2.71

Độ lỗ rỗng: n, %

44.3

45.2

46.9

Hệ số lỗ rỗng tự nhiên, e0

0.795

0.824

0.882

Độ bão hòa: G, %

95.8

95.4

98.9

Giới hạn chảy: WL, %

46.8

46.9

42.8

Giới hạn dẻo: WP, %

30.8

29.2

28.4

Chỉ số dẻo: IP, %

16.0

17.7

14.4

Độ sệt IS

-0.17

-0.01

0.26

Lực kết dính: c, kG/cm2

0.36

0.47

0.42

Góc ma sát: ϕ, độ

15002’

13045’

14035’

Hệ số nén lún: a1-2, cm2/kG

0.022

0.024

0.023

Môđun tổng biến dạng: E0,
kG/cm2

202.4

175.6

152.2

IV. PHƯƠNG ÁN THI CÔNG DỰ KIẾN.
1. Bước 1: Chế tạo trên bờ trong ụ khô.
Toàn bộ phần đế móng BTCT và một phần của trụ BTCT được chế tạo
trong ụ khô. Sau khi chế tạo xong, tháo nước vào ụ để phần KCĐ đã chế tạo
này tự nổi được và kéo ra khu vực gần bờ để thi công tiếp bước hai.

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



12


Hình xx : Thi công trong ụ khô
2. Bước 2: Ghép phao phụ vào công trình (gần bờ).
Tại vị trí gần bờ, tiến hành gắn các phao phụ bằng thép vào KCĐ đã chế
tạo từ bước một để tăng tính nổi và ổn định của hệ KCĐ - phao phụ.

Hình xx : Lắp phao phụ
3. Bước 3: Chế tạo và lắp dựng hoàn chỉnh (ở gần bờ).
Tiếp tục chế tạo nốt phần trụ BTCT còn lại, đồng thời lắp khối thượng
tầng vào KCĐ. Hệ KCĐ và phao phụ phải đảm bảo tính nổi và tính ổn định
cho toàn bộ hệ thống công trình sau khi đã được chế tạo và lắp dựng ở bước 3

này.

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



13


Hình xx : Thi công các đốt trụ còn lại

Hình xx : Cẩu lắp thượng tầng
4. Bước 4: Lai dắt ra vị trí xây dựng ngoài khơi.
Dùng các tàu kéo, lai dắt hệ KCĐ – phao phụ – thượng tầng ra ngoài
khơi (nơi vị trí sẽ cố định công trình).

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



14


Hình xx : Vận chuyển công trình ra vị trí đánh chìm
5. Bước 5: San dọn nền và bơm nước dằn đánh chìm công trình.
Tại vị trí cố định công trình, tiến hành công tác san dọn nền đất, sau đó
bơm nước vào KCĐ để công trình từ từ hạ xuống. Chú ý phao phụ lúc này
vẫn nổi trên mặt nước và có tác dụng định vị, dẫn hướng cho công trình từ từ

hạ xuống đáy biển.

Hình xx : Đánh chìm KCĐ
6. Bước 6: Hoàn chỉnh các hạng mục khác.
Sau khi công trình hạ xuống, tiến hành các công tác khác như: bơm phụt
vữa BT vào khe giữa đáy móng và nền đất, dằn vật liệu vào KCĐ (nếu cần),
tháo dỡ phao phụ ra khỏi công trình, hoàn tất các việc phụ khác.

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



15


PHẦN II
XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
I. XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN.
1. Xác định độ sâu nước tính toán.
- Độ sâu nước tính toán d được xác định theo công thức:
dtt = d0 + d1 +d2
- Trong đó:
d0: độ sâu hải đồ.
d1: biến động triều lớn nhất.
d2: nước dâng tương ứng với bão thiết kế.
Suy ra:
dtt = 28 + 2 +1.5 = 31.5 (m).
2. Xác định chiều cao của KCĐ.
- Chiều cao KCĐ là khoảng cách từ mép dưới của hệ thống dầm consol

đỡ thượng tầng tới đáy biển là:
HCĐ = dtt + μ .H + Δ0
- Trong đó: μ : hệ số phụ thuộc vào lý thuyết sóng tính toán. Với sóng
Airy μ = 0.5.
Δ0: độ tĩnh không, để dự phòng các yếu tố :
+ Tương tác thủy động giữa kết cấu và môi trường biển có thẻ
làm cho sóng bọt biển bắn lên sàn công tác.
+Độ lún lệch công trình trong quá trình sử dụng.
+Tính chất địa chất của nền đất gây nghiêng công trình.
Theo DNV, Δ0 ≥ 1.5 m. Chọn Δ o = 3.8 m.
Vậy ta có:
HCĐ= 31.5 + 0.5*16.4 + 3.8 = 43.5 (m).
3. Xác định chiều cao công trình.
-Là khoảng cách từ đáy biển đến mép trên của khối nhà ở, tính theo
công thức :
Hct=H1+ ∑ Hi = 43.5+ 1.5 + 1+ 6= 52 (m).
Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



16


4. Xác định giải pháp, kích thước kết cấu trụ.
4.1 Nguyên tắc xác định.
4.1.1 Nguyên tác xác định trụ.
- Việc chọn giải pháp, kích thước kết cấu trụ phụ thuộc vào những yếu
tố cơ bản sau:
+ Độ mảnh của trụ phải được đảm bảo.

+ Giảm thiểu được tác động của môi trường.
- Để giảm được tác động của môi trường lên kết cấu trụ BTCT chọn
trụ có tiết diện vành khuyên.
- Trụ được thiết kế coi như cấu kiện chịu nén lệch tâm nên độ mảnh và
kích thước được giới hạn bởi:
λ=

l0
≤ 70
r

(1.2)

l0
≤ 17.7
D

- Trong đó:

(1.3)
λ- là độ mảnh,
r -bán kính quán tính.
l0 -chiều dài tính toán của trụ, D đường kính trụ.

4.1.2. Nguyên tắc xác định đế móng.
Việc chọn kích thước đế móng phụ thuộc phần lớn vào phương pháp thi
công và các điều kiện về ổn định, điều kiện và biến dạng của móng.
Sơ bộ ban đầu ta có thể chọn đế móng đảm bảo các điều kiện sau:
- Đế móng phải tự nổi và ổn định trong ụ khô:
h0 > 0

(I.4.1)

(h0 chiều cao ổn định ban đầu)
Ti < HĐ

(I.4.2)

(Ti mớn nước khi thi công xong phần đế và 1 đốt đầu tiên, HĐ
chiều cao đế)
-Đế móng phụ thuộc vào thiết bị thi công. Dùng thêm phao phụ thì
đường kính ngoài của đế móng không quá 30 (m).

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



17


4.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước cho các phương án.
4.2.1 Lựa chọn sơ bộ kích thước trụ.
- Đường kính ngoài DT = 6 (m).
- Bề dày thành trụ từ mặt đế móng trở lên là δT = 0.4 (m).
- Trong lòng trụ có các bản vách cứng: bề dày vách cứng là 0.3 (m);
khoảng cách giữa các vách cứng này theo chiều cao của trụ là HV = 5 (m).
4.2.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước đế móng.
-Chiều cao đế móng tính từ mặt đáy đế móng trở lên: HĐ = 8 (m).
-Đường kính của đế móng: DĐ = 24 (m).

-Chiều cao chân khay: HCK = 0.5 (m).
4.2.3 Các phương án lựa chọn.
4.2.3.1 Phương án 1.

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



18


s¬ ®å ph−¬ng ¸n

bt

dv

dgc1

b®

C
dckx t

dcx t

dpv®

dp®

Loại cấu kiện
Dầm đỡ thượng tầng
Trụ
Vách cứng
Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8

dvb ®

Phương án 1
Hình dạng tiết
Kích thước cơ bản
diện
Chữ nhật
b x h x l = 0.5 x 1.5x 12 (m)
Vành khuyên
D x t = 6 x 0.4 (m)
Tròn
t = 0.3 (m)


19


Dầm chính đáy
Dầm vòm
Dầm phụ đáy
Dầm phụ vòng đáy
Cột chống dầm chính

Bản vòm
Bản đáy
Chân khay
Dầm vòng đáy
Bản thành

Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật
Cupol
Tròn
Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật

b x h = 0.3 x 0.8 (m)
b x h = 0.3 x 0.8 (m)
b x h = 0.3x 0.4 (m)
b x h = 0.3 x 0.4(m)
b x hxl = 0.3 x 1.0 x 6.0 (m)
t = 0.3 (m)
t = 0.4 (m)
b x h = 0.4 x 0.5 (m)
b x h = 0.8 x 0.8 (m)
t = 0.4 (m)

4.2.3.2 Phương án 2.

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



20


Loại cấu kiện
Dầm đỡ thượng tầng
Trụ
Vách cứng
Dầm chính đáy
Dầm chính nắp
Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8

Phương án 2
Hình dạng tiết
diện
Chữ nhật
Vành khuyên
Tròn
Chữ nhật
Chữ nhật

Kích thước cơ bản
b x h x l = 0.5 x 1 x 12 (m)
D x t = 6 x 0.4 (m)
t = 0.3 (m)

b x h = 0.3 x 0.8 (m)
b x h = 0.3 x 0.8 (m)



21


Dầm phụ đáy
Dầm phụ vòng đáy
Cột chống dầm chính
Bản Nắp
Bản đáy
Chân khay
Dầm vòng đáy
Bản thành
Dầm phụ nắp

Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật
Cupol
Tròn
Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật

b x h = 0.3x 0.4 (m)
b x h = 0.3 x 0.4(m)

b x hxl = 0.3 x 1.0 x 6.0 (m)
t = 0.3 (m)
t = 0.4 (m)
b x h = 0.4 x 0.5 (m)
b x h = 0.8 x 0.8 (m)
t = 0.4 (m)
B x h = 0.3 x 0.3

4.2.3.3 Phương án 3.

1000

400

12000

800

400

400

400

7900

600

400
6000

500

300

15000

300

400

400

24000

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



22


Loại cấu kiện
Dầm đỡ thượng tầng
Trụ
Vách cứng
Dầm chính đáy
Dầm chính nắp
Dầm phụ đáy

Dầm phụ vòng đáy
Cột chống dầm chính
Bản Nắp
Bản đáy
Chân khay
Dầm vòng đáy
Bản thành
Dầm phụ nắp

Phương án 3
Hình dạng tiết
diện
Chữ nhật
Vành khuyên
Tròn
Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật
Cupol
Tròn
Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật
Chữ nhật

Kích thước cơ bản
b x h x l = 0.5 x 1 x 12 (m)
D x t = 6 x 0.4 (m)

t = 0.3 (m)
b x h = 0.3 x 0.8 (m)
b x h = 0.3 x 0.8 (m)
b x h = 0.3x 0.4 (m)
b x h = 0.3 x 0.4(m)
b x hxl = 0.3 x 1.0 x 6.0 (m)
t = 0.3 (m)
t = 0.4 (m)
b x h = 0.4 x 0.5 (m)
b x h = 0.8 x 0.8 (m)
t = 0.4 (m)
B x h = 0.3 x 0.3

4.3 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 hai
phương, tải trọng tác dụng theo hai phương là như nhau. Ở phần đế của
KCĐ có cấu tạo vòm – là kết cấu chịu lực rất tốt ; phần trụ có các vách ngăn
để chia trụ thành các phần, các vách ngăn không kín hoàn toàn lòng trụ vừa
đảm bảo điều kiện chịu lực lại dễ dàng cho quá trình thi công. Trong quá
trình hạ thủy KCĐ do có cấu tạo vòm lên sự ổn định của KCĐ khi thi công
là rất tốt do sự thay đổi mớn nước của khối chân đế diễn ra từ từ.
* Giải pháp kết cấu phương án 2 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 hai
phương, tải trọng tác dụng theo hai phương là như nhau. Ở phần đế của
KCĐ có cấu tạo mái dốc có khả năng chịu lực tương đối tốt nhưng không
phát huy được khả năng chịu nến của bê tông, trong quá trình hạ thủy KCĐ
do có cấu tạo mái dốc lên sự ổn định của KCĐ khi thi công là tương đối tốt

do sự thay đổi mớn nước của khối chân đế diễn ra không đột ngột. ; phần
trụ có các vách ngăn để chia trụ thành các phần, các vách ngăn kín hoàn
toàn lòng trụ vừa đảm bảo điều kiện chịu lực nhưng hơi gây cản chở cho
quá trình thi công, mặt khác nó còn làm tăng khối lượng khối chân đế.
Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



23


* Giải pháp kết cấu phương án 3 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 hai
phương, tải trọng tác dụng theo hai phương là như nhau. Ở phần đế của
KCĐ có cấu tạo phẳng, có khả năng chịu lực kém ; phần trụ có các vách
ngăn để chia trụ thành các phần, các vách ngăn kín hoàn toàn lòng trụ để
đảm bảo khả năng chịu lực, nhưng không thuận tiện cho quá trình thi công.
Trong quá trình hạ thủy KCĐ do có cấu tạo phẳng lên sự ổn định của KCĐ
khi thi công là rất kém do sự thay đổi mớn nước của khối chân đế diễn ra
một cách đột ngột.
* Do vậy căn cứ vào các phân tích ở trên ta quyết định lựa chọn
phương án 1 để tính toán, thiết kế và thi công công trình.

4.4 Kiểm tra các kích thước của phương án đã chọn.

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8

24


s¬ ®å ph−¬ng ¸n
®ì th−îng tÇng

bt

dv

dgc1

b®

stt

C

kÝ hiÖu

Tªn cÊu kiÖn

KÝch th−íc

1

c

cét

300x1000x6000

2

dv

dÇm vßm

300x800

3

dvd

dÇm vßng ®¸y

300x400

4

dckxt

dc kh«ng xuyªn t©m

5

dcxt

dc xuyªn t©m

300x800

dgc1

dÇm gia c−êng1

800x800

dÇm gia c−êng2

800x300

dÇm phô ®¸y

300x400

300x800

dckx t
6
7

dgc2

8

dp®

9

dpv®

dcx t

dpv®

dp®

dÇm phô vßng ®¸y

10

bt

b¶n trô

11

b®

b¶n ®Õ

12

dv ®

dÇm vßng ®¸y

300x400
400
400
800x800

dvb ®

4.4.1 Kiểm tra kích thước của trụ.
- Kiểm tra các điều kiện (1.2) và (1.3)
Dng = 6 (m)
Dtr = 6 - 2 * 0.4 = 5.2 (m)
I = 3.14 * (64 – 5.24) / 64 = 27.7 (m4)
A = 3.14 * (62 – 5.22) / 4 = 7.0(m2)
r=

I
27.7
=
= 2(m)
A
7.0

Nhãm thùc hiÖn
Nhãm 8



25