Công Trình Biển Trong Công Nghiệp Dầu Khí
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (612.64 KB, 125 trang )
Phần mở đầu
Chơng 1: Tổng quan ngành công trình biển trong công nghiệp dầu khí
1. Giới thiệu chung về ngành dầu khí
Ngày nay công nghiệp dầu khí đang thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của các
công trình biển trên toàn thế giới, đặc biệt từ vài thập kỷ qua cùng với sự phát
triển của công nghiệp yêu cầu về năng lợng ngày càng lớn ngoài các việc tìm
kiếm nguồn năng lợng mới cho nhân loại thì mặt khác cũng ra sức phát triển
khai thác nguồn năng lợng dầu mỏ. Do các mỏ dầu trữ lợng lớn thờng tập trung ở
dới nền đáy biển có độ sâu nớc lớn nên phải có công nghệ mới khai thác hiệu
quả hơn và chi phí rẻ hơn. Tận dụng đợc thành quả của ngành công nghiệp dầu
khí, ngành công trình biển cũng ra sức phát triển và nó đạt đợc thành quả về các
mặt nh:
- Phát triển kỹ thuật thăm dò ngoài biển
+ Giàn tự nâng
+ Tầu khoan và xà lan khoan
+ Giàn bán chìm
- Phát triển kỹ thuật trong khai thác dầu khí biển
+ Kỹ thuật khoan xiên
+ Công nghệ đầu giếng chìm
+ Công nghệ giàn đầu giếng không có ngời ở
+ Công nghệ thợng tầng toàn khối
- Các thành tựu về kết cấu công trình biển trên thế giới
+ Giàn thép cố định
+ Giàn bê tông trọng lực
+ Các công trình nổi
+ Các công trình mềm
+ Các loại đờng ống biển
2. Giới thiệu chung về ngành công trình biển Việt nam
- Từ sau hoà bình thống nhất tổ quốc năm 1975, Đảng và nhà nớc đã chú
trọng đầu t trong lĩnh vực xây dựng công trình biển nh:
- Xây dựng hệ thống đê biển ngày càng vững chắc
- Xây dựng nhiều cảng biển, cảng cửa sông lớn: cảng Hải Phòng, cảng Sài
gòn, Cái lân, Cửa lò, Cửa hội, Hội an, Đà nẵng, Cam ranh, Nha trang, Vũng tầu
ngày càng hiện đại.
- Cùng với việc xây dựng cảng cửa sông ta đã xây dựng các cảng quan
trọng khác trên các đảo: Trờng sa, Bạch long vĩ, Cồn cỏ, Côn đảo, Phú quốc
1
- Ngoài ra còn có một số công trình đặc biệt trên đảo nổi san hô ở Trờng
sa:
+ Nhà cao cẳng trên đảo bán chìm
+ Đê chắn sóng cho các đảo Trờng sa, Nam yết, Sơn ca
+ Công sự nhà lầu bên trên đảo
+ Mở luồng, tạo âu tầu trên các đảo Trờng sa
+ Hệ thống đèn hải đăng cho trên các đảo ven bờ.
- Từ năm 1981, liên doanh dầu khí Việt Xô đã xây dựng các dàn khoan
khai thác dầu khí đầu tiên ở nớc ta cách bờ 120 km, ở độ sâu khoảng 50 m nớc.
Đến nay đã có hàng chục dàn khoan dầu khí bằng thép đợc xây dựng, kể cả dàn
ép nớc vỉa cho mỏ Bạch Hổ.
Đặc biệt năm 1989 Đảng và nhà nớc đã quyết định nghiên cứu thiết kế xây
dựng các công trình DK1 trên đảo chìm san hô T chính, Phúc nguyên, Huyền
trân, Quế hơng có độ sâu nớc từ 10 - 50 m nớc, cách bờ 500- 600 km. Đây là
các công trình đặc biệt cấp nhà nớc tạo ra vành đai an toàn trên biển giúp tăng cờng bảo vệ sức mạnh chủ quyền lãnh hải của tổ quốc, đồng thời tạo điều kiện
phục vụ dịch vụ cho các hoạt động thăm dò khai thác dầu khí, các hoạt động
hàng hải. Đến nay đã có nhiều DK đợc xây dựng tạo thành "làng trên biển".
Từ những thành quả đã đạt đợc ngành công trình biển Việt Nam khẳng
định đã có những bớc trởng thành vợt bậc. Bên cạnh kinh nghiệm của mình, đã
tiếp thu đợc những thành tựu hiện đại nhất về công trình biển trên thế giới.
3. Vai trò của biển đối với kinh tế và an ninh quốc phòng
- Ngày nay các quốc gia có biển đều có xu hớng vơn ra biển, khai thác
biển nh: vận tải, hải sản, tài nguyên dới đáy biển (đặc biệt là dầu khí).
- Việt nam có trên 1 triệu km2 biển với chiều dài bờ biển khoảng 3260 km,
trong đó có 1600 km bãi cát, 600 km bãi ngang, có 110 cửa sông thông từ đất
liền ra biển. Có những vùng biển có độ sâu nớc lớn ăn sâu vào tận bờ, rất lợi hại
về mặt quân sự.
- Do điều kiện về vị trí địa lý biển Việt Nam nằm trên trục giao thông
quốc tế nên có thuận lợi phát triển về ngành vận tải và du lịch, đây cũng là một
tiềm năng lớn.
- Trữ lợng dầu của thế giới hiện nay còn ít nhng lại chủ yếu tập trung
trong lòng đáy biển, Việt Nam ớc tính có khoảng 6 tỷ tấn dầu khí nằm trong
lòng biển Đông.
2
- Hiện nay ở vùng biển phía nam của nớc ta có nhiều công ty dầu khí lớn
của thế giới đang tiến hành các hoạt động thăm dò khai thác dầu khí rất sôi động
và hiệu quả. Ta đang khai thác dầu ở mỏ Bạch Hổ, mỏ Rồng, mỏ Đại Hùng,
Bunga Sản lợng khai thác đến năm nay đã vợt ngỡng 100 triệu tấn dầu.
- Vậy ta thấy tiềm năng của biển là vô cùng to lớn do vậy bảo vệ và khai
thác biển là những chiến lợc trọng yếu trong sự phát triển kinh tế lâu dài của đất
nớc ta.
4. Nhu cầu tất yếu phải có căn cứ DK trung tâm
- Thứ nhất căn cứ DK trung tâm là nơi điều hành chỉ huy tạo ra sức mạnh
tổng hợp cho vùng DK, có cơ sở đảm bảo mọi mặt từ DK trung tâm
- Hiện nay, sự tranh chấp về biển Đông trong khu vực đang ngày càng gay
gắt. Việt Nam hiện có số lợng tranh chấp liên quan nhiều nhất trong số các tranh
chấp biển của khu vực. Nh với Thái Lan, Trung Quốc, Philippin, Malaysia,
Inđônêxia, Campuchia.
- Để khẳng định chủ quyền lãnh hải, tăng sức mạnh mọi mặt cho vùng
DK, giữ ổn định cho các hoạt động khai thác dầu khí và các hoạt động hàng hải.
Chơng 2. Số liệu đầu vào phục vụ thiết kế công trình
1. Số liệu môi trờng
1.1 Số liệu khí tợng hải văn
- Tốc độ gió
- Độ cao sóng H1%
: 50 m/s
: 15 m
- Biên độ triều
: 2,3 m
- Nớc dâng
: 1,35 m
- Vận tốc dòng chảy mặt
: 2,6 m
- Vận tốc dòng chảy đáy
: 2,4 m
- Chiều dài sóng
: 140 m
L=
- Số liệu Hà bám so với dMax : Từ (0 4) m
Dầy 80 mm
Từ (4 8) m
Dầy 87 mm
Từ (8 10) m
Dầy 100 mm
Từ 10m đáy
Dầy 70 mm
3
1.2 Số liệu địa chất công trình
- Lớp 1: Bùn sét loãng, dầy 4 m, không lấy mẫu khoan thí nghiệm. Lớp này
không có ý nghĩa cho việc xây dựng móng công trình
- Lớp 2: Sét xám đen, trạng thái chảy, có bề dầy trung bình là 11 m có các chỉ
tiêu cơ bản:
+ = 3014
+ c = 0.05 Kg/cm2
+ Rđ = 4.1 Kg/cm2
+ R = 0.2 Kg/cm2
- Lớp 3: Sét xám đen trạng thái chảy dẻo, có độ dầy trung bình là 8 m có
các chỉ tiêu cơ bản:
+ = 7051
+ c = 0.08 Kg/cm2
+ Rđ = 6.32 Kg/cm2
+ R = 0.5 Kg/cm2
- Lớp 4: Sét xám đen trạng thái dẻo mềm có các chỉ tiêu:
+ = 50
+ c = 0.1 Kg/cm2
+ Rđ = 10.53 Kg/cm2
+ R = 0.7 Kg/cm2
2. Yêu cầu thợng tầng
2.1 Khối thợng tầng của DK đơn
- Thiết kế thợng tầng gồm khối nhà ở cho 12 15 ngời, các thiết bị đo
khí tợng hải văn, trên mái có sân đậu trực thăng, vờn khí tợng, bể nớc ngọt, bể
chứa dầu, kho thực phẩm phục vụ sinh hoạt và các phòng chức năng.
2.2 Thợng tầng DK trung tâm
- Phải đảm bảo là một căn cứ quân sự vững mạnh
- Là nơi chỉ huy, hiệp đồng, huấn luyện chiến đấu, cảnh giới, bảo đảm hậu
cần, kỹ thuật cho các hoạt động của bộ đội ta trên chốt tiền tiêu vùng DK đã
xây dựng
4
- Làm trung tâm nghiên cứu, dịch vụ khoa học kỹ thuật biển, đáp ứng yêu
cầu phát triển kinh tế, khai thác tài nguyên biển của ta và các nớc trong khu
vực.
3. Giải pháp thi công
Thiết kế DK đơn trọng lực kết kấu hỗn hợp theo nguyên tắc tự nổi .
3.1 Số liệu phục vụ thi công
3.2 Quy phạm sử dụng
3.3 Vật liệu sử dụng
- Chọn bê tông Mác 500
+ Cờng độ tiêu chuẩn chịu nén : Rn = 260 kG/cm2
+ Cờng độ tiêu chuẩn chịu kéo : Rk = 20 kG/cm2
+ Cờng độ tính toán chịu nén : Rn = 215 kG/cm2
+ Cờng độ tính toán chịu kéo : Rk = 13.4 kG/cm2
- Chọn cốt thép tính toán là thép nhóm AII với đặc trng:
+ Cờng độ tính toán chịu nén : Ra = 2800 kG/cm2
+ Cờng độ tính toán chịu kéo : Ra = 2800 kG/cm2
+ Cờng độ tính toán thép đai : Rađ = 2200 kG/cm2
+ Mô đun đàn hồi
: Ea = 2,1.106 kG/cm2
5
Phần A: thiết kế dk đơn kết cấu trọng lực hỗn hợp (trụ
thép móng BTCT)
Phần 1: giới thiệu tổng quan dk đơn
Chơng1: Tổng quan DK đơn
1. Mục đích của DK đơn
- DK đơn là một căn cứ khẳng định đặc quyền lãnh hải của đất nớc
- Phục vụ nghiên cứu Hải dơng học, trạm khí tợng hải văn
- Các căn cứ DK đơn nằm độc lập bao quanh các DK trung tâm tạo sức
mạnh cho cả một vùng biển rộng lớn
- Các DK này làm tăng thêm sức mạnh về quân sự, giữ vững ổn định, bảo
vệ cho các hoạt động khai thác dầu khí và hoạt động hàng hải, đáp ứng các yêu
cầu phát triển kinh tế của đất nớc.
2. Vai trò của DK đơn
- DK đơn cùng với DK trung tâm tạo ra vành đai cảnh giới từ bên ngoài,
ngăn chặn sự xâm lấn lãnh thổ.
- Làm trung tâm nghiên cứu, dịch vụ khoa học kỹ thuật biển, đáp ứng yêu
cầu phát triển kinh tế, khai thác tài nguyên biển.
- Do điều kiện của ta không thi công đợc công trình có kích thớc trong đốc
nổi, nên cần phải nghiên cứu cách ghép nối nhiều DK đơn tạo thành một DK
trung tâm lớn hơn.
3. ý tởng lựa chọn phơng án
3.1 Nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế
Thiết kế DK đơn đảm bảo các yêu cầu sau:
- Công trình làm trạm canh gác ngoài biển cho 12 15 ngời sinh hoạt
- Công trình xây dựng trên thềm lục địa Việt Nam có độ sâu d0=30 m.
3.2 Phân tích phơng án chọn
- Từ yêu cầu đặt ra ta có các phơng án chọn sau:
+ Phơng án 1: Công trình trọng lực BTCT
+ Phơng án 2: Công trình thép móng cọc
- Phân tích các phơng án:
6
Theo điều kiện về địa chất môi trờng thì vùng đất xây dựng công trình là nền đất
yếu nh:
- Lớp 1: Bùn sét loãng, dầy 4 m, lớp này không có ý nghĩa cho việc xây
dựng móng công trình
- Lớp 2: Sét xám đen, trạng thái chảy, có bề dầy trung bình là 11 m có các
chỉ tiêu cơ bản:
+ = 3014
+ c = 0.05 Kg/cm2
+ Rđ = 4.1 Kg/cm2
+ R = 0.2 Kg/cm2
- Lớp 3: Sét xám đen trạng thái chảy dẻo, có độ dầy trung bình là 8 m có
các chỉ tiêu cơ bản:
+ = 7051
+ c = 0.08 Kg/cm2
+ Rđ = 6.32 Kg/cm2
+ R = 0.5 Kg/cm2
- Lớp 4: Sét xám đen trạng thái dẻo mềm có các chỉ tiêu:
+ = 50
+ c = 0.1 Kg/cm2
+ Rđ = 10.53 Kg/cm2
+ R = 0.7 Kg/cm2
Từ các điều kiện trên ta thấy giải pháp móng trọng lực là có tính khả thi hơn.
Theo phơng án 1: Công trình trọng lực BTCT có u điểm và nhợc điểm sau:
- Ưu điểm:
+ Sử dụng vật liệu trong nớc
+ Tuổi thọ công trình cao
+ Công trình có thể xây dựng tại mọi vị trí
+ Khả năng ổn định công trình cao
+ Phần rỗng bên trong có thể tận dụng để chứa dầu, nớc, và các mục đích
khác.
- Nhợc điểm:
+ Tải trọng sóng dòng chảy lớn
+ Thi công chế tạo khó khăn và phức tạp
+ Nơi chế tạo phải có đủ độ lớn
7
Chơng 2: Kiến trúc DK đơn
1. Kiến trúc thợng tầng
1.1 Sàn mái nhà ở: D - D
- Là sàn trên cùng của kết cấu thợng tầng. Do tận dụng đợc khoảng không gian,
ngời ta sử dụng tuỳ thuộc vào mục đích công trình. Tại đó có thể bố trí nh sau:
+ Vờn khí tợng hải văn
+ Nơi máy bay vừa và nhỏ có thể hạ cánh với mục đích tiếp tế hàng hóa và
chở ngời ra công trình làm việc. ở chính sàn mái nhà ở bố trí vòng định tâm để
máy bay dễ dàng hạ cánh.
- Mặt bằng sàn có dạng hình vuông cạnh 16 m. Phía ngoài dọc theo chu tuyến là
lới bảo vệ rộng 1,2 m. Phía bên trong sàn (cách mép sán 1m ) là lan can cao 1,2
m. Bên dới bố trí 2 cầu thang đối diện rộng 1m.
- Tổng diện tích mặt sàn là 196 m2
- Tổng diện tích phần lới bảo hiểm 80 m2
- Do sàn mái là nơi diễn ra hoạt động công nghệ, nên đòi hỏi dầm tổ hợp có
chiếu cao lớn. Ta chọn chiều cao của sàn mái là 1,2 m
1.2 Sàn nhà ở: C- C
- Bố trí mặt bằng hình bát giác, trên sàn bố trí các mô đun nhà ở, xung quanh có
hành lang lu thông. Hành lang có chiều rộng 2 m đảm bảo thoát hiểm khi xảy ra
hỏa hoạn. Phía ngoài có lan can bảo vệ cao 0,9 m
- Bên ngoài có 4 cầu thang lu thông:
+ Hai cầu thang để giao thông lên sàn mái
+ Hai cầu thang để xuống sàn công tác
- Trên hành lang bố trí 2 cẩu nhỏ cỡ 300 kg đối diện nhau để nâng hàng từ giá
cập tầu lên.
- Bố trí hai đèn pha chiếu sáng đối diện nhau
- Bố trí kiến trúc nhà; các nhà khép kín có hành lang dẫn đến từng phòng nằm
bảo đảm đi lại thuận tiện. Chiều cao thông thuỷ 3,3 m, chiều dầy sàn 0,7 m
- Diện tích bố trí các phòng trong nhà:
+ Phòng chỉ huy 19,5 m2
+ Phòng cơ yếu thông tin 14,8 m2
+ Trạm khí tợng hay cơ điện 14,8 m2
+ Phòng chiến sỹ 51,0 m2
8
+ Phòng quân y 14,8 m2
+ Kho 14,8 m2
+ Bếp 6,0 m2
+ nhà máy nổ 6,0 m2
- Tổng diện tích là: 141,7 m2
- Giải pháp kết cấu và cầu tạo chính cho sàn và khối nhà ở.
- Do công trình xây dựng trên biển nên kết cấu nhà phải bền nhẹ, chống ăn mòn,
chống thấm, cách âm và chịu nhiệt tốt.
- Hệ thống dầm chính là dầm thép tổ hợp có chiều cao 0,7 m
- Hệ thống dầm phụ là loại thép hình có nhiệm cụ đỡ sàn nhà ở. Nó tựa lên các
dầm chính. Cao trình mặt trên của dầm phụ và dầm chính là nh nhau. Liên kết
giữa dầm chính và dầm phụ là liên kết hàn và liên kết bulong.
- Bản sàn đợc chế tạo bằng tấm thép có hàn cứng vào các dầm, mặt sàn có thể lát
bằng gỗ hoặc trải thảm PVC để tăng vẻ kiến trúc và giữ vệ sinh cho nhà.
- Các kết cấu trên có hệ thống cột đỡ là 0,4 m
- Các kết cấu cầu thang, lan can đều đợc thiết kế hàn trực tiếpvào các kết cấu
khác
- Hệ thống tờng và vách ngăn trong, ngoài thợng tầng dầy 12 cm
- Tờng đợc cấu tạo nh sau: Các xơng bằng thép chữ L hay chữ U cỡ nhỏ hà vào
cột thép cách nhau 1 m. Các xơng bằng gỗ liên kết với các xơng thép bằng các
bulong với khoảng cách 0,5 m. Vách tờng là các tấm ván ép đặc biệt dày 12 cm,
mặt ngoài tờng đợc bịt bằng thép bản dày 2 3 mm đợc sơn chống gỉ và lớp
ngoài cùng có sơn màu trang trí tăng vẻ kiến trúc cho công trình.
- Để cách âm, cách nhiệt đợc tốt nên bố trí trong tờng có thêm lớp bông thuỷ
tinh.
- Do khối nhà trên biển chịu tác động của gió thờng xuyên, nên tất cả các hệ
thống cửa của khối nhà đợc cấu tạo dạng cửa đẩy ngang. Cửa dùng bằng gỗ hoặc
nhôm. Tất cả các cửa đều có tay nắm và chốt hãm gió.
- Kích thớc cửa chọn sơ bộ nh sau:
+ Cửa đi 2,2 x 0,9 (m x m) 1 cánh: 8 bộ
+ Cửa đi 2,2 x1,2 (m xm ) 2 cánh: 1 bộ
+ Cửa đi 2,2 x 0,7 (mxm) 1 cánh 2 bộ
+ Cửa sổ 1,4 x 1,2 (m xm) 2 cánh 14 bộ
+ Cửa sổ 0,8 x 1,2 (m xm) 2 cánh 4 bộ
9
- Diện tích sàn nhà ở: S0 = 256 m2
- Diện tích khối nhà ở: S1 = 148,6 m2
- Diện tích phòng chức năng: S2 = 141,7 m2
- Diện tích hành lang bao quanh là 106 m2
+ Hệ số sử dụng: Ksd = S2/ S1 = 0,95
+ Hệ số xây dựng: Kxd = S1/ S0 = 0,58
1.3 Sàn công tác B- B
- Là sàn phụ trợ, để chứa đựng các dụng cụ cho nhu cầu của con ngời.
- Mặt bằng sàn công tác là hình chữ nhật:10m x16m.
- Trên sàn công tác có hai bể chứa, mỗi bể có thể tích 16m 3. Bể có kết cấu kim
loại bên ngoài đợc sơn chống gỉ.
- Trên sàn bố trí xuồng cứu sinh có thể chứa 6 đến7 ngời. Xuồng đặt gần cầu
thang xuống sàn công tác, gần với vị trí phòng chiến sĩ và cầu dẫn.
- Trên sàn công tác có các cầu dẫn xuống các cầu dẫn để hạ xuồng cứu sinh
xuống biển và dùng vào việc khai thác cần thiết.
- Hai cầu thang bằng thép đối diện nhau rộng 1m dùng để lên xuống sàn nhà ở.
- Xung quanh sàn công tácbố trí lan can bảo vệ bằng thép cao 0.9m. Chiều cao
sàn là 2m, bề dày sàn là 0.4m.
Giải pháp kết cấu và cấu tạo cho sàn công tác:
- Hệ thống cột đỡ sàn công tác làm bằng thép ống 4 cái đờng kính 0.4 m và
nằm cách nhau 10 m.
Hệ thống kết cấu dầm chính chịu lực là khung conson thép ống tổ hợp. Hệ thồng
này tựa vào trụ thép.
- Hệ thống kết cấu dầm phụ và dầm giằng làm dàn thép ống để đổ bản sàn công
tác và gối dầm chính ở trên. Hệ thống dầm phụ và dầm chính có cùng cao trình
với liên kết hàn và bulong định vị.
- Bản sàn công tác đợc làm bằng thép ống có khung thép hình chữ L cỡ nhỏ, hàn
cố định vào dầm phụ và dầm chính.
- Các liên kết phụ trợ khác nh cầu thang, lan canđều làm bằng thép và liên kết
hàn vào các kết cấu khác có liên quan.
1.4. Khối giá cập tầu
- Cấu tạo chính của giá cập tầu:
- Hệ thống kết cấu dầm chính chịu lực bằng dàn khung conson ống tổ hợp, hệ
thống kết cấu này tựa vào trụ thép.
10
- Hệ thống kết cấu dầm phụ và dầm giằng là dàn thép ống đỡ bản sàn cập tầu và
gối lên hệ dầm chính ở trên. Hệ dầm phụ và dầm chính có cùng cao trình với liên
kết chốt và liên kết hàn, bulong định vị tạm thời.
- Bản giá cập tầu làm bằng lới thép rỗng, có khung hình chữ L cỡ nhỏ, hàn cố
địng vào hệ dầm chính và dầm phụ.
- Các liên kết phụ trợ khác nh cầu thang, lan can đều đợc làm bằng thép dùng
liên kết hàn để đỡ cố định vào các kết cấu liên quan.
- Giá cập tầu là loại có thể thào lắp đợc để có thể thay thế khi cần thiết. Giá cập
tầu đợc nối với ống thép, ống thép đợc hàn cố định vào trụ thép.
2. Giải pháp khối chân đế:
Theo phơng án 1 thì đây là công trình dạng trọng lực ta có các giải pháp sau:
- Giải pháp về móng: Ta chọn đế móng là bê tông cốt thép hình bát giác có đờng
kính R = 28 m.
+ Ưu điểm:
- Mọi phơng làm việc gần giống nhau
- Có thể định vị theo phơng có lợi về tải trọng động là nhỏ
nhất
- Thi công ghép nối tạo thành DK trung tâm tốt hơn
+ Nhợc điểm:
- Thi công khó khăn
- Giải pháp về trụ: có thể dùng trụ dạng dàn thép hoặc trụ bê tông cốt thép nh ng
vì yêu cầu thiết kế tự nổi trong quá trình lai dắt do vậy ta dùng giải pháp về trụ là
dàn thép để giảm bớt khối lợng tăng độ ổn định của công trình khi thi công lai
dắt công trình ra biển.
2.1 Xác định chiều cao khối chân đế.
Hcđ = d0 + d1 + d2 + .H + + h + hck+ s
Trong đó: + Độ sâu hải đồ d0 = 30 m
+ Biên độ triều lớn nhất d1 = 2,3 m
+ Chiều cao nớc dâng d2 = 1,35 m
+ Chiều cao sóng thiết kế H = 15 m
+ = 0,5 ứng với lý thuyết sóng Ariy
+ Độ tĩnh không > 1,5 m chọn = 1,5 m
+ Chiều cao chân khay hck = 0,5 m
+ Dự kiến lún s = 1 m
+ h : Chiều cao đặt móng so cốt 0.00 dự kiến h = -10 m
11
Hcđ = 30 + 2,3 + 1,35 + 0,5 x 15 + 0,5 + 1,5 + 1 + 10 = 54.15 m
+ Khung nối a = 1.15 m
Cao trình đỉnh khối chân đế: + 42.5 m
2.2 Xác định vị trí giá cập tầu
- Cao trình đáy giá cập tầu:
Hmin = dmin 0,5 = 29,5 (m)
- Cao trình đỉnh giá:
Hmax = dmax + 0,5 = 34,15 (m)
Với dmax= d0 + d1 + d2 = 33,65 (m)
- Chiều cao giá cập tầu:
H = Hmax Hmin = 4,65 (m)
- Xác định độ vơn của giá cập tầu
Để tầu có thể neo đậu mà không bị va chạm vào thợng tầng trong mọi trờng hợp
thì độ vơn tối thiểu là:
L = (Ltt Di)/2 + D
Trong đó: Ltt: chiều dài thợng tầng Ltt = 16 (m)
Di: đờng kính trụ Di = 10 (m)
D:đờng kính bích neo D = 1 (m)
Vậy L = 4 (m)
2.3 Cấu tạo KCĐ thép của DK đơn
Kết cấu chân đế là hệ thanh thép có 4 mặt giống nhu cạnh 10 x 10 (m). Đỉnh trên
của khối chân đế ở cao trình +42,5 (m)
2.3.1 Lựa chọn khoảng cách giữa các vách cứng
- Mục đích các vách cứng là
+ Tăng độ cứng tổng thể cho công trình
+ Đảm bảo độ cứng theo cấu tạo cho công trình
- Có thể lựa chọn vị trí các vách cứng nh sau:
+ Vách cứng V1 tại cao độ +40.5 m
+ Vách cứng V2 tại cao độ +34.5 m
+ Vách cứng V3 tại cao độ +25 m
+ Vách cứng V4 tại cao độ +14 m
2.3.2 Lựa chọn kích thớc các phần tử thanh
12
Theo quy phạm API các phấn tử thép ống phải thoả mãn các điều kiện sau:
+ Điều kiện ổn định tổng thể
+ Điều kiện ổn định cục bộ
+ Điều kiện độ mảnh cho phép: [0]
Ta có thể chọn sơ bộ nh sau:
+ Các ống chính 813 x 20 lấy
0 = 120
+ Các ống còn lại lấy 0 = 150
+ Khoang 1:
+ Các thanh ngang 530 x 12
+ Các thanh giằng 406 x 11.9
+ Các thanh xiên 530 x 12
+ Khoang 2:
+ Các thanh ngang 530 x 12
+ Các thanh giằng 406 x 11.9
+ Các thanh xiên 609 x 12
+ Khoang 3:
+ Các thanh ngang 609 x 12
+ Các thanh giằng 406 x 11.9
+ Các thanh xiên 609 x 12
+ Khoang 4:
+ Các thanh ngang 609 x 12
+ Các thanh giằng 406 x 11.9
+ Các thanh xiên 609 x 12
13
B¶ng chän kÝch thíc vµ khèi lîng cña c¸c èng thÐp
PT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
Lo¹i
thanh
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
813x20
530x12
530x12
530x12
530x12
530x12
530x12
530x12
530x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
530x12
530x12
530x12
530x12
530x12
530x12
530x12
530x12
609x12
609x12
§K
KL èng 1m
Tæng
tiÕt diÖn chiÒu dµi
§é m¶nh
ngoµi
dµi
KL(TÊn)
0.813
0.02
6.5
0.39093 2.541065
23.18
0.813
0.02
9.5
0.39093 3.713865
33.87
0.813
0.02
11
0.39093 4.300265
39.22
0.813
0.02
14
0.39093 5.473064
49.92
0.813
0.02
6.5
0.39093 2.541065
23.18
0.813
0.02
9.5
0.39093 3.713865
33.87
0.813
0.02
11
0.39093 4.300265
39.22
0.813
0.02
14
0.39093 5.473064
49.92
0.813
0.02
6.5
0.39093 2.541065
23.18
0.813
0.02
9.5
0.39093 3.713865
33.87
0.813
0.02
11
0.39093 4.300265
39.22
0.813
0.02
14
0.39093 5.473064
49.92
0.813
0.02
6.5
0.39093 2.541065
23.18
0.813
0.02
9.5
0.39093 3.713865
33.87
0.813
0.02
11
0.39093 4.300265
39.22
0.813
0.02
14
0.39093 5.473064
49.92
0.53 0.012
10
0.15322 1.532182
54.59
0.53 0.012
10
0.15322 1.532182
54.59
0.53 0.012
10
0.15322 1.532182
54.59
0.53 0.012
10
0.15322 1.532182
54.59
0.53 0.012
10
0.15322 1.532
47.37
0.53 0.012
10
0.15322 1.532
47.37
0.53 0.012
10
0.15322 1.532
47.37
0.53 0.012
10
0.15322 1.532
47.37
0.609 0.012
10
0.17659 1.765854
47.37
0.609 0.012
10
0.17659 1.765854
47.37
0.609 0.012
10
0.17659 1.765854
47.37
0.609 0.012
10
0.17659 1.765854
47.37
0.609 0.012
10
0.17659 1.765854
47.37
0.609 0.012
10
0.17659 1.765854
47.37
0.609 0.012
10
0.17659 1.765854
47.37
0.609 0.012
10
0.17659 1.765854
47.37
0.53 0.012 11.92
0.15322 1.826
56.46
0.53 0.012 11.92
0.15322 1.826
56.46
0.53 0.012 11.92
0.15322 1.826
56.46
0.53 0.012 11.92
0.15322 1.826
56.46
0.53 0.012 11.92
0.15322 1.826
56.46
0.53 0.012 11.92
0.15322 1.826
56.46
0.53 0.012 11.92
0.15322 1.826
56.46
0.53 0.012 11.92
0.15322 1.826
56.46
0.609 0.012 13.79
0.17659 2.435113
65.32
0.609 0.012 13.79
0.17659 2.435113
65.32
14
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
Vách1
Vách2
Vách3
Vách4
Đầu chờ
hmóng dự kiến
Tổng
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
609x12
409x11.9
409x11.9
409x11.9
409x11.9
813x20
813x20
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.409
0.409
0.409
0.409
0.813
0.813
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.0119
0.0119
0.0119
0.02
0.02
13.79
13.79
13.79
13.79
13.79
13.79
14.86
14.86
14.86
14.86
14.86
14.86
14.86
14.86
16.8
16.8
16.8
16.8
16.8
16.8
16.8
16.8
28.28
28.28
28.28
28.28
8
40
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.17659
0.11648
0.11648
0.11648
0.11648
0.39093
0.39093
2.435113
2.435113
2.435113
2.435113
2.435113
2.435113
2.62406
2.62406
2.62406
2.62406
2.62406
2.62406
2.62406
2.62406
2.966635
2.966635
2.966635
2.966635
2.966635
2.966635
2.966635
2.966635
3.294015
3.294015
3.294015
3.294015
3.127465
15.63733
201.5
Theo bảng trên ta thấy các thanh bố trí ở trên đã thoả mãn về độ mảnh cho phép.
2.4 Cấu tạo đế móng BTCT:
- Các yêu cầu khi lựa chọn giải pháp kết cấu khối đế:
+ Phải bảo đảm thi công đợc trong điều kiện hiện có của Việt nam
+ Đảm bảo khả năng chịu lực của công trình
+ chịu lực đều theo các phơng
- Chọn sơ bộ:
+ Bề dầy bản nắp 1 = 0.3 m
+ Bề dầy bản thành 2 = 0.3 m
+ Bề dầy bản đáy 3 = 0.3 m
- Có 8 congson có vai trò chịu lực chính có kích thớc bxh = 0.6x6
- Để gia cố cho các bản của khối đế ta sử dụng hệ thống các dầm phụ nh sau:
+ Dầm phụ vòng bản nắp có bxh = 0.4x0.9 (mxm)
+ Dầm phụ vòng bản thành có bxh = 0.4x1.2(mxm)
15
65.32
65.32
65.32
65.32
65.32
65.32
70.39
70.39
70.39
70.39
70.39
70.39
70.39
70.39
79.58
79.58
79.58
79.58
79.58
79.58
79.58
79.58
50.33
50.33
50.33
50.33
7.131
35.66
+ Dầm phụ vòng bản đáy có bxh = 0.4x1.2 (mxm)
+ Bản nắp có 8 dầm phụ gia cố bxh = 0.4x1.2 (mxm)
+ Bản đáy có 8 dầm phụ gia cố bxh = 0.4x1.2 (mxm)
Đế là bát giác đờng kính 28 m
Chiều cao cha kể chân khay là 6 m.
Chiều cao chân khay
là 0,5 m
Khối lợng khối đế bê tông
Phần II: Thiết kế kỹ thuật
Chơng 1. Các loại tải trọng tác dụng lên công trình
1. Tải trọng bản thân công trình
1. 1. Xác định tải trọng công nghệ thợng tầng thợng tầng
Tải trọng thợng tầng là tải trọng đứng (bao gồm cả tải trọng thờng xuyên và tải
trọng cố định dài hạn, chúng có cùng hệ số tổ hợp tải trọng f = 1,0).
Bao gồm:
* Trọng lợng khối nhà ở:
Khối nhà ở = 70 T
Hoạt tải ngời sử dụng = 2 T
Dự trữ lợng thực, thực phẩm = 8 T
* Hệ thống dầm sàn chịu lực:
Trọng lợng hệ thống dầm sàn chịu lực = 38 T
Nớc ngọt = 50m3 = 50 T
* Hệ thống sàn công tác:
Trọng lợng hệ thống sàn công tác bao gồm:
nhà vệ sinh = 0.75 T
kho chứa = 1.45 T
giá và xuồng cứu sinh = 0.5 T
bể chứa dầu = 2.5 T
thang di động = 1.2 T
hệ thống kết cấu của sàn công tác = 11 T
Tổng tải trọng là:185.4 (T)
* Trọng lợng của hệ sàn lu thông (quy coi nh tải thợng tầng) bao gồm:
trọng lợng kết cấu = 1.7 T
sàn cặp tầu = 1.7 T
giá và thiết bị cặp tầu = 11.2 T
Tổng cộng 14.6 T
16
Vậy tổng tải trọng thợng tầng là: 185.4 + 14.6 = 200 tấn
1.2 Tải trọng bản thân khối chân đế
1.2.1 Tải trọng bản thân của giàn thép trong nớc
Tải trọng trụ ngập nớc = KL bản thân + KL Hà bám - Đẩy nổi
Bảng tính tải trọng của giàn thép trong nớc biển quy đổi tại nút (đơn vị:Tấn)
Nút
Phần tử
1
2
Vách V4
3
Vách V3
4
Vách V2
5
Vách V1
Đầu chờ
6
8
58
59
8
7
29
30
50
51
57
60
7
6
25
26
42
43
49
52
6
5
21
22
34
35
41
44
5
17
18
33
36
12
60
ĐK
ngoài
0.813
0.609
0.609
0.813
0.813
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.406
0.813
0.813
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.406
0.813
0.813
0.53
0.53
0.53
0.53
0.609
0.609
0.406
0.813
0.53
0.53
0.53
0.53
0.406
0.813
0.813
0.609
Dầy
Hà
bám
Lj
0.02
0.012
0.012
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.012
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.0725
0.092
0.1
0.1
0.092
0.092
0.0725
0.0725
0.1
0.08
0
0
0
0
0
0.08
0.08
0
0
0
0
0
0
0
0
0.07
0.07
14
16.8
16.8
14
11
10
10
14.86
14.86
16.8
16.8
7.07
11
9.5
10
10
13.8
13.8
14.86
14.86
7.07
9.5
6
10
10
11.66
11.66
13.8
13.8
7.07
6
10
10
11.66
11.66
7.07
2
14
16.8
17
Tải
trọng
nút
0.5 2.7621 12.699 5.7032 -4.234
0.5
0.5
0.5 6.6842 29.636 13.06 -9.891
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5 7.5882 28.996 11.651 -9.757
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5 2.4507 10.185 9.6026 1.8686
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0
0 6.0907 6.0907
0.5
0.5
0.5
0.5
1
1
0.5 2.7621 12.699 5.7032 -4.234
0.5
Hệ số
KL hà
KL
Đẩy nổi
bám
Giàn
61
12
11
30
31
52
53
59
62
7
V¸ch V4
8
V¸ch V3
9
V¸ch V2
10
V¸ch V1
§Çu chê
11
12
v¸ch
13
11
10
26
27
44
45
51
54
10
9
22
23
36
37
43
46
9
18
19
35
38
16
62
63
16
15
31
32
54
55
61
64
V4
15
14
0.609
0.813
0.813
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.406
0.813
0.813
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.406
0.813
0.813
0.53
0.53
0.53
0.53
0.609
0.609
0.406
0.813
0.53
0.53
0.53
0.53
0.406
0.813
0.813
0.609
0.609
0.813
0.813
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.406
0.813
0.813
0.012
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.012
0.012
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.0725
0.092
0.1
0.1
0.092
0.092
0.0725
0.0725
0.1
0.08
0
0
0
0
0
0.08
0.08
0
0
0
0
0
0
0
0
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.0725
0.092
16.8
14
11
10
10
14.86
14.86
16.8
16.8
7.07
11
9.5
10
10
13.8
13.8
14.86
14.86
7.07
9.5
6
10
10
11.66
11.66
13.8
13.8
7.07
6
10
10
11.66
11.66
7.07
2
14
16.8
16.8
14
11
10
10
14.86
14.86
16.8
16.8
7.07
11
9.5
18
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0.5
6.6842 29.636
13.06
-9.891
7.5882 28.996 11.651
-9.757
2.4507 10.185 9.6026 1.8686
0
0 6.0907 6.0907
2.7621 12.699 5.7032
-4.234
6.6842 29.636
13.06
-9.891
7.5882 28.996 11.651
-9.757
27
28
46
47
53
56
v¸ch
14
V3
v¸ch
15
V2
14
13
23
24
38
39
45
48
13
19
20
37
40
v¸ch 1 V1
§Çu chê
16
17
v¸ch
18
V4
v¸ch
19
V3
4
64
57
4
3
32
29
56
49
63
58
3
2
28
25
48
41
50
55
2
1
24
21
40
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.406
0.813
0.813
0.53
0.53
0.53
0.53
0.609
0.609
0.406
0.813
0.53
0.53
0.53
0.53
0.406
0.813
0.813
0.609
0.609
0.813
0.813
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.406
0.813
0.813
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.609
0.406
0.813
0.813
0.53
0.53
0.53
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.012
0.012
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.012
0.0119
0.02
0.02
0.012
0.012
0.012
0.1
0.1
0.092
0.092
0.0725
0.0725
0.1
0.08
0
0
0
0
0
0.08
0.08
0
0
0
0
0
0
0
0
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.0725
0.092
0.1
0.1
0.092
0.092
0.0725
0.0725
0.1
0.08
0
0
0
0
10
10
13.8
13.8
14.86
14.86
7.07
9.5
6
10
10
11.66
11.66
13.8
13.8
7.07
6
10
10
11.66
11.66
7.07
2
14
16.8
16.8
14
11
10
10
14.86
14.86
16.8
16.8
7.07
11
9.5
10
10
13.8
13.8
14.86
14.86
7.07
9.5
6
10
10
11.66
19
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
2.4507 10.185 9.6026 1.8686
0
0 6.0907 6.0907
2.7621 12.699 5.7032
-4.234
6.6842 29.636
13.06
-9.891
7.5882 28.996 11.651
-9.757
2.4507 10.185 9.6026 1.8686
33
47
42
vách
20
V2
1
20
17
39
34
vách V1
Đầu chờ
Tổng
0.53 0.012
0.609 0.012
0.609 0.012
0.406 0.0119
0.813
0.02
0.53 0.012
0.53 0.012
0.53 0.012
0.53 0.012
0.406 0.0119
0.813
0.02
0 11.66
0.08 13.8
0.08 13.8
0 7.07
0
6
0
10
0
10
0 11.66
0 11.66
0 7.07
0
2
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
1
0
0 6.0907 6.0907
77.941 326.06 184.43
-63.69
1.2.2.Tải trọng bản thân khối chân đế BTCT (Đơn vị: Tấn)
STT Tên
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Bản nắp
Bản thành
Bản đáy
Congson chính
DPHT bản nắp
DPV Bản nắp 1
DPV Bản nắp 2
DPHT bảnđáy
DPV Bản đáy 1
DPV Bản đáy 2
DP bản thành
Cột
Tổng
B (m)
H (m)
28
0.3
28
0.6
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.3
6.5
0.3
6
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
0.4
Diện tích Tổng dài
Thể tích
(m2)
(m)
622
186.6
590.72
177.216
622
186.6
3.6
109.6
394.56
0.36
77.2
27.79
0.36
52.9
19.04
0.36
69.95
25.18
0.36
77.2
18.528
0.36
52.9
19.044
0.36
69.95
25.182
0.36
80.32
28.9152
0.16
97.5
15.6
Khối lợng
466.5
443.04
466.5
986.4
69.84
47.61
62.95
46.32
47.61
62.955
72.288
39
2811.01
Trọng lợng
275.24
261.39
275.24
581.98
40.9
28.09
37.14
27.329
28.09
37.143
42.65
23.01
1658.49
Khối lợng đế BTCT là: 22811 tấn
Trọng lợng ( ngập nớc): 1658.5 tấn
2. Tải trọng gió tác dụng lên công trình.
áp lực tĩnh của tải trọng gió tác dụng lên công trình tại độ cao 10 so với
mực nớc tĩnh là:
q = q0*K**C
Trong đó:
- q0: áp lực gió tiêu chuẩn tại độ cao 10 m so với mực nớc tính toán
q0 = (a*V2)/16
a = 0.75 + 5/V
: Hệ số điều chỉnh vận tốc
: V = 50 m/s là vận tốc gió cực đại
20
- Vậy a = 0.85
q0 = 0.85*502/16 = 132.81 (kG/m2).
- K: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, địa hình (lấy theo bảng
5 TCVN 2737 95)
- C: Hệ số khí động lấy theo bảng 4 TCVN 2737 95
C= C1 - C2
Ta coi công trình dạng hộp kín
C1 = +0.8 đối với mặt đón gió
C2 = -0.6 đối với mặt khuất gió
C = 1.4
: Hệ số tin cậy của tải trọng gió. Lấy = 1.2
q = 132.81 K1.4*1.2 (kG/m2)
+ áp lực gió tác dụng lên thợng tầng Q1
Q1 = q*K*A1
A1 = 7.6*16 = 121.6 m2 (diện tích mặt chắn gió)
Với z = 13.8 (Cao độ trọng tâm thợng tầng) nội suy K =1.22
Q1 = 132.81*1.4*1.2*1.22*121.6 = 33100.4 kG =33.1 Tấn
+ áp lực gió tác dụng lên phần trụ thép:
Q2 = q*K*A2
A2 = 2.5*2*0.813+10*0.53+3.5*0.53 = 13.075 m2
Với z = 8.75 (trọng tâm cao độ chắn gió của phần trụ) tra bảng nội suy
K = 1.153
Q1 = 132.81*1.4*1.2*1.153*13.075 = 3363.65 kG =3.364 Tấn
- Qui tải trọng gió thành tải trọng tập trung tại đỉnh khối chân đế :
Q = Q1 + Q2 = 36.464 Tấn
Tải trọng ngang tác dụng lên một ống đứng là:
Q0 = 36.464/4 = 9.116 Tấn
- Qui tải trọng gió thành mô men tập trungtại đỉnh khối chân đế
Mg = Q1*h1 + Q2*h2
Mg: Mô men tại đỉnh KCĐ do gió gây ra
Q1: Tải trọng ngang do gió tác dụng lên thợng tầng
Q2: Tải trọng ngang do gió tác dụng lên phần trụ thép trên mặt nớc
h1: khoảng cách từ trọng tâm thợng tầng tới bích nối
21
h2: khoảng cách từ trọng tâm trụ thép đến bích nối
Mg = 33.1*4.95+3.364*0.1 = 164.2 tấn
Quy mô men tập trung thành các ngẫu lực đặt tại các ống chính:
Nq = 0.5 * Mg/B0
Nq = 0.5*164.2/10 = 8.21 Tấn.
Vậy tải trọng gió quy đổi tại đỉnh các ống chính là:
Q0 = 9.116 Tấn
Nq = 8.21 Tấn.
3. Tải trọng sóng dòng chảy.
3.1 Lý thuyết sóng sử dụng
- Miền áp dụng lý thuyết sóng tính toán
H 15
=
= 0.107
L 140
d 30
=
= 0.215
L 140
Căn cứ vào miền áp dụnglý thuyết sóng thì lý thuyết sóng tính toán là lý thuyết
sóng Airy
+ Xác định các thành phần của chuyển động sóng.
- Độ lệch của mặt sóng so với mực nớc tính toán (x)
(x) = 0.5*H*cos(k*x-t)
Trong đó: H= 15 m chiều cao sóng tính toán
K = 2*/L = 0.04485
- tần số sóng
= g * k * th(k * d )
= 9.81* 0.04485 * th(0.04485 * 30)
= 0.6317
Chu kỳ sóng
2*
T=
= 9.9413 s
Vậy (x) = 7.5*cos(0.04485*x 0.6317*t)
22
- Thành phần vận tốc và gia tốc của các phần tử nớc theo phơng x:
Vsx =
*H
*
2
ch(k*z)
*cos(k*x - *t)
sh(k*d)
2*H ch(k*z)
asx =
*
*sin(k*x - *t)
2
sh(k*d)
- Thành phần vận tốc và gia tốc của các phần tử nớc theo phơng z:
Vsz =
*H
2
*
sh(k*z)
*cos(k*x - *t)
sh(k*d)
2*H sh(k*z)
asx = *
*sin(k*x - *t)
2
sh(k*d)
Khi tính toán vận tốc và gia tốc sóng để chính xác ta phải chia nhỏ các thời điểm
trong một chu kỳ sau đó chọn thời điểm nguy hiểm nhất để tính toán, ở đây ta
chọn ba thời điểm: đỉnh sóng ở giữa, mặt trớc, mặt sau của công trình.
Ta xét các thời điểm nh sau:
- Trờng hợp 1 đỉnh sóng ở vị trí giữa công trình: x = 0, (x) = 7.5 m
Thay vào công thức ta có t1 = 0
- Trờng hợp 2 đỉnh sóng ở mặt sau của công trình: x = -5, (x) = 7.5 m
Thay vào công thức ta có t1 = -0.355 s
- Trờng hợp 3 đỉnh sóng ở mặt trớc công trình: x = 5, (x) = 7.5 m
Thay vào công thức ta có t1 = 0.355 s
Thay vào công thức ta tính các thành phần vận tốc và gia tốc theo bảng.
- Xác định chuyển động của các phần tử nớc trong chuyển động dòng chảy
Trong tính toán ta coi vận tốc dòng chảy là phân bố dạng bậc nhất theo độ sâu,
dòng chảy là dòng chảy đều.
Tại 3 thời điểm ta có = 7.5 m
23
0.2
V dci = 2.6 - zi*
41.15
Giá trị Vdc tại các độ sâu đợc tính theo công thức:
V dci = Vmặt - zi*
Vđáy Vmặt
d + (x)
Vận tốc của phần tử nớc trong chuyển động dòng chảy đợc tính trong bảng
3.3 Tải trọng sóng dòng chảy tác động đồng thời lên công trình
Để tính toán tải trọng sóng - dòng chảy tác động lên công trình, đối với trụ bằng
thép ta quy các phần tử cản nớc về các diện tích tơng đơng, và thể tích qui đổi
đặt tại nút.
F(xi,t) = 0.5 * *Cd*D*Ai*(Vsx + Vdc cos )* Vsx + Vdc + *(Cm+ 1)*Vi*ai
F(y,t) = 0.5**Cd* Vsx + Vdc * sin * Vdc*Ai
Trong đó:
Cm = 1: hệ số nớc kèm với tiết diện trụ tròn
: mật độ nớc biển (t/m3)
D: kích thớc đặc trng của phần tử (m)
Ai: diện tích qui đổi của các thanh quy tụ tại nút (m2)
Vi: thể tích qui đổi của các thanh qui tụ tại nút (m3)
Cd = 1 : hệ số cản vận tốc với tiết diện tròn
: góc giữa hớng sóng và hớng dòng chảy ( = 00). Trên thực tế khi tính toán tải
trọng sóng dòng chảy ngời ta phải tính 8 hớng và sau đó chọn tổ hợp tải
trọng, lấy trờng hợp nguy hiểm nhất để thiết kế. Trong đồ án này giả định hớng
sóng và hớng dòng chảy trùng nhau.
Chỉ có tải trọng theo phơng x
Fx = 0.5*(1.025/9.8)*1*D*Ai* Vx Vx + (1.025/9.8)*2*ai*Vi (tấn)
24
B¶ng t¶i träng sãng – dßng ch¶y( trêng hîp t =0)
Nót
1
X
-5
Z
0.5
Vsx
2.2025
Ax
-0.005
Vm
2.6
V®
2.4
Vdci
2.4024
Vx
4.605
Vi
12.389
Ai
7.2315
Fxi (tÊn) 8.00544
2
-5
14
2.6507
-0.007
2.6
2.4
2.468
5.1187
28.913
23.633
32.3426
3
-5
25
3.7379
-0.009
2.6
2.4
2.5215
6.2594
28.289
22.316
45.6703
4
5
6
7
8
9
-5
-5
5
5
5
5
34.5
40.5
0.5
14
25
34.5
5.409 6.9519 2.2025 2.6507 3.7379 5.409
-0.0134 -0.017 0.0054 0.0066 0.0092 0.0134
2.6
2.6
2.6
2.6
2.6
2.6
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.5677 2.5968 2.4024 2.468 2.5215 2.5677
7.9766 9.5487 4.605 5.1187 6.2594 7.9766
9.9366
0 12.389 28.913 28.289 9.9366
1.1355
0 7.2315 23.633 22.316 1.1355
3.75049
0 8.03365 32.4218 45.7797 3.80607
10
5
40.5
6.9519
0.0172
2.6
2.4
2.5968
9.5487
0
0
0
B¶ng t¶i träng sãng – dßng ch¶y( trêng hîp t = - 0.355)
Nót
X
Z
Vsx
Ax
Vm
V®
Vdci
Vx
Vi
Ai
Fxi (tÊn)
1
-5
0.5
2.20256
-7.E-07
2.6
2.4
2.40243
4.60499
12.3893
7.2315
8.020
2
-5
14
2.6507
-9.E-07
2.6
2.4
2.46804
5.11874
28.9132
23.633
32.4
3
-5
25
3.738
-1.E-06
2.6
2.4
2.52150
6.25950
28.2887
22.316
45.701
4
-5
34.5
5.409
-2.E-06
2.6
2.4
2.56767
7.97667
9.93658
1.1355
37.80
5
-5
40.5
6.9519
-2.E-06
2.6
2.4
2.59684
9.54874
0
0
0
6
5
0.5
2.2025
0.0109
2.6
2.4
2.4024
4.6049
12.389
7.2315
8.03
7
5
14
2.6506
0.0131
2.6
2.4
2.468
5.1186
28.913
23.633
32.4701
8
5
25
3.7378
0.0185
2.6
2.4
2.5215
6.2593
28.289
22.316
45.806
9
5
34.5
5.4088
0.0267
2.6
2.4
2.5677
7.9765
9.9366
1.1355
37.8
10
5
40.5
6.9517
0.0344
2.6
2.4
2.5968
9.5485
0
0
0
8
5
25
3.738
1.0E-06
2.6
2.4
2.52151
6.25951
28.2888
22.316
45.806
9
5
34.5
5.409
2.0E-06
2.6
2.4
2.56767
7.97667
9.93658
1.1355
37.8
10
5
40.5
6.9519
2.0E-06
2.6
2.4
2.59684
9.54874
0
0
0
B¶ng t¶i träng sãng – dßng ch¶y ( trêng hîp t = 0.355)
Nót
x
z
Vsx
ax
Vm
V®
Vdci
Vx
Vi
Ai
Fxi (tÊn)
1
-5
0.5
2.20249
-1.1E-2
2.6
2.4
2.40243
4.60492
12.3893
7.2315
8.020
2
-5
14
2.6506
-1.3E-2
2.6
2.4
2.46804
5.11864
28.9132
23.633
32.4
3
-5
25
3.7378
-1.8E-2
2.6
2.4
2.52150
6.25930
28.2887
22.316
45.701
4
-5
34.5
5.4088
-2.7E-2
2.6
2.4
2.56767
7.97647
9.93658
1.1355
37.80
5
-5
40.5
6.9517
-3.4E-2
2.6
2.4
2.59684
9.54854
0
0
0
25
6
5
0.5
2.2026
7.0E-7
2.6
2.4
2.40243
4.60503
12.3892
7.2315
8.03
7
5
14
2.6507
9.0E-07
2.6
2.4
2.46804
5.11874
28.9131
23.633
32.4701
