Đề tài Thiết kế kĩ thuật khối chân đế giàn biển ở độ sâu 75m nước

MỤC LỤC: Phần I: Tổng quan: I.1.Đặc điểm chung và phân loại công trình…………………………………....…... 4 II.2.Đặc điểm chung của công trình………………………………………………… 4 +Ưu điểm…………………………………………………………………………… 5 +Nhược điểm……………………………………………………………………….. 5 +Phạm vi áp dụng………………………………………………………………….. 5 Phần II: Nhiệm vụ thiết kế và các số liệu phục vụ thiết kế: I.Mục tiêu của đồ án……………………………………………………………….. 5 II.Số liệu đầu vào…………………………………………………………………... 5 II.1.Số liệu môi trường………………………………………………….. ……….. 5 II.2.Số liệu công trình……………………………………………………………… 7 II.2.1. Chức năng của công trình………………………………………………….. 7 II.2.2. Thượng tầng………………………………………………………………… 7 II.2.3. Số liệu về vật liệu…………………………………………………………… 8 II.3. Xử lý các số liệu đầu vào ……………………………………………………… 8 II.3.1. Xác định các mực nước tính toán…………………………………………… 8 II.3.2. Chọn 2 hướng sóng tác động lên công trình……………………………… 9 II.3.3. Chiều cao công trình ……………………………………………………….. 9 Phần III: Xây dựng và lựa chọn phương án Nguyên tắc xây dựng phương án ………………………………………………….. 10 II. Lựa chọn dạng kết cấu: ………………………………………………………… 11 III.Đề xuất phương án kết cấu chân đế ……………………………………….….. 11 III.1.Giới thiệu các giải pháp kết cấu dạng kết cấu……………………….……… 12 III.1.1.Phương án kết cấu………………………………………………………….. 12 III.1.2. Xác định các kích thước ban đầu…………………………………….…… 12 1. Kích thước thước công trình……………………………………………………. 12 2.Xác định sơ bộ kích thước các thanh theo tiêu chuẩn API ……………………. 12 a.Xác định sơ bộ kích thước các thanh ngang và thanh xiên…………………..… 13 b.Xác định sơ bộ kích thước ông chính và cọc………………………………...…. 13 III.1.3. Tính toán sơ bộ sức chịu tải của cọc…………………………………..….. 13 1 Mục đích……………………………………………………………………..….. 13 2 Phương pháp tính sơ bộ sức chịu tải của cọc ………………………………...... 14 2. Kiểm tra độ mảnh của các phần tử …………………………………………….. 14 3. Xác định hướng đặt công trình ………………………………………………… 15 Phần IV Tính toán nội lực và biến dạng I. Phương pháp tính toán kết cấu chân đế ctbcddbt………………………………. 17 II.Tính toán dao động riêng ………………………………………………………. 18 II.1. Mô hình hóa kết cấu chân đế………………………………………………… 18 II.2. Mô hình hóa sự làm việc của cọc và đất nền ………………………………… 18 II.3. Giải bài toán dao động riêng: …………………………………….………….. 19 II.3.1. Tính toán các loại khối lượng…………………………………..………….. 21 1. Xác định khối lượng thượng tầng…………………………………..…..………. 21 2. Xác định khối lượng bản thân kết cấu quy đổi…………………………………. 21 3. Xác định khối lượng hà bám tại thanh………………………………....……….. 22 4. Xác định khối lượng nước kèm của các thanh ngập nước……………...………. 23 5. Khối lượng nước trong ống……………………………………………..………. 23 6. Khối lượng vữa trám ……………………………………………………………. 23 II.3.2 Tính dao động riêng……………………………………………….………. 24 III. Xác định tải trọng tác động lên công trình ………………………..………….. 25 III.1.Tải trọng thượng tầng ………………………………………………………… 26 III.2.Xác định tải trọng đẩy nổi:…………………………………………………… 26 III.3.Xác định tải trọng gió………………………………………………………… 27 III.4.Xác định tải trọng sóng và dòng chảy……………………………….………. 30 III.4.1. Cơ sở lý thuyết…………………………………………………..……..…… 30 III.4.2. Thời điểm tính toán sóng ………………………………………….………. 36 III.4.3. Kết quả tính tải trọng sóng, dòng chảy …………………………….……… 37 III.5. Xác định các tổ hợp tải trọng………………………………………….……… 41 III.6. Tính toán nội lực và chuyển vị kết cấu………………………………………. 42 III.7. Nhận xét kết quả tính ………………………………………………………… 42 Phần V: Kiểm tra cấu kiện I. Kiểm tra phần tử thanh…………………………………………………………… 43 I.1. Xác định các thành phần nội lực trong và ngoài mặt phẳng …………………. 43 I.2. Điều chỉnh giá trị nội lực do lệch tâm………………………………………… 43 II. Kiểm tra khả năng chịu lực ………………………………………..…….. …… 44 II.1 Phần tử chịu nén…………………………………………………………..…. 44 II.2 Phần tử chịu uốn……………………………………………………………… 44 II.3. Phần tử chịu cắt………………………………………………………………. 45 II.4. Phần tử chịu xoắn……………………………………………………………. 45 II.5. Phần tử thanh chịu lực phức tạp …………………………………………….. 45 II.5.1. Phần tử thanh chịu tổ hợp ứng suất nén và uốn …………………………… 46 II.5.2. Phần tử thanh chịu tổ hợp ứng suất kéo và uốn……………………………. 47 II.5.3. Kết quả kiểm tra……………………………………………………………. 47 III. Kiểm tra nót theo API ………………………………………………………… 47 III.1 Xác định các thành phần nội lực trong và ngoài mặt phẳng ………………… 47 III.2. Điều chỉnh giá trị nội lực do lệch tâm………………………………………. 48 III.3. Kiểm tra chọc thủng cho nút đơn giản …………………………………….. 48 Phần VI Thiết kế nền móng I. Lý thuyết tính toán móng cọc………………………………………………….. 52 I.1. Bài toán cọc chịu tải trọng ngang…………………………………………….. 53 I.2. Bài toán sức chịu tải dọc trục ……………………........................................ 55 II.2.1. Trường hợp cọc chịu nén…………………………………………………… 57 II.2.2. Trường hợp cọc chịu kéo …………………………………………………… 58 II.3. Xác định các đại lượng phục vụ tính toán …………………………………… 59 II.3.1. Lực ma sát đơn vị giữa thành cọc và nền đất………………………………. 59 II.3.2 Lực kháng mũi đơn vị tại đầu cọc………………………………………….. 61 a. Trường hợp cọc chịu nén ………………………………………………………. 61 b.Trường hợp cọc chịu nhổ …………………………….…………………………. 62 II. Tính toán móng cọc ……………………………………………………………. 62 Phần VII.Thi công I.1. Lựa chọn phương án thi công chế tạo và lắp dựng KCĐ……………………… 63 I.2. Lùa chọn phương án thi công hạ thủy……………………………….............. 64 I.3 Lựa chọn phương án thi công vận chuyển đánh chìm………………………… 66 II. Lập quy trình thi công …………………………………………………..... 68 II.1. Quy trình thi công chế tạo và lắp dựng………………………………………. 69 II .2 Quy trình thi công hạ thủy……………………………………………... …… 69 II.3 Quy trinhg thi công vận chuyển và đánh chìm………………….…………… 70 II.4 quy trình đóng cọc……………………………………………………………. 71 Các bài toán trong quá trình thi công……………………………………………… 73 III.Tiến độ thi công…………………………………………………………...……. 77 III.1.Tổng hợp vật tư thiết bị, phương tiện sử dụng trong chế tạo và lắp ráp dàn BK………………………………………………………………….. 77 III.2.Tổ chức xây dựng, tiến độ thi công………………………………………….. 78 III.2.1Tổ chức nhân lực thi công trên bờ…………………………………………… 79 III.2.2.Tổ chức nhân lực thi công trên biển………………………………………… 81 PHẦN I: TỔNG QUAN I. ĐẶC ĐIỂM CHUNG VÀ PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH: Công trình biển cố định là các công trình được xây dựng và khi khai thác được cố định ngoài biển. Công trình biển có những khác biệt lớn so với những công trình xây dựng trên bờ do đó cần xem xét kỹ các đặc điểm của công trình biển để có thể xử lý thích hợp. Có thể nêu lên một số đặc diểm nổi bật sau : Có sự biến đổi đột ngột về môi trường, có tính chất ngẫu nhiên, đặc biệt khi bão xuất hiện, sẽ có sức tàn phá lớn trong không gian trống gây những hư hỏng nặng nề cho công trình, nếu như không có sự chuẩn bị đề phòng từ trước để giảm bớt thiệt hại. Công trình chịu những lực tác dụng rất lớn, đặc biệt là của sóng, có tính động và ngẫu nhiên, dễ gây mất ổn định và làm hư hỏng nặng nề công trình nÕu có sự sai sót trong thiết kế, thi công. Công trình có thể chịu tác động đồng thời từ nhiều yếu tố động cực trị như sóng to, gió mạnh, nước dâng cao, cùng với những diễn biến phức tạp của điều kiện địa chất đáy biển, các yếu tố về môi trường. Thường phải thi công trong môi trường động, luôn phải chịu áp lực của sóng gió nên có thể gặp nhiều khó khăn, rủi ro lớn. Theo vật liệu làm thì CTBCĐ được chia làm 2 loại : Công trình biển cố định bằng thép Công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép (công trình trọng lực) II. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CÔNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP: Công trình biển cố định bằng thép làm việc như mét khung không gian, các tải trọng tác dụng được truyền xuống nền đất thông qua móng cọc đóng sâu vào trong đất. + Ưu điểm : -Thép là loại vật liệu có cường độ chịu lực rất cao vì vậy kết cấu có trọng lượng, kích thước nhỏ, nhẹ. -Khả năng cấu tạo và liên kết của thép là rất linh hoạt. -Độ cứng của kết cấu lớn, diện cản sóng nhỏ, vì vậy tải trọng tác dụng lên công trình nhỏ. -Có thể áp dụng được trong phần lớn các điều kiện địa chất. -Thời gian thi công nhanh, đòi hỏi về bến bãi, phương tiện thi công trên bờ Ýt. + Nhược điểm : Thép là loại vật liệu đắt tiền. Phải duy tu bảo dưỡng thường xuyên để khắc phục hậu quả do hiện tượng ăn mòn và nứt do mái. Thời gian thi công trên biển kéo dài và đòi hỏi nhiều thiết bị thi công biển chuyên dụng, rủi ro lớn. + Phạm vi áp dụng : Là loại công trình được sử dụng rộng rãi nhất, sè lượng nhiều nhất, đã được xây dựng trong các độ sâu nước < 400 m. PHẦN II: NHIỆM VÔ THIÕT KÕ VÀ CÁC SÈ LIỆU PHÔC VÔ THIÕT KÕ: I. MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN: Đồ án nhằm mục đích tính toán thiết kế kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép với nhiệm vụ khoan khai thác. Yêu cầu : dạng kết cấu BK. II.SỐ LIỆU ĐẦU VÀO: II.1. Số liệu môi trường: Điều kiện khí tượng hải văn giả định được lấy theo trạng thái biển cực hạn (nguy hiểm nhất) có chu kỳ lặp là 100 năm. Vận tốc gió trung bình đo trong 3 s. Ta có các bảng số liệu sau : Bảng 1: Số liệu về sóng và gió Hướng N NE E SE S SW W NW Sóng H , 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 Giã V m/s 44,7 57,4 34,9 24,2 25,6 41,6 39,8 39,0 Bảng 2: Số liệu dòng chảy Các thông số Hướng sóng N NE E SE S SW W NW Vdcm ( cm/s ) 93 137 100 173 224 181 178 121 Hướng ( độ ) 240 242 277 41 68 79 78 134 Vdcđ ( cm/s ) 68 112 90 102 182 137 119 97 Hướng ( độ ) 2 300 60 295 329 53 329 197 Bảng 3: Số liệu về các mực nước Biến động triều lớn nhất d1 (m) 2,65 Nước dâng tương ứng với bão thiết kế d2 ( m) 0,87 Độ sâu nước ( lấy theo cốt không hải đồ ) do (m) 75 Bảng 4: Số liệu về hà bám Phạm vi hà bám tính từ mực nước thấp nhất trở xuống Chiều dày hà bám (mm) Từ mực nước thấp nhất (0m) đến -4m 80 Từ -4m đến -8m 87 Từ -8m đến -10m 100 Từ -10m đến đáy biển 70 Bảng 5: Số liệu về địa chất. Stt Các thông số đề bài Lớp 1 2 3 1 Mô tả lớp đất á cát dẻo mềm á cát dẻo chặt Sét nửa cứng 2 Độ sâu đáy lớp đất (Từ đáy biển trở xuống), m 3 25 vô hạn. 3 Độ Èm W, %. 27,3 22,6 24,4 4 Giới hạn chảy 32,2 31,7 41,9 5 Giới hạn dẻo 17,6 18,6 21,2 6 Chỉ số chảy 14,6 13,1 20,7 7 Độ sệt 0,66 0,31 0,15 8 Trọng lượng g, (g/cm3). 2,0 2,03 2,01 9 Tỷ trọng 2,75 2,74 2,78 10 Hệ số rỗng e 0,75 0,65 0,72 11 Lực dính c, KN/m2 43 51 67 12 Cường độ k, nén không thoát nước Cu, KN/m2. 25 75 150 13 Góc ma sát trong y, độ 14 22 25 II.2. Số liệu công trình: II.2.1. Chức năng của công trình: Là dàn với nhiệm vụ khoan khai thác II.2.2. Thượng tầng: Thượng tầng gồm 3 sàn chính: +Sàn chịu lực cao độ +17m, kích thước 23x12m. + Mặt sàn dưới cao độ +25,00m; kích thước 30x16 m. + Mặt sàn trên cao độ +31,00m; kích thước 18x18 m. (Các cao độ so với mực nước biển trung bình). Thượng tầng có tổng tải trọng là 568 T II.2.3. Số liệu về vật liệu: Số liệu về quy cách thép ống (Được cho trong lấy theo quy cách thép ống theo API). + Vật liệu thép: Đặc trưng cơ lý của vật liệu thép : - Khối lượng riêng gt =7,85 ( t/m3 ) - Cường độ chảy Fy ( kG/cm2 ) = 3450 Với D> 520 mm. = 2150 Với D< 520 mm. - Mô đun đàn hồi E = 2,1x106 ( kG/cm2 ) + Liên kết hàn : Que hàn loại : N-42. Cường độ chịu nén hàn đối đầu Rhn = 2100 ( kG/cm2 ) Cường độ chịu kéo hàn đối đầu Rkh = 2100 ( kG/cm2 ) Cường độ chịu cắt hàn đối đầu Rch = 1800 ( kG/cm2 ) Cường độ tính toán đường hàn góc Rgh ( kG/cm2 ) = 2100 ( kG/cm2) II.3. Xử lý các số liệu đầu vào: II.3.1 Xác định các mức nước tính toán: + Mực nước triều cao: MNTC = d0 + d1 = 75 + 2,65 = 77,65 (m). + Mực nước cao nhất : MNCN = d0 + d1 + d2 = 75 + 2,65 + 0,87 = 78.52 (m). + Mực nước trung bình : MNTB = d0 + 0,5xd1 = 75 + 0,5x2,65 = 76,325 (m). + Mực nước tính toán : MNTT = MNCN = 78,52 (m). II.3.2. Chọn 2 hướng sóng tác động lên công trình + Hướng 1 : - hướng có chiều cao sóng lớn nhất. ở đây là hướng NE. + Hướng 2 : - là hướng còn lại ta chọn được chọn bất kỳ, thường theo phương đường chéo chính, ta chọn hướng N. II.3.3. Chiều cao công trình: Chiều cao công trình (Từ đáy biển đến vị trí sàn không cho phép ngập nước) được xác định sao cho mặt dưới của sàn công tác không bị ngập nước, có kể đến một khoảng cách an toàn D0 (D0 được gọi là độ tĩnh không của công trình). HCT =MNCN+ h. H + D0. Trong đó : H = Hmax = H1 = 16,4 m. h = 0,7. D0 ³ 1,5 m, ở đây lấy D0 = 2 m. HCT = 78,52 + 0,7x16,4 + 2 = 92 (m). PHẦN III: XÂY DÙNG VÀ LÙA CHỌN PHƯƠNG ÁN: Cơ sở căn cứ để có ý tưởng lập phương án là dựa vào bảng mẫu Catalog thiết kế của các hãng thiết kế ( 1999 Wolrdwide Survey of Minimal offshore Fixed Platforms and Decks for Marginal Fields), các dạng công trình thuyền thống đã có sẵn có, kiến thức các môn học liên ngành như sức bền vật liệu, cơ học kết cấu. Ngoài ra còn căn cứ vào độ sâu nước nơi đặt công trình và quy mô thượng tầng. I. NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN : Đối với mỗi công trình, việc phân tích lựa chọn phương án kết cấu: + Phải phù hợp với tính chất làm việc, chức năng của thượng tầng, yêu cầu sử dụng của công trình. + Phương án phải phù hợp với số liệu môi trường, khả năng tính toán thiết kế và tính khả thi của công trình. Phương án lựa chọn để thi công phải thỏa mãn hai yêu cầu: + Yêu cầu kĩ thuật: - Đảm bảo độ bền, độ ổn định, tuổi thọ. Dưới tác dụng của tải trọng công nghệ và tải trọng môi trường trong suốt đời sống công trình. - Đảm bảo chiều cao sóng thiết kế không chạm sàn công tác. + Yêu cầu về kinh tế: Cần có biện pháp giảm giá thành hợp lý, cụ thể là: - Giảm chi phí về vật liệu, tận dụng vật liệu có sẵn. - Giảm thời gian thi công, đặc biệt là thi công trên biển. - Tận dụng các trang thiết bị, phương tiện thi công sẵn có, hạn chế tối đa việc mua, thuê Mục tiêu của phương án lựa chọn là: + Giảm thiểu giá thành xây dựng bằng cách giảm khối lượng vật liệu + Giảm thời gian thi công + Có thể thi công với những thiết bị sẵn có + Giảm thiểu chi phí vận hành + Dễ dàng tháo dỡ + Có khả năng tái sử dụng II. LỰA CHỌN DẠNG KẾT CẤU: Có nhiều dạng đỡ thượng tầng : Dạng Diafragm hình tam giác, Dia fragm hình chữ nhất, dia fragm hình vuông. Do thượng tầng có dạng hướng về 1 phía nên em đề xuất phương án dạng Diafragm hình chữ nhật, 1 panel thẳng. Với thượng tầng là trạm có chức năng khoan khai thác, có tổng tải trọng 568 T, có thể sử dụng các dạng dàn tối thiểu. Độ sâu nước nơi đặt công trình là 75 m, ( như dàn nhẹ khung 4 ống chính TP60) với độ sâu nước thiết kế 50’à300’ (15 m à92 m). Xác định kích thước sàn chịu lực: Kích thước sàn chịu lực phải đảm bảo độ cứng của chân đế, đảm bảo khả năng đỡ thượng tầng. Kích thước càng nhỏ càng tốt, tuy nhiên phải đủ lớn để đỡ các hệ thống công nghệ Theo kinh nghiệm, kích thước sàn được chọn sao cho nhịp công xôn từ 6à8 m. Với kích thước sàn công tác là 12x30 m, kích thước sàn chịu lực là 12x23 m, em đề xuất phương án chọn kích thước đỉnh chân đế là 12x18 m. III.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CHÂN ĐẾ : Để xây dựng được dạng kết cấu, ta cần : + Đưa ra được phương án kết cấu cho : Hệ ống chính – cọc, hoặc ống chính cọc phụ (đường kính, chiều dày, vật liệu) Các kích thước cơ bản: chiều cao công trình, chiều cao phân đoạn, bề rộng phân đoạn Phương án kết cấu thanh xiên Phương án kết cấu mặt ngang III.1.Giải pháp kết cấu dạng kết cấu: III.1.1.Phương án kết cấu: Phương án được thể hiện chi tiết trong bản vẽ III.1.2.Xác định các kích thước 1. Kích thước công trình Vị trí mặt D1 bố trí cách đỉnh chân đế 1-1,5 m, trong đồ án chọn là 1m. Cao độ mặt Dia Fragm D6 cách đáy biển 1 m (khi tính toán bằng Sap coi như nằm sát đáy biển). Cao độ của Diafragm D2 được bố trí sao cho thuận lợi để đỡ tải trọng va đập do cập tầu. Ngoài ra, cần đặt D2 tránh vùng nước dao động để tránh gây ăn mòn, tránh vùng sinh vật biển hoạt động mạnh nhất (vùng nước dao động). Do MNCN là 78,52 m. Các cao trình Diafragm còn lại được bố trí sao cho cấu tạo của hệ thanh xiên thoả mãn điều kiện cấu tạo (Góc hợp bởi thanh nhánh và thanh chủ từ 300<a<600). Ngoài ra, phần mở rộng chân đế thường không nhỏ hơn Hcđ/3. Do đó em đề xuất các cao trình Diafragm như sau : Diafragm So với đáy biển (m) PA D5 1 D4 23 D3 43 D2 63 D1 81 Kích thước D5 được chọn dựa vào góc nghiêng của thanh xiên phần bắt đầu mở rộng. Do đó kích thước D5 là 26x28 m. 2.Xác định các kích thước theo API: a. Xác định sơ bộ kích thước các thanh ngang và thanh xiên : -Các thanh được thiết kế sao cho đủ bền và độ ổn định khi chịu tải trọng cực hạn. Đối với kết cấu thép thì yêu cầu về độ ổn định thường là cao hơn yêu cầu về độ bền. Vì vậy khi ta chọn sơ bộ thanh ngoài dựa vào kinh nghiệm của các công trình tương tự người ta thường lựa chọn theo độ manh của thanh. - Víi các thanh ngang và thanh xiên, ta phân loại thanh từng nhóm, với mỗi nhóm ta chọn theo thanh có chiều dài lớn nhất (độ mảnh lớn nhất). Độ mảnh hợp lý của thanh ngang và thanh xiên từ 60-80. Chọn sơ bộ kích thước thanh ngang và thanh xiên như sau : Thanh section D t D/t KL 660X17.5 660X17.5 0.66 0.0175 37.71429 tm 711X17.5 711X17.5 0.711 0.0175 40.62857 tm 711X20.6 711X20.6 0.711 0.0206 34.51456 tm 762X17.5 762X17.5 0.762 0.0175 43.54286 tm 762X20.6 762X20.6 0.762 0.0206 36.99029 tm 813X17.5 813X17.5 0.813 0.0175 46.45714 tm 813X20.6 813X20.6 0.813 0.0206 39.46602 tm OC OC 1.422 0.0254 55.98425 tm COC COC 1.219 0.0254 47.99213 tm b. Xác định sơ bộ kích thước ông chính và cọc: Với độ sâu nước là 75 m. Kích thước chân đế được tinh từ cọc, phải đủ lớn để có thể cho bơm trám. Chọn sơ bộ kích thước ống chính là 1422x25,4 mm. III.1.3. Tính toán sơ bộ sức chịu tải của cọc: 1 Mục đích: + Thứ nhất: Tính sơ bộ sức chịu tải để xác định sơ bộ chiều sâu chôn cọc, và chiều dài cọc, trọng lượng cọc; từ đó đánh giá tổng quan hơn về để so sánh phương án. Tiêu chí so sánh là tổng trọng lượng của cọc, chiều sâu chôn cọc, nếu sâu quá thì tính đến giải pháp dùng cọc phụ, vì khả năng của búa đóng cũng như khả năng tăng tiết diện cọc là có hạn. + Thứ hai tính sơ bộ sức chịu tải của cọc để chọn tiết diện cọc và ống chính cho phù hợp. Việc xác định các tiết diện của ống ta lựa chọn theo hướng: Xác định kích thước ống chính trước, sau đó xác định kích thước của thanh xiên và thanh ngang, chọn thỏa mãn điều kiện về độ mảnh của thanh: với ống chính thỏa mãn độ mảnh < 110; với ống ngang và ống xiên chọn độ mảnh hợp lý khoảng 60- 80. Em nhận thấy rằng: cọc được lồng vào trong ống chính nên kích thước ống chíng cũng ảnh hưởng đến kích thước ống chính. Trong đồ án chọn Dèng=Dcọc+ (50*2+2) (mm). Ta chọn Dcọc =1219x25.4 mm. 2 Phương pháp tính sơ bộ sức chịu tải của cọc TÝnh sơ bộ sức chịu tải của cọc với tải trọng tác dụng lên đầu cọc bằng tổng trọng lượng của thượng tầng cộng với tổng trọng lượng của khối chân đế (có kể đến khối lượng của hà bám, nước kèm) ước tính vào khoảng G= 2908 tấn, lấy G chia đều cho 4 ra được lực đầu cọc của một cọc. Tính toán sức chịu tải của cọc chia cho hệ số an toàn ở đây ta chọn là 1,5; Sức chịu tải của cọc với sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền, ( tiêu chuẩn API). Do tải trọng nhỏ nên khả năng chịu lực của vật liệu thép là thoả mãn. Kết quả tính sơ bộ sức chịu tải của cọc cho thấy với cọc có Dcọc=1,219 m, tcọc= 0,0254 m thì chỉ cần đóng sâu 32 m là thỏa mãn điều kiện chịu tải của nền. Do đặc điểm địa chất đáy biển: Lớp đất đầu tiên là lớp đất á cát dẻo mềm h1= 3 m, lớp đất thứ hai là lớp á cát dẻo chặt h2 = 25 m, lớp đất thứ ba là lớp đất sét nửa cứng. Vì vậy cọc đặt trên lớp thứ 3 (chiều sâu chôn cọc tối thiểu là 32 m). III.2 Kiểm tra độ mảnh của các phần tử: Việc chọn các thanh phải đảm bảo được ổn định cục bộ và ổn định tổng thể dưới điều kiện môi trường khai thác và điều kiện môi trường cực trị. Đối với các phần tử kết cấu dạng ống, chọn theo độ mảnh cho phép, theo số liệu của đề đồ án thì độ mảnh của các thanh không được phép vượt quá giá trị [ l ]=110. Ngoài ra khi tính toán độ mảnh của các thanh có kể đến hệ số điều chỉnh chiều dài thanh được lấy như sau: k = 1.0 đối với thanh ống chính k = 0.8 đối với thanh ống chéo và ống ngang chính k = 0.7 đối với ống ngang phô. Công thức tính độ mảnh l như sau: l = k.l/r Trong đó: k : hệ số quy đổi chiều dài: k £ 1, đã nêu ở trên. l : chiều dài của phần tử, được xác định bằng khoảng cách giữa hai tâm nút. r : bán kính quán tính tiết diện phần tử. Từ sơ đồ hình học của khối chân đế đã chọn ta tìm ra được chiều dài lớn nhất ứng với mỗi loại tiết diện thanh. Lấy chiều dài đó tính toán kiểm tra độ mảnh của các thanh với các lựa chọn kích thước tiết diện thanh qua bảng thể hiện ở phục lục. Kết quả tính toán và kiểm tra cho thấy thanh tất cả các thanh đều thỏa mãn điều kiện độ mảnh và sử dụng kích thước tiết diện đó để tính toán kết cấu công trình. Thanh section D t L(max) A J r l D/t KL 660X17.5 660X17.5 0.66 0.0175 18.0000 0.0353 0.0019 0.2293 78.4844 37.7143 tm 711X17.5 711X17.5 0.711 0.0175 8.2500 0.0381 0.0023 0.2475 33.3284 40.6286 tm 711X20.6 711X20.6 0.711 0.0206 22.6356 0.0447 0.0027 0.2465 91.8424 34.5146 tm 762X17.5 762X17.5 0.762 0.0175 12.2626 0.0409 0.0029 0.2657 46.1470 43.5429 tm 762X20.6 762X20.6 0.762 0.0206 29.6072 0.0480 0.0034 0.2647 78.3105 36.9903 tm 813X17.5 813X17.5 0.813 0.0175 11.3344 0.0437 0.0035 0.2839 27.9445 46.4571 tm 813X20.6 813X20.6 0.813 0.0206 31.0895 0.0513 0.0041 0.2828 76.9423 39.4660 tm OC OC 1.422 0.0254 22.1946 0.1114 0.0277 0.4984 31.1707 55.9843 tm COC COC 1.219 0.0254 22.1946 0.0952 0.0173 0.4260 36.4698 47.9921 tm III.3. Xác định hướng đặt công trình: Hướng đặt công trình phụ thuộc vào một số yếu tố sau: + Hướng tải trọng môi trường cực hạn. + Chức năng chính của dàn (dàn công nghệ, dàn khai thác...). + Thuận lợi cho việc bố trí giá cập tàu để giảm tối đa tải trọng do môi trường tác động khi cập tàu hoặc tác động trực tiếp lên giá cập tàu. Trong đồ án này ta chỉ xét đến yếu tố tải trọng môi trường để xác định hướng đặt công trình. Từ các số liệu môi trường, nhận thấy sóng (nhân tố ngoại lực chính) theo hướng Đông-Bắc có chiều cao lớn nhất, mà chiều cao sóng lớn thường sinh nội lực lớn trong kết cấu. Do đó ta sẽ chọn hướng đặt công trình như hình vẽ: Hướng Đông-Bắc (hướng sóng chính), sẽ đi qua trục đối xứng của công trình, như thế với tải trọng môi trường cực đại thì sự chịu lực của 4 ống chính sẽ đồng đều hơn (thường 2 ống phía sau chịu nÐn, 2 ống phía trước chịu nhổ (sơ đồ và quy ước hệ trục toạ độ như hình vẽ). Với kích thước các thanh và ống chính được chọn như trên, ta tính được khối lượng của khối chân đế (bao gồm cả khối lượng nước trong cọc, bơm trám, khối lượng cọc), khối lượng của nước kèm, hà bám(công thức tính được trình bày chi tiết ở phần sau). Tính toán dao động riêng của phương án: Sử dụng phần mềm Sap 2000 tính dao động riêng của công trình. Quy các khối lượng về các nút của công trình, mô hình liên kết giữa cọc và ống chính được thay bằng mô hình thanh tương đương về độ cứng chống uốn và độ cứng chống kéo nén dọc trục (phần tính toán chi tiết được trình bày sau). Phần IV. TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG. I. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHÂN ĐẾ: + Để xác định các phản ứng của tổng thể công trình của các thành phần, phần tử kết cấu phải sử dụng đến phương pháp số, cùng với sự hỗ trợ của các phương tiện tính toán; trong đó phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng hầu hết các bài toán kết cấu, bài toán tĩnh, bài toán động, các bài toán tuyến tính và phi tuyến, nó cũng giải quyết nhiều mối tương tác giữa kết cấu và môi trường kết cấu. + Mô hình tính: - Kết cấu được tính toán theo mô hình đơn giản, mô hình khung tương đương, hoặc mô hình đầy đủ dạng không gian 3D. - Kêt cấu được rời rạc hóa bằng các phần tử thanh phần tử tấm, phần tử khối và liên kết với nhau tại các điểm nút. - Liên kết cọc với đất nền: công trình liên kết với đất nền thông qua móng cọc, có nhiều cách mô tả liên kết cọc và đất nền, trong đồ án mô tả liên kêt bằng ngàm giả định tại độ sâu ngàm tính toán. - Tải trọng tác động được đưa vào nút hoặc phân bố trên phần tử. - Khối lượng: trong bài toán xác định dao động kết cấu, khối lượng các phần kết cấu được tâp trung về nút hoặc phân bố tập tại các phần tử. Phương trình chuyển động của hệ (DKBCĐ), sau khi đã thực hiện rời rạc hóa sơ đồ kết cấu (qui khối lượng về nút theo phương pháp phần tử hữu hạn), có dạng dao động tổng quát của hệ nhiều bậc tự do : ( * ) Trong đó M: Ma trận khối lượng kết cấu (đã qui về nút) có kể đến khối lượng nước kèm C: Ma trận các hệ số cản K: Ma trận độ cứng kết cấu U: Véc tơ chuyển vị của kết cấu (tại các nút) F(t): Véc tơ tải trọng sóng Để giải bài toán tựa tĩnh kết cấu chân đế công trình biển, ta giải phương trình K.U=F các phương pháp để giả hệ phương trình trên như phương pháp Gauss, phương pháp Cholesky. Còn đối với bài toán động để giải hệ phương trình cân bằng động tổng quát (*) ta có các phương pháp như phương pháp chồng Mode, phương pháp tích phân trong miền tần số, phương pháp tích phân theo bước thời gian. II.TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG RIÊNG. II.1. Mô hình hóa kết cấu chân đế: - Mô hình tính theo sơ đồ khung không gian, các nút được coi là liên kết cứng, tại vị trí khung liên kết với nền đất ta sử dụng liên kết ngàm với ngàm giả định. Vị trí của ngàm tính toán được xác định tùy thuộc vào tính chất của đất nền và đường kính của cọc lồng trong ống chính. Đây là phương pháp ngàm giả định. II.2. Mô hình hóa sự làm việc của cọc và đất nền: Bài toán dao động riêng là trường hợp riêng của bài toán ĐLH khi F(t)= 0. Sơ đồ tính của hệ được mô tả dưới dạng khung không gian, nút liên kết cứng, liên kết giữa hệ kết cấu bên trên và môi trường xung quanh (đất) được coi là ngàm. Do đất không phải là tuyệt đối cứng, vị trí được coi là ngàm được chuyển xuống vị trí mà chuyển vị hầu như bằng không và độ sâu này được coi là độ sâu ngàm giả định. Để xác định chính xác vị trí này ta phải tính lặp, nhưng trên thực tế khi thiết kế, độ sâu ngàm D được lấy theo kinh nghiệm dựa trên tính chất cơ lý của nền đất, tiết diện cọc và vật liệu làm cọc, mô men, lực cắt. + Theo quy phạm phương Tây: - Với đất sét: D = (3,5 ¸ 4,5)DC - Với đất bùn, phù sa: D = (7 ¸ 8,5)DC Trường hợp không có số hiệu về địa chất công trình thì lấy D = 6DC D là đường kính ngoài của cọc: D = 1,219 ( mm). D0 = 5 x 1,219 = 6.01( m ). Ta lấy D0 = 6 (m) II.3. Giải bài toán dao động riêng: Sử dụng phần mềm Sap 2000. + Tính toán thanh tương đương : Cần phải quy đổi về thanh tương đương từ ống chính+cọc+vữa bơm trám. Thanh tương đương sẽ có đường kính ngoài bằng đường kính của ống chính, độ cứng bằng độ cứng ống chính như vậy ta cần phải tìm được chiều dày t và gtđ của thanh tương đương, việc tính toán được thực hiện như sau : (bá qua độ cứng của bơm trám) +Èng tương đương và ống ban đầu phải tương đương nhau về độ cứng chống uốn Etđ.Jtđ=Ecọc.Jcọc+Eoc.Joc (*) +Èng tương đương và ống ban đầu phải tương đương về độ cứng chống nén kéo Etđ.Atđ=Ecọc.Acọc+Eoc.Aoc (**) Trong đó : Etđ, Jtđ, Atđ : Lần lượt là modul đàn hồi, mô men quán tính, diện tích tiết diện của ống tương đương Ecọc= Eoc=2,1x10 7 (T/m2) Mômen quán tính của ống chính và cọc được tính theo công thức sau: J= ® Joc=0,0272 (m4) ; Jcọc=0,017 (m4) Diện tích ống chính và cọc được xác định theo công thức sau: A=) Aoc = 0,1114 ; Acọc=0,0952 Với đường kính ngoài và trong của ống chính như sau: Loại ống Đường kính ngoài(D) Đường kính trong(d) ống chính 1422 (mm) 25,4 (mm) Cọc 1219 (mm) 25,4 (mm) Với Dtđ=DOC=1422 mm ta tính được: Atđ= 0,3499 (m2); ttđ = 0,0832 (m). Jtđ = 0,0748 (m4); Etđ = 1,24x107 ( T/m2 ) Trong đó r1, r2: Trọng lượng riêng của ống chính và cọc. Thay sè: rtd = 7,85 x (0,1114 + 0,0952) / 0,3499 = 4,635 (T/m3) II.3.1. Tính toán các loại khối lượng : 1. Xác định khối lượng thượng tầng: Tải trọng thượng tầng là tải trọng đứng, theo số liệu đồ án tổng tải trọng: P = 568T Tổng cộng tất cả các tải trọng đứng của phần thượng tầng có giá trị là P, tải trọng P được phân cho 4 nút tại 4 đỉnh của khung sàn chịu lực với giá trị P/4, phương tác dụng hướng xuống, tải trọng này tác dụng lên công trình là tải trọng tĩnh: P/4 = 568/4 = 142 (t) 2. Xác định khối lượng bản thân kết cấu quy đổi: Khối lượng bản thân của một thanh là : mbt(i) =rs. As. Li Trong đó: + rs - Trọng lượng riêng của vật liệu làm thanh kết cấu, với vật liệu thép rs = 7,850 T/m3. + Asi - diện tích tiết diện của thanh thứ i (m2) Với Asi = [p.( Di2 -(Di - 2.di)2)]/4 Với Di , di : đường kính ngoài và bề dầy của thanh thứ i. + Lij - chiều dài thanh thứ i ( m ) 3. Xác định khối lượng hà bám tại thanh: Xác định khối lượng hà bám của thanh tính từ MNTB xuống đáy biển. Để đơn giản ta giả thiết tính hà bám theo cách tính trung bình: Chiều dày hà bám tại cao độ của đầu i là t1, tại đầu j là t2. ChiÒu dày hà bám trung bình là t = 0,5(t1+t2) + Khối lượng hà bám tại thanh thứ i là : mh (i) = rh.Ahi.Li rh – khối lượng riêng của hà bám (rh = 1,600 T/m3). Ahi –Diện tích hà bám ở một mặt cắt ngang thanh Khối lượng hà bám quy về 2 nút với giả thiết khối kượng hà bám phân bố đều trên chiều dài thanh. Kết quả tính toán chi tiết ở phần phụ lục (Bảng 2, trang 85). 4. Xác định khối lượng nước kèm của các thanh ngập nước: Xác định khối lượng nước kèm tính từ MNTB xuống đáy biển. Khối lượng nước kèm quy đổi tại nút thứ i là: mnk(i) = rn.Cam.Vi Trong đó: + rn - mật độ của nước biển = 1025 kg/m3. + C am - hệ số nước kèm, Cam = 0,2. + Vi - thể tích ống phần ngập nước, tính với đường kính mới có cả chiều dày hà bám. Khối lượng nước kèm được quy về nút theo nguyên tắc của dầm đơn giản. Kết quả khối lượng nước kèm quy về các nút. Kết quả tính toán chi tiết được trình bày ở phần phụ lục (Bảng 3, trang 89). 5.Khối lượng nước trong ống: Tính khèi lượng nước trong ống với MNTB. Ta chỉ tính khối lượng nước trong ống đối với các ống chính. Khối lượng nước trong ống là: mnô(i) = rn. Ani. Li Trong đó: + rn - mật độ của nước biển 1025 kg/m3. + Ani - Diện tích tiết diện phần rỗng (phần chứa nước) của cọc ngập trong nước. An(i)= [p.(Di - 2.di)2)]/4 + Di - Đường kính ngoài của cọc. + di – Chiều dày cọc. 6. Khối lượng vữa trám: Vữa trám là lớp vữa liên kết giữa cọc và ống chính, khối lượng vữa trám được tính theo công thức : mv(i) = rv[p.((D0 - 2.d0)2)- D2cọc ))/4].Li Trong đó : rv - Khối lượng riêng của vữa bơm trám (rv= 1800 kg/m3) D0,d0 - Đường kính ngoài, chiều dày ống chính. Dcọc : Đường kính cọc Li : Chiều dài thanh i. KÕt quả tính toán ở phần phụ lục (Bảng 4, trang 92). II.3.2 Tính dao động riêng: Với sơ đồ kết cấu và tiết diện các thanh đã chọn, sau khi tính được khối lượng thượng tầng, khối lượng vữa bơm trám, khối lượng nứơc kèm, hà bám, nước trong cọc ta tiến hành quy đổi khối lượng về nút và nhập vào SAP để tính DĐR. Kết quả tính DĐR như sau : T1 T2 T3 2.239 1.845 1.694 Ta thấy chu kỳ dao động riêng của công trình Tr max < 3 s và nhỏ hơn rất nhiều so với chu kỳ tải trọng, do đó ảnh hưởng của tải trọng động là nhỏ không đáng kể so với tải trọng tĩnh. Lựa chọn bài toán giải theo phương pháp tựa tĩnh, việc đánh giá ảnh hưởng tính chất động của các tác động được xét qua hệ số động (kđ) : Thay các giá trị : e/w1 – Hệ số giảm chấn lấy bằng 0,08 III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH . III.1.Tải trọng thượng tầng: Tổng cộng tất cả các tải trọng đứng của phần thượng tầng có giá trị là P, tải trọng P được phân cho 4 nút tại 4 đỉnh của khung sàn chịu lực với giá trị P/4, phương tác dụng hướng xuống, tải trọng này tác dụng lên công trình là tải trọng tĩnh: P/4 = 568 / 4 = 142 T III.2.Xác định tải trọng đẩy nổi: Công thức xác định tải trọng đẩy nổi: Fđn = Trong đó: Fđn: Lực đẩy nổi (T). Ai : diện tích tiết diện ngang của phần tử. với Di là đường kính ngoài của phần tử thứ i có kể đến hà bám. Đối với ống chính có nước trong ống, A là diện tích mặt cắt ngang. li: Chiều dài phần tử thứ i. gnn = 1.025 (T/m3), Trọng lượng riêng đẩy nổi. Tải trọng đẩy nổi được khai báo trong SAP 2000. Vào mục Include Bouyant Loads: III.3.Xác định tải trọng gió: Tải trọng gió được tính toán theo tiêu chuẩn API [Recommended Practice for Planning, Designing and Contructing Fixed Offshore Platforms-Working Stress Design], theo 2 hướng tương ứng với 2 hướng sóng đã chọn: Hướng 1: Đông Bắc. Hướng 2: Bắc. Tính tải trọng do gió tác dụng lên phần công trình nằm phía trên mực nước tĩnh SWL. Bản chất của tải trọng gió là động, nhưng qua thực nghiệm cho thấy rằng tải trọng gió chỉ chiếm khoảng » 10% tổng tải trọng môi trường tác dụng lên công trình nên ở đây ta coi trong tính toán tải trọng gió là tĩnh. * Công thức xác định tải trọng gió theo API: Trong đó: F: là lực gió tác dụng lên kết cấu (N). Vz: Vận tốc gió trung bình đo trong 1 giờ tại độ cao z so với mực nước tĩnh (km/h). Quy đổi vận tốc gió trung bình đo trong 3s sang vận tốc gió trung bình đo trong 1h. : Vận tốc gió trung bình đo trong 1 giờ tại độ cao 10m so với mực nước tĩnh (km/h). Z : Độ cao cần xác định vận tốc (m). n : Lấy từ 7 đến 13, ở đây lấy 1/n = 0.15. A: Hình chiếu diện tích của vật cản lên phương vuông góc hướng gió (m2). a, b: Hệ số luỹ thừa, hệ số giật của gió ở độ cao 10 m. Trong đồ án cho vận tốc gió trung bình đo ở 3s nên a = 0,1. b = 1,33. Cs : Hệ số khí động (xác định theo qui phạm). Loại kết cấu Cs Kết cấu dầm, nhà tường đặc 1,5 Kết cấu trụ tròn 0,5 Sàn công tác 1,0 Kết quả: (km/h) Hướng NE Hướng N 155,368 120,992 Phần mô tả sơ đồ tính tải trọng gió: Tải trọng gió lên phần thượng tầng. Đối với phần thượng tầng được chia làm 3 phần chắn gió khác nhau : Phần sàn công tác, phần nhà ở và phần sàn khí tượng. Sau khi tính được tải trọng gió ở các phần kết cấu Fi, ta qui đổi chúng thành các lực tập trung Q xn i , Q yn i tập trung tại 4 đỉnh khối chân đế và một mômen Mg được quy thành các cặp ngẫu lực tại 4 đỉnh khối chân đế Q xđ i , Q yđ i. Công thức quy đổi : Q xn i = (åF xi)/4; Q yn i = åF yi)/4. Myg = F xi.hi; Mxg = F yi.hi. Q xđ i = 0,5. Mxg/Bt. Q yđ i = 0,5. Myg/B2. Phần tải trọng gió lên phần kết cấu khai báo trong sáp : vào Define Loads -> Wind Load Góc gió nhập: 0 Vận tốc gió nhập: -Giã N: 33.61; -Giã NE: 43.16; Kết quả chi tiết trong bảng 6,trang 97, phần phụ lục. III.4.Xác định tải trọng sóng và dòng chảy: III.4.1. Cơ sở lý thuyết: Tác động của dòng chảy lên công trình được biểu diễn bởi yếu tố vận tốc. Vận tốc dòng chảy, trong thực tế tính toán được xem là một đại lượng không thay đổi theo thời gian. Vì vậy khi chỉ có tác động của dòng chảy (không kể sóng) thì tải trọng do dòng chảy gây ra được coi là tải trọng tĩnh. Khi tính đồng thời tác động của sóng và dòng chảy, thì ảnh hưởng của dòng chảy được bổ sung vào thành phần vận tốc của tải trọng sóng. Vì thành phần tải trọng do vận tốc gây ra có chứa bình phương vận tốc, nên sự tham gia của dòng chảy làm tăng đáng kể cho tải trọng sóng. Tác động của sóng lên công trình biển mang bản chất động và là trội tuyệt đối trong tổng tải trọng ngang tác dụng lên kết cấu khối chân đế. Tùy theo tính chất của lực sóng tác dụng mà các phần tử của kết cấu ngoài biển được chia thành vật thể mảnh và vật thể có kích thước lớn. Đối với vật thể mảnh thì lực quán tính và lực cản của sóng là đáng kể, còn đối với vật thể lớn thì ảnh hưởng của nhiễu xạ lại đóng vai trò quyết định. Công trình biển cố định bằng thép kết cấu kiểu Jacket là công trình có kích thước nhỏ (xÐt tỉ số D / L < 0,2), tải trọng của sóng và dòng chảy tác động lên công trình mà cụ thể là các thanh được tính toán theo công thức Morison dạng chuẩn tắc. Để tổng quát cho thuật toán ta xét một thanh xiên bất kì trong hệ tọa độ xyz như sau: z y x q j v v n t Từ hình vẽ trên xác định được các cosin chỉ phương của thanh trong hệ tọa độ như sau: Trong đó: L – chiều dài thanh được tính như sau: . Giả sử hướng lan truyền sóng trùng với trục x, chuyển động của nước có liên quan đến sóng và dòng chảy được đặc trưng bởi các thành phần vận tốc, gia tốc theo phương ngang (vx,ax), (vy,ay) và theo phương đứng (vz,az). Tức là thành phần vectơ vận tốc và gia tốc của chuyển động nước tại một điểm là : Phân tính v và a theo các thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến so với trục của thanh, ta có: . . ở đây ta chỉ quan tâm đến các thành phần vn và an là gây ra tải trọng sóng. Xác định các thành phần vn này như sau: . . . . Xác định các thành phần an này như sau: . . . . Đến đây là đủ các đại lượng để sử dụng công thức Morison tính tải trọng phân bố tác dụng lên thanh xiên trên, công thức xác định như sau: . (N/m) . (N/m) . (N/m) w =10250 N/m3 - Mật độ nước biển Sau khi tìm được các lực phân bố q theo các phương, tiến hành tổng hợp lực để qui về nút, việc này được làm trên cơ sở lý thuyết của Cơ Học Kết Cấu. III.4.1. Trình tự tính toán tải trọng sóng: Xét trường hợp tổng quát hướng sóng lệch với hướng trục X công trình một góc nào đó, hướng dòng chảy cũng lệch so với hướng sóng, để áp dụng được công thức Morison ta tiến hành như sau: Tiến hành xoay trục tọa độ OXY của công trình sao cho OX trùng với trục của hướng sóng. Nghĩa là ta tiến hành chuyển trục tọa độ OXY thành hệ tọa độ oxy như hình vẽ trên. Công thức chuyển trục là: x=x’.cosα+ y’.sinα; y= -x’.sinα+ y’cosα;z= z’ Lại có: x’=X; y’= Y; Z’ = Z-d. Suy ra: x=X.cosα + Y.sinα; y= -X.sinα+ Y.cos α; z =Z-d + Như vậy ta chọn được hệ tọa độ xoz như trên (trục x hướng theo phía lan truyền sóng, trục z hướng thẳng đứng từ dưới lên; gốc tọa độ đặt trên mặt nước). Thực hiện tuyến tính hóa hệ phương trình động lực học sóng (bỏ qua các số hạng phi tuyến và các vô cùng bé bậc cao), sau một số phép biến đổi ta xác định được biên độ của mặt sóng so với mực nước tĩnh (S.W.L) biểu diễn dưới dạng: h (x,t) = Sn cos[n.(kx-wt)], gọi là phương trình sóng bề mặt. Trong đó: + w và k là tần số vòng và số sóng có liên quan với chu kỳ T (khoảng thời gian mà hai đỉnh sóng kế tiếp nhau đi qua trục thẳng đứng cố định) và chiều dài sóng L (quãng đường mà sóng truyền được trong mét chu kỳ T) như sau : k = . w =(g.k.(1+a2.C1+a4C2).th(k.d))1/2. Trong đó C1 và C2 là các thông số tần số của sóng. Các thành phần vận tốc theo phương ngang (theo trục x) và phương thẳng đứng (theo trục z) của phần tử chất lỏng có tọa độ (x,z) được xác định từ các công thức sau : vx = .cos(n(kx-wt) vz = .sin(n(kx-wt)). + Vận tốc lan truyền sóng không đổi gọi là vận tốc pha: c =(g/k.(1+a2.C1+a4C2).th(k.d))1/2. + Các thành phần gia tốc chuyển động của các phần tử chất lỏng có tọa độ (x,z) theo phương ngang và phương đứng có thể xác định gần đúng như sau : ax = .sin(nkx-wt)). az = .có (nkx-wt)). Tổng hợp vận tốc sóng, dòng chảy: + Tiến hành chiếu vận tốc dòng chảy theo các phương ox và oy của hệ trục tọa độ mới oxy. + Thành phần vận tốc tổng hợp sóng và dòng chảy xác định theo công thức cộng vận tốc, chiếu : . . Theo ba phương x, y, z ta được ba thành phần vận tốc tổng hợp như sau: Vận tốc: Vx = Vdcx+ Vsx; Vy = Vdcy; Vz = Vsz. Gia tốc: ax = asx; ay = asy= 0; az = asz. Chó ý: dòng chảy giả thiết đều nên adc = 0 Áp dụng phương trình Morison tính tải trọng sóng. (Phương trình đã nêu ở phần lý thuyết tính toán). Tiến hành xoay lại hệ trục tọa độ : FX=Fx.cosα - Fy.sinα; FY= Fx.sinα+ Fycosα; FZ= Fz III.4.2. Thời điểm tính toán sóng: Chia sóng thành n thời điểm khác nhau để tính toán t= i.T/n. Để xác định được thời điểm nào tải trọng sóng tác dụng vào công trình là lớn nhất ta vẽ Pro fil của sóng. Pro fil của sóng Stockes bậc 5 có dạng η(x,t)=7.0735*Cosθ+1.7699*Cos(2θ)+0.4837*Cos(3θ)+0.1308*Cos(4θ)+0.0428*Cos(5θ).với θ=0.0236*x-0.4394*t Max (η) = 9.50066m khi θ=0 Z max = 52.80066m Min (η) = -5.69935m khi θ=pi Z min = 37.60065m Max (η) + ABS(Min (η)) = 15.20000m III.4.3. Kết quả tính tải trọng sóng, dòng chảy: Dựa vào dữ liệu khí tượng hải văn vùng Bạch Hổ ta tính toán với hai hướng sóng là Đông - Bắc là hướng sóng chủ đạo và một hướng khác là hướng Bắc. Mỗi hướng sóng tính với 20 thời điểm tác dụng vào kết cấu. Cách nhập sóng vào SAP 2000.V10 : Với sóng NE Vào lệnh define khai báo sóng: Type : WAVE AutoLateral : API WSD2000 Trong các mục này ta khai báo như sau : Wave Characteristic (tên sóng) : song Storm Water Depth (nước dâng do bão) : 78.52 Wave Height (chiều cao sóng) : 16.4 Wave period (chu kì sóng) : 14.3 Chọn : Stokes Wave theory (lí thuyết sóng) Current (tên dòng chảy) : dongchay Marrine Growth Name (tên hà bám) : habam Number of wave Crest positions considered (số đỉnh sóng cần xét) : 20 Vertical reference Elevation -> Global Z Coordinete (cao độ Z tổng thể) : 0 Other Vertical (cao độ khác) : Mudline from datum (cao độ đáy biển so với cao độ mốc) : 0 High Tide from datum (cao độ mực nước triều so với cao độ mốc) : 77.65 Wave ditection (Góc sóng so với trục tọa độ) : 180 Các thông số khác giữ nguyên Nhập tương tự với sóng N. Kết quả chi tiết trong bảng 11,trang 112, phần phụ lục. III.4. Xác định các tổ hợp tải trọng : Hệ số tổ hợp tải trọng : Do quá trình chế tạo, cũng như sử dụng công trình phát sinh nhiều yếu tố bất lợi cho công trình mà người thiết kế đánh giá chưa hết. Vì vậy, khi thiết kế ta đưa vào các hệ số tải trọng. Trong cùng một thời điểm, công trình có thể chịu nhóm các tổ hợp tải trọng khác nhau tác dụng lên nó, điều này phụ thuộc vào từng loại tải trọng trong nhóm, từng loại tải trọng dựa vào các khả năng xẩy ra đồng thời hay không đồng thời của các tải trọng. Dựa trên đánh giá độ tin cậy, người ta đưa ra các tổ hợp tải trọng. Đồ án láy tất cả các hệ số tổ hợp đều bằng 1. Các tổ hợp tải trọng : Ta có các tổ hợp tải trọng để tính toán như sau : Tổ hợp 1: BT + SóngN + GióN + ĐN + HB + TT. Tổ hợp 2: BT + Sóng NE + Giã NE+ ĐN + HB + TT. III.5. Tính toán nội lực và chuyển vị kết cấu: Sau khi đã lựa chọn được phương án thiết kế, xác định được tải trọng tác dụng lên công trình, tiến hành xác định nội lực trong các phần tử của hệ kết cấu bằng phần mềm SAP2000. + Bảng kết quả chuyển vị : tổ hợp 1 và tổ hợp 2 TABLE: Joint Displacements Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2 R3 Text Text Text m m m Radians Radians Radians 9 TH1 Combination -1.6E-02 3.0E-03 -5.1E-03 -4.1E-04 -1.2E-03 1.9E-04 9 TH2 Combination -8.3E-03 1.2E-02 -3.6E-03 -4.3E-04 -1.2E-03 1.3E-04 10 TH1 Combination -1.4E-02 1.6E-03 -3.1E-03 4.9E-04 7.8E-04 7.7E-05 10 TH2 Combination -5.9E-03 6.6E-03 -2.8E-03 4.3E-04 7.9E-04 6.2E-05 11 TH1 Combination -1.6E-02 2.2E-03 -4.8E-03 7.3E-04 -1.3E-03 -1.2E-05 11 TH2 Combination -7.9E-03 1.0E-02 -3.3E-03 8.2E-04 -1.4E-03 -1.7E-04 12 TH1 Combination -1.3E-02 2.4E-03 -2.8E-03 -4.6E-04 1.1E-03 -1.5E-04 12 TH2 Combination -5.4E-03 7.4E-03 -2.7E-03 -3.9E-04 1.2E-03 -3.2E-04 Suy ra chuyển vị lớn nhất : Umax = -0,01156 m = 1,156 cm. III.6. Nhận xét kết quả tính : + Kết quả thu được ở đây có độ chính xác không cao do khi tính toán ta đã mô hình hoá sơ đồ tính dưới dạng khung không gian, nút liên kết cứng, liên kết giữa hệ kết cấu bên trên và môi trường xung quanh (đất) được coi là ngàm. + Việc qui tải trọng thượng tầng về tải trọng tập trung ở đỉnh KCĐ đã bỏ qua sự lệch tâm. + Việc mô phỏng các loại tải trọng tác dụng lên công trình chỉ ở mức độ gần đúng. + Chuyển vị là tương đối nhỏ, thỏa mãn tiêu chuẩn cho phép (chuyển vị cho phép là 0,5 %Hct =0,5*92/100=0,46 m = 46 cm ) PHẦN VI: KIÓM TRA CÊU KIỆN: Việc kiểm tra các phần tử kết cấu được thực hiện dựa trên tiêu chuẩn thiết kế API. Về nguyên tắc cần kiểm tra toàn bộ các phần tử của hệ, nhưng trong phạm vi đồ án này ta chỉ tiến hành kiểm tra cho một số phần tử. Việc kiểm tra được thực hiện trên các phần tử kết cấu có nội lực lớn nhất trong số các phần tử có cùng dạng liên kết, cùng tiết diện và điều kiện làm việc. Hơn nữa việc kiểm tra được thực hiện trên tiết diện nguy hiểm nhất. I. KIÓM TRA PHẦN TỬ THANH: I.1. Xác định các thành phần nội lực trong và ngoài mặt phẳng: Tiết diện của các phần tử được chọn trong đồ án đều có D/t [ 60 nên chỉ kiểm tra bền và ổn định tổng thể của các phần tử. I.2. Điều chỉnh giá trị nội lực do lệch tâm : Trong phạm vi đồ án, nội lực tính toán có thể lớn hay nhỏ hơn thực tế tuỳ thuộc vị trí thanh đó trong thực tế so với khi miêu tả trong tính toán kết cấu, do đó phải có sự điều chỉnh nội lực (Nhưng ở đây do số lượng các thanh lớn, sự điều chỉnh lại không thể theo quy luật nhất định (Và theo kết quả kiểm tra sau này đa số các thanh đều ở mức an toàn cao)), do đó trong phần kiểm tra thanh xin được bỏ qua sự điều chỉnh nội lực (Trong phần kiểm tra nút sẽ có sự điều chỉnh cụ thể), ở đây lấy hệ số điều chỉnh bằng 1. II. KIÓM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LÙC: II.1 Phần tử chịu nén: Ứng suất cho phép Fa được xác định theo công thức (3.2.2-1) tiêu chuẩn API cho các phần tử có tỷ số D/t [60 : Fa = với kl/r < Cc (3.2.2-1) Fa= với kl/r >= Cc (3.2.2-2) Trong đó: Cc = . E: Môđun đàn hồi của vật liệu (MPa). k : Là hệ số điểu chỉnh chiều dài của thanh r : Bán kính quán tính của tiết diện thanh (m). l : Chiều dài thanh (m). Fy: Giới hạn chảy của vật liệu (MPa). II.2 Phần tử chịu uốn : Ứng suất do uốn cho phép Fb được xác định theo công thức: Fb = 0.75Fy với (MPa) . (3.2.3-1a) Fb = với <£ . (3.2.3-1b) Fb = với <£ 300 . (3.2.3-1c) Trong đó: D : Đường kính ngoài của thanh (m) t : Chiều dày của thanh (m) II.3. Phần tử chịu cắt: Ứ ng suất cho phép chịu cắt : FV = 0.4.Fy (Mpa) Ứ ng suất do lực cắt : fy = (Mpa) A : Là diện tích mặt cắt (m2) V : lực cắt II.4. Phần tử chịu xoắn: Ứng cho phép chịu cắt : Fvt= 0.4.Fy. Ứng suất do mômen xoẵn Mt : (Mpa) Ip : Mômen quán tính chống xoắn (m4) II.5. Phần tử thanh chịu lực phức tạp : Việc kiểm tra phần tử chịu nhiều trạng thái ứng suất thường phức tạp và cần phải có qui phạm cụ thể hoặc phương pháp luận để đánh giá đúng sự làm việc của kết cấu. Trong phạm vi đồ án này, ta chỉ kiểm tra phần tử chịu ứng suất do lực dọc và mômen uốn gây ra. II.5.1. Phần tử thanh chịu tổ hợp ứng suất nén và uốn : Điều kiện kiểm tra như sau : (1) (2) Khi fa/Fa < 0,15, thì có thể thay thế hai công thức trên công thức sau: £ 1,0 (3) Trong đó: Fa: ứng suất nén cho phép do lực dọc được tính theo điều kiện ổn định tổng thể. fbx, fby : ứng suất do moment uốn Mỹ và My , trong và ngoài mặt phẳng gây ra. fa: ứng suất trong thanh do lực nén (N ) gây ra. Hệ sè Cm được lấy như sau : + 0.85 + 0.6 – 0.4, nhưng không nhỏ hơn 0.4, không lớn hơn 0.85. + 1 – 0.4 , hoặc 0.85 lấy giá trị nhỏ hơn. II.5.2. Phần tử thanh chịu tổ hợp ứng suất kéo và uốn: Điều kiện kiểm tra như sau : (4). Trong đó: fa: Là ứng suất do lực kéo gây ra. II.5.3. Kết quả kiểm tra: Xem chi tiết trong bảng 8,trang 100, phụ lục tính toán. III. KIÓM TRA NÓT THEO API: Kiểm tra sự làm việc của nút theo qui phạm API thực chất là tính toán liên kết giữa các thanh với nhau. Ta phải tính toán, kiểm tra các bài toán sau: Kiểm tra điều kiện bền, chọc thủng ống chính. Kiểm tra điều kiện bền ống nhánh tại nút. Kiểm tra đường hàn. III.1 Xác định các thành phần nội lực trong và ngoài mặt phẳng: Kết quả lực, ứng xuất, mô mem trong sáp là ở hệ tọa độ của thanh. Vì vậy ta phải chuyển trục tọa độ về mặt phẳng PANEL KIỂM TRA NÚT TH1 HƯỚNG NE TABLE: Element Forces - Frames Frame OutputCase CaseType P V2 V3 T M2 M3 Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m 25 TH1 Combination -7432.15 298.71 -80.087 6.598 -684.74 -1344.17 26 TH1 Combination -7748.53 -94.08 -80.087 6.598 -229.06 423.5 56 TH1 Combination -7135.4 -5.58 -80.087 6.598 623.33 -25.11 10 TH1 Combination -7080.56 8.6 -1.363 4.215 -75.14 38.65 110 TH1 Combination 15.01 11.38 -1.363 4.215 5.72 -30.9 111 TH1 Combination -78.87 20.31 -1.363 4.215 -6.35 -74.65 147 TH1 Combination -903.89 34.43 74.508 -1.633 -73.87 -134.99 164 TH1 Combination 7.933347 19.4238 74.508 -1.633 46.2051 -33.7464 185 TH1 Combination -7534.96 -58.57 74.508 -1.633 146.17 -263.59 186 TH1 Combination -352.08 10.89 -0.981 -3.794 1.09 -27.17 171 TH1 Combination -219.65 11.28 -0.981 -3.794 -1.3 -30.31 172 TH1 Combination 145.8747 -22.6611 -0.981 -3.794 17.658 -42.5754 193 TH1 Combination 124.9794 18.1485 -58.973 5.149 -24.8193 -30.411 197 TH1 Combination -160.7859 10.9872 -58.973 5.149 1.33416 -27.8604 III.2. Điều chỉnh giá trị nội lực do lệch tâm: Do sơ đồ tính trong Sap và sơ đồ làm việc thực tế của thanh là không giống nhau, cho nên ta phải tính lại nội lực thực trong thanh thông qua góc lệch b giữa trục của thanh trong sơ đồ Sap và trục thực tế của thanh. III.3. Kiểm tra chọc thủng cho nút đơn giản: Điều kiện kiểm tra như sau: Vp = t.f.sinq. Trong đó: q : Góc hợp bởi ống chính và ống nhánh. f : ứng suất dọc trục, ứng suất uốn trong mặt phẳng và ngoài mặt phẳng trong ống nhánh (tính riêng cho từng trường hợp tải trọng-đã điều chỉnh ảnh hưởng do lệch tâm). t = t/T với T là bề dày ống chính, t là bề dày ống nhánh. Ứng suất chọc thủng cho phép : Vpa = Qq. Qf. Trong đó : Fyc: giới hạn chảy của vật liệu thanh chủ. g = , D là đường kính ngoài của ống chính. Qq: hệ số kể đến ảnh hưởng của loại tải trọng và cấu tạo hình học. Qf : hệ số kể đến sự xuất hiện ứng suất dọc trục danh nghĩa trong ống chính. Qf = 1- l.g.A2 . Trong đó : l = 0.03 đối với ứng suất dọc trục của ống nhánh. l = 0.045 đối với ứng suất uốn trong trong mặt phẳng ống nhánh. l = 0.021 đối với ứng suất uốn nằm ngoài mặt phẳng ống nhánh. A = : ứng suất dọc trục, ứng suất uốn trong mặt phẳng và uốn ngoài mặt phẳng ống chính. Qf = 1.0 khi tất cả ứng suất thớ ngoài của ống chính là ứng suất kéo. Giá trị cụ thể được tra trong bảng 4.3.1-1 trang 49 – API. Điều kiện để thanh không bị chọc thủng : Để thanh không bị chọc thủng phải thỏa mãn đồng thời 2 bất phương trình sau: . (1). . (2). Nót 29 Nót 53 Nót giao cắt giữa ống chính và ống nhánh NÉI LỰC THANH TABLE: Element Forces - Frames Frame OutputCase CaseType P V2 V3 T M2 M3 Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m 25 TH1 Combination -7432.15 298.71 -80.087 6.598 -684.74 -1344.17 26 TH1 Combination -7748.53 -94.08 -80.087 6.598 -229.06 423.5 56 TH1 Combination -7135.4 -5.58 -80.087 6.598 623.33 -25.11 10 TH1 Combination -7080.56 8.6 -1.363 4.215 -75.14 38.65 110 TH1 Combination 15.01 11.38 -1.363 4.215 5.72 -30.9 111 TH1 Combination -78.87 20.31 -1.363 4.215 -6.35 -74.65 147 TH1 Combination -903.89 34.43 74.508 -1.633 -73.87 -134.99 164 TH1 Combination 7.933347 19.4238 74.508 -1.633 46.2051 -33.7464 185 TH1 Combination -7534.96 -58.57 74.508 -1.633 146.17 -263.59 186 TH1 Combination -352.08 10.89 -0.981 -3.794 1.09 -27.17 171 TH1 Combination -219.65 11.28 -0.981 -3.794 -1.3 -30.31 172 TH1 Combination 145.8747 -22.6611 -0.981 -3.794 17.658 -42.5754 193 TH1 Combination 124.9794 18.1485 -58.973 5.149 -24.8193 -30.411 197 TH1 Combination -160.7859 10.9872 -58.973 5.149 1.33416 -27.8604 Kết quả từ excel: TấN NÚT ỐNG CHÍNH ỐNG NHÁNH GểCq THANH CHỮ 110 50.7 Y 111 50.7 Y 29 25 147 90 T 26 164 90 T 185 50.7 Y 186 50.7 Y 171 90 T 53 56 172 90 T 10 193 50.7 Y 197 50.7 Y Vax Vb in Vb out Vpx Vp in Vp out Điều kiện 1 Điều kiện 2 Kết Quả 3.50 0.22 -1.17 168556 329148 170677 4.719E-11 2.517E-05 OK -18.42 -0.24 -2.82 168556 329147 170677 2.734E-10 -9.87E-05 OK -271.70 -3.06 -5.60 168556 329147 170677 1.162E-09 -0.00159 OK 2.38 1.92 -1.40 168556 329148 170678 1.011E-10 2.055E-05 OK -1759.52 5.52 -9.96 168556 329147 170677 3.684E-09 -0.0104 OK -82.22 0.04 -1.03 168558 329153 170679 3.617E-11 -0.000484 OK -66.02 -0.05 -1.26 168558 329153 170679 5.425E-11 -0.000387 OK 43.85 0.73 -1.77 168558 329153 170679 1.119E-10 0.0002669 OK 29.18 -0.94 -1.15 168556 329147 170677 5.34E-11 0.0001778 OK -37.55 0.05 -1.05 168558 329153 170679 3.803E-11 -0.000219 OK Nhận xét : Các nút có khả năng chọc thủng lớn nhất được kiểm tra là thỏa mãn điều kiện không bị chọc thủng. Do đó không cần phải gia cố các nút.Kết quả chi tiết trong bảng 9, trang 105 phần phụ lục tính toán. PHẦN VI. THIÕT KÕ NÒN MÃNG I. LÝ THUYÕT TÝNH TOÁN MÃNG CỌC: Cọc trong KCCD CTBCDBT làm bằng thép ống, được tổ hợp từ nhiều đoạn cọc. Phương pháp hạ cọc bằng búa đóng, bằng khoan + bơm trám. Nguyên lý làm việc của móng cọc dựa trên ma sát giữa bề mặt cọc và đất nền (cọc ma sát) hoặc ma sát giữa cọc với đất nền cộng với sức kháng mũi cọc. Sự làm việc của cọc trong ống trong đất là rất phức tạp do các nguyên nhân: Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của nền là phi tuyến Tính chất cơ lý của đất là không đồng nhất, thường thay đổi theo độ sâu Mô tả gần đúng sự làm việc của cọc trong nền đất gặp khó khăn do khối lượng tính toán thường tăng lên rất lớn. Mặt khác việc xác định tính chất cơ lý của các lớp đất do các phương pháp thí nghiệm khác so với sự làm việc thực tế của đất. Ngày nay sự phát triển của khoa tính toán và công nghệ tin học cho phép hoàn thiện mô hình tính toán cọc và nền làm việc đồng thời. Trong phạm vi đồ án này ta chỉ tính toán sức chịu tải cho trường hợp cọc chịu nén và cọc chịu nhổ. Tuy nhiên trên thực tế với công trình biển cọc không chỉ chịu tải trọng dọc trục mà còn chịu cả tải trọng ngang. I.1. BÀI TOÁN CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG: Khi chịu tải trọng ngang, cọc sẽ chuyển vị và đất sẽ bị tác dụng bởi lực nén phân bố trên cọc. Cũng như sự biến dạng của cọc, lực tác động giữa đất và cọc có giá trị lớn nhất tại vùng trên mặt đất và giảm dần theo độ sâu cọc. Lực tác động ngang có thể làm một phần đất trên cùng bị chảy dẻo. Để xác định được phản ứng của cọc trong bài toán này thì không những cần mô tả bằng giải tích phản ứng lực của cọc ở phần đã chảy dẻo mà còn cả phần cọc nằm trong phần đất bên dưới vùng chảy dẻo. Giải bài toán này sẽ xác định được quan hệ giữa chuyển vị và áp lực hông của đất theo phương ngang. Xây dựng đường cong (P-Y) cho từng loại đất. Khả năng chịu tải trọng ngang của đất Pu được xác định theo quy phạm API tuỳ theo từng loại đất. Đối với đất sét mềm - Khi 0£ X£ Xr: - Khi X ³ Xr: Trong đó: pu: sức chịu tải ngang tối đa của đất (kPa) c: lực dính của đất (kPa) g: trọng lượng riêng của đất D: đường kính ngoài của cọc J: hệ số kinh nghiệm không thứ nguyên, J = 0.25 ¸ 5, được xác định chính xác tại hiện trường X: độ sâu bên dưới mặt đất Xr: độ sâu từ mặt đất đến đáy vùng lớp đất có cường độ giảm Đường cong biểu diễn quan hệ giữa p và y, trong đó: p: sức kháng thực của nền y: chuyển vị tại điểm đang xét Đường cong (p-y) được xây dựng theo bảng sau: p/pu 0 0.5 0.72 1.0 >1.0 y/yc 0 1.0 3.0 8.0 ¥ Trong đó: Yc = 2.5ecD (mm) ec: chuyển vị của nền khi ứng suất tác dụng bằng 1/2 ứng suất max. Tính được pu, yc sẽ xây dựng được đường cong (p-y) cho từng lớp đất Đối với đất cát Quan hệ (p-y) được biểu diễn qua phương trình sau: Trong đó: H: chiều sâu của điểm đang xét A: hệ số kể đến sự làm việc của tải trọng: + Tĩnh tải A = (3 ¸ 0.8H/D) + Tải có chu kỳ A = 0.9 K: xác định theo hình 6.8.7-1 quy phạm API, được coi là một hàm của góc ma sát trong pu: sức chịu tải tối đa của lớp đất được xác định như sau: pu = min(pus, pud) pus = (C1.H + C2.D).g.H pud = C3.D.g.H C1, C2, C3: các hệ số được xác định từ hình 6.8.6-1, phụ thuộc góc ma sát trong của cát. I.2. Bài toán sức chịu tải dọc trục: Trong phần này chỉ tính cọc chịu tải trọng dọc trục. Sơ đồ chịu tải của cọc trong đất như sau: + Xét sơ đồ chịu tải của cọc trong đất như sau: Sơ đồ chịu tải của cọc trong đất. Chiều sâu thực tế của cọc trong đất không phải là chiều sâu từ mặt đáy biển xuống mũi cọc, mà là chiều sâu mà tồn tại ma sát giữa đất và thân cọc. Như vậy chiều dài thực tế làm việc của cọc trong đất được tính bằng phần chiều dài của cọc tính từ đáy biển xuống đến mũi cọc trừ đi phần Z0 là phần chiều dài cọc không làm việc do kể đến: + Vùng đất mặt bị phá hoại do quá trình thi công hoặc do tác dụng của tải trọng ngang. + Hiện tượng xói mòn. ở đây Z0 được lấy như sau: + Z0 min = Dcọc + Z0 max = 6.Dcọc; Các cọc trong công trình biển cố định là các cọc vành khuyên, được thi công bằng phương pháp đóng; vì vậy khi tính toán cần xác định được là trường hợp này cọc coi như bịt đầu hay không bịt đầu. Như hình vẽ trên, trường hợp 1 cọc bịt đầu, trường hợp 2 cọc không bịt đầu. II.2.1. Trường hợp cọc chịu nén: Sức chịu tải tổng thể của cọc chịu nén: Trong đó: Qf: sức kháng bên do lực ma sát gây ra, được xác định như sau: Trong đó: : ma sát đơn vị thành ngoài cọc : diện tích xung quanh thanh ngoài của cọc trong phân tố đất thứ i + QP1: sức kháng mũi tính với sơ đồ (1)-Giả thiết cọc bịt kín đầu. Trong đó: Ap = Awp + Asp Ap : tổng diện tích tiết diện tại mũi cọc. Awp : diện tích mặt cắt tiết diện cọc. Asp : diện tích tiết diện lõi đất (đất trong cọc). + QP2 : sức kháng mũi tính với sơ đồ (2) – sơ đồ cọc hở đáy. Trong đó : : ma sát đơn vị trong thành cọc. : diện tích xung quanh thành trong của cọc trong phân tố đất thứ i + W’: trọng lượng của cọc chiếm chỗ đất. Trong đó : gp : trọng lượng riêng của vật liệu làm ống. gs : trọng lượng riêng của đất. Điều kiện để cọc đủ sức chịu tải: N -max : lực nén lớn nhất tại đầu cọc SF : hệ số an toàn (SF =1.5 - 2) Tóm lại: Khi tính toán sức chịu tải cọc khi chịu nén cần xác định cho đúng trường hợp cọc bịt đầu hay không bịt đầu. + Cọc được coi là bịt đầu khi Qp1< Qp2. + Cọc được coi là không bịt đầu khi Qp1> Qp2. + Trong cả hai trường hợp bịt đầu và không bịt đầu, khả năng chịu lực chống đầu cọc luôn được lấy bằng giá trị nhỏ hơn một trong hai giá trị Qp1 và Qp2. II.2.2. Trường hợp cọc chịu kéo: Sức chịu tải tổng thể của cọc chịu kéo: Trong đó: + W’’: trọng lượng cọc đã trừ đi đẩy nổi cộng với toàn bộ lõi đất trong cọc. gb: trọng lượng riêng đẩy nổi, được xác định như sau : gw : trọng lượng riêng của nước : tỷ trọng của đất e : hệ số rỗng của đất Nếu chỉ có một lớp đất đồng nhất và tiết diện cọc không thay đổi ta có : + Qf : được xác định theo (3.2) Trong đó: fo: ma sát đơn vị thành ngoài cọc (được xác định ở mục V.1.2). l : chiều dài làm việc của cọc . U0: diện tích xung quanh mặt ngoài của cọc (mặt bên). Điều kiện để cọc đủ sức chịu tải: N+max : lực kéo lớn nhất tại đầu cọc SF : hệ số an toàn (SF =1.5 - 2) II.3. Xác định các đại lượng phục vụ tính toán: II.3.1. Lực ma sát đơn vị giữa thành cọc và nền đất : + Đối với đất dính : f = a.Cu Trong đó: a: hệ số không thứ nguyên. Cu: cường độ kháng nén không thoát nước. Hệ số không thứ nguyên a được xác định theo công thức sau : a = (nếu y£1.0) a= (nếu y>1.0) Điều kiện khống chế a1 thì lấy a=1) Giá trị của y được tính như sau: y= tính cho điểm đang xét. p0=ågi.Hi Trong đó: p0: là áp lực đất hiệu quả tại vị trí tính toán. gi : trọng lượng riêng đẩy nổi của lớp phân tố đất thứ i. Hi : chiều dày lớp đất thứ i. Với đất dính thì ma sát đơn vị trong thành cọc và ngoài thành cọc bằng nhau (fi=fo). + Đối với đất rời: f = K.p0.tgd Trong đó : K : hệ số áp lực ngang của đất vào cọc, với cọc đóng không bịt đầu k = 0,8; với cọc đóng bịt đầu k = 1. p0: áp lực hiệu quả tại điểm đang xét. d: góc ma sát giữa thành cọc và đất. Có thể tính sơ bộ : d = ( là góc ma sát trong của đất ). fo: không vượt quá fgh, nếu vượt quá thì lấy fo = fgh. II.3.2 Lực kháng mũi đơn vị tại đầu cọc: a. Trường hợp cọc chịu nén: + Đối với đất dính: q= 9. Trong đó: : cường độ kháng nén không thoát nước. + Đối với đất rời: q=p0.Nq Trong đó: Nq: Hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát d ; tra bảng 6.4.3 -1 trang 59 – qui phạm API. Góc ma sát giữa cọc và đất nền d (độ) Giá trị lớn nhất của lực ma sát bề mặt fgh (KPa) Giá trị Nq Giá trị lớn nhất của lực kháng mũi cọc (KPa) 15 47.8 8 1.9 20 67.0 12 2.9 25 81.3 20 4.8 30 95.7 40 9.6 35 114.8 50 12.0 b.Trường hợp cọc chịu nhổ: Cách tính tương tự như đối với cọc chịu nén nhưng không kể đến lực chống đầu cọc. II. TÝNH TOÁN MÃNG CỌC: +Xác định sức chịu tải của cọc: hướng NE Ta chỉ cần kiểm tra cho trường hợp tổ hợp tải trọng cho nội lực đầu cọc lớn nhất, trường hợp tổ hợp theo hướng NE Kết quả tính toán cho thấy công trình có 2 cọc chịu nén,2 cọc chịu nhổ. TABLE: Element Forces - Frames Frame Station OutputCase CaseType P V2 V3 T M2 M3 Text m Text Text Ton Ton Ton Ton-m Ton-m Ton-m 16 6.024 TH1 Combination -430.7 1.5 4.9 3.6 -40.2 5.8 17 6.053 TH1 Combination 87.4 -39.0 -4.2 -3.7 7.1 65.3 Cọc chịu nén có lực nén lớn nhất là N = -430,7 (T) Cọc chịu nhổ có lực kéo lớn nhất là N = 87,4 (T) Theo kết quả tính toán trong bảng phụ lục ta có : Các cọc chịu nén, chịu nhổ đều thoả mãn điều kiện sức chịu tải. Vậy chọn chiều sâu hạ cọc 30 (m) là thoả mãn. Trường hợp cọc chịu nén: Sức chịu tải của cọc là: 511,46T > N-max=430,7 T Trường hợp cọc chịu nhổ: Sức chịu tải của cọc là: 430,85T >N+max=87,4 TKết quả tính toán chi tiết được trình bày trong bảng 10,trang 109, phần phụ lục. PHẦN VII.THI CÔNG: Việc lựa chọn phương pháp thi công chế tạo và lắp dựng KCĐ dựa trên các nguyên lý sau: Đảm bảo chất lượng: các liên kết, các mối hàn phải đảm bảo chất lượng theo đúng thiết kế vì nếu có sai sót thì rất khó khắc phục và gây tổn thất lớn về con người, kinh tế, môi trường,… Đảm bảo hàm lượng các công việc dưới thấp càng nhiều càng tốt Đảm bảo tiến độ, độ an toàn và tính kinh tế. Phải đảm bảo tính khả thi, phải có sẵn các thiết bị thi công hoặc có thể thuê được các thiết bị phục vụ thi công. I.1/ Lựa chọn phương án thi công chế tạo và lắp dựng KCĐ. I.2.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG HẠ THUỶ . Ph­¬ng ¸n thi c«ng h¹ thuû H¹ thuû b»ng ph­¬ng ph­¬ng ph¸p kÐo tr­ît xuèng xµ lan H¹ thuû b»ng xe trailer H¹ thuû b»ng ph­¬ng ph¸p cÈu n©ng I.3 LÙA CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG VẬN CHUYỂN ĐÁNH CHÌM Ph­¬ng ¸n thi c«ng VËN CHUYÓN §¸NH CH×M §¸NH CH×M KC§ B»NG CÈU NæI §¸NH CH×M KC§ Tõ XµLAN BµN XOAY II : LẬP QUY TRÌNH THI CÔNG: II.1 :QUY TRÌNH THI CÔNG CHẾ TẠO VÀ LẮP DỰNG Được thể hiện chi tiết trong bản vẽ, bao gồm các bước sau : Bước 1 1, Chế tạo các khối bê tông của đường trượt 2, Tập chung vật liệu chế tạo máng trượt ,giá đỡ cắt ống 3, Bố chí giá đỡ và chế tạo panel 1 & 2 Bước 2 1, Quay lật panel 1và di chuyển đến đường trượt 2, Chế tạo Diafragm Bước 3 1, Cố định bằng hệ thống thanh chống 2, Chế tạo các Diafragm còn lại Bước 4 Lắp đặt Diafragm vào vị trí Bước 5 1, Quay lật panel B 2, Cố định panel B bằng hệ thông thanh chống Bước 6 Chế tạo phần mở rộng chân đế Bước 7 Hoàn thiện KCĐ II .2 QUY TRÌNH THI CÔNG HẠ THUỶ TỪ ĐƯỜNG TRƯỢT XUỐNG SL: Phương pháp hạ thuỷ khối chân đế xuống sà lan mặt boong bằng đường trượt dùng phổ biến đối với các khối chân đế có kích thước và trọng lượng lớn. Khối chân đế được chế tạo sẵn trên đường trượt có cùng kích thước với đường trượt trên sà lan mặt boong - đường trượt trên sà lan mặt boong đồng thời dùng làm đường trượt để đánh chìm khối chân đế tại địa điểm xây dựng. II .2 .1 Công tác chuẩn bị: Chuẩn bị đường trượt, hệ thống tời kéo, puli, máng trượt, trạm lặn,... Đối với sà lan mặt boong yêu cầu là sà lan chuyên dụng, hệ thống đường trượt trên sà lan mặt boong giống như đường trượt trên bãi lắp ráp và được bố trí hệ thống giá đỡ cũng như đường trượt phù hợp với sơ đồ kết cấu chịu lực của sà lan. Nếu trí hệ thống giá đỡ cũng như đường trượt không được bố trí phù hợp với sơ đồ kết cấu chịu lực của sà lan thì cần thiết phải cấu tạo một hệ kết cấu gia cường để truyền lực vào kết cấu chịu lực của sà lan mặt boong, tránh gây ứng suất cục bộ phá hỏng mặt boong. Hệ thống nước dằn trong sà lan mặt boong phải đảm bảo hoạt động trong điều kiện dằn được từng khoang hoặc dằn đồng thời các khoang hoặc bơm từ khoang nọ sang khoang kia trong sà lan mặt boong nhằm điều chỉnh mớn nước cho sà lan mặt boong phù hợp với từng trường hợp cụ thể trong quá trình hạ khối chân đế lên sà lan mặt boong sao cho trong mọi trường hợp không xay ra hiện tượng sà lan bị nghiêng ngang hoặc nghiêng dọc. Dùng tầu dịch vụ kéo sà lan mặt boong vào vị trí sao cho trùng khớp giữa đường trượt của sà lan mặt boong và đường trượt của bãi lắp ráp. Giữ cố định sà lan mặt boong bằng các dây chằng buộc với bờ và các dây neo giữ của tầu kéo, sao cho sà lan mặt boong được ổn định khi kéo khối chân đế lên sà lan mặt boong. II .2.2 Quy trình hạ thuỷ khối chân đế Quy trình hạ thuỷ khối chân đế lên sà lan mặt boong dùng đường trượt được thể hiện trên hình vẽ..., các bước điều chỉnh lượng nước dằn trong sà lan mặt boong để cân bằng sà lan mặt boong trong quá trình nhận tải từ khối chân đế được xác định cụ thể tuỳ thuộc vào kích thước cụ thể của khối chân đế và sà lan mặt boong, như sau: Bước 1: Tải trọng khối chân đế hoàn toàn trên đường trượt; Bước 2: Một phần tải trọng khối chân đế đã đưa ra ngoài đường trượt, sà lan mặt boong chưa nhận tải Bước 3: Sà lan mặt boong đã nhận một phần tải trọng từ khối chân đế; Bước 4: Tiếp tục đẩy khối chân đế lên sà lan mặt boong, khi sà lan mặt boong có xu hướng bị nghiêng dọc thì dừng lại Bước 5: Điều chỉnh hệ thống nước dằn trên sà lan mặt boong để sà lan mặt boong trở lại trạng thái ban đầu; Bước 6: Tiếp tục đẩy khối chân đế lên sà lan mặt boong như bước 4 và điều chỉnh nước dằn như bước 5 cho đến khi khối chân đế được đẩy hoàn toàn lên sà lan mặt boong sao cho trọng tâm của KCĐ trùng với trọng tâm của sà lan Sau khi đẩy hoàn toàn khối chân đế lên sà lan mặt boong, tiến hành liên kết cứng khối chân đế với sà lan mặt boong bằng cách hàn các bản mã và thép ống theo thiết kế. Được thể hiện chi tiết trong bản vẽ II.3 QUY TRÌNH THI CÔNG VẬN CHUYỂN VÀ ĐÁNH CHÌM BẰNG SÀ LAN: II.3.1 Quy trình thi công vận chuyển trên biển: - Sau khi hạ thuỷ an toàn từ bãi lắp ráp xuống phương tiện nổi người ta liên kết khối chân đế với sà lan bằng các thanh chống và mối hàn - Chờ đợi thời tiết thuận lợi cho quá trình vận chuyển - Sử dụng 2 tàu SAO MAI , tàu dẫn hướng ,tàu kéo và tàu lái đuôi để vận chuyển khôi chân đế cùng sà lan ra toạ độ thiết kế. Cố định sà lan khối chân đế tại vị trí đánh chìm bằng các tàu kéo và hệ thống neo. II.3.2 Đánh chìm khối chân đế từ sà lan mặt boong không dùng cẩu Đối với phương án này, ở đuôi sà lan có lắp một loại bàn xoay chuyên dụng với mục đích khi trọng tâm của khối chân đế nằm ra ngoài trọng tâm của bàn xoay thì bàn xoay sẽ xoay một góc nhỏ và đẩy khối chân đế từ từ trượt xuống biển. Nhờ sự hỗ trợ của lực đẩy nổi tác dụng lên phần khối chân đế ngập nước làm cho sà lan không bị nghiêng một góc quá lớn và vẫn đảm bảo ổn định vị trí. Trong nhiều trường hợp có thể dằn nước vào sà lan tạo độ nghiêng dọc cho sà lan nhằm tạo điều kiện cho khối chân đế trượt khỏi sà lan dễ dàng hơn. Sau khi khối chân đế trượt hoàn toàn khỏi sà lan, do trọng tâm khối chân đế gần phía đáy nên khối chân đế xoay nổi đứng theo chiều thuận. Quá trình đánh chìm khối chân đế từ sà lan mặt boong không dùng cầu được thể hiện trong bản vẽ: KCĐ được dịch chuyển về phía bàn xoay KCĐ được bàn xoay đẩy khỏi vị trí cân bằng KCĐ tự trượt xuống KCĐ ở trạng thái tự nổi Dùng cẩu nổi và dằn nước vào ống chính để điều chỉnh KCĐ Điều chỉnh lại khối chân đế II.4. QUY TRÌNH ĐÓNG CỌC Việc đóng cọc được chia thành hai giai đoạn: II.4.1 Đóng cọc để cố định tạm thời khối chân đế: Cố định tạm khối chân đế bằng cách đóng tạm thời hai cọc chính ở vị trí có cọc ở điểm cao nhất. Cọc đóng tạm thường đóng từ 50% đến 60% độ sâu thiết kế. Sau khi đóng cọc tạm thời, dùng cẩu hoặc kích thuỷ lực chuyên dụng để điều chỉnh cân bằng khối chân đế, sau khi đo đạc để chỉnh cân bằng mặt trên khối chân đế theo thiết kế, tiến hành hàn tạm thời khối chân đế với các cọc đã đóng tạm. Đưa các cọc còn lại vào các ống chính để đóng đến độ sâu thiết kế. II.4.2 Cố định vĩnh viễn khối chân đế: Dùng búa máy để đóng tất cả các cọc theo thiết kế. Việc đóng cọc được dừng lại khi cọc được đóng đạt độ chối thiết kế. Hàn cố định cọc đã đóng với các ống chính của khối chân đế. Liên kết cố định cọc với ống chính. II.4.2 Quy trình đóng cọc chưa lồng sẵn trong ống chính: + Thứ tự đóng cọc. Sau khi định vị KCĐ ta tiến hành kiểm tra cao trình đỉnh của 8 ống chính, cọc đầu tiên sẽ được đóng ở vị trí ống chính cao nhất. Tiếp tục công tác đóng cọc tại vị trí đối xứng theo đường chéo với ống cọc được đóng trước đó. Bước 1: Cẩu đoạn cọc số 1 lồng vào ống chính cho tới khi cọc nhô cao hơn ống chính từ 1,5m đến 2m, dừng lại, hàn cố định tạm thời cọc với ống chính. Bước 2: Cẩu đoạn cọc thứ hai nối ghép với đầu cọc vừa lồng vào trong ống chính. Kiểm tra độ đồng tâm giữa đoạn cọc thứ hai và đoạn cọc thứ nhất. Hàn nối đoạn cọc thứ hai với đoạn cọc thứ nhất. Kiểm tra đường hàn theo thiết kế. Bước 3: Cắt bỏ liên kết giữa đoạn cọc thứ nhất và ống chính. Hạ cả hai đoạn cọc vào trong ống chính. Tiếp tục nối cọc cho đến khi mũi cọc chạm đất. Bước 4: Cẩu lắp búa lên đầu cọc. Kiểm tra độ đồng tâm giữa pít tông của búa với cọc. Đóng hết đoạn cọc đến khi đỉnh cọc cách mặt trên của khối chân đế từ 1,5m đến 2m, dừng lại, tiếp tục nối và đóng đoạn cọc tiếp theo cho đến khi đạt độ sâu và độ chối thiết kế 5mm. + Nếu độ nghiêng của KCĐ lớn hơn phạm vi cho phép, phải dùng cẩu nhấc góc thấp lên để chỉnh lại độ nghiêng. + Nếu độ nghiêng của KCĐ nằm trong phạm vi cho phép, ta tiến hành chèn cọc. Bước 5: Sau khi chèn cọc xong thì tiến hành bơm trám xi măng. Chờ cho khi vữa đông cứng đến cường độ yêu cầu, dùng máy thuỷ bình đo cao trình cần thiết của đỉnh cọc rồi tiến hành cắt đầu cọc bằng máy hàn Axetylen. Vị trí cắt đầu cọc cách đầu ống chính một khoảng 500 mm. CÁC BÀI TOÁN (BT) TRONG QUÁ TRèNH THI CÔNG: 2 4 5 6 III. tiến độ thi công: I. TỔNG HỢP VẬT TƯ THIẾT BỊ, PHƯƠNG TIỆN SỬ DỤNG TRONG CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP DÀN BK: 1. Khối lượng vật liệu thép ống cần thiết cho sản xuất KCĐ. Theo bảng thống kê vật liệu đã thống kê trong các bản vẽ ta có kết quả sau: Khối lượng thép dùng trong chế tạo chân đế: TABLE: Material List 2 - By Section Property Section ObjectType NumPieces TotalLength TotalWeight Text Text Unitless m Ton 660X17.5 Frame 24 173.5428537 48.11547187 711X17.5 Frame 20 133.184514 39.85704329 711X20.6 Frame 4 97.50018895 34.19324314 762X17.5 Frame 20 155.379689 49.91876505 762X20.6 Frame 4 110.3722552 41.56679624 813X17.5 Frame 27 271.6013277 93.23456637 813X20.6 Frame 20 382.4670789 153.9474785 OTD Frame 34 468.3299391 1286.502047 1.2. Khối lượng thép chế tạo cọc: + Theo tính toán cọc ta chọn chiều dài mỗi cọc là 124m. Thép làm cọc là loại thép f1219*25,4. -khối lượng thép một cọc là: 124x0,9613 = 119,2tấn Tổng khối lượng bốn cọc là: 476,8 tấn. 1.3. Khối lượng thép chế tạo phần khung nối: Trọng lượng khung nối: TT Chủng loại L Sè thanh(m) Trọng lượng đơnvị(T/m) Trọng lượng(T) 1 1219*25.4 9 4 0,961 34,61 2 711*20,6 8 2 0,351 5,611 3 711*20,6 9,86 2 0,351 6,916 4 660*17,5 10,76 2 0,277 5,965 5 660*17,5 16,76 2 0,277 9,292 Tổng trọng lượng(T) 62,39 Theo bảng thống kê khung nối ta có khối lượng khung nối là 62,39 tấn. 1.4. Tổng khối lượng thép để chế tạo khối chân đế SP = P (chân đế) + P (khung nối) = 1655 tấn. 2. Các loại thiết bị phương tiện để thi công dàn BK. 2.1. Thi công trên bãi lắp ráp - Dùng phương tiện ô tô, xe nâng, cẩu DATANO, cẩu DEMAG CC-600, cẩu DEMAG CC-2000, cẩu DEMAG CC- 4000. - Các loại thiết bị: Máy hàn, máy cắt, máy mài, máy phun cát, phun sơn, máy nén khí. 2.2. Thi công trên biển - CÈu Trường Sa - Xà lan - Các tầu dịch vụ: Sao Mai 1, Sao Mai 2. - Các loại thiết bị phục vụ bơm trám: Máy trộn xi măng, thiết bị bơm, đường ống bơm trám. - Các thiết bị phục vụ đóng cọc: Búa đóng cọc, thiết bị định tâm, giá đóng cọc... - Thiết bị dùng để định vị khối chân đế(máy kinh vĩ, máy thủy bình), máy hàn Axetylen để cắt cọc. - Các thiết bị phục vụ công tác lặn dưới nước. II. TỔ CHỨC XÂY DÙNG, TIÕN ĐỘ THI CÔNG: Mục đích: - Tổ chức xây dựng và tiến độ thi công nhằm cân đối, điều chỉnh, phân phối nhân lực một cách hợp lý trong thời gian thi công công trình. - Căn cứ vào tính kinh tế trong thời gian hoàn thành dự án công trình, căn cứ vào định mức về thời gian hoàn thành các công việc ngoài khơi và thông số đặc tính của các phương tiện nổi, ta có kế hoạch đi biển của phương tiện nổi. - Số lượng công nhân trực tiếp tham gia công tác thi công trung bình từ 200¸ 300 người cùng các cán bộ kỹ thuật chỉ huy thi công và bộ máy quản lý điều hành công tác thi công. - Việc tổ chức nhân lực đòi hỏi phải có sự phối hợp nhịp nhàng giữa các công đoạn thi công. Các bộ phận xe máy, con người và các vật tư thiết bị để có thể làm tăng tiến độ thi công công trình. - Trong quá trình thi công có nhiều công việc được tiến hành song song với nhau. Vì vậy cần phải phân bổ nhân công một cách hợp lý. 1. Tổ chức nhân lực thi công trên bờ. 1.1. Chuẩn bị mặt bằng. Theo kinh nghiệm thực tế thì việc dọn mặt bằng thường được bố trí 2 tổ công nhân mỗi tổ 14 người làm việc trong 5 ngày. Tổng số công lao động: 140 công. 1.2. Tiếp nhận và vận chuyển vật liệu. - Khối lượng thép cần vận chuyển: 1655 tấn. Theo kinh nghiệm thì bố trí 30 người làm việc trong vòng 10 ngày có sự trợ giúp của ôtô, cẩu và xe nâng. - Tổng số công lao động: 300 công. - Sè xe nâng: 3 chiếc loại 3,5 tấn. - Cẩu TANADO 2 chiếc. - Cẩu DEMAG CC-600 1 chiếc. - Ôtô trọng tải 10 tấn: 2 chiếc. 1.3. Chế tạo giá đỡ. + Khối lượng công tác gia công hàn chế tạo giá đỡ: 160TÊn Theo định mức 54/ BXD – VKT quy định cho danh mục này là 20 công/1tấn khối lượng công việc. Tổng số công lao động để chế tạo giá đỡ là: 20.160 = 3200 công. - Dự kiến thời gian làm việc trong 32 ngày vì vậy mỗi ngày cần đạt được 100 công lao động. Số nhân công cần thiết là 100 người, chia làm 4 đội. 1.4. Chế tạo KCĐ. Tổng khối lượng KCĐ là 1655tấn. Theo định mức 54/ BXD – VKT quy định cho danh mục này là 24 công cho 1 tấn khối lượng.Vậy số ngày công cần thiết để chế tạo KCĐ là: 24x1655 = 39720 công. - Thời gian chế tạo KCĐ dự kiến là 4 tháng (120ngày). Số công nhân cần mỗi ngày là: 39720/120 = 331 người. - Đội sản xuất có 4 đội, mỗi đội gồm 55 người tham gia sản xuất các hạng mục khác nhau của KCĐ. 1.5. Chế tạo khối thượng tầng(KTT). - Khối TT có khối lượng là 568 tấn. - Theo định mức 54/ BXD – VKT quy định cho danh mục này là 28công/1 tấn khối lượng. Tổng số ngày công: 28*568 = 15904 công. - Dự kiến thời gian chế tạo KTT là 100 ngày Þ Số nhân công cần thiết trong mỗi ngày là: 15904/100 = 160 người. Số công nhân này được chia thành 4 đội, mỗi đội gồm có 40 người. 1.6. Lắp đặt giá đỡ. Theo định mức của PTSC đối với công việc này là: 3công/1tấn khối lượng. Số công lao động cần là: 2 x160 = 320 công. - Dự kiến làm việc này trong 5 ngàyÞ số nhân công mỗi ngày cần: 480/5 = 96 người. 1.7. Chế tạo giá cập tầu . - Dự kiến chế tạo giá cập tầu trong thời gian 45 ngày với sự tham gia làm việc của 30 người. - Tổng số công lao động cần thiết cho phần việc này là: 45x30 = 1350 công. 1.8. Lắp Protector. - Tổng khối lượng của Protector chống ăn mòn cho công trình là 17760 kg hay 17,76 tấn. - Theo định mức của PTSC cho công tác này là 5 công/ 1 tấn khối lượng. - Số ngày công lao động cần: 5x17,76 @ 90 công. + Paker có 4 chiếc, số công lao động cần thiết để lắp Paker là 30 công. Dự kiến tiến hành công việc này trong 5 ngày, số công nhân cần cho mỗi ngày là: 120/5 = 24 người. 1.9. Chế tạo cọc. - Khối lượng cọc cần chế tạo là: 476,8 tấn. - Định mức quy định cho công việc này là: 3công/1tấn khối lượng. Số ngày công lao động cần là: 3x476,8 = 1430 công. - Dự kiến công việc này làm trong 60 ngày, số nhân công mỗi ngày cần là: 1430/60 = 24người. Biểu thời gian và nhân lực cho công tác thi công trong bê: Thứ tù Tên công việc Số công LĐ Số người Số ngày 1 Chuẩn bị mặt bằng 140 28 5 2 Tiếp nhận và vận chuyển vật liệu 300 30 10 3 Chế tạo giá đỡ 3200 100 32 4 Lắp đặt giá đỡ 480 96 5 5 Chế tạo KCĐ 39720 331 120 6 Chế tạo KTT 16000 160 100 7 Chế tạo giá cập tầu 1350 30 45 8 Lắp Protector và Paker 120 24 5 9 Chế tạo cọc 1430 24 52 Tổng 62740 Tổng số công xây dựng trên bờ: 62740công 2. Tổ chức nhân lực thi công trên biển. 2.1. Hạ thuỷ KCĐ và các đoạn cọc xuống phương tiện nổi. - Tổng khối lượng kết cấu là 1433 tấn. Theo kinh nghiệm của XNLD VietsovPetro thì cần 45 người làm việc trong 4 ngày với sự trợ giúp của các loại cẩu. 2.2. Vận chuyển KCĐ và cọc đến vị trí xây dựng. - Công việc vận chuyển được thực hiện liên tục trong 2 ngày. Theo kinh nghiệm của XNLDDK VietsovPetro thì công việc này cần 120 ngày công. Bố trí 60 người làm việc. 2.3. Đánh chìm KCĐ. Công việc này được tiến hành trong 1 ngày với sự trợ giúp của cẩu Hoàng Sa. - Theo kinh nghiệm của LDDK VietsovPetro thì công việc này cần 40 nhân công làm việc trong 1 ngày. 2.4. Đóng cọc và cố định KCĐ. - Tổng số cọc cần đóng là 4 cọc. Theo định mức của liên doanh VietsovPetro thì thời gian đóng được 1 cọc là 1 ngày với sự làm việc của 40 nhân công và sự trợ giúp của cẩu Trường Sa. - Tổng số công lao động cần là: 1x4x40 = 160 công. 2.5. Hạ thuỷ KTT, giá cập tầu và các thiết bị khác. - Số công lao động cần thiết là 100 công, bố trí 50 người làm việc trong 2 ngày. 2.6. Vận chuyển KTT, giá cập tầu ra vị trí xây dựng công trình. Tổng số công lao động : 50 công Thời gian để thực hiện công việc (vận chuyển và định vị tại vị trí xây dựng) là 2 ngày. Số nhân công cần là: 25 người. 2.7. Lắp đặt KTT, giá cập tầu và các thiết bị công nghệ. Công việc được tiến hành trong 15 ngày với sự làm việc của 40 người. 2.8. Công tác hoàn thiện, bàn giao công trình. Công việc này dự định thực hiện trong 10 ngày với sự làm việc liên tục của 30 người. Biểu tính thời gian và nhân lực thi công trên biển: Thứ tù Tên công việc Số công LĐ Số người Số ngày 1 Hạ thuỷ KCĐ, các đoạn cọc xuống phương tiện nổi. 180 45 4 2 Vận chuyển KCĐ trên biển 120 60 2 3 Đánh chìm KCĐ 40 40 1 4 Định vị, đóng cọc, bơm trám 160 40 4 5 Hạ thuỷ KTT và giá cập tầu 100 50 2 6 Vận chuyển KTT, giá cập tầu 50 25 2 7 Lắp đặt KTT, giá cập tầu, thiết bị công nghệ. 600 40 15 8 Hoàn thiện, bàn giao công trình 300 30 10 Tổng 1550 Tổng sè công xây dựng ngoài biển : A = 1550 x Kthời tiết với Kthời tiết = 2,4 A = 3720 (công) Tài liệu tham khảo 1.Tiêu chuẩn API RECOMMENDED PRACTICE 2A- WSD ( RP 2A – WAD 2000 ). 2.Giáo trình Công trình biển cố định bằng thép. 3. Giáo trình Môi trường biển tác đọng lên công trình. ( PGS.TS Vũ Uyển Dĩnh ) 4. Báo cáo hội nghị khoa học công nghệ – lần thứ XV Quyển IV Xây Dựng Công Trình Biển; Xây Dựng Công Trình Thủy- Trường Đại Học Xây Dựng. PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 1.Bảng 1: Kiểm tra độ mảnh:…………………………………………………..…….. 85 2.Bảng 2: Khối lượng hà bám quy về nỳt:………………………………………… 86 3.Bảng 3: Khối lượng nước kèm quy về nút:………………………..…………… 89 4.Bảng 4: Khối lượng nước trong cọc và vữa bơm trám:……………...……… 92 5.Bảng 5: Bảng thông số đầu vào:………………………………………......…….. 95 6.Bảng 6: Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu và thượng tầng hướng NE:...... 97 7.Bảng 7: Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu và thượng tầng hướng N:…..... 99 8.Bảng 8: Kiểm tra bền cho thanh:……………………………………………..….100 9.Bảng 9. Kiểm tra nút theo API:……………………………………………….… 105 10.Bảng 10:Bảng tính toán sơ bộ sức chịu tải của cọc, cũng như tính toán kiểm tra khi giải ra nội lực:………………………………………………...…….… 109 11.BẢNG 11:Tải trọng sóng, dòng chảy:………………………………………… 112 1.Bảng 1: Kiểm tra độ mảnh: Thanh section D t L(max) A J r l D/t KL 660X17.5 660X17.5 0.66 0.0175 18.0000 0.0353 0.0019 0.2293 78.4844 37.7143 tm 711X17.5 711X17.5 0.711 0.0175 8.2500 0.0381 0.0023 0.2475 33.3284 40.6286 tm 711X20.6 711X20.6 0.711 0.0206 22.6356 0.0447 0.0027 0.2465 91.8424 34.5146 tm 762X17.5 762X17.5 0.762 0.0175 12.2626 0.0409 0.0029 0.2657 46.1470 43.5429 tm 762X20.6 762X20.6 0.762 0.0206 29.6072 0.0480 0.0034 0.2647 78.3105 36.9903 tm 813X17.5 813X17.5 0.813 0.0175 11.3344 0.0437 0.0035 0.2839 27.9445 46.4571 tm 813X20.6 813X20.6 0.813 0.0206 31.0895 0.0513 0.0041 0.2828 76.9423 39.4660 tm OC OC 1.422 0.0254 22.1946 0.1114 0.0277 0.4984 31.1707 55.9843 tm COC COC 1.219 0.0254 22.1946 0.0952 0.0173 0.4260 36.4698 47.9921 tm 2.Bảng 2: Khối lượng hà bám quy về nút: Khối lượng hà bám quy về nút Nút Tọa độ nút Khối lượng X Y Z (t) 3 0 -6 92 0.000 4 0 -6 81 5.555 6 0 6 92 0.000 7 0 6 81 2.316 15 0 -13.6872 -5 1.581 16 0 13.68715 -5 1.581 17 0 -6 91 0.000 18 0 6 91 0.000 20 18 -6 81 2.327 22 18 6 81 5.487 23 0 -7.60894 63 8.890 24 0 -9.39665 43 29.447 25 0 -11.1844 23 17.968 26 0 -13.1508 1 17.564 27 0 7.608939 63 20.221 28 0 9.396648 43 12.191 29 0 11.18436 23 27.025 30 0 13.15084 1 17.273 31 26.5039106 -13.6872 -5 1.589 32 26.5039106 13.68715 -5 1.589 49 18 6 91 0.000 50 18 -6 91 0.000 53 25.9106145 -13.1508 1 19.788 54 23.7351955 -11.1844 23 25.176 55 21.7575419 -9.39665 43 10.592 56 19.7798883 -7.60894 63 19.892 57 25.9106145 13.15084 1 19.788 58 23.7351955 11.18436 23 15.877 59 21.7575419 9.396648 43 29.223 60 19.7798883 7.608939 63 8.669 61 18 6 92 0.000 62 18 -6 92 0.000 63 0 6 1 4.982 64 12.9553073 13.15084 1 11.968 65 25.9106145 4.82E-15 1 12.639 66 12.9553073 -13.1508 1 12.122 67 0 -4.125 1 5.428 68 0 4.125 23 3.310 69 6 4.125 23 5.071 70 6 -4.125 23 5.071 71 0 -4.125 23 3.310 72 6 11.18436 23 2.029 73 6 -11.1844 23 2.029 74 0 4.125 43 2.857 75 6 4.125 43 4.245 76 6 -4.125 43 4.245 77 0 -4.125 43 2.857 78 0 4.125 63 2.437 79 6 4.125 63 3.497 80 6 -4.125 63 3.497 81 0 -4.125 63 2.437 82 6 7.608939 63 1.303 83 6 -7.60894 63 1.303 84 6 9.396648 43 1.650 85 6 -9.39665 43 1.650 86 6 6 81 0.000 87 6 -6 81 0.000 88 0 4.125 81 0.000 89 6 4.125 81 0.000 90 0 -4.125 81 0.000 91 6 -4.125 81 0.000 92 24.7350093 2.98E-16 12.889 10.215 93 12.3876215 12.12451 12.482 10.326 94 0 1.05E-15 12.889 10.192 95 12.3876215 -12.1245 12.482 10.326 96 12 6 81 0.000 97 18 0 81 0.000 98 12 -6 81 0.000 99 12.8899441 7.608939 63 2.471 100 19.7798883 7.49E-15 63 4.912 101 12.8899441 -7.60894 63 2.471 102 13.8787709 9.396648 43 3.182 103 21.7575419 6.63E-15 43 4.965 104 13.8787709 -9.39665 43 3.182 105 14.8675978 11.18436 23 3.978 106 23.7351955 5.77E-15 23 4.435 107 14.8675978 -11.1844 23 3.978 sum 496.181 3.Bảng 3: Khối lượng nước kèm quy về nút: Khối lượng nước kèm quy về nút nút Tọa độ nút khối lượng X Y Z ( t ) 3 0 -6 92 0.000 4 0 -6 81 3.345 6 0 6 92 0.000 7 0 6 81 1.768 15 0 -14 -5 1.183 16 0 14 -5 1.183 17 0 -6 91 0.000 18 0 6 91 0.000 20 18 -6 81 2.405 22 18 6 81 3.937 23 0 -8 63 7.515 24 0 -9 43 16.563 25 0 -11 23 11.530 26 0 -13 1 11.259 27 0 8 63 13.131 28 0 9 43 8.626 29 0 11 23 15.793 30 0 13 1 11.122 31 27 -14 -5 1.189 32 27 14 -5 1.189 49 18 6 91 0.000 50 18 -6 91 0.000 53 26 -13 1 13.274 54 24 -11 23 14.937 55 22 -9 43 7.926 56 20 -8 63 12.389 57 26 13 1 13.274 58 24 11 23 10.561 59 22 9 43 16.473 60 20 8 63 6.811 61 18 6 92 0.000 62 18 -6 92 0.000 63 0 6 1 2.345 64 13 13 1 7.521 65 26 0 1 7.865 66 13 -13 1 7.593 67 0 -4 1 2.555 68 0 4 23 1.558 69 6 4 23 2.387 70 6 -4 23 2.387 71 0 -4 23 1.558 72 6 11 23 0.955 73 6 -11 23 0.955 74 0 4 43 1.279 75 6 4 43 1.900 76 6 -4 43 1.900 77 0 -4 43 1.279 78 0 4 63 1.034 79 6 4 63 1.484 80 6 -4 63 1.484 81 0 -4 63 1.034 82 6 8 63 0.553 83 6 -8 63 0.553 84 6 9 43 0.738 85 6 -9 43 0.738 86 6 6 81 0.000 87 6 -6 81 0.000 88 0 4 81 0.000 89 6 4 81 0.000 90 0 -4 81 0.000 91 6 -4 81 0.000 92 25 0 13 4.808 93 12 12 12 4.860 94 0 0 13 4.797 95 12 -12 12 4.860 96 12 6 81 0.000 97 18 0 81 0.000 98 12 -6 81 0.000 99 13 8 63 1.049 100 20 0 63 2.084 101 13 -8 63 1.049 102 14 9 43 1.424 103 22 0 43 2.222 104 14 -9 43 1.424 105 15 11 23 1.872 106 24 0 23 2.087 107 15 -11 23 1.872 sum 293.444 4.Bảng 4: Khối lượng nước trong cọc và vữa bơm trám: Khối lượng nước trong ống và vữa bơm trám quy về nút Nút Tọa độ nút Khối lượng X Y Z (t) 3 0 -6 92 0.828 4 0 -6 81 23.243 6 0 6 92 0.828 7 0 6 81 23.243 15 0 -13.69 -5 4.988 16 0 13.687 -5 4.988 17 0 -6 91 9.108 18 0 6 91 9.108 20 18 -6 81 23.315 22 18 6 81 23.315 23 0 -7.609 63 31.588 24 0 -9.397 43 33.251 25 0 -11.18 23 34.914 26 0 -13.15 1 34.002 27 0 7.6089 63 31.588 28 0 9.3966 43 33.251 29 0 11.184 23 34.914 30 0 13.151 1 34.002 31 26.504 -13.69 -5 5.012 32 26.504 13.687 -5 5.012 49 18 6 91 9.108 50 18 -6 91 9.108 53 25.911 -13.15 1 45.004 54 23.735 -11.18 23 35.083 55 21.758 -9.397 43 33.412 56 19.78 -7.609 63 31.741 57 25.911 13.151 1 45.004 58 23.735 11.184 23 35.083 59 21.758 9.3966 43 33.412 60 19.78 7.6089 63 31.741 61 18 6 92 0.828 62 18 -6 92 0.828 63 0 6 1 0.000 64 12.955 13.151 1 21.453 65 25.911 5E-15 1 21.777 66 12.955 -13.15 1 21.453 67 0 -4.125 1 0.000 68 0 4.125 23 0.000 69 6 4.125 23 0.000 70 6 -4.125 23 0.000 71 0 -4.125 23 0.000 72 6 11.184 23 0.000 73 6 -11.18 23 0.000 74 0 4.125 43 0.000 75 6 4.125 43 0.000 76 6 -4.125 43 0.000 77 0 -4.125 43 0.000 78 0 4.125 63 0.000 79 6 4.125 63 0.000 80 6 -4.125 63 0.000 81 0 -4.125 63 0.000 82 6 7.6089 63 0.000 83 6 -7.609 63 0.000 84 6 9.3966 43 0.000 85 6 -9.397 43 0.000 86 6 6 81 0.000 87 6 -6 81 775.530 88 0 4.125 81 0.000 89 6 4.125 81 0.000 90 0 -4.125 81 0.000 91 6 -4.125 81 0.000 92 24.735 3E-16 12.889 0.000 93 12.388 12.125 12.482 0.000 94 0 1E-15 12.889 0.000 95 12.388 -12.12 12.482 0.000 96 12 6 81 0.000 97 18 0 81 0.000 98 12 -6 81 0.000 99 12.89 7.6089 63 0.000 100 19.78 7E-15 63 0.000 101 12.89 -7.609 63 0.000 102 13.879 9.3966 43 0.000 103 21.758 7E-15 43 0.000 104 13.879 -9.397 43 0.000 105 14.868 11.184 23 0.000 106 23.735 6E-15 23 0.000 107 14.868 -11.18 23 0.000 sum 1551.061 5.Bảng 5: Bảng thông số đầu vào: Bảng I : Số liệu về sóng và gió Hướng N NE E SE S SW W NW Sóng H , 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 Giã V m/s 44,7 57,4 34,9 24,2 25,6 41,6 39,8 39,0 Bảng II : Số liệu dòng chảy Các thông số Hướng sóng N NE E SE S SW W NW Vdcm ( cm/s ) 93 137 100 173 224 181 178 121 Hướng ( độ ) 240 242 277 41 68 79 78 134 Vdcđ ( cm/s ) 68 112 90 102 182 137 119 97 Hướng ( độ ) 2 300 60 295 329 53 329 197 Bảng III: Số liệu về mực nước Biến động triều lớn nhất d1 (m) 2,65 Nước dâng tương ứng với bão thiết kế d2 ( m) 0,87 Độ sâu nước ( lấy theo cốt không hải đồ ) d0 (m) 75 Bảng IV: Số liệu về hà bám Phạm vi hà bám tính từ mực nước thấp nhất trở xuống Chiều dày hà bám (mm) Từ mực nước thấp nhất (0m) đến -4m 80 Từ -4m đến -8m 87 Từ -8m đến -10m 100 Từ -10m đến đáy biển 70 Bảng V: Số liệu về địa chất. Stt Các thông số đề bài Lớp 1 2 3 1 Mô tả lớp đất á cát dẻo mềm á cát dẻo chặt Sét nửa cứng 2 Độ sâu đáy lớp đất (Từ đáy biển trở xuống), m 3 25 vô hạn 3 Độ Èm W, %. 27,3 22,6 24,4 4 Giới hạn chảy 32,2 31,7 41,9 5 Giới hạn dẻo 17,6 18,6 21,2 6 Chỉ số chảy 14,6 13,1 20,7 7 Độ sệt 0,66 0,31 0,15 8 Trọng lượng g, (g/cm3). 2,0 2,03 2,01 9 Tỷ trọng 2,75 2,74 2,78 10 Hệ số rỗng e 0,75 0,65 0,72 11 Lực dính c, KN/m2 43 51 67 12 Cường độ k, nén không thoát nước Cu, KN/m2. 25 75 150 13 Góc ma sát trong y, độ 14 22 25 6.Bảng 6: Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu và thượng tầng hướng NE: Bảng I : Số liệu về gió Góc hợp bởi hướng gió và trục X của công trình a 180 (độ) 3.141593 sina 0.000 cos a -1.000 MỰC NƯỚC TĨNH (SWL) = 75.3 (m) Bảng II : Cặp ngẫu lực Loại z V(km/h) Cs Ax(m2) Ay(m2) Fz(X)(N) Fz(Y)(N) nhà ở 26.7 180.028 1.5 108 108 -248344.78 0.0 sàn dới 24.7 177.937 1 128 240 -191692.76 0.0 sàn công tác 27.7 181.023 1 84 210 -130199.66 0.0 Sum(T) -57.02 0.00 Tải đứng tại mỗi nút đỉnh công trình (Do giã phơng Y): (Gồm 4 nót). Q53đ = Q54đ = 0.00 T Q55đ = Q56đ = 0.00 T Tải đứng tại mỗi nút đỉnh công trình (Do giã phơng X): (Gồm 4 nót). Q53đ = Q55đ = -18.46 T Q54đ = Q56đ = 18.46 T Vậy cặp ngẫu lực tại đỉnh là : Qđ53 = -18.46 T Qđ54 = 18.46 T Qđ55 = -18.46 T Qđ56 = 18.46 T 7.Bảng 7: Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu và thượng tầng hướng N: Bảng I : Số liệu về gió Góc hợp bởi hướng gió và trục X của công trình a 135 (độ) 2.356194 sina 0.707 cos a -0.707 MỰC NƯỚC TĨNH (SWL) = 75.3 (m) Bảng I : Số liệu về gió Loại z V(km/h) Cs Ax(m2) Ay(m2) Fz(X)(N) Fz(Y)(N) nhà ở 26.7 140.196 1.5 108 108 -75303.698 75303.7 sàn dới 24.7 138.568 1 128 240 -58125.535 58125.5 sàn công tác 27.7 140.971 1 84 210 -39479.453 39479.5 Sum(T) -17.29 17.29 Tải đứng tại mỗi nút đỉnh công trình (Do giã phương Y): (Gồm 4 nót). Q53đ = Q54đ = 13.99 T Q55đ = Q56đ = -13.99 T Tải đứng tại mỗi nút đỉnh công trình (Do giã phương X): (Gồm 4 nót). Q53đ = Q55đ = -5.60 T Q54đ = Q56đ = 5.60 T Vậy cặp ngẫu lực tại đỉnh là : Qđ53 = 8.39 T Qđ54 = 19.58 T Qđ55 = -19.58 T Qđ56 = -8.39 T 8.Bảng 8: Kiểm tra bền cho thanh: I.Kiểm tra thanh chịu nén: Nội lực thanh Frame Station CaseType P V2 V3 T M2 M3 57 20.18 Combination -98.98 2.159 0.137 -1.457 9.172 9.301 56 22.19 Combination -5.21 8.800 5.343 5.564 -36.138 -33.803 19 22.09 Combination -243.85 2.426 -0.960 -1.170 15.794 -0.979 26 11.04 Combination -225.18 -0.339 0.602 0.730 -8.288 13.004 100 14.38 Combination -67.88 0.081 -0.054 -1.210 -6.149 0.360 Kết quả kiểm tra Thanh Các đặc trưng tiết diện Tên ten thanh k l (m) Do (m) t (m) Di ( m) A (m2) 51 OTD 1 20.1768932 1.422 0.0832 1.2556 0.34993623 52 OTD 1 22.19458252 1.422 0.0832 1.2556 0.34993623 19 OTD 1 22.08771254 1.422 0.0832 1.2556 0.34993623 26 OTD 1 11.04385627 1.422 0.0832 1.2556 0.34993623 50 813X20.6 0.8 14.38305344 0.813 0.0206 0.7718 0.0512816 Hệ sè I (m4) r (m) W (m3) Cm Cc Kl/r 0.07870537 0.47425042 0.11069672 0.85 268 42.54 0.07870537 0.47425042 0.11069672 0.85 268 46.80 0.07870537 0.47425042 0.11069672 0.85 268 46.57 0.07870537 0.47425042 0.11069672 0.85 268 23.29 0.00402767 0.28025036 0.00990817 0.85 268 41.06 Nội lực danh nghĩa, T(m) H/s động P M2 M3 V2 V3 Kđ P -98.9757 9.1722 9.3011 2.1593 0.1367 1.0000 -98.9757 -5.2135 -36.1382 -33.8034 8.7998 5.3429 1.0000 -5.2135 -243.8480 15.7938 -0.9788 2.4256 -0.9599 1.0000 -243.8480 -225.1757 -8.2875 13.0037 -0.3391 0.6017 1.0000 -225.1757 -67.8801 -6.1493 0.3599 0.0808 -0.0543 1.0000 -67.8801 Nội lực thực tế, T(m) P M2 M3 V2 -98.975688 9.1721645 9.30109246 2.159 -5.213455 30.24 -23.2 -3.660 -243.84797 15.7938277 -0.9788113 2.426 -225.17569 -8.2875308 13.0036856 -0.339 -67.880104 -6.1493315 0.35993126 0.081 ứng suất , Mpa fa fb2 fb3 fv Fa 2.82839216 0.82858504 0.84023199 0.1 197 0.148983 2.73178828 -2.0958164 0.2 196 6.96835456 1.42676566 -0.0884228 0.1 196 6.43476375 -0.74867 1.17471283 0.0 202 13.2367371 -6.2063253 0.3632672 0.0 198 Frame Station CaseType P V2 V3 T M2 M3 99 13.16 Combination 27.737 -0.006 0.146 0.810 7.487 3.648 111 14.35 Combination 11.464 -0.020 0.071 0.718 -6.700 0.379 116 13.40 Combination 16.751 2.751 0.267 -0.602 -2.664 -16.736 10 3.03 Combination 112.240 -49.838 -58.973 5.149 -66.290 -86.617 ƯS cho phép , Mpa Fb Fv VT pt1 VT pt2 259 138 0.01822162 0.02843838 259 138 0.01207336 0.01457209 259 138 0.04026079 0.06468843 259 138 0.03640142 0.05840118 251 138 0.08841829 0.13629884 Kết luận về khả năng chịu Nén Uốn Nén Uốn Cắt Fa(cm2) Fa'(cm2) Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn 197 597 Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn 196 494 Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn 196 499 Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn 202 1994 Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn 198 641 II.Kiểm tra thanh chịu kéo: Thanh Các đặc trưng tiết diện Tên Loại k l (m) Do (m) t (m) Di (m) A (m2) 99 660x206 0.8 13.1634 0.66 0.0206 0.6188 0.04138 111 711x206 0.8 14.3490 0.711 0.0206 0.6698 0.04468 116 711x206 0.8 13.3962 0.711 0.0206 0.6698 0.04468 10 577x206 0.8 3.0265 0.577 0.0206 0.5358 0.03601 Hệ sè I (m4) r ,m W (m3) Cm Cc Kl/r 0.00211688 0.22617933 0.00496265 0.85 268.497716 46.5591846 0.0026645 0.24420189 0.00578561 0.85 268.497716 47.0070803 0.0026645 0.24420189 0.00578561 0.85 268.497716 43.8856537 0.00139535 0.19685189 0.0037583 0.85 268.497716 12.2997409 Nội lực danh nghĩa P(T) M2(Tm) M3(Tm) V2(T) Kđ 27.7368922 7.487312342 3.64841736 -5.66E-03 1 11.4637185 -6.69998439 0.378960255 -1.98E-02 1 16.7509017 -2.663904203 -16.73641007 2.751134502 1 112.240188 -66.29001625 -86.61697863 -49.83780222 1 Nội lực thực tế P(T) M2(Tm) M3(Tm) V2(T) 27.736892 7.48731234 3.64841736 -0.005656 11.463719 -6.6999844 0.37896025 -0.0197934 16.750902 -2.6639042 -16.73641 2.7511345 112.240188 -66.290016 -86.616979 -49.837802 ứng suất , Mpa fa fb2 fb3 Fv(cm2) Ft(cm2) 0.06702982 15.0873194 7.3517486 0.27336897 207 0.0256571 -11.580438 0.65500538 0.88599724 207 0.03749042 -4.6043657 -28.927674 123.14703 207 0.31170529 -176.38316 -230.46874 2768.11841 207 ứng suất , Mpa ưs cho phép , Mpa fa fb2 fb3 fv Ft Fb Fv VT pt(4) 0.06702982 15.0873194 7.3517486 0.273 207 258.2031 138 0.0655 0.0256571 -11.580438 0.65500538 0.886 207 255.7615 138 0.0456 0.03749042 -4.6043657 -28.927674 123.147 207 255.7615 138 0.1148 0.31170529 -176.38316 -230.46874 2768.118 207 258.75 138 1.1241 Kết luận về khả năng chịu Kéo Uốn Kéo uốn Cắt Fa Fa' Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn 196 499 Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn 196 489 Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn 197 561 Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn 205 7148 9.Bảng 9. Kiểm tra nút theo API: TABLE: Element Forces - Frames Frame OutputCase CaseType P V2 V3 T M2 M3 Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m 25 TH1 Combination -7432.15 298.71 -80.087 6.598 -684.74 -1344.17 26 TH1 Combination -7748.53 -94.08 -80.087 6.598 -229.06 423.5 56 TH1 Combination -7135.4 -5.58 -80.087 6.598 623.33 -25.11 10 TH1 Combination -7080.56 8.6 -1.363 4.215 -75.14 38.65 110 TH1 Combination 15.01 11.38 -1.363 4.215 5.72 -30.9 111 TH1 Combination -78.87 20.31 -1.363 4.215 -6.35 -74.65 147 TH1 Combination -903.89 34.43 74.508 -1.633 -73.87 -134.99 164 TH1 Combination 7.933347 19.4238 74.508 -1.633 46.2051 -33.7464 185 TH1 Combination -7534.96 -58.57 74.508 -1.633 146.17 -263.59 186 TH1 Combination -352.08 10.89 -0.981 -3.794 1.09 -27.17 171 TH1 Combination -219.65 11.28 -0.981 -3.794 -1.3 -30.31 172 TH1 Combination 145.8747 -22.6611 -0.981 -3.794 17.658 -42.5754 193 TH1 Combination 124.9794 18.1485 -58.973 5.149 -24.8193 -30.411 197 TH1 Combination -160.7859 10.9872 -58.973 5.149 1.33416 -27.8604 Nội lực này được đưa vào bảng excel như sau: TấN THANH P(KN) V2(KN) M2(KN.M) M3(KN.M) 25 -7432.15 298.71 -684.74 -1344.17 ỐNG CHÍNH 26 -7748.53 -94.08 -229.06 423.50 56 -7135.40 -5.58 623.33 -25.11 10 -7080.56 8.60 -75.14 38.65 110 15.01 11.38 5.72 -30.90 111 -78.87 20.31 -6.35 -74.65 147 -903.89 34.43 -73.87 -134.99 164 7.933347 19.4238 46.2051 -33.7464 ỐNG NHÁNH 185 -7534.96 -58.57 146.17 -263.59 186 -352.08 10.89 1.09 -27.17 171 -219.65 11.28 -1.30 -30.31 172 145.8747 -22.6611 17.658 -42.5754 193 124.9794 18.1485 -24.8193 -30.411 197 -160.7859 10.9872 1.33416 -27.8604 DẠNG THANH, GểC GỮA CÁC THANH, ĐƯỜNG KÍNH THANH TấN NÚT ỐNG CHÍNH ỐNG NHÁNH GểCq THANH CHỮ 110 50.7 Y 111 50.7 Y 29 25 147 90 T 26 164 90 T 185 50.7 Y 186 50.7 Y 171 90 T 53 56 172 90 T 10 193 50.7 Y 197 50.7 Y ỐNG CHÍNH ỐNG NHÁNH D0 Di t D0 Di t 1.422 1.2556 0.0832 0.813 0.7718 0.0206 1.422 1.2556 0.0832 0.813 0.7718 0.0206 1.422 1.2556 0.0832 0.813 0.778 0.0175 1.422 1.2556 0.0832 0.813 0.778 0.0175 1.422 1.2556 0.0832 0.813 0.7718 0.0206 1.422 1.2556 0.0832 0.813 0.7718 0.0206 1.422 1.2556 0.0832 0.813 0.778 0.0175 1.422 1.2556 0.0832 0.813 0.778 0.0175 1.422 1.2556 0.0832 0.813 0.7718 0.0206 1.422 1.2556 0.0832 0.813 0.7718 0.0206 fa fb in fb out Vax Vb in Vb out 18.29275 1.12700 -6.09139 3.50489 0.21593 -1.16711 -96.12658 -1.25270 -14.71602 -18.41784 -0.24002 -2.81959 -1291.72221 -14.56132 -26.60873 -271.69638 -3.06278 -5.59679 11.33727 9.10807 -6.65218 2.38464 1.91576 -1.39920 -9183.31699 28.81323 -51.96050 -1759.52225 5.52061 -9.95562 -429.10238 0.21465 -5.35655 -82.21596 0.04113 -1.02631 -313.88822 -0.25719 -5.97536 -66.02216 -0.05410 -1.25684 208.46439 3.48079 -8.39258 43.84768 0.73214 -1.76527 152.31999 -4.89245 -5.99470 29.18449 -0.93739 -1.14858 -195.95954 0.26299 -5.49192 -37.54582 0.05039 -1.05225 fa fb in fb out A Qfax Qfb in Qfb out -1327.412 25.82 -139.577 0.00645 0.99999 0.99998 0.99999 -1383.918 -28.70 -337.201 0.00688 0.99999 0.99998 0.99999 -1274.411 -333.66 -609.709 0.00701 0.99999 0.99998 0.99999 -1264.617 208.70 -152.427 0.00624 0.99999 0.99999 0.99999 2.681 660.22 -1190.62 0.00658 0.99999 0.99998 0.99999 -14.087 4.92 -122.739 0.00060 1.00000 1.00000 1.00000 -161.439 -5.89 -136.919 0.00102 1.00000 1.00000 1.00000 1.417 79.76 -192.307 0.00101 1.00000 1.00000 1.00000 -1345.774 -112.10 -137.362 0.00656 0.99999 0.99998 0.99999 -62.883 6.03 -125.841 0.00068 1.00000 1.00000 1.00000 b=d/D Qb g/T Qg Qqax Qqb in Qqb out 0.57173 1 0.72115 1.72788 2.50511 4.89188 2.53663 0.57173 1 0.72115 1.72788 2.50511 4.89188 2.53663 0.57173 1 0.72115 1.72788 2.50511 4.89188 2.53663 0.57173 1 0.72115 1.72788 2.50511 4.89188 2.53663 0.57173 1 0.72115 1.72788 2.50511 4.89188 2.53663 0.57173 1 0.72115 1.72788 2.50511 4.89188 2.53663 0.57173 1 0.72115 1.72788 2.50511 4.89188 2.53663 0.57173 1 0.72115 1.72788 2.50511 4.89188 2.53663 0.57173 1 0.72115 1.72788 2.50511 4.89188 2.53663 0.57173 1 0.72115 1.72788 2.50511 4.89188 2.53663 Kết quả: g=D/2T b=d/D Gocq Điều kiện 1 Kết Quả Điều kiện 2 Kết Quả 8.54567308 0.57173 50.7 4.719E-11 OK 2.52E-05 OK 8.54567308 0.57173 50.7 2.7344E