TCVN Giàn cố định biển - Phần 7: Thiết kế móng

TCVN 6170-7 : 2019 Lời nói đầu TCVN 6170-7 : 2019 Giàn cố định biển - Phần 7: Thiết kế móng Cục Đăng kiểm Việt Nam biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố TCVN 6170-7 : 2019 Giàn cố định biển - Phần 7: Thiết kế móng thay TCVN 6170-7 : 1999 Cơng trình biển cố định - Kết cấu - Phần 7: Thiết kế móng Bộ tiêu chuẩn TCVN 6170 “Giàn cố định biển” quy phạm phân cấp chế tạo cho giàn cố định biển, bao gồm 12 phần sau: - TCVN 6170-1 : 2017, Giàn cố định biển - Phần 1: Quy định chung; - TCVN 6170-2 : 2017, Giàn cố định biển - Phần 2: Điều kiện tải trọng môi trường chung; - TCVN 6170-3 : 2017, Giàn cố định biển - Phần 3: Tải trọng thiết kế; - TCVN 6170-4 : 2017, Giàn cố định biển - Phần 4: Thiết kế kết cấu thép; - TCVN 6170-5 : 1999, Cơng trình biển cố định - Kết cấu - Phần 5: Thiết kế kết cấu hợp kim nhôm; - TCVN 6170-6 : 2019, Giàn cố định biển - Phần 6: Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép; - TCVN 6170-7 : 2019, Giàn cố định biển - Phần 7: Thiết kế móng; - TCVN 6170-8 : 1999, Cơng trình biển cố định - Phần 8: Hệ thống chống ăn mòn; - TCVN 6170-9 : 2019, Giàn cố định biển - Phần 9: Giàn thép kiểu Jacket; - TCVN 6170-10 : 2019, Giàn cố định biển - Phần 10: Giàn trọng lực bê tông; - TCVN 6170-11 : 2002, Cơng trình biển cố định - Kết cấu - Phần 11: Chế tạo; - TCVN 6170-12 : 2002, Công trình biển cố định - Kết cấu - Phần 12: Vận chuyển lắp dựng TCVN 6170-7 : 2019 MỤC LỤC Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa 3.1 Định nghĩa 3.1.1 Trạng thái giới hạn cố (ALS) 3.1.2 Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) 3.1.3 Kết cấu trọng lực 10 3.1.4 Hệ số vật liệu 10 3.1.5 Đường cong p-y 10 3.1.6 Đường cong q-z 10 3.1.7 Đường cong t-z 10 3.2 Ký hiệu viết tắt 10 Quy định chung 15 4.1 Giới thiệu khảo sát đất 15 4.1.1 Quy định chung 15 4.1.2 Mục đích phạm vi khảo sát 15 4.2 Kế hoạch khảo sát 16 4.2.1 Quy định chung 16 4.2.2 Khảo sát địa vật lý khảo sát địa kỹ thuật 16 4.2.3 Các dạng liệu dạng thử 17 4.3 Khảo sát đất cho loại móng riêng biệt 19 4.3.1 Quy định chung 19 4.3.2 Móng trọng lực 19 4.3.3 Móng cọc 20 4.3.4 Đối với móng cơng trình ngầm đáy biển 21 4.3.5 Đối với móng neo 21 4.4 Giá trị đặc trưng đặc tính đất 21 Biến dạng sụt lở đáy biển 22 5.1 Tổng quan 22 TCVN 6170-7 : 2019 5.2 Quy trình chung để tính tốn sụt lún sụt lún hợp 23 5.3 Tính toán lún 23 5.3.1 Tổng quát 23 5.3.2 Ứng dụng lý thuyết đàn hồi 24 5.3.3 Khái niệm môđun tiếp tuyến Janbu 25 5.3.4 Quy trình tính tốn sụt lún Janbu 28 5.3.5 Phân tích phần tử hữu hạn 30 5.4 Định mức thời gian cố kết 33 5.4.1 Tổng quát 33 5.4.2 Sụt lún trượt 34 5.5 Biến dạng tải tuần hoàn 38 5.5.1 Biến dạng không bị hạn chế 38 5.5.2 Biến dạng liên quan đến cố kết 38 Tương tác kết cấu đất 38 6.1 Độ cứng móng động tổng thể móng trọng lực 38 6.1.1 Độ cứng móng cho điều kiện lý tưởng 38 6.2 Phản ứng đất lên thành phần kết cấu móng 43 6.2.1 Các phản ứng móng cho kết cấu cọc đóng 43 6.3 Lựa chọn môđun cắt đặc tính cản nhớt 43 6.3.1 Môđun cắt độ cản nhớt cho đất sét 43 6.3.2 Môđun cắt độ cản nhớt cho cát 45 6.4 Phân tích phần tử hữu hạn tương tác kết cấu - đất 46 6.4.1 Tổng quan 46 6.4.2 Điều kiện tải trọng 47 6.4.3 Tính chất vật liệu 47 6.4.4 Chia Lưới 48 Thiết kế móng cọc 48 7.1 Giới thiệu chung cho hệ cọc mảnh 48 7.1.1 Các quy định chung cho hệ cọc mảnh 48 7.1.2 Trạng thái hệ thống móng đánh giá thiết kế kết hợp 48 7.2 Cọc chịu tải trọng dọc trục 50 TCVN 6170-7 : 2019 7.2.1 Sức kháng cọc 50 7.2.2 Tính kháng đất kết dính 52 7.2.3 Sức kháng đất rời 52 7.2.4 Tính kháng đất cacbonat 53 7.2.5 Cọc chịu kéo 53 7.2.6 Ảnh hưởng quy trình lắp đặt 54 7.2.7 Mối quan hệ tải trọng - chuyển dịch khả chịu tải dọc trục 54 7.2.8 Cường độ đất đặc trưng cho khả chịu tải cọc dọc trục 54 7.3 Cọc chịu tải trọng ngang 55 7.3.1 Tổng quát 55 7.3.2 Phương pháp phân tích cọc chịu tải trọng ngang 55 7.3.3 Hướng dẫn thiết kế 57 7.4 Các ảnh hưởng tải tuần hoàn hiệu ứng thời gian 57 7.4.1 Ảnh hưởng tải tuần hoàn 57 7.4.2 Ảnh hưởng lão hóa 59 7.5 Hiệu ứng nhóm 59 7.5.1 Tổng quát 59 7.5.2 Nhóm cọc chịu tải trọng dọc trục 60 7.5.3 Nhóm cọc chịu tải trọng ngang 61 7.6 Hiệu ứng xói 61 7.6.1 Đường cong p-y t-z xói mòn chung cục 61 Lắp đặt cọc thép không bịt đầu 63 8.1 Giới thiệu 63 8.2 Đóng cọc 63 Thiết kế móng trọng lực 65 9.1 Giới thiệu 65 9.1.1 Tổng quát 65 9.2 Độ bền cắt đất 66 9.2.1 Tổng quát 66 9.2.2 Tổng phân tích ứng suất 66 9.2.3 Phân tích ứng suất hiệu dụng 68 TCVN 6170-7 : 2019 9.3 Phương pháp phân tích 69 9.3.1 Tổng quát 69 9.3.2 Tải trọng 70 9.3.3 Lý tưởng hóa diện tích móng 71 9.3.4 Các chế độ hư hỏng xảy 71 9.3.5 Hiệu chỉnh hiệu ứng ba chiều 73 9.3.6 Nội suy cho độ bền cắt dị hướng 73 9.4 Tính tốn khả chịu lực 73 9.4.1 Tổng quát 73 9.4.2 Lực thiết kế 73 9.4.3 Hiệu chỉnh mômen 74 9.4.4 Diện tích móng hiệu dụng 75 9.4.5 Biểu thức khả chịu lực - chung 77 9.4.6 Khả chịu lực cho điều kiện thoát nước hoàn toàn 77 9.4.7 Khả chịu lực cho điều kiện ngậm nước - độ bền cắt không đổi 80 9.4.8 Khả chịu lực cho điều kiện ngậm nước - độ bền cắt tăng tuyến tính với độ sâu 81 9.4.9 Khả chịu lực cho móng lớp đất 84 10 Thiết kế móng neo 84 10.1 Quy định chung 84 10.2 Neo cọc neo trọng lực 84 10.3 Neo mỏ 84 PHỤ LỤC A 86 PHỤ LỤC B 94 TCVN 6170-7 : 2019 TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6170-7 : 2019 TCVN 6170-7 : 2019 Giàn cố định biển - Phần 7: Thiết kế móng Fixed Offshore Platform - Part 7: Foundation Design Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định yêu cầu tính tốn thiết kế kết cấu móng cọc, móng trọng lực, móng neo ổn định đáy biển cho giàn cố định biển (sau gọi tắt giàn) Tiêu chuẩn sở kỹ thuật áp dụng cho giai đoạn: thiết kế, lắp đặt giàn cố định biển Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng Tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm cơng bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) TCVN 6170-1, Giàn cố định biển - Phần 1: Quy định chung TCVN 6170-2, Giàn cố định biển - Phần 2: Điều kiện tải trọng môi trường TCVN 6170-3, Giàn cố định biển - Phần 3: Tải trọng thiết kế TCVN 6170-4, Giàn cố định biển - Phần 4: Thiết kế kết cấu thép TCVN 6170-9, Giàn cố định biển - Kết cấu - Phần 9: Giàn thép kiểu Jacket API RP 2A WSD 2014, Recommend Practice for Planning, Designing, and Constructing Fixed Offshore Platforms - Working Stress Design (Hướng dẫn thực hành lập kế hoạch, thiết kế thi công giàn cố định biển theo phương pháp ứng suất cho phép) DNVGL-RP-C212, Offshore soil mechanics and geotechnical engineering (Hướng dẫn thực hành kỹ thuật đất địa kỹ thuật cơng trình khơi) Thuật ngữ định nghĩa 3.1 Định nghĩa Tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ, định nghĩa nêu TCVN 6170-1: 2017 thuật ngữ định nghĩa từ 3.1.1 đến 3.1.7 3.1.1 Trạng thái giới hạn cố (ALS) Trạng thái giới hạn tương ứng với điều kiện tồn điều kiện hư hỏng hay hữu điều kiện môi trường phi tuyến mạnh 3.1.2 Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) Trạng thái giới hạn tương ứng với giới hạn khả chịu tải, tức với sức kháng tải trọng cực đại TCVN 6170-7 : 2019 3.1.3 Kết cấu trọng lực Một kết cấu mà ổn định đáy biển dựa tải trọng thân tổ hợp với diện tích tương ứng Móng kết cấu trọng lực quy móng GBS Diện tích móng GBS quy thành diện tích ngang móng, gọi dấu chân 3.1.4 Hệ số vật liệu Hệ số an tồn riêng theo cường độ sức kháng đặc trưng chia để đạt cường độ sức kháng thiết kế 3.1.5 Đường cong p-y Mối quan hệ giá trị tích phân p lực cản thành bên huy động từ đất xung quanh lên cọc cọc bị lệch khoảng cách y theo chiều ngang điểm xem xét dọc theo cọc 3.1.6 Đường cong q-z Mối quan hệ sức kháng đầu cọc dọc trục q chuyển vị đầu cọc dọc trục z 3.1.7 Đường cong t-z Mối quan hệ giá trị tích phân t ma sát bề mặt huy động từ đất xung quanh lên cọc cọc bị lệch hướng khoảng cách z dọc trục điểm xem xét dọc theo cọc 3.2 Ký hiệu viết tắt 2D Hai chiều 3D Ba chiều ALS Trạng thái giới hạn cố CAU Cố kết ngậm nước không đẳng hướng CIU Cố kết ngậm nước đẳng hướng CL Đường trục CPT Thử chùy xuyên DSS Lực cắt đơn thẳng hướng EL Đàn hồi EP Đàn hồi - dẻo FE Phần tử hữu hạn GBS Kết cấu trọng lực HE Đánh giá cao LC Trung tâm tải trọng LE Đánh giá thấp NC Cố kết tự nhiên NPD Hiệp hội dầu khí Na Uy OC Quá cố kết 10 TCVN 6170-7 : 2019 OCR Tỷ số cố kết PCPT Thử nghiệm xuyên tĩnh cáo đo áp lực nước lỗ rỗng PL Dẻo SLS Trạng thái giới hạn phục vụ SRD Sức kháng đất trình dẫn động SRV Sức kháng đất chống lại rung cơng trình ULS Trạng thái giới hạn cực hạn UU Không cố kết không ngậm nước a Chỉ số ứng suất a1,… a4 Hệ số mơ hình đồ thị ứng suất chu tuyến b Chiều rộng móng beff Chiều rộng móng hiệu dụng c Sự kết dính c Hệ số cản nhớt cv Hệ số cố kết theo phương đứng d50 Cỡ hạt trung bình dca Hệ số chiều sâu theo thành phần cố kết khả chịu tải dq Hệ số chiều sâu theo thành phần gia cố khả chịu tải dγ Hệ số chiều sâu theo thành phần tự trọng khả chịu tải e Độ lệch tâm e Tỷ số rỗng e0 Độ rỗng ban đầu fs Ma sát bề mặt phần tử dọc thân trụ cọc ica Hệ số tải trọng nghiêng theo thành phần cố kết khả chịu tải iq Hệ số tải trọng nghiêng theo thành phần gia cố khả chịu tải iγ Hệ số tải trọng nghiêng theo thành phần tự trọng khả chịu tải k Tỷ lệ tăng độ bền cắt bão hòa theo độ sâu (gradient độ sâu độ bền cắt) kf Hệ số thực nghiệm sức kháng lún ma sát với thành chân khay cọc kp Hệ số thực nghiệm sức kháng lún đầu chân khay cọc leff Chiều dài móng hiệu dụng m Khối lượng móng m Số mơđun mơđun cưỡng n Độ xốp p0’ Áp suất đá phủ hiệu dụng ban đầu pc ’ Ứng suất cố kết trước 11 TCVN 6170-7 : 2019 q Tải trọng phân bố qp Sức kháng đầu phần tử đầu cọc qu Khả chịu tải, điều kiện ngậm nước rs Tham số độ bền rão sca Hệ số hình dạng theo thành phần cố kết khả chịu tải sq Hệ số hình dạng theo thành phần gia cố khả chịu tải su Độ bền cắt bão hòa đất sét su0 Độ bền cắt bão hịa độ sâu móng su1 Độ bền cắt bão hịa trung bình bên độ sâu móng su2 Độ bền cắt bão hịa tương đương bên độ sâu móng suA Sức bền cắt bão hòa chủ động suD Sức bền cắt bão hòa trực tiếp suP Sức bền cắt bão hòa bị động sγ Hệ số hình dạng t Thời gian tc Thời điểm hoàn tất cố kết Thời điểm hoàn tất tiêu tán áp lực dư kẽ rỗng tr Thời gian tham chiếu u Áp lực lỗ rỗng x Chuyển vị dọc trục y Độ võng bên z Độ uốn dọc trục Aeff Diện tích móng hiệu dụng B Hệ số khối lượng CC Chỉ số nén Cα Chỉ số nén thứ cấp D Chiều sâu chôn (chiều sâu tới mặt móng) D Tham số độ nở Dr Mật độ tương đối E Môđun Young F Hệ số điều chỉnh cho khả chịu tải đứng kể đến cho độ bền đất tăng theo chiều sâu, biểu thị hàm k·beff/su0 Fd Tải trọng dọc trục thiết kế FH Tổng lực ngang móng FHc Lực ngang đặc trưng 12 ... 84 PHỤ LỤC A 86 PHỤ LỤC B 94 TCVN 6170-7 : 2019 TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6170-7 : 2019 TCVN 6170-7 : 2019 Giàn cố định biển - Phần 7: Thiết kế móng Fixed Offshore... có) TCVN 6170-1, Giàn cố định biển - Phần 1: Quy định chung TCVN 6170-2, Giàn cố định biển - Phần 2: Điều kiện tải trọng môi trường TCVN 6170-3, Giàn cố định biển - Phần 3: Tải trọng thiết kế TCVN. ..Trần Nam Trang 99 TCVN 6170-7 : 2019 In 157 cuốn, khổ 20,5 x 29,5 cm, Công ty In Giao thơng Địa chỉ: 80B Trần Hưng Đạo - Hồn Kiếm - Hà Nội Số xác nhận đăng ký xuất bản: 2836 -2019/ CXBIPH/2-119/GTVT