thiết kế môn học công trình biển cố định

Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. Mục lục Mục lục 1 Chương 1 : 3 1.1 Giới thiệu chung về công trình biển cố định 3 1.2 Số liệu xuất phát 3 1.3 Nhiệm vụ thiết kế môn học 4 1.3.1 Thuyết minh 4 1.3.2 Bản vẽ 4 Chương 2 : 5 2.1 Các kích thước chính của công trình 5 2.1.1 Cao độ sàn công tác 5 2.1.2 Kích thước chính của công trình 6 2.1.3 Kích thước trụ 6 2.1.4 Sườn gia cường 6 2.2 Kiểm tra điều kiện tự nổi của chân đế móng 8 2.2.1 Thể tích các bộ phận đế móng 8 2.2.2 Thể tích chiếm nước của đế móng 8 2.2.3 Thể tích nổi 8 Chương 3 : 10 3.1 Tải trọng sóng (theo lý thuyết sóng Airy) và dòng chảy 10 3.1.1 Các phương trình sóng 10 3.1.2 Các thông số về sóng 11 3.1.3 Tính tải trọng của sóng 11 3.1.4 Tải trọng do dòng chảy 12 3.1.5 Tải trọng do sóng và dòng chảy 13 3.2 Tải trọng gió 15 3.3 Tải trọng bản thân công trình 18 Chương 4 : 20 4.1 Kiểm tra điều kiện ổn định 20 4.1.1 ổn định lật 20 4.1.2 ổn định trượt phẳng 20 4.2 Kiểm tra điều kiện chịu lực của đất nền 20 4.2.1 Nội lực tại đáy móng 20 4.2.2 Đặc trưng hình học tiết diện 21 4.2.3 ứng suất dưới đáy móng 21 4.2.4 Kiểm tra cường độ đất nền 22 4.3 Tính toán lún đáy móng 23 4.4 Chuyển vị của móng 23 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH 1 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. Chương 5 : 25 5.1 Tính toán cốt thép trụ 25 5.1.1 Đặc trưng tiết diện hình học của trụ 25 5.1.2 Tính toán cốt thép Ứng suất trước 25 5.1.3 Hao tổn ứng suất trong cốt thép Ứng suất trước 27 5.1.4 Kiểm tra ứng suất 30 5.2 Tính toán cốt thép đế móng 34 5.2.1 Tính toán cốt thép bản nắp 34 5.2.2 Tính toán bản đáy 36 5.2.3 Tính toán bản thành 39 5.2.4 Tính toán cốt thép bản sườn 41 5.3 Thống kê cốt thép 41 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH 2 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. Chương 1 : Giới thiệu về công trình biển cố định, số liệu xuất phát và nhiệm vụ thiết kế. 1.1 Giới thiệu chung về công trình biển cố định. Biển và đại dương chiếm tỷ lệ 7/10 diện tích Trái Đất,các nhu cầu của con người trên biển ngày càng tăng vì vậy đòi hỏi phải xây dựng các công trình trên biển nhằm đáp ứng những mục tiêu cơ bản như thăm dò, khai thác dầu khí, các nhu cầu đi lại, ăn ở ngoài biển và các hoạt động khác như du lịch, nghiên cứu khoa học Có thể có nhiều cách phân loại công trình biển như công trình ven bờ và công trình xa bờ; công trình biển cố định và công trình biển di động, hoặc theo tính năng của công trình như công trình khai thác dầu khí, công trình bảo đảm an toàn hàng hải và các trạm nghiên cứu. Quá trình phát triển của các loại công trình biển cố định liên quan chặt chẽ với sự phát triển của nghành dầu khí. ở những mỏ khí đốt ở thềm lục địa, với độ sâu khai thác nhỏ hơn 400m, xu thế hiện nay là phát triển các công trình biển trọng lực bằng bêtông. Công trình biển trọng lực bằng bêtông ổn định chủ yếu là nhờ vào trọng lượng bản thân công trình do đó công trình có kích thước rất lớn và ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như sự xâm thực của nước biển, chịu tải trọng sóng, gió tốt đồng thời giảm đáng kể chi phí cho duy tu, bảo dưỡng trong quá trình làm việc bình thường của công trình. Ngoài ra do tuổi thọ công trình cao (75-100 năm) trong khi thời gian khai thác các mỏ thường chỉ kéo dài từ 20-25 năm nên có thể sử dụng công trình nhiều lần để khai thác dầu khí ở những vị trí khác hay là sử dụng cho những mục đích khác khi công trình không còn khai thác dầu khí. Các ụ nổi sử dụng khi đúc các khối công trình có thể sử dụng để đóng mới và sửa chữa các con tàu lớn mà điều kiện hạ thủy của chúng rất khó khăn. Thiết kế môn học không đi sâu vào chi tiết quá trình làm việc và các cấu tạo đặc trưng của công trình phục vụ cho quá trình khai thác và sản xuất mà chỉ xét đến khả năng ổn định và kết cấu công trình mang tính đặc thù cho dạng công trình biển trọng lực bằng bêtông. 1.2 Số liệu xuất phát. stt Tên gọi Kí hiệu Giá trị Đơn vị 1 Góc nội ma sát φ 25 Độ 2 Lực dính C 11 T/m 2 3 Hệ số nở hông µ 0,25 4 Modul biến dạng E 0 3500 T/m 2 5 Tải trọng thường xuyên Q 1 5500 T 6 Vận tốc gió V g 40 m/s 7 Chiều cao sóng H 11,75 m 8 Chu kì sóng T 11,98 s 9 Vận tốc dòng chảy mặt m dc V 3,6 m/s Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH 3 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. 10 Vận tốc dòng chảy đáy d dc V 0,7 m/s 11 Nước dâng do triều ΔH tr 3,3 m 12 Nước dâng do bão ΔH b 1,9 m 13 Chiều sâu nước (theo hải đồ) d 0 60 m 14 Diện tích chắn gió thượng tầng tt g A 2100 m 2 1.3 Nhiệm vụ thiết kế môn học. 1.3.1 Thuyết minh. - Xác định kích thước cơ bản của công trình (căn cứ vào điều kiện tự nổi để xác định); - Xác định tải trọng tác động lên công trình; - Tính toán bê tông cốt thép cột, đế móng (chú ý biện phám thi công thép ứng suất trước); - Lập dự án; - Tính toán nền móng công trình. 1.3.2 Bản vẽ Bản vẽ trên giấy A1 gồm: - Sơ đồ tải trọng sóng, gió, dòng chảy tác động lên công trình; - Thể hiện kết cấu công trình: Cột, đế móng, bảng thống kê; - Thống kê khối lượng. Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH 4 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. Chương 2 : Sơ bộ lựa chọn kích thước của công trình 2.1 Các kích thước chính của công trình. Công trình biển trọng lực bêtông có kết cấu móng nông, trọng lượng chi phối chủ yếu do đế móng, như vậy trọng tâm công trình sẽ hạ thấp và tăng độ ổn định cho công trình khi làm việc với những tải trọng tác động có trị số lớn và tính bất thường cao. Công trình thiết kế có móng dạng trụ tròn, bên trong rỗng để bố trí các thiết bị phục vụ cho công tác khoan dầu. Giữa đế móng và trụ đỡ có các sườn gia cường. Trụ đỡ sàn công nghệ cũng có dạng trụ tròn để chịu tải trong ngang do sóng, gió, dòng chảy. Trụ đỡ có kích thước vừa phải để có thể giảm diện tích tiếp xúc trực tiếp với tải trọng sóng (là tải trọng chủ yếu và nguy hiểm nhất cho công trình trong quá trình khai thác và sửa chữa) dẫn tới kết quả là giảm được tải trọng sóng tác dụng lên công trình.Đế móng được mở rộng nhằm đảm bảo ổn định trượt, lật cho công trình. 2.1.1 Cao độ sàn công tác. Sơ bộ chọn cao độ sàn công tác theo hình vẽ sau: Hình 1.1. Sơ đồ xác định cao độ sàn công tác. Cao độ sàn công tác được xác định như sau: h = d 0 + Δ đ + γH + Δ 0 . Trong đó: Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH h d d 0 Δ d γ H Δ 0 H 5 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. + h: chiều cao chân đế tính từ đáy công trình đến mặt dưới của sàn công tác. + d 0 : Độ sâu nước tại vị trí xây dựng công trình, lấy theo độ sâu hải đồ, d 0 = 60m. Δd = Δd tr + Δd nd Δd tr : Nước dâng do triều, Δd tr = 3,3m. Δd nd : Nước dâng do bão, Δd nd = 1,9m. + H: Chiều cao sóng, H = 11,75m. + γH: Vị trí của đỉnh sóng so với mức nước lặng có kể đến triều và nước dâng. γ: Hệ số theo lý thuyết sóng Airy: γ = 0,5. + Δ 0 : Là khoảng trống của sàn, người ta gọi là độ tĩnh của công trình biển, theo quy phạm DnV, trong điều kiện thông thường, Δ 0 ≥ 1,5m. Chọn Δ 0 = 1,575. Vậy h = 60 + 3,3 + 1,9 + 11,75.0,5 + 1,525 = 72,6 ≈ 73 (m). 2.1.2 Kích thước chính của công trình. 2.1.2.1 Kích thước chân đế. - Đường kính ngoài của đế móng : D m = 40 m - Chiều cao của đế móng: h m = 10 m. - Chiều dày thành đế móng : t m = 0,5 m. - Đường kính trong của đế móng : d m = D m - 2 t m = 39 m - Bề dày bản đáy : 0,6 m - Bề dày bản nắp : 0,5 m . 2.1.3 Kích thước trụ. - Đường kính ngoài của trụ : D t = 11 m - Chiều dày trụ : t t = 0,5 m - Đường kính trong của trụ : d t = D t – 2t = 10 m. - Chiều cao trụ : h t = h- h m = 73 – 10 = 63m. 2.1.4 Sườn gia cường. Dùng để liên kết giữa trụ và đế móng,có tác dụng tăng cường độ cứng của trụ. Sườn gia cường có chiều dày 0, 6 m ; chiều cao 8,9m (h m – bề dày bản đáy – bề dày bản nắp), có 8 cái. Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH 6 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH 7 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. 2.2 Kiểm tra điều kiện tự nổi của chân đế móng. Công trình là kiểu trọng lực bê tông, phương pháp thi công là sẽ hạ thủy chân đế kéo đến vị trí đủ độ sâu ven biển thi công tiếp rồi đánh chìm,thi công xng phần trụ rồi mới cẩu lắp các khối thượng tầng lên,vì vậy trong quá trình thi công chân đế phải đảm bảo nổi trên mặt nước để thi công tiếp phần trụ phía trên vì vậy ta phải kiểm tra độ nổi của đế móng. 2.2.1 Thể tích các bộ phận đế móng. + Thể tích bê tông bản thành. ( ) ( ) 2 2 2 2 1 . . . 40 39 .8,9 552,22 4 4 m m suon V D d h π π = − = − = (m 3 ). + Thể tích bê tông trụ nằm trong móng. ( ) ( ) 2 2 2 2 2 . . . 11 10 .9,4 155,04 4 4 t t suon V D d h π π = − = − = (m 3 ). + Thể tích bê tông của bản nắp. ( ) ( ) 2 2 2 2 3 . . . 40 11 .0,5 580,08 4 4 m t nap V D d h π π = − = − = (m 3 ). + Thể tích bê tông của bản đáy. 2 2 4 . . .40 .0,6 753,98 4 4 m day V D h π π = = = (m 3 ). + Thể tích bê tông của sườn gia cường. 39 11 8. . . 8. .8,9.0,6 598,08 2 2 2 2 m t suon suon suon D D V h t     = − = − =  ÷  ÷     (m 3 ). ⇒ Tổng thể tích của đế móng: V = V 1 +V 2 +V 3 +V 4 +V suon = 552,22+155,04+580,8+753,98+598,08 = 2640,12 (m 3 ). ⇒ Tổng khối lượng bê tông của đáy móng: G BT = γ BT .V = 2,5. 2640,12 = 6640,12 (T). 2.2.2 Thể tích chiếm nước của đế móng. 6640,12 6478,17 1,025 BT d n G V γ = = = (m 3 ) Thể tích toàn phần của đế móng. 2 2 . . .40 .10 12566,37 4 4 m m tp D h V π π = = = (m 3 ). 2.2.3 Thể tích nổi. V n = V tp – V d =12566,37– 6478,17 = 6088,2 (m 3 ). Vậy chiều cao phần nổi trên mặt nước là: Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH 8 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. 2 6088,2x4 4,85 .40 n n d V H S π = = = (m). > 1 (m) Vậy đế móng đảm bảo nổi trong quá trình thi công. Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH 9 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. Chương 3 : Tải trọng tác dụng lên công trình. 3.1 Tải trọng sóng (theo lý thuyết sóng Airy) và dòng chảy. 3.1.1 Các phương trình sóng. Tính toán tải trọng sóng tác dụng lên công trình theo lý thuyết sóng tiền định của Airy. Chọn hệ trục công trình để tính: trục z hướng lên trên, trục x nằm ngang trùng với MNLTT (theo hướng lan truyền sóng), gốc tọa độ O trùng với mực nước tính toán như hình vẽ : d = 65,2 m Z X Z = -d MNTT O Hình 1.1. Hệ toạ độ tính toán tải trọng sóng. Với d = d 0 + ∆ đ = 60 + 5.2 = 65.2m là chiều sâu nước tính toán,có kể đến dao động của thủy triều và nước dâng. + Phương trình tung độ mặt sóng: Chiều cao nước đường mặt so với mực nước tĩnh. ( ) ( ) , . os . os2 . 2 2 x t H H x t c Kx t c L T η ω π   = − = −  ÷   , Trong đó: 2 2 2 2 2 2 ; ; ; . 1,56 2 L g g k c L T T L T T π π π ω ω π = = = = = = . Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH 10 [...]... trc c neo cht vo u cu kin Thụng qua cỏc neo ú cu kin s b nộn bng lc ó dựng khi kộo cng ct thộp Tip ú, bm va vo trong ng rónh bo v ct thộp khi b n mũn v to ra lc dớnh gia bờtụng v ct thộp Cốt thép ƯST Cấu kiện BTCT Thiết bị kích N N ống rã nh Hỡnh 1.2 Phng phỏp to ra ng sut trc Sau mt thi gian, do nhiu nguyờn nhõn ng sut trc trong ct thộp b gim i (thm chớ b trit tiờu v hiu qu ca ng lc trc hon ton bin . khoa học Có thể có nhiều cách phân loại công trình biển như công trình ven bờ và công trình xa bờ; công trình biển cố định và công trình biển di động, hoặc theo tính năng của công trình như công. Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. Mục lục Mục lục 1 Chương 1 : 3 1.1 Giới thiệu chung về công trình biển cố định 3 1.2 Số liệu xuất phát 3 1.3 Nhiệm vụ thiết kế môn học 4 1.3.1. CTT51 ĐH 6 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Sinh viên: Hoàng Đình Tùng Lớp: CTT51 ĐH 7 Thiết kế môn học: Công trình biển cố định. 2.2 Kiểm