Giàn đỡ đầu giếng rc5 viện xây dựng công trình biển đặt tại vùng mỏ bạch hổ việt nam

TỔNG QUAN VỂ GIÀN RC5

Giàn RC5 dự định được xây dựng ở phía Nam cụm mỏ Rồng Giàn RC5 được thiết kế có vai trò như là một giàn đầu giếng WHP (Wellhead Platform) với 12 đầu giếng.

Hướng Bắc của giàn RC5 tạo với Bắc thực một góc 40 0  5 0

Giàn RC5 nằm trong cụm giàn RC4-RP4, RC2-RP3, RC6

Hình 2.1: Vị trí địa lý của giàn RC5 trong cụm mỏ Rồng

I.1.2 Chức năng và nhiệm vụ của giàn RC5

- Dàn RC5 được thiết kế cho mục đích khai thác dầu khí với sự trợ giúp của dàn khoan tự nâng.

- Thu thập và phân loại các sản phẩm dầu trong đo lường và vận chuyển.

- Đo sản lượng dầu cung cấp của giếng khoan.

- Tách sơ bộ các sản phẩm khí và nước phun lên từ giếng khoan.

- Tập trung và tận dụng các phế phẩm.

- Tự động ngắt giếng trong điều kiện khẩn cấp (Động đất, hoả hoạn, bão lớn )

- Kiểm tra việc sửa chữa ngầm chủ yếu với sự trợ giúp của dàn khoan tự nâng.

- Dập giếng với phương tiện nổi qua các đường ống công nghệ.

- Đỡ hệ thống đường ống đứng Riser.

SỐ LIỆU MÔI TRƯỜNG

I.2.1 Độ sâu nước tại vị trí xây dựng công trình

Công trình được thiết kế xây dựng tại vị trí có độ sâu nước d = 50 m.

I.2.2 Số liệu điều kiện môi trường tại nơi xây dựng công trình Điều kiện môi trường được lấy từ báo cáo : “ BACH HO – RONG Field’s Evironmental Extreme Conditions” là kết quả nghiên cứu đo đạc của trung tâm khí tượng hải văn biển cho khu vực mỏ Rồng và mỏ Bạch Hổ

Khu vực xây dựng công trình là khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa gồm có gió mùa Đông Bắc (vào mùa đông) và gió mùa Tây Nam (vào mùa hè).

Gió mùa Đông Bắc chiếm ưu thế từ tháng 11 tới tháng 3 hàng năm Trong khoảng thời gian này gió thổi ổn định có tốc độ mạnh và thịnh hành trong suốt mùa Gió mùa chuyển tiếp (kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10 hàng năm) Gió thổi không ổn định theo các hướng.

Tốc độ gió được đo ở độ cao tiêu chuẩn 10 m so với mực nước biển trung bình (MSL) với các tần suất xảy ra lần lượt là: 100, 50, 25, 10, 5, 1 năm như sau:

Tốc độ gió đo được ở 8 hướng : Bắc (N), Đông Bắc (NE), Đông (E), Đông Nam (SE), Nam (S), Tây Nam (SW), Tây (W), Tây Bắc (NW).

Tốc độ gió ở các hướng khác được xác định bằng nội suy tuyến tính từ các hướng lân cận.

Tốc độ gió trung bình được đo ở các mốc thời gian trong : 3 giây, 1 phút và 2 phút được cho trong các bảng dưới đây :

Bảng 2.1: Vận tốc gió trung bình trong thời gian 2 phút (m/s)

Bảng 2.2: Vận tốc gió trung bình trong thời gian 1 phút (m/s)

Bảng 2.3 : Vận tốc gió trung bình trong thời gian 3 giây (m/s)

Chế độ sóng tại khu vực xây dựng công trình chủ yếu phụ thuộc vào chế độ gió thổi Trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc biển có sóng mạnh, xảy ra liên tục và thường có gió xoáy và bão Bão thường tập trung từ tháng 6 đến tháng 10 hàng năm, do vậy chế độ sóng lớn rõ rệt trong thời kỳ này Trong thời kì gió mùa Đông Bắc (từ tháng 11 đến tháng

3) sóng theo hướng Đông Bắc có chiều cao cực đại có thể đạt tới 6,5 (m) và có thể lớn hơn.

Trong thời kì gió mùa Tây Nam, sóng theo hướng Tây Nam có chiều cao cực đại có thể vượt qua 6 (m).

Chế độ sóng được mô tả bởi hai thông số chính là chiều cao sóng và chu kỳ sóng, được xác định cho 8 hướng sóng chủ đạo là: Bắc (N), Đông Bắc (NE), Đông (E), Đông Nam (SE), Nam (S), Tây Nam (SW), Tây (W), Tây Bắc (NW).

Các thông số sóng ở các hướng khác được tính bằng cách nội suy tuyến tính từ các hướng lân cận.

Các thông số sóng được thống kê với tần suất xuất hiện là: 100, 50, 25, 10, 5, 1 năm và được thể hiện trong các bảng dưới đây :

Bảng 2.4 : Chiều cao và chu kỳ sóng lớn nhất theo các hướng

Hướng N NE E SE S SW W NW

Bảng thống kê các con sóng hướng Bắc

Chiều cao trung bình (m) Chu kỳ sóng (s) Xác suất Số con sóng

Bảng thống kê các con sóng hướng Đông Bắc

Bảng thống kê các con sóng hướng Đông

Bảng thống kê các con sóng hướng Đông Nam

Bảng thống kê các con sóng hướng Nam

Bảng thống kê các con sóng hướng Tây Nam

Bảng thống kê các con sóng hướng Tây

Bảng thống kê các con sóng hướng Tây Bắc

Do ảnh hưởng của thủy triều và gió mùa nên dòng chảy tại các vùng mỏ Bạch Hổ, Rồng và lân cận phổ biến phân bổ theo hướng NE, ENE và E vào các tháng 4-9, theo hướng SW, WSW vào các tháng 11-2.

Vận tốc dòng chảy mặt được đo cách mực nước trung bình là 5m.

Vận tốc dòng chảy đáy được đo cách đáy biển là 5m.

Các vận tốc dòng chảy trung gian được tính bằng cách nội suy tuyến tính dòng chảy mặt và dòng chảy đáy.

Bảng 2.5: Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất ứng với chu kỳ xuất hiện lặp lại 100 năm theo các hướng sóng

Góc lệch so với hướng

Bảng 2.6: Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất ứng với chu kỳ xuất hiện lặp lại 1 năm theo các hướng sóng

Các thông số Hướng sóng

Bảng 2.7 : Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất ứng với chu kỳ xuất hiện lặp lại 100 năm theo các hướng sóng

Bảng 2.8 : Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất ứng với chu kỳ xuất hiện lặp lại 1 năm theo các hướng sóng.

Biên độ triều được tính toán lên xuống so với mực nước trung bình (Mean Sea Level - MSL), ta có các thông số như sau:

 Biên độ triều cao nhất so với MSL : + 1.030 m

 Biên độ triều thấp nhất so với MSL : - 1.620 m

 Nước dâng lớn nhất do bão so với MSL : + 0.870 m

 Biên độ triều xuống so với MSL : - 0.680 m

 Vào mùa đông, mực nước dâng cao hơn MSL : + 0.234 m

 Vào mùa hạ, mực nước hạ thấp hơn MSL : + 0.145 m

I.2.2.5 Sự phát triển của sinh vật biển

Sự phát triển của sinh vật biển (hà bám) được lấy theo báo cáo khảo sát cho vùng mỏ Bạch Hổ & Rồng, tại các cao độ khác nhau Kết quả được thể hiện trong bảng dưới đây

Bảng 2.9 : Xác định chiều dày hà bám

Cao độ (m) Chiều dày (mm)

Từ cao độ 0.000 m đến cao độ (-) 4.000m 80

Từ cao độ (-) 4.000m tới cao độ (-) 8.000m 87

Từ cao độ (-) 8.000m tới cao độ (-) 10.000m 100

Từ cao độ (-) 10.000m đến đáy biển 70

Số liệu địa chất tại nơi xây dựng

Bảng 2.10 : Số liệu địa chất dùng cho thiết kế giàn RC5

Số hiệu địa tầng Độ sâu (m) Loại đất

Trọng lượng riêng hữu hiệu của đất ’ (KN/ m 3 )

(độ) Ứng suất cắt không thoát nước S u (KPa) Độ rỗng  50

7 24.0 28.5 Sỏi 9.7 > 34 0 Lẫn lộn giữa sỏi và bùn cát

TÌM HIỂU KHẢ NĂNG THI CÔNG HIỆN TẠI Ở VIỆT NAM

I.4.1 Điều kiện thời tiết khi thi công trên biển

Công trình được thi công trong điều kiện thời tiết như sau:

Chiều cao sóng không vượt quá 1.25m/s.

Tốc độ gió không quá 10m/s

I.4.2 Điều kiện về trang thiết bị, công nghệ phục vụ thi công của Xí nghiệp

Công trình dự kiến được thi công tại cảng dịch vụ dầu khí của Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro, có các đặc điểm như sau:

VSP có 2 bãi lắp ráp đó là bãi lắp ráp số 0 và bãi lắp ráp số 1 với tổng diện tích 210000m 2 bao gồm cả diện tích bãi trống và khu vực nhà xưởng Diện tích đường đi và khu vực thao tác hoạt động là 18000m 2 Độ dốc của bãi bằng 0 Bãi lắp ráp được xây dựng với thiết kế cường độ áp lực nền chịu được là 6 kG/cm 2 Đường trượt

Trên bãi lắp ráp có bố trí hai hệ thống đường trượt như sau:

 Đường trượt số 1 dài 183m, gồm 3 ray trượt khoảng cách giữa các ray là 16 và 20m có áp lực chịu tải là 100T/m dài.

 Đường trượt số 0 dài 216m, gồm 2 ray trượt, khoảng cách giữa các ray là 16m có áp lực chịu tải là 100T/m dài. Đây là hai đường trượt chuyên dụng để trượt khối chân đế lên hai hệ ponton hoặc xà lan chuyên dụng.

Phía dưới nền đất của đường trượt được gia cố bằng cọc bê tông cốt thép, tiếp theo là lớp bê tông cốt thép có cường độ cao.

Phía trên mặt đường trượt có lát hai tấm thép dày 12mm, để tăng khả năng ép mặt, giảm ma sát giữa đường trượt và máng trượt khi thi công.

Các cọc có kích thước 40x40 (cmxcm) dài 20m được đóng trên suốt chiều dài đường trượt với khoảng cách giữa các cọc là 1,2 m.

Trên đường trượt có bố trí các máng trượt để đỡ và trượt khối chân đế (KCĐ) ra mép cảng khi thi công hạ thuỷ từ trên bãi lắp ráp xuống các phương tiện vận chuyển.

Bờ càng có chiều dài là 750 (m) được đóng cọc kè bằng BTCT và ván cọc thép. Độ sâu nước trước cảng khi triều kiệt là 5.2 m. Độ sâu nước trước cảng khi triều cường là 8.6 m.

Ngoài ra trên bãi lắp ráp còn có hệ thống ống dẫn nước cứu hỏa, nước sinh hoạt, hệ thống đường dây điện và hệ thống đường giao thông

Trên bãi lắp ráp còn có 10 trạm biến áp để cung cấp điện cho các thiết bị hàn ở 60 đơn vị hàn, công suất trung bình của trạm là gần 6854 KVA Để phục vụ cho thi công vào ban đêm trên bãi lắp ráp có 6 cột đèn pha cao 21m với 12 đèn loại TBC-45, trên mỗi cột lắp 2 đèn pha, trong mỗi đèn pha có 3 bóng 1000W.

Nhu cầu về điện của bãi lắp ráp có thể được cung cấp 8,4 MA Nhu cầu về nước được cung cấp đầy đủ từ các nhà máy nước của thành phố

I.4.3 Các loại máy móc và phương tiện thi công phục vụ trên bờ của Xí nghiệp

Bảng 2.11 : Các loại cẩu phục vụ thi công trên bờ

Loại thiết bị Tải trọng nâng lớn nhất (T)

Chiều dài cần (m) Số lượng

Các loại cẩu khác (TADA-

I.4.4 Các loại máy móc và phương tiện thi công phục vụ trên biển của Xí nghiệp

Bảng 2.12 : Các phương tiện phục vụ thi công trên biển

Loại thiết bị Tải trọng nâng lớn nhất (T)

Chiều dài cần (m) Số lượng

Chiều dài 139.1m Chiều rộng 54.32m Mớn nước

Tàu rải ống Côn Sơn

Ngoài ra xí nghiệp còn sử dụng một số tàu dịch vụ của xí nghiệp vận tải biển :

Tàu kéo : Phú Quý, Tàu Sông Dinh, Tàu Sao Mai (3 chiếc), Lam Sơn, Kỳ Vân Tàu phục vụ công tác lặn như tàu Bến Dinh 01, tàu Hải Sơn

Thiết bị búa đóng cọc :

PHÂN TÍCH CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

II.1.1 Số liệu về thượng tầng

Thượng tầng về kết bao gồm các sàn chịu lực, cần đuốc, sân bay.

Tổng tải trọng của thượng tầng 1500t.

II.1.2 Số liệu môi trường

Theo số liệu môi trường được cung cấp, thì công trình được xây dựng ở độ sâu 50m Chiều cao sóng với chu kì lặp 100 năm là 16.4 m theo hướng Đông bắc.

Dựa váo kết quả tính toán của các công trình đã được xây dựng ỏ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng với số liệu môi trường như trên và công trình có kích thước đỉnh tương tự ta sẽ đưa ra đề xuất kết cấu hợp lý cho các phương án.

II.1.3 Số liệu địa chất

Theo số liệu địa chất được cung cấp của hố khoan tại nơi xây dựng giàn RC5 ta có kết quả tính toán sơ bộ sức chịu tải của cọc, kết quả xem phần tính sức chịu tải dọc trục của cọc.

PHÂN TÍCH ĐƯA RA CÁC PHƯƠNG ÁN

Công trình biển cố định là dạng công trình có hình thức kết cấu dạng conson được đặt dưới biển liên kết với đất nền thông qua hệ thống cọc được đóng sâu xuống đáy biển, công trình chịu tác động của tải trọng ngang do sóng, gió, dòng chảy và tải trọng đứng của bản thân và thượng tầng Chình vì tính chất làm việc như trên nên các loại công trình biển bằng thép thường được cấu tạo từ các ống thép, để cho các ống này làm việc thống nhất với nhau và ổn định thì cần có thêm các thành giằng, giằng ngang và giằng chéo. Chính vì vậy sơ đồ kết cấu cho giàn RC5 là dạng khung không gian bao gồm các thanh giằng ngang và giằng chéo.

Về mặt chịu lực, đối với các thanh giằng chéo từ các ống chính khi chịu lực thì lực được truyền trực tiếp tới ống chính giảm đường truyền lực Còn đồi với dạng thành giằng chéo chữ V, khi chịu lực thì lực được truyền tới thanh giằng ngang rồi mới tới ống chính, chính vì vậy ống ngang phải đảm bảo đủ lớn và được gia để chịu lực hơn nữa khi đó trên thanh ngang sẽ xuất hiện mômen uốn, đối với tiết diện tròn khi chịu uốn thì bất lợi hơn Hơn nữa đối với trường hợp này để đảm bảo sự làm việc hợp lý, hiệu quả giữa các thanh ( góc giữa thanh nhánh và ống chính nằm trong khoảng 30  60 0 ) thì khoảng cách giữa các khoang lại nhỏ, điều này làm tăng số lượng thanh Với hệ thanh giằng chéo như vậy thì số thanh tập chung tại nút nhiều, ứng suất tập chung tại nút cao dễ gây phá hủy, nhất là về mỏi Để thi công các nút này cũng phức tạp hơn Đối với hệ giằng chéo này chỉ phù hợp với công trình có tải trọng đứng lớn, khi đó các thanh giàng này làm việc ở trạng thái tốt hơn, chủ yếu chịu nén.

Qua phân tích trên ta có nhận xét, với công trình có kích thước không lớn lắm, tải trọng thượng tầng nhỏ không lớn, thì việc sử dụng thanh giằng dạng chũ V không mang lại hiệu quả cao Do đó các phương án lựa chọn sẽ là thanh giằng chéo.

II.2.1 Các yếu tố xây dựng các phương án

II.2.1.1 Hướng đặt công trình được xác định theo các cơ sở sau:

 Đảm bảo về yêu cầu sơ đồ bố trí công nghệ.

 Hướng đặt công trình sao cho tối ưu về tải trọng tác dụng lên công trình cũng như khả năng chịu lực của kết cấu Công trình nên được định hướng sao cho cạnh dài song song với hướng bão lớn nhất để giảm thiểu sự tác động của tải trọng sóng, dòng chảy

 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.

II.2.1.2 Kích thước đỉnh của khối chân đế

Kích thước đỉnh khối chân đế phải đủ rộng để đỡ khối thượng tầng, đảm bảo diện tích bố trí các thiết bị và vận hành, tuy nhiên nếu quá rộng thì kích thước đáy KCĐ cũng rộng theo làm tăng kích thước và khối lượng công trình Đồng thời kích thước của đỉnh khối chân đế phải phù hợp với các điều kiện thi công đánh chìm đã lựa chọn.

Căn cứ vào các số liệu về thượng tầng lựa chọn kích thước đỉnh KCĐ là 14x20m

II.2.1.3 Độ nghiêng của Panel Độ nghiêng của Panel ảnh hưởng đến nhiều yếu tố khi thiết kế công trình Việc tăng hay giảm độ nghiêng của Panel đều có những ưu nhược điểm nhất định như ảnh hưởng đến sự phân bố lực lên các cọc, ảnh hưởng tới lực ngang tại đầu cọc, tải trọng sóng tác dụng lên chân đế Do đó việc lựa chọn độ nghiêng phải qua tính toán và thử nhiều lần vừa để tối ưu hóa về chịu lực và hình dạng kết cấu, vừa để sao cho phù hợp với thi công đóng cọc, thông thường độ nghiêng các Panel nằm trong khoảng 1/8  1/12

II.2.1.4 Lựa chọn số lượng và vị trí mặt ngang

Khoảng cách giữa các mặt ngang được chọn sao cho khả năng chịu lực và phân bố lực trên các thanh là hợp lí nhất. Đảm bảo chiều dài các thanh phù hợp với độ mảnh cho phép. Đảm bảo các yêu cầu cấu tạo của các thanh xiên trên mỗi Panel, góc giữa các thanh xiên và ống chính nằm trong khoảng 30-60 0 Đảm bảo khoảng cách để làm giá đỡ cho Riser và các giếng khoan (Conductor). Đảm bảo đủ khả năng chịu lực theo phương ngang cũng như khả năng chịu xoắn. Đảm bảo độ bền cũng như ổn định tổng thể cho công trình trong quá trình lắp dựng.

II.2.1.5 Hệ thống thanh giằng xiên

Khối chân đế được tạo bởi hệ thống các thanh giằng xiên liên kết với ống chính tạo thành một hệ thống không gian tổng thể Các thanh giằng xiên được thiết kế với các đặc tính sau:

 Phân bố đều lực tác dụng lên các ống chính, giảm sự chênh lệch lực tác dụng lên các ống chính (tại nút phần tử).

 Chịu tải trọng theo phương ngang.

 Làm hợp lý hoá sự làm việc của nút.

 Tăng độ cứng tổng thể cho công trình, giúp cho công trình ổn định chống được các loại tải trọng động mang yếu tố ngẫu nhiên.

 Tăng tính siêu tĩnh cho kết cấu, hạn chế được sự phá huỷ luỹ tiến cho kết cấu khi có sự xuất hiện của khớp dẻo.

 Đảm bảo tính thuận lợi trong quá trình thi công, đủ khả năng chịu lực trong quá trình quay lật Panel, thi công hạ thuỷ đánh chìm.

 Khả năng chịu lực và phân bố nội lực trong từng phần tử.

 Các yêu cầu về cấu tạo hình học.

 Khả năng và trình độ thi công.

 Đảm bảo các điều kiện bền và ổn định trong suốt quá trình thi công chế tạo và lắp dựng KCĐ.

II.2.2 Xác định các cao trình tính toán

II.2.2.1 Cao trình của mặt ngang đầu tiên

Do sử dụng mặt ngang đầu tiên D1 làm sàn công tác khi thi công nên mặt ngang đầu tiên D1 phải nằm trên đỉnh sóng khi thi công (Htc = 2.000 m) một khoảng 1.000m Ta có chiều cao của mặt ngang đầu tiên xác định theo công thức :

II.2.2.2 Cao độ đỉnh khối chân đế

Theo tiêu chuẩn API RP2A WSD về điều kiện liên kết nút (Phần 4 - mục 4.3.1) thì khoảng cách từ mép ngoài của ống nhánh đến mép của vách gia cường tối thiểu là 12”

(305 mm) và D/4 (với D là đường kính ống gia cường) Để đảm bảo khoảng cách liên kết và khoảng cách lặp đặt chi tiết ống nối (bút chì), và để phù hợp với các công trình đã có trước ta chọn khoảng cách từ đỉnh KCĐ đến mặt ngang D1 là 1200 mm.

Như vậy cao độ đỉnh KCĐ là :

II.2.2.3 Cao độ điểm cắt cọc và điểm chuyển tiếp (Working Point)

Theo tiêu chuẩn API RP 2A WSD (Phần 6 - mục 6.11) vị trí cắt cọc được xác định nhô ra khỏi đầu trên ống chính khoảng 0.5  1.5m (2  5 ft) Dựa vào yêu cầu phương pháp thi công dự kiến, vị trí cắt cọc được xác định nhô ra khỏi đầu trên ống chính khoảng 1.000m

Như vậy cao độ cắt cọc là :

ELCC = ELCĐ + 1.000 = (+)5.700 + 1.000 = (+)6.700 (m) Điểm W.P nằm ở cao trình trên điểm cắt cọc là 0.6 m Tức là có cao trình :

ELW.P = ELCC + 1.00 = (+)6.700 + 0.6 = (+)7.300 (m) Như vậy phần khối chân đế có chiều cao từ cao trình (-) 50 m đến (+) 5.700 m. Chiều cao tổng cộng của khối chân đế là 55.7 m.

Vị trí thấp nhất của giá cập tầu được xác định như sau:

H : Độ sâu nước trung bình ; H = 50m. a : Biên độ chiều thấp nhất trong điều kiện bình thường (a = 1,62m).

 Chọn vị chí thấp nhất của giá cập tầu cách mực nước trung bình (-)1,8m.

 Chọn vị chí cao nhất của giá cập tầu phụ thuộc vào chiều cao mạn loại tầu được cập vào giàn Vì các loại tầu cập vào giàn có chiều cao mạn không quá 3,0m cho lên chọn cao trình cao nhất của giá cập tầu (+) 2,7m.

 Chiều cao của giá cập tầu là: Hct =2,7 + 1,8 = 4,5m.

II.3.1 CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

Phương án 1 các khoang chéo đơn kết hợp giằng chữ X khoang cuối

II.3.1.1 Xác định sơ đồ hình học kết cấu el (+) 5.700 (tại đỉnh chân đế) cọc

EL (-) 50.000 đáy biển el (-) 49.500 el (+) 4.500 cọc

MSL 0.000 kết cấu khối chân đế khung nối, vị trí mặt ngang đầu tiên bố trí cách đỉnh khối chân đế1.2m

Các cao trình diafragm còn lại dươc 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 (30 0 1.0) Điều kiện khống chế  N - max= 935.2 T sức chịu sức chịu tải cực hạn tải cực hạn của cọc của cọc chịu nén chịu nhổ

Lớp đất Độ sâu lớp, m W''i ,K

0 Thỏa mãnKết quả tính toán chi tiết được trình bày trong phần phụ lục

1.1.2.3 Kết quả kiểm tra

Đối với sóng hướng NE: Kiểm tra thanh chịu nén + uốn.

Thanh Điều kiện Kết luận về khả năng chịu lực

Tên tiết diện VT pt1 VT pt2 Nén Uốn Nén Uốn Cắt

4 TDTD 0.199 0.313 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn

46 OXKSCL 0.194 0.166 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn

1 KSCL 0.63 0.632 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn

158 OGD1 0.725 0.856 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn

217 OXCK1 0.299 0.279 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn

122 OND1 0.185 0.253 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn

223 OND4 0.122 0.149 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn Đối với sóng hướng NE: Kiểm tra thanh chịu kéo + uốn.

Thanh ĐK Kết luận về khả năng chịu Tờn Loại VT pt(4) Tờn Loại VT pt(4) Cắt

89 OGD1 0.0377 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn

214 OXCK1 0.2378 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn

123 OND1 0.2658 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn

53 OND4 0.1286 thoả mãn thoả mãn thoả mãn thoả mãn Đối với sóng hướng W : Kết quả kiểm tra thanh chịu nén + uốn và kéo+ uốn

Thanh Điều kiện Kết luận về khả năng chịu lực

Tên tiết diện VT pt1 VT pt2 Nén Uốn Nén + uốn Cắt

5 TDTD 0.144 0.232 Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn

36 OXKSCL 0.105 0.145 Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn

172 KSCL 0.388 0.607 Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn

87 OGD1 0.729 0.862 Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn

217 OXCK1 0.184 0.258 Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn

156 OND1 0.129 0.189 Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn

Thanh ĐK Kết luận về khả năng chịu Tên tiết diện VT pt1 VT pt2 Nén Uốn Nén + uốn

89 OGD1 0.0635 Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn

123 OND1 0.3059 Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn

214 OXCK1 0.2719 Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn

Xem chi tiết trong bảng phụ lục tính toán

IV.1.2.1 Điều kiện liên kết tại đầu các thanh chịu kéo và nén

Mối nối tại đầu những phần tử chịu kéo và chịu nén phải được kiểm tra bền theo tải trọng thiết kế Nhưng không được lấy nhỏ hơn 50% độ bền thực của phần tử Độ bền thực của các phần tử là tải trọng kéo hoặc nén gây mất ổn định cho phần tử. Điều kiện liên kết chịu kéo và chịu nén tại các nút phần tử thoả mãn các điều kiện sau:

 Fyc : Cường độ đàn hồi của thanh chủ tại nút, N/m 2

 Fyb : Cường độ đàn hồi của thanh giằng tại nút, N/m 2

 , , ,  : Là các thông số hình học.

IV.1.2.2 Đối với nút đơn giản

Các thông số hình học của nút đơn giản được thể hiện trong hình vẽ dưới đây:

Hình 5.1 : Các thông số hình học của nút đơn giản

  : Góc hợp bởi giữa ống chủ và các ống nhánh, độ.

 g : Khoảng cách tối thiểu giữa mép trong các ống nhánh.

 t : Chiều dày của ống nhánh, mm.

 T : Chiều dày của ống chủ, mm.

 d : Đường kính ngoài của ống nhánh khảo sát, mm.

 D : Đường kính ngoài của ống chủ, mm.

IV.1.2.3 Kiểm tra chọc thủng nút Ứng suất gây chọc thủng nút được xác định theo công thức:

 f: Ứng suất dọc trục, ứng suất trong mặt phẳng hoặc ngoài mặt phẳng làm việc trong ống nhánh. Ứng suất chọc thủng cho phép trong ống chủ phải nhỏ hơn lực cắt cho phép theo tiêu chuẩn AISC hoặc theo công thức:

Lưu ý: V Pa phải là giá trị độc lập cho từng tải trọng trong ống nhánh Q q ,Q f là hệ số sử dụng.

 Q q : Là hệ số kể đến loại tải trọng và thông số hình học được xác định trong bảng:

Bảng 5.2 : Hệ số sử dụng Q q

Loại nút và dạng hình học

Loại tải trọng trong ống nhánh

Kéo dọc trục Nén dọc trục Trong mặt phẳng uốn

T Với  > 2 Trong mọi trường hợp  không được lấy nhỏ hơn 1.0.

 Qf : Là hệ số kể đến sự tham gia của ứng suất dọc trục danh nghĩa trong ống chính. Giá trị của Qf được tính theo công thức sau:

Trong đó: λ = 0.03 đối với ứng suất dọc trục trong ống nhánh λ = 0.045 đối với ứng suất uốn trong mặt phẳng ống nhánh. λ = 0.021 đối với ứng suất uốn ngoài mặt phẳng ống nhánh.

0 6F y ¯ f AX , ¯ f IPB , ¯ f OPB : Các ứng suất do lực dọc trục, mômen uốn trong và ngoài mặt phẳng của ống chính.

Q f =1.0 cho tất cả ứng suất trong ống chủ chịu kéo. Đối với tổ hợp của ứng suất dọc trục và ứng suất uốn trong ống nhánh phải thoả mãn các điều kiện sau:

+2 π arcsin√ ( V V P pa ) IPB 2 + ( V V P Pa ) OPB 2 ≤1.0

IV.1.2.4 Tải trọng danh nghĩa cho phép trong ống nhánh

Khả năng cho phép theo điều kiện tải trọng danh nghĩa trong ống nhánh:

 Pa : Lực dọc trục cho phép trong ống nhánh, N.

 Ma : Mômen cho phép trong ống nhánh, Nm.

 Qu : Hệ số cường độ giới hạn, giá trị này thay đổi theo dạng nút và loại tải trọng, chi tiết được trình bày trong bảng:

Loại nút và dạng hình học

Loại tải trọng trong ống nhánh

Có mặt ngang (3.4+19) Đối với tổ hợp tải trọng dọc trục và momen uốn trong ống nhánh, phải thoả mãn các điều kiện sau:

1.2.5.1 Xác định các thành phần nội lực trong và ngoài mặt phẳng

a.Kiểm tra các nút hướng NE

Tại nút 17: Hướng sóng NE

Có sự quy tụ của các thanh: 10, 15, 40, 74, 106, 210, 211, 216, 217 Trong đó thanh

217 có nội lực mà khả năng chọc thủng ống chính 10 là lớn nhất.

Có sự quy tụ của các thanh: 11, 12, 32, 42, 211, 215, 228, 238 Trong đó thanh 215 có nội lực mà khả năng chọc thủng ống chính 5 là lớn nhất.

Có sự quy tụ của các thanh: 5, 54, 221, 223, 233, 237 Trong đó thanh 214 có nội lực mà khả năng chọc thủng ống chính 14 là lớn nhất.

Tên Thanh Thanh Nội lực của ống chính

KN(m) Nội lực của ống nhánh, KN(m) Nút chính nhánh N(AX) M(IPB) M(OPB) N(AX) M(IPB) M(OPB) Q22 Q33

23 5 233 -8393.4 721.081 -527.3 -1526.2 -104.75 -88.937 -29.003 -1430 b.Kiểm tra các nút hướng W

Có sự quy tụ của các thanh: 10, 15, 40, 74, 106, 210, 211, 216, 217 Trong đó thanh 217 có nội lực mà khả năng chọc thủng ống chính 10 là lớn nhất.

Có sự quy tụ của các thanh: 11, 12, 32, 42, 59, 211, 215, 228, 238 Trong đó thanh 215 có nội lực mà khả năng chọc thủng ống chính 11 là lớn nhất.

Có sự quy tụ của các thanh: 5, 54, 221, 223, 233, 237 Trong đó thanh 233 có nội lực mà khả năng chọc thủng ống chính 5 là lớn nhất.

Tên Thanh Thanh Nội lực của ống chính

KN(m) Nội lực của ống nhánh, KN(m) Nút chính nhánh N(AX) M(IPB) M(OPB) N(AX) M(IPB) M(OPB) Q22 Q33

1.2.5.2 Kết quả kiểm tra

Tên Thanh Thanh Đặc trưng tiết diện, m

Nội lực của ống chính

KN(m) Nội lực của ống nhánh, KN(m) N(AX) M(IPB) M(OPB) N(AX) M(IPB) M(OPB) Q22 Q33

Tên Thanh Thanh Điều kiện kiểm tra

Nút chính nhánh ĐK 1 ĐK 2

Tên Thanh Thanh Đặc trưng tiết diện, m

Nội lực của ống chính KN(m) Nội lực của ống nhánh, KN(m)

N(AX) M(IPB) M(OPB) N(AX) M(IPB) M(OPB) Q22 Q33 -5832.4 274.29 57.116882 -836.453 -11.8471 -174.66 37.227 1.2328 -5679.9 245.16 -5.380386 -898.019 24.088181 -229.72 45.93 -1.5522 -7608.9 298.06 -13.80243 -1008.53 -3.899378 -82.512 -27.981 -1.0659 Tên Thanh Thanh Điều kiện kiểm tra

Nút chính nhánh ĐK 1 ĐK2

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

IV.2 TÍNH TOÁN KIỂM TRA CỌC THEO TIÊU CHUẨN API RP-2A-WSD

IV.2.1 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 vây 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:

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.

IV.2.1.1 Trường hợp cọc chịu nén:

Sức chịu tải tổng thể của cọc chịu nén:

Qf: sức kháng bên do lực ma sát gây ra, được xác định như sau:

Trong đó: i f o : ma sát đơn vị thành ngoài cọc i u o : 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.

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 : i f i : ma sát đơn vị trong thành cọc. u i i : diện tích xung quanh thành trong của cọc trong phân tố đất thứ i

+ W’: trọng lượng của cọc chiếm chỗ đất.

p: trọng lượng riêng của vật liệu làm ống.

s : trọng lượng riêng của đất. Điều kiện để cọc đủ sức chịu tải: max '

N - max : lực nén lớn nhất tại đầu cọc

SF : hệ số an toàn (SF =1.5 - 2)

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

Tiêu đề	Giàn Đỡ Đầu Giếng RC5 Viện Xây Dựng Công Trình Biển Đặt Tại Vùng Mỏ Bạch Hổ Việt Nam
Tác giả	Nguyễn Đức Dũng
Người hướng dẫn	Thầy Mai Hồng Quân
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2010
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	253
Dung lượng	11,44 MB