đồ án đa dịch vụ ven biển

2.2.6/ Chiều dài và chiều rộng của bệ tàu phần nằm dưới MNCTK- Đoạn đường trượt nằm trong phạm vi giao động của mực nước 0,5÷0,7 m tính từMNCTK trở xuống có bề rộng bằng bệ rộng B2, hoặc

SỐ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ

Địa điểm xây dựng công trình

Loại công trình : Đà tàu Địa điểm xây dựng : Nhà máy đóng tàu Thịnh Long – Nam Định

- Mực nước cao thiết kế : MNCTK = + 3,2 m

- Mực nước thấp thiết kế : MNTTK = + 0,2 m

- Mực nước hạ thủy : MNHT = + 2,2 m

Số liệu đại chất

Cốt cao độ miệng hố khoan (Cao độ nhà máy ) : + 4,2 m

Lớp đất MÔ TẢ LỚP ĐẤT Chiều dày (m) Độ sệt B

2 Bùn sét pha, trạng thái dẻo chảy 7,5 1,8 1,26 9,0 0,68

4 Sét pha, dẻo cứng đến cứng 4,5 0,52 1,86 24 3,1

5 Sét nửa cứng đến cứng Rất dày 0,22 1,9 27,0 3,95

Số liệu về tàu thiết kế

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐÀ TÀU

Thông số các mực nước thiết kế

- Mực nước cao thiết kế : MNCTK = +3,2m

- Mực nước thấp thiết kế : MNTTK = +0,2m

- Mực nước hạ thủy : MNHT = +2,2m

Xác định các thông số cơ bản của đà tàu

Trước tiên khi chọn độ dốc đà phải đảm bảo điều kiện để tàu có thể hạ thủy Độ dốc i tg ( là góc hợp bởi mặt phẳng nghiêng của đường trượt và xe trượt) phải lớn hơn hệ số ma sát f, mà f lại phụ thuộc vào vật liệu bôi trơn đường trượt Thường vật liệu bôi trơn sử dụng là mỡ bò hoặc paraphin trộn với vadơlin (0,045 ≤ f ≤ 0,05) Độ dốc này giúp đảm bảo tàu có thể trượt xuống dưới tác động của chính trọng lượng.

1/16 Độ dốc dà tàu lấy theo cỡ tàu, với tàu cỡ lớn ( Lt 0m > 150m) nên ta chọn độ dốc sơ bộ của đà tàu là i=1/22

Hình 2.1 Thông số cơ bản của đà tàu

Khi kích thước này phải thỏa mãn yêu cầu là khi đầu tầu chuyển động đến mút đà, thì tàu phải hoàn nổi hẳn lên Độ sâu xác định theo công thức:

- h: Độ sâu đầu mút đà , tính từ MNHT (m).

- Q: Trọng lượng hạ thủy tàu (T), theo kinh nghiệm lấy bằng 1/3 lượng dãn nước khi chở đầy tàu.

- Z : Hệ số xét đến mớn nước không đều , Z=0,8

- δ : Hệ số xét đến tình trạng thân tàu , δ = 0,8

2.2.3/ Độ sâu phía trước mũi đà

Kích thước này phải đảm bảo khi tàu rời khỏi đà không va phải đáy Nó được xác định theo công thức sau:

- H : Độ sâu phía trước mút đà , tính từ MNHT (m).

- h : Độ sâu mút đà tàu (m).

- hf : Chiều cao giá đỡ đầu tàu.tàu lớn chọn hf = 0.6

- Kd : Hệ số an toàn kể đến ảnh hưởng động của tàu, chọn Kd = 1,8

- ∆h : Độ dự trữ dưới sống tàu , ∆h=0,4 ÷0,5 (m) chọn ∆h = 0,5

Cao độ mút đà được xác định theo công thức:

2.2.5/ Chiều dài và chiều rộng bệ tàu (phần nằm trên MNCTK)

Chiều dài bệ tàu L1 và chiều rộng bệ tàu B1 tính theo phương xiên được xác định theo công thức :

- Lt , Bt : Chiều dài và rộng của tàu (m).

- a1 : Chiều dài dự trữ về phía lái của tàu , a1 = 5 ÷ 10 (m) chọn a1((m)

- a2 : Chiều dài dự trữ về phía mũi của tàu , a2 = 3 ÷ 5 (m)

- b : Chiều dài dự trữ của bệ ở 2 bên thành tàu để dựng giàn giáo thi b = 2 ÷ 3 (m) chọn b= 3(m)

2.2.6/ Chiều dài và chiều rộng của bệ tàu (phần nằm dưới MNCTK)

- Đoạn đường trượt nằm trong phạm vi giao động của mực nước 0,5÷0,7 m tính từ MNCTK trở xuống có bề rộng bằng bệ rộng B2, hoặc nhỏ hơn hoặc bằng bề rộng B1 Thường lấy B2=B1 để cho dễ thi công.

- Đoạn tiếp theo cho đến mút đà có bề rộng B3 chỉ cần đủ để đặt dầm đường trượt, thường lấy B3 = ( 0,5÷ 0,7 )Bt = 0,6 x 22,8,68(m)

- Chiều dài đượt ( phần nằm dưới MNCTK ) tính theo phương ngang được xác định theo công thức :

- L2 : Chiều dài đường trượt tính theo phương nằm ngang ( m ).

- h : Độ sâu mút đà tàu ( m )

- ∆H : Độ chênh giữa MNCTK và MNHT ( m )

- i : Độ dốc của đường trượt

2.2.7/ Chiều rộng, khoảng cách giữa các dầm đường trượt a Chiều rộng của dầm đường trượt bt phụ thuộc vào trọng lượng tàu hạ thủy của tàu và sức chịu ép của dầu mỡ, vật liệu xe trượt, vật liệu mặt dầm đường trượt được xác định theo công thức sau :

- bt : Chiều rộng của dầm đường trượt ( m ).

- Q : Trọng lượng hạ thủy của tàu ( T )

- n : Số lượng dầm đường trượt, thường n=2

- l : Chiều dài đoạn xe trượt, l= 0,8Lt 0x0,86 (m)

- q : Áp lực cho phép trên 1 đơn vị diện tích của dầm đường trượt, thường là 15÷30 T Chọn q = 20 T

- k : Hệ số phân bố tải trọng không đều, k= 1,2 ÷1,3 chọn k = 1,2 b Để đảm bảo cho quá trình hạ thủy tàu chọn khoảng cách tâm giữa hai đường trượt trong khoảng ( 0,4÷0,6 )Bt =( 0,4 ÷ 0,6 )×22,8 = (9,12 ÷ 13,68 ) Chọn bằng 12m

2.2.8/ Chiều dài và hố sâu trước đà

Chiều dài hố sâu trước đà tàu lấy từ 5 ÷ 10 m tùy thuộc vào kích thước, hình dạng tàu Tàu nhọn lấy mũi dài, tàu tù lấy mũi ngắn, ở đây để an toàn cho tàu hạ thủy không va vào bản đà nên chọn 10,0 m.

Cao độ dầm đường trượt tại đỉnh đà được xác định :

L : Chiều dài theo phương ngang đà tàu L = L1 + L2 i : Độ dốc của đường trượt

2.2.10/ Cao độ bản mặt đà

Do tính đến việc đầu mũi đà không thể kê đệm kê nên chiều dài đà được kéo dài thêm 10 m ở phía mũi tàu với độ dốc i = 0

Cao độ bản mặt đà nằm ngang được xác định :

CĐNN = CĐĐĐ – a,6-1,2=9,4 (m)Trong đó : a là khoảng cách từ mặt bản nằm ngang đến đỉnh dầm đường trượt, thường lấy a = 0,9 ÷ 1,2 m chọn a = 1,2 m

Khu nước trước mút đà tàu

Chiều dài khu nước trước đà Lkhu nước = ( 2 ÷ 3 )Lt = 3 x 170 = 510 m

Chiều rộng khu nước trước đà Bkhu nước +t =2 x 22,8 = 45, 6 m

Kiểm tra điều kiện hạ thủy

Để đảm bảo điều kiện hạ thủy là tàu có thể tự trượt xuống nước được dưới tác dụng của trọng lực Do đó độ dốc của đường trượt phải lớn hơn hệ số ma sát giữa dầm đường trượt và xe trượt : i>f chọn f = 1/25, hay thành phần lực song song của bản thân của đà tàu phải thắng được tổng lực cản : Px>Pf

- Thành phần vuông góc đà tàu : Pz = Q.cosα= 7500 x 0.99896t92,2 (T)

- Thành phần song song à tàu : Pđà tàu : P x = Q.sinαu00 x 0.0454 = 340,2 (T)

- Điều kiện ể tàu tự trượt : Pđà tàu : P x – Pf = 340,2 – 299,7@,5 (T)>0

- Khi tàu chưa trượt thì phải có lực hãm bằng : Px – Pf @,5 (T)

Bố trí các thiết bị phụ trợ

Sau khi đóng xong, tàu được hạ lên xe trượt để chuẩn bị hạ thủy Muốn giữ cho tàu không bị trượt xuống lúc này cần có thiết bị hãm tàu ( bằng cơ khí ), chúng được bố trí thành từng cặp đối xứng qua trục dọc của tàu và dọc theo dầm đường trượt, thường thì bố trí thành 2 cặp.

2.5.2/ Mố kích Để tàu có thể hạ được thì cần phải có lực ban đầu tạo đà cho tàu trượt xuống Chính vậy tại vị trí đầu đà được bố trí 2 mỗ kích.

Hào công nghệ được bố trí dọc theo hai mép biên của phân đoạn đà tàu, hào được đổ liền cùng với hệ dầm bản đà

Khi hạ thủy, phần đáy tàu không thể trực tiếp lên bề mặt của dầm đường trượt mà phải thông qua bộ phận gọi là xe trượt Xe trượt là các tấm gỗ tốt có cường độ chịu nén cao ( như gỗ lim ) được bố trí trên suốt chiều dài phẳng dưới đáy tàu Trên bề mặt dầm đường trượt người ta quét một lớp dầu hay mỡ nhằm giảm ma sát giữa xe trượt và đường trượt khi hạ thủy.

Xe trượt bằng gỗ lim, kích thước bxd ( b bằng chiều rộng dầm đường trượt, d là chiều cao dầm đường trượt tạm thời, thường lấy d = 0,15 ÷ 0,2 m ) Dầm đường trượt tạm thời liên kết với dầm BTCT thông qua các bulông được chôn sẵn khi thi công dầm đường trượt.

Trong quá trình đóng mới, tàu được kê trên các gối tựa gọi là đệm tàu Đệm tàu thường có 2 loại : đệm dưới sống tàu và đệm 2 bên sườn tàu.

- Đệm sống tàu là các gối tựa được kê theo suốt chiều dọc sống tàu, khoảng cách giữa các đệm từ 1,2 ÷ 2,5 m, chiều cao đệm phải cao hơn chiều cao dầm đường trượt và không thấp hơn 1,2 m; tốt nhất có chiều cao từ 1,4 ÷ 1,6m để thuận lợi cho công nhân làm việc dưới đáy tàu.

- Đệm sườn là các thanh chống hoặc gối tựa kê theo suốt chiều dọc 2 bên sườn tàu Khoảng cách của nó lấy bằng khoảng cách như đệm sống tàu.

Cấu tạo đệm tàu là những khối gỗ hay bê tông xếp so le Hiện nay thường sử dụng các khối hộp thép điều chỉnh lên xuống được.

2.5.6/ Tóm tắt các thông số cơ bản của đà tàu

- Độ dốc đường trượt đà tàu : 1/ 22

- Độ dốc bản mặt tàu : 0

- Cao trình đỉnh đầu đà :10,6 m

- Cao độ phần mặt đà nằm ngang : 9,4 m

- Chiều rộng khu nước trước đà : 46,5 m

- Chiều dài khu nước trước đà :510 m

- Mực nước hạ thủy tàu : +2,2 m

GHI CHÚ: ÐÕN V? TRONG B? N V? LÀ m

LỰA CHỌN SƠ BỘ KẾT CẤU ĐÀ TÀU

Tải trọng tác động

3.1.1/ Các trường hợp tải trọng tác động trên đà tàu

Tải trọng bản thân của công trình là các cấu kiện BTCT, trọng lượng riêng của BTCT là γ = 2,5 T/m 3

3.1.1.2/ Các trường hợp tải trọng tàu tác dụng lên công trình

Sự phân bố tải trọng tàu trong giai đoạn chế tạo :

Hình 3.1 Sự phân bố tải trọng bản thân tàu theo chiều dọc tàu

Trọng lượng hạ thủy Q cảu tàu bằng 65% trọng lượng tàu đóng mới hoàn chỉnh khi đó trọng lượng tàu đóng mới hoàn chỉnh bằng khoảng 45 – 50% lượng giẫn nước của tàu khi tàu chở đầy hàng D Do đó, khoi tính toán cón thể lấy :

Nếu gọi m là cường độ tải trọng phân bố ở đoạn giữa cảu tàu thì cưởng độ tải trọng phân bố ở đầu mút của tàu phía lái là 0.6m và phía mui là 0.5m

- m : cường độ tải trọng phân bố ở đoạn giữa tàu (T/m)

- Q : Trọng lượng hạ thủy của tàu (T)

Hình 3.2 :Phân bố tải trọng bản thân tàu theo chiều dọc

3.1.1.3/ Tải trọng do vật liệu, thiết bị, con người a/ Giai đoạn trước khi hạ thủy

Trường hợp này ứng với giai đoạn cuối quá trình đóng mới, tàu vẫn đặt trên các đệm sống tàu và lườn tàu, tải trọng bản thân tàu tác dụng lên các đệm kê ở đoạn giữa tàu.

Hình 3.3:Tải trọng tác dụng của tàu lên đẹm kê đoạn giữa tà

- Đoạn phía lái và mũi tàu

Hình 3.4 :Tải trọng tác dụng của tàu lên đệm kê đoạn phía lái và mũi tàu

P s : Tải trọng tính toán cho 1m dài tàu tác dụng lên đệm sống tàu (T/m)

P L : Tải trọng tính toán cho 1m dài tàu tác dụng lên đệm lườn tàu (T/m) m : Cường độ tải trọng phân bố của tàu ở đoạn giữa tàu m n : Cường độ tải trọng phân bố của nước thí nghiệm ở đoạn giữa tàu m’ : Cường độ tải trọng phân bố của tàu ở đoạn phía lái và mũi tàu

Theo thí nghiệm có m n 0 nên do đó :

Hình 3.5 : Tải trọng tàu tác dụng lên đệm kê đoạn giữa tàu

Khoảng cách các đệm kê đặt cách nhau 2.0m nên lực tập trung tác dụng lên 1 đệm kê là

Hình 3.6 : Tải trọng tập trung của tàu tác dụng lên đệm kê đoạn giữa tàu

Hình 3.7 : Tải trọng tàu tác dụng lên đệm kê đoạn lái tàu

Hình 3.8 : Tải trọng tập trung của tàu tác dụng lên đệm kê đoạn lái tàu

Hình 3.9 : Tải trọng tàu tác dụng lên đệm kê đoạn mui tàu

Hình 3.10: Tải trọng tập trung của tàu tàu tác dụng lên đệm kê đoạn mui tàu b/ Giai đoạn chuẩn bị hạ thủy

Hình 3.11 :Sơ đồ tải trọng của tàu lên dầm đường trượt khi chuẩn bị hạ thủy

Giai đoạn này tàu được chuyển từ đệm kê sang dầm đường trượt, cường độ tải trọng trên 1m dài dầm đường trượt q xác định theo công thức :

Trong đó : q : Cường độ tải trọng trên 1m dài dầm đường trượt

Q : Trọng lượng hạ thủy của tàu (T) n : Số đâm đường trượt, n = 2 l : Chiều dài xe trượt, l 0,8L t 0,8 170 136( )  m k : hệ số phân bố tải không đều, k = 1,2

Hình 3.12 :Tải trọng của tàu lên dầm đường trượt khi chuẩn bị hạ thủy c/ Giai đoạn hạ thủy

Giai đoạn này tàu trượt trên dầm đường trượt xuống nước, sơ đồ tải trọng của tàu tác dụng lên dầm đường trượt thể hiện ở hình vẽ

Hình 3.13 : Sơ đồ tải trọng của tàu lên dầm đường trượt khi hạ thủy Đoạn dầm đường trượt trên cạn, tải trọng phân bố đều (lúc này chưa xuất hiện áp lực đầu tàu ) có cường độ là : q 1 k d q với k d là hệ số động, k d 1,2 ; q là tải trọng tác dụng lên dầm đường trượt như ở giai đoạn chuẩn bị hạ thủy.

Từ mực nước hạ thủy lên phía trên khoảng (1 / 5)L t thì bắt đầu mới xuất hiện áp lực đầu tàu, áp lực này tăng dần trong khoảng 1/5L thì đạt giá trị P max Giá trị P max này duy trì trên một khoảng 2/5L, sau đó giảm dần đến mút đường trượt còn khoảng cách từ

(0,3 0,4)P max.Ở đây L là khoảng cách tính từ đầu mút đường trượt tới điểm được giảthiết là bắt đầu xuất hiện áp lực đầu tàu Trị số P max theo kinh nghiệm lấy bằng khoảng 1/3 trọng lượng hạ thủy Q của tàu.

Tải trọng tác dụng lên đoạn đường trượt trên cạn là :

Khoảng cách L tính từ đầu mút đường trượt tới điểm được giả thiết là bắt đầu xuất hiện áp lực đầu tàu.

Do có giá đỡ tàu nên áp lực đàu tàu truyền xuống dầm đường trượt luôn phân bố trên một đoạn có chiều dài là l

: Chiều dài giá đỡ đầu tàu thường dài 2 8m Chọn l g 5,1m

- d: Chiều dài dầm đường trượt tạm thời, thường lấy d= 0,15 0,2m Chon d= 0,2m Tải trọng phân bố đều lớn nhất do áp lực đầu tàu là : max 2

 Tải trọng phân bố đều ở đoạn mút đường trượt bằng q 3 (0,3 0,4) q 2

Hình 3.14:Tải trọng của tàu lên dầm đường trượt khi hạ thủy

Tải trọng phân bố đều rải rác trên mặt bản sàn q2 /T m 2

3.1.2/ Các phương án tải trọng

- Trường hợp tải trọng 1: Tải trọng bản thân (BT)

- Trường hợp tải trọng 2 : Tải trọng phân bố đều trên sàn do vật liệu, thiết bị, con người (HT)

- Trường hợp tải trọng 3 : Tải trọng tập trung lên các đệm kê do trọng lượng của tàu trong quá trình đóng tàu (TTT)

- Trường hợp tải trọng 4 : Tải trọng phân bố đều do tàu khi tàu chuyển sang 2 đường trượt, giai đoạn chuẩn bị hạ thủy (TPB)

- Trường hợp tải trọng 5 : Tải trọng di động khi tàu trượt trên đường trượt khi hạ thủy tàu (THT)

- Tải trọng tiêu chuẩn : là tải trọng tác động lên kết cấu công trình nhân với hệ số vượt tải n = 1

- Tải trọng tính toán : là tải trọng tác động lên kết cấu công trình nhân với hệ số vượt tải n như sau :

+ Tải trọng bản thân (BT) : n = 1,1

+ Tải trọng phân bố đều trên sàn do vật liệu, thiết bị … (HT) : n = 1,2

+ Tải trọng tập trung lên đệm kê do tàu trong quá trình đóng (TTT) : n = 1,2 + Tải trọng phân bố đều do tàu khi tàu chuyển sang 2 dầm đường trượt (TPB) : n = 1,2

+ Tải trọng di động khi tàu hạ thủy (THT) : n = 1,2

Bảng 3.1 Tổ hợp tải trọng

Phân đoạn Tổ hợp BT HT TTT TPB THT

Giải pháp kết cấu đà tàu

Dựa trên điều kiện về địa hình,địa chất,thủy văn khu vực xây dựng,giải pháp kết cấu xây dựng cho đà tàu được chọn là : Hệ dầm bản BTCT trên nền cột và cọc.

Lựa chọn bản dày 40cm

Lựa chọn cọc vuông BTCT 40x40cm

Theo chiều dài đà tàu 261m được chia thành 5 phân đoạn, giữa các phân đoạn có khe phân đoạn rộng 2cm.Chiều dài các phân đoạn là

Móng của đà tàu được thiết kế với hệ móng cọc.Toàn bộ đà tàu xử dụng cọc BTCT chiều dài thay đổi theo độ dốc của đà tàu và điều kiện địa chất.

3.2.2.1/ Tính toán sức chịu tải của cọc

Sức chịu tải của cọc phụ thuộc vào vật liệu chế tạo cọc và nền đất, lấy giá trị nhỏ nhất trong hai giá trị này Đối với sức chịu tải của cọc theo vật liệu, công thức tính như sau:

- m:Là hệ số điều kiện làm việc;lấy m=1

-  : Hệ số uốn dọc ; lấy  1

- R b :Cường độ chịu nén của bêtông ,bêtông B25 có R b 1500 (T/ m 2 ¿

- R a : Cường độ chịu kéo của cốt thép ;thép AII có R a 2800 ( T /m 2 ¿

- F a : Diện tích phần cốt thép

Chọn 12 20 từ đó ta có F a 37,7cm 2 0,00377m 2

Sức chịu tải của cọc theo đất nền được tính theo công thức sau :

Sức chịu tải cho phép tính toán của cọc theo đất nền được tính theo công thức của tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 10304 – 2014 :

-  K :Hệ số độ tin cậy của đất được lấy dựa theo số lượng cọc trong móng. Móng 1 đến 5 cọc, lấy   K 1,75; Móng 6 đến 10 cọc, lấy   K 1,65

- R c u , :Sức chịu tải của cọc theo đất nền được tính theo công thức:

-  c : Là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất,   c 1

- A b :Là tiết diện cọc tựa lên đất lấy bằng diện tích ngang mũi cọc đặc,

- q b :Là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, lấy theo Bảng 2 TCVN 10304-

2014, Với 25m, mũi cọc đặt ở lớp sét nửa cứng đến cứng có B=0,22,tra Bảng 2 ta được q p 6480(KN/ m 2 ¿ d8 (T/m 2)

- u: Là chu vi tiết diện ngang thân cọc, u=0,4×4=1,6 m

- f i :Là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc, lấy theo Bảng 3 TCVN 10304-2014

- l i :Là chiều dài cọc nằm trong lớp đất thứ i

-   cq , cf :Tương ứng là hệ số điều kiện làm việc của lớp đất dưới mũi và trên than cọc có xét tới ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất, đối với cọc đặc dùng búa cơ, búa hơi và búa dầu,  cq 1, cf 1

Lớp đất Loại đất l i (m)  cf f i (T/m2)

2 Bùn sét pha, dẻo chảy (B=1.85)

4 Sét pha, dẻo cứng đến cứng (B=0,52)

5 Sét nửa cúng đến cứng (B=0,22)

Chọn sức chịu tải của cọc Min P R( , vl t d , ) 154( ) T

3.2.2.2/ Giải pháp kết cấu móng cho từng phân đoạn

Phân đoạn 1 của đà tàu dài 52m,kết cấu hệ dầm bản BTCT trên nền cột,cao trình dầm đường trượt thay đổi từ +10,6m đến +8,78m.Kích thước cấu kiện được lựa chọn theo bảng sau:

STT Cấu kiện Tiết diện b×h (cm) Số lượng

Phân đoạn 2 của đà tàu dài 64m,kết cấu hệ dầm bản BTCT trên nền cột,cao trình dầm đường trượt thay đổi từ +8,78 m đến +5,79m.Kích thước cấu kiện được lựa chọn theo bảng sau:

Phân đoạn 3 của đà tàu dài 45m,kết cấu hệ dầm bản BTCT trên nền cột,cao trình dầm đường trượt thay đổi từ +5,79 m đến +3,74 m.Kích thước cấu kiện được lựa chọn theo bảng sau:

Phân đoạn 4 của đà tàu dài 100m,kết cấu hệ dầm bản BTCT trên nền cọc BTCT 40x40cm,cao trình dầm đường trượt thay đổi từ +3,74 m đến-0,8 m.Kích thước cấu kiện được lựa chọn theo bảng sau:

Xác định sức chịu tải : Pc

Cắt ra 10m để tính toán :

- q : là hoạt tải tác dụng lên đà ( q = 2 T/m )

- Pbt : tải trọng bản thân đà

Pbt = Pdầm đường trượt + Pdầm phụ 3.2.3.2/ Phân đoạn 2, 3, a/ Lựa chọn sơ bộ tiết diện dầm b/ Lựa chọn sơ bộ tiết diện cột

THIẾT KẾ CHI TIẾT KẾT CẤU ĐÀ TÀU

Xác định nội lực các cấu kiện

4.1.1.1/ Chương trình tính toán a Chương trình tính

Sử dụng chương trình Sap2000 để tính toán Đấy là chương trình tính toán kết cấu chuyên nghiệp b Mô hình tính toán

Các phân đoạn của đà tàu được tính toán bằng sơ đồ không gian, sơ đồ tính được mô tả như sau:

- Sơ đồ là hệ khung bản sàn toàn khối trong đó các cấu kiện được mô hình như sau: + dầm: được mô hình bằng phần tử FRAME

+ cột : được mô hình bằng phần tử FRAME, được ngàm với móng

+sàn: mo hình bằng phần tử shells

- Sơ đồ là hệ dầm sàn toàn khối trên nền cọc trong đó các cấu kiện được mô hình như sau:

+ dầm: được mô hình bằng phần tử FRAME

+ cọc : được mô hình bằng phần tử FRAME, được ngàm với lớp đất tốt ( ngàm giả định 5 -7D với D là kích thước của cọc)

+sàn: mô hình bằng phần tử shells

- Tải trọng của tau tác dụng lên đà tàu được mô tả như sau

+ tải trọng trong quá trình đóng tàu được mô tả là tải trọng tĩnh

+ tải trọng trong quá trình hạ thủy được mô tả là tải trọng di động, phân bố trên 2 đường trượt

4.1.1.2/ Mô hình tính toán phân đoạn 1

4.1.1.3/ Mô hình tính toán phân đoạn 2, 3,

4.1.1.4/ Mô hình tính toán phân đoạn n

4.1.2/ Kết quả nội lực cho các cấu kiện điển hình 4.1.2.1/ Phân đoạn 4 a Dầm đường trượt

Biểu đồ monmen có dạng sau :

Tên cấu kiện Giá trị Tổ hợp tính toán Tổ hợp tiêu chuẩn

Tên cấu kiện Giá trị

Tổ hợp tính toán Tổ hợp tiêu chuẩn

Max - 3,6 1,35 3 1,125 f Cọc lực dọc lớn nhất trong cọc là 150,28 T < 154T , Vậy chọn cọc 40×40 như trên là đủ sức chịu tải

Tính toán thiết kế cho các cấu kiện điển hình

4.2.2/ Tính toán kiểm tra đài móng

4.2.3/ Kiểm tra sức chịu tải của cọc phân đoạn n

4.2.4/ Tính toán cốt thép cọc

4.2.5/ Tính toán cốt thép cột

4.2.6/ Tính toán kiểm tra cốt thép dầm

4.2.6.1/ Phân đoạn 1 a/ Tính toán cấu kiện BTCT theo TTGH1 b/ Tính toán cấu kiện BTCT theo TTGH2 (điều kiện hình thành và mở rộng vết nứt ) 4.2.6.2/ Phân đoạn 4

Tính toán dầm đường trượt

Tính toán cấu kiện BTCT theo TTGH I

Cốt thép của dầm được tính toán theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4116 – 85 :

Tiết diện dầm cộng thêm phần mở rộng mỗi bên dầm 20cm : b x h = 205 x 260(cm.) Chọn a = a’= 7 (cm)  h0 = 260 - 7 = 253 (cm).

- Bê tông M350 có: Rn = 155 (kG/cm 2 ); Rk = 11 (kG/cm 2 ).

- Thép A-II có : Ra = 2800 (kG/cm 2 ).

Cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật, chịu momen dương M88 Tm

Chiều cao vùng BT chịu nén X là:

- X : Chiều cao vùng BT chịu nén

- mb : Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép.

Khi số thanh thép nhỏ hơn 10, mb = 1,1.

Khi số thanh thép lớn hơn hoặc bằng 10, mb = 1,15

-  , R: Chiều cao tương đối vùng chịu nén của bê tông o

- kn : hệ số bảo đảm, xét đến tầm quan trọng và cấp công trình Đối với công trình cấp III , kn =1,15

- nc : Hệ số tổ hợp tải trọng nc=1 với tổ hợp cơ bản

- ho : Chiều cao làm việc của tiết diện , ho = h – a

- h : Chiều cao tiết diện tính toán

- a ,a ’ : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến cạnh gần nhất của tiết diện tính toán.

- b : Chiều rộng của tiết diện tính toán; b = 205(cm)

- M : Mômen tính toán tại tiết diện; M = 1988(Tm)

- Rn : Cường độ chịu nén của bê tông; Rn = 155 (kG/cm 2 )

- Ra ,Ran: Cường độ chịu kéo , nén của cốt thép

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực là 40Ф32 +40Ф30 có diện tích F a = 604,44(cm 2 )

- Suy ra hàm lượng cốt thép :

Kết luận: Thoả mãn điều kiện cốt thép

Cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật, chịu momen âm M35,90Tm

Chiều cao vùng BT chịu nén X’ là:

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực là 40Ф32+40 Ф30 có diện tích F a `4,44(cm 2)

Suy ra hàm lượng cốt thép :

- Kết luận: Thoả mãn điều kiện cốt thép

 Tính toán trên tiết diện nghiêng

Kiểm tra điều kiện đảm bảo BT không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng:

- mb3 : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông

Cấu kiện có chiều cao sườn nhỏ hơn 60cm, mb = 1,0 Cấu kiện có chiều cao sườn lớn hơn hoặc bằng 60cm, mb=1,15

- ho : Chiều cao làm việc của tiết diện

- b : Chiều rộng của tiết diện tính toán.

- Rn : Cường độ chịu nén của bê tông

- Q : Lực cắt tính toán trên dầm

Ta có chiểu cao làm việc của tiết diện là:

Thấy k n Q n c 0.25m R bh b k 0  Cần phải tính cốt đai

Khoảng cách tính toán giữa 2 cốt ngang:

 Khoảng cách lớn nhất giữa 2 cốt ngang :

- n : Số nhánh của cốt ngang; n = 6

- fd : Diện tích mặt cắt ngang nhánh cốt ngang;

- Rad : Cường độ chịu cắt của cốt ngang; Rad = 2150 (kG/cm 2 )

- Rk : Cường độ chịu cắt của bê tông; Rn = 11 (kG/cm 2 )

- ho : Chiều cao làm việc của tiết diện; ho = 246 (cm)

- b : Chiều rộng của tiết diện tính toán; b = 205 (cm)

=> Để đảm bảo an toàn, ta bố trí Ф14 khoảng cách u0(cm)

 Tính toán cấu kiện BTCT theo TTGH II : Độ mở rộng vết nứt.

Chiều rộng vết nứt an được xác định theo công thức sau : at = g a o 7 (4 )   a k C d mm

Trong đó: k - Hệ số kể đến tính chất chịu lực của cấu kiện Với dầm ngang chịu uốn; k = 1,0

Cg - Hệ số phụ thuộc tính chất tác dụng của tải trọng Xem tải trọng tác dụng lâu dài, lấy Cg = 1,3

 - Hệ số kể đến loại cốt thép Với thép A-II có gờ thì  = 1,0

a - ứng suất trong cốt thép chịu kéo Đối với cấu kiện chịu uốn thì được xác định như sau :

M a Trong đó Z là cánh tay đòn nội ngẫu lực.

Z = h0 – x/2 với x là chiều cao vùng Cho phép lấy :

o - ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do trương nở bê tông Đối với kết cấu nằm trên khô thì o = 0.

 - Hàm lượng cốt thép trong tiết diện  = 1,15% d - Đường kính thanh cốt thép (d 2 2

Ea - Môđun đàn hồi của thép Ea = 2,1.10 6 (kG/cm 2 ). at= 6

Ta thấy vết nứt tính toán được gần giá trị vết nứt cho phép đối với cấu kiện nên giá trị về sỗ lượng thanh và đường kính đã chọn là hợp lý

Kết luận : Vậy bố trí Fa = 604,44(cm 2 ) ( tương đương 40Ф32+40Ф30 ) và

Fa’= 604,44( cm 2 ) ( tương đương 40Ф32+40Ф30 ) cho dầm DDT

Cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật, chịu momen dương MR,83 Tm

- M : Mômen tính toán tại tiết diện; M = 52,83(Tm)

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực là 5Ф30 có diện tích F a = 35,34(cm 2)

Cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật, chịu momen âm M28,32Tm

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực là 30Ф28 có diện tích F a 4,74(cm 2)

       Trong đó: k - Hệ số kể đến tính chất chịu lực của cấu kiện Với dầm ngang chịu uốn; k = 1,0

 - Hàm lượng cốt thép trong tiết diện  = 0,19

% d - Đường kính thanh cốt thép (d =2,8cm)

Kết luận : Vậy bố trí Fa = 35,34(cm 2 ) ( tương đương 5Ф30 ) và

Fa’= 184,74( cm 2 ) ( tương đương 30Ф28 ) cho dầm giữa.

Tính toán dầm dọc thường

Cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật, chịu momen dương M@,42 Tm

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực là 5Ф30 có diện tích F a = 30,78(cm 2)

Cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật, chịu momen âm M,40Tm

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực là 10Ф30 có diện tích F a p,69(cm 2)

 - Hàm lượng cốt thép trong tiết diện  = 0,21

% d - Đường kính thanh cốt thép (d (mm)

Bằng chứng là vết nứt tính toán thu được xấp xỉ với vết nứt cho phép đối với cấu kiện, do đó về số lượng thanh và đường kính đã chọn trong thiết kế là hợp lý.

Kết luận : Vậy bố trí Fa = 30,78 (cm 2 ) ( tương đương 5Ф30 ) và

Fa’= 84,83( cm 2 ) ( tương đương 12Ф28 ) cho dầm dọc thường

Cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật, chịu momen dương MC2,9 Tm

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực là 15Ф32 + 14Ф30 có diện tích F a = 219,6(cm 2)

Cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật, chịu momen âm ME9,55Tm

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực là 14Ф30+15Ф32 có diện tích F a !9,6(cm 2)

0,25.m R bh b n 0, 25 1,15 155 0.8 1,2 42,78     (T) Thấy k n Q n c 0.25m R bh b k 0  Cần phải tính cốt đai

Khoảng cách lớn nhất giữa 2 cốt ngang :

 - Hàm lượng cốt thép trong tiết diện  = 2,3% d - Đường kính thanh cốt thép d

Kết luận : Vậy bố trí Fa = 219,6 (cm 2 ) ( tương đương 14Ф30+15 Ф32 ) và

Fa’= 219,6( cm 2 ) ( tương đương 14Ф30+15Ф32 ) cho dầm ngang

4.2.7/ Tính toán cốt thép bản

Giá trị nội lực tính toán sàn :

Tổ hợp tính toán Tổ hợp tiêu chuẩn

Bản được tính toán như tiết diện hình chữ nhật chịu uốn có tiết diện bxl0x40 (cm) Với M11

Chọn cốt thép ∅18 có fa = 2,545cm 2 Khoảng cách

Hàm lượng cốt thép : min

Tính toán theo điều kiện mở rộng vết nứt

Chiều rộng vết nứt an vuông góc với trục dọc dầm được xác định theo công thức : an = d  mm 

Thỏa mãn độ nứt giới hạn cho phép

Chiều rộng vết nứt an vuông góc với trục dọc dầm được xác định theo công thức : an = d  mm 

          mm M2, do đó nội lực trong cọc trong trường hợp cẩu một điểm là lớn nhất và nguy hiểm nhất Vì vậy, trong quá trình tính toán thiết kế, ta lấy nội lực trong trường hợp cẩu một điểm để tính toán cho tất cả các trường hợp thi công.

Giá trị nội lực dùng để tính toán là :

Q = Q1 =2,20 (T)Cọc được tính toán là cấu kiện BTCT có tiết diện vuông chịu mô men uốn.

Chọn lớp bảo vệ cốt thép của cọc là 7 cm => h0 = h-a0= 40 – 7 = 33 cm

Diện tích cốt thép yêu cầu là:

  = 4,86 cm 2 Cốt thép chịu momen uốn trong cọc là 4Ф18( Fa,18 cm 2 )

Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông:

Thấy k n n c Q

Tiêu đề	Đồ án đa dịch vụ ven biển
Thể loại	Đồ án

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	921,53 KB