ĐỒ án thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực trong giai đoạn khai thác

BỘ MÔN CTB-ĐÔBC ĐỒ ÁN Thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực trong giai đoạn khai thác. NHÓM 1 1 B MễN CTB-ễBC I. GII THIU C IM CễNG TRèNH Cụng trỡnh bin trng lc l loi cụng trỡnh lm vic theo nguyờn lý múng nụng, ng n nh trờn mt ỏy bin nh trng lng bn thõn v trng lng cụng ngh. Một trong những u điểm nổi bật của công trình biển trọng lực là toàn bộ (hoặc phần lớn) kết cấu công trình đợc chế tạo ở ven bờ, sau đó lai dắt công trình ra vị trí xây dựng đánh chìm, giảm thiểu thời gian thi công ngoài khơi do vậy tránh đ- ợc những rủi ro khi thi công dài ngày ở ngoài khơi. Để tận dụng đợc u điểm trên đây, các công trình phải đợc thiết kế sao cho tự nổi ổn định trong quá trình lai dắt từ vị trí thi công ven bờ đến nơi xây dựng công trình. Để tăng ổn định cho công trình, thờng cấu tạo phần đế lớn để hạ thấp trọng tâm công trình. Trọng tâm càng thấp thì công trình càng ổn định. Ngoi ra, bờ tụng cũn l vt liu r tin hn thộp, cú th s dng ngun nhõn cụng a phng. Kh nng chng n mũn xõm thc ca mụi trng mnh nh nc bin tt. Quỏ trỡnh duy tu bo dng ớt hn so vi cụng trỡnh bin c nh bng thộp. Cú th s dng cỏc khong khụng gian ngm trong cụng trỡnh nh cỏc silo. Cỏc nhc im m cụng trỡnh bin trng lc l : - Kớch thc trng lng ln dn n tớnh linh hot kộm. ũi hi thi cụng trờn b phi cú khụ, cng nc sõu. II. C IM KH TNG HI VN, A CHT CễNG TRèNH. 1. S liu thy triu v nc dõng ti v trớ xõy dng cụng trỡnh. Cỏc thụng s bi 1 H s iu chnh chiu cao súng 0.4 Biờn ng triu ln nht d 1 (m) 1.5 Nc dõng tng ng vi bóo thit k d 2 ( m ) 1 2. sõu nc ti v trớ xõy dng cụng trỡnh. NHểM 1 2 BỘ MÔN CTB-ĐÔBC d o = 21m 3. Số liệu về sóng. Chu kỳ lặp Hướng N NE E SE S SW W NW 100 Năm H, m 10.8 16.1 9.9 6.2 8.6 12.2 9.3 7.4 T, s 10.3 14.1 11.6 10.8 12.4 12.5 12.0 12.3 50 Năm H, m 9.7 15.6 9.2 5.6 8.0 12.4 8.8 6.9 T, s 10.0 14.1 11.5 10.5 12.1 12.4 11.9 11.7 25 Năm H, m 8.8 14.7 8.7 5.2 7.7 11.1 8.5 6.5 T, s 9.9 14.3 11.4 10.2 11.8 12.4 11.8 11.7 5 Năm H, m 5.6 13.7 6.8 3.8 6.2 9.7 7.1 4.8 T, s 9.4 13.9 11.0 9.4 10.6 12.1 11.6 11.0 1 Năm H, m 2.6 11.8 4.8 2.4 4.6 7.3 5.8 3.0 T, s 9.1 13.3 10.5 9.1 9.2 11.7 11.3 9.9 4. Số liệu về dòng chảy. Vận tốc dòng chảy thiết kế với chu kỳ lặp 100 năm, tương ứng với các hướng sóng. Vận tốc dòng chảy mặt :- C¸c th«ng sè Híng sãng N NE E SE S SW W NW VËn tèc (cm/s) 93 137 100 173 224 181 178 121 Híng (®é) 240 242 277 41 68 79 78 134 Vận tốc dòng chảy đáy : C¸c th«ng sè Híng sãng NHÓM 1 3 BỘ MÔN CTB-ĐÔBC N NE E SE S SW W NW VËn tèc (cm/s) 68 119 90 109 182 137 119 97 Híng (®é) 2 300 60 295 329 53 329 197 5. Số liệu về hà bám. Ph¹m vi hµ b¸m tÝnh tõ mùc níc thÊp nhÊt trë xuèng ChiÒu dµy hµ b¸m (mm) Tõ mùc níc thÊp nhÊt (0m) ®Õn -4m 80mm Tõ - 4m ®Õn -8m 87mm Tõ -8m ®Õn -10m 100mm Tõ -10m ®Õn ®¸y biÓn 70mm Trọng lượng riêng hà bám : γ=1.6 T/m 3 6. Số liệu về gió. Vận tốc gió trung bình đo trong 3 giây với chu kỳ lặp 100 năm đo ở dộ cao 10m so với mực nước chuẩn. Chu kỳ lặp - năm N NE E SE S SW W NW Vận tốc gió trung bình đo trong 2 phút 100 38.4 46.1 0.0 20.8 2.0 35.7 34.2 33.5 50 36.2 45.0 9.1 19.2 1.4 33.4 32.7 31.8 25 34.2 40.6 7.4 18.2 0.4 31.5 30.4 29.2 10 30.6 37.5 6.3 16.8 9.2 28.2 27.5 26.5 5 28.5 34.6 5.2 15.5 8.4 26.2 25.2 21.3 1 23.0 26.0 2.0 12.7 6.0 21.0 20.0 18.0 Chu kỳ lặp - năm N NE E SE S SW W NW Vận tốc gió trung bình đo trong 1 phút 100 39.7 47.1 1.0 21.4 2.7 36.9 35.3 34.6 NHÓM 1 4 B MễN CTB-ễBC 50 37.4 46.5 0.1 19.8 22.1 34.5 33.8 32.8 25 35.3 41.9 28.3 18.8 21.1 32.5 31.4 30.2 10 31.6 38.7 27.2 17.4 19.8 29.1 28.4 27.4 5 29.4 35.7 26.0 16.0 19.0 27.1 26.0 22.0 1 23.8 26.9 22.7 13.1 16.5 21.7 20.7 18.6 Chu k lp - nm N NE E SE S SW W NW Vn tc giú trung bỡnh o trong 3 giõy 100 44.7 58.1 4.9 24.2 5.6 41.6 39.8 39.0 50 42.1 52.4 33.9 22.3 24.9 38.9 38.1 37.0 25 39.8 47.3 31.9 21.2 23.7 36.7 35.4 34.0 10 35.6 43.7 30.6 19.6 22.4 32.8 32.0 30.8 5 33.2 40.3 29.3 18.0 21.4 30.5 29.3 24.8 1 26.8 30.3 25.6 14.8 18.6 24.4 23.3 21.0 7. S liu v a cht cụng trỡnh. Các thông số Tên lớp đất Lớp đất số 1 Lớp đất số 2 Lớp đất số 3 1 Mô tả lớp đất Sét pha, trạng thái cứng Sét màu xám vàng, trạng thái cứng Sét pha, trạng thái dẻo cứng 2 Độ sâu đáy lớp đất (tính từ đáy biển trở xuống), m 7 20 Vụ hn 3 Độ ẩm W, % 28,1 29,1 32,2 4 Khối lợng thể tích tự nhiên w , g/cm 3 1.93 1.91 1.91 5 Khối lợng thể tích khô c , 1.51 1.48 1.44 NHểM 1 5 B MễN CTB-ễBC g/cm 3 6 Khối lợng riêng s , g/cm 3 2.71 2.70 2.71 7 Độ lỗ rỗng n, % 44.3 45.2 46.9 8 Hệ số rỗng tự nhiên e o 0.795 0.824 0.882 9 Độ bão hòa G, % 95.8 95.4 98.9 10 Giới hạn chảy W L , % 46.8 46.9 42.8 11 Giới hạn chảy W P , % 30.8 29.2 28.4 12 Chỉ số dẻo I p , % 16.0 17.7 14.4 13 Độ sệt I s -0.17 -0.01 0.26 14 Lực dính kết C, kG/cm 2 0.36 0.47 0.42 15 Góc ma sát 15 0 02 13 0 45 14 0 35 16 Hệ số nén lún a 1-2 , cm 2 /kG 0.022 0.024 0.023 17 Môđun tổng biến dạng E o , kG/cm 2 202.4 175.6 152.2 III. C IM CễNG TRèNH. 1. sõu nc v nc dõng. sõu nc ti v trớ xõy dng cụng trỡnh: d o = 21m - Nc dõng do triu ln nht : d 1 = 1.5m - Nc dõng tng ng vi bóo thit k : d 2 = 1m Mc nc tớnh toỏn : d = = 21 + 1.5 + 1 = 23.5 (m). H s iu chnh chiu cao súng : = 0.4 2. Hng t cụng trỡnh. Cụng trỡnh dng tr ng vi hỡnh dỏng tr v múng l dng trũn. Do vy vic la chn hng t cụnh trỡnh ch yu ph thuc vo hỡnh dỏng ca kt cu thng tng gim thiu tỏc ng ca mụi trng. Tuy nhiờn ti trng mụi trng tỏc dng lờn thng tng ch l ti trng giú m ch chim khong 10 NHểM 1 6 B MễN CTB-ễBC -15% tng ti trng tỏc dng lờn cụng trỡnh. Chớnh vỡ nhng lý do ny m vic la chn hng t cụng trỡnh bin bờ tụng trng lc nh th no cng khụng quỏ quan trng min sao cho vic thi cụng thng tng cng d dng cng tt. 3. Mụ t kin trỳc cụng trỡnh. Kiến trúc công trình gồm 5 phần chính: Thợng tầng; Kt cu thng tng ; Trụ đỡ; Đế móng; Chân khay. Thợng tầng bao gồm : - Khối nhà ở: Gồm nhà ở cho 12 ngời, chứa các thiết bị đo khí tợng hải văn. Dạng nhà hình bát giác, trên mái là vờn khí tợng có đặt các dụng cụ đo. - Sàn chịu lực: Đỡ kết cấu nhà và trong lòng làm bể nớc ăn 50m 3 . - Sàn công tác: Đỡ nhà vệ sinh, kho chứa, giá và xuồng, bể chứa dầu, cầu thang di dộng. Trụ đỡ bao gồm: - Trụ làm bằng BTCT hoặc BTCTƯST tiết diện vành khuyên. - Dầm đỡ thỡng tầng. Đế móng bao gồm: - Đế móng là khối BTCT hoặc BTCTƯST rỗng với mặt bằng tròn hay vuông. - Hệ thống chân khay chạy vòng quanh đế móng. - Phía trong đế móng có các hệ dầm sờn BTCT hoặc vách cùng với bản đáy, bản nắp, bản thành chia thành các khoang rỗng. ( Với đồ án này, công trình coi nh không có thiết bị cặp tầu.) 4. Trng lng phn thng tng v cỏc thit b. - Khối nhà ở = 70T, hoạt tải = 2T, dự trữ lơng thực thực phẩm = 8T, nớc ngọt = 50T. - Hệ thống dầm thép chịu lực ở sàn chịu lực = 38T. NHểM 1 7 B MễN CTB-ễBC - Sàn công tác: nhà vệ sinh = 0,75T, kho = 1,45T, bể chứa dầu = 2,5T, trọng lợng bản thân sàn công tác = 11T. 5. c trng c hc ca vt liu. * Thép cờng độ cao có các đặc trng cơ lý: - Khối lợng riêng t = 7850 kG/m 3 - Cờng độ tiêu chuẩn Rc = 17.000 kG/cm 2 - Cờng độ tính toán R = 11.000 kG/cm 2 - Mô un đàn hồi E = 2.000.000 kG/cm 2 * Thép thờng nhóm CI, CII, CIII * Bê tông: - Với cấu kiện BTCT thờng: BT mác # 400 - Với cấu kiện BTCTƯST: BT mác # 500 IV. PHNG N THI CễNG D KIN. 1. Bc 1: ch to trờn b trong khụ. Ton b phn múng BTCT v mt phn ca tr BTCT c ch to trong khụ. Sau khi ch to xong, thỏo nc vo phn KC ó ch to ny t ni c v kộo ra khu nc gn b thi cụng tip bc hai. 2. Bc 2: Ghộp phao ph vo cụng trỡnh (gn b). Ti v trớ gn b, tin hnh gn cỏc phao ph bng thộp vo Khi chõn ó ch to t bc 1 tng tớnh ni v n nh ca h Khi chõn - phao ph. 3. Bc 3: Ch to v lp dng hon chnh ( gn b). Tip tc ch to nt phn tr BTCT cũn li, ng thi lp khi thng tng vo khi chõn . H khi chõn v phao ph phi m bo tớnh ni v tớnh n nh cho ton b h thng cụng trỡnh sau khi ó ch to v lp dng bc 3 ny. 4. Bc 4: Lai dt ra v trớ xõy dng ngoi khi. NHểM 1 8 BỘ MÔN CTB-ĐÔBC Dùng các tàu kéo, lai dắt hệ khối chân đế - phao phụ - thượng tầng ra ngoài khơi ( nơi vị trí sẽ cố định công trình). 5. Bước 5: San dọn nền và bơm nước đánh chìm công trình. Tại vị trí cố định công trình, tiến hành công tác san dọn nền đất, sau đó bơm nước vào khối chân đế để công trình từ từ hạ xuống. chú ý phao phụ lúc này vẫn nổi trên mặt nước và có tác dụng định vị công trình, dẫn hướng cho công trình từ từ hạ xuống đáy biển. 6. Bước 6: Hoàn chỉnh các hạng mục khác. Sau khi công trình hạ xuống, tiến hành các công tác khác nhau như : bơm phụt vữa bê tông vào khe giữa đáy móng và nền đất, dằn vật liệu vào khối chân đế (nếu cần), tháo dỡ phao phụ ra khỏi công trình, hoàn tất các việc phụ khác. V. GIẢI PHÁP KẾT CẤU. 1. Giải pháp kết cấu dầm đỡ thượng tầng. - Kết cấu đỡ thượng tầng có dạng sàn phẳng được cấu tạo bằng thép hình, thép ống hoặc BTCT. - Vì công trình làm bằng BTCT nên chọn luôn cấu tạo của kết cấu đỡ thượng tầng làm bằng BTCT đổ toàn khối. Với trụ đỡ có các dạng sau (Hình vẽ): NHÓM 1 9 2 1 3 3 1 2 BỘ MÔN CTB-ĐÔBC 1. Dầm đỡ thượng tầng 2. Thành trụ đỡ 3. Giao giữa các dầm 2. Giải pháp kết cấu trụ đỡ. Với kết cấu thượng tầng như đầu bài cho thì chỉ có một trụ đỡ. - Trụ đỡ có tiết diện hình vành khuyên. Đối với tác dụng của môi trường biển thì đây là tiết diện có lợi nhất về khả năng chịu lực, tác dụng của tải trọng lên mọi phía của kết cấu là như nhau. Mặt khác ta có lợi dụng khoảng rỗng ở bên trong của trụ đỡ để đặt các thiết bị khoan, ống khoan, làm cầu thang lên xuống và phục vụ các hoạt động công nghệ khác. - Trong trụ đỡ có các bản vách cách nhau một khoảng h(m), tạo độ cứng và ổn định cho vách. - Kích thước mặt cắt ngang và chiều dày của trụ đỡ có thể thay đổi. - Việc thay đổi tiết diện kéo theo sự phức tạp trong thi công. Mà độ sâu nước tại vị trí đặt công trình là 21 m, không quá lớn. Do vậy ta chọn tiết diện trụ không đổi trên suốt chiều dài. 3. Giải pháp kết cấu móng. Việc chọn kích thước đế móng phụ thuộc phần lớn vào phương pháp thi công và các điều kiện về ổn định về khả năng tự nổi, điều kiện bền và biến dạng của móng. Đế móng hình tròn, có thể là hình vuông, chữ nhật, đế hình vòm hoặc đế có thể là tập hợp của các xi lô. • Néi dung thø 1: X©y dùng ph¬ng ¸n 1. Xây dựng phương án kiến trúc. 1.1. Xác định chiều cao KCĐ. Chiều cao KCĐ được xác định theo công thức: NHÓM 1 10 [...]... trỡnh * Tải trọng thờng xuyên bao gồm Tải trọng bản thân của công trình Trọng lợng trang thiết bị cố định Trọng lợng dằn áp lực thuỷ tĩnh của nớc * Tải trọng tạm thời bao gồm Trang thiết bị có thể thay đổi hay di chuyển Vật t khác (nớc ngọt, dầu ) * Tải trọng do sự cố Tải trọng va chạm do tàu cập vào công trình - Một số chi tiết bị hỏng do nguyên nhân khác nhau * Tải trọng động đất * Tải trọng môi... đất * Tải trọng môi trờng bao gồm - Các tải trọng sóng, gió, dòng chảy tác dụng lên công trình * Tổ hợp tải trọng : Trong đồ án này chủ yếu nghiên cứu quy trinh tinh toán công trình trong trạng thái sử dụng chịu tác động của trạng thái cực hạn Do đó ta chỉ xét một tổ hợp tải trọng, hệ số tổ hợp đợc lấy nh sau : 2 Tải trọng thờng xuyên lấy hệ số là 1 Tải trọng môi trờng lấy hệ số là 0,9 Ti trng bn... tnh) Tải trọng gió đợc tính toán theo tiêu chuẩn API với hớng gió tơng ứng với hớng sóng đã chọn (NE) Tính tải trọng do gió tác dụng lên phần công trình nằm phía trên mực nớc tĩnh(SWL) Bản chất của tải trọng gió là động, nhng qua thực nghiệm cho thấy rằng tải trọng gió chỉ chiếm khoảng 10% tổng tải trọng môi trờng tác dụng lên công trình nên ở đây ta coi trong tính toán tải trọng gió là tĩnh Công thức... là tĩnh Công thức xác định tải trọng gió theo API: NHểM 1 29 B MễN CTB-ễBC Trong đó: F: là lực gió tác dụng lên kết cấu (N) Vz: Vn tc giú trung bỡnh ti cao z so vi mc nc chun (km/h) A: Hình chiếu diện tích của vật cản lên phơng vuông góc hớng gió (m2) Cs : Hệ số khí động (xác định theo qui phạm) Loại kết cấu Cs Kết cấu dầm, nhà tờng đặc 1,5 Kết cấu trụ tròn 0.5 Sàn công tác 1.0 Ti trng giú phn thng... dm b) Kt cu múng Kớch thc múng tha món cỏc iu kin: - iu kin v thi cụng (ú l kh nng t ni cựa cụng trỡnh trong giai on u khi thi cụng xong t tr u tiờn) T < H NHểM 1 13 B MễN CTB-ễBC - iu kin v n nh ho > 0 Trong ú: T: l mn nc ca cụng trỡnh H : Chiu cao ca ho : chiu cao n nh ban u ca cụng trỡnh Trong cỏc loi hỡnh dng ca múng thỡ kt cu múng dng hỡnh trũn l ti u Bi vỡ: kt cu hỡnh trũn chu lc t mi phớa... chu lc tt khi ỏp lc thy tnh tỏc dng lờn cụng trỡnh trong quỏ trỡnh thi cụng Vi hỡnh dng ny khi chõn lm vic theo mi phng l nh nhau, ti trng lm vic theo mi phng l nh nhau Chiu cao khi l 6.5m nờn cú th thi cụng trong khụ Do np phng nờn d thi cụng hn, thun tin khi kt hp vi phao ph (nu cú) Tuy nhiờn do cú s thay i t ngt v tit din nờn khi thi cụng trong giai on sau s cú s thay i t ngt v mn nc, cn cú bin... bởi sự la truyền sóng bề mặt trong vùng có độ sâu d, có thể nhận đợc từ biểu thức : Trong đó : G1 = aG11 + a3G13 + a5G15 ; G2 =2( a2G22+ a4G24 ) ; G3=3(a3G33+ a5G35 ) ; G4 =4 a4G44 ; G4 =5 a5G55 ở đây G11 , G13 là các thông số sóng phụ thuộc vào k.d ( tra bảng ) * Cỏc thnh phn gia tc theo phng ngang v phng ng ti im cú ta (x,z) trong vựng nc cú sõu nc d c xỏc nh nh sau: Trong đó : R1 = 2U1 - U1U2... phng ỏn 1 nhng cỏc vỏch ngn ớt i phn múng khụng cú ct , chiu cao dm chớnh cao hn phng ỏn 1 Chiu cao khi l 9.5m nờn cú th thi cụng trong khụ Np l dng trũn xoay nờn thi cụng khú khn nht trong 3 phng ỏn, tuy nhiờn do khụng cú s thay i tit din t ngt nờn khi thi cụng giai on sau khụng cú s thay i mn nc t ngt, khụng gõy nguy him - NHểM 1 23 B MễN CTB-ễBC - Np l loi v mng nờn mụ men ch xut hin khu... =0.0093 Trong ú : V1 : vn tc mt ln nht ng vi hng súng ch o NE Tra bng ta c : Tapp/T = 1.1 => Tapp = 15.158 (s) Tra bng vi : Thuc Lý thuyt súng Stokes bc 5 Khi ú : = 0.7 Vi cỏc d liu ó cho thay vo cụng thc ta cú: NHểM 1 11 B MễN CTB-ễBC Hc = 21+1.5+1+0.4x0.7x16.4+1.5 = 30.388 (m) Chn chiu cao KC l Hc = 30.5 (m) 1.2 La chn s b cỏc kớch thc KC * Sơ bộ lựa chọn các kích thớc của các bộ phận trong đế móng... lnhịp + Bề rộng dầm chọn trong khoảng b= (0,3ữ0,5).hdầm + Chiu dy bn : a) Tr v kt cu thng tng + Tr : - Tit din tr l hỡnh vnh khuyờn, ng kớnh tr s b chn l 6m - Chiu dy thnh tr s b chn l 0.5m v khụng thay i trờn sut chiu di, do sõu nc khụng ln (d = 23.5m), nờn ỏp lc thy tnh cng khụng ln - Bờn trong tr cú cỏc bn vỏch cng, s b chn chiu dy bn vỏch l 0.4m > 0.25m, do cỏc vỏch ny bờn trong tr , khụng tip . BỘ MÔN CTB-ĐÔBC ĐỒ ÁN Thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực trong giai đoạn khai thác. NHÓM 1 1 B MễN CTB-ễBC I. GII THIU C IM CễNG TRèNH . dắt từ vị trí thi công ven bờ đến nơi xây dựng công trình. Để tăng ổn định cho công trình, thờng cấu tạo phần đế lớn để hạ thấp trọng tâm công trình. Trọng tâm càng thấp thì công trình càng ổn định. Ngoi. cụng ngh. Một trong những u điểm nổi bật của công trình biển trọng lực là toàn bộ (hoặc phần lớn) kết cấu công trình đợc chế tạo ở ven bờ, sau đó lai dắt công trình ra vị trí xây dựng đánh chìm,