Tính toán thiết kế KCĐ công trình biển trọng lực bằng bê tông kiểu DKI

Tính toán thiết kế KCĐ công trình biển trọng lực bằng bê tông kiểu DKI

MỤC LỤC PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG I NHIỆM VỤ, MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN II ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG HẢI VĂN, ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Số liệu thủy triều nước dâng vị trí xây dựng công trình Độ sâu nước tai vị trí xây dựng công trình Số liệu sóng Số liệu dòng chảy Số liệu hà bám Số liệu gió Số liệu địa chất công trình III ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH Độ sâu nước nước dâng Hướng đặt công trình 10 Mô tả kiến trúc công trình 10 Trọng lượng phần thượng tầng trang thiết bị 10 Đặc trưng học vật liệu 11 Đặc điểm địa chất đáy biển 11 IV PHƯƠNG ÁN THI CÔNG DỰ KIẾN 12 Bước 1: Chế tạo bờ ụ khô 12 Bước 2: Ghép phao phụ vào công trình (gần bờ) 13 Bước 3: Chế tạo lắp dựng hoàn chỉnh (ở gần bờ) 13 Bước 4: Lai dắt vị trí xây dựng khơi 14 Bước 5: San dọn bơm nước dằn đánh chìm công trình 15 Bước 6: Hoàn chỉnh hạng mục khác 15 PHẦN II 16 XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 16 I XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN 16 Xác định độ sâu nước tính toán 16 Xác định chiều cao KCĐ 16 Xác định chiều cao công trình 16 Xác định giải pháp, kích thước kết cấu trụ 17 4.1 Nguyên tắc xác định 17 4.1.1 Nguyên tác xác định trụ 17 4.1.2 Nguyên tắc xác định đế móng 17 4.2 Lựa chọn sơ kích thước cho phương án 18 4.2.1 Lựa chọn sơ kích thước trụ 18 4.2.2 Lựa chọn sơ kích thước đế móng 18 4.2.3 Các phương án lựa chọn 18 4.2.3.1 Phương án 18 4.2.3.2 Phương án 20 _ Trang 4.2.3.3 Phương án 22 4.3 Phân tích lựa chọn phương án 23 4.4 Kiểm tra kích thước phương án chọn 24 4.4.2 Kết luận 26 4.4.1 Kiểm tra kích thước kết cấu đế móng 26 4.4.1.1 Kiểm tra kích thước lựa chọn 26 Kết luận 29 Như phương án ta chọn để tính toán, thiết kế phương án 1; phương án thỏa mãn điều kiện ban đầu theo quy phạm, ta tiếp tục tính toán thiết kế phần lại công trình 29 PHẦN III 29 XÁC ĐỊNH CÁC TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH 29 I CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH 29 1.Tải trọng thường xuyên bao gồm 29 2.Tải trọng tạm thời bao gồm 29 Tải trọng cố bao gồm 29 II TẢI TRỌNG THƯỢNG TẦNG 30 III.TẢI TRỌNG BẢN THÂN 30 IV TẢI TRỌNG ĐẨY NỔI 31 V TẢI TRỌNG GIÓ 32 1.Qui phạm tính toán 32 Số liệu đầu vào 32 Tính toán tải trọng gió 33 3.1 Phân chia khối tính toán 33 3.2 Kết tính toán tải trọng gió 33 VI TẢI TRỌNG SÓNG VÀ DÒNG CHẢY TÁC DỤNG LÊN KCĐ 34 Xác định lý thuyết sóng tính toán 34 Lý thuyết sóng Stokes bậc 34 2.1 Chọn hệ trục tọa độ 34 2.2 Các thành phần vận tốc, gia tốc 34 2.3 Các đặc trưng chuyển động sóng bề mặt theo huớng NE 36 Xác định chế độ sóng phân chia 37 Công thức Morison để xác định tải trọng sóng 37 vz, az: vận tốc, gia tốc phần tử nước theo phương z 37 Kết tính toán tải trọng sóng 38 VII TẢI TRỌNG HÀ BÁM 39 VIII BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH BIỂN TRỌNG LỰC 39 Phương trình động lực học hệ kết cấu 39 Xác định chu kỳ dao động riêng 40 2.1 Xác định chu kỳ dao động riêng theo sơ đồ tinh đơn giản 40 2.1.1 Xác định ma trận khối lượng 41 2.1.2 Xác định độ cứng 42 2.1.2.1 Xác định ma trận độ mềm 42 2.1.2.2 Xác định ma trận độ cứng 42 _ Trang 2.1.3 Xác định tần số dao động riêng 42 2.1.4 Xác định chu kỳ dao động riêng 43 2.2 Chu kỳ dao động riêng theo sơ đồ tổng thể 44 Tổ hợp tải trọng 44 PHẦN IV 44 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ 44 I XÂY DỰNG SƠ ĐỒ TÍNH CHO KẾT CẤU 44 Sơ đồ tính 44 Sơ đồ tính 45 II XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 45 Xác định nôi lực tính toán cho tiết diện cấu kiện 45 1.1 Bảng NL1: Đối với phần trụ 45 1.2 Bảng NL2: Đối với phần nắp 45 1.3 Bảng NL3: Đối với thành 46 1.4 Bảng NL4: Đối với cột 46 1.5 Bảng NL5: Đối với đáy 46 1.6 Bảng NL6: Đối với dầm vòng 46 1.7 Bảng NL7: Dầm xuyên tâm 46 1.8 Bảng NL8: Dầm vòng thành 46 1.9 Bảng NL9: Dầm phụ vòng đáy 47 1.10 Bảng NL10: Chân khay 47 1.11 Bảng NL11: Vách gia cường 47 III XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ NGANG TẠI ĐỈNH TRỤ 47 PHẦN V 47 THIẾT KẾ CẤU KIỆN TRỤ ĐỠ VÀ ĐẾ MÓNG 47 I THIẾT KẾ CẤU KIỆN TRỤ ĐỠ 47 Các đặc trưng vật liệu 48 1.1 Bê tông mác #400 48 1.2 Thép thường, thép đai nhóm AII 48 Tính toán thân trụ có bố trí cốt thép ứng suất trước 48 2.1 Tính cốt thép ứng suất trước 48 2.2 Phạm vi vùng phải đặt cốt thép ứng suất trước 48 2.2.1 Điều kiện đảm bảo độ bền vùng nén tiết diện 49 2.2.2 Điều kiện để bê tông không xảy vết nứt xiên 49 2.2.3 Số liệu đầu vào 50 2.3 Tính toán sơ cốt thép ƯST 50 2.4 Xác định hao tổn ƯST Error! Bookmark not defined 2.4.1 Hao ma sát cốt thép với thành ống Error! Bookmark not defined 2.4.2 Hao biến dạng neo ép sát đệm .Error! Bookmark not defined 2.4.3 Hao chùng ứng suất Error! Bookmark not defined 2.4.4 Hao từ biến bê tông Error! Bookmark not defined 2.4.5 Hao co ngót bê tông Error! Bookmark not defined 2.5 Kiểm tra trụ BTCT ứng suất trước Error! Bookmark not defined 2.5.1 Tính lại đặc trưng tiết diện Error! Bookmark not defined _ Trang 2.5.2 Kiểm tra lại ứng suất nén bêtông có kể đến hao tổn tiết diện giảm yếu Error! Bookmark not defined 2.6 Kiểm tra lại bêtông tiết diện nghiêng Error! Bookmark not defined Tính toán cốt thép thường cho trụ Error! Bookmark not defined 3.2 Phần trụ thép ƯST Error! Bookmark not defined II.TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CONSOL THƯỢNG TẦNG 58 Sơ đồ tính dầm consol 58 Tính mômen lực cắt tác dụng lên consol 58 Tính toán cốt dọc 59 Tính toán cốt đai 60 Tính toán theo độ mở rộng vết nứt 60 III THIẾT KẾ CẤU KIỆN ĐẾ MÓNG 61 Tính toán thép 61 1.1Tính đáy 61 1.2 Tính nắp 61 1.3 Tính thành 65 1.4 Tính cốt thép cho vách cứng Error! Bookmark not defined Tính toán, bố trí thép cho hệ thống kết cấu dầm 70 2.1 Lý thuyết tính toán 70 2.1.1 Tính cốt thép dọc 70 2.1.2 Tính cốt thép ngang 71 2.1.3 Kiểm tra dầm điều kiện mở rộng vết nứt 71 2.2 Dầm xuyên tâm 72 2.3 Làm tương tự dầm : gia cường, phụ đáy, vòng đáy, vòng thành, vòm lại ta có 75 Tính toán, bố trí thép cho hệ thống cấu kiện chân khay 79 Tính cốt thép cho cột 79 PHẦN VI 83 THIẾT KẾ NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH 83 I KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA CÔNG TRÌNH 83 1.Kiểm tra ổn định lật 84 1.1 Điều kiện đảm bảo ổn định lật 84 1.2 Xác định tình kiểm tra 84 1.3 Tính toán kiểm tra 85 1.3.1 Tính mômen lật sóng dòng chảy gây 85 1.3.2 Tính mômen lật gió gây 86 1.3.3 Tính mômen lật lực đẩy gây 86 1.3.4 Xác định mômen lật 86 1.4 Kiểm tra điều kiện ổn định lật 87 1.4.1 Tính vật liệu rằn 87 1.5 Kết luận 87 Kiểm tra ổn định trượt công trình 87 2.1 Kiểm tra ổn định trượt cho lớp 87 2.1.2 Điều kiện ổn định trượt 87 2.2 Kết luận 88 _ Trang II TÍNH TOÁN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH 88 Các lực tác dụng lên công trình mặt đáy móng 89 Tính toán khả chịu tải 89 2.1 Diện tích hiệu dụng móng 89 2.2 Tính toán áp lực theo API 90 Sức chịu tải móng theo đất 90 3.1 Xác định sức chịu tải kháng nén đất 90 3.2 Xác định sức chịu tải kháng trượt đất 93 Tính toán độ lún đế móng 94 PHẦN VII 96 KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT 96 I KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT VỀ SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐÃ CHỌN 96 Sơ đồ kết cấu dã chọn 96 Kết luận nhận xét 98 II KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT VỀ PHƯƠNG ÁN THI CÔNG KCĐ 98 Phương án thi công 98 Kết luận nhận xét phương án thi công chọn 98 III KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT VỀ VẬT LIỆU SỬ DỤNG 98 Vật liệu sử dụng 99 Kết luận nhận xét vật liệu sử dụng 99 IV KIẾN NGHỊ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 _ Trang PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG I NHIỆM VỤ, MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN Nhiệm vụ Đồ Án môn học tính toán thiết kế KCĐ công trình biển trọng lực bê tông kiểu DKI Mục tiêu Đồ Án nhằm tính toán thiết kế KCĐ công trình biển trọng lực bê tông kiểu DKI giai đoạn khai thác Công trình xây dựng vùng khơi thềm lục địa Việt Nam II ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG HẢI VĂN, ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Số liệu thủy triều nước dâng vị trí xây dựng công trình Các thông số Đề 0.7 2.0 1.5 Hệ số điều chỉnh chiều cao sóng Biến động triều lớn d1 (m) Nước dâng tương ứng với bão thiết kế d2(m) Độ sâu nước tai vị trí xây dựng công trình do= 28 m Số liệu sóng BẢNG : SỐ LIỆU SÓNG THIẾT KẾ Chu lặp kỳ Hướng 100 Năm 50 Năm N NE E SE S SW W NW Hs, m 10.8 16.4 9.9 6.2 8.6 13.1 9.3 7.4 T, s 10.3 14.3 11.6 10.8 12.4 12.5 12.0 12.3 Hs, 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 Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 25 Năm 5Năm 1Năm Hs, 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 Hs, 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 Hs, 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 Số liệu dòng chảy Vận tốc dòng chảy thiết kế với chu kỳ lặp 100 năm, tương ứng với hướng sóng Vận tốc dòng chảy mặt: Hướng N NE E SE S SW W NW Vm, m/s 93 137 100 173 224 181 178 121 Hướng 240 242 277 41 68 79 78 134 Vận tốc dòng chảy đáy: Hướng N NE E SE S SW W NW Vm, m/s 93 137 100 173 224 181 178 121 Hướng 240 242 277 41 68 79 78 134 Số liệu hà bám Lấy gốc mặt nước thấp nhất, phạm vi hà bám sau: Phạm vi Bắt đầu Kết thúc Bề dày, m -4 0.08 -4 -8 0.087 -8 -10 0.1 -10 Đáy biển 0.7 Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn Số liệu gió Vận tốc gió trung bình đo giây với chu kỳ lặp 100 năm đo độ cao 10 m so với mực nước chuẩn Chu kỳ lặp năm N NE E SE S SW W NW Vận tốc gió trung bình đo phút 100 38.4 49.3 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 28.5 34.6 5.2 15.5 8.4 26.2 25.2 21.3 23.0 26.0 2.0 12.7 6.0 21.0 20.0 18.0 Vận tốc gió trung bình đo phút 100 39.7 50.9 1.0 21.4 2.7 36.9 35.3 34.6 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 29.4 35.7 26.0 16.0 19.0 27.1 26.0 22.0 23.8 26.9 22.7 13.1 16.5 21.7 20.7 18.6 Vận tốc gió trung bình đo giây 100 44.7 57.4 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 33.2 40.3 29.3 18.0 21.4 30.5 29.3 24.8 26.8 30.3 25.6 14.8 18.6 24.4 23.3 21.0 Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn Số liệu địa chất công trình Stt Các thông số Mô tả lớp đất 10 11 12 13 14 15 16 17 Độ sâu đáy lớp đất (Tính từ đáy biển trở xuống), m Độ ẩm W, % Khối lượng thể tích tự nhiên γ w , g/cm3 Khối lượng thể tích khô γ c , g/cm3 Khối lượng riêng γ s , g/cm3 Độ rỗng n, % Hệ số rỗng tự nhiên eo Độ bão hòa G, % Giới hạn dẻo wL, % Giới hạn chảy wp, % Chỉ số dẻo Ip, % Độ sệt Is Lực kết dính C, kG/cm2 Góc ma sát ϕ Hệ số nén lún a1-2, cm2/kG Mô dul tổng biến dạng Eo, kG/cm2 Lớp đất Sét pha, trạng thái cứng Tên lớp đất Lớp đất Sét màu xám vàng, trạng thái cứng Lớp đất Sét pha, trạng thái dẻo cứng 15 20 vô hạn 28.1 29.1 32.2 1.93 1.91 1.91 1.51 1.48 1.44 2.71 2.70 2.71 44.3 0.795 95.8 46.8 30.8 16.0 -0.17 0.36 15o02’ 45.2 0.824 95.4 46.9 29.2 17.7 -0.01 0.47 13o45’ 46.9 0.882 98.9 42.8 28.4 14.4 0.26 0.42 14o35’ 0.022 0.024 0.023 202.4 175.6 152.2 III ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH Độ sâu nước nước dâng Độ sâu mực nước vị trí xây dựng công trình: d0 = 28 (m) -Nước dâng triều lớn nhất: d1 = 2.0 (m) -Nước dâng tương ứng với bão thiết kế : d2 = 1.5 (m) Hệ số điều chỉnh chiều cao sóng: Nhãm thùc hiÖn Nhãm μ = 0.7 http://www.ebook.edu.vn Hướng đặt công trình Công trình dạng trụ đứng với hình dáng trụ đế móng dạng tròn Do việc lựa chọn hướng đặt công trình chủ yếu phụ thuộc vào hình dáng kết cấu thượng tầng để giảm thiểu tác động môi trường Tuy nhiên tải trọng môi trường tác dụng lên thượng tầng tải trọng gió mà chiếm khoảng 10 – 15% tổng tải trọng tác dụng lên công trình Chính lý mà việc lựa chọn hướng đặt cho công trình biển bê tông trọng lực không quan trọng cho việc thi công thượng tầng dễ dàng tốt Mô tả kiến trúc công trình Kiến trúc công trình gồm phần : Thượng tầng ; Trụ đỡ ; Đế móng; Chân khay Thượng tầng bao gồm: -Khối nhà cho 12 người, chứa thiết bị đo khí tượng hải văn Dạng nhà hình bát giác, mái vườn khí tượng có đặt thiết bị đo -Sàn chịu lực : Đỡ kết cấu nhà lòng làm bể nước ăn 50 m3 -Sàn công tác : Đỡ nhà vệ sinh, kho chứa, giá xuồng, bể chứa dầu cầu thang di động Trụ đỡ bao gồm: -Trụ làm BTCT BTCTƯST tiết diện vành khuyên -Dầm đỡ thượng tầng Đế móng bao gồm : -Đế móng BTCT BTCTƯST rỗng với mặt tròn hay vuông -Hệ thống chân khay chạy vòng quanh đế móng -Phía đế móng có hệ dầm sườn BTCT với đáy, lắp, thành chia thành khoang rỗng Trọng lượng phần thượng tầng trang thiết bị -Khối nhà ở: Gồm nhà cho 12 người, chứa thiết bị đo khí tượng hải văn Dạng nhà hình bát giác, mái vườn khí tượng có đặt dụng cụ đo Trọng lượng khối nhà gồm: khối nhà = 70 T, hoạt tải người sử dụng = T, dự trữ lương thực, thực phẩm = T, nước = 50 T -Hệ thống dầm thép chịu lực sàn chịu lực: Trọng lượng hệ thống dầm sàn chịu lực = 38 T -Hệ thống sàn công tác: : nhà vệ sinh = 0.75 T, kho chứa = 1.45 T, bể chứa dầu = 2.5 T, hệ thống kết cấu sàn công tác = 11 T Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 10 1063.408 6380.448 118.490 420.741 2945.187 121.869 425.418 3403.341 125.384 79.283 713.551 129.034 80.478 804.781 132.820 10 81.779 899.568 136.740 11 83.188 998.251 140.792 12 84.706 1101.174 144.975 13 86.335 1208.689 149.284 14 88.077 1321.158 153.715 15 89.934 1438.948 158.263 16 91.908 1562.438 162.920 17 94.001 1692.012 167.678 18 96.214 1828.064 172.526 19 98.550 1970.996 20 Tổng mômen lật sóng- dòng chảy gây 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 3199.222 3412.333 3636.133 3871.031 4117.422 4375.678 4646.148 4929.143 5224.936 5533.744 5855.725 6190.959 6539.439 6901.050 127666.523 1.3.2 Tính mômen lật gió gây Tính mômen lật gió gây zi F(T) M(Tm) Loại KC Vườn khí tượng 51.250 6.422 329.106 Sàn công tác 47.500 2.572 122.153 Nhà 44.000 24.618 1083.199 Trụ 37.500 6.487 243.270 Tổng mômen lật gió gây 1777.728 1.3.3 Tính mômen lật lực đẩy gây Mômen lật lực đẩy gây tính sau : MĐN = FĐN * r = 36863.16*12= 442357.92 (kN.m) 1.3.4 Xác định mômen lật Mômen lật xác định theo công thức : Mlật =ΣFsóngi*Zi+Fgió*Zgió+Mgió +FĐN*r =127666.523+17777.28+1885.64+442357.92=589687.363 (KNm) Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 86 1.4 Kiểm tra điều kiện ổn định lật Ta có : Mgiữ / Mlật = 330385.2/589687.363 =0.56 < 1.5 => không thỏa mãn (7.1) Vậy công trình không đủ ổn định, cần phải rằn 1.4.1 Tính vật liệu rằn Trọng lượng rằn thể tích vật liệu rằn cần thiết là: P = (1.5 * 589687.363 - 330385.2)/12 = 46178.82 (KN) Dùng Barit làm vật liệu rằn, thể tích Barit cần dùng : V = 46178.82 /43 = 1073.93 (m3) Nếu thêm 4617.882 T vật liệu rằn Barit khoảng 1073.93 m3 Barit công trình đảm bảo ổn định lật Điều hoàn toàn làm thể tích đế móng khoảng gần 2800m3 1.5 Kết luận Vậy công trình không đảm bảo ổn định lật lên cần phải rằn thêm 1073.93 m3 Barit điều kiện ổn định lật thỏa mãn Kiểm tra ổn định trượt công trình Nhận thấy lớp đất lớp đất có đặc trưng lí gần tương đương mà lớp đất có chiều dày lớn 15m Vì ta cần kiểm tra điều kiện ổn định trượt cho lớp 2.1 Kiểm tra ổn định trượt cho lớp 2.1.2 Điều kiện ổn định trượt fu / τ ≥ k (7.2) Trong đó: fu: cường độ chống trượt tới hạn k: hệ số an toàn, lấy k = 1.2 τ - ứng suất tiếp đáy móng * Xác định fu: fu = c + σ * tgϕ Trong đó: c: lực dính đất; c = 0.36 kG/cm2 = 36 KPa Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 87 ϕ: góc ma sát đất; ϕ = 15002’ σ: ứng suất nén đáy móng; σ = FV A FV: tổng lực đứng tác dụng lên công trình, kể thêm vật liệu rằn để đảm bảo ổn định lật FV = (GKCĐ + GTT)– FĐN + GR = = 26535-36863.16 + 46178.82 = 35850.66 (KN) Suy ra: 35850.66 = 79.29( KPa) 3.14* 242 σ= Tính được: fu = 36 + 79.29 * tg15002’ = 57.30 (KPa) * Xác định τ: τ= FH A Trong đó: FH: tổng lực ngang tác dụng lên công trình: FH = ΣFx(sóng, dòng chảy) + Fgió = 11875.01+354.42 = 12229.43 (KN) Tính được: τ= + 12229.43 = 27.05( KPa ) 3.14* 242 Kiểm tra điều kiện: fu τ = 57.30 = 2.11 > 1.2 , thỏa mãn (7.2) 27.05 2.2 Kết luận Vậy công trình đảm bảo ổn định trượt lớp đất 1, tương tự lớp lại đảm bảo điều kiện ổn định trượt II TÍNH TOÁN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH Nền móng công trình tính toán kiểm tra theo tiêu chuẩn API 2000 Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 88 Các lực tác dụng lên công trình mặt đáy móng -Tổng lực đứng tính thêm trọng lượng dằn: FV = 35850.66 (KN) -Tổng lực ngang: FH = 12229.43 (KN) Mômen: M = Mgió + Msóng, dòng chảy = 127666.523+17777.28= 145443.80 (KNm) Tính toán khả chịu tải 2.1 Diện tích hiệu dụng móng Sơ đồ xác định diện tích hiệu dụng đáy móng tròn Độ lệch tâm: e= M 145443.80 = 35850.66 FV = 4.1(m) Diện tích hiệu dụng móng : A’=2s=B’*L’ Với: s diện tích cung ABC B’: Bề rộng móng hiệu dụng L’: Chiều dài móng hiệu dụng Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 89 S= π R2 ⎡ ⎛ e ⎞⎤ − ⎢e R − e + e sin −1 ⎜ ⎟ ⎥ ⎝ R ⎠⎦ ⎣ ⎡ ⎛ R+e⎞ L ' = ⎢ 2s ⎜ ⎢ ⎝ R − e ⎟⎠ ⎣ ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ ⎛ R − e ⎞2 B ' = L '⎜ ⎟ ⎝ R+e⎠ Thay số ta có : s=156 (m2) L’ = 21.1 (m) B’ = 14.8 (m) Vậy A’=2*s=B’*L’=312 (m2) 2.2 Tính toán áp lực theo API Áp lực (q) tính theo công thức : P q = DB φs A' Trong đó: + PDB = FV = 35850.66 KN-Tải trọng đứng gây nén móng +A’- Diện tích hiệu dụng móng + φ s –Hệ số an toàn kháng nén móng φ s = 0.67 móng nông Thay số vào ta có : q = 171.5 (KN/m) Sức chịu tải móng theo đất 3.1 Xác định sức chịu tải kháng nén đất Theo API tải trọng thẳng đứng lớn tác dụng lên đáy móng xác định theo công thức sau: Q ' = (c ' N c K c + qN q K q + 0.5γ ' BN γ K γ ) A' Trong : Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 90 ' φ '⎞ ⎛ N q = eπ tg φ tg ⎜ 450 + ⎟ 2⎠ ⎝ N c = ( N q − 1) cotg φ ' Nγ ≈ ( N q + 1) tg φ ' φ’: Góc ma sát hữu hiệu đất Lấy φ’ = φ =15o02’ Thay số có : Nq = 3.94 Nc = 10.98 Nγ = 2.65 γ’ : Trọng lượng thể tích đất ngập nước γ’ = γ - γn = 27,1 – 10.25 = 16,85 KN/m3 c’ : Lực dính hữu hiệu đất c’ = 36 KN/m2 q = γ’ x D Trong D độ sâu chôn móng thiên an toàn lấy D = 0; q=0 KC ; Kq ; Kγ tương ứng hệ số hiệu chỉnh kể đén độ nghiêng tải trọng, hình dáng móng, độ sâu chôn móng độ nghiêng bề mặt móng Được xác định sau: K c = ic Sc d cbc g c K q = iq S q d q bq g q Kγ = iγ Sγ dγ bγ gγ Vì q = Ta không cần xác định Kq Trong đó: i; s; d; b; g hệ số độ nghiêng tải trọng, hình dáng móng, độ sâu chôn móng độ nghiêng bề mặt móng Được xác định sau: * Xác định hệ số độ nghiêng tải trọng i: Với φ > nên ⎡ ⎤ H iq = ⎢1 − ⎥ ⎣ Q + B ' L ' ctgϕ ⎦ ⎡ ⎤ H iγ = ⎢1 − ⎥ ⎣ Q + B ' L ' ctgϕ ⎦ Nhãm thùc hiÖn Nhãm m m +1 http://www.ebook.edu.vn 91 Trong đó: H = FH = 12229.43 KN tổng lực ngang tải trọng Q = FV = 35850.66 KN tổng lực đứng tải trọng m = mL cos θ + mB sin θ Với : L' B' 2+ B ' m = L' mL = B L' B' 1+ 1+ B' L' 2+ θ : góc trục móng H Ở θ = 90o Thay L’ = 21.1 ; B’ = 14.8 m Ta có: mL = 1.41 ; mB = 1.59 = m iq = 0.55 ; ic = 0.4 ; iγ = 0.21 * Xác định hệ số hình dạng móng s: Với móng tròn ta có: Sc = + B ' Nq L ' Nc B' tg φ L' B' Sγ = − 0.4 L' Sq = + Thay số: sc = 1.25; sq = 1.19 ; s γ = 0.72 * Xác định hệ số độ sâu vùi móng d : Thay số có : dq = dγ = dc =1 * Xác định hệ số độ nghiêng mặy đáy móng b,hệ số độ dốc mặt g : Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 92 bq = bγ = (1 − ν tg φ ) − bq bc = bq − bc = − 2ν Nc gc = gq − φ >0 φ >0 N c tg φ φ =0 g q = gγ = (1 − tg β ) gc = − 2 − gq N c tg φ 2β Nc φ >0 φ >0 φ =0 Với υ β góc nghiêng móng tính theo radians Ở υ = β = Thay số có : bq = bγ = bc = gq = gγ = gc = * Xác định Kc Kγ Thay số vào ta tính được: Kc = 0.69 Kγ = 0.15 * Tính toán Q’ Thay số vào biểu thức Q’ ta có : QDB=Q’ = (36 x 10.98 x 0.69 + 0,5 x 16.85 x 14.8 x 2.65 x 0.15) 312 QDB= Q’ = 100559.93(KN) Nhận thấy : PDB=FV = 35850.66 (KN) < QDBϕ SB = 100559.93* 0.67 =67375.15 (KN) Vậy đất đảm bảo điều kiện chịu nén 3.2 Xác định sức chịu tải kháng trượt đất Theo API tải trọng lớn theo phương ngang chịu xác định theo công thức HDS= H’ = c’ x A’ + Q’ x tgφ’ Trong : Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 93 -A diện tích đáy móng A = π x R2 = π x 122 = 452.16 (m2) -Các đại lượng khác Thay số có : H’ = 36 x 452.16 + 67375.15x tg(15o02’) = 34372.90 (KN) Nhận thấy : HDS= FH = 12229.43 KN < H DSφSS = 34372.90 *0.8 = 27498.32 KN Vậy đất đảm bảo điều kiện chống trượt Tính toán độ lún đế móng Coi đáy móng chịu tải trọng phân bố với cường độ P (KPa)= p = FV 35850.66 = = 79.29(KN/m2) A 452.16 Tính theo phương pháp cộng lún lớp, coi đế móng dạng hình tròn tính lún tâm đế * Công thức tính lún cộng dồn: n n i =1 i =1 S = ∑ Si = ∑ β h i σ igl E oi Trong đó: Si: độ lún lớp thứ i βi: hệ số phụ thuộc vào hệ số nở hông đất Với đất cát β = 0.7; đất cát β = 0.76 E0i: mô đuyn biến dạng lớp đất thứ i hi: chiều dày lớp thứ i σgli: ứng suất gây lún lớp thứ i, σgli = Kc * P Kc - hệ số tra bảng σbt =Σγi’ * hi: ứng suất thân đất γi’: trọng lượng riêng đẩy lớp đất ngập nước Bảng 10: Kết tính lún móng BẢNG TÍNH LÚN γ Lớp Hi Zi R đất (KN/m ) (m) (m) (m) Nhãm thùc hiÖn Nhãm R/z kR E P βi σz σ bt 2 2 (KN/m ) (KN/m ) (KN/m ) (KN/m ) Si (m) http://www.ebook.edu.vn 94 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 27.1 0.3 0.3 0.3 0.6 0.3 0.9 0.3 1.2 0.3 1.5 0.3 1.8 0.3 2.1 0.3 2.4 0.3 2.7 0.3 0.3 3.3 0.3 3.6 0.3 3.9 0.3 4.2 0.3 4.5 0.3 4.8 0.3 5.1 0.3 5.4 0.3 5.7 0.3 0.3 6.3 0.3 6.6 0.3 6.9 0.3 7.2 0.3 7.5 0.3 7.8 0.3 8.1 0.3 8.4 0.3 8.7 0.3 0.3 9.3 0.3 9.6 0.3 9.9 0.3 10.2 0.3 10.5 0.3 10.8 0.3 11.1 0.3 11.4 0.3 11.7 0.3 12 0.3 12.3 0.3 12.6 0.3 12.9 0.3 13.2 0.3 13.5 0.3 13.8 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 Nhãm thùc hiÖn Nhãm 40.0000 20.0000 0.9999 13.3333 0.9995 10.0000 0.9990 8.0000 0.9981 6.6667 0.9967 5.7143 0.9949 5.0000 0.9925 4.4444 0.9894 4.0000 0.9857 3.6364 0.9813 3.3333 0.9762 3.0769 0.9704 2.8571 0.9638 2.6667 0.9565 2.5000 0.9484 2.3529 0.9398 2.2222 0.9307 2.1053 0.9203 2.0000 0.9106 1.9048 0.8986 1.8182 0.8878 1.7391 0.8750 1.6667 0.8626 1.6000 0.8511 1.5385 0.8365 1.4815 0.8230 1.4286 0.8104 1.3793 0.7968 1.3333 0.7816 1.2903 0.7674 1.2500 0.7541 1.2121 0.7416 1.1765 0.7269 1.1429 0.7115 1.1111 0.6971 1.0811 0.6834 1.0526 0.6704 1.0256 0.6581 1.0000 0.6464 0.9756 0.6315 0.9524 0.6172 0.9302 0.6037 0.9091 0.5907 0.8889 0.5783 0.8696 0.5665 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.2900 79.2821 79.2504 79.2107 79.1393 79.0283 78.8856 78.6953 78.4495 78.1562 77.8073 77.4029 76.9430 76.4197 75.8409 75.1986 74.5167 73.7952 72.9706 72.2015 71.2500 70.3937 69.3788 68.3956 67.4837 66.3261 65.2557 64.2566 63.1783 61.9731 60.8471 59.7926 58.8015 57.6359 56.4148 55.2731 54.1868 53.1560 52.1807 51.2531 50.0716 48.9378 47.8674 46.8366 45.8534 44.9178 5.055 10.110 15.165 20.220 25.275 30.330 35.385 40.440 45.495 50.550 55.605 60.660 65.715 70.770 75.825 80.880 85.935 90.990 96.045 101.100 106.155 111.210 116.265 121.320 126.375 131.430 136.485 141.540 146.595 151.650 156.705 161.760 166.815 171.870 176.925 181.980 187.035 192.090 197.145 202.200 207.255 212.310 217.365 222.420 227.475 232.530 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 20240 0.74 0.00087 0.74 0.00087 0.74 0.00087 0.74 0.00087 0.74 0.00087 0.74 0.00087 0.74 0.00087 0.74 0.00086 0.74 0.00086 0.74 0.00086 0.74 0.00085 0.74 0.00085 0.74 0.00084 0.74 0.00084 0.74 0.00083 0.74 0.00082 0.74 0.00082 0.74 0.00081 0.74 0.00080 0.74 0.00079 0.74 0.00078 0.74 0.00077 0.74 0.00076 0.74 0.00075 0.74 0.00074 0.74 0.00073 0.74 0.00072 0.74 0.00070 0.74 0.00069 0.74 0.00068 0.74 0.00067 0.74 0.00066 0.74 0.00064 0.74 0.00063 0.74 0.00062 0.74 0.00061 0.74 0.00059 0.74 0.00058 0.74 0.00057 0.74 0.00056 0.74 0.00055 0.74 0.00054 0.74 0.00053 0.74 0.00051 0.74 0.00050 0.74 0.00049 http://www.ebook.edu.vn 95 27.1 27.1 27.1 27.1 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 0.3 14.1 0.3 14.4 0.3 14.7 0.3 15 0.3 15.3 0.3 15.6 0.3 15.9 0.3 16.2 0.3 16.5 0.3 16.8 0.3 17.1 0.3 17.4 0.3 17.7 0.3 18 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 0.8511 0.8333 0.8163 0.8000 0.7843 0.7692 0.7547 0.7407 0.7273 0.7143 0.7018 0.6897 0.6780 0.6667 0.5552 0.5443 0.5339 0.5239 0.5118 0.5001 0.4889 0.4782 0.4678 0.4577 0.4481 0.4387 0.4297 0.4210 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 79.29 44.0218 43.1575 42.3329 41.5400 40.5806 39.6529 38.7649 37.9165 37.0919 36.2910 35.5298 34.7845 34.0709 33.3811 237.585 242.640 247.695 252.750 256.275 261.300 266.325 271.350 276.375 281.400 286.425 291.450 296.475 301.500 20240 20240 20240 20240 17560 17560 17560 17560 17560 17560 17560 17560 17560 17560 Tổng độ lún 0.74 0.00048 0.74 0.00047 0.74 0.00046 0.74 0.00046 0.74 0.00051 0.74 0.00050 0.74 0.00049 0.74 0.00048 0.74 0.00047 0.74 0.00046 0.74 0.00045 0.74 0.00044 0.74 0.00043 0.74 0.00042 0.04003 Độ lún tổng cộng S =4.0(cm) < [S] = (cm) Kết luận Công trình đảm bảo điều kiện lún PHẦN VII KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT I KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT VỀ SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐÃ CHỌN Sơ đồ kết cấu chọn Giải pháp kết cấu chọn khối chân đế có dạng trụ tròn cho kết cấu bê tông chịu lực, chịu lực tốt áp lực thủy tĩnh tác dụng lên công trình trình thi công Với hình dạng khối chân đế làm việc theo hai phương, tải trọng tác dụng theo hai phương Ở phần đế KCĐ có cấu tạo vòm – kết cấu chịu lực tốt ; phần trụ có vách ngăn để chia trụ thành phần, vách ngăn không kín hoàn toàn lòng trụ vừa đảm bảo điều kiện chịu lực lại dễ dàng cho trình thi công Trong trình hạ thủy KCĐ có cấu tạo vòm lên ổn định KCĐ thi công tốt thay đổi mớn nước khối chân đế diễn từ từ Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 96 +43 5000 1500 700 12000 5000 10 14 300 5000 5000 43000 35000 5000 5000 17 5000 400 300 +8 2000 500 +6 16 13 9000 15 300 4500 400 400 800 4500 11 1000 100 700 6000 300 600 500800 8000 ±0 4000 1000 6000 15000 1000 4500 300 4500 24000 12 4000 6000 15000 24000 CÁC KÍCH THƯỚC CỦA KẾT CẤU Loại cấu kiện Hình dạng tiết Kích thước diện Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 97 Dầm đỡ thượng tầng Trụ Vách cứng Dầm đáy Dầm vòm Dầm phụ đáy Dầm phụ vòng đáy Cột chống dầm Bản vòm Bản đáy Chân khay Dầm vòng đáy Bản thành Chữ nhật Vành khuyên Tròn Chữ nhật Chữ nhật Chữ nhật Chữ nhật Chữ nhật Cupol Tròn Chữ nhật Chữ nhật Chữ nhật b x h x l = 0.5 x 1.5 x 12 (m) D x t = x 0.4 (m) t = 0.3 (m) b x h = 0.3 x 0.8 (m) b x h = 0.3 x 0.8 (m) b x h = 0.3x 0.4 (m) b x h = 0.3 x 0.4(m) b x hxl = 0.3 x 1.0 x 6.0 (m) t = 0.3 (m) t = 0.4 (m) b x h = 0.4 x 0.5 (m) b x h = 0.8 x 0.8 (m) t = 0.4 (m) Kết luận nhận xét -Sơ đồ kết cấu chọn hoàn toàn phù hợp với yêu cầu tính toán thiết kế công trình biển trọng lực bê tông -Kết cấu công trình tỏ tối ưu việc chịu lực, đáp ứng tốt số yêu cầu thi công - Chi phí xây dựng không lớn so với phương án đưa ra, đặc biệt thi công KCĐ kết cấu đặc biệt thi công không khó khăn vif có sẵn công nghẹ phương pháp từ trước -Như kết cấu công trình chọn để tính toán thiết kế thi công đảm bảo yêu cầu kinh tế, kỹ thuật thi công II KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT VỀ PHƯƠNG ÁN THI CÔNG KCĐ Phương án thi công -Đầu tiên KCĐ chế tạo bờ ụ khô - Bước 2: Ghép phao phụ vào công trình (gần bờ) -Bước 3: Chế tạo lắp dựng hoàn chỉnh (ở gần bờ) -Bước 4: Lai dắt vị trí xây dựng khơi - Bước 5: San dọn bơm nước dằn đánh chìm công trình - Bước 6: Hoàn chỉnh hạng mục khác Kết luận nhận xét phương án thi công chọn - Phương án thi công chọn thiết thực, dễ dàng thi công nước ta có đủ phương tiện trang thiết bị địa diểm để thi công khối chân đế III KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT VỀ VẬT LIỆU SỬ DỤNG Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 98 Vật liệu sử dụng *Thép cường độ cao có đặc trưng lý : -Khối lượng riêng γ t = 7850 kG/m3 -Cường độ tiêu chuẩn Rc = 17000 kG/cm2 -Cường độ tính toán R = 11000 kG/cm2 -Mô duyn đàn hồi E = 2000000 kG/cm2 -Sợi thép ƯST dùng láy theo VSL tương đương * Thép thường nhóm AI, AII, AIII * Bê tông: -Với cấu kiện bê tông cốt thép thường : BT mác 400 -Với cấu kiện BTCTƯST : BT mác500 Kết luận nhận xét vật liệu sử dụng -Vật liệu sử dụng để xây dựng công trình vật liệu phù hợp dễ tìm thị trường - Các vật liệu sử dụng phải thỏa mãn yêu cầu công trình bê tông trọng lực IV KIẾN NGHỊ -Do thời gian làm đồ án không nhiều lên trông trình làm đồ án chúng em tránh số sai xót nên chúng em kính mong thầy giúp đỡ chúng em nhiều để hoàn thành đò án -Việc làm đồ án liên quan đến nhiều tài liệu chuyên nghành chúng em mong thầy cô cấp cho chúng em thêm nhiều tài liệu tham khảo cung tăng thêm buổi hướng dẫn thông qua đồ án TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng công trình biển cố định bê tông trọng lực TS Đinh Quang Cường Tiêu chuẩn API – WSD 2000 Giáo trình bê tông cốt thép Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 99 Nhãm thùc hiÖn Nhãm http://www.ebook.edu.vn 100 ... tớnh toỏn thit k KC cụng trỡnh bin trng lc bng bờ tụng kiu DKI Mc tiờu ca n nhm tớnh toỏn thit k KC cụng trỡnh bin trng lc bng bờ tụng kiu DKI giai on khai thỏc Cụng trỡnh c xõy dng ti vựng ngoi