Luận văn tốt nghiệp thiết kế nhà máy sản xuất cọc ván đúc sẵn bê tông cốt thép dự ứng lực, phục vụ các công trình thủy, công suất 25.000 m3Bnăm. Bố cục gồm 13 chương,1 phụ lục, 105 trang và 11 bản vẽ A1. Các chương 1,2,3,4,5. + Giải quyết các vấn đề về lựa chọn địa điểm đặt nhà máy. + Biện luận công suất nhà máy. + Thiết kế kiến trúc, kết cấu sản phẩm. Các chương 6,7,8,9. + Thiết kế công nghệ sản xuất của nhà máy. + Lựa chọn thiết bị, máy móc phục vụ sản xuất. + Tính toán thiết kế hạ tầng kỹ thuật nhà máy. Các chương 10,11,12,13. + Thiết kế tổng mặt bằng bố trí nhà máy. + Tính toán nhu cầu điện, nước phục vụ sản xuất. + Các quy phạm an toàn lao động. + Tính toán hiệu quả kinh tế khi đầu tư. Phần phụ lục : Trình bày kết quả tính toán nội các loại cấu kiện cọc ván bằng phần mềm SAP2000.
CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM 5.1/ Sơ lược sản phẩm - Sản phẩm thiết kế cọc ván bê tông cốt thép, sử dụng công trình thủy - Sản phẩm gồm loại kích thước : + SW-250 : Dài 10,0 m, phục vụ việc xây dựng bến tường cừ ( bến hành khách, bến cho tàu công vụ vùng ven biển đòa phương) + SW-180 : Dài 8,0 m, phục vụ việc xây dựng bến tường cừ ( bến hành khách, bến cho tàu công vụ vùng ven biển đòa phương) + SW-120 : Dài 6,0 m , phục vụ xây dựng bờ kè bảo vệ bờ biển 5.2/ Thiết kế kết cấu : 5.2.1/ Đòa chất khu vực xây dựng - Khu vực xây dựng vùng ven bờ biển Bình Thuận khu vực lân cận thuộc bở biển miền Nam Trung Bộ - Đòa chất khu vực giả đònh đất cát mòn lẫn bột, trạng thái bời rời Có tiêu lý sau: + Mực nước ngầm (MNN) : - 0,8 (m) + Dung trọng ướt (γW) : 1,860 (g/cm3) + Dung trọng khô (γd) : 1,475 (g/cm3) + Dung trọng đẩy (γS) : 0,922 (g/cm3) + Tỷ trọng (GS) : 2,667 (g/cm3) + Độ rỗng (n) : 44,7 % + Hệ số rỗng (e) : 0,808 + Độ bảo hòa (S) : 86,1 % + Cường độ nén đơn (Qu) : 1,110 (Kg/cm2) + Góc ma sát (ϕ ) : 260 + Hệ số cắt nhanh trực tiếp (C ) : 0,027 (Kg/cm2) + Mô đun biến dạng (E ) : 35,591 (Kg/cm2) 5.2.2/ Xác đònh thông số bờ kè bảo vệ: - Chiều sâu nước trước công trình H1 (m) : 1,8 (m) - Mực nước cao thiết kế (MNCTK*) : 2,2 (m) - Cao trình mặt bờ kè (MBK) : ∇ MBK = ∇ MNCTK + a = 2,2 + 0,5 19 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM = 2,7 (m) .Với: a – Độ cao dự trữ, a = 0,5 m 5.2.3/ Xác đònh loại tải trọng tác động : - Cọc ván SW-120 * Tải trọng thường xuyên: - Trọng lượng thân công trình TLBT (G) : + Công thức xác đònh: G = SCV x LCV x γBT (tấn) = 0,0624 x 6,0 x 2,5 = 0,936 (tấn) Trong : SCV : Tiết diện cọc ván (m2) SCV = SSW-120 = 624 (cm2) = 0,0624 (m2) LCV : Chiều dài cọc ván (m) LCV = LSW-120 = 6,0 (m) γBT : Khối lượng riêng bê tông cốt thép, γBT = 2,5 (T/m3) + Điểm đặt tâm cấu kiện * Xác đònh áp lực đất tác dụng lên tường cọc theo lời giải lý thuyềt cân giới hạn - p lực đất chủ động ALDCD (σa): (Bảng 5.1) + Công thức xác đònh chung : σa = (q0 + Σγi.hi).k.λa - 2.Ci.tg[450 - (ϕi/2)] (5.1) Với : q0 : Hoạt tải mặt bến, q0 = 2,0 (T/m2) γi : Dung trọng lớp đất thứ i, (T/m3) hi : Chiều cao lớp đất thứ i, (m) Ci : Lực dính lớp đất thứ i ϕI : Góc nội ma sát lớp đất thứ i λa : Hệ số áp lực chủ động, phụ thuộc vào góc ma sát đất (ϕ), góc ma sát đất tường chắn (δ) góc nghiêng tường chắn (α) Tra bảng VI.2 – Hệ số áp lực đất chủ động – trang 253 – Bài tập Cơ học đất k : Hệ số giảm áp lực chủ động, phụ thuộc vào góc ma sát ϕ Tra bảng 5-3 Gía trò hai hệ số k k’-trang 142 -Cảng công trình biển Bảng 5.1 Kết tính toán áp lực đất chủ động tác động lên tường cừ C (T/m2) k λa 26 0.27 1.80 0.394 1.860 0.99 26 0.27 1.80 0.394 0.922 4.91 Cao trình (m) h(m) ϕ +0.000 0.00 -6.000 6.00 - p lực đất bò động ALDBD (σp) : (Bảng 5.2) + Công thức xác đònh chung : σp = (q0 + Σγi.hi).k’.λp + 2.Ci.tg[450 - (ϕi/2)] 20 γ (T/m ) σa (T/m) (5.2) CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM Với : q0 : Hoạt tải mặt bến, q0 = 2,0 (T/m2) γi : Dung trọng lớp đất thứ i, (T/m3) hi : Chiều cao lớp đất thứ i, (m) Ci : Lực dính lớp đất thứ i ϕI : Góc nội ma sát lớp đất thứ i λp : Hệ số áp lực bò động, phụ thuộc vào góc ma sát đất (ϕ), góc ma sát đất tường chắn (δ) góc nghiêng tường chắn (α) Tra bảng VI.3 – Hệ số áp lực đất bò động – trang 254 – Bài tập Cơ học đất k : Hệ số tăng áp lực bò động, phụ thuộc vào góc ma sát ϕ Tra bảng 5-3.Gía trò hai hệ số k k’ - trang 142 -Cảng công trình biển Bảng 5.2 Kết tính toán áp lực đất bò chủ động tác động lên tường cừ Cao trình (m) h(m) -2.700 0.00 -6.000 3.30 λ p γ (T/m ) σ p (T/m) ϕ C (T/m ) k 26 0.27 0.54 2.620 0.922 3.26 26 0.27 0.54 2.620 0.922 7.56 * Tải trọng tạm thời : - p lực nước với mực nước cao thiết kế ALNTK (p1) : p1 = γN x h x b (T/m) (5.3) + Với : γN : Trọng lượng riêng nước, γN = 1,0 (T/m3) h : Chiều sâu mực nước bình thường tính từ cao trình mặt thoáng, (m) b : Chiều rộng cấu kiện đònh hình, b = 0,996 (m) + Gía trò áp lực lớn chân công trình: p1h= 2,2 = 1,0 x 2,2 x 0,996 = 2,191 (T/m) - p lực nước với mực nước bình thường ALNBT (p2) : p2 = γN x h’ x b (T/m) (5.4) + Với : γN : Trọng lượng riêng nước, γN = 1,0 (T/m3) h’ : Chiều sâu mực nước bình thường tính từ cao trình mặt thoáng, (m) b : Chiều rộng cấu kiện đònh hình, b = 0,996 (m) + Gía trò áp lực lớn chân công trình: p2h=1,8 = 1,0 x 1,8 x 0,996 = 1,793 (T/m) - Cọc ván SW-180 Tương tự phần tính cho cọc ván SW-120 Ta có: * Tải trọng thường xuyên: + TLBT : 1,762 (tấn) 21 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM + ALDCD : (Bảng 5.3) Bảng 5.3 Kết tính toán áp lực đất chủ động tác động lên tường cừ Cao trình (m) h(m) +0.000 0.00 -8.000 8.00 ϕ C (T/m ) 26 26 0.27 0.27 λ a γ (T/m ) σ a (T/m) k 1.80 0.394 1.860 0.99 1.80 0.394 0.922 6.22 + ALDBD : (Bảng 5.4) Bảng 5.4 Kết tính toán áp lực đất bò chủ động tác động lên tường cừ Cao trình (m) h(m) -2.700 0.00 -8.000 5.30 λ p γ (T/m ) σ p (T/m) ϕ C (T/m ) k 26 0.27 0.54 2.620 0.922 3.26 26 0.27 0.54 2.620 0.922 10.17 * Tải trọng tạm thời : + ALNTK : p1h= 2,2 = 2,191 (T/m) + ALNBT : p2h=1,8 = 1,793 (T/m) - Cọc ván SW-250 Tương tự phần tính cho cọc ván SW-120 Ta có: * Tải trọng thường xuyên: + TLBT : 2,9 (tấn) + ALDCD : (Bảng 5.5) Bảng 5.5 Kết tính toán áp lực đất chủ động tác động lên tường cừ Cao trình (m) h(m) +0.000 0.00 -10.000 10.00 ϕ 26 26 C (T/m ) 0.27 0.27 λ a γ (T/m ) σ a (T/m) k 1.80 0.394 1.860 0.99 1.80 0.394 0.922 7.53 + ALDBD : (Bảng 5.6) Bảng 5.6 Kết tính toán áp lực đất bò chủ động tác động lên tường cừ Cao trình (m) h(m) -2.700 0.00 -10.000 7.30 λ p γ (T/m ) σ p (T/m) ϕ C (T/m ) k 26 0.27 0.54 2.620 0.922 3.26 26 0.27 0.54 2.620 0.922 12.78 22 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM * Tải trọng tạm thời : + ALNTK : p1h= 2,2 = 2,191 (T/m) + ALNBT : p2h=1,8 = 1,793 (T/m) 5.2.4/ Tính toán nội lực phần mềm SAP2000 - Cọc ván tính toán nội lực theo phương pháp hệ số [16] - Thiên an toàn ta xét toán, cọc ván làm việc với tiết diện chữ nhật, với kích thước tiết diện : + SW-120 : 120 x 996 (mm) + SW-180 : 180 x 996 (mm) + SW-250 : 250 x 996 (mm) - Xác đònh thông số hình học * Đối với liên kết giả đònh ngang: + Mô đun đàn hồi đất, E0 = 3.559,1 KN/m2 + Mô đun đàn hồi liên kết, E = EB#350 = 240.105 KN/m2 + Khoảng cách liên kết giả đònh ngang, L = 1,0 m + Khoảng cách neo, l = 100 m + Hệ số đàn hồi, k1 = E0 L = 3.559,1 KN/m + Diện tích tiết diện liên kết giả đònh ngang, F1 = (k1 l) /E = 0,01 m2 * Đối với liên kết giả đònh đứng: + Hệ số đàn hồi, k2 = CV = 2,5.105 KN/m + Diện tích tiết diện liên kết giả đònh đứng, F2 = (k2 l) /E = 1,04 m2 - Sơ đồ tính : ( Trường hợp tường cừ không neo) (Hình 5.1) +0.000 +0.000 +0.000 -2.700 -2.700 (đáy cảng) (đáy cảng) 10000 8000 6000 -2.700 (đáy cảng) -6.000 SƠ ĐỒ TÍNH SW-120 -8.000 SƠ ĐỒ TÍNH SW-180 -10.000 SƠ ĐỒ TÍNH SW-250 Hình 5.1 Sơ đồ tính tường cừ không neo 23 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM - Sơ đồ tính : ( Trường hợp tường cừ neo, neo đỉnh tường cừ) (Hình 5.2) +0.000 +0.000 +0.000 -2.700 -2.700 (đáy cảng) (đáy cảng) 10000 8000 6000 -2.700 (đáy cảng) -6.000 SƠ ĐỒ TÍNH SW-120 -8.000 SƠ ĐỒ TÍNH SW-180 -10.000 SƠ ĐỒ TÍNH SW-250 Hình 5.2 Sơ đồ tính tường cừ neo, neo đỉnh tường cừ - Các trường hợp lực ( Trình bày SW-120, loại khác tương tự) : (Hình 5.3) +0.000 p1 = 0,99 (T/m) G = 0,936 (T) -2.700 p3 = 3,26 (T/m) (đáy cảng) -6.000 p2 = 4,91 (T/m) TH1 : TLBT TH2 : ALDCD p4 = 2,191 (T/m) p4 = 7,56 (T/m) TH3 : ALDBD p4 = 1,793 (T/m) TH4 : ALNTK TH5 : ALNBT Hình 5.3 Các trường hợp lực tác dụng lên tường cừ 24 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM - Các trường hợp tổ hợp : + TH1 : TLBT + ALDCD + ALDBD + ALNTK Hệ số tổ hợp : -1 -1 - 0.9 + TH2 : TLBT + ALDCD + ALDBD + ALNBT Hệ số tổ hợp : -1 -1 - 0.9 - Kết giải nội lực : ( Xem phụ lục ) Hình 5.4 Dạng biểu đồ Mô men tác dụng lên tường cừ ( trường hợp tổ hợp) (trường hợp tường cừ không neo tường cừ neo) Hình 5.5 Dạng biểu đồ chuyển vò tường cừ neo, neo đỉnh tường cừ (Trường hợp tổ hợp) 25 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM Hình 5.6 Dạng biểu đồ chuyển vò tường cừ không neo (Trường hợp tổ hợp) 5.2.5/ Thiết kế cốt thép - Tính toán cốt thép phần mềm RCD - Trường hợp tường cừ không neo : * Cọc ván SW-120 : + Famax = 2,234 cm2, tiết diện cọc Bố trí: 3Þ12 (Fabt = 3,393 cm2 ), μ%= 0,31% + Famin = 1,099 cm2, tiết diện hai đầu cọc Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262 cm2 ), μ%= 0,21% * Cọc ván SW-180 : + Famax = 2,712 cm2, tiết diện cọc Bố trí: 4Þ12 (Fabt = 4,524 cm2 ), μ%= 0,29% + Famin = 0,943 cm2, tiết diện hai đầu cọc Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262 cm2 ), μ%= 0,15% * Cọc ván SW-250 : + Famax = 3,328 cm2, tiết diện cọc Bố trí: 5Þ12 (Fabt = 5,655 cm2 ), μ%= 0,27% + Famin = 1,250 cm2, tiết diện hai đầu cọc Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262 cm2 ), μ%= 0,11% - Trường hợp tường cừ neo, neo đỉnh tường cừ : * Cọc ván SW-120 : + Famax = 0,896 cm2, tiết diện cách đỉnh 2,0 m Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262 cm2 ), μ%= 0,21% 26 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM + Famin = 0,716 cm2, tiết diện hai đầu cọc Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262 cm2 ), μ%= 0,21% * Cọc ván SW-180 : + Famax = Famin = 0,9 cm2, suốt chiều dài cọc Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262cm2 ), μ%= 0,15% * Cọc ván SW-250 : + Famax = 1,296 cm2, tiết diện cách đỉnh 2,0 m Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262 cm2 ), μ%= 0,11% + Famin = 1,250 cm2, tiết diện hai đầu cọc Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262 cm2 ), μ%= 0,11% *** So sánh hai trường hợp tính toán trên, ta nhận thấy cốt thép yêu cầu với trường hợp tường cừ không neo, lớn so với trường hợp tường cừ neo, neo đỉnh tường cừ 5.3/ Tính toán bố trí cốt thép cho trình làm việc * Kiểm tra kết cấu cấu kiện vận chuyển & thi công Trong thi công bốc dỡ sản phẩm cọc ván, cấu kiện làm việc chủ yếu theo sơ đồ chòu tác dụng lực sau : + Sơ đồ I : - Khi xếp, dỡ cấu kiện.(Hình 5.7) - Hình 5.7 Hình mô xếp, dỡ cấu kiện Sơ đồ tính : (Hình 5.8) - Hình 5.8 Sơ đồ tính xếp, dỡ cấu kiện Biểu đồ Mômen (MI) : (Hình 5.9) Hình 5.9 Biểu đồ Mômen xếp, dỡ cấu kiện 27 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM + Sơ đồ II : - Khi thi công dựng lắp (Hình 5.10) - Sơ đồ tính : (Hình 5.11) Hình 5.11 Sơ đồ tính dựng lắp thi công - Biểu đồ Mômen (MII):(Hình 5.12) Hình 5.12 Biểu đồ Mômen dựng lắp thi công Hình 5.10 Mô dựng lắp * Kiểm tra cốt thép chòu lực : - SW-120 : + Trọng lượng thân phân bố m dài : gSW-120 = A SW-120 1,0 (m) = 0,0624 x 2,5 x 1,0 = 0,156 (T/m) Trong đó: ASW-120 : Diện tích tiết diện cọc ván SW-120, ASW-120 = 0,0624 (m2) : Trọng lượng riêng bê tông cốt thép, = 2,5 (T/m3) + Chiều dài cọc ván SW-120, LSW-120 = 6,0 (m) + Gía trò mômen dương lớn nhất: Mmax = Max {MI, MII} = MII = 0,07 g.L2 = 0,07 x 0,156 x 6,02 = 0,393 (T.m) + Diện tích cốt thép yêu cầu: Fac = Mmax / (.Ra.h0) = 0,393.105 / (0,9 x 2.600 x 9,0) = 1,87 (cm2) < Fabt = 3,393 cm2 Thỏa điều kiện Trong : Ra : Cường độ chòu kéo cốt thép C-II, Ra = 2.600 (kg/cm2) h0 : Chiều cao làm việc tiết diện SW-120, h0 = 9,0 (cm) : Hệ số, lấy = 0,9 Đối với tiết diện có hình dạng đặc biệt - SW -180 : 28 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM + Trọng lượng thân phân bố m dài : gSW-180 = A SW-180 1,0 (m) = 0,0881 x 2,5 x 1,0 = 0,220 (T/m) Trong đó: ASW-180 : Diện tích tiết diện cọc ván SW-180, ASW-180 = 0,0881 (m2) : Trọng lượng riêng bê tông cốt thép, = 2,5 (T/m3) + Chiều dài cọc ván SW-180, LSW-180 = 8,0 (m) + Gía trò mômen dương lớn nhất: Mmax = Max {MI, MII} = MII = 0,07 g.L2 = 0,07 x 0,220 x 8,02 = 0,995 (T.m) + Diện tích cốt thép yêu cầu: Fac = Mmax / (.Ra.h0) = 0,995.105 / (0,9 x 2.600 x 14,0) = 3,04 (cm2) < Fabt = 4,524 (cm2) Thỏa điều kiện Trong : Ra : Cường độ chòu kéo cốt thép C-II, Ra = 2.600 (kg/cm2) h0 : Chiều cao làm việc tiết diện SW-120, h0 = 9,0 (cm) : Hệ số, lấy = 0,9 Đối với tiết diện có hình dạng đặc biệt D : Cáp căng dự ứng lực, cm - SW-250: + Trọng lượng thân phân bố m dài : gSW-250 = A SW-250 1,0 (m) = 0,1160 x 2,5 x 1,0 = 0,290 (T/m) Trong đó: ASW-250 : Diện tích tiết diện cọc ván SW-250, ASW-250 = 0,1160 (m2) : Trọng lượng riêng bê tông cốt thép, = 2,5 (T/m3) + Chiều dài cọc ván SW-250, LSW-250 = 10,0 (m) + Gía trò mômen dương lớn nhất: Mmax = Max {MI, MII} = MII = 0,07 g.L2 = 0,07 x 0,290 x 10,02 = 2,03 (T.m) + Diện tích cốt thép yêu cầu: Fac = Mmax / (.Ra.h0) 29 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM = 2,03.105 / (0,9 x 2.600 x 20,0) = 4,34 (cm2) < Fabt = 5,655 (cm2) Thỏa điều kiện Trong : + Ra : Cường độ chòu kéo cốt thép C-II, Ra = 2.600 (kg/cm2) + h0 : Chiều cao làm việc tiết diện SW-120, h0 = 9,0 (cm) + : Hệ số, lấy = 0,9 Đối với tiết diện có hình dạng đặc biệt D : Cáp căng dự ứng lực, cm * Bố trí cốt thép đai : + Trong khoảng 0,1.L (hai bên vò trí thép làm móc cẩu), chọn : Þ @100 + Trong khoảng 0,2.L (hai bên vò trí thép làm móc cẩu – trừ phần bố trí trên), chọn : Þ @200 + Phần lại (ở cọc ván), chọn : Þ @300 30 [...]...CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM + Trọng lượng bản thân phân bố trên 1 m dài : gSW-180 = A SW-180 1,0 (m) = 0,0881 x 2,5 x 1,0 = 0,220 (T/m) Trong đó: ASW-180 : Diện tích tiết diện cọc ván SW-180, ASW-180 = 0,0881 (m2) : Trọng lượng riêng của bê tông cốt thép, = 2,5 (T/m3) + Chiều dài cọc ván SW-180, LSW-180 = 8,0 (m) + Gía trò mômen dương... ASW-250 : Diện tích tiết diện cọc ván SW-250, ASW-250 = 0,1160 (m2) : Trọng lượng riêng của bê tông cốt thép, = 2,5 (T/m3) + Chiều dài cọc ván SW-250, LSW-250 = 10,0 (m) + Gía trò mômen dương lớn nhất: Mmax = Max {MI, MII} = MII = 0,07 g.L2 = 0,07 x 0,290 x 10,02 = 2,03 (T.m) + Diện tích cốt thép yêu cầu: Fac = Mmax / (.Ra.h0) 29 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA KẾT CẤU SẢN PHẨM = 2,03.105 / (0,9... đai : + Trong khoảng 0,1.L (hai bên vò trí thép làm móc cẩu), chọn : Þ 6 @100 + Trong khoảng 0,2.L (hai bên vò trí thép làm móc cẩu – trừ phần đã bố trí ở trên), chọn : Þ 6 @200 + Phần còn lại (ở giữa cọc ván) , chọn : Þ 6 @300 30