Thiết kế công nghệ sản xuất cọc ván BTCT (Thuyết minh+bản vẽ)

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.

Trang 1

CHƯƠNG V : THIẾT KẾ & KIỂM TRA

KẾT CẤU SẢN PHẨM.

5.1/ Sơ lược về sản phẩm.

- Sản phẩm thiết kế là cọc ván bê tông cốt thép, được sử dụng trong các công trình thủy

- Sản phẩm gồm 3 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 ở vùng ven biển và địa phương)

+ SW-180 : Dài 8,0 m, phục vụ việc xây dựng bến tường cừ ( bến hành khách, bến cho tàu công vụ ở vùng ven biển và địa 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/ Địa chất khu vực xây dựng.

- Khu vực xây dựng là các vùng ven bờ biển Bình Thuận và khu vực lân cận thuộc bở biển miền Nam Trung Bộ

- Địa chất khu vực này được giả định là nền đất cát mịn lẫn bột, trạng thái bời rời Có các chỉ tiêu cơ 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 nổi (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 trong (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 định các thông số cơ bản của 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

5

Trang 2

= 2,7 (m).

.Với: a – Độ cao dự trữ, a = 0,5 m

5.2.3/ Xác định các loại tải trọng tác động :

- Cọc ván SW-120.

* Tải trọng thường xuyên:

- Trọng lượng bản thân công trình TLBT (G) :

+ Công thức xác định:

G = SCV x LCV x γBT (tấn)

= 0,0624 x 6,0 x 2,5

= 0,936 (tấn)

Trong đó :

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 của bê tông cốt thép, γBT = 2,5 (T/m3)

+ Điểm đặt tại tâm cấu kiện

* Xác định áp lực đất tác dụng lên tường cọc theo lời giải của lý thuyềt cân bằng giới hạn.

- Aùp lực đất chủ động ALDCD (σa): (Bảng 5.1)

+ Công thức xác định chung :

σa = (q0 + Σγi.hi).k.λa - 2.Ci.tg[450 - (ϕi/2)] (5.1)

Với :

q0 : Hoạt tải trên 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 của lớp đất thứ i

ϕI : Góc nội ma sát trong lớp đất thứ i

λa : Hệ số áp lực chủ động, phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất (ϕ), góc

ma sát giữa đất và tường chắn (δ) và góc nghiêng của 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 trong ϕ Tra

bảng 5-3 Gía trị hai hệ số k và k’-trang 142 -Cảng công trình biển.

Bảng 5.1 Kết quả tính toán áp lực đất chủ động tác động lên tường cừ.

- Aùp lực đất bị động ALDBD (σp) : (Bảng 5.2)

+ Công thức xác định chung :

σ = (q + Σγ.h).k’.λ + 2.C.tg[450 - (ϕ/2)] (5.2)

Cao trình (m) h(m) ϕ0 C (T/m 2 ) k λa γ (T/m 3 ) σa (T/m)

+0.000 0.00 26 0.27 1.80 0.394 1.860 0.99 -6.000 6.00 26 0.27 1.80 0.394 0.922 4.91

Trang 3

Với :

q0 : Hoạt tải trên 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 của lớp đất thứ i

ϕI : Góc nội ma sát trong lớp đất thứ i

λp : Hệ số áp lực bị động, phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất (ϕ), góc

ma sát giữa đất và tường chắn (δ) và góc nghiêng của tường chắn (α) Tra

bảng VI.3 – Hệ số áp lực đất bị động – trang 254 – Bài tập Cơ học đất.

k : Hệ số tăng áp lực bị động, phụ thuộc vào góc ma sát trong ϕ Tra bảng

5-3.Gía trị hai hệ số k và k’ - trang 142 -Cảng công trình biển

Bảng 5.2 Kết quả tính toán áp lực đất bị chủ động tác động lên tường cừ.

* Tải trọng tạm thời :

- Aùp lực nước với mực nước cao thiết kế ALNTK (p1) :

+ Với :

γN : Trọng lượng riêng của nước, γN = 1,0 (T/m3)

h : Chiều sâu mực nước bình thường tính từ cao trình mặt thoáng, (m)

b : Chiều rộng của cấu kiện định hình, b = 0,996 (m)

+ Gía trị áp lực lớn nhất tại chân công trình:

p1h= 2,2 = 1,0 x 2,2 x 0,996

= 2,191 (T/m)

- Aùp lực nước với mực nước bình thường ALNBT (p2) :

+ Với :

γN : Trọng lượng riêng của nước, γN = 1,0 (T/m3)

h’ : Chiều sâu mực nước bình thường tính từ cao trình mặt thoáng, (m)

b : Chiều rộng của cấu kiện định hình, b = 0,996 (m)

+ Gía trị áp lực lớn nhất tại chân công trình:

p2h=1,8 = 1,0 x 1,8 x 0,996

= 1,793 (T/m)

- Cọc ván SW-180.

Tương tự như phần tính cho cọc ván SW-120 Ta có:

+ TLBT : 1,762 (tấn).

Trang 4

+ ALDCD : (Bảng 5.3)

+ ALDBD : (Bảng 5.4)

+ ALNTK :

p1h= 2,2 = 2,191 (T/m)

+ ALNBT :

p2h=1,8 = 1,793 (T/m)

- Cọc ván SW-250.

Tương tự như phần tính cho cọc ván SW-120 Ta có:

+ TLBT : 2,9 (tấn).

+ ALDCD : (Bảng 5.5)

+ ALDBD : (Bảng 5.6)

Trang 5

+ ALNTK :

p1h= 2,2 = 2,191 (T/m)

+ ALNBT :

p2h=1,8 = 1,793 (T/m)

5.2.4/ Tính toán nội lực bằng phần mềm SAP2000.

- Cọc ván được tính toán nội lực theo phương pháp hệ số nền [16].

- Thiên về an toàn ta sẽ xét bài 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 định các thông số hình học

* Đối với thanh liên kết giả định ngang:

+ Mô đun đàn hồi của đất, E0 = 3.559,1 KN/m2

+ Mô đun đàn hồi của thanh liên kết, E = EB#350 = 240.105 KN/m2

+ Khoảng cách giữa các thanh liên kết giả định ngang, L = 1,0 m

+ Khoảng cách giữa các thanh neo, l = 100 m

+ Hệ số đàn hồi, k1 = E0 L = 3.559,1 KN/m

+ Diện tích tiết diện thanh liên kết giả định ngang, F1 = (k1 l) /E = 0,01 m2

* Đối với thanh liên kết giả định đứng:

+ Hệ số đàn hồi, k2 = CV = 2,5.105 KN/m

+ Diện tích tiết diện thanh liên kết giả định đứng, F2 = (k2 l) /E = 1,04 m2

- Sơ đồ tính : ( Trường hợp tường cừ không neo) (Hình 5.1).

-2.700 -2.700

-2.700

SƠ ĐỒ TÍNH SW-120.

(đáy cảng)

-6.000

-8.000 (đáy cảng)

-10.000

(đáy cảng)

Hình 5.1 Sơ đồ tính tường cừ không neo.

Trang 6

- Sơ đồ tính : ( Trường hợp tường cừ một neo, neo tại đỉnh tường cừ) (Hình 5.2).

-2.700 +0.000

-6.000

-2.700

-8.000

+0.000

-2.700

-10.000

+0.000

(đáy cảng) (đáy cảng)

(đáy cảng)

Hình 5.2 Sơ đồ tính tường cừ một neo, neo tại đỉnh tường cừ.

- Các trường hợp lực ( Trình bày của SW-120, các loại khác tương tự) : (Hình 5.3)

TH1 : TLBT

G = 0,936 (T)

TH2 : ALDCD

p1 = 0,99 (T/m)

p2 = 4,91 (T/m) p4 = 7,56 (T/m)

TH3 : ALDBD

p3 = 3,26 (T/m)

-2.700 (đáy cảng) -6.000 +0.000

TH4 : ALNTK TH5 : ALNBT

p4 = 2,191 (T/m) p4 = 1,793 (T/m)

Hình 5.3 Các trường hợp lực tác dụng lên tường cừ.

Trang 7

- Các trường hợp tổ hợp :

+ TH1 : TLBT + ALDCD + ALDBD + ALNTK Hệ số tổ hợp : 1 -1 -1 - 0.9 + TH2 : TLBT + ALDCD + ALDBD + ALNBT Hệ số tổ hợp : 1 -1 -1 - 0.9.

- Kết quả 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 và tường cừ một neo).

Hình 5.5 Dạng biểu đồ chuyển vị của tường cừ một neo, neo tại đỉnh tường cừ

(Trường hợp tổ hợp).

Trang 8

Hình 5.6 Dạng biểu đồ chuyển vị của tường cừ không neo

(Trường hợp tổ hợp).

5.2.5/ Thiết kế cốt thép

- Tính toán cốt thép bằng phần mềm RCD

- Trường hợp tường cừ không neo :

* Cọc ván SW-120 :

+ Famax = 2,234 cm2, tiết diện giữa 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%

μ%= 0,29%

μ%= 0,27%

- Trường hợp tường cừ một neo, neo tại đỉnh tường cừ :

+ Famax = 0,896 cm2, tiết diện cách đỉnh 2,0 m Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262 cm2), μ%= 0,21%

Trang 9

+ Famin= 0,716 cm2, tiết diện hai đầu cọc Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262 cm2),

μ%= 0,21%

+ Famax = Famin = 0,9 cm2, suốt cả chiều dài cọc Bố trí: 2Þ12 (Fabt = 2,262cm2), μ%= 0,15%

+ 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 hơn so với trường hợp tường cừ một neo, neo tại đỉnh tường cừ.

5.3/ Tính toán và bố trí cốt thép cho các quá trình làm việc.

* Kiểm tra kết cấu các cấu kiện trong vận chuyển & thi công.

Trong thi công và bốc dỡ các sản phẩm cọc ván, các cấu kiện làm việc chủ yếu theo 2 sơ đồ chịu tác dụng lực sau :

+ Sơ đồ I :

- Khi xếp, dỡ các cấu kiện.(Hình 5.7)

Hình 5.7 Hình mô phỏng khi xếp, dỡ cấu kiện.

- Sơ đồ tính : (Hình 5.8)

Hình 5.8 Sơ đồ tính khi xếp, dỡ cấu kiện.

- Biểu đồ Mômen (MI) : (Hình 5.9)

Hình 5.9 Biểu đồ Mômen khi xếp, dỡ cấu kiện

Trang 10

Hình 5.10 Mô phỏng khi dựng lắp

+ Sơ đồ II :

- Khi thi công dựng lắp (Hình 5.10)

- Sơ đồ tính : (Hình 5.11).

Hình 5.11 Sơ đồ tính khi dựng lắp trong thi công.

- Biểu đồ Mômen (MII):(Hình 5.12)

Hình 5.12 Biểu đồ Mômen khi dựng lắp trong thi công.

* Kiểm tra cốt thép chịu lực :

- SW-120 :

+ Trọng lượng bản thân phân bố trên 1 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 của bê tông cốt thép,  = 2,5 (T/m3)

+ Chiều dài cọc ván SW-120, LSW-120 = 6,0 (m)

+ Gía trị 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 đó :

Ra : Cường độ chịu kéo của cốt thép C-II, Ra = 2.600 (kg/cm2)

h0 : Chiều cao làm việc của tiết diện SW-120, h0 = 9,0 (cm)

 : Hệ số, lấy  = 0,9 Đối với tiết diện có hình dạng đặc biệt

Trang 11

gSW-180 = A SW-180  1,0 (m)

= 0,0881 x 2,5 x 1,0

= 0,220 (T/m)

Trong đó:

= MII

= 0,07 g.L2

= 0,07 x 0,220 x 8,02

= 0,995 (T.m)

= 0,995.105 / (0,9 x 2.600 x 14,0) = 3,04 (cm2) < Fabt = 4,524 (cm2) Thỏa điều kiện

Trong đó :

Ra : Cường độ chịu kéo của cốt thép C-II, Ra = 2.600 (kg/cm2) h0 : Chiều cao làm việc của 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:

gSW-250 = A SW-250  1,0 (m)

= 0,1160 x 2,5 x 1,0

= 0,290 (T/m)

Trong đó:

= MII

= 0,07 g.L2

= 0,07 x 0,290 x 10,02

= 2,03 (T.m)

Trang 12

= 2,03.105 / (0,9 x 2.600 x 20,0) = 4,34 (cm2) < Fabt = 5,655 (cm2) Thỏa điều kiện

Trong đó :

+ Ra : Cường độ chịu kéo của cốt thép C-II, Ra = 2.600 (kg/cm2)

+ h0 : Chiều cao làm việc của 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 vị trí thép làm móc cẩu), chọn : Þ 6 @100

+ Trong khoảng 0,2.L (hai bên vị 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

Định dạng
Số trang	12
Dung lượng	2,3 MB
File đính kèm	THIET KE COC VAN BTCT UNG LUC DUC SAN.zip (3 MB)