Thiết kế tổng thể của công trình biển cố định I

Chức năng,công nghệ của giàn

Dàn có chức năng khai thác,vận chuyển sản phẩm của giếng bằng hệ thống đường ống dẫn sang dàn công nghệ trung tâm,dẫn nước ép vỉa và chức năng quản lý đầu giếng.  Ưu điểm :Thép là loại vật liệu có cường độ cao kích thước tương đối nhỏ , vì vậy kết cấu có trọng lượng và kích thước tương đối nhỏ dẫn đến tải trọng sóng tác động lên công trình nhỏ.

Phân tích lựa chọn các thông số môi trường để thiết kế

Trong hầu hết các trường hợp tính tĩnh là đủ để thiết kế cất cấu, tuy nhiên trong những vùng nước sâu hoặc khi thiết kế các kết cấu mảnh thì ảnh hưởng động cần được kể đến. Biến động chiều: Tác động của sóng được tham chiếu dưới mực nước tĩnh, mà thay đổi có chu kỳ do lực thủy chiều tạo ra từ lực hấp dẫn giữa mặt trời và mặt trăng sự thay đổi này có thể tính được và thông thường được dự báo trong bảng thủy triều.

Mực nước để thiết kế

Nhìn chung là ảnh hưởng động luôn có và nó nhỏ nếu chu kỳ dao động nhỏ hơn t =2s và đáng kể khi lớn hơn t = 3s. Khoảng hở này vào khoảng 1.5m cộng 0.5m dự phòng cho sai khác của mặt nước do công tác dự báo hoặc do sự cố đánh chìm.

Chọn hai hướng sóng tác động lên công trình

Hai giá trị của vận tốc dòng chảy cần phải có một trong điều kiện vận hành, một trong điều kiện cực hạn. Vì vậy sóng tác dụng tương ứng với mực nước tĩnh tăng lên do ảnh hưởng của thủy triều, của bão và nước dâng.

Xây dựng phương án kết cấu khối chân đế

 Góc tạo bởi cac thanh xiên và ống chính nằm trong khoảng 300-600 để đảm bảo các thao tác hàn,đánh sạch,mài nhẵn các mối hàn và mép vát ống.Thuận lợi cho việc sử dụng các thiết bị kiểm tra bằng siêu âm cho các mối hàn tại các liên kết nút. • Xác định cao trình Diafargm phụ thuộc vào việc bố trí các thanh trong khối chân đế đảm bảo việc chế tạo các nút khối chân đế, các góc hợp bởi các thanh nằm trong khoảng 30 đến 60 độ để đảm bảo thao tác hàn, đánh sạch, mài nhẵn các mối hàn và các mép vát ống, thuận lợi cho việc sử dụng các thiết bị kiếm tra kỹ thuật bằng siêu âm cho các mối hàn liên kết tại nút.

Lập sơ đồ tính toán dao động riêng

Khi khai báo trong Sap ta phải quy đổi ống váy, cọc, vữa bơm trám thành loại ống tương đương có diện tích tương đương Atđ và modun đàn hồi tương Etđ ,thỏa mãn được sự làm việc đồng thời của cọc và ống chính, sao cho ống tương đương có độ cứng, tiết diện và khối lượng không thay đổi.  Việc tính dao động riêng của công trình nhằm mục đích xem xét ảnh hưởng động do tải trọng môi trường tác động lên công trình. - Nếu chu kỳ dao động riêng T > 3s ( Chu kỳ của sóng ) thì ảnh hưởng của tải trọng động đến công trình là đáng kể.

- Dùng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) là phương pháp số thích hợp nhất được sử dụng để tính toán kết cấu. U(t): là vector chuyển vị nút và vector tải trọng tác dụng tại nút F(t): là vector tải trọng tác dụng tại nút của kết cấu. TKC > 3s ảnh hưởng của các thành phần quán tính và lực cản là đáng kể, có thể giải bài toán động để kiểm tra kết cấu.

Tính toán các loại khối lượng a. Xác định khối lượng thượng tầng

Tính chất kết cấu Bài toán áp dụng và mô hình tải trọng TKC < 3s ảnh hưởng của các thành phần. Bài toán động tiền định: Tải trọng đầu vào thay đổi nhưng được mô tả theo quan điểm tiền định. Bài toán có thể giải theo phương pháp theo miền thời gian hoặc giải theo miền tấn số.

Bài toán động ngẫu nhiên: tải trọng đầu vào được mô tả theo quan điểm ngẫu nhiên. - Để việc tính toán được đơn giản ta coi chiều dày hà bám tính từ MNCN trở xuống đểu bằng 100mm bằng nhau. Vữa trám là lớp vữa liên kết giữa cọc và ống chính, giúp cho ống chính và làm việc đồng thời với nhau.

Tính toán tải trọng tác động lên công trình a. Tải trọng thượng tầng

Bản chất của tải trọng gió là động, nhưng qua thực nghiệm cho thấy rằng tải trọng gió chỉ chiếm khoảng ≈ 10% tổng tải trọng môi trường tác dụng lên công trình nên ở đây ta coi trong tính toán tải trọng gió là tĩnh. Công trình biển cố định bằng thép kết cấu kiểu Jacket là công trình có kích thước nhỏ ( xét tỉ số D/L < 0.2 ), tải trọng của sóng và dòng chảy tác động lên công trình mà cụ thể là các thanh được tính toán theo công thức Morison dạng chuẩn tắc. Từ các kết quả tính được ta thấy rằng vận tốc và gia tốc tương ứng với tải trọng sóng lên công trình lớn nhất tại thời điểm T11 ứng với hướng sóng N và tại thời điểm T12 ứng với hướng sóng NE.

Với sơ đồ kết cấu và tiết diện các thanh đã chọn, sau khi tính được khối lượng thượng tầng, khối lượng vữa bơm trám, khối lượng nước kèm, hà bám, nước trong cọc ta tiến hành quy đổi khối lượng về nút và nhập vào SAP để tính dao động riêng. Trong cùng một thời điểm, công trình có thể chịu nhóm các tổ hợp tải trọng khác nhau có tác dụng lên nó, điều này phụ thuộc vào từng loại tải trọng trong nhóm, từng loại tải trọng dựa vào các khả năng xẩy ra đồng thời của các tải trọng trong nhóm, từng loại tải trọng dựa vào các khả năng xẩy ra đồng thời hay không đồng thời của các tải trọng. Sau khi đã lựa chọn được phương án thiết kế, xác định được tải trọng lên công trình, tiến hành xác định nội lực trong các phần tử của hệ kết cấu bằng phần mềm SAP2000.

THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA CẤU KIỆN THANH 1. Lý thuyết tính toán

- Kết quả thu được ở đây có độ chính xác không cao do khi tính toán ta đã mô hình hóa sơ đồ tính. - Việc quy tải trọng thượng tầng về tải trọng tập trung ở đỉnh ở khối chân đế đã bỏ qua sự lệch tâm. Tiết diện của các phần tử được chọn trong đồ án đều có D/t  60 nên chỉ kiểm tra bền và ổn định tổng thể của các phần tử.

Trong phạm vi đồ án, nội lực tính toán có thể lớn hay nhỏ hơn thực tế tùy thuộc vị trí thanh đó trong thực tế so với khi miêu tả trong tính toán kết cấu, do đó phải có sự điều chỉnh nội lực (Nhưng ở đây do số lượng các thanh lớn, sự điều chỉnh lại không thể theo luật nhất định (và theo kết quả kiểm tra sau này đa số các thanh đều ở mức an toàn cao)), do đó trong phần kiểm tra thanh xin được bỏ qua sự điều chỉnh nội lực (trong phần kiểm tra nút sẽ có sự điều chỉnh cụ thể), ở đây lấy hệ số điều chỉnh bằng 1. Việc kiểm tra phần tử chịu nhiều trạng thái ứng suất thường phức tạp và cần phải có qui phạm cụ thể hoặc phương pháp luận để đánh giá đúng sự làm việc của kết cấu. Trong phạm vi đồ án này, ta chỉ kiểm tra phần tử chịu ứng suất do lực dọc và mô men uốn gây ra.

Thiết kế móng cọc chịu tải trọng dọc trục

 Chiều sâu thực tế của cọc trong đất: chiều sâu thực tế của cọc trong đất không phải là chiều sâu từ đáy biển xuống đến mũi cọc, mà là chiều sâu tồn tại giữa ma sát đất và thân cọc.  Chiều sâu do xói mòn đáy biển: chiều sâu do xói thường giả thiết là một lần đường kính cọc( yếu tố này không ảnh hưởng nhiều trong bài toán dọc trục nhưng rất đáng kể trong bài toán cọc chịu tải trọng ngang).  Sức chịu tải của cọc trong đất là sức kháng ma sát thành cọc và sức kháng tải của mũi cọc.

Tổng sức kháng ma sát của thành cọc bên ngoài f0:là ma sát đơn vị của thành ngoài cọc của cọc và đất L: chiều dài cọc trong đất. Ap=Awp+Asp Tổng diện tích đầu cọc Awp là diện tích mặt cắt thành cọc Asp là diện tớch phần lừi trong cọc.  Với đất dính thì ma sát đơn vị trong thành cọc và ngoài thành cọc bằng nhau(fi = fo).

Cọc chịu tải trọng ngang

 Cách tính tương tự với cọc chịu nén nhưng không kể đến lực chống đầu cọc. Trong đó Kp là hệ số xác theo góc nội ma sát φ của đất như sau. Trong đó: E,l là mô đun đàn hồi của vật liệu và mô men quán tính của mặt cắt cọc.

 Ta coi đoạn cọc trên cùng với chiều dài l1 của cọc bị chảy dẻo khi chịu lực, từ đó phương trình đường đàn hồi được viết thành. Các hằng số này có thể xác định được từ các điều kiện biên tại y = L1 của phương trình vi phân vùng chảy dẻo và tại y’ = 0 của phương trình vi phân của đàn hồi.