đO án cô dinh 1

Bộ môn: KTCTB và ĐOBC GVHD: Mr.Vũ Đan Chỉ nh

Viện Công Trình Biển 1

PHẦN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CTBCĐ-I

Nội dung đồ án : Tính toán thiết kế kết cấu chân đế công trình biển

cố định bằng thép ( CTBCĐBT ) trong giai đoạn khai thác.

-------- Nhóm 7 -------

Chương 1 : GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN

I. GIỚI THIỆU ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH

Công trình biển bằng thép là công trình có vật liệu làm chủ yếu làm bằng

thép. Công trình làm việc nhƣ một khung không gian, các tải trọng đƣợc

truyền vào nền đất thông qua các móng cọc đóng sâu vào nền đất .

- Ƣu điểm :

+ Thép là loại vật liệu có cƣờng độ cao kích thƣớc tƣơng đối nhỏ, vì vậy

kết cấu có trọng lƣợng và kích thƣớc tƣơng đối nhỏ dẫn đến tải trọng sóng

tác động lên công trình nhỏ.

+ Khả năng cấu tạo và liên kết của thép là rất linh hoạt.

+ Có thể áp dụng cho phần lớn các điều kiện địa chất.

+ Thời gian thi công nhanh nhƣng đòi hỏi về phƣơng tiện và bến bãi thi

công trên bờ.

- Nhƣợc điểm :

+ Thép là loại vật liệu đắt tiền.

+ Đòi hỏi phải duy tu và bảo dƣỡng thƣờng xuyên để khắc phục hậu quả

do ăn mòn và nứt do mỏi.

+ Thời gian thi công ngoài biển kéo dài và đòi hỏi phải có nhiều thiết bị

chuyên dụng của ngành. Phải trải qua 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 là thi công lắp

giáp , giai đoạn 2 là vận chuyển hạ thuỷ đánh chìm và cố định ngoài biển.

Do đó tồn tại nhiều rủi ro khi thi công.



II. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

1. Đặc điểm công trình :

Kích thƣớc

khung đỡ

Thƣợng tầng Số ống chính

PA thi công

PA móng

Độ

sâu

nƣớc

(m)

Trọng

lƣợng

Hình

dáng/kích

thƣớc/số giếng

44x20m 30000

kN

Tứ giác

52x36x30m

8 giếng

8 ống chính

Launching

Cọc váy

88

2. Số liệu khí tƣợng hải văn tại vị trí xây dựng công trình :

Các thông số đề bài 4

Biên động triều lớn nhất d1 ( m ) 1.8

Nƣớc dâng tƣơng ứng với bão thiết kế d2 ( m ) 1.2

Độ sâu nƣớc d0 ( m ) 88

3. Số liệu vận tốc gió :

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


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

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


Vận tốc gió trung bình đo trong 3 giây

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



4. Số liệu sóng thiết kế :

Chu kỳ lặp Hƣớng 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

5. Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất ( chu kỳ lặp 100 năm ):

Các thông số Hƣớng sóng

N NE E SE S SW W NW

Vận tốc

(cm/s)

93 131 100 173 224 181 178 121

Hƣớng (độ) 240 241 277 41 68 79 78 134



6. Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất ( chu kỳ lặp 100 năm ):


N NE E SE S SW W NW

Vận tốc

(cm/s)

68 111 90 102 182 137 119 97

Hƣớng (độ) 2 301 60 295 329 53 329 197

7. Số liệu hà bám :

Phạm vi hà bám tính từ mực nƣớc trung bình trở

xuống

Chiều dày hà bám

Từ mực nƣớc trung bình 0 (m) đến -4 (m) 80 mm

Từ -4 (m) đến -8 (m) 87 mm

Từ -8 (m) đến -10 (m) 100 mm

Từ -10 (m) đến đáy biển 70 mm

Trọng lƣợng riêng hà bám : γ=1600 kG/m3

8. Số liệu địa chất công trình :

Đề số 1 :



Các thông số đề bài Tên lớp đất

Lớp đất số 1 Lớp đất số 2 Lớp đất số 3

1 Mô tả lớp đất Á cát dẻo mềm Á cát dẻo chặt Sét nửa cứng

2 Độ sâu đáy lớp đất(tính

từ đáy biển trở xuống)

h 1= 11m h 2=31m h 3= V ô h ạn

3 Độ ẩm W ( %) 27.3 22.6 24.4

4 Giới hạn chảy LL 32.2 31.7 41.9

5 Giới hạn dẻo PL 17.6 18.6 21.2

6 Chỉ số chảy LI 14.6 13.1 20.7

7 Độ sệt PI 0.66 0.31 0.15

8 Trọng lƣợng γ (g/cm3) 2.0 2.03 2.01

9 Tỷ trọng Δ (g/cm3 ) 2.75 2.74 2.78

10 Hệ số rỗng e 0.75 0.65 0.72

11 Lực dính c ( kN/m2) 43 51 67

12 Cƣờng độ kháng nén

không thoát nƣớc cu

(kN/m2)

25

75

150

13 Góc ma sát trong ψ , độ 14 22 25



9. Số liệu về vật liệu :

Số liệu về quy cách thép ống ( lấy theo quy cách thép ống của API )

+ Vật liệu thép : - Loại thép A3

Đặc trƣng cơ lý của vật liệu thép :

- Khối lƣợng riêng t =7.85 ( T/m3 )

- Cƣờng độ chảy yF = 3450 ( kG/m2 ) với D> 520 mm

= 2150 ( kG/m2 ) với D< 520 mm

- Cƣờng độ tính toán R = 2700 kG/cm2

- Cƣờng độ chịu cắt Rc = 1550 kG/cm2

- Cƣờng độ chịu ép mặt Rem = 1350 kG/cm2

- Mô đun đàn hồi E = 2.1x106 kG/cm

2



Chương 2: THIẾT KẾ KẾT CẤU CHÂN ĐẾ

I. THIẾT KẾ TỔNG THỂ

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

a ) Xác định mực nƣớc tính toán

+ Mực nƣớc triều cao: MNTC = 1od d = 88 + 1.8 = 89.8 (m).

+ Mực nƣớc trung bình: MNTB = 1 1.888 88.9( )

2 2o

dd m

+ Mực nƣớc tính toán: MNTT = 1 2od d d = 88 + 1.8 + 1.2 = 91 (m).

b) Phân tích, tổng kết các số liệu môi trƣờng, vẽ hoa gió, hoa sóng.

* Xác định hƣớng tác dụng:

Chọn 2 hƣớng sóng tác động vào công trình để tính toán và kiểm tra kết cấu chân

đế.

+ Hƣớng 1 : là hƣớng có chiều cao sóng lớn nhất NE ( hƣớng chính).

+ Hƣớng 2 : là hƣớng N.

Hướng Hmax( m) T ( s)

Đông Bắc 16.1 14.3

Bắc 10.8 10.3



* Xác định huớng tác dụng của dòng chảy:

Hƣớng tác dụng của dòng chảy chọn theo 2 hƣớng tác dụng của sóng.

+ Dòng chảy mặt lớn nhất:

+ Dòng chảy đáy lớn nhất:

* Xác định huớng gió tác dụng:

- Trong đồ án, thiết kế khối chân đế thì dùng số liệu gió giật trong vòng 1 phút với

chu kỳ lặp 100 năm, đo ở độ cao 10m so với mực nƣớc chuẩn sử dụng trong thiết

kế.

- Trong thiết kế đồ án, ta sử dụng số liệu của 2 hƣớng gió chủ đạo tƣơng ứng với 2

hƣớng sóng là hƣớng Đông Bắc (NE) và hƣớng Bắc (N).


NE N

Vận tốc (cm/s) 131 93

Hƣớng (độ) 241 240


NE N

Vận tốc (cm/s) 111 68

Hƣớng (độ) 301 2

Hƣớng NE N



H×nh1: Hoa

giã.

c) Lựa chọn hƣớng đặt công trình.

- Công trình đặt theo hƣớng có chiều cao sóng lớn nhất NE.

2. Xây dựng phương án kết cấu chân đế.

Phƣơng án kết cấu chân đế phụ thuộc vào các yếu tố :

+ Địa chất công trình

N

v=39.7m/ s NE

v=47.1m/ s

E

v=1.0m/ s

SE

v=21.4m/ s

S

v=2.7m/ s SW

v=36.9m/ s

W

v=35.3m/ s

NW

v=34.6m/ s

V ( m/s ) 47.1 39.7



+ Độ sâu nƣớc thiết kế , mực nƣớc cao nhất

+ Phƣơng pháp thi công và các thiết bị thi công trên bờ và ngoài khơi

a) Xác định các kích thƣớc tổng thể của kết cấu.

+ Kích thƣớc đỉnh của kết cấu chân đế : 44x20 (m)

+ Xác định chiều cao công trình :

_ Chiều cao công trình ( Từ đáy biển đến vị trí sàn không cho phép ngập nƣớc)

đƣợc xác định sao cho mặt dƣới của sàn công tác không bị ngập nƣớc, có kể đến

một khoảng cách an toàn ∆ (∆ đƣợc gọi là độ tĩnh không của công trình). Do vậy

chiều cao công trình là khoảng cách từ mặt đáy biển đến sàn công tác.

.CTH MNCN H

Trong đó :

CTH : Chiều cao khối chân đế.

MNCN : Mực nƣớc cao nhất ( MNCN = MNTT)

H : Chiều cao sóng, H = Hmax = 16.1 m.

: Độ tĩnh không, >= 1.5m, ở đây lấy = 1.73.

: là hệ số phụ thuộc vào lý thuyết sóng.

- Xác định Lý thuyết sóng với : d = MNTT = 91 (m) ; H = 16.1(m) ;

*Xác định chu kỳ biểu kiến Tapp : do d/gT2 = 0.045 > 0.01 nên tra bảng

theo API, với V1/gT = 1.31/(9.81x14.3) =0.0093.

Trong đó : V1 : vận tốc mặt lớn nhất ứng với hƣớng sóng chủ đạo NE.



Tra bảng ta đƣợc : Tapp/T = 1.06 => Tapp = 15.158 (s).

Tra bảng với : 3

2 2

16.17.14 10

9.81 15.158app

Hx

gT x

2 2

910.04

9.81 15.158app

d

gT x

Thuộc Lý thuyết sóng Stokes bậc 5.

Khi đó 2

2

31 coth

4 2

Hkd

L sh kd

Với : k= 2

L

;

22

304.52

appgTL th d m

L

( giải bằng phƣơng pháp lặp).

k = 2

0.021L

0.793

Vậy : 91 0.793 16.1 1.73 105.5CTH x m

+ Xác định cao trình Diafragm D1 (diafragm trên cùng): Trƣờng hợp dùng

cho khung sàn chịu lực.

1 1DH MNTC Z = 89.8 + 2 = 91.8 (m)

1Z : Khoảng cách đảm bảo thi công để thi công lắp đặt khung sàn chịu

lực . Trong đồ án chọn 1 2( )Z m

+ Xác định chiều cao chân đế (khoảng cách từ mặt đáy biển đến điểm W.P



(working point).

HCĐ = HD1 + Z2

Z2 : Khoảng cách sao cho đảm bảo gia công nút liên kết khung sàn chịu lực vào

khối chân đế, trong đồ án Z2 = 2m.

HCĐ = 91.8 + 2 = 93.8 (m)

+ Xác định chiều cao khung sàn chịu lực.

HSF = HCT - HCĐ = 105.5 – 93.8 = 11.7 (m)

+ Xác định bề rộng đáy trên, bề rộng đáy dƣới của khối chân đế.

- Bề rộng đáy trên 44( )tB m

Chọn độ dốc ống chính φ =1/10

Suy ra bề rộng đáy dƣới Bd = Bt + 2xHCĐx1/10 = 44 + 2x93.8x1/10 = 62.76 m. + Xác định cao độ giao điểm giữa ống chính và thanh xiên dƣới cùng của khối chân đế ( chi tiết 2).

dZ >= ( 25cm ; D/4 )

dZ là khoảng cách đảm bảo thi công nút

D : Đƣờng kính ống chính

Chọn D = 1.219 (m) dZ = 1 (m).

b) Xác định sơ bộ phƣơng án kết cấu sàn chịu lực.

_ Khung sàn chịu lực là phần kết cấu nối và truyền tải trọng từ thƣợng tầng xuống

kết cấu chân đế. Các thanh trong mặt đứng đƣợc bố trí theo kiểu chữ K, các thanh

trong mặt ngang đƣợc bố trí nhƣ các thanh trong Diafragm.



HÌNH 2 : Một số hình thức khung sàn chịu lực.

MÔ TẢ SƠ ĐỒ TỔNG THỂ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH.

ỐNG CHÍNH

ỐNG NHÁNH

THANH NGANG

DIAFRAGM

YORK PLATE

PILE SLEEVE

A) CHIỀU CAO KHUNG KHÔNG LỚN B) CHIỀU CAO KHUNG LỚN



2

1



*Sơ đồ mặt bằng tổng thể công trình :

W.P

DIAFRAGM D1 ỐNG CHÍNH

THANH NGANG

CỦA KHUNG SÀN CHỊU LỰC

THANH ÐỨNG



c) Sơ đồ bố trí các mặt ngang, cấu tạo các mặt ngang.

d) Sơ đồ bố trí các các thanh xiên.





e) Xác định sơ bộ kích thƣớc các thanh ống, ống chính, ống nhánh.

-TiÕt diÖn çc thanh ®îc lùa chän dùa trªn ®iÒu

kiÖn ®é m¶nh cho phÐp.§é m¶nh cho phÐp phô thuéc vµo

®iÒu kiÖn lµm viÖc cña thanh (chÞu kÐo hay nÐn).

Dùa trªn ®iÒu kiÖn ®é m¶nh cho phÐp, lùa chän s¬ bé

tiÕt diÖn cña thanh. Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n, lùa chän l¹i

tiÕt diÖn ®Ó phï hîp víi ®Æc ®iÓm cña t¶i träng t¸c

dông.

Theo sæ tay”Applied Offshore Structural Engineering ”

cña Teng H.Hsu, khi thiÕt kÕ s¬ bé çc kÕt cÊu ch©n ®Õ

trong ®iÒu kÖn biÓn ë khu vùc §«ng Nam ¸, cã thÓ chän

gi¸ trÞ ®é m¶nh (Kl/r) = 110 lµm c¨n cø ®Ó lùa chän s¬

bé tiÕt diÖn.

C«ng thøc tÝnh ®é m¶nh nh sau:

= k.l/r

Trong ®ã :

k: hÖ sè kÓ ®Õn mÊt æn ®Þnh cña thanh phô thuéc

vµo liªn kÕt 2 ®Çu; k 1.

l:chiÒu dµi phÇn tö ( kho¶ng çch gi÷a 2 t©m nót ).

r: b¸n kÝnh tiÕt diÖn phÇn tö.

Lo¹i phÇn tö k

thanh èng chÝnh 1,0

thanh xiªn, ngang 0,7

thanh chÝnh chÐo 0,8



* J

rA

: Là bán kính quán tính của tiết diện.

Trong đó : J : là mômen quán tính của tiết diện ống .

A : Diện tích mặt cắt ngang của ống .

Ta có bảng chọn sơ bộ tiết diện thanh, và kết quả kiểm tra độ mảnh của các thanh

nhƣ sau:

Thứ

tự Tên Tiết diện Lmax(m) D-2t D A J r k λ

1 OCH1 1321x25.4 20.36 1.2762 1.321 0.10386 0.022 0.46027 1 44.2346

2 OCH2 1219x30.2 18.15 1.1682 1.219 0.09525 0.01697 0.4221 1 42.9996

3 N1 559x25.4 20.53 0.5482 0.58 0.02818 0.00112 0.19952 0.7 42.0283

4 N2 660x20.6 28.29 0.6188 0.66 0.04138 0.00212 0.22618 0.7 67.5544

5 N3 812x25.4 26.77 0.5482 0.58 0.02818 0.00112 0.19952 0.8 77.338

6 OVAY 1422x25.4 2.000 0.6188 1.422 0.4138 0.0212 0.618 0.8 10.52

f)Lựa chọn sơ bộ kích thƣớc cọc: 1219x30.2

Kết quả thiết kế sơ bộ:

- Số ống chÝnh: 8 ống với hai loại tiết diện 1321x25.4mm

và 1219x30.2mm

- Đƣờng trƣợt kÝch thƣớc 20m, hai đƣờng trƣợt cã tiết

diện 1321x25.4mm

- Chiều cao KCĐ: 93.8m

- KÝch thƣớc đỉnh: 20x44m

- KÝch thƣớc đ¸y:38.76x62.76m

- Sè Diaphragm: 6

- Chọn sơ bộ 4 loại tiết diện ống.



- Chiều dài çc thanh đƣợc chọn sơ bộ từ điều kiện độ

mảnh.

II. TÍNH TOÁN PHẢN ỨNG CỦA KẾT CẤU KHỐI CHÂN ĐẾ

+ §Ó x¸c ®Þnh çc ph¶n øng cña tæng thÓ c«ng tr×nh

cña çc thµnh phÇn, phÇn tö kÕt cÊu ph¶i sö dông ®Õn

ph¬ng ph¸p sè, cïng víi sù hç trî cña çc ph¬ng tiÖn

tÝnh to¸n; trong ®ã ph¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n ®îc sö

dông hÇu hÕt çc bµi to¸n kªt cÊu,bµi to¸n tÜnh, bµi

to¸n ®éng, çc bµi to¸n tuyÕn tÝnh vµ phi tuyÕn, nã

còng gi¶i quyÕt nhiÒu mèi t¬ng t¸c gi÷a kÕt cÊu vµ m«i

trêng kÕt cÊu.

1. Lập sơ đồ tính toán kết cấu:

* Sơ đồ hình học từ sàn thƣợng tầng trở xuống ( sàn thƣợng tầng, khung nối,

chân đế, cọc ).

Nhƣ hình vẽ đã trình bày ở trên.

* Mô hình hóa các phần phụ trợ ( Các Conductor, giá cập tàu,…).



* Mô hình hóa cọc trong ống váy và liên kết nối đất.

Quan niệm kết cấu chân đế ngàm với nền đất tại độ sâu cách mặt đáy biển khoảng

∆o (∆o gọi là chiều sâu ngàm giả định).

Ở đây ta lấy: ∆o = 6D

Trong đó : D - đƣờng kính cọc.



2. Tính toán các loại khối lượng.



a) Xác định khối lượng thượng tầng.

Khối lƣợng thƣợng tầng là toàn bộ khối lƣợng của các trang thiết bị nhƣ máy

khoan, khối lƣợng bản thân của các block,…, đƣợc tính từ trọng lƣợng thƣợng

tầng. ta có

Tổng tải trọng thƣợng tầng : G = 3000(T)

Từ tải trọng thƣợng tầng, ta chia cho gia tốc trọng trƣờng, ta đƣợc khối lƣợng

thƣợng tầng, ở đây lấy gia tốc trọng trƣờng bằng 10m/s2, từ khối lƣợng thƣợng

tầng ta chia cho các đẩu ống chính của khối chân đế. Cụ thể là tại 4 ống trong ta

gán mỗi ống là 50T, còn 4 ống ngoài thì ta cho mỗi ống 25T.

b) Xác định khối lượng bản thân (các kết cấu chính, kết cấu phụ), hà bám.

- Khèi lîng b¶n th©n cña mét thanh lµ :

mbt(i) =s. As. Li

Trong ®ã:

+ s - Träng lîng riªng cña vËt liÖu lµm thanh

kÕt cÊu, víi vËt liÖu thÐp s = 7.850 T/m3.

+ Asi - diÖn tÝch tiÕt diÖn cña thanh thø i , m2 .

Víi Asi = [.( Di2 -(Di - 2.i)

2)]/4

Víi Di , i - ®êng kÝnh ngoµi vµ bÒ dÇy cña thanh

thø i .

+ Lij - chiÒu dµi thanh thø i , ( m )

Dùng chƣơng trình Sap ta có tổng khối lƣợng bản thân khối chân đế là: 3082T



c) Khối lượng hà bám :

X¸c ®Þnh khèi lîng hµ b¸m cña thanh tÝnh tõ MNTB

xuèng ®¸y biÓn .

§Ó ®¬n gi¶n ta gi¶ thiÕt tÝnh hµ b¸m theo çch tÝnh

trung b×nh: ChiÒu dµy hµ b¸m t¹i cao ®é cña ®Çu i lµ t1

,t¹i ®Çu j lµ t2. ChiÒu dµy hµ b¸m trung b×nh lµ

t=0.5(t1+t2)

+ Khèi lîng hµ b¸m t¹i thanh thø i lµ :

mh (i) = h.Ahi.Li

h – khèi lîng riªng cña hµ b¸m (h = 1.600

t/m3).

Ahi –DiÖn tÝch hµ b¸m ë mét mÆt c¾t ngang

thanh

Khèi lîng hµ b¸m quy vÒ 2 nót víi gi¶ thiÕt khèi kîng

hµ b¸m ph©n bè ®Òu

trªn chiÒu dµi thanh. KÕt qu¶ hµ b¸m quy vÒ çc nót, từ

đó ta tính đƣợc tổng khối lƣợng hà bám là : 1717T

Bảng tính cụ thể đƣợc thể hiện ở phụ lục cuối thuyết minh.

d) Xác định khối lượng nước kèm ( chỉ tính cho các thanh ngập nƣớc).

X¸c ®Þnh khèi lîng níc kÌm tÝnh tõ MNTB (calm sea)

xuèng ®¸y biÓn.



Khèi lîng níc kÌm quy ®æi t¹i nót thø i lµ:

mnk(i) = n.Cam.Vi

Trong ®ã:

+ n - mËt ®é cña níc biÓn = 1,025 t/m3.

+ C am - hÖ sè níc kÌm, Cam = 0,2.

+ Vi - thÓ tÝch èng phÇn ngËp níc, tÝnh víi

®êng kÝnh míi cã c¶ chiÒu dµy hµ b¸m.

Khèi lîng níc kÌm ®îc quy vÒ nót theo nguyªn

t¾c cña dÇm ®¬n gi¶n, từ đó ta tính đƣợc tổng khối lƣợng nƣớc kèm là:

136.2T

Bảng tính toán cụ thể đƣợc trình bày ở phần phục lục cuối thuyết minh.

e) Xác định khối lượng nước trong ống.

TÝnh khèi lîng níc trong èng víi MNTB .

Ta chØ tÝnh khèi lîng níc trong èng ®èi víi çc èng

chÝnh.

Khèi lîng níc trong èng lµ:

mn«(i) = n. Ani. Li

Trong ®ã:

+ n - mËt ®é cña níc biÓn 1025 kg/m3.

+ Ani - DiÖn tÝch tiÕt diÖn phÇn rçng (phÇn

chøa níc) cña cäc ngËp trong níc.



An(i)= [.(Di - 2.i)2)]/4

+ Di - §êng kÝnh ngoµi cña cäc .

+ i – ChiÒu dµy cäc.

Từ đó ta tính đƣợc tổng khối lƣợng của nƣớc trong ống là : 787.2T

Bảng tính toán cụ thể đƣợc trình bày ở mục lục cuối thuyết minh.

f) Khối lượng vữa trám.

Vữa trám là lớp vữa liên kết giữa cọc và ống váy, khối lƣợng vữa trám đƣợc

tính theo công thức:

mv(i) = v[.((Doc - 2.oc)2)- D

2cọc ))/4].Li

Trong đó :

v - Khối lƣợng riêng của vữa bơm trám (v= 1800 kg/m3)

Doc,oc – Đƣờng kính ngoài và chiều dày ống váy.

Dcọc : Đƣờng kính cọc.

Li : Chiều dài ống váy i, ở đây các ống váy có chiều dài bằng

nhau.

Từ đó ta tính đƣợc tổng khối lƣợng vữa trám là : 16.65T


g) Khối lượng cọc.

mc(i) =c. [.(D2

cọc - (Dcọc - 2cọc)2)/4].Li

Trong đó :



c : Khối lƣợng riêng của cọc (c = thép =7850 kg/m3).

Dcọc ,cọc : Đƣờng kính và chiều dày cọc.

Li : Chiều dài cọc thứ i.

Từ đó ta tính đƣợc tổng khối lƣợng cọc là : Sẽ được tính sau khi tính toán nội lực.


3. Xác định các loại tải trọng tác động lên công trình.

a) Tải trọng thượng tầng.

Tæng céng tÊt c¶ çc t¶i träng ®øng cña phÇn thîng

tÇng cã gi¸ trÞ lµ P, t¶i träng P ®îc ph©n cho 8 nót

t¹i 8 ®Ønh èng chÝnh, ph¬ng t¸c dông híng xuèng, t¶i

träng nµy t¸c dông lªn c«ng tr×nh lµ t¶i träng tÜnh:

Nót 147 149 146 152

Pi (T) 250 250 250 250

Nót 145 150 148 151

Pi (T) 500 500 500 500

b) Tải trọng đẩy nổi.

+/ T¶i träng ®Èy næi lµ t¶i träng theo ph¬ng th¼ng

®øng do níc t¸c dông lªn c«ng tr×nh khÝ ®Æt trong m«i

trêng níc,cã gi¸ trÞ chÝnh b»ng träng lîng cña phÇn

níc bÞ c«ng tr×nh chiÕm chỗ.

+/ Khi tÝnh t¶i träng ®Èy næi çc èng ngang vµ èng

xiªn ®îc xem lµ kÝn 2 ®Çu,çc èng chÝnh cÇn xÐt ®Õn

lîng níc trong èng.



C«ng thøc x¸c ®Þnh t¶i träng ®Èy næi:

F®n = d. . .i i n

i

A l

Trong ®ã:

F®n: Lùc ®Èy næi (T).

Ai: diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña phÇn tö.

4

. 2

ii

DA

víi Di lµ ®êng kÝnh ngoµi cña phÇn tö

thø i cã kÓ ®Õn hµ b¸m. §èi víi èng chÝnh cã níc

trong èng, A lµ diÖn tÝch mÆt c¾t ngang.

li: ChiÒu dµi phÇn tö thø i.

Träng lîng riªng ®Èy næi : dn = 1.025 (T/m3),

Từ đó ta tính đƣợc tải trọng đẩy nổi là : 4376.73T


c) Tải trọng gió.

Cơ sở lý thuyết :

T¶i träng giã ®îc tÝnh to¸n theo tiªu chuÈn API

(Recommended Practice for Planning, Designing and

Contructing Fixed Offshore PlatformsWorking Stress

Design), theo 2 híng t¬ng øng víi 2 híng sãng ®·

chän:

Híng 1: §«ng B¾c.

Híng 2: B¾c.



TÝnh t¶i träng do giã t¸c dông lªn phÇn c«ng tr×nh

n»m phÝa trªn mùc níc tÜnh SWL. B¶n chÊt cña t¶i

träng giã lµ ®éng, nhng trong tÝnh to¸n t¶i träng giã

lµ tÜnh.

* C«ng thøc x¸c ®Þnh t¶i träng giã theo API:

....0473.02

ACVF sz

Trong ®ã:

F: lµ lùc giã t¸c dông lªn kÕt cÊu (N).

Vz: VËn tèc giã trung b×nh ®o trong 1 giê t¹i ®é

cao z so víi mùc níc

tÜnh (km/h).

.10

.

1

10

n

z

ZVV

Quy ®æi vËn tèc giã trung b×nh ®o trong 3s sang vËn

tèc giã trung b×nh ®o trong 1h.

.10

.. 10)(

ZVV zt

10V : VËn tèc giã trung b×nh ®o trong 1 giê t¹i ®é cao

10m so víi mùc níc tÜnh (km/h).

Z : §é cao cÇn x¸c ®Þnh vËn tèc (m).

n : LÊy tõ 7 ®Õn 13, ë ®©y lÊy 1/n = 0.15.

A: H×nh chiÕu diÖn tÝch cña vËt c¶n lªn ph¬ng vu«ng

gãc híng giã (m2).



, : HÖ sè luü thõa, hÖ sè giËt cña giã ë ®é cao

10 m.

Trong ®å ¸n cho vËn tèc giã trung b×nh ®o ë 3s nªn

= 0.1.

= 1,33.

Cs : HÖ sè khÝ ®éng (x¸c ®Þnh theo qui ph¹m).

Lo¹i kÕt cÊu Cs

KÕt cÊu dÇm, nhµ

têng ®Æc 1,5

KÕt cÊu trô trßn 0.5

Sµn c«ng t¸c 1.0

Tính toán tải trọng gió:

- VËn tèc giã quy ®æi trong 1h :

N 44,7 (m/s) 160,92 (km/h)

NE 58,1 (m/s) 209,16 (km/h)

-PhÇn m« t¶ s¬ ®å tÝnh t¶i träng giã:

Gåm t¶i träng giã lªn kÕt cÊu ch©n ®Õ trªn mùc níc

tÜnh vµ t¶i träng giã lªn phÇn thîng tÇng.

Trong thùc hµnh tÝnh to¸n cña ®å ¸n nhãm sö dông

phÇn mÒm SAP2000 tù ®éng tÝnh to¸n t¶i träng giã t¸c

®éng lªn KC§.



Sau khi tÝnh ®îc t¶i träng giã ë çc phÇn kÕt cÊu

Fi cña thîng tÇng ta qui ®æi chóng thµnh çc lùc tËp

trung (Fxi , Fyi) tËp trung t¹i 8 ®Ønh khèi ch©n ®Õ vµ

mét m«men Mg ®îc quy thµnh çc cÆp ngÉu lùc t¹i 8 ®Ønh

khèi ch©n ®Õ (Pi , Pi).

B¶ng tæng hîp t¶i träng giã cña phÇn thîng tÇng quy

vÒ çc ®Çu èng chÝnh cña KC§ :

Hín

g

giã

Nót 147 149 148 145 150 151 146 152

Giã

NE

Fxi(T

)

-42 42 42 -42 -42 42 42 42

Fyi(T

)

0 0 0 0 0 0 0 0

Pi(T) 34 34 -16 16 16 -16 -34 -34

Giã

N

Fxi(T

)

-

29.

2

-

29.2

29.2 -

29.2

-

29.2

29.2 29.2 29.2

Fyi(T

)

-

29.

2

-

29.2

29.2 -

29.2

-

29.2

29.2 29.2 29.2

Pi(T) 35.

2

35.2 -22 22 22 -22 -

35.2

-

35.2

d) Tải trọng sóng và dòng chảy :

+/ Cơ sở lý thuyết :

Xác định lý thuyết sóng tính toán:



Theo phần trên ta có sóng lan truyền ở công trình là sóng Stock bậc 5, nên ta

chọn lý thuyết sóng Stock bậc 5 để tính toán.

Tính toán với sóng theo hƣớng NE và hƣớng N với chu kỳ lặp 100 năm.

Lý thuyết sóng Stock bậc 5.

a) Chọn hệ trục tọa độ.

-Trục 0z thẳng đứng và trùng với trục của khối chân đế.

-Trục 0x nằm ngang, trùng với phƣơng gió thổi và chuyển động sóng – dòng chảy.

-Trục 0y nằm ngang, vuông góc với trục 0x.

-Gốc tọa độ 0 tại mặt đáy biển.

b) Các thành phần vận tốc, gia tốc.

* Theo lÝ thuyÕt sãng Stokes bËc 5, khi sãng cã chiÒu

cao H, sè sãng k vµ tÇn sè vßngω lan truyÒn theo chiÒu

d¬ng cña trôc x, th× ®é d©ng cña bÒ mÆt chÊt láng so

víi mÆt níc tÜnh cã thÓ biÓu diÔn díi d¹ng :

tkxncosFk

1 5

1n

n

Trong ®ã : F1 = a ; F2 = a2.F22 + a

4.F24

; F3 = a3.F33 + a

5.F35 ;

F4 = a4.F44 ; F5 = a

5.F55 .

* Çc th«ng sè h×nh d¸ng cña sãng F22, F24 ... ( phô

thuéc vµo kd = 2d/L ; ®îc x¸c ®Þnh theo b¶ng tra ),

vµ th«ng sè chiÒu cao sãng H quan hÖ víi nhau bëi biÓu

thøc :

5535

5

33

3 FF.aF.aa.2H.k



* Thµnh phÇn vËn tèc theo ph¬ng ngang Vx vµ ph¬ng

®øng Vz cña phÇn tö chÊt láng cã täa ®é ( x,z ) g©y nªn

bëi sù la truyÒn sãng bÒ mÆt trong vïng cã ®é s©u d, cã

thÓ nhËn ®îc tõ biÓu thøc :

tkxncosshnkd

chnkzG

kV

5

1n

nx

tkxncosshnkd

shnkzG

kV

5

1n

nz

Trong ®ã : G1 = aG11 + a3G13 + a

5G15 ; G2 =2( a

2G22+

a4G24 ) ;

G3=3(a3G33+ a

5G35 ) ; G4 =4

a4G44 ;

G4 =5 a5G55 .

ë ®©y G11 , G13 ... lµ çc th«ng sè sãng phô thuéc vµo

k.d ( tra b¶ng ).

* Các thành phần gia tốc theo phƣơng ngang và phƣơng đứng tại điểm có tọa độ

(x,z) trong vùng nƣớc có độ sâu nƣớc d đƣợc xác định nhƣ sau:

tkxnsinR2

kcax

5

1n

n

2

tkxncosS2

kcaz

5

1n

n

2

Trong ®ã :

R1 = 2U1 - U1U2 - U2U3 - V1V2 - V2V3 ;

R2 = 4U2 – U12 + V1

2 – 2U1U3 -2V1V3 ;

R3 = 6U3 – 3U1U2 + 3V1V2 – 3U1U4 - 3V1V4;

R4 = 8U4 – 2U22 + 2V2

2 – 4U1U3 + 4V1V3;



R5 =10U4 – 5U1U4 – 5U2U3 + 5V1V4 + 5V2V3;

S1 = 2V1 - 3U1V2 - 3U2V1 – 5U1V3 – 5U3V2 ;

S2 = 4V2 - 4U1V3 - 4U3V1 ;

S3 = 6V3 - U1V2 + U2V1 – 5U1V4 – 5U4V1 ;

S4 = 8V4 - 2U1V3 + 2U3V1 + 4U2V2 ;

S5 = 10V5 - 3U1V4 +3U4V1 - U2V3 + U3V2 ;

Các giá trị Un (n=1..5) và Vn (n=1..5) tính theo biểu thức:

( ).

( )

( ).

( )

n n

n n

ch nkzU G

sh nkd

sh nkzV G

sh nkd

* Quan hÖ gi÷a tÇn sè vßng vµ tÇn sè sãng cã d¹ng :

thkd.CaCa1gk 2

4

1

22

* VËn tèc truyÒn sãng c:

2/1

2

4

1

2 thkdCaCa1k

gc

Trong đó: C1, C2 – thông số sóng, phụ thuộc vào tỷ số d/L, tra bảng.

*Nhận xét : T¸c ®éng cña dßng ch¶y lªn c«ng tr×nh ®îc

biÓu diÔn bëi yÕu tè vËn tèc. VËn tèc dßng ch¶y, trong

thùc tÕ tÝnh to¸n ®îc xem lµ mét ®¹i lîng kh«ng thay

®æi theo thêi gian. V× vËy khi chØ cã t¸c ®éng cña dßng

ch¶y (kh«ng kÓ sãng) th× t¶i träng do dßng ch¶y g©y ra

®îc coi lµ t¶i träng tÜnh. Khi tÝnh ®ång thêi t¸c ®éng

cña sãng vµ dßng ch¶y, th× ¶nh hëng cña dßng ch¶y ®îc

bæ sung vµo thµnh phÇn vËn tèc cña t¶i träng sãng. V×

thµnh phÇn t¶i träng do vËn tèc g©y ra cã chøa b×nh

ph¬ng vËn tèc, nªn sù tham gia cña dßng ch¶y lµm t¨ng

®¸ng kÓ cho t¶i träng sãng.



T¸c ®éng cña sãng lªn c«ng tr×nh biÓn mang b¶n chÊt

®éng vµ lµ tréi tuyÖt ®èi trong tæng t¶i träng ngang

t¸c dông lªn kÕt cÊu khèi ch©n ®Õ.

Tïy theo tÝnh chÊt cña lùc sãng t¸c dông mµ çc phÇn

tö cña kÕt cÊu ngoµi biÓn ®îc chia thµnh vËt thÓ m¶nh

vµ vËt thÓ cã kÝch thíc lín. §èi víi vËt thÓ m¶nh th×

lùc qu¸n tÝnh vµ lùc c¶n cña sãng lµ ®¸ng kÓ, cßn ®èi

víi vËt thÓ lín th× ¶nh hëng cña nhiÔu x¹ l¹i ®ãng vai

trß quyÕt ®Þnh.

C«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh b»ng thÐp kÕt cÊu kiÓu Jacket

lµ c«ng tr×nh tæ hîp bëi çc phÇn tö cã kÝch thíc nhá

(xÐt tØ sè D / L < 0.2), t¶i träng cña sãng vµ dßng

ch¶y t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh mµ cô thÓ lµ çc thanh

®îc tÝnh to¸n theo c«ng thøc Morison d¹ng chuÈn t¾c.

§Ó tæng qu¸t cho thuËt to¸n ta xÐt mét thanh xiªn bÊt

k× trong hÖ täa ®é xyz nh sau:

Tõ h×nh vÏ trªn x¸c ®Þnh ®îc çc cosin chØ ph¬ng

cña thanh trong hÖ täa ®é nh sau:

L

xxcx

12cossin

z

y

x

v

v

n



L

yycy

12sinsin

L

zzcz

12cos

Trong ®ã: L – chiÒu dµi thanh ®îc tÝnh nh sau:

212

2

12

2

12 zzyyxxL .

Gi¶ sö híng lan truyÒn sãng trïng víi trôc x,

chuyÓn ®éng cña níc cã liªn quan ®Õn sãng vµ dßng ch¶y

®îc ®Æc trng bëi çc thµnh phÇn vËn tèc, gia tèc theo

ph¬ng ngang (vx,ax), (vy,ay) vµ theo ph¬ng ®øng

(vz,az). Tøc lµ thµnh phÇn vect¬ vËn tèc vµ gia tèc cña

chuyÓn ®éng níc t¹i mét ®iÓm lµ:

zyx vvvv

zyx aaaa

Ph©n tÝnh v vµ a theo çc thµnh phÇn ph¸p tuyÕn vµ

tiÕp tuyÕn so víi trôc cña thanh, ta cã:

vvv n

.

aaa n

.

ë ®©y ta chØ quan t©m ®Õn çc thµnh phÇn vn vµ an lµ

g©y ra t¶i träng sãng .

X¸c ®Þnh çc thµnh phÇn vn nµy nh sau:

2222

zzyyxxzyxn vcvcvcvvvv .



zzyyxxxxnx vcvcvccvv .

zzyyxxyyny vcvcvcccv .

zzyyxxzznz vcvcvccvv .

X¸c ®Þnh çc thµnh phÇn an nµy nh sau:

2222

zzyyxxyzxn acacacaaaa .

zzyyxxxxnx acacaccaa .

zzyyxxyyny acacaccaa .

zzyyxxzznz acacaccaa .

§Õn ®©y lµ ®ñ çc ®¹i lîng ®Ó sö dông c«ng thøc

Morison tÝnh t¶i träng ph©n bè t¸c dông lªn thanh xiªn

trªn, c«ng thøc x¸c ®Þnh nh sau:

nxinxndx aACvvDCg

wq .......5,0 . (N/m)

nyinyndy aACvvDCg

wq .......5,0 . (N/m)

nzinzndz aACvvDCg

wq .......5,0 . (N/m)

w =10250 N/m3 - MËt ®é níc biÓn

Sau khi t×m ®îc çc lùc ph©n bè q theo çc ph¬ng,

tiÕn hµnh tæng hîp lùc ®Ó quy vÒ nót, viÖc nµy ®îc lµm

trªn c¬ së lý thuyÕt cña C¬ Häc KÕt CÊu.




phÇn mÒm SAP2000 tÝnh to¸n tù ®éng t¶i träng dßng ch¶y

trªn c¬ së lý thuyÕt trªn.

+/ Trình tự tiến hành :

XÐt trêng hîp tæng qu¸t híng sãng lÖch víi híng

trôc X c«ng tr×nh mét gãc nµo ®ã, híng dßng ch¶y

còng lÖch so víi híng sãng, ®Ó ¸p dông ®îc c«ng thøc

Morison ta tiÕn hµnh nh sau:

TiÕn hµnh xoay trôc täa ®é OXY cña c«ng tr×nh sao

cho OX trïng víi trôc cña híng sãng.NghÜa lµ ta

tiÕn hµnh chuyÓn trôc täa ®é OXY thµnh hÖ täa ®é oxy

nh h×nh vÏ trªn. c«ng thøc chuyÓn trôc lµ:

x=x’.cos + y’.sin; y= -x’.sin+ y’cos;z= z’

L¹i cã: x’=X; y’= Y; Z’ = Z-d.

Suy ra: x=X.cos + Y.sin; y= -X.sin+ Y.cos ; z

=Z-d

+ Nh vËy ta chän ®îc hÖ täa ®é xoz nh trªn (trôc

x híng theo phÝa lan truyÒn sãng, trôc z híng th¼ng

®øng tõ díi lªn; gèc täa ®é ®Æt trªn mÆt níc).

Thùc hiÖn tuyÕn tÝnh hãa hÖ ph¬ng tr×nh ®éng lùc häc

sãng (bá qua çc sè h¹ng phi tuyÕn vµ çc v« cïng bÐ

bËc cao), sau mét sè phÐp biÕn ®æi ta x¸c ®Þnh ®îc

biªn ®é cña mÆt sãng so víi mùc níc tÜnh (S.W.L)

biÓu diÔn díi d¹ng:

(x,t) = k

1Sn cos[n.(kx-t)], gäi lµ ph¬ng

tr×nh sãng bÒ mÆt.



Trong ®ã:

+ vµ k lµ tÇn sè vßng vµ sè sãng cã liªn quan

víi chu kú T (kho¶ng thêi gian mµ hai ®Ønh sãng kÕ tiÕp

nhau ®i qua trôc th¼ng ®øng cè ®Þnh) vµ chiÒu dµi sãng

L (qu·ng ®êng mµ sãng truyÒn ®îc trong mét chu kú T)

nh sau :

k = L

2.

=(g.k.(1+a2.C1+a4C2).th(k.d))

1/2.

Trong ®ã C1 vµ C2 lµ çc th«ng sè tÇn sè

cña sãng.

Çc thµnh phÇn vËn tèc theo ph¬ng ngang (theo

trôc x) vµ ph¬ng th¼ng ®øng (theo trôc z) cña phÇn

tö chÊt láng cã täa ®é (x,z) ®îc x¸c ®Þnh tõ çc

c«ng thøc sau:

vx = )(

)(

nkdsh

kzchG

kn

.cos(n(kx-t)) .

vz = )(

)(

nkdsh

nkzshG

kn

.sin(n(kx-t)).

+ VËn tèc lan truyÒn sãng kh«ng ®æi gäi lµ vËn tèc

pha:

c =(g/k.(1+a2.C1+a

4C2).th(k.d))

1/2.

+ Çc thµnh phÇn gia tèc chuyÓn ®éng cña çc phÇn

tö chÊt láng cã täa ®é (x,z) theo ph¬ng ngang vµ

ph¬ng ®øng cã thÓ x¸c ®Þnh gÇn ®óng nh sau :



ax = n

nRCk

1

2

.2

..sin(nkx-t)).

az = n

nSCk

1

2

.2

..cã (nkx-t)).

Tæng hîp vËn tèc sãng, dßng ch¶y:

+ TiÕn hµnh chiÕu vËn tèc dßng ch¶y theo çc ph¬ng

ox vµ oy cña hÖ trôc täa ®é míi oxy.

+ Thµnh phÇn vËn tèc tæng hîp sãng vµ dßng ch¶y x¸c

®Þnh theo c«ng thøc céng vËn tèc, chiÕu:

svdcvv

.

sadcaa

.

Theo ba ph¬ng x, y, z ta ®îc ba thµnh phÇn vËn tèc

tæng hîp nh sau:

VËn tèc: Vx= Vdcx+ Vs

x;

Vy= Vdcy;

Vz= Vsz.

Gia tèc: ax= asx;

ay= asy= 0;

az= asz.

Chó ý: dßng ch¶y gi¶ thiÕt ®Òu nªn adc= 0.

p dông ph¬ng tr×nh Morison tÝnh t¶i träng sãng. (

Phƣơng tr×nh ®· nªu ë phÇn lý thuyÕt tÝnh to¸n).



TiÕn hµnh xoay l¹i hÖ trôc täa ®ộ:

FX=Fx.cos - Fy.sin; FY= Fx.sin+ Fycos;FZ=

Fz

Trong ph¹m vi §å ¸n tÝnh to¸n víi hai híng sãng lµ

NE lµ híng sãng chñ ®¹o vµ mét híng kh¸c lµ híng N.


phÇn mÒm SAP2000 tÝnh to¸n tù ®éng t¶i träng sãng trªn

c¬ së lý thuyÕt trªn.

4. Tổ hợp tải trọng.

HÖ sè tæ hîp t¶i träng:

Do qu¸ tr×nh chÕ t¹o, còng nh sö dông c«ng tr×nh

ph¸t sinh nhiÒu yÕu tè bÊt lîi cho c«ng tr×nh mµ ngêi

thiÕt kÕ ®¸nh gi¸ cha hÕt. V× vËy, khi thiÕt kÕ ta ®a

vµo çc hÖ sè t¶i träng.

Trong cïng mét thêi ®iÓm, c«ng tr×nh cã thÓ chÞu

nhãm çc tæ hîp t¶i träng kh¸c nhau t¸c dông lªn nã,

®iÒu nµy phô thuéc vµo tõng lo¹i t¶i träng trong nhãm,

tõng lo¹i t¶i träng dùa vµo çc kh¶ n¨ng xÈy ra ®ång

thêi hay kh«ng ®ång thêi cña çc t¶i träng. Dùa trªn

®¸nh gi¸ ®é tin cËy, ngêi ta ®a ra çc tæ hîp t¶i

träng. Trong ph¹m vi ®å ¸n lấy tÊt c¶ çc hÖ sè tæ hîp

®Òu b»ng 1.

Çc tæ hîp t¶i träng:

Ta cã çc tæ hîp t¶i träng ®Ó tÝnh to¸n nh sau:

COMBO1: BT + SãngNE + GiãNE + §N + HB +

TT.



COMBO 2: BT + Sãng N + Giã N+ §N + HB +

TT.

BAO COMBO1+COMBO2

5. Kết quả nội lực và chuyển vị.

Sau khi ®· lùa chän ®îc ph¬ng ¸n thiÕt kÕ, x¸c

®Þnh ®îc t¶i träng t¸c dông lªn c«ng tr×nh, tiÕn hµnh

x¸c ®Þnh néi lùc trong çc phÇn tö cña hÖ kÕt cÊu b»ng

phÇn mÒm SAP2000.

Trong ®å ¸n nµy nhãm chØ xuÊt ra néi lùc lín nhÊt

cña çc d¹ng thanh ®iÓn h×nh ®Ó tiÕn hµnh kiÓm tra bÒn,

kÕt qu¶ néi lùc t¹i 4 nót ®Ó tiÕn hµnh kiÓm tra chäc

thñng øng víi hai híng sãng NE vµ N. KÕt qu¶ chuyÓn vÞ

t¹i ®Ønh KC§ theo hai híng sãng. (Xem kÕt qu¶ xuÊt néi

lùc ë phô lôc)

Giá trị nội lực theo hướng NE :

Giá trị nội lực max của các thanh chịu nén uốn

Loại ống N (T) V (T) M2 M3

N559x254 -54.5817 -13.1818 -13.1823 -33.4734

N660x206 -435.445 -19.671 -20.1291 -47.3141

N812x254 -241.491 -146.479 -86.1587 -210.698

OCH1 -908.76 -71.872 -60.8444 -207.661

OCH2 -1070.73 -92.9011 -51.1425 -248.73

O.VAY -1379.27 -223.697 -686.337 -1082.75

Giá trị nội lực max của các thanh chịu kéo uốn


N559x254 66.9167 11.7927 22.45493 32.49939

N660x206 247.5577 19.5468 21.29103 50.8814

N812x254 181.5261 137.1968 68.61509 144.5644



OCH1 107.5504 84.6347 60.84442 386.2715

OCH2 19.9022 102.0264 51.12929 469.0074

O.VAY -0.1312 90.4866 685.3002 777.068

+/ giá trị chuyển vị lớn nhất là :

Các giá trị chuyển vị lớn nhất

U1 U2 U3 R1 R2 R3

m m m Radians Radians Radians

0.05906 -0.03914 0.007757 0.0025 0.00444 0.000359

Giá trị nội lực theo hướng N :

Giá trị nội lực max của các thanh chịu nén uốn


N559x254 -69.6217 -12.9229 -14.9324 -35.40389

N660x206 -425.0015 -19.439 -21.4739 -49.09008

N812x254 -226.9698 -166.0276 -38.0741 -202.3068

OCH1 -1085.235 -86.0421 -42.9995 -223.178

OCH2 -1104.867 -99.6372 -74.6432 -266.3469

O.VAY -1490.803 -175.9197 -625.334 -767.2628

Giá trị nội lực max của các thanh chịu kéo uốn


N559x254 56.1277 12.0179 18.9054 32.56254

N660x206 245.0709 22.1857 20.55756 54.22797

N812x254 211.9893 94.9169 45.12613 157.47284

OCH1 109.1408 93.1766 42.99946 430.12862

OCH2 17.8297 109.4083 74.64315 503.5352

O.VAY -0.1312 85.0721 673.3524 695.33382



+/ giá trị chuyển vị lớn nhất là :

Các giá trị chuyển vị lớn nhất

U1 U2 U3 R1 R2 R3

m m m Radians Radians Radians

-0.0399 0.012481 0 0.001578 0.004216 0.000568

Nhận xét: Từ bảng giá trị chuyển vị ở trên ta thấy chuyển vị lên xuống theo

phƣơng z là rất nhỏ. Còn các chuyển vị ngang thì ở tổ hợp theo hƣớng NE

thì lớn hơn hƣớng N, kiểm tra các chuyển vị max đó ta thấy nó là các nút ở

các đầu ống trên cùng.

Chương 3 : KIỂM TRA CẤU KIỆN

ViÖc kiÓm tra çc phÇn tö kÕt cÊu ®îc thùc hiÖn dùa

trªn tiªu chuÈn thiÕt kÕ API. VÒ nguyªn t¾c cÇn kiÓm

tra toµn bé çc phÇn tö cña hÖ, nhng trong ph¹m vi ®å

¸n nµy ta chØ tiÕn hµnh kiÓm tra cho mét sè phÇn tö.

ViÖc kiÓm tra ®îc thùc hiÖn trªn çc phÇn tö kÕt cÊu

cã néi lùc lín nhÊt trong sè çc phÇn tö cã cïng d¹ng

liªn kÕt, cïng tiÕt diÖn vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc. H¬n n÷a

viÖc kiÓm tra ®îc thùc hiÖn trªn tiÕt diÖn nguy hiÓm

nhÊt.

I. Kiểm tra bền phần tử thanh theo tiêu chuẩn API.

a) Cơ sở lý thuyết.

Trạng thái chịu lực của các thanh trong kết cấu khối chân đế :



KÕt qu¶ ph©n tÝch kÕt cÊu ch©n ®Õ cho thÊy r»ng

tr¹ng th¸i chÞu lùc cña çc phÇn tö thanh trong kÕt cÊu

ch©n ®Õ lµ tr¹ng th¸i chÞu lùc phøc t¹p,bao gåm:

- Çc thanh chÞu nÐn + uèn ®ång thêi

- Çc thanh chÞu kÐo + uèn ®ång thêi

- Çc thanh chÞu nÐn + uèn +¸p lùc thñy tÜnh côc bé

- Çc thanh chÞu kÐo + uèn +¸p lùc thñy tÜnh côc bé

KÕt cÊu lµm viÖc theo s¬ ®å 3D tæng thÓ ,v× vËy khi

chÞu m«men , ®Ó tiÖn cho viÖc kiÓm tra ,m«men uèn trong

thanh ®îc ph©n tÝch thµnh 2 thµnh phÇn : M«men uèn

trong mÆt ph¼ng vµ m«men uèn ngoµi mÆt ph¼ng.

Kiểm tra khả năng chịu lực:

+/ Phần tử chịu nén :

Ứng suÊt cho phÐp Fa ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc

(3.2.2-1) tiªu chuÈn API cho çc phÇn tö cã tû sè D/t

60:

Fa =

..8

)/.(

8

)/(3

3

5

.2

)/(1

3

3

2

2

cC

y

C

C

rlk

C

rkl

FC

rkl

víi kl/r < Cc (3.2.2-1)

Fa= 22

/23

12

rkl

E víi kl/r >= Cc (3.2.2-2)

Trong ®ã:



Cc = yF

E..12 2.

E: M«®un ®µn håi cña vËt liÖu (MPa).

k : Lµ hÖ sè ®iÓu chØnh chiÒu dµi cña thanh

r : B¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn thanh (m).

l: ChiÒu dµi thanh (m).

Fy: Giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu (MPa).

+/ Phần tử chịu uốn:

Ứng suÊt do uèn cho phÐp Fb ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng

thøc:

Fb = 0.75Fy víi yFt

D 10340 (MPa) .

(3.2.3-1a)

Fb = y

yF

tE

DF.

.

.74.184.0

víi

yF

10340<

t

D

yF

20680 . (3.2.3-1b)

Fb = y

yF

tE

DF.

.

.58.072.0

víi

yF

206800<

t

D 300 . (3.2.3-1c)

Trong ®ã:

D : §êng kÝnh ngoµi cña thanh (m)

t : ChiÒu dµy cña thanh (m)

+/ Phần tử chịu cắt:



Ứng suÊt cho phÐp chÞu c¾t : FV =

0.4.Fy (Mpa)

Ứng suÊt do lùc c¾t : fy = A

V

5.0

(Mpa)

A : Lµ diÖn tÝch mÆt c¾t (m2)

V : lùc c¾t

+/ Phần tử chịu xoắn:

Ứng cho phÐp chÞu c¾t : Fvt= 0.4.Fy.

Ứng suÊt do m«men xo¾n Mt :

p

t

yI

DMf

2/ (Mpa)

Ip : M«men qu¸n tÝnh chèng

xo¾n (m4)

+/ Phần tử thanh chịu lực phức tạp :

ViÖc kiÓm tra phÇn tö chÞu nhiÒu tr¹ng th¸i øng

suÊt thêng phøc t¹p vµ cÇn ph¶i cã qui ph¹m cô thÓ

hoÆc ph¬ng ph¸p luËn ®Ó ®¸nh gi¸ ®óng sù lµm viÖc cña

kÕt cÊu.Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy, ta chØ kiÓm tra phÇn

tö chÞu øng suÊt do lùc däc vµ m«men uèn g©y ra.

Phần tử thanh chịu nén uốn:

§iÒu kiÖn kiÓm tra nh sau:



.0,1

.1'

22

b

e

a

bybxm

a

a

FF

f

ffC

F

f (1)

.0,1.6.0

22

b

bybx

a

a

F

ff

F

f

(2)

2

2

/23

12'

rKl

EFe

( Ứng suất Ơle)

Khi fa/Fa < 0,15, th× cã thÓ thay thÕ hai c«ng

thøc trªn c«ng thøc sau.

b

bzby

a

a

F

ff

F

f22

1,0 (3)

Trong ®ã:

Fa: øng suÊt nÐn cho phÐp do lùc däc ®îc tÝnh theo

®iÒu kiÖn æn ®Þnh tæng thÓ.

fbx, fby: øng suÊt do moment uèn Mü vµ My , trong vµ

ngoµi mÆt ph¼ng g©y ra.

fa: øng suÊt trong thanh do lùc nÐn (N ) g©y ra.

HÖ sè Cm ®îc lÊy nh sau :

+ 0.85

+ 0.6 – 0.4

2

1

M

M, nhng kh«ng nhá h¬n 0.4, kh«ng

lín h¬n 0.85.



+ 1 – 0.4

'e

a

F

F , ho¨c 0.85 lÊy gi¸ trÞ nhá h¬n.

Phần tử thanh chịu kéo uốn:


.0,16.0

22

b

bzybx

a

a

F

ff

F

f (4) .Trong ®ã: fa lµ øng suÊt do

lùc kÐo g©y ra.

b) Tính toán.

Nhận xét : Trong ph¹m vi ®å ¸n, néi lùc tÝnh to¸n cã

thÓ lín hay nhá h¬n thùc tÕ tuú thuéc vÞ trÝ thanh ®ã

trong thùc tÕ so víi khi miªu t¶ trong tÝnh to¸n kÕt

cÊu, do ®ã ph¶i cã sù ®iÒu chØnh néi lùc Nhng ë ®©y do

sè lîng çc thanh lín, sù ®iÒu chØnh l¹i kh«ng thÓ

theo quy luËt nhÊt ®Þnh. Vµ theo kÕt qu¶ kiÓm tra sau

nµy ®a sè çc thanh ®Òu ë møc an toµn cao, do ®ã trong

phÇn kiÓm tra thanh xin ®îc bá qua sù ®iÒu chØnh néi

lùc ( Trong phÇn kiÓm tra nót sÏ cã sù ®iÒu chØnh cô

thÓ), ë ®©y lÊy hÖ sè ®iÒu chØnh b»ng 1.03

Kết quả kiểm tra :

* Theo hướng NE :

ỨNG SUẤT(T/m2)

ỨNG SUẤT CHO

PHÉP(T/m2) ĐIỀU KIỆN KIỂM TRA

Frame Loại ống fa fb2 fb3 fv Fa Fb Fv VT(1) VT(2) NÉNUỐN CẮT

348 N559X25.4 -2072 -3790 -9626 -1000 16452 30307 17920 0.45 0.42 ÔD ÔD



228 N660X206 -10838 -3232 -7597 -979 13712 30480 17920 1.78 0.67 KÔD ÔD

322 N812X25.4 -5123 -9447 -23103 -6215 16123 29947 17920 1.30 1.02 KÔD ÔD

520 OCH1 -9053 -1907 -6510 -1432 21897 29373 17920 0.65 0.57 ÔD ÔD

156 OCH2 -9778 -1610 -7831 -1696 22092 30018 17920 0.71 0.63 ÔD ÔD

ỨNG SUẤT(T/m2)

ỨNG SUẤT CHO

PHÉP(T/m2) ĐIỀU KIỆN KIỂM TRA

Frame Loại ống fa fb2 fb3 fv Fa Fb Fv VT(1) VT(2) KÉOUỐN CẮT

391 N559X25.4 2540 6457 9345 895 16452 30307 17920 0.70 0.47 ÔD ÔD

252 N660X206 6162 3418 8169 973 13712 30480 17920 -0.21 0.52 ÔD ÔD

338 N812X25.4 3851 7523 15851 5821 16123 29947 17920 1.68 0.73 KÔD ÔD

107 OCH1 1071 1907 12109 1686 21897 29373 17920 0.43 0.46 ÔD ÔD

363 OCH2 181 1609 14767 1863 22092 30018 17920 0.43 0.50 ÔD ÔD

* Theo hướng N :

UNG SUAT(T/m2) UNG SUAT CHO

PHEP(T/m2) DIEU KIEN KIEM TRA

Frame Loại ống fa fb2 fb3 fv Fa Fb Fv VT(1) VT(2) NEN UON CAT

520 N559X254 -2643 -4294 -10181 -981 16452 30307 17920 0.52 0.46 ÔD ÔD

146 N660X206 -10578 -3447 -7882 -967 13712 30480 17920 1.73 0.68 KÔD ÔD

264 N812X254 -4815 -4174 -22182 -7044 16123 29947 17920 1.16 0.93 KÔD ÔD

419 OCH1 -10812 -1348 -6996 -1714 21897 29373 17920 0.75 0.64 ÔD ÔD

268 OCH2 -10089 -2350 -8386 -1819 22092 30018 17920 0.76 0.67 ÔD ÔD

UNG SUAT(T/m2) UNG SUAT CHO

PHEP(T/m2) DIEU KIEN KIEM TRA

Frame Loại ống fa fb2 fb3 fv Fa Fb Fv VT(1) VT(2) KEO UON CAT

520 N559X254 2131 7046 12137 912 16452 30307 17920 0.57 0.54 ÔD ÔD

42 N660X206 6100 4266 11255 1104 13712 30480 17920 1.04 0.62 KÔD ÔD

224 N812X254 4497 6441 22478 4027 16123 29947 17920 1.155472 0.9 KÔD ÔD

252 OCH1 1087 1763 17638 1856 21897 29373 17920 0.573008 0.6 ÔD ÔD

423 OCH2 162 3057 20625 1998 22092 30018 17920 0.599434 0.7 ÔD ÔD

Từ bảng tính toán ở trên ta thấy điều kiện thanh chịu kéo uốn và nén uốn có một

số tiết diện không thỏa nên ta cần có biện pháp gia cố cho các tiết diện đó, bằng

cách tăng tiết diện hoặc lắp đầy đủ các thanh ở các panel. Ta thấy nội lực theo

hƣớng gió NE mất ổn định hơn.



II. Kiểm tra nút theo tiêu chuẩn API.

a) Cơ sở lý thuyết.

Çc ph¬ng ph¸p kiÓm tra

KiÓm tra sù lµm viÖc cña nót theo qui ph¹m API

thùc chÊt lµ tÝnh to¸n liªn kÕt gi÷a çc thanh víi

nhau. Ta ph¶i tÝnh to¸n, kiÓm tra çc bµi to¸n sau:

– KiÓm tra ®iÒu kiÖn bÒn, chäc thñng èng chÝnh.

– KiÓm tra ®iÒu kiÖn bÒn èng nh¸nh t¹i nót

– KiÓm tra ®êng hµn.

Trong ®å ¸n nµy nhãm chØ tiÕn hµnh kiÓm tra chäc thñng cho nót ®¬n gi¶n:


Vp = .f.sin.

Trong ®ã:

: Gãc hîp bëi èng chÝnh vµ èng nh¸nh.

f : øng suÊt däc trôc, øng suÊt uèn trong mÆt ph¼ng

vµ ngoµi mÆt ph¼ng trong èng nh¸nh (tÝnh riªng cho tõng

trêng hîp t¶i träng-®· ®iÒu chØnh ¶nh hëng do lÖch

t©m)

= t/T víi T lµ bÒ dµy èng chÝnh, t lµ bÒ dµy èng

nh¸nh.

øng suÊt chäc thñng cho phÐp:



Vpa = Qq. Qf. .6,0

ycF

Trong ®ã:

Fyc: giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu thanh chñ.

= T

D

2 , D lµ ®êng kÝnh ngoµi cña èng chÝnh.

Qq: hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh hëng cña lo¹i t¶i träng vµ

cÊu t¹o h×nh häc.

Qf : hÖ sè kÓ ®Õn sù xuÊt hiÖn øng suÊt däc trôc

danh nghÜa trong èng chÝnh.

Qf = 1- .A2 .

Trong ®ã:

= 0.03 ®èi víi øng suÊt däc trôc cña èng

nh¸nh.

= 0.045 ®èi víi øng suÊt uèn trong trong

mÆt ph¼ng èng nh¸nh.

= 0.021 ®èi víi øng suÊt uèn n»m ngoµi mÆt

ph¼ng èng nh¸nh.

A =yc

OPBIPBAX

F

fff

.6.0

222

OPBIPBAX f,f,f : øng suÊt däc trôc, øng suÊt uèn

trong mÆt ph¼ng vµ uèn ngoµi mÆt ph¼ng èng chÝnh.

Qf = 1.0 khi tÊt c¶ øng suÊt thí ngoµi cña èng

chÝnh lµ øng suÊt kÐo.



Gi¸ trÞ cô thÓ ®îc tra trong b¶ng 4.3.1-1 trang

49 – API.

§iÒu kiÖn ®Ó thanh kh«ng bÞ chäc thñng:

§Ó thanh kh«ng bÞ chäc thñng ph¶i tháa m·n ®ång thêi

2 bÊt ph¬ng tr×nh sau:

1

22

outppa

p

inppa

p

V

V

V

V. (1).

1arcsin2

22

outppa

p

inppa

p

AXpa

p

V

V

V

V

V

V

. (2).

b) Tính toán.

+/ Xác định các thành phần nội lực trong và ngoài mặt phẳng uốn :

Chọn 2 nút để kiểm tra( 2 nút mà thanh có nội lực lớn đâm vào).

NÚT Ống chính Nhánh

150 520 115

92 156 136

Hướng NE:

Nội lực ống chính Nội lực ống nhánh



Frame N,T MIP,Tm MOP,Tm Thanh N,T MIP,Tm MOP,Tm

520 -908.8 -60.84 -207.7 115 -54.58 -13.18 -33.47

156 -1071 -51.14 -248.7 136 -435.4 -20.13 -47.31

Hướng N:

Nội lực ống chính Nội lực ống nhánh

Frame N,T MIP,Tm MOP,Tm Thanh N,T MIP,Tm MOP,Tm

520 -1085 -43 -223.2 115 -69.62 -14.93 -35.4

156 -1105 -74.64 -266.3 136 -425 -21.47 -49.09

TiÕn hµnh kiÓm tra cho 4 nót theo hai híng sãng NE

vµ N.

c) Kết quả kiểm tra.

+/ Hƣớng NE:

NÚT loại

nút

ứng suất chọc thủng cho phép ứng suất chọc thủng kiểm tra kết

luận Vpa(AX) Vpa(IPB) Vpa(OPB) Vp(AX) Vp(IPB) Vp(OPB) VT(1) VT(2)

150 T&Y 1829.98 2359.02404 4329.46 -1220.4 -1544.1 -3920.8 1.2 >1 tm

92 T&Y 2409.59 3458.44603 5563.26 -8781.6 -2126.5 -4998.4 1.1 >1 tm

+/ Hƣớng N:

NÚT loại

nút

ứng suất chọc thủng cho phép ứng suất chọc thủng kiểm tra kết

luận Vpa(AX) Vpa(IPB) Vpa(OPB) Vp(AX) Vp(IPB) Vp(OPB) VT(1) VT(2)

150 T&Y 2985.33 8207.19 5725.26 -495.53 -1749.0 -4146.9 0.57 0.7 tm

92 T&Y 3683.3 9906.61 7093.95 -2728.2 -2268.5 -5186.1 0.58 1.29 ktm

KÕt luËn : Çc nót ®îc kiÓm tra chäc thñng thì có một số

nút không ổn định, khi đó ta có một số biện pháp gia cƣờng nút nhƣ sau:



+/ Tăng cƣờng độ thép làm ống( dùng thép cƣờng độ cao hơn).

+/ Tăng chiều dày ống chính và ống nhánh.

Chương 4 : THIẾT KẾ MÓNG CỌC

I. Lý thuyÕt tÝnh to¸n mãng cäc:

Cäc trong KCCĐ CTBCĐBT lµm b»ng thÐp èng, ®îc tæ hîp

tõ nhiÒu ®o¹n cäc, ph¬ng ph¸p h¹ cäc b»ng bóa thñy

lùc.

Nguyªn lý lµm viÖc cña mãng cäc dùa trªn ma s¸t gi÷a

bÒ mÆt cäc vµ ®Êt nÒn (cäc ma s¸t) hoÆc ma s¸t gi÷a cäc

víi ®Êt nÒn céng víi søc kh¸ng mòi cäc.

Sù lµm viÖc cña cäc trong èng trong ®Êt lµ rÊt phøc

t¹p do çc nguyªn nh©n:

- Quan hÖ gi÷a øng suÊt vµ biÕn d¹ng cña nÒn lµ

phi tuyÕn

- TÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt lµ kh«ng ®ång nhÊt,

thêng thay ®æi theo ®é s©u

Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy ta chØ tÝnh to¸n søc chÞu

t¶i cho trêng hîp cäc chÞu nÐn vµ cäc chÞu nhæ. Tuy

nhiªn trªn thùc tÕ víi c«ng tr×nh biÓn cäc kh«ng chØ

chÞu t¶i träng däc trôc mµ cßn chÞu c¶ t¶i träng ngang.

II. Bµi to¸n søc chÞu t¶i däc trôc:

Trong phÇn nµy chØ tÝnh cäc chÞu t¶i träng däc trôc.

S¬ ®å chÞu t¶i cña cäc trong ®Êt nh sau:



+ XÐt s¬ ®å chÞu t¶i cña cäc trong ®Êt nh sau:

Hình 5: S¬ ®å chÞu t¶i cña cäc trong ®Êt.

ChiÒu s©u thùc tÕ cña cäc trong ®Êt kh«ng ph¶i lµ

chiÒu s©u tõ mÆt ®¸y biÓn xuèng mòi cäc, mµ lµ chiÒu

s©u mµ tån t¹i ma s¸t gi÷a ®Êt vµ th©n cäc. Nh v©y

chiÒu dµi thùc tÕ lµm viÖc cña cäc trong ®Êt ®îc tÝnh

b»ng phÇn chiÒu dµi cña cäc tÝnh tõ ®¸y biÓn xuèng ®Õn

mòi cäc trõ ®i phÇn Z0 lµ phÇn chiÒu dµi cäc kh«ng lµm

viÖc do kÓ ®Õn:

+ Vïng ®Êt mÆt bÞ ph¸ ho¹i do qu¸ tr×nh thi c«ng

hoÆc do t¸c dông cña t¶i träng ngang.

+ HiÖn tîng xãi mßn.

ë ®©y Z0 ®îc lÊy nh sau:

+ Z0 min = Dcäc



+ Z0 max = 6.Dcäc;

Çc cäc trong c«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh lµ çc cäc

vµnh khuyªn, ®îc thi c«ng b»ng ph¬ng ph¸p ®ãng; v×

vËy khi tÝnh to¸n cÇn x¸c ®Þnh ®îc lµ trêng hîp nµy

cäc coi nh bÞt ®Çu hay kh«ng bÞt ®Çu. Nh h×nh vÏ

trªn, trêng hîp 1 cäc bÞt ®Çu, trêng hîp 2 cäc kh«ng

bÞt ®Çu.

1. Trường hợp cọc chịu nén.

Søc chÞu t¶i tæng thÓ cña cäc chÞu nÐn:

',min 21 WQQQQ PPfd

Trong ®ã:

Qf: søc kh¸ng bªn do lùc ma s¸t g©y ra, ®îc x¸c ®Þnh

nh sau:

n

i

i

o

i

of ufQ1

.

Trong ®ã:

i

of : ma s¸t ®¬n vÞ thµnh ngoµi cäc

i

ou : diÖn tÝch xung quanh thanh ngoµi cña cäc

trong ph©n tè ®Êt thø i

+ QP1: søc kh¸ng mòi tÝnh víi s¬ ®å (1)-Gi¶ thiÕt cäc

bÞt kÝn ®Çu.

PP AqQ .1

Trong ®ã:



Ap = Awp + Asp

Ap: tæng diÖn tÝch tiÕt diÖn t¹i mòi cäc.

Awp: diÖn tÝch mÆt c¾t tiÕt diÖn cäc.

Asp: diÖn tÝch tiÕt diÖn lâi ®Êt (®Êt trong cäc).

+ QP2: søc kh¸ng mòi tÝnh víi s¬ ®å (2) – s¬ ®å cäc hë

®¸y.

.'.1

2

n

i

i

i

i

iwppP ufAqQ

Trong ®ã :

i

if : ma s¸t ®¬n vÞ trong thµnh cäc.

i

iu : diÖn tÝch xung quanh thµnh trong cña

cäc trong ph©n tè ®Êt thø i

+ W’: träng lîng cña cäc chiÕm chç ®Êt.

.1

' LAWn

i

spwp

Trong ®ã :

p : träng lîng riªng cña vËt liÖu lµm èng.

s : träng lîng riªng cña ®Êt.

§iÒu kiÖn ®Ó cäc ®ñ søc chÞu t¶i:

'

max N

SF

Qd

N -max : lùc nÐn lín nhÊt t¹i ®Çu cäc

SF : hÖ sè an toµn (SF =1.5 - 2)



Tãm l¹i:

Khi tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khi chÞu nÐn cÇn x¸c

®Þnh cho ®óng trêng hîp cäc bÞt ®Çu hay kh«ng bÞt ®Çu.

+ Cäc ®îc coi lµ bÞt ®Çu khi Qp1< Qp2.

+ Cäc ®îc coi lµ kh«ng bÞt ®Çu khi Qp1> Qp2.

2. Trường hợp cọc chịu kéo.

Søc chÞu t¶i tæng thÓ cña cäc chÞu kÐo:

''WQQ fd

Trong ®ã:

LAAWn

i

bswpwp 1

.''

+ W’’: träng lîng cäc ®· trõ ®i ®Èy næi céng víi

toµn bé lâi ®Êt trong cäc.

b: träng lîng riªng ®Èy næi, ®îc x¸c ®Þnh nh

sau :

e

wb

1

1

w : träng lîng riªng cña níc

tû träng cña ®Êt ; e : hÖ sè rçng cña ®Êt

NÕu chØ cã mét líp ®Êt ®ång nhÊt vµ tiÕt diÖn cäc

kh«ng thay ®æi ta cã :

lALAW bspwpwp ...''



+ Qf : ®îc x¸c ®Þnh theo (3.2)

l

zoz

f UfQ 00 .

Trong ®ã:

fo: ma s¸t ®¬n vÞ thµnh ngoµi cäc (®îc x¸c

®Þnh ë môc V.1.2).

l : chiÒu dµi lµm viÖc cña cäc .

U0: diÖn tÝch xung quanh mÆt ngoµi cña cäc (mÆt

bªn).

§iÒu kiÖn ®Ó cäc ®ñ søc chÞu t¶i:

'

max N

SF

Qd

N+max : lùc kÐo lín nhÊt t¹i ®Çu cäc

SF : hÖ sè an toµn (SF =1.5 - 2)

3. Xác định các đại lượng phục vụ tính toán.

a) Lùc ma s¸t ®¬n vÞ gi÷a thµnh cäc vµ nÒn ®Êt:

+ §èi víi ®Êt dÝnh:

f = .Cu

Trong ®ã:

: hÖ sè kh«ng thø nguyªn.

Cu: cêng ®é kh¸ng nÐn kh«ng tho¸t níc.

– HÖ sè kh«ng thø nguyªn ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

= .2

1 (nÕu 1.0)



= 4.2

1

(nÕu >1.0)

§iÒu kiÖn khèng chÕ <1 (nÕu >1 th× lÊy =1)

– Gi¸ trÞ cña ®îc tÝnh nh sau:

= '

0

uC

p tÝnh cho ®iÓm ®ang xÐt.

p0=i.Hi

Trong ®ã:

p0('

op ): lµ ¸p lùc ®Êt hiÖu qu¶ t¹i vÞ trÝ tÝnh

to¸n.

i: träng lîng riªng ®Èy næi cña líp ph©n tè

®Êt thø i.

Hi: chiÒu dµy líp ®Êt thø i.

Víi ®Êt dÝnh th× ma s¸t ®¬n vÞ trong thµnh cäc vµ

ngoµi thµnh cäc b»ng nhau (fi=fo).

+ §èi víi ®Êt rêi:

f = K.p0.tg

Trong ®ã :

K : hÖ sè ¸p lùc ngang cña ®Êt vµo cäc, víi cäc

®ãng kh«ng bÞt ®Çu k = 0.8 ; víi cäc ®ãng bÞt ®Çu k =

1.

p0: ¸p lùc hiÖu qu¶ t¹i ®iÓm ®ang xÐt.

: gãc ma s¸t gi÷a thµnh cäc vµ ®Êt.



Cã thÓ tÝnh s¬ bé : = 05 ( : lµ gãc ma s¸t trong cña

®Êt ).

fo: kh«ng vît qu¸ fgh, nÕu vît qu¸ th× lÊy fo = fgh.

b) Lực kháng mũi đơn vị ở đầu cọc:

Trêng hîp cäc chÞu nÐn:

+ §èi víi ®Êt dÝnh:

q= 9. uC

Trong ®ã:

uC : cêng ®é kh¸ng nÐn kh«ng tho¸t níc.

+ §èi víi ®Êt rêi:

q=p0.Nq

Trong ®ã:

Nq: HÖ sè kh«ng thø nguyªn phô thuéc vµo gãc ma

s¸t ; tra b¶ng 6.4.3 -1 trang 59 – qui ph¹m API

Gãc ma s¸t

gi÷a cäc vµ

®Êt nÒn

(®é)

Gi¸ trÞ lín nhÊt

cña lùc ma s¸t

bÒ mÆt fgh

(KPa)

Gi¸

trÞ

Nq

Gi¸ trÞ lín

nhÊt cña lùc

kh¸ng mòi cäc

(KPa)

15 47.8 8 1.9

20 67.0 12 2.9

25 81.3 20 4.8

30 95.7 40 9.6

35 114.8 50 12.0



Trêng hîp cäc chÞu nhæ:

Çch tÝnh t¬ng tù nh ®èi víi cäc chÞu nÐn nhng

kh«ng kÓ ®Õn lùc chèng ®Çu cäc.

III. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc:

X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc theo nÒn ®Êt :

Víi ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt khu vùc c«ng tr×nh th× tÝnh to¸n

thÊy cäc trong trêng hîp nµy lµ cäc bÞt ®Çu.

TiÕt diÖn cäc D = 1,219(m), t =25,4(mm).

KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho thÊy c«ng tr×nh cã 6 cäc chÞu

nÐn,2cäc chÞu nhæ.

Cäc chÞu nÐn cã lùc nÐn lín nhÊt lµ N = -1490.803(T)

øng víi híng sãng N.

Cäc chÞu nhæ cã lùc kÐo lín nhÊt lµ N = 109.1408(T) øng

víi híng sãng N.

Các thông số đầu vào: (đơn vị : T-m).

LỚP hi W (%) LL PL LI PI γ Δ e c cu ϕ

1 11 27.3 32.2 17.6 14.6 0.66 2 2.75 0.75 4.3 2.5 14

2 31 22.6 31.7 18.6 13.1 0.31 2.03 2.74 0.65 5.1 7.5 22

3 24.4 41.9 21.2 20.7 0.15 2.01 2.78 0.72 6.7 15 25

LỚP tc γc γn Zo Asp Awp Ap γdn Dc

1 0.0254 7.85 1.025 7.314 1.07183 0.09525 1.16707 1.025 1.219

2 1.08091



3 1.06076

Do cọc đƣợc ngàm cách mặt đất một đoạn là 6D, nên ta chọn đoạn chiều dài

từ mặt đất đến mặt phẳng ngàm của cọc là 6m.

Khi đó, giá trị áp lực đất hiệu quả tại vị trí mặt phẳng ngàm là :

Po = γdn.h= 1.025.6 = 6.15(T/m2).

Lớp Zi li Ui Cu p'o Ψ α f fi

Lớp 1

1 1 3.8296 2.5 7.175 0.34843 0.65079 1.62697 1.62697

3 2 7.6592 2.5 9.225 0.271 0.96047 2.40117 2.40117

5 2 7.6592 2.5 11.275 0.22173 1.06184 2.6546 2.6546

Lớp 2

7 2 7.6592 7.5 13.325 0.56285 0.66646 4.99844 4.99844

9 2 7.6592 7.5 15.375 0.4878 0.71589 5.36918 5.36918

11 2 7.6592 7.5 17.425 0.43042 0.76212 5.71593 5.71593

13 2 7.6592 7.5 19.475 0.38511 0.80571 6.04282 6.04282

15 2 7.6592 7.5 21.525 0.34843 0.84705 6.3529 6.3529

17 2 7.6592 7.5 23.575 0.31813 0.88647 6.64854 6.64854

19 2 7.6592 7.5 25.625 0.29268 0.92421 6.93159 6.93159

20 1 3.8296 7.5 26.65 0.28143 0.94251 7.06886 7.06886

22 2 7.6592 7.5 28.7 0.26132 0.97809 7.3357 7.3357

24 2 7.6592 7.5 30.75 0.2439 1.01242 7.59317 7.59317

26 2 7.6592 7.5 32.8 0.22866 1.04563 7.84219 7.84219

28 2 7.6592 7.5 34.85 0.21521 1.07781 8.08355 8.08355

30 2 7.6592 7.5 36.9 0.20325 1.10905 8.3179 8.3179

32 2 7.6592 7.5 38.95 0.19255 1.13944 8.54583 8.54583

34 2 7.6592 7.5 41 0.18293 1.16905 8.76784 8.76784

36 2 7.6592 7.5 43.05 0.17422 1.19791 8.98436 8.98436

Lớp 3

38 2 7.6592 7.5 45.1 0.1663 1.2261 18.3916 18.3916

40 2 7.6592 7.5 47.15 0.15907 1.25366 18.8049 18.8049

42 2 7.6592 7.5 49.2 0.15244 1.28062 19.2094 19.2094

44 2 7.6592 7.5 51.25 0.14634 1.30703 19.6055 19.6055

46 2 7.6592 7.5 53.3 0.14071 1.33292 19.9937 19.9937

48 2 7.6592 7.5 55.35 0.1355 1.35831 20.3746 20.3746

50 2 7.6592 7.5 57.4 0.13066 1.38323 20.7485 20.7485

52 2 7.6592 7.5 59.45 0.12616 1.40772 21.1158 21.1158

54 2 7.6592 7.5 61.5 0.12195 1.43178 21.4767 21.4767



56 2 7.6592 7.5 63.55 0.11802 1.45545 21.8317 21.8317

58 2 7.6592 7.5 65.6 0.11433 1.47874 22.1811 22.1811

59 2 7.6592 7.5 67.65 0.11086 1.50167 22.525 22.525

61 2 7.6592 7.5 69.7 0.1076 1.52425 22.8637 22.8637

63 2 7.6592 7.5 71.75 0.10453 1.5465 23.1975 23.1975

65 2 7.6592 7.5 73.8 0.10163 1.56844 23.5266 23.5266

Lớp 3

7.34002 1036.48 67.5 78.7773 207.369 21.173 66.4494 1094.09 1102.93

7.34002 1180.51 67.5 78.7773 279.452 22.2873 69.9468 1237 1250.46

7.34002 1327.64 67.5 78.7773 285.455 23.4017 73.4441 1383.02 1401.09

7.34002 1477.8 67.5 78.7773 291.331 24.5161 76.9414 1532.07 1554.75

7.34002 1630.94 67.5 78.7773 297.088 25.6304 80.4388 1684.09 1711.38

7.34002 1786.99 67.5 78.7773 302.734 26.7448 83.9361 1839.03 1870.93

7.34002 1945.91 67.5 78.7773 308.273 27.8592 87.4335 1996.83 2033.34

7.34002 2107.64 67.5 78.7773 313.713 28.9735 90.9308 2157.44 2198.57

7.34002 2272.14 67.5 78.7773 319.059 30.0879 94.4281 2320.83 2366.56

7.34002 2439.35 67.5 78.7773 324.314 31.2023 97.9255 2486.92 2537.27

Lớp U'i Q1 qp Qp1 Qp2 W' W'' Qn Qk

Lớp 1

3.67001 6.23066 22.5 26.2591 8.11402 0.55718 1.74867 13.7875 7.97933

7.34002 24.6217 22.5 26.2591 25.7387 1.67155 5.24601 48.6888 29.8677

7.34002 44.9538 22.5 26.2591 39.2524 2.78592 8.74335 68.427 53.6971

Lớp 2

7.34002 83.2378 67.5 78.7773 62.6024 3.90028 12.2407 141.94 95.4785

7.34002 124.362 67.5 78.7773 82.5275 5.01465 15.738 198.124 140.1

7.34002 168.141 67.5 78.7773 87.794 6.12902 19.2354 240.789 187.376

7.34002 214.424 67.5 78.7773 92.7384 7.24339 22.7327 285.958 237.157

7.34002 263.082 67.5 78.7773 97.4138 8.35775 26.23 333.502 289.312

7.34002 314.005 67.5 78.7773 101.86 9.47212 29.7274 383.31 343.732

7.34002 367.095 67.5 78.7773 106.107 10.5865 33.2247 435.286 400.32

3.67001 394.166 67.5 78.7773 83.2498 11.1437 34.9734 461.8 429.14

7.34002 450.352 67.5 78.7773 86.216 12.258 38.4707 516.871 488.823

7.34002 508.509 67.5 78.7773 116.007 13.3724 41.9681 573.914 550.477

7.34002 568.574 67.5 78.7773 119.725 14.4868 45.4654 632.865 614.04

7.34002 630.488 67.5 78.7773 123.324 15.6011 48.9627 693.664 679.451

7.34002 694.196 67.5 78.7773 126.816 16.7155 52.4601 756.258 746.656

7.34002 759.651 67.5 78.7773 130.209 17.8299 55.9574 820.598 815.608

7.34002 826.805 67.5 78.7773 133.512 18.9442 59.4547 886.638 886.26

7.34002 895.618 67.5 78.7773 136.73 20.0586 62.9521 954.337 958.57



7.34002 2609.24 67.5 78.7773 329.484 32.3166 101.423 2655.7 2710.66

7.34002 2781.76 67.5 78.7773 334.572 33.431 104.92 2827.11 2886.68

7.34002 2956.88 67.5 78.7773 339.583 34.5454 108.417 3001.11 3065.3

7.34002 3134.55 67.5 78.7773 344.519 35.6597 111.915 3177.67 3246.47

7.34002 3314.75 67.5 78.7773 349.385 36.7741 115.412 3356.75 3430.16

Theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n ở trên ta cã : Çc cäc chÞu nÐn

,chÞu nhæ ®Òu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn søc chÞu t¶i ë ®é s©u

h¹ cäc 65+6 =71 (m) lµ tho¶ m·n.

Với hệ số an toàn SF = 2, ta có:

Trêng hîp chÞu nÐn: Søc chÞu t¶i cña cäc lµ 3356.75

T > N-max=1490.803 T

Trêng hîp cäc chÞu nhæ :Søc chÞu t¶i cña cäc lµ

3430.16T > N+max= 109.1408T

Chương 5: NHẬN XÉT KẾT QUẢ

Nhận xÐt:

- KÕt qu¶ thu ®îc ë ®©y lµ gÇn ®óng do khi tÝnh

to¸n ta ®· m« h×nh ho¸ s¬ ®å tÝnh bá qua sù lÖch t©m

t¹i nót.

- ViÖc qui t¶i träng thîng tÇng vÒ t¶i träng tËp

trung ë ®Ønh KC§ ®· bá qua sù lÖch t©m.

- ViÖc m« pháng çc lo¹i t¶i träng t¸c dông lªn c«ng

tr×nh chØ ë møc ®é gÇn ®óng

Kết luận :

- KCĐ đƣợc thiết kế sơ bộ đảm bảo chịu lực trong điều kiện

m«i trƣờng biển cực hạn.



- Çc kÝch thƣớc tiÕt diÖn đƣợc chọn là tƣơng đối hợp

lý, đảm bảo tÝnh khả thi trong thi c«ng

KiÕn nghÞ:

- ViÖc sö dông phÇn mÒm trong thùc hµnh tÝnh to¸n

gióp t¨ng ®é chÝnh x¸c trong kÕt qu¶ tÝnh,tèc ®é tÝnh

to¸n nhanh h¬n rÊt nhiÒu.

- Trong ®å ¸n nhãm ®· sö dông phÇn mÒm Sap vµo thùc

hµnh gi¶i néi lùc, nhng viÖc sö dông cßn gÆp nhiÒu

khã kh¨n do bµi to¸n thiÕt kÕ CTBC§BT lµ yªu cÇu sù

am hiÓu rÊt s©u vÒ phÇn mÒm .V× vËy ®Ò nghÞ çc thÇy

c« híng dÉn viÖc sö dông phÇn mÒm cho sinh viªn s©u

h¬n.

* Bổ sung chu kỳ dao động riêng:

T1 (s) T2 (s) T3 (s) T4 (s) T5 (s) T6 (s) T7(s) T8(s) T9 (s) T10 (s)

1.952 1.569 1.53 1.19 1.178 1.079 0.939 0.874 0.562 0.423

Nhận xét : Ta thấy chu kỳ dao động riêng cơ bản của kết cấu Tmax = 1.952s,

nhỏ hơn 3s, nên ta có thể tính toán công trình theo phƣơng pháp tựa tĩnh, và

điều chỉnh kết quả thông qua hệ số động Kđ xác định theo công thức sau:

K® = 2

22

2

2

1

1

o

t

P P

u

uT T

T T

Trong ®ã:

uo : biªn ®é cña chuyÓn vÞ ®éng.

ut : chuyÓn vÞ cùc ®¹i do t¸c dông tÜnh cña t¶i

träng.

2

: hÖ sè gi¶m chÊn.



TP : Chu kỳ của lực kích thích, lấy bằng chu kỳ của sóng max

T: Chu kỳ dao động riêng của hệ.

α : Hệ số cản,

Theo Động Lực Học Công Trình của PGS.TS.Phan Ý Thuận, (trang 21), ta chọn:

0.08

đối với các kết cấu bê tông cốt thép.

Thay sè tÝnh ®îc: K® =

22 2

11.01418

1.952 1.9521 2.0,08.

16,4 16,4

Tµi liÖu tham kh¶o

1.Tiªu chuÈn API RECOMMENDED PRACTICE 2A- WSD ( RP

2A – WAD 2000 ).

2.Bµi gi¶ng C«ng tr×nh biÓn cè ®Þnh b»ng thÐp.

3. Gi¸o tr×nh M«i trêng biÓn t¸c ®äng lªn c«ng

tr×nh. ( PGS.TS Vò UyÓn DÜnh ).

4. B¸o ço héi nghÞ khoa häc c«ng nghÖ – lÇn thø XV

QuyÓn IV X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn; X©y Dùng C«ng

Tr×nh Thñy- Trêng §¹i Häc X©y Dùng.



Documents

đO án cô dinh 1