Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực bê tông kiểu dk l, dành cho sinh viên chuyên ngành xây dựng các trường đại học cao đẳng, chuyên bên xây dựng công trình biển Tính toán thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực bê tông kiểu dk l
Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép SVTH:GROUP5-50CB1 1 Tính toán thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực bê tông kiểu DK I SVTH : Nhóm 5 Lớp : 50CB1 D D a a n n h h s s á á c c h h s s i i n n h h v v i i ê ê n n n n h h ó ó m m 5 5 : : T T T T H H ọ ọ t t ê ê n n M M S S S S V V L L ớ ớ p p 1 1 . . N N g g ô ô V V ă ă n n T T h h ắ ắ n n g g 3 3 9 9 5 5 3 3 . . 5 5 0 0 5 5 0 0 C C B B 1 1 2 2 . . T T r r ầ ầ n n V V ă ă n n M M i i ê ê n n 5 5 7 7 6 6 4 4 . . 5 5 0 0 5 5 0 0 C C B B 1 1 3 3 . . N N g g u u y y ễ ễ n n Đ Đ ứ ứ c c H H u u y y n n h h 5 5 0 0 6 6 6 6 . . 5 5 0 0 5 5 0 0 C C B B 1 1 4 4 . . T T r r ầ ầ n n T T h h a a n n h h T T ù ù n n g g 3 3 2 2 5 5 9 9 . . 5 5 0 0 5 5 0 0 C C B B 1 1 5 5 . . P P h h ạ ạ m m V V ă ă n n T T h h i i ế ế t t 6 6 1 1 8 8 8 8 . . 5 5 0 0 5 5 0 0 C C B B 1 1 6 6 . . N N g g u u y y ễ ễ n n T T h h ế ế B B í í c c h h 8 8 6 6 2 2 6 6 . . 5 5 0 0 5 5 0 0 C C B B 1 1 Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép SVTH:GROUP5-50CB1 2 Phần I : Giới thiệu tổng quan về công trình Biển trọng lực bê tông cốt thép I. mục đích của đồ án Tính toán thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực bê tông kiểu DKI trong giai đoạn khai thác trong vùng biển Việt Nam II. đặc điểm của công trình II.1. Mô tả kiến trúc thợng tầng Phần này mô tả các bộ phận kiến trúc thợng tầng (tên bộ phận, chức năng, vị trí, kích thớc chính, tải trọng ) Các bộ phận chính của bộ phận kiến trúc thợng tầng bao gồm: II.1.1. Khối nhà ở Gồm nhà ở cho 12 ngời, chứa các thiết bị đo khí tợng hải văn. Dạng hình bát giác, trên mái là vờn khí tợng có đặt các dụng cụ đo. Trọng lợng khối nhà ở gồm: Khối nhà ở = 70 T , Hoạt tải ngời sử dụng = 2 T , Dự trữ lợng thực, thực phẩm = 8 T, bể chứa nớc ngọt 50T. II.1.2. Hệ thống dầm sàn chịu lực Là hệ thống kết cấu bê tông cốt thép dùng để đỡ khối nhà ở và làm bể chứa nớc ngọt 50 m3. Kích thớc mặt bằng của hệ thống dầm sàn chịu lực là 12m x 12m. II.1.3. Hệ thống sàn công tác Là hệ thống kết cấu thép dùng đỡ nhà vệ sinh, kho chứa, giá và xuồng cứu sinh, bể chứa dầu, thang di động. Kích thớc MB của hệ thống dầm sàn công tác là 12m x 12m. Trọng lợng hệ thống sàn công tác bao gồm: nhà vệ sinh = 0.75 T , kho chứa = 1.45 T , giá và xuồng cứu sinh = 0.5 T , bể chứa dầu = 2.5 T , thang di động = 1.2 T , hệ thống kết cấu của sàn công tác = 11 T Phần thợng tầng đợc kể từ mép dới của hệ thống kết cấu đỡ sàn công tác trở lên. Phần này coi nh đã đợc chế tạo định hình sẵn ; sẽ đợc ghép nối với KCĐ để tạo thành công trình hoàn chỉnh. Đối với phần thợng tầng này, không cho phép chịu tác động của sóng nuớc (kể cả bọt sóng vỡ). Bên dới của phần thợng tầng là hệ thống KCĐ. Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép SVTH:GROUP5-50CB1 3 II.2. Giới thiệu giải pháp kết cấu chung II.2.1. Giải pháp kết cấu dầm đỡ thợng tầng Toàn bộ thợng tầng đợc đặt trên kết cấu đỡ thợng tầng . Kết cấu đỡ thợng tầng đợc cấu tạo bằng bê tông cốt thép . Có kích thớc nh hình vẽ sau : 12000 2000 5000 12000 600 1000 500 500 3500 3500 4000 5000 12000 II.2.2. Giải pháp kết cấu trụ đỡ Là một cột trụ tròn, tiết diện vành khuyên có đờng kính ngoài D 1 = 5m 7m. Bề dày của trụ 1 có thể thay đổi hoặc không đổi và > 250 mm . Chiều dài của trụ tính từ mép dới của chân khay tới đáy dới của sàn đỡ khối nhà ở. Trụ đỡ bng kết cấu bê tông cốt thép. Trong lòng trụ có các bản vách cứng có bề dầy V không đổi và > 250 mm.Khoảng cách giữa các vách cứng này theo chiều cao của trụ là H V = 5m 7m. Cần chú ý tại đỉnh của trụ phải có vách cứng Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép SVTH:GROUP5-50CB1 4 1 1 dt t D t 1-1 - Giải pháp kết cấu trụ đỡ II.2.2. Giải pháp kết cấu đế móng Mặt bằng khối đế móng có thể tròn,vuông hay đa giác đều ( 6 hoặc 8 cạnh đều ). Kích thớc bề rộng đế móng D 2 ( là đờng kính ngoài nếu đế tròn, là đờng kính vòng tròn ngoại tiếp nếu đế là đa giác đều ).D 2 =0.5 m 1.0 m. Các dầm trong khối đế móng: Bao gồm các hệ dầm: Hệ dầm chính xuyên tâm: - Số lợng dầm chính: Với đế tròn, từ 6 8 dầm, với đế móng vuông = 8 dầm; với đế 6 - 8 cạnh đều bằng 6 8 dầm. - Kích thớc tiết diện dầm chính: Chiếu cao dầm chính h c =H đ + a; Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép SVTH:GROUP5-50CB1 5 Bề rộng dầm chính b c > 400 mm; Hệ dầm phụ theo phơng vòng: - Vị trí: Bố trí trên bản nắp, bản thành và đáy của đế móng. - Tuyến dầm phụ: các tuyến của dầm phụ đồng dạng vói hình dạng của đế móng. - Số lợng tuyến dầm phụ: Tại bản nắp và bản đáy:Số tuyến đợc xác định trên cơ sở khoản cách giữa các dầm phụ (là nhịp của các ô bản đáy và bản nắp)nên trong phạm vi L p = 2.5 m 3.5m. Nên chọn tiết diện, số lợng và vị trí tuyến dầm phụ tại bản nắp và bản đáy là nh nhau. Tại bản thành: có 1 tuyến dầm phụ ở chính giữa chiều cao đế móng tính từ mặt đất trở lên H đ . Kích thớc tiết diện dầm phụ: Chiều cao dầm phụ h p = 400 mm 600 mm Bề rộng dầm phụ b p > 300 mm. Hệ dầm phụ hớng tâm: - Vị trí: bố trí ở trên bản nắp, bản thành của đế móng. - Tuyến dầm phụ hớng tâm: Các tuyến của dầm phụ hớng tâm đi từ bản thành hớng vào tâm đế; không nhất thiết tuyến dầm phụ này phải kết thúc ở phần thân trụ trong đế móng. - Số lợng tuyến dầm phụ : số tuyến đợc xác định trên cơ sở khoảng cách giữa các dầm phụ(là nhịp của ô bản đáy và bản nắp)nên trong phạm vi L p = 2.5m 3.5 m. Nên chọn tiết diện tại, số lợng và vị trí tuyến dầm phụ tại bản nắp và bản đáy nh nhau. - Kích thớc tiết diện dầm phụ: Chiều cao dầm phụ h p = 400 mm 600 mm. Bề rộng dầm phụ b p > 300 mm. Các bản trong khối đế móng bao gồm: Bản nắp: Bề dầy bản nắp của đế móng n > 250 mm. Có thể là mái phẳng hoặc mái vỏ tròn xoay. Bản thành: Bề dầy bản thành của đế móng t > 250 mm. Bản đáy : Bề dầy bản đáy của đế móng đ > 250 mm. II. đặc điểm môI trờng vật liệuphơng án thi công II.1. Mô tả điều kiện khí tợng hải văn V A CHT CÔNG TRìNH Bảng 1: Hế số điều chỉnh chiều cao sóng Số liệu thuỷ triều và nớc dâng tại vị trí xây dựng công trình 0.4 Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép SVTH:GROUP5-50CB1 6 Biến động triều lớn nhất d1 (m) 1.5 Nớc dâng tơng ứng với bão thiết kế d2 (m) 1.0 Bảng 2: Độ sâu nớc tại vị trí xây dựng công trình Độ sâu hải đồ d 0 = 25 (m) Bảng 3,4: Các thông số Số liệu địa chất công trình Tên lớp đất Tên lớp đất 1 Tên lớp đất 2 Tên lớp đất 3 1 Mô tả lớp đất Sét pha , trạng thái cứng Sét màu xám vàng, trạng thái cứng Sét pha, trạng thái dẻo cứng 2 Độ sâu đáy lớp đất (tính từ đáy biển trở xuống (m) ) 0.5 15 Vô hạn 3 Độ ẩm W, % 28.1 29.1 32.2 4 Khối lợng thể tích tự nhiên w , g/cm 3 1.93 1.91 1.91 5 Khối lợng thể tích tự nhiên c , g/cm 3 1.51 1.48 1.44 6 Khối lợng riêng s , g/cm 3 2.71 2.70 2.71 7 Độ lỗ rỗng n, % 44.3 45.2 46.9 8 Hệ số rỗng tự nhiên e 0.795 0.824 0.882 9 Độ bão hoà G, % 95.8 95.4 98.9 10 Giới hạn chảy W L , % 46.8 46.9 42.8 11 Giới hạn chảy W P , % 30.8 29.2 28.4 12 Chỉ số dẻo I P , % 16.0 17.7 14.4 13 Độ sệt I s -0.17 -0.01 0.26 14 Lực dính kết C, kG/cm 2 0.36 0.47 0.42 15 Góc ma sát 15 0 02 , 13 0 45 , 14 0 35 , 16 Hệ số lún a 1-2 , cm 2 /kG 0.022 0.024 0.023 17 Mô đun tổng biến dạng E 0 , kG/cm 2 202.4 175.6 152.2 Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép SVTH:GROUP5-50CB1 7 Bảng 5: Phạm vi hà bám tính từ mực nớc thấp trở xuống Số liệu hà bám Chiều dày hà bám (mm) Từ mực nớc thấp nhất (0m) đến -4m 80mm Từ -4m đến -8m 87mm Từ -8m đến -10m 100mm Từ -10m đến đáy biển 70mm Bảng 6: Hớng Số liệu vận tốc gió Vận tốc gió trung bình đo trong 3 giây với chu kỳ lặp 100 năm đo ở độ cao 10 m so với mực nớc chuẩn. N NE E SE S SW W NW V( m/s) 44.7 57.4 4.9 24.2 5.6 41.6 39.8 39.0 Bảng 7: Hớng Số liệu sóng thiết kế Sóng thiết kế sử dụng chu kỳ lặp lại là 100 năm, sóng kết hợp với dòng chảy, có 8 hớng thiết kế. N NE E SE S SW W NW H s , 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 Bảng 8: Các thông số Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất tơng ứng với hớng sóng tính toán (chu kỳ lặp 100 năm ) Hớng sóng N NE E SE S SW W NW Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép SVTH:GROUP5-50CB1 8 Vận tốc (cm/s) 93 137 100 173 224 181 178 121 Hớng 240 242 277 41 68 79 78 134 Bảng 9: Các thông số Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất tơng ứng với hớng sóng tính toán (chu kỳ lặp 100 năm ) Hớng sóng N NE E SE S SW W NW Vận tốc (cm/s) 68 119 90 109 182 137 119 97 Hớng 2 300 60 295 329 53 329 197 II.2. Mô tả vật liệu sử dụng cho công trình biển trọng lực Đặc trng cơ học của thép cờng độ cao: + Khối lợng riêng t = 7850 (kG/m 3 ) + Cờng độ tiêu chuẩn R a c =17000 (kG/cm 2 ) + Cờng độ tính toán R a =11000 (kG/cm 2 ). + Môđun đàn hồi Ea =2.1ì10 6 (kG/cm 2 ) Sợi thép ƯST đợc dùng lấy theo VSL hoặc tơng đơng Thép thờng nhóm AI, AII, AIII, AIV theo TCVN. Bê tông: +Với cấu kiện BTCT thờng: BT mác 400# +Với cấu kiện BTCTƯST: BT mác 500#. II.3. Các phơng án thi công Mô tả nguyên lý về phơng án thi công dự kiến: Phơng án thi công cho CTBCD kiểu DK trọng lực có thể chia làm các bớc sau: Bớc 1: Toàn bộ phần đế móng BTCT và một phần của trụ BTCT đợc chế tạo trong ụ khô hay đốc nổi. Sau khi chế tạo xong, tháo nớc vào ụ để phần KCĐ đã chế tạo này tự nổi đợc và kéo ra khu vực gần bờ để thi công tiếp bớc hai. Chế tạo trên bờ (trong ụ khô hoạc trong đốc nổi ). Bớc 2: Tại vị trí gần bờ, tiến hành gắn các phao phụ bằng thép vào KCĐ đã chế tạo từ bớc một để tăng tính nổi và ổn địn của hệ KCĐ - phao phụ. Ghép phao phụ vào công trình ( gần bờ ). Bớc 3: Chế tạo và lắp dựng hoàn chỉnh ( ở gần bờ ). Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép SVTH:GROUP5-50CB1 9 Tiếp tục chế tạo nốt phần trụ BTCT còn lại, đồng thời lắp khối thợng tầng vào KCĐ. Hệ KCĐ và phao phụ phải đảm bảo tính nổi và tính ổn định cho toàn bộ hệ thống công trình sau khi đã đợc chế tạo và lắp dựng ở bớc 3 này. Bớc 4: Lai dắt râ vị trí xây dựng ngoài khơi. Dùng các tàu kéo, lai dắt hệ KCĐ - phao phụ thợng tầng ra ngoài khơi. (nơi vị trí sẽ cố định công trình ). Bớc 5: Tại vị trí cố định công trình, tiến hành công tác san dọn nền đất, sau đó bơm nớc vào KCĐ để công trình từ từ hạ xuống. Chú ý phao phụ lúc này vẫn nổi trên mặt nớc và có tác dụng định vị, dẫn hớng cho công trình từ từ hạ xuống đáy biển . San dọn nền và bơm nớc dằn đánh chìm công trình . Bớc 6: Sau khi công trình hạ xuống xong, tiến hành các công tác khác nh: bơm phụt vữa BT vào khe giữa đáy móng và nền đất, dằn vật liệu vào KCĐ ( nếu cần ), tháo dỡ phao phụ ra khỏi công trình, hoàn tất các việc phụ khác . Phần II : Lựa chọn phơng án kiến trúc và Hoàn chỉnh các hạng mục khác : Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép SVTH:GROUP5-50CB1 10 Phơng án kết cấu cho công trình I. xây dựng phơng án I.1. Xác định chiều cao khối chân đế Chiều cao cần thiết của khối chân đế : H cđ = d o + d 1 + d 2 + à H s + Trong đó : d o : Độ sâu hải đồ 25,0 (m) d 1 : Biên độ triều lớn nhất 1,5 (m) d 2 : Chiều cao nớc dâng do gió tơng ứng với bão 1,0 (m) : Hệ số phụ thuộc vào lý thuyết sóng tính toán Với lý thuyết sóng airy lấy = 0,5 Với lý thuyết sóng Stockes lấy = 0,7 H s : Chiều cao sóng cực đại ứng với chu kỳ lặp 100 năm là 16,4 m : Độ tĩnh không phụ thuộc vào môi trờng và công trình . =1,5 (m) H cđ = 25+1.5+1.0+0.4*0.7*16.4+1.5=33.592 (m) Chn H cđ = 34 m. I.2. Xác định các kích thớc khối chân đế Để lựa chọn kích thớc dầm ta dựa trên cơ sở sau : + Kích thớc dầm phụ : h dầm phụ = ) 20 1 12 1 ( ữ .l nhịp + Kích thớc dầm phụ : h dầm chính = ) 12 1 8 1 ( ữ .l nhịp + Bề rộng dầm chọn trong khoảng b= (0,3-0,5) *h dầm Sau đây là một số phơng án đề suất : Dựa vào độ sâu nớc đã cho và khối lợng kích thớc thợng tầng ta sơ bộ đa ra 3 phơng án sau (CTB TLBT loại một đế ): Phơng án 1: Bảng ii-1. Chọn sơ bộ kích thớc và khối lợng trụ Trụ có tiết diện không thay đổi, đế móng là trụ tròn có bản nắp là mái tròn xoay. [...]... thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép Dựa vào các đặc điểm so sánh 3 phương án ở bảng trên ta chọn phương án tính toán l phương án 1 Có bản nắp l mái vỏ tròn xoay ( hay cupol) Phần III : Tính toán thiết kế công trình I Các loại tảI trọng l n công trình I.1.Các trường hợp tải trọng l n công trình Tải trọng thường xuyên + Trọng l ợng bản thân công trình + Trọng l ợng trang thiết. .. Zc : Toạ độ trọng tâm của đoạn chân đế ZG : Toạ độ phù tâm của khối chân đế Tính mớn nước công trình: Giả sử khi công trình được hạ thuỷ thì mớn nước của công trình l T Ta có phương trình cân bằng: P = Pdn Trong đó : P : tổng trọng l ợng công trình Pdn : l c dẩy nổi Trong đó Pđn = Vchiếmchỗ* : trọng l ợng riêng của nước biển = 10.25 (KN/m3) Tính trọng tâm công trình Công thức tính toán trọng tâm:... dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép 34000 8000 5000 5000 5000 5000 5000 1000 Tổng trọng l ợng công trình l : P=22855.69 (KN) 20000 - Phương án 2Phương án 3: Trụ có tiết diện không thay đổi, nắp dốc đều STT Tên cấu kiện Cao trình( m) SVTH:GROUP5-50CB1 D(m) t (m) h(m) V(m3) 14 Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê. .. tỉnh của tải trọng - 1 : tần số của dạng dao động riêng thứ nhất của kết cấu - / 1 : hệ số giảm chấn l y bằng 0.08 - :tần số vòng của sóng tác dụng SVTH:GROUP5-50CB1 20 Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép II.1 2 Xác định các loại khối l ợng của công trình II.1 2.1 Khối l ợng thượng tầng Đơn vị (tấn) Các loại khối l ợng thượng tầng Khối nhà ở... Trụ được thiết kế coi như cấu kiện chịu nén l ch tâm nên độ mảnh và kích thước được giới han bởi các điều kiện sau : = l0 70 r ( TCVN 5574-91) l0 17,7 D0 SVTH:GROUP5-50CB1 16 Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép l0 : L chiều dài tính toán của trụ, với sơ đồ tính coi như trụ l một thanh conson ngàm tại mặt đế móng ta có : l0 = 2.ltrụ r :... định bằng bê tông cốt thép Bể chứa dầu 25 Trọng l ợng bản thân sàn công tác 110 Tổng trọng l ợng khối thượng tầng l : 1837 (KN) Trọng l ợng bản thân được tính luôn trong mô hình sap 2000 I.3 Xác định tải trọng gió tác dụng l n khối chân đế Tải trọng gió theo hướng Đông Bắc Theo quy phạm API ta có tải trọng gió được tính theo công thức: F = 0,0473.Vz 2 Cs A Trong đó : V : Vận tốc gió trung bình tính theo... dụng 2 Dự trữ l ơng thực thực phẩm 8 Nước ngọt 50 Hệ thống dầm thép chịu l c 38 Nhà vệ sinh 0.75 Kho 1.45 Bể chứa dầu 2.5 Trọng l ợng bản thân sàn công tác 11 Tổng trọng l ợng khối thượng tầng l 183.7 (tấn) II.1 2.2 Khối l ợng hà bám Khối l ợng hà bám được tính từ mực nước biển trung bình trở xuống MNTB= d0=25.0 (m) * Khối l ợng hà bám tại thanh thứ i l : mh (i) = h.Ahi.Li h Khối l ợng riêng của... 400,36(m3) Barrit để công trình có thể ổn định l t Vậy ta có bảng so sánh sau SVTH:GROUP5-50CB1 29 Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép Các chỉ tiêu Phương án chịu l c của kết cấu So sánh các điều kiện ban đầu So sánh về điều kiện thi công PA1 Nắp đế cupol l loại vỏ mỏng nên mômen chỉ xuất hiện ở khu vực gần gối tựa(gây l c đạp ngang ở vành gối... trường l n công trình II.1 2 Phương pháp tính Phương trình dao động riêng của hệ kết cấu: M U +C U +K U =0 Trong đó: + M: Ma trận các thành phần khối l ợng (bao gồm khối l ợng của các bộ phận chính và phụ của toàn bộ công trình và khối l ợng của nước kèm ) +C : Ma trận cản nhớt +K : Ma trận độ cứng của kết cấu + U : Véc tơ chuyển vị của kết cấu (tại các nút) Phương pháp tính toán động l c học kết cấu công. .. l n công trình Trong đồ án này ta chỉ xét đến một số tải trọng được xác định dưới đây I.2.Xác định tải trọng thường xuyên tác dụng l n KCĐ Đơn vị (KN) Các loại khối l ợng thượng tầng Khối nhà ở 700 Hoạt tải sử dụng 20 Dự trữ l ơng thực thực phẩm 80 Nước ngọt 500 Hệ thống dầm thép chịu l c 380 Nhà vệ sinh 7.5 Kho 14.5 SVTH:GROUP5-50CB1 31 Viện xây dựng công trình biển Đồ án thiết kế kcđ công trình biển