Đề Tài: Thiết kế kỹ thuật công trình biển cố định bằng bê tông cốt thép ở độ sâu 38m nước xây dựng ở vùng biển phía nam Việt Nam

CHƯƠNG I :PHẦN GIỚI THIỆU CHUNGI.1 TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CÔNG TRÌNH BIỂN TRỌNG LỰC BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN THẾ GIỚI.I.1.1 Đặt vấn đề.Ngày nay công nghiệp dầu khí đang thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của các công trình biển trên toàn thế giới.Từ những công trình ở độ sâu nước nhỏ từ 36(m) xây dựng ven bờ trước đây, đến nay công trình biển đang giữ kỷ lục về chiều cao và có thể xây dựng cách xa bờ. Công trình biển bằng thép lớn nhất thế giới là dàn Bullwinkle do hãng Shell xây dựng ở vịnh Mexico năm 1985 ở vùng nước sâu 492(m), kết cấu chân đế nặng 65000 (T).Xu thế khai thác dầu khí ở các vùng biển sâu (từ 200m đến 1000m) và biển xa ngày càng phát triển mạnh, nhờ ứng dụng nhiều sự tiến bộ khoa học kỹ thuật. Đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng công trình biển. So với năm 1992 có 42 nước, đến nay có trên 56 nước đang tiến hành tìm kiếm và khai thác dầu khí ở các vùng biển sâu. Các thành tựu về công trình biển luôn phát triển không ngừng nhằm đáp ứng yêu cầu chinh phục biển sâu, biển xa, từ việc chỉ xây dựng các công trình biển cố định bằng thép (jacket) thì đến nay đã có các loại dàn: Dàn tự nâng, dàn bê tông trọng lực, công trình biển mềm...Sự phát triển của công nghệ thông tin đã giúp đỡ ngành công trình biển có thể thiết kế các công trình với các hình thức ngày càng phong phú, phục vụ hiệu quả cho việc khai thác các mỏ nhỏ, các mỏ có điều kiện xây dựng khó khăn. Bên cạnh những đóng góp vào thành tựu của nền kinh tế, ngành công trình biển đã thiết kế, xây dựng những công trình tạo cơ sở hạ tầng cho các ngành dầu khí, thủy sản, giao thông vận tải và các công trình quốc phòng. Bằng sự phát triển các công trình biển này đã mở ra một nền kinh tế biển.I.1.2 Quá trình hình thành và phát triển.Cho đến năm 1972 tất cả các công trình dàn khoan biển trên thế giới mới chỉ được xây dựng bằng nguyên liệu thép. Bắt đầu từ năm 1973 công trình biển (CTB) bằng bê tông cốt thép mới xuất hiện. Đó là công trình tại mỏ Ekofisk (Biển Bắc) do công ty Doris Engineering (Pháp) thiết kế và xây dựng vào năm 1973 với độ sâu 70m nước.Kể từ năm 1973 tới nay công trình biển bê tông trọng lực ngày càng được áp dụng rộng rãi, đáp ứng yêu cầu mới về địa hình, độ sâu, nền đất, điều kiện môi trường, công nghệ khai thác mới. Trên thế giới hiện nay có trên 30 công trình biển trọng lực bê tông được xây dựng từ độ sâu 42 m tới 303 m, phần lớn được xây dựng ở Biển Bắc.Ngày nay, kết cấu bê tông đã tỏ ra có lợi ích về kinh tế kỹ thuật có thể cạnh tranh với các loại kết cấu jacket truyền thống. Việc phát triển bê tông nhẹ cường độ cao đã đáp ứng nhu cầu sử dụng bê tông trong công trình biển. Nhiều dự án công trình biển bê tông đã được thực hiện với quy mô quốc gia và quốc tế, trong đó các hãng Doris Engineering và Norwegian Contractors được thừa nhận là những người tiên phong và có kinh nghiệm hàng đầu trên thế giới.Không có công trình bê tông nào bị phá huỷ do mỏi. độ lâu bền của kết cấu bê tông ứng suất trước chống lại các tác động của môi trường và chống ăn mòn đã được thử thách qua nhiều năm khai thác ở biển Bắc.

CHƯƠNG I :PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG

I.1 TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CÔNG TRÌNH BIỂN TRỌNG LỰC

BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN THẾ GIỚI.

I.1.1 Đặt vấn đề.

Ngày nay công nghiệp dầu khí đang thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của các côngtrình biển trên toàn thế giới.Từ những công trình ở độ sâu nước nhỏ từ 36(m) xây dựngm) xây dựngven bờ trước đây, đến nay công trình biển đang giữ kỷ lục về chiều cao và có thể xâydựng cách xa bờ Công trình biển bằng thép lớn nhất thế giới là dàn Bullwinkle do hãngShell xây dựng ở vịnh Mexico năm 1985 ở vùng nước sâu 492(m) xây dựngm), kết cấu chân đế nặng

65000 (m) xây dựngT)

Xu thế khai thác dầu khí ở các vùng biển sâu (m) xây dựngtừ 200m đến 1000m) và biển xangày càng phát triển mạnh, nhờ ứng dụng nhiều sự tiến bộ khoa học kỹ thuật Đặc biệttrong lĩnh vực xây dựng công trình biển So với năm 1992 có 42 nước, đến nay có trên 56nước đang tiến hành tìm kiếm và khai thác dầu khí ở các vùng biển sâu Các thành tựu vềcông trình biển luôn phát triển không ngừng nhằm đáp ứng yêu cầu chinh phục biển sâu,biển xa, từ việc chỉ xây dựng các công trình biển cố định bằng thép (m) xây dựngjacket) thì đến nay

đã có các loại dàn: Dàn tự nâng, dàn bê tông trọng lực, công trình biển mềm

Sự phát triển của công nghệ thông tin đã giúp đỡ ngành công trình biển có thểthiết kế các công trình với các hình thức ngày càng phong phú, phục vụ hiệu quả cho việckhai thác các mỏ nhỏ, các mỏ có điều kiện xây dựng khó khăn Bên cạnh những đóng gópvào thành tựu của nền kinh tế, ngành công trình biển đã thiết kế, xây dựng những côngtrình tạo cơ sở hạ tầng cho các ngành dầu khí, thủy sản, giao thông vận tải và các côngtrình quốc phòng Bằng sự phát triển các công trình biển này đã mở ra một nền kinh tếbiển

I.1.2 Quá trình hình thành và phát triển.

Cho đến năm 1972 tất cả các công trình dàn khoan biển trên thế giới mới chỉ đượcxây dựng bằng nguyên liệu thép Bắt đầu từ năm 1973 công trình biển (m) xây dựngCTB) bằng bêtông cốt thép mới xuất hiện Đó là công trình tại mỏ Ekofisk (m) xây dựngBiển Bắc) do công ty DorisEngineering (m) xây dựngPháp) thiết kế và xây dựng vào năm 1973 với độ sâu 70m nước

Kể từ năm 1973 tới nay công trình biển bê tông trọng lực ngày càng được áp dụngrộng rãi, đáp ứng yêu cầu mới về địa hình, độ sâu, nền đất, điều kiện môi trường, côngnghệ khai thác mới Trên thế giới hiện nay có trên 30 công trình biển trọng lực bê tôngđược xây dựng từ độ sâu 42 m tới 303 m, phần lớn được xây dựng ở Biển Bắc

Ngày nay, kết cấu bê tông đã tỏ ra có lợi ích về kinh tế kỹ thuật có thể cạnh tranhvới các loại kết cấu jacket truyền thống Việc phát triển bê tông nhẹ cường độ cao đã đápứng nhu cầu sử dụng bê tông trong công trình biển Nhiều dự án công trình biển bê tông

đã được thực hiện với quy mô quốc gia và quốc tế, trong đó các hãng Doris Engineering

và Norwegian Contractors được thừa nhận là những người tiên phong và có kinh nghiệmhàng đầu trên thế giới

Không có công trình bê tông nào bị phá huỷ do mỏi độ lâu bền của kết cấu bêtông ứng suất trước chống lại các tác động của môi trường và chống ăn mòn đã được thửthách qua nhiều năm khai thác ở biển Bắc

Một số công trình biển trọng lực bê tông tiêu biểu :

* Sleipner A Condeep (Statoil) - Được xây dựng tại Nauy.

+ Giàn tổng hợp khai thác dầu khí, khoan và người ở

+ Độ sâu nước : 82,5m ; mớn nước khi kéo trên biển : 71m

+ Khối lượng bê tông : 77.000m3 ; cốt thép : 31.000T

+ Bắt đầu xây dựng : 10/1991 ; kéo ra biển và hoàn thiện : 7/1993

* Draugen Condeep (Norske Shell A/S) – Liên doanh Mỹ và Nauy hợp tác.

+ Giàn một trụ đầu tiên trên thê giới, “ khai thác – khoan, chứa đựng, người ở” + Thượng tầng : 27.800T, độ sâu nước 251,3m

+ Chiều cao kết cấu bê tông : 285,1m

+ Khối lượng bê tông : 85.000m3 ; cốt thép : 17.000T

+ Bể chứa : 1.400.000 thùng ; thời gian xây dựng : 7/1990 đến 5/1993

* Troll Condeep (Norske Shell A/S)

+ Giàn bê tông cao nhất thế giới

+ Độ sâu nước : 302,9m ; chiều cao của kết cấu bê tông : 369,4m

+ Đế móng có diện tích : 16.600m3 ; chiều dài của thành váy : 36m

+ Lượng choán nước khe kéo ra mỏ : 1.027.600T ; mớn nước : 227m

+ Tuổi thọ khai thác giàn : 70 năm

+ Khối lượng bê tông (m) xây dựngmác C70) : 221.000m3

+ Thời gian xây dựng : 7/1991 đến 7/1995

*Hibernia (Doris)

+ Giàn bê tông chống băng đầu tiên trên thế giới (m) xây dựngthềm lục địa Canada)

+ Giàn nặng nhất thế giới có chức năng khoan - khai thác - bể chứa - người ở+Trọng lượng trên 4 triệu T

+ Trọng lượng của kết cấu trên 1,4 triệu T gồm bê tông và vật liệu dằn

+ Độ sâu nước : 80m ; chiều cao công trình (m) xây dựngkể cả thượng tầng) : 150m

+(m) xây dựngphần kết cấu bê tông : 111.2m) ; đường kính ngoài : 105m ; đế móng : 85m

+ Thời gian xây dựng : 1991 đến 1996.

* Giàn bê tông hai trụ (Doris)

+ Một mẫu giàn mới cho giá thành hạ và nâng cao độ an toàn

+ Có chức năng khoan - xử lý - người ở (m) xây dựngphân cách nhau bởi 1 chiếc cầu )

+ Độ sâu nước (m) xây dựngBiển Bắc) : 140m

*Giàn một trụ (NC)

+ Giàn bê tông một trụ là giải pháp kết cấu tối giản Do tính mềm dẻo của kếtcấu khi bố trí phần thượng tầng và số lượng giếng khoan, nên giàn có thể sử dụng với cảhai loại chức năng là giàn đầu giếng và giàn đa chức năng khoan – khai thác – người ở

Ngoài ra còn một số dàn được xây dựng ở độ sâu 80-150m.Hầu hết được xâydưng tại Hà Lan, Na Uy, Thuy Điển…

Hình 1.1 : Công trình biển bê tông.

I.1.3 Các loại hình và quy mô công trình biển trọng lực.

+ Một trụ tròn có đường kính thay đổi, chiều dày thay đổi

+ Loại nhiều trụ đường kính thay đổi hoặc không đổi, chiều dày thay đổi hoặc không đổi

-Loại hình theo hệ thống kết cấu :

+ Khối chân đế hoàn toàn bằng bê tông cốt thép

+ Khối chân đế kết hợp kết cấu thép và bê tông cốt thép (m) xây dựngkhối đế bằng BTCT trụ đỡ bằngthép)

Hình 1.2 : Một số dạng công trình biển trọng lực trên thế giới.

I.1.3.2 Quy mô công trình biển trọng lực.

I.1.4 Bảng giới thiệu các dàn BTTL ở biển bắc được xây dựng từ 1973 đến 1995.

(m)

Cormonrant

A

Tên dàn Loại kết cấu Năm hoàn thành Địa điểm Độ sâu nước

(m)

I.1.5 Các ưu điểm của công trình biển trọng lực bê tông so với công trình biển cố định bằng thép.

- Ngày nay kết cấu bê tông trọng lực tỏ ra có lợi về kinh tế kỹ thuật có thể cạnhtranh với các loại dàn thép truyền thống Việc phát triển công nghệ bê tông nhẹ cường độcao đã đáp ứng nhu cầu về sử dụng bê tông trong công trình biển Chưa có một công trình

bê tông nào bị phá hoại do mỏi Độ lâu bền của bê tông ứng suất trước chống lại các tácđộng của môi trường và chống ăn mòn đã được thử thách qua nhiều năm ở biển Bắc màkhông cần bảo dưỡng

- Kết cấu bê tông trọng lực có thể sử dụng nhân lực và vật liệu địa phương, giảmviệc sử dụng thép ống đặc chủng khi dùng giải pháp kết cấu thép

- Công trình biển trọng lực có thời gian thi công trên biển ngắn hơn rất nhiều so vớicông trình biển bằng thép

- Kết cấu bê tông chịu tải trọng động do sóng, gió, dòng chảy gây ra so với kết cấuthép (m) xây dựngvì CTBBTTL khối lớn có chu kỳ dao động riêng nhỏ, khá xa so với chu kỳ daođộng riêng của sóng)

- Nếu có nhu cầu về bể chứa thì giải pháp kết cấu bê tông trọng lực rẻ tiền hơn rấtnhiều so với kết cấu bằng thép (m) xây dựngvì khối đế lớn có thể kết hợp làm bể chứa)

- Dàn bê tông có tuổi thọ cao và giá thành bảo dưỡng thấp phần lớn lại thi công ở

Công trình biển trọng lực có quy mô lớn đang xây dựng ở Việt Nam là cảng nướcsâu Cái Lân Từ thực tế nền địa chất Việt Nam là nền san hô với nền này thì khả năngchịu nén tốt với công trình bằng thép thì thi công bằng thép sẽ làm phá hoại nền, gây ảnhhưởng tới địa chất công trình Giải pháp ưu điểm nhất là công trình biển trọng lực.

Với ưu điểm chính của công trình biển bê tông trọng lực là tính kinh tế, biện phápthi công, khả năng phục vụ và tuổi thọ cao Thiết nghĩ cần đưa giải pháp công trình biểnbằng bê tông cốt thép vào Việt Nam để khai thác và nghiên cứu

Từ trước tới nay chúng ta mới chỉ xây dựng được các công trình DK bằng bê tôngcốt thép đó là công trình bán trọng lực một phần móng cọc DK1-1 có đế bằng bê tông cốtthép còn trụ và thượng tầng làm bằng thép nó không tự nổi như DK1-3 và DK1-4

I.3 ĐIỀU KIỆN THI CÔNG CÔNG TRÌNH BIỂN TRỌNG LỰC Ở VIỆT NAM.

Một trong những yếu tố quyết định đến việc thiết kế công trình biển trọng lực chính làđiều kiện thi công

+ Triển đà:

- Khu vực Z1(m) xây dựngBộ quốc phòng) : Thủ Đức, tp Hồ Chí Minh

- Nhà máy tàu biển Sài Gòn (m) xây dựngNhà Bè, tp Hồ Chí Minh)

- Xí nghiệp liên hiệp cơ khí giao thông 2

- Mớn nước đánh chìm tối đa 7.5m

+ Sà làn công trình 2000T - Biển Đông04 : Công ty Vận Tải Biển đông(m) xây dựngTổng Công

Ty tàu thuỷ Việt Nam)

- Mớn nước đánh chìm tối đa:7.0/4.0m

+ Cẩu: DEMAGCC-4000 của Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro(m) xây dựngcần dài 42m)

- Sức cẩu lớn nhất : 419T, tầm với xa 9m

- Sức cẩu lớn nhất : 110T, tầm với xa 26m

- Sức cẩu lớn nhất : 160T, tầm với xa 20m

- Cẩu CC-2000 sức cẩu lớn nhất : 300T

+ Cẩu nổi Côn Sơn, sức cẩu lớn nhất : 547T

+Sà lan cẩu :600T(m) xây dựngCẩu cố định không xoay được) của công ty vận tải Biển Đông,Tổng công ty tàu thuỷ Việt Nam

+ Các loại máy phục vụ cho thi công bê tông

- Trạm trộn bê tông năng xuất 40m3/h và 100m3/h

- Xe tự trộn bê tông năng xuất 6m3/h

- Xe bơm bê tông năng xuất 40-60m3/h

Các loại kích 100-200T phục vụ cho thi công bê tông ứng xuất trước tại Xí nghiệpLiên hiệp cầu Thăng Long, Tổng công ty Xây dựng số 1, Bộ xây dựng

CHƯƠNG II: XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

II.1 QUY TRÌNH CHÍNH XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN

Sè LIÖU §ÇU VµO

sè LIÖU M¤I TR¦êNG

§é S¢U N¦íC, §ÞA CHÊT C¤NG TR×NH, SãNG, GIã, DßNG CH¶Y,SINH VËT BIÓN

X¸C §ÞNH C¸C KÝCH

TH¦íC C¥ B¶N

KÕT CÊU CHÞU LùC CHÝNH

PH¦¥NG ¸N THI C¤NG

§IÒU KIÖN, TRANG THIÕT BÞ THI C¤NG

PH¢N TÝCH LùA CHäN PH¦¥NG ¸N

C¸C PH¦¥NG ¸N THIÕT KÕ

Hình 2.1 Quy trình chính xây dựng phương án

II.2 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO CHO THIẾT KẾ

Trong thiết kế việc lựa chọn phương án tối ưu có ý nghĩa rất quan trọng đối với việctính toán thiết kế, thi công công trình, khả năng hoạt động khi sử dụng và lợi ích về kinh

tế cho công trình Việc lựa chọn phương án dựa trên cơ sở kinh nghiệm thiết kế xâydựng, yêu cầu của công trình và các số liệu đầu vào

Nhiệm vụ của đồ án :

Bài toán đặt ra là phải xây dựng phương án có kích thước hợp lý, độ bền vững kết cấu

và tuổi thọ cao, có giá thành hợp lý, tính khả thi cao

Công trình biển trọng lực bằng BTCT có kết cấu thường gồm 3 bộ phận chính : Phầnthượng tầng, phần thân trụ, phần đế móng

II.2.1 Số liệu khí tượng hải văn tại vị trí xây dụng công trình.

II.2.1.1 Số liệu về gió.

II.2.1.4Thông số mực nước biển.

Độ sâu nước so với cốt “0” hải đồ : do = 40 m

Biến động triều lớn nhất : d1 = 1.7 m

Nước dâng tương ứng với bão thiết kế : d2 = 1.2 m

II.2.1.5Sự phát triển của sinh vật bám.

Trọng lượng riêng của hà bám: 1.6 (m) xây dựngt/m2)

Phạm vi hà bám tính từ mực nước thấp nhất trở xuống Chiều dày hà bám (m) xây dựngmm)

II.2.1.6 Số liệu địa chất tại vị trí xây dựng công trình.

2 Độ sâu đáy lớp đất (m) xây dựngtính từ đáy

II.3 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

II.3.1 Kiến trúc thượng tầng

 Kích thước mặt mằng của hệ thống dầm sàn chịu lực la : 12x12 (m) xây dựngm)

 Trọng lượng hệ thống dầm chịu lực là 38 (m) xây dựngT)

II.3.1.3 Hệ thống sàn công tác

Hệ thống kết cấu thép dùng đỡ nhà vệ sinh, kho chứa, giá và xuồng cứu sinh, bểchứa dầu, thang di động.Kích thước mặt bằng của hệ thống dầm sàn công tác là16×16(m) xây dựngm)

Trọng lượng hệ thống sàn công tác bao gồm:

 Nhà vệ sinh 0.75 (m) xây dựngT)

 Kho chứa 1.45 (m) xây dựngT)

 Giá và xuồng cứu sinh 0.5 (m) xây dựngT)

 Thanh di động 1.2 (m) xây dựngT)

 Hệ thống kết cấu ước (m) xây dựngkể cả bọt song vỡ ) Bến dưới của phần thượng tầng là hệthống KCB của sàn công tác 11(m) xây dựngT)

II.3.2 Giải pháp kết cấu chung

II.3.2.1 Giải pháp kết cấu trụ đỡ

Kết cấu trụ đỡ có nhiệm vụ đỡ khối thượng tầng thông qua kết cấu sàn thượngtầng và truyền toàn bộ tải trọng (m) xây dựngtĩnh tải và hoạt tải) từ thượng tầng và kết cấu đỡ thượngtầng xuống khối đế

Kết cấu trụ đỡ có thể được chế tạo bằng thép hoặc bằng bê tông cốt thép

Tuỳ theo quy mô của khối thượng tầng và điều kiện thi công ven bờ mà kết cấu trụ

đỡ có thể được tạo từ một hoặc nhiều trụ

II.3.2.2 Giải pháp đế móng

Đế móng của công trình biển trọng lực bê tông có nhiệm vụ tiếp nhận toàn bộ tảitrọng của công trình thông qua kết cấu trụ đỡ và truyền xuống đáy biển Tuỳ theo quy môcủa công trình, điều kiện thi công ven bờ và biện pháp thi công mà kích thước đáy đếmóng có thể lớn hoặc bé

Đế móng bê tông cốt thép thường có dạng xilo hoặc khối hộp (m) xây dựngkết cấu tấm vỏ).Kết hợp với hệ dầm cột nhằm tăng cường độ bền và độ ổn định

II.3.3 Lựa chọn giải pháp thi công

Mô tả nguyên lý về phương án thi công dự kiến:

Phương án thi công cho khối chân đế có thể chia làm các bước sau :

 Bước 2 : vận chuyển tới vị trí xây dựng Khối chân đế và trụ đỡ, thượng tầngđược vận chuyển tới vị trí xây dựng công trình băng tàu kéo

 Bước 3 : san dọn nền và dằn vật liệu đánh chìm công trình Tại vị trí cố định côngtrình, tiến hành công tác san dọn nền đất, sau đó đánh chìm phần khối đế đã chếtạo nhờ sự hỗ trợ của cẩu nổi

 Bước 4 : Hoàn thiện chế tạo khối chân đế Lắp ghép phần trụ đỡ còn lại của khốichân đế, lắp ghép phần thượng tầng (m) xây dựng trong quá trình này khối chân đế phải đượcgiữ ổn định)

 Bước 5 : Hoàn chỉnh các hạng mục khác Sau khi công trình đã hạ thủy xong, tiếnhành các công tác khác như : bơm phụt vữa bê tông vào khe giữa đáy móng vànền đất , dằn vật liệu vào khối chân đế (m) xây dựngnếu cần)

II.3.4 Xách định chiều cao công trình

II.3.4.1 Xác định mực nước tính toán

Mực nước cao nhất : MNCN = d = d0 + d1 + d2 = 38 + 1.3 + 1.4 = 40.7 (m) xây dựngm)

Trong đó:

+ d0: Độ sâu nước tại vị trí xây dựng

+ d1: Biến động triều lớn nhất

+ d2: ước dâng tương ứng với bão thiết kế

- Mực nước tính toán: MNTT = MNCN = 40.7 (m) xây dựngm)

II.3.4.2 Xác định chiều cao của khối chân đế và công trình

Chiều cao khối chân đế được tính từ đáy biển đến mép dưới của sàn chịu lực Chiềucao khối chân đế được xác định sơ bộ theo công thức :

Hcđ = d + η.Hmax + 0

Trong đó:

H: Chiều cao sóng tính toán, Hmax= 16.4 (m) xây dựngm).

η: Hệ số lý thuyết sóng

Với lý thuyết sóng Airy lấy η =0,5Với lý thuyết sóng Stock lấy η =0,7Xác định Lý thuyết sóng với : d = MNTT = 40.7 (m) xây dựngm) , H = 16.4(m) xây dựngm) ; T= 14.3s

*Xác định chu kỳ biểu kiến Tapp : do d/gT2 = 0.02> 0.01 nên tra bảng theo API, với

V1/gT = 1.37/(m) xây dựng9.81x14.3) =0.0098

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

Tra bảng ta được : Tapp/T = 1.1 => Tapp = 15.73 (m) xây dựngs)

Hình 2.2 đồ thị 2.3.1-3 API RP

16, 4

0.00679,81.15,73

nên ta tính toán theo lý thuyết sóng Stokes lấy hệ số η = 0,7

0: độ tĩnh không, để dự phòng cho các yếu tố sau :

 Tương tác thủy động giữa kết cấu và môi trường biển có thể làmcho sóng bọt biển bắn lên sàn công tác

 Độ lún lệch công trình trong quá trình sử dụng

 Tính chất địa chất của nền đất gây nghiêng công trình

Theo quy phạm DnV thì: o ≥ 1.5 (m) xây dựngm) chọn o = 1,5(m) xây dựngm)

Chiều cao khối chân đế bằng :

Hcđ = 40.7+ 0,7 x 16.4+ 1,5 = 53.68 (m) xây dựngm).

Vậy chọn chiều cao chân đế Hcđ = 54 (m) xây dựngm)

II.3.4.3 Xác định độ cao giá cập tàu

Giá cập tàu được bố trí để đảm bảo cho tàu có thế cập được vào công trình trong điềukiện mực nước thấp nhất và mực nước cao nhất, đồng thời độ vươn của giá đảm bảo nóctàu không va đập vào thượng tầng trong quá trình cập tàu

Xác định chiều cao của giá cập tàu:

 Mực nước thấp nhất : dmin = d0 = 38m

 Mực nước cao nhất : dmax = d0 + d1 + d2 = 38 + 1.3 + 1.4= 40.7m

Cao trình đỉnh giá cập tàu : Hmax = dmax + 0.5 = 40.7 + 0,5 = 41.2 m

Cao trình đáy giá cập tàu : Hmin = dmin – 0.5 = 38– 0.5 = 37.5 m

Chiều cao giá cập tàu : H = Hmax - Hmin =41.2 – 37.5 = 3.7 m

II.3.5 Đề xuất các phương án kết cấu

Lựa chọn sơ bộ các kích thước

*Phương án 1:Khối đế gồm 6 silo liên kết với trụ chính dạng trụ tròn thẳng nhằm tăng

độ cứng và tính ổn định

Trụ và silo có tiết diện vành khuyên với chiều dày không đổi

STT Tên cấu kiện

Sốlượng H,l(m) xây dựngm) DK1(m) xây dựngm) DK2(m) xây dựngm) Dày(m) xây dựngm)

Gi(m) xây dựngT)

Bảng 2.6 chi tiết cấu kiện phương án 1

- Hình dạng và các kích thước chọn sơ bộ thể hiện như trên hình vẽ:

2000 8000 2000 12000

6000 6000

6000

5 0

+ Kích thước dầm phụ :hdp=

1 1 (m) xây dựng )

3927 3927 3927 3927

7000 300

 Kiểm tra điều kiện ổn định:

Với tiết diện vuông , chữ nhật độ mảnh

0 30

l b

  

Sơ đồ làm việc của cột

Liên kết một đầu ngàm một đầu tự do l0=2xl = 2x7.4 = 14.8m

0 14.8

18.5 30 0.8

l

b

+ Cột dầm chính ngoài :

 Sơ bộ xác định diện tích tiết diện

Với tiết diện vuông , chữ nhật độ mảnh

0 30

l b

l

b

+ Cột dầm phụ :

 Sơ bộ xác định diện tích tiết diện

 Kiểm tra điều kiện ổn định:

Với tiết diện vuông , chữ nhật độ mảnh

0 30

l b

  

Sơ đồ làm việc của cột : N = 1138.75T

Liên kết một đầu ngàm một đầu tự do l0=2xl = 2x9,2= 18.4

0 18.4

26.3 30 0.7

Hình 2.4 phương án 2

đầm thượng tầng

II.4 KIỂM TRA KÍCH THƯỚC CẤU KIỆN

II.4.1 Kiểm tra kích thước của trụ đỡ công trình

Nhận xét : Trụ đỡ được thiết kế coi như cấu kiện chịu nén lệch tâm nên độ mãnh vàkích thước được giới hạn bởi (m) xây dựngtheo tcvn )

- lo : chiều dài tính toán của trụ lo= μ  l

μ (m) xây dựng với sơ đồ tính coi trụ làm việc như congxon , một đầu ngàm vào mặt khối đế , mộtđầu tự do) μ = 2

-  : Độ mảnh của tiết diện trụ

- r : Bán kính quán tính tiết diện trụ r = A

ltrụ,m lo,m D,m t,m A,m2 J,m4 r,m lo/r lo/DPhương án 1 40 80 8 0.7 16.05 107.9

Phương án 2 40 80 8 0.7 16.05 107.92 2.59 30.89 10

II.4.2 Kiểm tra ổn định phần khối chân đế ở cả 2 phương án

Sau khi thi công ở giai đoạn một ở trong ụ khô , KCĐ bao gồm khối đế móng

và một phần trụ chính giữa

+ Kiểm tra điều kiện ổn định phương án 1.

Tổng trọng lượng KCĐ sau khi thi công xong giai đoạn một ở trong ụ khô (m) xây dựngcó kể chânkhay) là :

G1 = 4555 (m) xây dựngT)

Tổng trọng lượng chân khay là :GCK = 150 (m) xây dựngT)

Khi vật thể trong môi trường nước nó chịu một lực đẩy nổi Dưới tác dụng của trọnglượng bản thân vật cân bằng với lực đẩy nổi do đó ta có :

Từ đó ta có : T = 6.44(m) xây dựngm) < HCĐ = 10 (m) xây dựngm)

Kết luận : KCĐ PA1 đảm bảo điều kiện nổi sau khi thi công xong giai đoạn 1 và lai dắt rakhu vực gần bờ

+ Kiểm tra điều kiện ổn định phương án 2

Tổng trọng lượng KCĐ sau khi thi công xong giai đoạn một ở trong ụ khô (m) xây dựngcó kể chânkhay) là :

G1 = 7801.5 (m) xây dựngT)

Tổng trọng lượng chân khay là : GCK = 136.3 (m) xây dựngT)

Khi vật thể trong môi trường nước nó chịu một lực đẩy nổi Dưới tác dụng của trọnglượng bản thân vật cân bằng với lực đẩy nổi do đó ta có :

+ n : Trọng lượng riêng của nước biển,  = 1,025 (m) xây dựngT/m3)

+ S : Diện tích mặt đường nước S = 804.2m2

+ VCK : Thể tích chân khay Có : VCK = 109.04 (m) xây dựngm3)

II.5 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

II.5.1 Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng

II.5.1.1 Tải trọng thường xuyên

+ Tải trọng bản thân của công trình

+ Trọng lượng trang thiết bị cố định

+ Trọng lượng vật liệu dằn

+ Áp lực thuỷ tĩnh của nước

II.5.1.2 Tải trọng tạm thời

+ Trang thiết bị có thể thay đổi hay di chuyển

+ Vật tư khác (m) xây dựngnước ngọt, dầu )

II.5.1.3 Tải trọng gián tiếp

+ Tải trọng do biến dạng của kết cấu

+ Tải trọng do lún lệch

II.5.1.4 Tải trọng do sự cố

+ Tải trọng va chạm do tàu cập vào công trình

+ Một số chi tiết bị hỏng do nguyên nhân khác nhau

II.5.1.5 Tải trọng động đất

II.5.1.6 Tải trọng môi trường

+ Các tải trọng sóng, gió, dòng chảy tác dụng lên công trình

II.5.1.7 Tổ hợp tải trọng

Do quá trình chế tạo cũng như quá trình khai thác công trình phát sinh nhiều yếu

tố bất lợi cho công trình mà người thiết kế đánh giá chưa hết Vì vậy, khi thiết kế ta đưavào các hệ số tải trọng

Trong cùng một thời điểm, công trình có thể chịu nhóm các tổ hợp tải trọng khácnhau tác dụng lên nó, điều này phụ thuộc vào từng loại tải trọng trong nhóm, dựa vào khảnăng xảy ra đồng thời hay không đồng thời của các loại tải trọng Dựa trên đánh giá độtin cậy, người ta đưa ra các tổ hợp tải trọng:

+ Các tổ hợp tải trọng trong điều kiện biển cực hạn

Các tổ hợp này có thể bao gồm các trường hợp tải trọng : tải trọng thường xuyên,tải trọng tạm thời, tải trọng thủy tĩnh, và nếu cần thì phải xét đến cả tải trọng do biếndạng

+ Các tổ hợp tải trọng vận hành

Phải xác định được điều kiện biển cực hạn của môi trường để cho phép công trìnhvận hành để tổ hợp cùng tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời, áp lực thủy tĩnh vànếu cần phải xét đến cả tải trọng do biến dạng

+ Tổ hợp tải trọng khi có sự cố

Các tải trọng do sự cố phải được tổ hợp cùng với tải trọng cố định, tải trọng tạmthời, áp lực thủy tĩnh và nếu cần thì phải xét đến cả tải trọng do biến dạng cùng với tảitrọng môi trường vả tải trọng vận hành tương ứng

Mặt khác sau khi sự cố cũng phải xem xét để kết cấu đủ khả năng chịu lực vớiđiều kiện môi trường cực đại với chu kỳ ít nhất là 1 năm

Có thể tham khảo bảng tổ hợp dưới đây:

Loại tải trọng

Tổ hợp tải trọngTH

cơ bản

TH1

TH2

TH3

THđặc biệt

THđộng đất

Tải trọng sóng điều kiện khai

Tải trọng dòng chảy điều kiện

Bảng 2-8 Các loại tổ hợp tải trọng

Trong khuôn khổ đồ án lấy tổ hợp tải trọng

COMBO =1x TT BẢN THÂN + 0,9x GIÓ + 1x HÀ BÁM +1x THƯỢNG TẦNG + 1xVẬT LIỆU DẰN +0,9x TT SÓNG, DÒNG CHẢY +0,9x ÁP LỰC NƯỚC

II.5.2 Xác định các loại tải trọng tác động lên công trình

II.5.2.1 Trọng lượng thượng tầng và hệ thống dầm đỡ thượng tầng

Với chức năng của thượng tầng như đã giới thiệu, ta có trọng lượng thượng tầng

và hệ thống dầm đỡ thượng tầng cho cả hai phương án là:

Tên cấu kiện Trọng lượng (m) xây dựngT)

Bảng 2-9 Trọng lượng thượng tầng và hệ dầm đỡ thượng tầng

II.5.2.2 Trọng lượng bản thân khối chân đế