thuyet minh ctb thep_nhom1_55ksct

Đồ án thiết kế công trình biển cố định bằng thép

CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH SỐ LIỆU BAN ĐẦU....................................................3

1.1. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO............................................................................................31.1.1. Đặc điểm , chức năng và công nghệ của giàn.........................................31.1.2. Đặc điểm khí hậu, hải văn và địa chất công trình...................................3

CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN..................................8

2.1. XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO CÔNG TRÌNH.................................................................82.1.1. Xác định các mực nước tính toán...........................................................82.1.2. Tính chiều cao công trình.......................................................................82.1.3. Xác định hướng đặt công trình...............................................................9

2.2. XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU KHỐI CHÂN ĐẾ.........................................102.2.1. Xác định chiều cao của Diafragm đầu tiên D1......................................102.2.2. Xác đinh cao trình của Diafragm cuối cùng.........................................102.2.3. Xác định chiều cao khối chân đế..........................................................102.2.4. Xác định chiều cao khung sàn chịu lực................................................112.2.5. Xác định số lượng và khoảng cách giữa các Diafragm........................112.2.6. Xác định độ dốc của ống chính............................................................112.2.7. Xác định bề rộng khối chân đế.............................................................112.2.8. Giải pháp cấu tạo các Panel..................................................................11

2.3. LỰA CHỌN TIẾT DIỆN....................................................................................162.4. XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CỌC.........................................................................20

2.4.1. Xác định sơ bộ kích thước cọc.............................................................202.4.2. Xác định sơ bộ kích thước ống chính...................................................20

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN PHẢN ỨNG CỦA KẾT CẤU...................................24

3.1. LẬP SƠ ĐỒ TÍNH............................................................................................243.1.1. Mô hình hóa cọc và ống chính làm việc đồng thời...............................243.1.2. Lập sơ đồ tính.......................................................................................253.1.3. Mục đích của việc tính toán dao động riêng của kết cấu......................263.1.4. Tính toán các loại khối lượng để tính dao động riêng..........................27

3.2. TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG RIÊNG.......................................................................34

CHƯƠNG 4. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH.............................36

4.1. TẢI TRỌNG THƯỢNG TẦNG............................................................................364.2. TẢI TRỌNG BẢN THÂN...................................................................................364.3. TẢI TRỌNG HÀ BÁM......................................................................................364.4. TẢI TRỌNG NƯỚC TRONG CỌC.......................................................................364.5. TẢI TRỌNG VỮA BƠM TRÁM..........................................................................374.6. TẢI TRỌNG ĐẨY NỔI......................................................................................374.7. TẢI TRỌNG GIÓ..............................................................................................37

1


4.8. TẢI TRỌNG SÓNG VÀ DÒNG CHẢY.................................................................404.9. TỔ HỢP TẢI TRỌNG........................................................................................43

4.9.1. Hệ số tổ hợp tải trọng...........................................................................434.9.2. Các tổ hợp tải trọng..............................................................................43

CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CẤU KIỆN......................................44

5.1. NỘI LỰC CỦA CÁC THANH.............................................................................445.1.1. Tổ hợp 1: Hướng sóng NE...................................................................44

5.2. KIỂM TRA CẤU KIỆN THANH................................................................465.2.1. Kiểm tra thanh chịu kéo........................................................................465.2.2. Kiểm tra thanh chịu nén........................................................................475.2.3. Kiểm tra thanh chịu uốn.......................................................................475.2.4. Kiểm tra thanh chịu xoắn......................................................................485.2.5. Kiểm tra thanh chịu cắt.........................................................................485.2.6. Kiểm tra thanh chịu tổ hợp nén và uốn.................................................485.2.7. Kiểm tra thanh chịu tổ hợp kéo và uốn.................................................49

5.3. KIỂM TRA NÚT..........................................................................................50

CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ NỀN MÓNG..................................................................52

6.1. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN..........................................................................................526.2. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NÉN.................................................................526.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU KÉO.................................................................546.4. TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI CỌC..........................................................54

6.4.1. Lực ma sát giữa đơn vị giữa cọc và đất nền.........................................546.4.2. Lực kháng mũi đơn vị tại đầu cọc........................................................556.4.3. Sức chịu tải chịu hạn.............................................................................56

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN...............................................................................................57

2


CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH SỐ LIỆU BAN ĐẦU

1.1. Số liệu đầu vào

1.1.1. Đặc điểm , chức năng và công nghệ của giàn

Bảng 1.1 Đặc điểm công trình

Kích thước đỉnh (m)

Chức năng thượng tầng

Tổng trọng lượng thượng tầng

(T)

Số ống chính

Kích thước TT tương ứng kích thước đỉnh (m)

I: 16 x 22

Giàn đỡ đầu giếng

(WHP)

A: 21004 24x30x15

B: 3000

II: 18x24

Giàn có tháp khoan

(FDP)

C: 50004 26x32x15

D: 6500

- Loại giàn : Giàn đỡ đầu giếng (WHP)- Chức năng : Là giàn có kích thước tương đối nhỏ, kết cấu đơn giản, chịu tải

trọng thượng tầng nhỏ, công trình được xây dựng để đặt đầu giếng và quản lý các đầu giếng

Thượng tầng của công trình không chứa các thiết bị khoan, nên phải có Jackup cập vào để khoan, vì vậy công trình phải có 1 mặt thẳng đứng nhằm thuận tiện cho Jackup khi cập vào giàn tiến hành khoan.

1.1.2. Đặc điểm khí hậu, hải văn và địa chất công trình

- Nằm trong vùng có độ sâu nước nhỏ - Hướng gió chủ đạo trong năm theo hướng Đông – Bắc và hướng Tây – Nam,

tương ứng với 2 mùa trong điều kiện Việt Nam.- Chiều cao của sóng lớn nhất theo hướng Đông – Bắc, hướng Tây – Nam tương

đối lớn.- Vùng biển chịu ảnh hưởng chủ yếu của gió mùa Đông – Bắc và Tây – Nam.

Bảng 1.1 Số liệu khí tượng hải văn tại vị trí xây dựng công trình

Các thông số đề bài 1 2 3Biến động triều lớn nhất d1(m) 1.5 2.1 1.3

Nước dâng tương ứng với bão thiết kế d2(m) 1.0 1.5 0.8Độ sâu nước d0(m) 40 60 80

3


Bảng 1.2 Số liệu vận tốc gió

Chu kì 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


Bảng 1.3 Số liệu sóng thiết kế

Chu kì lặp

Hướng 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 3.6 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

Bảng 1.4 Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất tương ứng với hướng sóng tính toán

Các thông sốHướng sóng

N NE E SE S SW W NW

Vận tốc (cm/s) 93 131 100 173 224 181 178 121

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

Bảng 1.5 Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất tương ứng với hướng sóng tính toán


N NE E SE S SW W NW

Vận tốc (cm/s) 68 111 90 102 182 137 119 97

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

5


Bảng 1.6 Số liệu hà bám

Phạm vi hà bám tính từ mực nước trung bình trở xuống Chiều dày hà bám (mm)

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

Từ -4m đến -8m 87

Từ -8m đến -10m 100

Từ -10m đến đấy biển 70

Trọng lượng riêng hà bám : = 1600KG/m3.

Bảng 1.7 Số liệu địa chất

Các thông số đề bàiTên 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

2Độ sâu đáy lớp đất (tính từ

đáy biển trở xuống)h1 = 11m h2 = 31m h3 = Vô hạn

3 Độ ẩm W, % 27.3 22.6 24.44 Giới hạn chảy LL 32.2 31.7 41.95 Giới hạn dẻo PL 17.6 18.6 21.26 Chỉ số chảy LI 14.6 13.1 20.77 Độ sệt PI 0.66 0.31 0.158 Trọng lượng , g/cm3 2.0 2.03 2.019 Tỷ trọng. g/cm3 2.75 2.74 2.7810 Hệ số rỗng e 0.75 0.65 0.7211 Lực dính c, kN/m2 43 51 67

12Cường độ kháng nén không thoát nước cu ,

kN/m225 75 150

13Góc ma sát trong ψ, độ

14 22 25

Địa chất có lớp đất số 3 là lớp sét nửa cứng là lớp đất tốt, phù hợp với phương án sử dụng móng cọc, mũi cọc sẽ nằm trong lớp đất này, đảm bảo về độ lún của cọc.

6


Bảng 1.8 Quy cách thép ống

STTĐường kính ngoài Chiều dày

(mm) (mm)1 1422 31.82 1422 30.23 1321 30.24 1321 25.45 1219 30.26 1219 25.47 1067 25.48 1067 20.69 914 31.810 914 25.411 812.8 25.412 812.8 20.613 812.8 19.114 762 19.115 762 15.916 660 20.617 660 15.918 610 19.119 610 15.920 559 19.121 559 15.922 508 15.923 508 12.724 482.6 15.625 482.6 12.726 355.6 15.627 355.6 12.7

Vật liệu ống : API-5L-X65 có Fy = 345 Mpa.

7


CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

2.1. Xác định chiều cao công trình

2.1.1. Xác định các mực nước tính toán

- Độ sâu nước tính toán :

(m)

Trong đó :

+ d0 : Độ sâu nước+ d1 : Biến động triều lớn nhất (m)+ d2 : Nước dâng tương ứng với bão thiết kế (m)- Độ sâu nước trung bình

(m)

2.1.2. Tính chiều cao công trình

Công thức xác định :

Trong đó :

+ Hmax : Chiều cao sóng lớn nhất tương ứng với sóng thiết kế+ : Chiều cao dự trữ, = 1.5 m+ μ : Hệ số phụ thuộc vào lý thuyết sóng tính toán - Tính toán các thông số sóng như sau :

Lựa chọn sóng cực đại ( chu kỳ 100 năm ) và theo hướng Đông – Bắc để tính toán.

+ Mực nước tính toán : dtt =42.5 m+ Vận tốc dòng chảy theo hướng sóng : VI = 131 (cm/s)+ T : Chu kỳ sóng thực tế , T = 14.1 (s)+ g : Gia tốc trọng trường , g = 9.81 (m/s2)

Từ đó ta có :

8


Tra đồ thị hình 2.3.1-2 tiêu chuẩn API RP2A ta có :

- Với Tapp là chu kỳ biểu kiến của sóng ( có xét đến ảnh hưởng của vận tốc dòng chảy)

, vậy Tapp = 1.07*14.1 = 15.09 (s)

Xét

Tra đồ thị hình 2.3.1-3 theo tiêu chuẩn API RP2A, ta chọn lý thuyết sóng tính toán với con sóng này là lý thuyết Stoke bậc 5, lấy μ = 0.7 với Stoke bậc 5 .

Chiều cao công trình Hct = 42.5+0.7*16.1+1.5 = 55.27 m, chọn Hct =55.5 (m)

2.1.3. Xác định hướng đặt công trình

Hướng đặt công trình phụ thuộc vào các yếu tố sau :

- Hướng tải trọng môi trường cực hạn- Chức năng chính của giàn - Thuận lợi cho việc bố trí giá cập tàu

Nếu chỉ xét đến tải trọng môi trường cực hạn, ta thấy hướng Đông – Bắc là hướng có tải trọng môi trường lớn nhất, đặt công trình sao cho hướng Đông Bắc trùng với trục đối xứng của công trình

Hướng theo phương đường chéo của Diafragn là hướng Bắc.

9


N

E

NE

W

S

B

A

1

2

Hình 2.1. Hướng đặt công trình

2.2. Xây dựng phương án kết cấu khối chân đế

Lựa chọn phương án kết cấu khối chân đế phụ thuộc vào kích thước thượng tầng, các thông số môi trường, khả năng thi công, và thời gian sử dụng của công trình.

2.2.1. Xác định chiều cao của Diafragm đầu tiên D1

Điều kiện lựa chọn như sau :

- Đảm bảo yêu cầu thi công : Công nhân có thể di chuyển thuận lợi để phục vụ công tác đóng cọc, cắt cọc, cẩu lắp thượng tầng.

Cao trình Diafragn D1 :

(m)

Trong đó : Z1 là chiều cao thi công, phụ thuộc vào chiều cao của công nhân, ở đây lấy Z1=1.5 (m).

2.2.2. Xác đinh cao trình của Diafragm cuối cùng

Nằm ở đáy biển, sử dụng để lắp sàn chống lún ( murdmat), nhằm đảm bảo cho khối chân đế ổn định theo mặt biển trong khi đánh chìm tới khi đóng cọc xong.

2.2.3. Xác định chiều cao khối chân đế

Công thức xác định :

10


Trong đó : Z2 là khoảng cách sao cho đảm bảo gia công nút liên kết khung sàn chịu lực và khối chân đế, lấy Z2 = 1.5 (m).

Vậy : Hcd = 43+1.5 = 44.5 (m)

2.2.4. Xác định chiều cao khung sàn chịu lực

(m)

Trong đó : HSF là chiều cao khung sàn chịu lực.

2.2.5. Xác định số lượng và khoảng cách giữa các Diafragm

- Đảm bảo điều kiện thi công các liên kết hàn, góc giữa các thanh không bé hơn 30 độ.

- Tăng độ cứng cho công trình- Đối với các giàn đỡ conductor, khoảng cách giữa các Diafragn cần đảm bảo

tránh khả năng cộng hưởng dòng xoáy cho các conductor. Bài toán lựa chọn sẽ được tính toán ở phía sau mục 2.2.8

2.2.6. Xác định độ dốc của ống chính

- Độ dốc của ống chính nhằm đảm bảo tiết diện có lợi nhất cho khả năng chịu lực (chịu mômen uốn ), khi công trình được xe như ngàm dưới đáy biển.

- Độ dốc của ống chính được lựa chọn sao cho phù hợp với khả năng thi công và giải pháp cọc.

- Thông thường độ dốc ống chính nằm trong khoảng 1/12 ÷1/8.- Đối với các giàn đầu giếng (WHP), yêu cầu có 1 mặt thẳng đứng cho Jackup

cập vào.- Lựa chọn độ dốc sao cho các diafragn đảm bảo là hình chữ nhật. Lựa chọn độ dốc của tất cả các ống chính là 1/10.

2.2.7. Xác định bề rộng khối chân đế

Bđỉnh = 16 (m) ; Lđỉnh = 22(m) ; H = 44.5 (m) ; i=1/10.

Bđáy = Bđỉnh +H.i = 16 +44.5*1/10 = 20.45 (m)

Lđáy = Lđỉnh +2H.i = 22+2*1/10*44.5 = 30.9 (m).

2.2.8. Giải pháp cấu tạo các Panel

Giải pháp được lựa chọn phải đảm bảo :

- Hệ không biến hình, như ta đã biết với 3 thanh có chiều dài xác định thì ta chỉ dựng được 1 hình tam giác duy nhất, do đó cấu tạo hệ sao cho tạo được hệ 3 khớp, thì hệ sẽ không biến hình.

11


- Ít mối hàn nhất có thể, ít nút, đường truyền lực ngắn nhất, do xử lý các vị trí có mối hàn hết sức phức tạp, tiềm ẩn nhiều rủi ro, nhất là khi chịu tải trọng động.

- Tăng độ cứng tổng thể cho công trình

Vì vậy ta có thể lựa chọn giữa 2 phương án sau :

pa 1 pa 2

Hình 2.1. Phương án cấu tạo các panel

Ta thấy rằng :

Phương án 1 tăng độ cứng tổng thể cho công trình, nhưng tốn nhiều thép và có số mối hàn nhiều hơn phương án 2.

Tuy nhiên hiện nay với công nghệ hàn tiên tiến, và đề phòng trường hợp bị hỏng 1 thanh trong quá trình khai thác, ta lựa chọn phương án 1 để áp dụng cho công trình.

Xét 2 dạng panel của công trình như sau :

PANEL 1 PANEL 2

12


Hình 2.2. Cấu tạo Panel của công trình

Ta nhận thấy góc a sẽ là góc bé nhất trong 2 mặt panel trên, ta tiến hành lựa chọn H theo a và kiểm tra các góc còn lại.

- Ta có do θ > 30 độ nên tanθ >

Vậy ta có :

Diafragn 1b1 = 16+1.5/10 = 16.15mL1 =22+2*1.5/10=22.3m

H<33.7 m chọn H=15mB2=16.15+15/10=17.65mL2 =22.3+2*15/10=25.3m

Diafragn 2b2 = B2=17.65m

L2 = 25.3mH<36.89m, chọn H=14m

B3 = 17.65+14/10=19.05mL3=25.3+2*14/10=28.1m

Diafragn 3b3=B3 =19.05m

L3=28.1 mH<39.8m, chọn H=14m

B4=19.05+14/10=20.45mL4=28.1+2*14/10 =30.9m

Diafragn 4 B4=20.45m - L4=30.9m

Sơ đồ hình học của công trình như sau :

1500

15000

14000

14000

22000

30900

16000

20450

A B 1 2

1500

15000

14000

14000

+3.0

-12.0

-26.0

-40.0

MÆT §øNG TRôC 1 MÆT §øNG TRôC a

+4.5

+0.0+3.0

-12.0

-26.0

-40.0

+4.5

+0.0D1

D2

D3

D4

N=1

V=10

V=10

N=1

V=10

N=1

10001000

Hình 2.3. Mặt đứng trục 1 và trục A

13


22300

16150

DIAFRAGM 1A B

1

2

2500 2500 2500

5000

11150

7400 7400

11150 11150

R330

Hình 2.4. Diafragn 1

25300

17650

DIAFRAGM 2

8900 2500 2500 2500 8900

5000

12650

12650 12650

R330

A B

1

2


14


28100

19050

DIAFRAGM 3

5150 5150 2500 2500 2500 5150 5150

5000

14050

14050 14050

R330

A B

2

1


30900

20450

DIAFRAGM 4

5850 5850 2500 2500 2500 5850 5850

5000

15450

15450 15450

R330

A B

2

1 762X15.9

355.6X12.7


15


2.3. Lựa chọn tiết diện

Nguyên lý :

- Các thanh được thiết kế sao cho đủ độ bền và ổn định, với các kết cấu chịu nén,

nên ta lựa chọn tiết diện thanh theo điểu kiện bền.- Ống chính được lựa chọn theo điều kiện về cọc, ống chính phải đủ lớn cho cọc

luồn vào trong ( giải pháp cọc lồng trong ống chính ), và thỏa mãn điều kiện khoảng cách giữa cọc và ống chính tối thiểu là 38mm để bơm vữa trám.

Điều kiện ổn định thể hiện qua giá trị của độ mảnh

Trong đó :

+ k : Hệ số quy đổi chiều dài của thanh, phụ thuộc vào loại liên kết+ Imin : Mômen quán tính nhỏ nhất+ imin : Bán kính quán tính nhỏ nhất + A : Diện tích tiết diện có kể đến giảm yếu.+ l : Chiều dài chủa thanh.- Với tiết diện vành khuyên thì I mọi phương là bằng nhau nên :

- Với tất cả các thanh, lấy k = 0.8 ( theo tiêu chuẩn API RP2A )

Thanh đảm bảo độ ổn định khi (trong điều kiện biển Việt Nam)

Để lựa chọn được tiết diện thanh, ta tiến hành tính toán chiều dài cho phép của các thanh với [] =100.

16


Bảng 2.1 Chiều dài cho phép của thanh với []=100, k=0.8

STT D(mm) t(mm) I (m4) A (m2) i(m)[L] với k=0.8

(m)1 1422 31.8 0.0336 0.1388 0.4918 61.472 1422 30.2 0.0320 0.1320 0.4923 61.543 1321 30.2 0.0255 0.1224 0.4566 57.084 1321 25.4 0.0217 0.1033 0.4583 57.285 1219 30.2 0.0199 0.1127 0.4205 52.576 1219 25.4 0.0170 0.0952 0.4222 52.787 1067 25.4 0.0113 0.0831 0.3685 46.068 1067 20.6 0.0093 0.0677 0.3701 46.279 914 31.8 0.0086 0.0881 0.3122 39.0210 914 25.4 0.0070 0.0709 0.3144 39.3011 812.8 25.4 0.0049 0.0628 0.2786 34.8312 812.8 20.6 0.0040 0.0512 0.2803 35.0313 812.8 19.1 0.0038 0.0476 0.2808 35.1014 762 19.1 0.0031 0.0446 0.2628 32.8515 762 15.9 0.0026 0.0372 0.2639 32.9916 660 20.6 0.0021 0.0414 0.2262 28.2817 660 15.9 0.0017 0.0322 0.2279 28.4818 610 19.1 0.0015 0.0354 0.2091 26.1319 610 15.9 0.0013 0.0297 0.2102 26.2720 559 19.1 0.0012 0.0324 0.1911 23.8821 559 15.9 0.0010 0.0271 0.1921 24.0222 508 15.9 0.0007 0.0246 0.1741 21.7623 508 12.7 0.0006 0.0198 0.1752 21.9024 482.6 15.6 0.0006 0.0229 0.1652 20.6625 482.6 12.7 0.0005 0.0187 0.1662 20.7826 355.6 15.6 0.0002 0.0167 0.1204 15.0527 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 15.17

Từ đó lựa chọn tiết diện các thanh như sau :

17


TÊN BPTÊN PT

SL L D t I A i K M TỔNG M

m m m m4 m2 m T T

ỐNG CHÍNHOC1 1 44.5 1422 30.2 0.0320 0.1320 0.4922 1 90.41 46.13 46.13

OC2 3 44.722 1422 30.2 0.0320 0.1320 0.4922 1 90.86 46.36 139.07

PANEL 1OX1 2 28.133 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 80.33 11.32 22.64

OX2 2 18.869 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 53.88 7.59 15.19

OX3 2 20.85 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 59.53 8.39 16.78

PANEL 2OX1 2 28.133 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 80.33 11.32 22.64

OX2 2 18.869 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 53.88 7.59 15.19

OX3 2 20.85 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 59.53 8.39 16.78

PANEL A

OX4 1 23.163 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 66.14 9.32 9.32

OX4.1 1 22.041 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 62.93 8.87 8.87

OX5 1 23.641 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 67.50 9.51 9.51

OX5.1 1 22.528 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 64.32 9.07 9.07

OX6 1 24.783 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 70.76 9.97 9.97

OX6.1 1 23.641 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 67.50 9.51 9.51

PANEL B

OX4 1 23.163 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 66.14 9.32 9.32

OX4.1 1 22.041 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 62.93 8.87 8.87

OX5 1 23.641 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 67.50 9.51 9.51

OX5.1 1 22.528 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 64.32 9.07 9.07

OX6 1 24.783 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 70.76 9.97 9.97

OX6.1 1 23.641 812.8 20.6 0.0040 0.0513 0.2802 0.8 67.50 9.51 9.51

DIAFRAGM 1

O1 2 22.3 610 19.1 0.0015 0.0355 0.2090 0.8 85.35 6.21 12.41

O2 2 16.15 610 19.1 0.0015 0.0355 0.2090 0.8 61.81 4.50 8.99

O3 2 8.93 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 58.89 0.96 1.92

O4 1 22.3 610 19.1 0.0015 0.0355 0.2090 0.8 85.35 6.21 6.21

O5 2 15.768 482.6 15.6 0.0006 0.0229 0.1652 0.8 76.36 2.83 5.67

18


O6 4 5 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 32.97 0.54 2.15

O7 1 7.5 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 49.46 0.81 0.81

DIAFRAGM 2

O1 2 25.3 610 19.1 0.0015 0.0355 0.2090 0.8 96.83 7.04 14.08

O2 2 17.65 610 19.1 0.0015 0.0355 0.2090 0.8 67.55 4.91 9.83

O3 2 10.208 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 67.31 1.10 2.19

O4 1 25.3 610 19.1 0.0015 0.0355 0.2090 0.8 96.83 7.04 7.04

O5 2 17.89 482.6 15.6 0.0006 0.0229 0.1652 0.8 86.63 3.21 6.43

O6 4 5 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 32.97 0.54 2.15

O7 1 7.5 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 49.46 0.81 0.81

DIAFRAGM 3

O1 2 28.1 914 25.4 0.0070 0.0709 0.3143 0.8 71.52 15.64 31.28

O2 2 19.05 762 15.9 0.0026 0.0373 0.2638 0.8 57.76 5.57 11.15

O3 4 7.178 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 47.33 0.77 3.08

O4 1 28.1 762 15.9 0.0026 0.0373 0.2638 0.8 85.20 8.22 8.22

O5 2 19.87 482.6 15.6 0.0006 0.0229 0.1652 0.8 96.22 3.57 7.14

O6 4 5 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 32.97 0.54 2.15

O7 1 7.5 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 49.46 0.81 0.81

DIAFRAGM 4

O1 2 30.9 762 15.9 0.0026 0.0373 0.2638 0.8 93.69 9.04 18.08

O2 2 20.45 762 15.9 0.0026 0.0373 0.2638 0.8 62.01 5.98 11.97

O3 4 7.696 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 50.75 0.83 3.31

O4 1 30.9 762 15.9 0.0026 0.0373 0.2638 0.8 93.69 9.04 9.04

O5 2 21.85 559 15.9 0.0010 0.0271 0.1921 0.8 91.00 4.65 9.31

O6 4 5 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 32.97 0.54 2.15

O7 1 7.5 355.6 12.7 0.0002 0.0137 0.1213 0.8 49.46 0.81 0.81Tổng 606.11

19

20

2.4. Xây dựng phương án cọc

2.4.1. Xác định sơ bộ kích thước cọc

Sử dụng phương án cọc lồng trong ống chính

- Trọng lượng thượng tầng T1 = 2100 T- Trọng lượng khối chân đế T2 = 606.11 T- Tổng trọng lượng công trình T = T1 + T2 = 2100 + 606.11 = 2706.11 (T)- Tải trọng tác dụng lên đầu cọc : Pcọc = T/4 = 676.53 (T)

Ứng suất trong cọc :

(m2)

Trong đó : Ac là tiết diện đã giảm yếu của cọc

+ Fy là giới hạn chảy của vật liệu thép, với thép API-5L-X65 có Fy = 345MPa = 34500 T/m2.

Chọn cọc có D =1219 (mm) , t = 25.4 (mm) , A = 0.0952 (m2) > 0.0653 (m2)

2.4.2. Xác định sơ bộ kích thước ống chính

Chọn ống chính có D =1422 (mm), t = 30.2 (mm) nên khoảng cách giữa ống chính và cọc

(mm) > 38 (mm)

Vậy lựa chọn ban đầu là hợp lý.

Hình 2.1. Cấu tạo cọc và ống chính

21

Sau khi lựa chọn xong tiết diện các phần tử ta có mô hình như sau :

1500

15000

14000

14000

22000

30317

A B

Ø610X19.1+3.0

-12.0

-26.0

-40.0

MÆT §øNG TRôC 1, 2

+4.5D1

D2

D3

D4

N=1

V=10

V=10

N=1

1000

16000

1 2

1500

15000

14000

14000

MÆT §øNG TRôC a , b

V=10

N=1

1000

+2.5

Ø610X19.1

Ø914X25.4 Ø914X25.4

Ø762X15.9

Ø812.8X20.6 Ø812.8X

20.6

Ø812.8

X20.6

Ø812.8X20.6

Ø812.8

X20.6

Ø812.8X20.6

Ø1422X30.2Ø

1422

X30.

2

D4

D2

+3.0

-26.0

-40.0

+4.5D1

D3

+2.5 Ø610X19.1

Ø610X19.1

Ø762X15.9

Ø762X15.9

Ø812.8X20.6

Ø812.8

X20.6

Ø812.8X

20.6Ø812.8X20.6

Ø812.8X

20.6

Ø812.8X20.6

Hình 2.2. Tiết diện các phần tử ở mặt đứng

22300

16150

DIAFRAGM 1A B

1

2

2500 2500 2500

5000

11150

7400 7400

11150 11150

R330

Ø61

0X19

.1

Ø355.6X

12.7

Ø355.6X12.7

Ø35

5.6X

12.7

Ø610X19.1

Ø355.6X12.7

Ø482.6X15.6 Ø48

2.6X1

5.6

Ø610X19.1

22

Hình 2.3. Diafragm 1

25300

17650

DIAFRAGM 2

8900 2500 2500 2500 8900

5000

12650

12650 12650

R330

A B

1

2

Ø61

0X19

.1

Ø610X19.1

Ø610X19.1

Ø355.6X

12.7 Ø355.6X12.7

Ø35

5.6X

12.7

Ø48

2.6X1

5.6

Ø482.6X15.6

Ø355.6X12.7

Hình 2.4. Difragm 2

28100

19050

DIAFRAGM 3

5150 5150 2500 2500 2500 5150 5150

5000

14050

14050 14050

R330

A B

2

1 Ø914X25.4

Ø76

2X15

.9

Ø355.6X12.7

Ø355.6X12.7 Ø35

5.6X1

2.7

Ø35

5.6X1

2.7

Ø762X15.9

Ø35

5.6X

12.7

Ø355.6X12.7

Ø482.6X15.6 Ø48

2.6X1

5.6

Ø914X25.4

Ø76

2X15

.9


23

30900

20450

DIAFRAGM 4

5850 5850 2500 2500 2500 5850 5850

5000

15450

15450 15450

R330

A B

2

1

Ø355

.6X12.

7

Ø355

.6X12.

7 Ø355.6X12.7

Ø355.6X12.7

Ø35

5.6X

12.7

Ø762X15.9

Ø76

2X15

.9

Ø355.6X12.7

Ø55

9X15

.9

Ø559X15.9

Ø762X15.9


24

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN PHẢN ỨNG CỦA KẾT CẤU

3.1. Lập sơ đồ tính

3.1.1. Mô hình hóa cọc và ống chính làm việc đồng thời

Nguyên lý : Cọc và ống chính được liên kết với nhau bởi lớp xi măng bơm trám, và liên kết giữa 2 đầu ống. Nếu xem các liên kết này có chất lượng tốt, ta có thể xem cọc và ống chính làm việc đồng thời.

Quy ®æi thanh t ¬ng ® ¬ng

BT b¬m tr mthanh t ¬ng ® ¬ng

EcäcTcäcDcäc

cäc thÐp

èng chÝnh

thanh t ¬ng ® ¬ngcäc thÐp

èng chÝnh

BT b¬m tr m

Eèng chÝnhTèng chÝnhDèng chÝnh

EXMTXMDXM

EXMTXMDXM

Eèng chÝnhTèng chÝnhDèng chÝnh

ETDTTDDTD

ETDTTDDTD

EcäcTcäcDcäc

Ta có :

EtđAtđ = Eoc.Aoc+ Ecoc.Acoc

Etđ.Jtđ = Eoc.Joc+ Ecoc.Jcoc.

Trong đó :

+ Eoc, Ecoc: Modun đàn hồi của ống chính và cọc. + Aoc, Acoc: Diện tích tiết diện của ống chính và cọc.+ Joc, Jcoc : Mômen quán tính của ống chính và cọc.+ Etd : Modun đàn hồi tương đương+ Jtd: Mômen quán tính tương đương+ Atd : Diện tích tương đương

25

Hơn nữa :

Và lấy Dtd = Dong chính

Giải hệ phương trình trên ta thu được :

+ Dtd = 1422 mm+ ttd = 114.3 mm+ Etd = 1.02E+08 KN/m2.

3.1.2. Lập sơ đồ tính

- Sơ đồ tính của hệ được mô tả dưới dạng khung không gian, liên kết giữa hệ kết cấu bên trên và môi trường đất được coi là ngàm.

- Chiều sâu của ngàm giả định là 6 Doc = 6*1422 = 8532mm

26

Hình 3.1. Sơ đồ tính trong SAP 2000

3.1.3. Mục đích của việc tính toán dao động riêng của kết cấu

- Xét ảnh hưởng động của tải trọng sóng đối với kết cấu công trình+ Nếu chu kỳ dao động riêng lớn nhất của công trình nhỏ hơn rất nhiều so với chu

kỳ tải trọng (TDĐR< 3sec ) thì lúc này ảnh hưởng động là nhỏ. Bài toán lúc này được xét như bài toán lực tĩnh, việc đánh giá sơ bộ ảnh hưởng tính chất động của các tác động sẽ được xét qua hệ số động (kđ) :

kđ =

uo

ut

= 1

√ [1−( ωω1)2]

2

+(2 τ .ωω1)2

Trong đó:

uo – biên độ của chuyển vị động

27

ut – chuyển vị cực đại do tác dụng tĩnh của tải trọng

1 =

2 .πTddr là tần số của một dạng dao động riêng.

Tkc – Chu kỳ dao động riêng của kết cấu.

– Tỷ số cản lấy với nước biển là 0,03.

– tần số vòng của sóng tác dụng.

+ Nếu chu kỳ dao động riêng của công trình gần với chu kỳ tải trọng tác động (ở đây là chu kỳ của sóng) thì ảnh hưởng của tải trọng động đến phản ứng của công trình là đáng kể. Lúc này phải tính toán động kết cấu.

3.1.4. Tính toán các loại khối lượng để tính dao động riêng

3.1.4.1. Xác định khối lượng thượng tầng

Tải trọng thượng tầng là tải trọng đứng (bao gồm cả tải trọng thường xuyên và tải trọng cố định dài hạn).

Tổng tải trọng : G = 21000 ( KN )

Khối lượng thượng tầng: M = G/10 = 2100 (t)

Tổng khối lượng thượng tầng được phân bố cho 4 nút tại 4 đỉnh của khối chân đế( tải trọng này tác dụng lên chân đế là tải trọng tĩnh)

M/4 = 2100 / 4 = 525 (t)

3.1.4.2. Xác định khối lượng bản thân kết cấu

Khối lượng bản thân kết cấu do phần mềm SAP2000 tự tính

Hoặc có thể lấy theo tính toán ban đầu: Mbt = 606.11 (t)

3.1.4.3. Xác định khối lượng hà bám tại thanh

Xác định khối lượng hà bám của thanh tính từ MNCN xuống đáy biển Khối lượng hà bám tại thanh thứ i là :

mh (i) = h.Ahi.Li

Trong đó:

28

- h: khối lượng riêng của hà bám (h = 1600 kg/m3).- Ah: Diện tích của hà bám được tính theo công thức:

- Ahi=π .((Di+2t )2−Di

2 )/4

- Di: đường kính cọc- t: chiều dầy của hà bám - Li: chiều dài của ống có hai đầu là nút

Khối lượng hà bám được quy về các nút trên ống chính.

Ta có các bảng tính toán sau:

Từ bảng trên ta có :

- Đối với từng nút 1,4,10,11

(t)


(t)


(t)


(t)

29

Bộ phận Kết cấuPhân

tửSố

lượngL D t hà A hà rô N1 N2 Mm m m m2 t/m3 t t t

NÚT (1,4,10,11)

Diafgam 1

O1 2 22.3 610 0 0 1.6 0 0 0O2 2 16.15 610 0 0 1.6 0 0 0O3 2 8.93 355.6 0 0 1.6 0 0 0O4 1 22.3 610 0 0 1.6 0 0 0

O5 215.76

8482.6 0 0 1.6 0 0 0

O6 4 5 355.6 0 0 1.6 0 0 0O7 1 7.5 355.6 0 0 1.6 0 0 0

OC1 OC1 215.07

51422 1.6 3.450

4.617

16.135

OC2 OC2 2 15 1422 1.6 3.4344.59

516.059

P1 OX1 428.13

3812.8 1.6 3.835

5.132

35.866

PA0X4 2

23.163

812.8 1.6 3.1594.22

514.769

OX4.1 222.04

1812.8 1.6 3.005

4.022

14.054

NÚT (2,5,14,15)

D2

O1 2 25.3 610 70 0.150 1.6 3.0273.02

712.107

O2 2 17.65 610 70 0.150 1.6 2.1122.11

28.446

O3 210.20

8355.6 70 0.094 1.6 0.764

0.764

3.057

O4 1 25.3 610 70 0.150 1.6 3.0273.02

76.053

O5 2 17.89 482.6 70 0.122 1.6 1.7391.73

96.957

O6 4 5 355.6 70 0.094 1.6 0.3740.37

42.995

O7 1 7.5 355.6 70 0.094 1.6 0.5620.56

21.123

OC1 OC1 2 14.07 1422 70 0.328 1.6 3.6933.69

314.773

OC2 OC2 2 14 1422 70 0.328 1.6 3.6753.67

514.699

P1 OX2 418.86

9812.8 70 0.194 1.6 2.931

2.931

23.444

PAOX5 2

23.641

812.8 70 0.194 1.6 3.6723.67

214.687

OX5.1 222.52

8812.8 70 0.194 1.6 3.499

3.499

13.995

30

NÚT (3,6,18,19)

D3

O1 2 28.1 914 70 0.216 1.6 4.8654.86

519.458

O2 2 19.05 762 70 0.183 1.6 2.7882.78

811.154

O3 4 7.178 355.6 70 0.094 1.6 0.5370.53

74.300

O4 1 28.1 762 70 0.183 1.6 4.1134.11

38.226

O5 2 19.87 482.6 70 0.122 1.6 1.9321.93

27.727

O6 4 5 355.6 70 0.094 1.6 0.3740.37

42.995

O7 1 7.5 355.6 70 0.094 1.6 0.5620.56

21.123

OC1 OC1 2 14.07 1422 70 0.328 1.6 3.6933.69

314.773

OC2 OC2 2 14 1422 70 0.328 1.6 3.6753.67

514.699

P1 OX3 4 20.85 812.8 70 0.194 1.6 3.2383.23

825.906

PAOX6 2

24.783

812.8 70 0.194 1.6 3.8493.84

915.396

OX6.1 223.64

1812.8 70 0.194 1.6 3.672

3.672

14.687

NÚT (28,30,31,33)

D4

O1 2 30.9 762 70 0.183 1.6 4.5234.52

318.092

O2 2 20.45 762 70 0.183 1.6 2.9932.99

311.973

O3 4 7.696 355.6 70 0.094 1.6 0.5760.57

64.610

O4 1 30.9 762 70 0.183 1.6 4.5234.52

39.046

O5 2 21.85 559 70 0.138 1.6 2.4182.41

89.672

O6 4 5 355.6 70 0.094 1.6 0.3740.37

42.995

O7 1 7.5 355.6 70 0.094 1.6 0.5620.56

21.123

Tổng 417.17

3.1.4.4. Xác định khối lượng nước kèm

Nước kèm là lượng nước dao động cùng kết cấu khi kết cấu có chuyển vị. Để xác định khối lượng nước kèm ta tính từ MNCN xuống đáy biển.

31

Khối lượng nước kèm quy đổi tại nút thứ i được tính theo công thức sau

mnk(i) = n.Cam.Vi

Trong đó:

+ n - mật độ của nước biển = 1025 kg/m3.+ C am - hệ số nước kèm, Cam = 0,2.+ Vi - thể tích ống phần ngập nước, tính với đường kính mới có cả chiều dày hà

bám .

Vi = ( π .(Di+2t )2 /4 ) . Li

Khối lượng nước kèm được quy về các nút trên ống chính.

Ta có bảng tính toán sau:

32

Bộ phận Kết cấuPhân

tửSố

lượngL D thà Dhà A V Mm mm mm m m2 m3 t

NÚT1,4,10,11

Diafgam 1

O1 2 22.3 610 0 610 0.292 0 0.000O2 2 16.15 610 0 610 0.292 0 0.000O3 2 8.93 355.6 0 355.6 0.099 0 0.000O4 1 22.3 610 0 610 0.292 0 0.000O5 2 15.768 482.6 0 482.6 0.183 0 0.000O6 4 5 355.6 0 355.6 0.099 0 0.000O7 1 7.5 355.6 0 355.6 0.099 0 0.000

OC1 OC1 2 15.075 1422 70.7 1563.4 1.920 28.939 5.933OC2 OC2 2 15 1422 70.7 1563.4 1.920 28.795 5.903P1-2 OX1 4 28.133 810 70.7 951.4 0.711 20.000 4.100

PA-B0X4 2 23.163 812.8 70.7 954.2 0.715 16.564 3.396

OX4.1 2 22.041 812.8 70.7 954.2 0.715 15.762 3.231

NÚT2,5,14,15

D2

O1 2 25.3 610 70 750 0.442 11.177 2.291O2 2 17.65 610 70 750 0.442 7.798 1.598O3 2 10.208 355.6 70 495.6 0.193 1.969 0.404O4 1 25.3 610 70 750 0.442 11.177 2.291O5 2 17.89 482.6 70 622.6 0.304 5.447 1.117O6 4 5 355.6 70 495.6 0.193 0.965 0.198O7 1 7.5 355.6 70 495.6 0.193 1.447 0.297

OC1 OC1 2 14.07 1422 70 1562 1.916 26.962 5.527OC2 OC2 2 14 1422 70 1562 1.916 26.827 5.500P1-2 OX2 4 18.869 812.8 70 952.8 0.713 13.454 2.758

PA-BOX5 2 23.641 812.8 70 952.8 0.713 16.856 3.456

OX5.1 2 22.528 812.8 70 952.8 0.713 16.063 3.293

NÚT3,6,18,19

D3

O1 2 28.1 914 70 1054 0.873 24.518 5.026O2 2 19.05 762 70 902 0.639 12.173 2.495O3 4 7.178 355.6 70 495.6 0.193 1.385 0.284O4 1 28.1 762 70 902 0.639 17.956 3.681O5 2 19.87 482.6 70 622.6 0.304 6.049 1.240O6 4 5 355.6 70 495.6 0.193 0.965 0.198O7 1 7.5 355.6 70 495.6 0.193 1.447 0.297

OC1 OC1 2 14.07 1422 70 1562 1.916 26.962 5.527OC2 OC2 2 14 1422 70 1562 1.916 26.827 5.500P1-2 OX3 4 20.85 812.8 70 952.8 0.713 14.866 3.048

PA-BOX6 2 24.783 812.8 70 952.8 0.713 17.670 3.622

OX6.1 2 23.641 812.8 70 952.8 0.713 16.856 3.456

NÚT28,30,31,33

D4

O1 2 30.9 762 70 902 0.639 19.745 4.048O2 2 20.45 762 70 902 0.639 13.068 2.679O3 4 7.696 355.6 70 495.6 0.193 1.485 0.304O4 1 30.9 762 70 902 0.639 19.745 4.048O5 2 21.85 559 70 699 0.384 8.385 1.719O6 4 5 355.6 70 495.6 0.193 0.965 0.198O7 1 7.5 355.6 70 495.6 0.193 1.447 0.297

33

Từ bảng trên ta có :

- Khối lượng nước kèm dó các phần tử của Diafragm 1 : MD1 = 0- Khối lượng nước kèm do các phần tử của Panel 1-2 : MP1-2 = 22.562 (t)- Khối lượng nước kèm do các phần tử của Diafragm 2 : MD2 = 8.196 (t)- Khối lượng nước kèm do các phần tử của Panel 2-3 : MP2-3 = 20.533 (t)- Khối lượng nước kèm do các phần tử của Diafragm 3 : MD3 = 13.221 (t)- Khối lượng nước kèm do các phần tử của Panel 3-4 : MP3-4 = 21.152 (t)- Khối lượng nước kèm do các phần tử của Diafragm 4 : MD4 = 13.921 (t) Ta quy các khối lượng này về nút như sau :- Đối với từng nút 1,4,10,11

(t)


(t)


(t)


(t)

3.1.4.5. Khối lượng nước trong ống

Tính khối lượng nước trong ống với MNTT .Nước trong ống nằm trong các ống chính

Khối lượng nước trong ống là:

mnô(i) = n. Ani. Li

Trong đó:

- n - mật độ của nước biển 1025 kg/m3.- Ani: Là diện tích nước chiếm chỗ

Đối với ống chứa cọc

34

An(i)= π .(Dc−2 δ )2 /4

Với Dc, δ : là đường kính và chiều dầy của cọc:

- Dc = 1219 (mm) = 1.219 (m)- δ = 25.4 (mm) = 0.0254 (m)

Ta có bảng tính toán sau (tính cho 1 nút):

Cao trình

NútD cọc t cọc Ai L cọc Số lượng

cọcM

mm mm m2 m t

4310,11 1219 25.4 1.072 4.523 2 4.969

1,4 1219 25.4 1.072 4.5 2 4.944

2814,15 1219 25.4 1.072 14.572 2 16.009

2,5 1219 25.4 1.072 14.5 2 15.930

1418,19 1219 25.4 1.072 14.07 2 15.458

3,6 1219 25.4 1.072 14 2 15.381

031,33 1219 25.4 1.072 7.035 2 7.729

28,30 1219 25.4 1.072 7 2 7.690

3.1.4.6. Khối lượng vữa bơm trám

Vữa trám là lớp vữa liên kết giữa cọc và ống chính, giúp cho ống chính và cọc làm việc đồng thời với nhau. Khối lượng vữa bơm trám được tính theo công thức :

mv(i) = v[.((D0 - 2.0)2)- D2cọc ))/4].Li

Trong đó :

- v : Khối lượng riêng của vữa bơm trám (v= 1800 kg/m3)- D0, 0 : Đường kính ngoài, chiều dày ống chính .- Dcọc : Đường kính cọc - Li : Chiều dài thanh i.

Ta có bảng sau :

35

Cao trình

NútD oc t oc D cọc L cọc A M

mm mm mm m m2 t

4310,11 1422 30.2 1219 7.538 0.289 3.922

1,4 1422 30.2 1219 7.5 0.289 3.902

2814,15 1422 30.2 1219 14.572 0.289 7.581

2,5 1422 30.2 1219 14.5 0.289 7.543

1418,19 1422 30.2 1219 14.07 0.289 7.320

3,6 1422 30.2 1219 14 0.289 7.283

031,33 1422 30.2 1219 7.035 0.289 3.660

28,30 1422 30.2 1219 7 0.289 3.642

Vậy tổng khối lượng tại từng nút:

Cao trình

NútMhà bám Mnước kèm Mnước Mvữa Tổng

t t t t t

4310,11 10.359 6.666 4.969 3.922 25.915

1,4 10.359 6.666 4.944 3.902 25.870

2814,15 34.246 16.038 16.009 7.581 73.874

2,5 34.246 16.038 15.930 7.543 73.757

1418,19 34.628 17.730 15.458 7.320 75.135

3,6 34.628 17.730 15.381 7.283 75.022

031,33 25.060 11.861 7.729 3.660 48.310

28,30 25.060 11.861 7.690 3.642 48.253

3.2. Tính toán dao động riêng

Với sơ đồ kết cấu và tiết diện các thanh đã chọn, sau khi tính được khối lượng thượng tầng, khối lượng vữa bơm trám, khối lượng nứơc kèm, hà bám, nước trong cọc ta tiến hành quy đổi khối lượng về nút và nhập vào SAP để tính DĐR.

Kết quả tính DĐR như sau :

36

OutputCase StepType StepNum Period 𝛚Text Text Unitless Sec rad/s

MODAL Mode 1 1.026 6.126

MODAL Mode 2 0.859 7.315

MODAL Mode 3 0.817 7.688

MODAL Mode 4 0.513 12.237

MODAL Mode 5 0.353 17.800

MODAL Mode 6 0.350 17.971

MODAL Mode 7 0.322 19.503

MODAL Mode 8 0.302 20.814

MODAL Mode 9 0.284 22.108

MODAL Mode 10 0.274 22.908

Ta thấy chu kỳ dao động riêng của công trình Tr max < 3 s và nhỏ hơn rất nhiều so với chu

kỳ tải trọng của sóng, do đó ảnh hưởng của tải trọng động là nhỏ không đáng kể so với tải trọng tĩnh. Lựa chọn bài toán giải theo phương pháp tựa tĩnh, việc đánh giá ảnh hưởng tính chất động của các tác động được xét qua hệ số động (kđ) :

k d=uo

ut

= 1

√ [1−( ωωr)

2]2

+(2 τ .ωωr)2

.

Trong đó : là tỷ số cản.

- Thay các giá trị :

+ ωr=6 . 126 Rad / s .

Hơn nữa, theo tiêu chuẩn API , trong trường hợp thiếu thông tin về các giá trị cản của

một kết cấu nào đó, ta có thể lấy từ 2% ÷ 3%. Ở đây chọn = 3%

+ Sóng NE: ω = 0.446 rad/s, kd = 1.005+ Sóng N: ω = 0.61 rad/s, kd = 1.01

37

CHƯƠNG 4. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH

4.1. Tải trọng thượng tầng

Tổng cộng tất cả các tải trọng đứng của phần thượng tầng có giá trị là P, tải trọng P được phân cho 4 nút tại 4 đỉnh của khung sàn chịu lực với giá trị P/4, phương tác dụng hướng xuống, tải trọng này tác dụng lên công trình là tải trọng tĩnh.

Tải trọng thượng tầng tác dụng lên một cọc:

P/4 = 21000 / 4 = 5250 (KN)

4.2. Tải trọng bản thân

Tải trọng bản thân do chương trình tự tính.

Tổng trọng lượng bản thân là: G = 6061.09 KN

4.3. Tải trọng hà bám

Tải trọng hà bám quy về từng nút:

Cao trình NútQhb

KN43 1,4,10,11 103.59328 2,5,14,15 342.45814 3,6,18,19 346.2800 28,30,31,33 250.602

4.4. Tải trọng nước trong cọc

Cao trình

NútPnuoc

KN

4310,11 49.6911,4 49.438

2814,15 160.0912,5 159.300

1418,19 154.5763,6 153.807

031,33 77.28828,30 76.904

38

4.5. Tải trọng vữa bơm trám

Cao trình

NútPvua

KN

4310,11 39.2161,4 39.018

2814,15 75.8092,5 75.435

1418,19 73.1983,6 72.833

031,33 36.59928,30 36.417

4.6. Tải trọng đẩy nổi

Công thức xác định tải trọng đẩy nổi:

Fđn = ∑

i

A i .li . γ nn .

Trong đó:

- Fđn: Lực đẩy nổi (KN).- Ai: diện tích bao tiết diện ngang của phần tử.

-Ai=

π . Di2

4

Với Di là đường kính ngoài của phần tử thứ i có kể đến hà bám.

- li: Chiều dài phần tử thứ i.- n = 10.25 (KN/m3)

Tải trọng đẩy nổi do chương trình tự tính và quy về các nút

4.7. Tải trọng gió

Tải trọng gió được tính toán theo tiêu chuẩn API với 2 hướng tương ứng với 2 hướng sóng đã chọn:

- Hướng 1: Đông Bắc. (NE) - Hướng 2: Bắc. (N)

39

Tính tải trọng do gió tác dụng lên phần công trình nằm phía trên mực nước tĩnh. Bản chất của tải trọng gió là động, nhưng thành phần động của gió chỉ ảnh hưởng đến những kết cấu dạng mảnh như tháp khoan, cần đuốc nên trong đồ án này ta coi trong tính toán tải trọng gió là tĩnh.

Công thức xác định tải trọng gió theo API:

F=( ρ/2).Vz2.C s . A .

Trong đó:

- F: là lực gió tác dụng lên kết cấu (N).- Vz: Vận tốc gió trung bình đo trong 1 giờ (m/s) tại độ cao z so với mực nước

V t ( z)=V 10 .( Z10 )

1/n.

- V 10 : Vận tốc gió trung bình đo tại độ cao 10m so với mực nước tĩnh (m/s).- Z : Độ cao cần xác định vận tốc (m).- 1/n: Hệ số phụ thuộc vào diều kiện biển, nếu tính vận tốc gió trung bình 1

phút thì lấy n = 7 .- A: Hình chiếu diện tích của vật cản lên phương vuông góc hướng gió (m2).- Cs : Hệ số khí động (xác định theo quy phạm).- ρ : Mật độ khối lượng của không khí ở nhiệt độ và áp suất lý tưởng

Loại kết cấu Cs

Kết cấu dầm, nhà tường đặc 1,5

Kết cấu trụ tròn 0.5

Toàn bộ bề mặt của giàn 1.0

Sàn công tác 1.0

Khi tính toán tải trọng tổng thể lên thượng tầng ứng với sóng cực hạn cho kết cấu mà phản ứng động của gió là cũng đáng kể nhưng lại không yêu cầu tính toán bài toán động do gió.

40

V 10 (m/s) (t = 1phút)

Hướng NE Hướng N

47.1 39.7

Tính toán tải trọng gió

Cấu kiệnThành phần

Hướng NE Hướng NZ Vz Cs A Q Tổng Q A Q Tổng Q

m m/s m2 KN KN m2 KN KNThượng

tầngTT 23.25 53.133 1.5 450

1162.24

1162.24 318.20 821.83 821.83

Sàn chịu lực

Sàn 15.25 50.027 1 30 45.79 45.79 21.21 32.38 32.38

Khung chịu lực

OC 1 9.25 46.578 0.5 15.64 10.35

85.52

11.06 7.32

60.47

OC2 9.25 46.578 0.5 15.64 10.35 11.06 7.32

OC3 9.25 46.578 0.5 12.73 8.42 9.00 5.95

OC4 9.25 46.578 0.5 12.73 8.42 9.00 5.95

OX1 9.25 46.578 0.5 19.99 13.23 14.14 9.35

OX2 9.25 46.578 0.5 19.99 13.23 14.14 9.35

OX3 9.25 46.578 0.5 16.27 10.76 11.50 7.61

OX4 9.25 46.578 0.5 16.27 10.76 11.50 7.61

Ống chính

OC1 1.875 37.08207 0.5 5.33 2.24

14.70

3.77 1.58

10.39

OC2 1.875 37.08207 0.5 5.33 2.24 3.77 1.58

OC3 1.875 37.08207 0.5 5.33 2.24 3.77 1.58

OC4 1.875 37.08207 0.5 5.33 2.24 3.77 1.58

OX1 1.875 37.08207 0.5 3.43 1.44 2.43 1.02

OX2 1.875 37.08207 0.5 3.43 1.44 2.43 1.02

OX3 1.875 37.08207 0.5 3.43 1.44 2.43 1.02

OX4 1.875 37.08207 0.5 3.43 1.44 2.43 1.02

Tổng Q 1322.95 925.07

Tổng M 9243.1 6535.8

Ta tiến hành đưa tải trọng gió về nút như sau :- Thành phần lực ngang + Đối với hướng NE : Qx = 1322.95/4 = 330.7 KN ; Qy = 0+ Đối với hướng N : Qx = 925.07*sin(45°)/4 = 163.53 KN ;

41

Qy = 925.07*cos(45°)/4=163.53 KN

- Thành phần lực đứng : Kích thước đỉnh là 16 x22 m nên ta có :+ Đối với hướng NE : Qz = M/(4*8) = 288.8 KN+ Đối với hướng N : Qz = M*sin(45°)/32 = 144.42 KN Trong tính toán trên, sẽ có 2 nút chịu nén, 2 nút chịu kéo do thành phần Q z của

gió.

4.8. Tải trọng sóng và dòng chảy

- Tác động của dòng chảy lên công trình được biểu diễn bởi yếu tố vận tốc. Vận tốc dòng chảy, trong thực tế tính toán được xem là một đại lượng không thay đổi theo thời gian. Vì vậy khi chỉ có tác động của dòng chảy (không kể sóng) thì tải trọng do dòng chảy gây ra được coi là tải trọng tĩnh. Khi tính đồng thời tác động của sóng và dòng chảy, thì ảnh hưởng của dòng chảy được bổ sung vào thành phần vận tốc của tải trọng sóng. Vì thành phần tải trọng do vận tốc gây ra có chứa bình phương vận tốc, nên không thể tính tải trọng sóng và dòng chảy theo phương pháp cộng tác dụng, mà phải tính đồng thời.

- Tải trọng sóng được đặc trưng bởi thành phần vận tốc và gia tốc phần tử nước, phần tử nước ảnh hưởng đến cả sóng và dòng chảy, mặt khác phương trình Morison tỉ lệ với bình phương vận tốc phần tử nước (sóng dòng chảy có vận tốc và gia tốc là thành phần phi tuyến, nên không thể cộng tác dụng được, nên trong tính toán ta tính chung cả sóng và dòng chảy.

- Tác động của sóng lên công trình biển là thành phần chủ yếu trong tất cả các loại tải trọng.

- Công trình biển cố định bằng thép kết cấu kiểu Jacket là công trình có kích thước

nhỏ, có D/L<0.2 nên tải trọng của sóng và dòng chảy tác động lên công trình mà cụ thể là các thanh được tính toán theo công thức Morison dạng chuẩn tắc.

Để tổng quát cho thuật toán ta xét một thanh xiên bất kì trong hệ tọa độ xyz như sau:

42

z

y

xq

j

v

v

n

t

Hình 4.1. Sơ đồ tính toán tải trọng sóng

- Phương tình Morison tính toán tải trọng sóng và dòng chảy tại độ sâu z, và tai thời điểm t bất kỳ có dạng :

Trong đó :

+ Vdc : Vận tốc dòng chảy ở độ sâu z+ Vsx , asx : Vận tốc và gia tốc theo phương x tại độ sâu z , được xác định theo lý

thuyết sóng được chọn.+ Cd , CI : Hệ số cản vận tốc và hệ số cản quán tính, phụ thuộc vào hình dạng kết cấu

và bề mặt trơn nhẵn của kết cấu.+ D : Đường kính của thanh+ A : Diện tích mặt cắt ngang thanh.

Tính tải trọng sóng và dòng chảy theo hai hướng tác dụng với số liệu:

+ Số liệu của sóng với chu kỳ lặp 100 năm .

Hướng N NEH (m) 10.8 16.1T (s) 10.3 14.1

Vận tốc dòng chảy mặt lớn nhất tương ứng với hướng sóng tính toán

43

Các thông sốHướng sóngN NE

Vận tốc (cm/s) 93 131Hướng (độ) 240 241

+ Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất tương ứng với hướng sóng tính toán


N NEVận tốc (cm/s) 68 111

Hướng (độ) 2 301

Để tính toán tải trọng sóng và dòng chảy ta sử dụng chương trình SAP2000 để tính toán.

Ta thu được phản lực tải liên kết ngàm như sau :- Hướng NE :

Joint OutputCase F1 F2 F3 M1 M2 M3Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m13 Song NE 1905.37 -664.59 -6139.45 -179.71 7273.02 -916.3316 Song NE 1952.18 1082.53 -6702.06 -1959.63 7223.69 645.2017 Song NE 1100.75 94.64 1275.53 -314.33 6591.97 -571.9547 Song NE 1086.64 310.90 517.00 -1625.58 6504.85 621.64

Từ đó ta có tổng tải trọng sóng tác dụng lên công trình :

Fx = 6044.94 KN , Fy = 823.48 KN , Fz = 11048.99 KN.

- Hướng N :

Joint OutputCase F1 F2 F3 M1 M2 M3Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m

13 Song N 866.68 -880.78-

4502.67 2050.12 2224.77 -20.66

16 Song N 785.92 323.12-

3325.92 496.18 2436.57 316.2417 Song N 196.81 -609.93 - 2001.29 1393.73 -81.25

44

1778.8047 Song N 241.93 72.47 -695.25 489.39 1653.02 79.21 Từ đó ta có tổng tải trọng sóng tác dụng lên công trình theo hướng N :

Fx = 2091.34 KN , Fy = 1095.11 KN , Fz = 10302.63 KN

Vận tốc và gia tốc phần tử nước tại các nút của công trình trình bày trong phần phụ lục:

4.9. Tổ hợp tải trọng

4.9.1. Hệ số tổ hợp tải trọng

- Trong cùng một thời điểm, công trình có thể chịu nhóm các tổ hợp tải trọng khác nhau tác dụng lên nó, điều này phụ thuộc vào từng loại tải trọng trong nhóm, từng loại tải trọng dựa vào các khả năng xảy ra đồng thời hay không đồng thời của các tải trọng. Dựa trên đánh giá độ tin cậy, người ta đưa ra các tổ hợp tải trọng. Theo tiêu chuẩn API các hệ số tổ hợp đều lấy bằng 1. Do tiêu chuẩn API là tiêu chuẩn thiết kế theo điều kiện về giới hạn bền, hệ số an toàn đã nằm trong ứng suất cho phép, nên người ta cho phép lấy hệ số tổ hợp là lớn nhất, và bằng 1.

4.9.2. Các tổ hợp tải trọng

Các trường hợp tải trọng:

- Tải trọng bản thân: BT- Tải trọng thượng tầng: TT- Tải trọng hà bám: HABAM- Tải trọng gió: GIO NE và GIO N- Tải trọng sóng và dòng chảy: hướng NE (SONG NE) và hướng N (SONG N)- Tải trọng đẩy nổi: ĐN

Ta có các tổ hợp tải trọng để tính toán như sau:

Tổ hợp 1: BT +TT + HABAM + kd.SONG NE + GIO NE + ĐẨY NỔI

Tổ hợp 2: BT +TT + HABAM + kd.SONG N + GIO N + ĐẨY NỔI

45

CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CẤU KIỆN

5.1. Nội lực của các thanh

Dưới đây là biểu đồ nội lực lấy từ SAP2000Kết quả cụ thể được thể hiện trong phụ lục kiểm tra thanh và nút

5.1.1. Tổ hợp 1: Hướng sóng NE

Sau khi giải bằng chương trình SAP2000 ta thu được nội lực của từng phần tử bao gồm M33 , M22 , V2 , V3 , N của tổ hợp 1 và tổ hợp 2 . Nội lực của 1 số phần tử như sau :

- Tổ hợp theo hướng N :

Frame Station P V2 V3 T M2 M3Text m KN KN KN KN-m KN-m KN-m

4 0 -12453.92 2.92 -209.52 -10.51 -612.23 154.25

414.0698

3 -13465.96 88.75 -193.05 -10.51 2212.76 -487.369 0 -516.80 -15.92 6.81 20.73 93.67 -29.07

920.8964

7 -482.41 19.49 8.53 20.73 -45.66 -66.8413 0 -853.59 -15.35 -10.88 -19.04 -53.11 -50.14

1320.8964

7 -887.98 17.18 -3.75 -19.04 94.76 -62.9916 0 -12793.80 -53.51 198.23 36.16 586.98 60.23

1614.0698

3 -13805.85 51.48 190.99 36.16-

2141.71 74.87

19 0 -6166.27 769.18 -603.32 -14.23-

1700.38 2145.6019 8.58458 -6780.73 856.08 -603.32 -14.23 3478.83 -4830.45

21 0 -15698.17 68.27 -983.73 15.53-

2688.99 111.7721 8.54239 -16312.63 129.71 -983.73 15.53 5714.39 -733.8622 0 -16067.23 110.20 1013.98 6.16 5887.63 668.72

22 8.54239 -15452.78 171.64 1013.98 6.16-

2774.17 -535.0854 0 -145.69 -0.22 0.42 12.16 0.85 -23.4854 15.45 -145.69 -12.75 1.25 12.16 -7.53 76.69

46

62 0 -6477.80 96.21 129.22 37.25 1363.75 1732.24

6214.1393

1 -5465.75 230.12 130.89 37.25 -469.96 -570.32

- Tổ hợp theo hướng NE :

Frame Station P V2 V3 T M2 M3Text m KN KN KN KN-m KN-m KN-m

4 0.00 -14859.45 -63.62 -434.92 -62.65 -1215.06 50.454 14.07 -15871.50 55.79 -364.02 -62.65 4388.53 107.289 0.00 -805.34 -9.54 -33.81 38.85 41.23 -29.109 20.90 -770.95 5.07 66.30 38.85 -252.52 -20.14

13 0.00 -226.48 -28.44 -58.62 -39.33 -220.77 -110.3413 20.90 -260.87 23.41 30.49 -39.33 39.90 -25.4516 0.00 -15073.45 24.85 437.91 28.81 1219.58 227.1116 14.07 -16085.49 105.29 366.18 28.81 -4418.29 -683.99

19 0.00 -2683.461267.8

7-

1488.05 153.90 -4077.09 3546.81

19 8.58 -3297.921354.7

7-

1488.05 153.90 8697.16 -7710.30

21 0.00 -19230.87 -242.85-

1993.33 -12.73 -5467.33 -741.49

21 8.54 -19845.33 -181.41-

1993.33 -12.7311560.4

5 1070.60

22 0.00 -19050.20 -146.65 1979.22 -45.3911478.7

1 -869.3122 8.54 -18435.75 -85.20 1979.22 -45.39 -5428.56 120.9754 0.00 -257.70 1.48 35.01 28.37 114.91 -29.7054 15.45 -257.70 -11.04 -21.91 28.37 13.72 44.1362 0.00 -3687.40 174.82 262.17 146.76 3412.55 2856.4862 14.14 -2675.35 377.09 368.48 146.76 -1025.56 -1031.62

Ta thấy rằng do hướng NE là hướng sóng chủ yếu , có chiều cao sóng lớn nhất nên gây ra nội lực lớn hơn sóng hướng N.

47

Ngoài ra ta còn thu được chuyển vị tại các nút của công trình . Ở đây sẽ trình bày chuyển vị tại các nút tại đỉnh khối chân đế.

Joint Tổ hợp U1 U2 U3 R1 R2 R3Text Text m m m Radians Radians Radians

48 COMB1N -0.030765 0.000233 -0.014051 0.000214 -0.00024

0.00035

48 COMB2NE

-0.054697 -0.00233 -0.015533 0.000106 -0.00044

0.000202

51 COMB1N -0.030816 0.000091 -0.013362 -0.000026 -0.00024

-0.00017

51 COMB2NE

-0.054409 -0.002452 -0.015756 -0.000124 -0.00044

-0.00029

52 COMB1N -0.0308 0.000322 -0.011036 0.000196 -0.00019

0.000232

52 COMB2NE

-0.054716 -0.002564 -0.010409 0.000058 -0.00041

0.000823

101 COMB1N -0.030846 0.000164 -0.010388 -0.00001 -0.00019

-0.0004

101 COMB2NE

-0.054431 -0.002708 -0.01069 -0.000079 -0.00041

-0.00078

Nhận xét : Chuyển vị tại các nút đỉnh rất bé, chủ yếu chuyển vị theo phương x cũng là phương tác động chủ yếu của sóng. Nếu với kết cấu được xem như 1

conson thì chuyển vị cho phép là , với l = 55.5m thì [] = 0.139m. Vậy cái giá trị trên thỏa mãn điều kiện

48

5.2. KIỂM TRA CẤU KIỆN THANH

5.2.1. Kiểm tra thanh chịu kéo

Ứng suất cho phép trong thanh tiết diện vành khuyên quy định theo API RP 2A-WSD, theo đó ta có :

Trong đó :

- A : Diện tích tiết diện (m2)- D : Đường kính của thanh (m)- t : Bề dày thanh (m)- N : Lực dọc (kéo) trong thanh (KN)- fa : Ứng suất pháp do kéo (KN/m2)- Fa : Ứng suất cho phép khi chịu kéo (KN/m2)- Fy : Giới hạn chảy dẻo của thép chế tạo thanh, với API-5L-X65 có Fy =345000

Kn/m2.

5.2.2. Kiểm tra thanh chịu nén

Ta thấy rằng, các phần tử chế tạo ống đều có tỷ số D/t ≤ 60 , nên khả năng mất ổn định tổng thế lớn hơn mất ổn định cục bộ, do vậy ta chỉ xét khả năng mất ổn định tổng thể.

- Ứng suất cho phép ổn định tổng thể Fa được xác định theo công thức AISC cho các phần tử có tỷ số D/t 60:

Fa =.

.8

)/.(

8

)/(3

3

5

.2

)/(1

3

3

2

2

cC

yC

C

rlk

C

rkl

FC

rkl

với kl/r < Cc

Fa= 22

/23

12

rkl

E

với kl/r ≥ Cc

Trong đó:

-- E : Modul đàn hồi (kN/m2).- k : Hệ số phụ thuộc vào liên kết ở hai đầu của phần tử, lấy k = 0.8 với tất cả phần

tử- r : Bán kính quán tính (m).

49

- L : Chiều dài phần tử (m).- Fy : Giới hạn chảy của vật liệu (kN/m2).

5.2.3. Kiểm tra thanh chịu uốn

Ứng suất do uốn cho phép Fb được xác định theo công thức:

Fb = 0.75Fy với yFt

D 1500

Fb =y

y FtE

DF.

.

.74.184.0

với yF

1500

< t

D

yF

3000

.

Fb =y

y FtE

DF.

.

.58.072.0

với yF

3000

< t

D

300 .

- Các ống được lấy để kiểm tra đều có yF

3000

< t

D

300 , nên Fb được tính theo công thức số 3.

- Các phần tử chịu 2 mômen là M22 và M33 nên chịu uốn xiên, khi đó ứng suất sinh ra do uốn xiên được xác định theo công thức :

- Với các ống tiét diện vành khuyên thì Ix = Iy = I , tính toán ứng suất max tại mép ngoài của tiết diện nên yk = xk = D/2, do đó :

5.2.4. Kiểm tra thanh chịu xoắn

Ứng suất cho phép khi chịu xoắn :Fvt= 0,4.Fy.

Ứng suất do mômen xoẵn Mt

(kN/m2)Trong đó

- Ip : Mômen quán tính độc cực, với tiết diện vành khuyên

50

- Mt : Mômem xoắn

5.2.5. Kiểm tra thanh chịu cắt

Ứng suất cho phép khi chịu cắt : FV = 0.4.Fy (kN/m2)

Ứng suất do lực cắt :

fy = A

V

5.0 (kN/m2)Trong đó:

- A : Là diện tích mặt cắt (m2)- V : lực cắt lớn nhất , tức là V = max ( V2 , V3 )

5.2.6. Kiểm tra thanh chịu tổ hợp nén và uốn

Điều kiện kiểm tra như sau:

- Điều kiện ứng suất trong thanh phải thỏa mãn đồng thời 2 công thức sau:

.0,1

.1'

22

be

a

bybxm

a

a

FF

f

ffC

F

f

Khi fa/Fa < 0,15, thì có thể thay thế hai công thức trên bằng công thức sau.

b

bzby

a

a

F

ff

F

f22

1,0

Trong đó:

- Fa : Ứng suất nén cho phép do lực dọc được tính theo điều kiện ổn định tổng thể.- fbx , fby : Ứng suất do moment uốn M2 và M3 , trong và ngoài mặt phẳng gây ra.

Ta có thể tính fbx , fby như sau :

- fa : Ứng suất trong thanh do lực nén (N ) gây ra.- Cm được lấy phụ thuộc vào dạng liên kết của các phần tử và có các phương án

sau :

51

+ Cm =0.85

+ Cm = 0.6 – 0.4

2

1

M

M

, nhưng không nhỏ hơn 0.4, không lớn hơn 0.85.

+ Cm = 1 – 0.4

'e

a

F

F

, hoăc 0.85 lấy giá trị nhỏ hơn.Ở đây ta lựa chọn Cm = 0.85 cho tất cả các nút.

- Fb : Ứng suất cho phép khi thanh chịu uốn - Fy : Giới hạn chảy của vật liệu

- Fe’ được xác định theo công thức :

5.2.7. Kiểm tra thanh chịu tổ hợp kéo và uốn

Điều kiện kiểm tra như sau:

Trong đó:

- fa : Ứng suất do lực kéo gây ra.

- fbx , fby : Ứng suất do uốn gây ra

5.3. KIỂM TRA NÚT

Ứng suất chọc thủng tại nút tính như sau:

Vp = .f.sin.

Trong đó:

- : Góc hợp bởi ống chính và ống nhánh.- f : ứng suất dọc trục, ứng suất uốn trong mặt phẳng và ngoài mặt phẳng trong ống

nhánh - = t/T với T là bề dày ống chính, t là bề dày ống nhánh.

Ứng suất chọc thủng cho phép:

52

Vpa = Qq. Qf. .6,0ycF

Trong đó:

- Fyc: giới hạn chảy của vật liệu thanh chủ.

- γ = T

D

2 ( D là đường kính ngoài của ống chính )- Qq : hệ số kể đến ảnh hưởng của loại tải trọng và cấu tạo hình học.- Qf : hệ số kể đến sự xuất hiện ứng suất dọc trục danh nghĩa trong ống chính.

Qf = 1- .γ.A2 .

Trong đó:

- = 0.03 đối với ứng suất dọc trục của ống nhánh.- = 0.045 đối với ứng suất uốn trong trong mặt phẳng ống nhánh.- = 0.021 đối với ứng suất uốn nằm ngoài mặt phẳng ống nhánh.

A = yc

OPBIPBAX

F

fff

.6.0

222

- OPBIPBAX f,f,f : ứng suất dọc trục, ứng suất uốn trong mặt phẳng và uốn ngoài mặt phẳng ống chính.

- Qf = 1.0 khi tất cả ứng suất thớ ngoài của ống chính là ứng suất kéo.- Qq được tra trong bảng 4.3.1.1 tiêu chuẩn API

Để thanh không bị chọc thủng phải thỏa mãn đồng thời 2 bất phương trình sau:

1

22

outppa

p

inppa

p

V

V

V

V

.

1arcsin2

22

outppa

p

inppa

p

AXpa

p

V

V

V

V

V

V

.

Kết quả tính toán kiểm tra trình bày trong phần phụ lục:

54

CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ NỀN MÓNG

6.1. Sơ đồ tính toán

Xét sơ đồ chịu tải của cọc trong đất như sau :

Hình 6.1. Sơ đồ chịu tải của cọc trong đất

Chiều dài thực tế làm việc của cọc trong đất được tính bằng phần chiều dài của cọc trừ đi phần Z0 là phần chiều dài cọc không làm việc do kể đến:

- Vùng đất mặt bị phá hoại do quá trình thi công hoặc do tác dụng của tải trọng ngang.

- Hiện tượng xói mòn.

Trong đồ án Z0 được lấy như sau: Z0 = 6Dcọc

6.2. Sức chịu tải của cọc chịu nén

Sức chịu tải tổng thể của cọc chịu nén :

Trong đó :

- Q : Sức chịu tải của cọc chịu nén

55

- Qmsn : Sức kháng bên sinh ra do ma sát giữa đất và phần bên ngoài cọc được xác định theo công thức :

Với :

+ : Ma sát đơn vị của thành ngoài cọc trong lớp đất thứ i

+ : Diện tích chịu ma sát bên của cọc trong phân tố đất thứ i- Qmc : Sức kháng mũi cọc được xác định theo công thức :

Trong đó:

+ Anc : Diện tích mặt cắt ngang cọc+ D, t : Đường kính và chiều dày của cọc+ q : Sức kháng mũi cọc- Qld : Sức kháng mũi của lõi đất nằm trong cọc, nếu cọc bịt đầu, lõi đất dịch chuyển

cùng cọc.

Trong đó :

+ Aloi : Diện tích mặt cắt ngang của phần lõi đất nằm trong cọc- Qmst : Sức kháng bên sinh ra do ma sát giữa lõi đất trong cọc với cọc, nó chỉ xuất

hiện khi lõi đất không dịch chuyển cùng cọc, hay cọc hở đầu, được xác định theo công thức :

Trong đó :

+ : Ma sát bên đơn vị giữa lõi đất và cọc trong phân tố thứ i

+ : Diện tích của cọc chịu ma sát giữa lõi đất và cọc trong phân tố thứ i- W’: Trọng lượng của cọc có kể đến đẩy nổi, được xác định theo công thức :

56

Trong đó :

+ thép : Trọng lượng riêng của thép làm ống

+ n : Trọng lượng riêng của nước+ L : Chiều dài phân đoạn thứ i

6.3. Sức chịu tải của cọc chịu kéo

Sức chịu tải tổng thể của cọc chịu kéo:

Trong đó :

- Qmsn : Sức kháng bên sinh ra do ma sát giữa đất và diện tích bên ngoài cọc- W’’ : Trọng lượng cọc và đất trong cọc đã tính đến đẩy nổi, được xác định theo

công thức :

6.4. Tính toán xác định chiều dài cọc

6.4.1. Lực ma sát giữa đơn vị giữa cọc và đất nền

Đối với đất dính :

f = . uC

Trong đó:+ : hệ số không thứ nguyên.

+ uC : cường độ kháng nén không thoát nước.

được xác định theo công thức sau:

= .2

1

(nếu 1.0)

57

= 4.2

1

(nếu >1.0) Điều kiện khống chế < 1 (nếu >1 thì lấy =1)Giá trị của được tính như sau:

= 'v

uC

Với 'v là ứng suất hiệu quả tại điểm đang xét, được xác định theo công thức

'v = dn.hi

Trong đó:

+'v : là áp lực đất hiệu quả tại điểm tính toán.

+ dn : trọng lượng riêng đẩy nổi của đất.+ hi : chiều dày lớp đất thứ i. Với đất dính thì ma sát đơn vị trong thành cọc và ngoài thành cọc bằng nhau

(fi=f0). Với đất rời :

f = k. 'v .tg

Trong đó :

+ k : hệ số áp lực ngang của đất vào cọc, với cọc đóng không bịt đầu k = 0.8 ; với cọc đóng bịt đầu k = 1.

+'v : áp lực hiệu quả tại điểm đang xét.

+ : góc ma sát giữa thành cọc và đất.

Có thể tính sơ bộ : =05 ( : là góc ma sát trong của đất ).

6.4.2. Lực kháng mũi đơn vị tại đầu cọc

Đối với đất dính:

q= 9. uC

Trong đó:

+ uC : cường độ kháng nén không thoát nước. Đối với đất rời:

q='v .Nq

Trong đó:+ Nq: Hệ số không thứ nguyên phụ thuộc

58

Ta nhận thấy rằng, các lớp đất trong đồ án này đều là đất dính nên ta sẽ sử dụng công thức cho đất dính để tính toán.

6.4.3. Sức chịu tải chịu hạn

Khi thiết kế cọc, tiêu chuẩn API yêu cầu có 1 hệ số an toàn, tùy thuộc vào điều kiện môi trường và công nghệ khai thác ta có :

STT Tổ hợp Fs

1 Tổ hợp môi trường cực đại 1.52 Tổ hợp khi khoan và môi trường cực đại cho phép 23 TT môi trường cực đại và tải trọng thượng tầng nhỏ nhất 1.5

Khi đó chiều dài cọc được xác định dựa trên Qtt , mà

, với Fs = 1.5

Kết quả tính toán được trình bày ở phần phụ lục.

59

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN Thông số vận tốc, gia tốc của phần tử nước ứng với hướng sóng NE- Tại thời điểm t = 0

Z Hwave V Hcurr V Htotal V Hwave A Vwave V Vwave A P

m m/sec m/sec m/sec m/sec2 m/sec m/sec2 KN/m2

52.40 6.59 1.15 7.75 0.00 0.00 3.59 0.00

51.05 6.33 1.14 7.47 0.00 0.00 3.40 9.69

49.71 6.08 1.13 7.21 0.00 0.00 3.23 20.41

48.37 5.85 1.11 6.96 0.00 0.00 3.06 31.22

47.03 5.62 1.10 6.72 0.00 0.00 2.90 42.13

45.69 5.41 1.08 6.49 0.00 0.00 2.75 53.14

44.35 5.21 1.07 6.27 0.00 0.00 2.61 64.25

43.00 5.02 1.05 6.07 0.00 0.00 2.47 75.46

41.66 4.84 1.03 5.87 0.00 0.00 2.34 86.77

40.32 4.67 1.01 5.68 0.00 0.00 2.22 98.17

38.98 4.50 0.99 5.50 0.00 0.00 2.10 109.67

37.64 4.35 0.97 5.32 0.00 0.00 1.99 121.27

36.30 4.21 0.95 5.16 0.00 0.00 1.88 132.96

33.27 3.91 0.90 4.81 0.00 0.00 1.65 159.65

30.25 3.65 0.85 4.50 0.00 0.00 1.45 186.79

27.22 3.42 0.80 4.21 0.00 0.00 1.26 214.37

24.20 3.22 0.74 3.96 0.00 0.00 1.08 242.37

21.17 3.05 0.68 3.73 0.00 0.00 0.92 270.76

18.15 2.91 0.62 3.53 0.00 0.00 0.77 299.53

15.12 2.79 0.56 3.35 0.00 0.00 0.63 328.67

12.10 2.69 0.50 3.19 0.00 0.00 0.50 358.17

9.07 2.62 0.43 3.05 0.00 0.00 0.37 388.01

6.05 2.57 0.37 2.94 0.00 0.00 0.24 418.19

3.02 2.54 0.31 2.84 0.00 0.00 0.12 448.70

0.00 2.53 0.24 2.77 0.00 0.00 0.00 479.54

60

- Tại thời điểm t = T/4


m m/sec m/sec m/sec m/sec2 m/sec m/sec2KN/m2

40.88 -0.67 1.16 0.50 1.94 3.24 -0.65 0.00

40.32 -0.65 1.15 0.50 1.92 3.18 -0.63 4.71

38.98 -0.60 1.13 0.53 1.87 3.04 -0.58 19.80

37.64 -0.56 1.11 0.55 1.82 2.90 -0.54 34.79

36.30 -0.52 1.09 0.57 1.77 2.77 -0.50 49.69

33.27 -0.44 1.04 0.60 1.67 2.48 -0.42 82.97

30.25 -0.38 0.99 0.61 1.58 2.20 -0.35 115.88

27.22 -0.33 0.93 0.60 1.50 1.94 -0.29 148.48

24.20 -0.28 0.86 0.58 1.43 1.70 -0.24 180.81

21.17 -0.24 0.79 0.55 1.36 1.46 -0.20 212.90

18.15 -0.21 0.72 0.51 1.31 1.23 -0.16 244.79

15.12 -0.19 0.65 0.46 1.27 1.02 -0.13 276.51

12.10 -0.17 0.57 0.40 1.23 0.80 -0.10 308.07

9.07 -0.16 0.49 0.33 1.20 0.60 -0.07 339.49

6.05 -0.15 0.41 0.26 1.18 0.40 -0.05 370.79

3.02 -0.14 0.32 0.18 1.17 0.20 -0.02 401.96

0.00 -0.14 0.24 0.10 1.17 0.00 0.00 433.02

61

- Tại thời điểm t = 3T/4



40.88 -0.67 1.16 0.50 -1.94 -3.24 -0.65 0.00

40.32 -0.65 1.15 0.50 -1.92 -3.18 -0.63 4.71

38.98 -0.60 1.13 0.53 -1.87 -3.04 -0.58 19.80

37.64 -0.56 1.11 0.55 -1.82 -2.90 -0.54 34.79

36.30 -0.52 1.09 0.57 -1.77 -2.77 -0.50 49.69

33.27 -0.44 1.04 0.60 -1.67 -2.48 -0.42 82.97

30.25 -0.38 0.99 0.61 -1.58 -2.20 -0.35 115.88

27.22 -0.33 0.93 0.60 -1.50 -1.94 -0.29 148.48

24.20 -0.28 0.86 0.58 -1.43 -1.70 -0.24 180.81

21.17 -0.24 0.79 0.55 -1.36 -1.46 -0.20 212.90

18.15 -0.21 0.72 0.51 -1.31 -1.23 -0.16 244.79

15.12 -0.19 0.65 0.46 -1.27 -1.02 -0.13 276.51

12.10 -0.17 0.57 0.40 -1.23 -0.80 -0.10 308.07

9.07 -0.16 0.49 0.33 -1.20 -0.60 -0.07 339.49

6.05 -0.15 0.41 0.26 -1.18 -0.40 -0.05 370.79

3.02 -0.14 0.32 0.18 -1.17 -0.20 -0.02 401.96

0.00 -0.14 0.24 0.10 -1.17 0.00 0.00 433.02

- Tại t = T

62



52.40 6.59 1.15 7.75 0.00 0.00 3.59 0.00

51.05 6.33 1.14 7.47 0.00 0.00 3.40 9.69

49.71 6.08 1.13 7.21 0.00 0.00 3.23 20.41

48.37 5.85 1.11 6.96 0.00 0.00 3.06 31.22

47.03 5.62 1.10 6.72 0.00 0.00 2.90 42.13

45.69 5.41 1.08 6.49 0.00 0.00 2.75 53.14

44.35 5.21 1.07 6.27 0.00 0.00 2.61 64.25

43.00 5.02 1.05 6.07 0.00 0.00 2.47 75.46

41.66 4.84 1.03 5.87 0.00 0.00 2.34 86.77

40.32 4.67 1.01 5.68 0.00 0.00 2.22 98.17

38.98 4.50 0.99 5.50 0.00 0.00 2.10 109.67

37.64 4.35 0.97 5.32 0.00 0.00 1.99 121.27

36.30 4.21 0.95 5.16 0.00 0.00 1.88 132.96

33.27 3.91 0.90 4.81 0.00 0.00 1.65 159.65

30.25 3.65 0.85 4.50 0.00 0.00 1.45 186.79

27.22 3.42 0.80 4.21 0.00 0.00 1.26 214.37

24.20 3.22 0.74 3.96 0.00 0.00 1.08 242.37

21.17 3.05 0.68 3.73 0.00 0.00 0.92 270.76

18.15 2.91 0.62 3.53 0.00 0.00 0.77 299.53

15.12 2.79 0.56 3.35 0.00 0.00 0.63 328.67

12.10 2.69 0.50 3.19 0.00 0.00 0.50 358.17

9.07 2.62 0.43 3.05 0.00 0.00 0.37 388.01

6.05 2.57 0.37 2.94 0.00 0.00 0.24 418.19

3.02 2.54 0.31 2.84 0.00 0.00 0.12 448.70

0.00 2.53 0.24 2.77 0.00 0.00 0.00 479.54

Vận tốc và gia tốc phần tử nước theo hướng N - Tại thời điểm t = 0

Z Hwave V Hcurr V Htotal V Hwave A Vwave V Vwave A Pr

63


48.74 5.05 0.49 5.54 0.00 0.00 3.65 0.00

47.84 4.83 0.46 5.29 0.00 0.00 3.47 6.91

46.94 4.63 0.43 5.05 0.00 0.00 3.31 13.98

46.04 4.43 0.39 4.82 0.00 0.00 3.16 21.10

45.14 4.24 0.36 4.60 0.00 0.00 3.01 28.29

44.24 4.06 0.33 4.39 0.00 0.00 2.87 35.53

43.34 3.88 0.30 4.18 0.00 0.00 2.73 42.84

42.44 3.72 0.26 3.98 0.00 0.00 2.61 50.21

41.54 3.56 0.23 3.79 0.00 0.00 2.49 57.63

40.64 3.41 0.20 3.61 0.00 0.00 2.37 65.12

39.74 3.27 0.16 3.44 0.00 0.00 2.26 72.66

38.84 3.14 0.13 3.27 0.00 0.00 2.15 80.27

37.94 3.01 0.10 3.10 0.00 0.00 2.05 87.93

34.78 2.60 -0.02 2.58 0.00 0.00 1.73 115.30

31.62 2.25 -0.13 2.13 0.00 0.00 1.46 143.32

28.46 1.96 -0.23 1.74 0.00 0.00 1.22 171.94

25.30 1.72 -0.32 1.40 0.00 0.00 1.02 201.11

22.13 1.52 -0.40 1.12 0.00 0.00 0.84 230.78

18.97 1.35 -0.48 0.88 0.00 0.00 0.69 260.91

15.81 1.22 -0.53 0.69 0.00 0.00 0.55 291.46

12.65 1.12 -0.58 0.54 0.00 0.00 0.42 322.39

9.49 1.04 -0.61 0.43 0.00 0.00 0.31 353.68

6.32 0.98 -0.62 0.36 0.00 0.00 0.20 385.31

3.16 0.95 -0.62 0.33 0.00 0.00 0.10 417.25

0.00 0.94 -0.61 0.33 0.00 0.00 0.00 449.51

- Tại thời điểm t = T/4

64



41.73 -0.15 0.52 0.36 2.40 3.32 -0.21 0.00

41.54 -0.15 0.48 0.33 2.38 3.29 -0.21 1.84

40.64 -0.14 0.44 0.31 2.28 3.14 -0.19 11.74

39.74 -0.13 0.41 0.28 2.19 3.01 -0.18 21.58

38.84 -0.12 0.37 0.25 2.10 2.87 -0.16 31.37

37.94 -0.11 0.33 0.22 2.02 2.75 -0.15 41.11

34.78 -0.08 0.20 0.12 1.75 2.34 -0.11 75.03

31.62 -0.06 0.06 0.00 1.52 1.99 -0.08 108.55

28.46 -0.04 -0.07 -0.11 1.33 1.68 -0.06 141.79

25.30 -0.03 -0.19 -0.23 1.17 1.41 -0.04 174.81

22.13 -0.02 -0.31 -0.33 1.04 1.17 -0.03 207.67

18.97 -0.02 -0.40 -0.42 0.93 0.96 -0.02 240.41

15.81 -0.01 -0.49 -0.50 0.84 0.77 -0.02 273.06

12.65 -0.01 -0.55 -0.56 0.77 0.59 -0.01 305.64

9.49 -0.01 -0.59 -0.60 0.71 0.43 -0.01 338.17

6.32 -0.01 -0.62 -0.63 0.68 0.28 -0.01 370.66

3.16 -0.01 -0.62 -0.63 0.65 0.14 0.00 403.11

0.00 -0.01 -0.61 -0.62 0.65 0.00 0.00 435.54

- Tại thời điểm t = 3T/4

65



37.94 -2.79 0.49 -2.30 0.00 0.00 -1.75 0.00

34.78 -2.44 0.34 -2.09 0.00 0.00 -1.51 38.73

31.62 -2.14 0.20 -1.94 0.00 0.00 -1.30 76.50

28.46 -1.88 0.05 -1.83 0.00 0.00 -1.10 113.42

25.30 -1.66 -0.10 -1.75 0.00 0.00 -0.93 149.59

22.13 -1.47 -0.23 -1.70 0.00 0.00 -0.78 185.13

18.97 -1.32 -0.35 -1.67 0.00 0.00 -0.64 220.10

15.81 -1.19 -0.45 -1.64 0.00 0.00 -0.52 254.58

12.65 -1.09 -0.53 -1.62 0.00 0.00 -0.40 288.62

9.49 -1.02 -0.58 -1.60 0.00 0.00 -0.29 322.26

6.32 -0.97 -0.61 -1.58 0.00 0.00 -0.19 355.52

3.16 -0.94 -0.62 -1.56 0.00 0.00 -0.10 388.44

0.00 -0.93 -0.61 -1.54 0.00 0.00 0.00 421.01

- Tại thời điểm t = T

66



48.74 5.05 0.49 5.54 0.00 0.00 3.65 0.00

47.84 4.83 0.46 5.29 0.00 0.00 3.47 6.91

46.94 4.63 0.43 5.05 0.00 0.00 3.31 13.98

46.04 4.43 0.39 4.82 0.00 0.00 3.16 21.10

45.14 4.24 0.36 4.60 0.00 0.00 3.01 28.29

44.24 4.06 0.33 4.39 0.00 0.00 2.87 35.53

43.34 3.88 0.30 4.18 0.00 0.00 2.73 42.84

42.44 3.72 0.26 3.98 0.00 0.00 2.61 50.21

41.54 3.56 0.23 3.79 0.00 0.00 2.49 57.63

40.64 3.41 0.20 3.61 0.00 0.00 2.37 65.12

39.74 3.27 0.16 3.44 0.00 0.00 2.26 72.66

38.84 3.14 0.13 3.27 0.00 0.00 2.15 80.27

37.94 3.01 0.10 3.10 0.00 0.00 2.05 87.93

34.78 2.60 -0.02 2.58 0.00 0.00 1.73 115.30

31.62 2.25 -0.13 2.13 0.00 0.00 1.46 143.32

28.46 1.96 -0.23 1.74 0.00 0.00 1.22 171.94

25.30 1.72 -0.32 1.40 0.00 0.00 1.02 201.11

22.13 1.52 -0.40 1.12 0.00 0.00 0.84 230.78

18.97 1.35 -0.48 0.88 0.00 0.00 0.69 260.91

15.81 1.22 -0.53 0.69 0.00 0.00 0.55 291.46

12.65 1.12 -0.58 0.54 0.00 0.00 0.42 322.39

9.49 1.04 -0.61 0.43 0.00 0.00 0.31 353.68

6.32 0.98 -0.62 0.36 0.00 0.00 0.20 385.31

3.16 0.95 -0.62 0.33 0.00 0.00 0.10 417.25

0.00 0.94 -0.61 0.33 0.00 0.00 0.00 449.51

Kiểm tra nút- Thông số ban đầu : Nội lực phân tử

67

Joint Frame Station OutputCase P V2 V3 T M2 M3Text Text m Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m

30

16 0.00 COMB1N -12793.80 -53.51 198.23 36.16 586.98 60.2316 14.07 COMB1N -13805.85 51.48 190.99 36.16 -2141.71 74.8716 0.00 COMB2NE -15073.45 24.85 437.91 28.81 1219.58 227.11

16 14.07 COMB2NE -16085.49105.2

9366.18 28.81 -4418.29 -683.99

98 0.00 COMB1N -2164.97 -43.30 1.60 6.27 31.94 -316.9598 12.26 COMB1N -2150.62 -25.31 2.57 6.27 3.84 102.6898 0.00 COMB2NE -3484.73 -64.96 13.52 -7.54 88.64 -575.2198 12.26 COMB2NE -3470.38 -64.94 6.57 -7.54 -37.06 208.06

100

240 0.00 COMB1N -341.69 -4.44 -24.01 0.67 -58.53 -18.03240 1.25 COMB1N -341.69 -2.71 -24.93 0.67 -27.94 -13.56240 0.00 COMB2NE 38.32 3.42 -73.84 8.28 -175.61 -12.86240 1.25 COMB2NE 38.32 4.61 -77.80 8.28 -80.83 -17.88243 0.00 COMB1N -974.51 -20.48 4.22 16.79 87.98 -66.83243 20.85 COMB1N -939.98 17.74 11.67 16.79 -60.73 -46.31243 0.00 COMB2NE -1495.55 -16.47 -11.25 39.74 102.23 -97.05243 20.85 COMB2NE -1461.01 2.56 39.80 39.74 -162.57 15.14

31

97 0.00 COMB1N 765.93 -31.79 2.04 -6.29 9.19 -77.2297 12.85 COMB1N 752.61 -13.62 0.84 -6.29 -11.24 214.4897 0.00 COMB2NE 2096.21 -68.49 8.26 -1.57 -9.65 -191.2597 12.85 COMB2NE 2082.89 -31.55 -4.18 -1.57 -39.76 460.6362 0.00 COMB1N -6477.80 96.21 129.22 37.25 1363.75 1732.24

62 14.14 COMB1N -5465.75230.1

2130.89 37.25 -469.96 -570.32

62 0.00 COMB2NE -3687.40174.8

2262.17

146.76

3412.55 2856.48

62 14.14 COMB2NE -2675.35377.0

9368.48

146.76

-1025.56 -1031.62

- Hướng NE :

68

Nút OC OXGóc g Loại

LKD T d t

NỘI LỰC ỐNG CHÍNH (KN, KN.m)

NỘI LỰC ỐNG NHÁNH (KN, KN.m)

độ m m m m m N M IPB M OPB N M IPB M OPB30 16 98 54 0.09 K 1.422 0.0302 0.812 0.0206 -16085.49 -683.99 -4418.29 -3484.73 -575.21 88.641100 240 243 42 0.12 K 0.914 0.0254 0.812 0.0206 38.32 -17.88 -80.83 -1495.55 -97.05 102.225

31 62 97 34 0.09 K 1.422 0.0302 0.812 0.0206 -3687.4 2856.48 3412.55 2096.21 -191.25 -9.649

Nút Góc 30 0.942 0.682 0.571 23.543100 0.733 0.811 0.888 17.99231 0.593 0.682 0.571 23.543

NútIc Ac In An f AX c f IPB c f OPB c Fyc f AX n f IPBn f OPBnm4 m2 m4 m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2

300.032

0 0.132 0.004 0.051121814.9

8 15202.5098202.3

0 34500068038.7

658202.3

6 8969.17

1000.007

0 0.071 0.004 0.051540.4252

1 1166.37 5273.83 34500029200.2

3 9820.4310343.6

7

310.032

0 0.132 0.004 0.05127924.54

7 63489.1075848.5

4 34500040928.1

619351.6

9 976.29

Nút HS A QfAX QfIPB Qf OPB Q Qg Qq AX Qq IPB Qq OPB30 0.759 0.593 0.389 0.715 1 1.547 2.243 4.893 2.543100 0.026 1.000 0.999 1.000 1.299 1.328 1.759 4.474 2.75931 0.497 0.826 0.739 0.878 1 1.547 2.243 4.893 2.543

69

Nút VpAX VpIPB VpOPB Vpa AX Vpa IPB V pa OPB ĐK1 ĐK2 KL30 37546.92 32118.74 4949.60 32469.85 46484.71 44403.76 0.490 1.650 NON100 15846.40 5329.36 5613.31 56199.73 142907.58 88158.49 0.005 0.329 OK31 15611.48 7381.44 372.39 45248.71 88296.79 54545.36 0.007 0.398 OK

Kết luận : Nút 30 không thỏa mãn điều kiện chọc thủng ( ống nhánh chọc thủng ống chính) do thanh 98 có lực dọc lớn nhất. Phương pháp để xử lý có thể gia cường thêm cho ống chính.

- Hướng N :

Nút OC OXGóc

g LOẠI LK

D T d tNỘI LỰC ỐNG CHÍNH (KN,

KN.m)NỘI LỰC ỐNG NHÁNH

(KN, KN.m)độ m m m m m N M IPB M OPB N M IPB M OPB

30 16 98 54 0.09 K 1.422 0.0302 0.812 0.0206 -13805.85 74.87 -2141.71 -2164.97 -316.95 31.94100 240 243 42 0.12 K 0.914 0.0254 0.812 0.0206 -341.69 -18.03 -58.53 -974.51 -66.83 87.98

31 62 97 34 0.09 K 1.422 0.0302 0.812 0.0206 -6477.80 1732.24 1363.75 765.93 -77.22 9.19

Nút Góc 30 0.942 0.682 0.571 23.543100 0.733 0.811 0.888 17.99231 0.593 0.682 0.571 23.543

NútIc Ac In An f AX c f IPB c f OPB c Fyc f AX n f IPBn f OPBnm4 m2 m4 m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2

300.032

00.132 0.004 0.051 104551.28 1664.02 47602.38 345000 42270.65 32070.95 3231.43

100 0.007 0.071 0.004 0.051 4818.768 1176.58 3818.73 345000 19027.07 6762.51 8902.28

70

0

310.032

00.132 0.004 0.051 49056.183 38501.38 30311.11 345000 14954.58 7813.62 929.87

Nút HS A QfAX QfIPB Qf OPB Q Qg Qq AX Qq IPB Qq OPB30 0.555 0.782 0.674 0.848 1 1.547 2.243 4.893 2.543100 0.030 1.000 0.999 1.000 1.299 1.328 1.759 4.474 2.75931 0.335 0.921 0.881 0.945 1 1.547 2.243 4.893 2.543

Nút VpAX VpIPB VpOPB Vpa AX Vpa IPB V pa OPB ĐK1 ĐK2 KL30 23326.89 17698.22 1783.25 42868.08 80507.43 52656.03 0.049 0.687 OK100 10325.62 3669.89 4831.09 56192.84 142881.31 88150.93 0.004 0.222 OK31 5704.22 2980.40 354.69 50446.96 105305.29 58670.80 0.001 0.132 OK

Tất cả các nút được kiểm tra đều thỏa mãn điều kiện chọc thủng, hướng sóng N tác động lên công trinhg ít hơn hướng sóng NE.

72

Kiểm tra phần tử thanh

Chú ý rằng theo API, khi tính toán với đầu vào là bão cực hạn, người ta cho phép giảm nội lực đi 30 %. Nếu sau khi áp dụng điều kiện trên mà phần tử vẫn không thỏa mãn điều kiện chịu nén uốn kết hợp, chịu cắt, chịu xoắn thì phải thay lại tiết diện và làm lại từ đầu, quá trình thiết kế như vậy lặp đi lặp lại tới khi nào đạt điều kiện tất cả các thanh đều an toàn.

thuyet minh ctb thep_nhom1_55ksct

Documents