đO án cô đinh 2

BỘ MÔN CTB-ĐÔBC GVHD: TH.S- BÙI THẾ ANH

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CỐ ĐỊ NH II
------ NHÓM 1------

Nhiệm vụ của đồ án : Thiết kế khối chân đế công trình biển trọng lực trong
giai đoạn khai thác.
I. GIỚ THIỆU ĐẶ ĐIỂM CÔNG TRÌNH
I C
Công trình biển trọng lực là loại công trình làm việc theo nguyên lý móng
nông, đứng ổn định trên mặt đáy biển nhờ trọng lượng bản thân và trọng
lượng công nghệ.
Mét trong nh÷ng -u ®iÓm næi bËt cña c«ng tr×nh biÓn
träng lùc lµ toµn bé (hoÆc phÇn lín) kÕt cÊu c«ng tr×nh
®-îc chÕ t¹o ë ven bê, sau ®ã lai d¾t c«ng tr×nh ra vÞ
trÝ x©y dùng ®¸nh ch×m, gi¶m thiÓu thêi gian thi c«ng
ngoµi kh¬i do vËy tr¸nh ®-îc nh÷ng rñi ro khi thi c«ng
dµi ngµy ë ngoµi kh¬i.
§Ó tËn dông ®-îc -u ®iÓm trªn ®©y, c¸c c«ng tr×nh
ph¶i ®-îc thiÕt kÕ sao cho tù næi æn ®Þnh trong qu¸
tr×nh lai d¾t tõ vÞ trÝ thi c«ng ven bê ®Õn n¬i x©y
dùng c«ng tr×nh. §Ó t¨ng æn ®Þnh cho c«ng tr×nh, th-êng
cÊu t¹o phÇn ®Õ lín ®Ó h¹ thÊp träng t©m c«ng tr×nh.
Träng t©m cµng thÊp th× c«ng tr×nh cµng æn ®Þnh.

Ngoài ra, bê tông còn là vật liệu rẻ tiền hơn thép, có thể sử dụng nguồn nhân
công địa phương. Khả năng chống ăn mòn xâm thực của môi trường mạnh như
nước biển tốt. Quá trình duy tu bảo dưỡng ít hơn so với công trình biển cố định
bằng thép. Có thể sử dụng các khoảng không gian ngầm trong công trình như các
silo.

Các nhước điểm mà công trình biển trọng lực là : - Kích thước trọng lượng
lớn dẫn đến tính linh hoạt kém. Đòi hỏi thi công trên bờ phải có ụ khô, cảng nước
sâu.

NHÓM 1 1


II. Ợ
ĐẶ ĐIỂM KHÍ TƯ NG HẢ VĂN, ĐỊ A CHẤ CÔNG TRÌNH.
C I T

1. Số liệu thủy triều và nước dâng tại vị trí xây dựng công trình.

Các thông số đề bài Đề 1

Hệ số điều chỉnh chiều cao sóng 0.4

Biên động triều lớn nhất d1 (m) 1.5

Nước dâng tương ứng với bão thiết kế d2 ( m ) 1

2. Độ sâu nước tại vị trí xây dựng công trình.

do = 21m

3. Số liệu về sóng.

Chu kỳ 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

NHÓM 1 2


1 Năm H, m 2.6 11.8 4.8 2.4 4.6 7.3 5.8 3.0

T, s 9.1 13.3 10.5 9.1 9.2 11.7 11.3 9.9

4. Số liệu về dòng chảy.

Vận tốc dòng chảy thiết kế với chu kỳ lặp 100 năm, tương ứng với các
hướng sóng.

Vận tốc dòng chảy mặt :-

C¸c th«ng H-íng sãng
sè N NE E SE S SW W NW

VËn tèc 93 137 100 173 224 181 178 12
(cm/s) 1

H-íng (®é) 24 242 277 41 68 79 78 13
0 4

Vận tốc dòng chảy đáy :

C¸c th«ng H-íng sãng
sè N NE E SE S SW W NW

VËn tèc 68 119 90 109 182 137 119 97
(cm/s)

H-íng (®é) 2 300 60 295 329 53 329 197

5. Số liệu về hà bám.
Ph¹m vi hµ b¸m tÝnh tõ mùc n-íc ChiÒu dµy hµ b¸m
thÊp nhÊt trë xuèng (mm)

NHÓM 1 3


Tõ mùc n-íc thÊp nhÊt (0m) ®Õn -4m 80mm

Tõ - 4m ®Õn -8m 87mm

Tõ -8m ®Õn -10m 100mm

Tõ -10m ®Õn ®¸y biÓn 70mm

Trọng lượng riêng hà bám : γ=1.6 T/m3

6. Số liệu về gió.

Vận tốc gió trung bình đo trong 3 giây với chu kỳ lặp 100 năm đo ở dộ cao 10m
so với mực nước chuẩn.

Chu kỳ lặp - năm N NE E SE S SW W NW

Vận tốc gió trung bình đo trong 2 phút

100 38.4 46.1 0.0 20.8 2.0 35.7 34.2 33.5

50 36.2 45.0 9.1 19.2 1.4 33.4 32.7 31.8

25 34.2 40.6 7.4 18.2 0.4 31.5 30.4 29.2

10 30.6 37.5 6.3 16.8 9.2 28.2 27.5 26.5

5 28.5 34.6 5.2 15.5 8.4 26.2 25.2 21.3

1 23.0 26.0 2.0 12.7 6.0 21.0 20.0 18.0


Vận tốc gió trung bình đo trong 1 phút

100 39.7 47.1 1.0 21.4 2.7 36.9 35.3 34.6

50 37.4 46.5 0.1 19.8 22.1 34.5 33.8 32.8

NHÓM 1 4


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

7. Số liệu về địa chất công trình.
Tªn líp ®Êt
Líp ®Êt Líp ®Êt Líp ®Êt
C¸c th«ng sè
sè 1 sè 2 sè 3

1 M« t¶ líp SÐt pha, SÐt mµu SÐt
®Êt tr¹ng x¸m pha,
th¸i vµng, tr¹ng
cøng tr¹ng th¸i
th¸i dÎo

NHÓM 1 5


cøng cøng

§é s©u ®¸y líp ®Êt
2 (tÝnh tõ ®¸y biÓn trë 7 20 Vô hạn
xuèng), m
3 §é Èm W, % 28,1 29,1 32,2

4 Khèi l-îng thÓ tÝch 1.93 1.91 1.91
3
tù nhiªn w, g/cm
5 Khèi l-îng thÓ tÝch 1.51 1.48 1.44
kh« c, g/cm3

6 Khèi l-îng riªng s, 2.71 2.70 2.71
g/cm3

7 §é lç rçng n, % 44.3 45.2 46.9

8 HÖ sè rçng tù nhiªn 0.795 0.824 0.882
eo

9 §é b·o hßa G, % 95.8 95.4 98.9

10 Giíi h¹n ch¶y WL, % 46.8 46.9 42.8

11 Giíi h¹n ch¶y WP, % 30.8 29.2 28.4

12 ChØ sè dÎo Ip, % 16.0 17.7 14.4

13 §é sÖt Is -0.17 -0.01 0.26

14 Lùc dÝnh kÕt C, 0.36 0.47 0.42
kG/cm2

15 Gãc ma s¸t 15002’ 13045’ 14035’

16 HÖ sè nÐn lón a1-2, 0.022 0.024 0.023
cm2/kG

NHÓM 1 6


17 M«®un tæng biÕn d¹ng 202.4 175.6 152.2
Eo, kG/cm2

III. ĐẶ ĐIỂM CÔNG TRÌNH.
C

1. Độ sâu nước và nước dâng.

Độ sâu nước tại vị trí xây dựng công trình: do = 21m

- Nước dâng do triều lớn nhất : d1 = 1.5m
- Nước dâng tương ứng với bão thiết kế : d2 = 1m
 Mực nước tính toán : d = do d1 d 2 = 21 + 1.5 + 1 = 23.5 (m).

Hệ số điều chỉnh chiều cao sóng : μ = 0.4

2. Hướng đặt công trình.

Công trình dạng trụ đỡ đứng với hình dáng trụ và đế móng là dạng tròn. Do
vậy việc lựa chọn hướng đặt cônh trình chủ yếu phụ thuộc vào hình dáng của kết
cấu thượng tầng để giảm thiểu tác động của môi trường. Tuy nhiên tải trọng môi
trường tác dụng lên thượng tầng chỉ là tải trọng gió mà chỉ chiếm khoảng 10 -
15% tổng tải trọng tác dụng lên công trình. Chính vì những lý do này mà việc lựa
chọn hướng đặt công trình biển bê tông trọng lực như thế nào cũng không quá
quan trọng miễn sao cho việc thi công thượng tầng càng dễ dàng càng tốt.

3. Mô tả kiến trúc công trình.
KiÕn tróc c«ng tr×nh gåm 5 phÇn chÝnh: Th-îng tÇng;
Kết cấu đỡ thượng tầng ; Trô ®ì; §Õ mãng; Ch©n khay.

Th-îng tÇng bao gåm :

- Khèi nhµ ë: Gåm nhµ ë cho 12 ng-êi, chøa c¸c thiÕt bÞ
®o khÝ t-îng h¶i v¨n. D¹ng nhµ h×nh b¸t gi¸c, trªn m¸i
lµ v-ên khÝ t-îng cã ®Æt c¸c dông cô ®o.

NHÓM 1 7


- Sµn chÞu lùc: §ì kÕt cÊu nhµ vµ trong lßng lµm bÓ
n-íc ¨n 50m3.

- Sµn c«ng t¸c: §ì nhµ vÖ sinh, kho chøa, gi¸ vµ xuång,
bÓ chøa dÇu, cÇu thang di déng.

Trô ®ì bao gåm:

- Trô lµm b»ng BTCT hoÆc BTCT¦ST tiÕt diÖn vµnh khuyªn.

- DÇm ®ì th-ìng tÇng.

§Õ mãng bao gåm:

- §Õ mãng lµ khèi BTCT hoÆc BTCT¦ST rçng víi mÆt b»ng
trßn hay vu«ng.

- HÖ thèng ch©n khay ch¹y vßng quanh ®Õ mãng.

- PhÝa trong ®Õ mãng cã c¸c hÖ dÇm s-ên BTCT hoÆc v¸ch
cïng víi b¶n ®¸y, b¶n n¾p, b¶n thµnh chia thµnh c¸c
khoang rçng.

( Víi ®å ¸n nµy, c«ng tr×nh coi nh- kh«ng cã thiÕt
bÞ cÆp tÇu.)

4. Trọng lượng phần thượng tầng và các thiết bị.
- Khèi nhµ ë = 70T, ho¹t t¶i = 2T, dù tr÷ l-¬ng thùc
thùc phÈm = 8T, n-íc ngät = 50T.

- HÖ thèng dÇm thÐp chÞu lùc ë sµn chÞu lùc = 38T.

NHÓM 1 8


- Sµn c«ng t¸c: nhµ vÖ sinh = 0,75T, kho = 1,45T, bÓ
chøa dÇu = 2,5T, träng l-îng b¶n th©n sµn c«ng t¸c =
11T.

5. Đặc trưng cơ học của vật liệu.
* ThÐp c-êng ®é cao cã c¸c ®Æc tr-ng c¬ lý:

- Khèi l-îng riªng t = 7850 kG/m3
- C-êng ®é tiªu chuÈn Rc = 17.000 kG/cm2
- C-êng ®é tÝnh to¸n R = 11.000 kG/cm2
- M« đun ®µn håi E = 2.000.000 kG/cm2
* ThÐp th-êng nhãm CI, CII, CIII...

* Bª t«ng:

- Víi cÊu kiÖn BTCT th-êng: BT m¸c # 400
- Víi cÊu kiÖn BTCT¦ST: BT m¸c # 500
IV. Ơ
PHƯ NG ÁN THI CÔNG DỰKIẾN.
1. Bước 1: chế tạo trên bờ trong ụ khô.

Toàn bộ phần đế móng BTCT và một phần của trụ BTCT được chế tạo trong ụ
khô. Sau khi chế tạo xong, tháo nước vào ụ để phần KCĐ đã chế tạo này tự nổi
được và kéo ra khu nước gần bờ để thi công tiếp bước hai.

2. Bước 2: Ghép phao phụ vào công trình (gần bờ).

Tại vị trí gần bờ, tiến hành gắn các phao phụ bằng thép vào Khối chân đế đã chế
tạo từ bước 1 để tăng tính nổi và ổn định của hệ Khối chân đế - phao phụ.

3. Bước 3: Chế tạo và lắp dựng hoàn chỉnh (ở gần bờ).
Tiếp tục chế tạo nốt phần trụ BTCT còn lại, đồng thời lắp khối thượng tầng
vào khối chân đế. Hệ khối chân đế và phao phụ phải đảm bảo tính nổi và tính

NHÓM 1 9


ổn định cho toàn bộ hệ thống công trình sau khi đã chế tạo và lắp dựng ở
bước 3 này.
4. Bước 4: Lai dắt ra vị trí xây dựng ngoài khơi.

Dùng các tàu kéo, lai dắt hệ khối chân đế - phao phụ - thượng tầng ra ngoài
khơi ( nơi vị trí sẽ cố định công trình).

5. Bước 5: San dọn nền và bơm nước đánh chìm công trình.

Tại vị trí cố định công trình, tiến hành công tác san dọn nền đất, sau đó bơm
nước vào khối chân đế để công trình từ từ hạ xuống. chú ý phao phụ lúc này
vẫn nổi trên mặt nước và có tác dụng định vị công trình, dẫn hướng cho công
trình từ từ hạ xuống đáy biển.

6. Bước 6: Hoàn chỉnh các hạng mục khác.

Sau khi công trình hạ xuống, tiến hành các công tác khác nhau như : bơm
phụt vữa bê tông vào khe giữa đáy móng và nền đất, dằn vật liệu vào khối
chân đế (nếu cần), tháo dỡ phao phụ ra khỏi công trình, hoàn tất các việc phụ
khác.

V. GIẢ PHÁP KẾT CẤ
I U.
1. Giải pháp kết cấu dầm đỡ thượng tầng.

- Kết cấu đỡ thượng tầng có dạng sàn phẳng được cấu tạo bằng thép hình, thép
ống hoặc BTCT.

- Vì công trình làm bằng BTCT nên chọn luôn cấu tạo của kết cấu đỡ thượng
tầng làm bằng BTCT đổ toàn khối. Với trụ đỡ có các dạng sau (Hình vẽ):

3 1
2
1

2 3

NHÓM 1 10


1. Dầm đỡ thượng tầng
2. Thành trụ đỡ
3. Giao giữa các dầm
2. Giải pháp kết cấu trụ đỡ.

Với kết cấu thượng tầng như đầu bài cho thì chỉ có một trụ đỡ.

- Trụ đỡ có tiết diện hình vành khuyên. Đối với tác dụng của môi trường
biển thì đây là tiết diện có lợi nhất về khả năng chịu lực, tác dụng của tải trọng lên
mọi phía của kết cấu là như nhau. Mặt khác ta có lợi dụng khoảng rỗng ở bên trong
của trụ đỡ để đặt các thiết bị khoan, ống khoan, làm cầu thang lên xuống và phục
vụ các hoạt động công nghệ khác.

- Trong trụ đỡ có các bản vách cách nhau một khoảng h(m), tạo độ cứng và
ổn định cho vách.

- Kích thước mặt cắt ngang và chiều dày của trụ đỡ có thể thay đổi.

- Việc thay đổi tiết diện kéo theo sự phức tạp trong thi công. Mà độ sâu nước
tại vị trí đặt công trình là 21 m, không quá lớn. Do vậy ta chọn tiết diện trụ không
đổi trên suốt chiều dài.

3. Giải pháp kết cấu móng.

Việc chọn kích thước đế móng phụ thuộc phần lớn vào phương pháp thi công
và các điều kiện về ổn định về khả năng tự nổi, điều kiện bền và biến dạng của

NHÓM 1 11


móng. Đế móng hình tròn, có thể là hình vuông, chữ nhật, đế hình vòm hoặc đế có
thể là tập hợp của các xi lô.

Néi dung thø 1: X©y dùng ph-¬ng ¸n
1. Xây dựng phương án kiến trúc.
1.1. Xác định chiều cao KCĐ.

Chiều cao KCĐ được xác định theo công thức:

Hcđ = do+d1+d2+µ.ε.Hmax+Δo

Trong đó:

Hcđ: Chiều cao KCĐ (tính từ mặt đáy biển đến mép dưới của kết cấu đỡ
thượng tầng)

do: độ sâu nước tại vị trí xây dựng

d1: biên độ triều

d2: biên độ nước dâng do bão

µ: hệ số điều chỉnh chiều cao sóng

ε: hệ số (0.5-0.7) phụ thuộc lý thuyết sóng tính toán

Δo: độ tĩnh không (Δo ≥ 1.5 m)

- Xác định Lý thuyết sóng với : d = MNTT = 23.5 (m) ;
H = 0,4.16,1=6.44(m) ; T= 14.3s.

*Xác định chu kỳ biểu kiến Tapp : do d/gT2 = 0.012 > 0.01 nên tra bảng
theo API, với V1/gT = 1.31/(9.81x14.3) =0.0093.

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

Tra bảng ta được : Tapp/T = 1.1 => Tapp = 15.158 (s).
H 6.44 3
Tra bảng với : 2.86 x10
gTapp 2 9.81x15.1582

NHÓM 1 12


d 23.5
0.01
gTapp 2 9.81x15.1582

 Thuộc Lý thuyết sóng Stokes bậc 5.

Khi đó : ε = 0.7

Với các dữ liệu đã cho thay vào công thức ta có:

Hcđ = 21+1.5+1+0.4x0.7x16.4+1.5 = 30.388 (m)

Chọn chiều cao KCĐ là Hcđ = 30.5 (m).

1.2. Lựa chọn sơ bộ các kích thước KCĐ.

* S¬ bé lùa chän c¸c kÝch th-íc cña c¸c bé phËn trong ®Õ
mãng dùa vµo tµi liÖu bª t«ng cèt thÐp:

1 1
+ KÝch th-íc dÇm phô : hdÇm phô= ( ) .lnhÞp
12 20
+ KÝch th-íc dÇm chÝnh : hdÇm chÝnh=
1 1
( ) .lnhÞp
8 12
+ BÒ réng dÇm chän trong kho¶ng b=
(0,3÷0,5).hdÇm
1
hb ldàm
35
+ Chiều dày bản : hb 250

a) Trụ đỡ và kết cấu đỡ thượng tầng.

+ Trụ đỡ:

- Tiết diện trụ đỡ là hình vành khuyên, đường kính trụ sơ bộ chọn là
6m.

NHÓM 1 13


- Chiều dày thành trụ sơ bộ chọn là 0.5m và không thay đổi trên suốt
chiều dài, do độ sâu nước không lớn (d = 23.5m), nên áp lực thủy tĩnh cũng không
lớn.

- Bên trong trụ có các bản vách cứng, sơ bộ chọn chiều dày bản vách
là 0.4m > 0.25m, do các vách này ở bên trong trụ đỡ, không tiếp xúc với môi
trường xâm thực nên lớp bảo vệ nhỏ hơn lớp bảo vệ thành trụ đỡ. Khoảng cách
giữa các bản vách đối với từng phương án được chọn sơ bộ và được thể hiện trên
hình vẽ (trong phần sau), và nằm trong khoảng từ 5÷7m.

+ Kết cấu đỡ thượng tầng:

- Kết cấu đỡ thượng tầng gồm 4 dầm giao nhau. Sơ bộ chọn chiều dài
của dầm là 12m, do chiều rộng thượng tầng rộng 12m. Vì đường kính của trụ là
6m nên phần thừa của dầm được coi là công xôn có chiều dài là 3m, từ đó sơ bộ
chọn kích thước dầm là 0.5x1m, do chiều cao dầm bằng 1/3 chiều dài đoạn công
xôn, chiều cao dầm sẽ được giảm dần, đến mép ngoài ta chọn chiều cao dầm là
0.6m > 0.15m, sao cho độ dốc từ 1/6 ÷ 1/3. Mục đích giảm là do mômen giảm.

- Các kích thước của dầm đỡ thượng tầng thể hiện trên hình vẽ sau:

500 3 1
2

600
1000

1
2000
3000
2
3

6000
0
50

12000

1. Dầm đỡ thượng tầng
2. Thành trụ đỡ
3. Giao giữa các dầm

NHÓM 1 14


b) Kết cấu đế móng.

Kích thước đế móng thỏa mãn các điều kiện:

- Điều kiện về thi công (đó là khả năng tự nổi cùa công trình trong
giai đoạn đầu khi thi công xong đốt trụ đầu tiên)

T < Hđế

- Điều kiện về ổn định.

ho > 0

Trong đó:

T: là mớn nước của công trình.

Hđế : Chiều cao của đế.

ho : chiều cao ổn định ban đầu của công trình.

Trong các loại hình dạng của đế móng thì kết cấu đế móng dạng hình
tròn là tối ưu. Bởi vì: kết cấu hình tròn chịu lực từ mọi phía là như nhau. Đế móng
chịu áp lực thủy tĩnh từ mọi phía, để tránh cho các bản thành bị chịu uốn ta sử
dụng kết cấu hình tròn.

Sơ bộ lựa chọn cấu tạo đế móng như sau:

- Đường kính đế móng: 20m < do = 21m.

- Kết cấu dầm trụ đỡ (dầm chính): gồm 8 dầm trụ đỡ xuyên tâm, loại
dầm trụ đỡ 2 nhánh. Kích thước của dầm trụ đỡ cho từng phương án được mô tả
sau.

- Hệ dầm phụ theo phương vòng, sơ bộ chọn kích thước là 0.4x1 m.

- Chiều dày của bản đáy, bản nắp, bản thành chọn là 0.4 m.

- Chiều cao trụ và các kích thước khác thể hiện trong hình vẽ của từng
phương án.

- Sơ bộ chọn chiều sâu của chân khay là 0.5 m.

NHÓM 1 15


1.3. Các phương án đưa ra ; với trọng lượng riêng của bê tông : γbt = 2.5T/m3

a) Phương án 1: Trụ có tiết diện không đổi, đế móng dạng trụ tròn có bản
nắp phẳng.

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

Bảng tính các thông số của phương án 1:

Trọng
STT Tên cấu kiện Cao trình D,l ( m) b,t ( m) h (m) V (m3)
lượng(T)
1 Trụ dưới 0 – 6.5 6.00 0.8 6.5 84.95 212.37
2 Trụ trên 6.5 – 30.5 6.00 0.50 24 207.35 518.36
3 Vách 1 6.1 – 6.5 5.00 0.40 7.6 19
4 Vách 2 12.1 – 12.5 5.00 0.40 7.6 19
5 Vách 3 18.1 -18.5 5.00 0.40 7.6 19
6 Vách 4 24.1 – 24.5 5.00 0.40 7.6 19
7 KC đỡ thượng tầng 29.5 – 30.5 12.00 0.50 1.00 24.00 60.00
Tổng 866.73

NHÓM 1 16


5000
800

800x800

1 1
6000

6000
6000
30500

MÆ C¾T 1-1
T
400
6000

400

1000

2 2
6500

400 1000

400 800

400

00
10
4 00
50
0

6000
12000
20000

MÆ C¾T 2-2
T

NHÓM 1 17


Chọn sơ bộ kích thước đế móng
Số Trọng
Cấu kiện D, l (m) h (m) b V (m3)
lượng lượng(T)
Bản đáy 19.2 0.4 1 115.81 289.53
Đáy Dầm vòng bản đáy 12 1 0.4 1 14.58 36.44
Dầm phụ hướng tâm 3 0.6 0.4 8 5.76 14.40
Bản thành 20 6.5 0.4 1 160 400
Thành
Dầm vòng bản thành 20 1 0.4 1 14.55 36.4
Bản nắp 20 0.4 1 125.66 314.16
Nắp Dầm vòng bản nắp 12 1 0.4 1 14.58 36.44
Dầm phụ hướng tâm 3 0.6 0.4 8 5.76 14.40
Nhánh nắp 7 1 0.5 8 28 70
Dầm
Nhánh đáy 7 1.5 0.5 8 42 105
trụ đỡ
Sườn thành 4.5 1 0.5 8 18 45
Chân Vòng ngoài 20 0.5 0.4 1 12.32 30.79
khay Trụ trong 6 0.5 0.8 1 6.53 16.33
Cột Cột chống dầm vòng trong 4.5 0.4 0.4 8 5.76 14.4
chống Cột chống dầm vòng thành 2.05 1 0.4 16 13.12 32.8
Tổng 1456
Tổng khối lượng công trình trong phương án 1 là: 2322.7 T.

b) Phương án 2: Trụ có tiết diện không đổi, đế móng có dạng nắp mái tròn xoay.


STT Tên cấu kiện Cao trình D,l ( m) b,t ( m) h (m) V (m3) Trọng lượng,T
1 Trụ dưới 0 – 9.5 6 0.800 9.5 124.2 310.4
2 Trụ trên 9.5 – 30.5 6 0.500 21 274.5 686.12
3 Vách 1 4.55 – 4.95 4.4 0.4 5.83 14.6
4 Vách 2 16.1 – 16.5 5 0.4 5.83 14.6
5 Vách 3 23.1 - 23.5 5 0.4 5.83 14.6
6 Vách 4 29.1 -29.5 5 0.4 5.83 14.6
Kết cấu đỡ
7 29.5 – 30.5 12 0.500 1 24 60
thượng tầng
Tổng 1114.92

NHÓM 1 18


6000
1 1

400
800x800
7000

500
800 6000
30500

MÆ C¾T 1-1
T
7000

1200

0

2
12

40

2
3500

00

400
6000

1200
1000

800

400

00
10
4 00
50
0

6000
12000
20000

MÆ C¾T 2-2
T

NHÓM 1 19


Cấu kiện D, l (m) h (m) b Số lượng V (m3) Trọng lượng,T
Bản đáy 19.2 0.4 1 115.81 289.53
Dầm vòng bản
Đáy 12 1 0.4 1 14.58 36.44
đáy
Dầm phụ hướng
3 0.6 0.4 8 5.76 14.40
tâm
Bản thành 20 6 0.4 1 123.15 307.88
Thành Dầm vòng đỉnh
20 1 0.4 1 14.02 35.06
bản thành
Nắp Bản nắp tròn xoay 22.7 3.5 0.4 1 161.88 404.71
Nhánh nắp 8.85 1.2 0.5 8 42.48 106.20
Dầm
Nhánh đáy 7.5 1.5 0.5 8 45 112.50
trụ đỡ
Sườn thành 6 1.2 0.5 8 24 60
Chân Vòng ngoài 20 0.5 0.4 1 12.32 30.79
khay Trụ trong 6 0.5 0.8 1 5.28 13.19
Tổng 1334.37
Tổng khối lượng công trình trong phương án 2 là: 2449.29 T

Công thức tính thể tích hình cầu :

V= 4πr3/3 với r là bán kính.

Khi tính khối lượng bản nắp tròn xoay, ta coi bản nắp là một hình cầu rồi tính
thể tích của hình cầu, nó là hiệu số của 2 hình cầu (bên trong và bên ngoài, có hiệu
số đường kính bằng bề dày của bản nắp).

c) Phương án 3: Trụ có tiết diện không đổi, đế móng có nắp dốc đều.

NHÓM 1 20


6000
1 1

400
7000 800x800

500
800 6000
30500

MÆ C¾T 1-1
T
7000

1200

2 2
3500

00
40

12
0

400
6000

1200
1000

800

400

00
0 10
40
50
0

6000
12000
20000

MÆ C¾T 2-2
T

NHÓM 1 21



STT Tên cấu kiện Cao trình D,l ( m) b,t ( m) h (m) V (m3) Trọng lượng,T
1 Trụ dưới 0 – 9.5 6 0.800 9.5 124.2 310.4
2 Trụ trên 9.5 – 30.5 6 0.500 21 181.4 453.6
3 Vách 1 4.55 – 4.95 4.4 0.4 5.83 14.6
4 Vách 2 16.1 – 16.5 5 0.4 5.83 14.6
5 Vách 3 23.1 - 23.5 5 0.4 5.83 14.6
6 Vách 4 29.1 -29.5 5 0.4 5.83 14.6
Kết cấu đỡ
7 29.5 – 30.5 12 0.500 1 24 60
thượng tầng
Tổng 882.4
Số Trọng lượng
Cấu kiện D, l (m) h (m) b V (m3)
lượng (T)
Bản đáy 19.2 0.4 1 115.81 289.53
Dầm vòng bản
Đáy 12 1 0.4 1 14.58 36.44
đáy
Dầm phụ hướng
3 0.6 0.5 8 5.76 14.40
tâm
Bản thành 20 6 0.4 1 147.78 369.45
Thành Dầm vòng đỉnh
20 1 0.4 1 23.87 59.67
bản thành
Nắp Bản nắp dốc đều 20 3.5 0.4 1 243.2 608
Nhánh nắp 7.83 1.2 0.5 8 37.58 93.96
Dầm
Nhánh đáy 7 1.5 0.5 8 42 105
trụ đỡ
Sườn thành 6 1.2 0.5 8 24 60
Chân Vòng ngoài 20 0.5 0.4 1 12.32 30.79
khay Trụ trong 6 0.5 0.8 1 5.28 13.19
Tổng 1680.43

Tổng khối lượng công trình trong phương án 2 là: 2562.83 T

NHÓM 1 22


Khi tính khối lượng bản nắp dốc đều ta coi bản nắp dốc đều là hình chóp cụt,
nó là hiệu số thể tích của 2 hình nón. Ta có thể tích của hình nón cụt:

V = π.H(R2+Rr+r2)/3 với R là bán kính lớn và r là bán kính nhỏ, H là
chiều cao.

1.4. Kiểm tra tính hợp lý của các kích thước đã chọn.

Trụ đỡ phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Điều kiện về độ mảnh:

λ= ≤ 70 ( Theo TCVN 5574: 91)

- Tỷ số:

≤ 17.7 ( Sổ tay thực hành kết cấu công trình )

Với:

ltrụ :chiều dài tính toán của trụ với sơ đồ tính coi trụ như một thanh
công xôn được ngàm tại mặt đế móng, ta có:

lo = 2xltrụ , theo sổ tay thực hành kết cấu.

( Với: lo là chiều dài quy đổi của thanh khi tính ổn định

µ=2 : Hệ số ảnh hưởng liên kết (ngàm công xôn) )

r: bán kính quán tính của tiết diện

r=

J: Mô men quán tính của tiết diện

J= x( - )

A: Diện tích tiết diện.

NHÓM 1 23


A= x( - ) ; D1 = Do-2t , với t : bề dày trụ đỡ.

Với Do là đường kính ngoài của trụ.

Ta có bảng kiểm tra độ mảnh của trụ đỡ :

ltrụ,m lo,m D,m t,m A,m2 J,m4 R,m lo/r lo/D
Phương án 1 24 48 6 0.5 8.6394 32.938 1.9526 24.583 8
Phương án 2 21 42 6 0.5 8.6394 32.938 1.9526 21.51 7
Phương án 3 21 42 6 0.5 8.6394 32.938 1.9526 21.51 7

Kết luận: Kích thước trụ đỡ của các phương án đã chọn đều thỏa mãn điều kiện.

2. Phân tích lựa chọn phương án.
Giải pháp kết cấu phương án 1 với khối chân đế trụ tròn cho kết cấu bê
tông chịu lực, chịu lực tốt khi áp lực thủy tĩnh tác dụng lên công trình trong
quá trình thi công. Với hình dạng này khối chân đế làm việc theo mọi
phương là như nhau, tải trọng làm việc theo mọi phương là như nhau.
- Chiều cao khối đế là 6.5m nên có thể thi công trong ụ khô. Do nắp phẳng nên
dễ thi công hơn, thuận tiện khi kết hợp với phao phụ (nếu có). Tuy nhiên do có
sự thay đổi đột ngột về tiết diện nên khi thi công trong giai đoạn sau sẽ có sự
thay đổi đột ngột về mớn nước, cần có biện pháp xử lý.
- Bản nắp là mặt phẳng, khi tải trọng tác dụng thẳng góc nên trong bản chỉ xuất
hiện mô men uốn, xoắn và lực cắt. Phương án này phù hợp với độ sâu nước
không lớn, có áp lực thủy tĩnh nhỏ.
- Ở phần đế móng có cột đỡ để chống áp lực thủy tĩnh.

Trọng lượng bản thân của phương án này : G = 2322.7T.

Giải pháp kết cấu phương án 2 với phần đế có cấu tạo vòm, đây là kết cấu
chịu lực tốt. còn phần trụ đỡ thì vẫn giống phương án 1 nhưng các vách ngăn
ít đi.
- Ở phần đế móng không có cột đỡ, chiều cao dầm chính cao hơn phương án 1.

NHÓM 1 24


- Chiều cao khối đế là 9.5m nên có thể thi công trong ụ khô. Nắp là dạng tròn
xoay nên thi công khó khăn nhất trong 3 phương án, tuy nhiên do không có sự
thay đổi tiết diện đột ngột nên khi thi công giai đoạn sau không có sự thay đổi
mớn nước đột ngột, không gây nguy hiểm.
- Nắp đế là loại vỏ mỏng nên mô men chỉ xuất hiện ở khu vực gần gối tựa. Ở khu
vực xa gối tựa chỉ xuấ hiện lực dọc (phần lớn là lực nén), do vậy cho phép sử
dụng hết khả năng chịu nén của bê tông. Khả năng chịu áp lực thủy tĩnh tốt do
lực nén chuyển một phần thành lực xô ngang, phù hợp với độ sâu nước lớn.

Trọng lượng bản thân của phương án này : G = 2449.29T.

Giải pháp kết cấu phương án 3 với phần đế có dạng mái dốc, đây là loại đế
có khả năng chịu lực tương đối tốt, nhưng không phát huy được khả năng
chịu nén của bê tông.
- Ở phần đế móng thì không có cột chống, chiều cao dầm chính dày hơn phương
án 1.
- Ở phần trụ đỡ thì bố trí ít vách ngăn hơn do chiều cao đế lớn.
- Chiều cao khối đế là 9.5m nên có thể thi công trong ụ khô. Nắp là dốc đều nên
thi công khó khăn, tuy nhiên do không có sự thay đổi tiết diện đột ngột nên khi
thi công giai đoạn sau không có sự thay đổi mớn nước đột ngột, không gây
nguy hiểm.
- Bản nắp dốc đều nên khi chịu áp lực thủy tĩnh, một phần chuyển thành lực
ngang, do vậy khả năng chịu áp lực tĩnh tốt hơn phương án nắp phẳng, phù hợp
với độ sâu nước trung bình.
Trọng lượng bản thân của phương án này: G = 2562.83T.
*Do vậy căn cứ vào các phân tích ở trên ta quyết định lựa chọn phương án 3
để tính toán, thiết kế và thi công công trình.
3. Kiểm tra các kích thước kết cấu đế móng của phương án đã chọn.
*Kiểm tra ổn định nổi:
- Với các kích thước sơ bộ như đã chọn ở trên, trọng lượng của từng cấu
kiện được thống kê trong bảng sau:
Với tọa độ Zi được lấy so với gốc tọa độ được chọn là tâm của trụ, nằm trên
mặt đáy biển.

NHÓM 1 25


Cấu kiện Gi(T) ZiG(m) MiZG,Tm
Bản đáy 289.53 0.2 57.906
Đáy Dầm vòng bản đáy 36.44 0.2 7.288
Dầm phụ hướng tâm 14.4 0.2 2.88
Bản thành 369.45 3 1108.35
Thành
Dầm vòng đỉnh bản thành 59.67 5.8 346.086
Nắp Bản nắp dốc đều 608 8.3 5046.4
Nhánh nắp 93.96 7.75 728.19
Dầm
Nhánh đáy 105 0.25 26.25
trụ đỡ
Sườn thành 60 3 180
Chân Vòng ngoài 30.79 -0.25 -7.6975
khay Trụ trong 13.19 -0.25 -3.2975
Tổng 1680.43 7492.355

Khi vật thể trong môi trường nước nó chịu một lực đẩy nổi, vật cân bằng với
lực đẩy nổi khi trọng lượng của nó bằng lực đẩy nổi.

FĐN = GKCĐ = 1680.43T.

Thể tích nước mà khối chân đế choán chỗ, với trọng lượng riêng nước biển
γnb=1.025T/m3 :
GKCD
V= 1639.44(m3).
nb

Do đế móng đã chọn có phần chân khay cao 0.5(m), cho nên phần thể tích đế
móng và trụ đỡ không tính phần chân khay và cả các phần cấu kiện tính từ mép
đáy bản đáy trở xuống là:

Vv= V - V1- V2- V3

Xác định thể tích choán nước phần phía dưới bản đáy:

+/ Vòng ngoài chân khay:

Pck=30.79T => V1 = 30.04m3
NHÓM 1 26


+/ Trụ trong chân khay :

Ptt = 13.19T => V2 = 12.87m3

+/ Dầm chính dưới bản đáy:

Pdc = 35T => V3 =34.15m3

Vậy có : Vv = 1562.38m3

Từ đây xác định được mớn nước của phần kết cấu khi tháo nước vào ụ khô
cách đáy chân khay một đoạn:
Vv 1562.38
T = 0.5+ 0.5 5.473m
Sde 202
4

Vậy T = 5.473 < 0.5 + 6 =6.5m => thỏa mãn điều kiện nổi.

*Điều kiện ổn định tĩnh:

Chiều cao ổn định ban đầu được xác định theo công thức sau:

ho = r - ZG + ZC

Trong đó:

ZG : Tọa độ trọng tâm của vật nổi.

ZC : Tọa độ phù tâm của phần ngập nước.
I
Còn r được xác định: r
V

Trong đó :

I : Mômen quán tính mặt đường nước.

V : Thể tích vật chiếm chỗ.

Lượng nước choán chỗ như đã tính ở trên là:

V = 1639.44(m3).

NHÓM 1 27


Mômen quán tính đường mặt nước :

I= D4 = 204 7853.9m4
64 64

I
Từ đó, ta có : r =4.8m
V

+/ Xác định tâm nổi :

Tọa độ tâm nổi được tính theo công thức sau:
M xy
ZC =
V

Trong đó mômen tĩnh thể tích đối với trục tọa độ OXY là :
2
Sck hck Sde (T hck ) 2
M xy
2

Diện tích chân khay : Sck = D 2 ( D 2t )2 24.63m2
4

Diện tích phần đế : Sđế = 202 314.2m2
4

Chiều cao chân khay : hck = 0.5m

Vậy : M xy = 3888.3m4 => ZC = 2.37m

Gi .Zi 7492.355
ZG = 4.458m
Gi 1680.43

Từ đây tính được : ho = 4.8-4.458+2.37 =2.71m > 0 => thỏa mãn điều kiện ổn
định tĩnh.

Kết luận : Các kích thước kết cấu công trình đã chọn là tương đối hợp lý.

NHÓM 1 28


Néi dung thø 2: Tính toán tải trọng
1. Các loại tải trọng tác dụng lên công trình.

* T¶i träng th-êng xuyªn bao gåm
– T¶i träng b¶n th©n cña c«ng tr×nh.
– Träng l-îng trang thiÕt bÞ cè ®Þnh.
– Träng l-îng d»n.
– ¸p lùc thuû tÜnh cña n-íc .
* T¶i träng t¹m thêi bao gåm
– Trang thiÕt bÞ cã thÓ thay ®æi hay di chuyÓn.
– VËt t- kh¸c (n-íc ngät, dÇu...).
* T¶i träng do sù cè
- T¶i träng va ch¹m do tµu cËp vµo c«ng tr×nh
- Mét sè chi tiÕt bÞ háng do nguyªn nh©n kh¸c
nhau.
* T¶i träng ®éng ®Êt.
* T¶i träng m«i tr-êng bao gåm.
- C¸c t¶i träng sãng, giã, dßng ch¶y
t¸c dông lªn c«ng tr×nh.
* Tæ hîp t¶i träng :
Trong ®å ¸n nµy chñ yÕu nghiªn cøu quy trinh tinh to¸n
c«ng tr×nh trong tr¹ng th¸i sö dông chÞu t¸c ®éng cña
tr¹ng th¸i cùc h¹n. Do ®ã ta chØ xÐt mét tæ hîp t¶i
träng, hÖ sè tæ hîp ®-îc lÊy nh- sau :
– T¶i träng th-êng xuyªn lÊy hÖ sè lµ 1.
– T¶i träng m«i tr-êng lÊy hÖ sè lµ 0,9.

2. Tải trọng bản thân khối chân đế.
Trọng lượng KCĐ và kết cấu đỡ thượng tầng là 2562.83T
Trọng lượng thượng tầng và các thiết bị phụ trợ là 183.7T

NHÓM 1 29


3. Tải trọng hà bám.
Với trọng lượng riêng hà bám là :
γ hb = 1.6T/m3

BẢNG TÍNH HÀ BÁM
Phần trụ
STT D,m D,m H,m V1,m3 V2,m3 Vtrụ,m3
1 6.08 6 4 116.1334 113.0973 3.036035
2 6.087 6 4 116.4009 113.0973 3.303601
3 6.1 6 2 58.44933 56.54867 1.900664
4 6.07 6 1.5 43.41 42.41 1
5 20.07 20 6 1898.2 1884.96 13.24
Tổng thể tích phần trụ tròn 22.4803
Phần mái dốc
STT r1,m r2,m R1,m R2,m H,m Vmd,m3
6 3 3.035 10 10.035 3.5 5.02
Thể tích tổng thể V=Vtrụ+Vmd 27.5
Khối lượng hà bám FHB,T 44

Vậy, tổng tải trọng do hà bám : FHB = 44T

4. Tải trọng gió (tính tĩnh).
T¶i träng giã ®-îc tÝnh to¸n theo tiªu chuÈn API
víi h-íng giã t-¬ng øng víi h-íng sãng ®· chän (NE).

TÝnh t¶i träng do giã t¸c dông lªn phÇn c«ng tr×nh
n»m phÝa trªn mùc n-íc tÜnh(SWL). B¶n chÊt cña t¶i
träng giã lµ ®éng, nh-ng qua thùc nghiÖm cho thÊy r»ng

NHÓM 1 30


t¶i träng giã chØ chiÕm kho¶ng 10% tæng t¶i träng m«i
tr-êng t¸c dông lªn c«ng tr×nh nªn ë ®©y ta coi trong
tÝnh to¸n t¶i träng giã lµ tÜnh.

C«ng thøc x¸c ®Þnh t¶i träng giã theo API:
2
F 0.0473.Vz .Cs .A.

Trong ®ã:

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

Vz: Vận tốc gió trung bình tại độ cao z so với mực nước chuẩn
(km/h).
1
Z n
Vz V 10 . .
10

A: H×nh chiÕu diÖn tÝch cña vËt c¶n lªn
ph-¬ng vu«ng gãc h-íng giã (m2).

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

Lo¹i kÕt cÊu Cs

KÕt cÊu dÇm, nhµ t-êng
1,5
®Æc

KÕt cÊu trô trßn 0.5

Sµn c«ng t¸c 1.0

Tải trọng gió phần thượng tầng tính theo mực nước tĩnh SWL, tính với gió
hướng NE, chu kỳ lặp 100 năm, đo trong 3 giây.

V 10 = 57.4m/s = 207km/h.

Ta chia phần thượng tầng làm 4 khối Block để tính tải trọng gió, bao gồm:

NHÓM 1 31


- Block sàn khí tượng, Cs = 1.5
- Block khối nhà ở, Cs = 1
- Kết cấu đỡ thượng tầng, Cs =1.5
- Phần trụ không ngập nước, Cs =0.5

Các lực gió tác động được quy về từng điểm như hình vẽ sau:

F4

F3

F2

d Çm ®ì t h ¦ î n g t Çn g t r ô ®ì

F1

s WL

Kết quả tính toán tải trọng gió tác dụng lên các block:

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ
Loại Kết Cấu Zi,m B,m L,m A,m2 Vz Cs F(T)

NHÓM 1 32


Trụ đỡ (F1) 4.25 6 8.5 51 186 0.5 4.1729
Kết cấu đỡ thượng tầng (F2) 9 1 12 12 204.29 1.5 3.5533
Nhà ở (F3) 12.5 6 12 72 212.86 1 15.43
Sàn khí tượng (F4) 16.25 1.5 12 18 219.95 1.5 6.1784
Tổng lực gió (T) 29.335

5. Tải trọng sóng và dòng chảy tác dụng lên KCĐ.
Xác định lý thuyết sóng tính toán:

Theo phần trên ta có sóng lan truyền ở công trình là sóng Stock bậc 5, nên ta
chọn lý thuyết sóng Stock bậc 5 để tính toán.

Tính toán với sóng theo hướng NE chu kỳ lặp 100 năm.

Lý thuyết sóng Stock bậc 5.
a) Chọn hệ trục tọa độ.

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

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

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

-Gốc tọa độ 0 tại mặt đáy biển.

b) Các thành phần vận tốc, gia tốc.

* Theo lÝ thuyÕt sãng Stokes bËc 5, khi sãng cã chiÒu
cao H, sè sãng k vµ tÇn sè vßngω lan truyÒn theo chiÒu
d-¬ng cña trôc x, th× ®é d©ng cña bÒ mÆt chÊt láng so
víi mÆt n-íc tÜnh cã thÓ biÓu diÔn d-íi d¹ng :

NHÓM 1 33


5
1
Fn cos n kx t
k n 1

Trong ®ã : F1 = a ; F2 = a2.F22 + a4.F24
; F3 = a3.F33 + a5.F35 ;

F4 = a4.F44 ; F5 = a5.F55 .

* C¸c th«ng sè h×nh d¸ng cña sãng F22, F24 ... ( phô
thuéc vµo kd = 2 d/L ; ®-îc x¸c ®Þnh theo b¶ng tra ),
vµ th«ng sè chiÒu cao sãng H quan hÖ víi nhau bëi biÓu
thøc :

k.H 2. a a 3 .F33 a 5 . F35 F55

* Thµnh phÇn vËn tèc theo ph-¬ng ngang Vx vµ ph-¬ng
®øng Vz cña phÇn tö chÊt láng cã täa ®é ( x,z ) g©y nªn
bëi sù la truyÒn sãng bÒ mÆt trong vïng cã ®é s©u d, cã
thÓ nhËn ®-îc tõ biÓu thøc :
5
chnkz
Vx Gn cos n kx t
k n 1 shnkd

5
shnkz
Vz Gn cos n kx t
k n 1 shnkd

Trong ®ã : G1 = aG11 + a3G13 + a5G15 ; G2 =2( a2G22+
a4G24 ) ;

G3=3(a3G33+ a5G35 ) ; G4 =4
a4G44 ;

G4 =5 a5G55 .

ë ®©y G11 , G13 ... lµ c¸c th«ng sè sãng phô thuéc vµo
k.d ( tra b¶ng ).

NHÓM 1 34


* Các thành phần gia tốc theo phương ngang và phương đứng tại điểm có tọa độ
(x,z) trong vùng nước có độ sâu nước d được xác định như sau:

kc 2 5
ax R n sin n kx t
2 n 1

kc 2 5
az S n cos n kx t
2 n 1

Trong ®ã :

R1 = 2U1 - U1U2 - U2U3 - V1V2 - V2V3 ;
R2 = 4U2 – U12 + V12 – 2U1U3 -2V1V3 ;
R3 = 6U3 – 3U1U2 + 3V1V2 – 3U1U4 - 3V1V4;
R4 = 8U4 – 2U22 + 2V22 – 4U1U3 + 4V1V3;
R5 =10U4 – 5U1U4 – 5U2U3 + 5V1V4 + 5V2V3;

S1 = 2V1 - 3U1V2 - 3U2V1 – 5U1V3 – 5U3V2 ;
S2 = 4V2 - 4U1V3 - 4U3V1 ;
S3 = 6V3 - U1V2 + U2V1 – 5U1V4 – 5U4V1 ;
S4 = 8V4 - 2U1V3 + 2U3V1 + 4U2V2 ;
S5 = 10V5 - 3U1V4 +3U4V1 - U2V3 + U3V2 ;
Các giá trị Un (n=1..5) và Vn (n=1..5) tính theo biểu thức:
ch(nkz )
Un Gn .
sh(nkd )
sh(nkz )
Vn Gn .
sh(nkd )

* Quan hÖ gi÷a tÇn sè vßng vµ tÇn sè sãng cã d¹ng :
2
gk 1 a 2 C1 a 4 C 2 .thkd

* VËn tèc truyÒn sãng c:

NHÓM 1 35


1/ 2
g
c 1 a 2 C1 a 4 C 2 thkd
k

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

c) Các đặc trưng của chuyển động sóng bề mặt theo hướng NE.

Các thông số đặc trưng cho chuyển động sóng là:

-Độ sâu tính toán: d=23.5m

-Chiều cao sóng : H=16,4.0.4 = 6.56m

-Chu kỳ sóng : T=14.3s

-Chu kỳ sóng có ảnh hưởng dòng chảy : Tapp=15.158s

gT 2 2
-Chiều dài sóng : L (1 a 2C1 a 4C2 )th d 209.423m ( giải bằng phương
2 L

pháp lặp).

-Tỷ số d/L=0.11

-Thông số a=0.09

-Số sóng k=0.03

d) Xác định chế độ sóng phân chia.

Ta thấy với kích thước của trụ đỡ và đế móng đã chọn ( DT =6m, DĐ=20m), thì
tỉ số :

DT/L = 6/209.423=0.0286<0.2

DĐ/L = 20/209.423=0.095<0.2

Như vậy công trình có kích thước nhỏ, ta sử dụng công thức Morison để tính tải
trọng sóng cho cả trụ đỡ và đế móng.

e) Công thức Morison để tính tải trọng sóng.

NHÓM 1 36


Áp dụng công thức Morison tính tải trọng sóng lên trụ thẳng đứng:

D2
Fx(x,t) = 0.5ρDCD Vx Vx CI ( ) ax
4

Trong đó:

Fx(x,t) : Tải trọng sóng trên đơn vị chiều dài cột có đường kính D

Vx : Vận tốc sóng theo phương truyền sóng x

ax : Gia tốc sóng theo phương truyền sóng

CI : Hệ số quán tính, CI = 1.2

CD : Hệ số cản vận tốc, CD =1.05

ρ : Mật độ nước biển, ρ=1.025(T/m3)

Trong công thức Morison thì thành phần vận tốc ngang bao gồm 2 thành phần
sóng và dòng chảy.

Thời điểm tính toán là thời điểm tải trọng sóng tác dụng lên công trình là cực
đại( xét theo mômen hoặc theo lực xô ngang). Về nguyên tắc phải tiến hành chia
chu kỳ T thành từng khoảng nhiều thời điểm( thường lấy là 20 khoảng) và chia
công trình thành các khoảng( thường là 1m). Tính tải trọng sóng ứng với tải trọng
sóng tính toán là lớn nhất.

Tuy nhiên trong phạm vi đồ án này ta có thể chấp nhận coi các phân đoạn trụ(
ngăn cách bởi các vách cứng) là các thanh và tính toán tải trọng tác dụng lên các
thanh này.

Ta coi thành ngoài của khối chân đế là bằng phẳng nên khi chịu tác động của
sóng và dòng chảy thì chỉ có thành phận vận tốc sóng và dòng chảy theo phương x(
phương ngang) là gây lên tải trọng cho khối chân đế, còn thành phần thẳng đứng
theo phương z thì không gây ra tải trọng cho khối chân đế, ta quy các lực sóng tác

NHÓM 1 37


dụng lên khối chân đế về các điểm như hình vẽ, rồi tìm thời điểm lực tác dụng lớn
nhất để tính toán.

Do dòng chảy hợp với hướng sóng một góc α nên tải trọng do sóng và dòng chảy
tác dụng lên khối chân đế sẽ có 2 thành phần theo 2 hướng x và y. Nhưng do tải
trọng do dòng chảy tác dụng lên khối chân đế theo phương y không đáng kể so với
tải trọng do sóng và dòng chảy theo phương x, nên ta sẽ lấy thành phần hợp lực tác
dụng của sóng và dòng chảy theo phương x để tính toán.

Ở đây hướng truyền sóng trùng với chiều dương của trục x.

NHÓM 1 38


z
F8 SWL
3500

F7
3500

F6
3500

F5
3500

F4
1750

F3
3000 1750

F2
F1
3000

O x

NHÓM 1 39


TẢI TRỌNG SÓNG TÁC DỤNG LÊN KHỐI CHÂN ĐẾ Ở 20 THỜI ĐIỂM
t F1,T F2,T F3,T F4,T F5,T F6, F7,T F8,T Fx,T
0 8.42 16.38 11.38 5.63 6.12 8.43 9.9 9.58 75.84
T/20 -13.97 -25.56 -14.65 -3.44 -0.08 0.62 0.69 0.85 -55.54
2T/20 -33.15 -61.47 -37.1 -11.54 -6.01 -6.84 -7.85 -7.29 -171.25
3T/20 -44.55 -82.68 -50.26 -16.44 -9.67 -11.21 -12.38 -11.55 -238.74
4T/20 -46.83 -86.75 -52.71 -17.48 -10.49 -11.9 -12.56 -11.65 -250.37
5T/20 -41.96 -77.52 -46.95 -15.57 -9.26 -10.19 -10.28 -9.48 -221.21
6T/20 -33.35 -61.45 -37.07 -12.22 -7.1 -7.61 -7.4 -6.8 -173
7T/20 -23.77 -43.7 -26.24 -8.6 -4.84 -5.04 -4.74 -4.33 -121.26
8T/20 -14.71 -26.98 -16.11 -5.17 -2.79 -2.8 -2.53 -2.29 -73.38
9T/20 -6.67 -12.19 -7.22 -2.24 -1.09 -1.01 -0.83 -0.72 -31.97
10T/20 0.51 0.97 0.64 0.3 0.3 0.4 0.44 0.43 3.99
11T/20 7.45 13.67 8.18 2.7 1.56 1.64 1.56 1.44 38.2
12T/20 14.8 27.12 16.19 5.2 2.87 2.96 2.8 2.58 74.52
13T/20 22.88 41.96 25.04 8 4.32 4.5 4.28 4 114.98
14T/20 31.54 57.95 34.66 11.1 6 6.3 6.11 5.6 159.26
15T/20 40 73.7 44.3 14.28 7.94 8.51 8.53 7.83 205.09
16T/20 46.34 85.76 52 17.09 10 11.2 11.66 10.8 244.85
17T/20 47.91 89.13 54.64 18.53 11.72 13.75 14.95 13.99 264.62
18T/20 42.26 79.11 49.22 17.47 12.22 15.07 17 16.1 248.45
19T/20 28.6 53.94 34.33 13.13 10.52 13.61 15.74 15.1 184.97
T 8.5 16.51 11.46 5.7 6.14 8.45 9.9 9.6 76.26

Từ bảng tính toán ở trên ta có tổng tải trọng sóng lớn nhất :

Fx = 264.62T

NHÓM 1 40


6. Tải trọng đẩy nổi tác dụng lên KCĐ.

CÊu Träng l-
kiÖn g(T/m3) L(m) D(m) A(m2) V(m3) ượng(T)
Trô 1.025 21 6 28.274334 593.8 608.61
§Õ 1.025 9.5 20 314.15927 2985 3059.13
Tæng 3667.73
7. Kiểm tra ổn định lật.

§iÒu kiÖn ®¶m b¶o æn ®Þnh lËt:
Mgi÷ k . MlËt
Trong ®ã:
k: hÖ sè an toµn, th-êng lÊy k 1.5
Mgi÷: m«men chèng lËt do träng l-îng c«ng tr×nh
sinh ra.
MlËt: m«men g©y lËt t¹i ®Õ mãng do t¶i träng ngang
(sãng, dßng ch¶y vµ giã, đẩy nổi ) g©y ra t¹i mÐp ®Õ
mãng.

ViÖc tÝnh to¸n æn ®Þnh lËt ph¶i ®-îc tÝnh to¸n
víi nhiÒu tæ hîp, v× t¹i mçi thêi ®iÓm kh¸c nhau t¶i
träng sãng, dßng ch¶y vµ lùc ®Èy næi lµ kh¸c nhau.
Trong ph¹m vi ®å ¸n cho phÐp tÝnh to¸n cho mét tæ hîp
øng víi tr-êng hîp t¶i träng sãng lín nhÊt. Bảng tính toán ổn
định lật như sau:

BẢNG TÍNH TOÁN MOMEN GÂY LẬT DO GIÓ & SÓNG
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 Tổng,Tm
Sóng
143.73 534.78 423.46 176.04 152.36 226.88 299 328.77 1956.24
M1 M2 M3 M4 Tổng, Tm
Gió
112.6683 109.263975 528.4775 237.8684 988.278175
NHÓM 1 41


MOMEN GÂY LẬT & GIỮ
Mlật Mgiữ
Thµnh phÇn
Tm Tm
B¶n th©n 0 25628.300
Hµ b¸m 0 440
Thîng tÇng 0 1837
§Èy næi 36677.3 0
Sãng 1956.24 0
Giã 988.28 0
Tổng 39621.82 27905.300
Từ bảng tính toán ở trên, ta có hệ số an toàn :

k = Mgiữ/ Mlật = 0.704 < 1.5

Vậy công trình cần phải thêm lượng vật liệu dằn vào bên trong khối chân đế
để công trình được ổn định. Chän vËt liÖu d»n lµ Barit cã träng
l-îng riªng lµ 4,3 T/m3.
Do đó lượng mômen giữ cần phải thêm là :

Mth > 1.5.Mlật - Mgiữ =31527.43Tm

 Vậy lượng mômen cần phải thêm là : Mth =32800Tm

Trọng lượng nước dằn là : Pdằn = Mth/10 = 3280T

Thể tích vật liệu dằn là : Vvl dằn = Pdằn/4.3=780 m3 , chiều cao trong khoang là 2.5m

Hình vẽ thể hiện các lực tác dụng lên công trình, trong đó :

F13 = Tải trọng thượng tầng + Tải trọng khối chân đế + Tải trọng hà bám

NHÓM 1 42


F14 = Tải trọng đẩy nổi

F9,F10,F11,F12 = Tải trọng gió

F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8 = Tải trọng sóng

NHÓM 1 43


4250 F12

F11 f 13
3500

F10
3750

F9
z
3500

F8 SWL
3500

F7
3500

F6
3500

F5
3500

F4
1750

F3
3000 1750

F2
F1
3000

O x

f 14 T¢ M LËT
NHÓM 1 44


8. Tính toán dao động riêng.
a) Phương pháp luận

+/ Ph-¬ng tr×nh ®éng lùc häc cña bµi to¸n dao ®éng
riªng tæng qu¸t cã d¹ng :
M.u’’ + C.u’ + K.u = 0

M, C, K: lÇn l-ît lµ c¸c ma trËn khèi l-îng (cã kÓ
®Õn khèi l-îng n-íc kÌm), ma trËn c¶n vËn tèc vµ ma trËn ®é
cøng cña kÕt cÊu .

u’’, u’, u: lÇn l-ît lµ c¸c vÐc t¬ gia tèc, vËn
tèc, chuyÓn vÞ cña kÕt cÊu.
Gi¶i ph-¬ng tr×nh trên ta t×m ®-îc chu k× ,tÇn sè øng
víi mçi mét d¹ng dao ®éng riªng cña c«ng tr×nh. Tõ ®ã
cã thÓ ®¸nh gi¸ ®-îc kh¶ n¨ng lµm t¨ng øng suÊt do ®Æc
®iÓm ®éng cña t¸c ®éng bªn ngoµi.

Cã nhiÒu ph-¬ng ph¸p ®Ó gi¶i bµi to¸n ®éng lùc häc nµy
:

- Ph-¬ng ph¸p ph©n tÝch “ mode”
- Ph-¬ng ph¸p gi¶i theo miÒn thêi gian,
- Ph-¬ng ph¸p gi¶i theo miÒn tÇn sè
- Ph-¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n.
Do ®é nhít cña n-íc biÓn lµ rÊt bÐ do ®ã cã thÓ bá qua
thµnh phÇn C.u’ , ph-¬ng tr×nh dao ®éng riªng cã d¹ng :

M.u’’ + K.u = 0

+/ S¬ ®å tÝnh dao ®éng riªng:
Khèi ch©n ®Õ ®-îc xem nh- thanh conson ®-îc ngµm t¹i
®¸y biÓn. PhÇn trô ®-îc coi nh- thanh cã ®é cøng EJ1 ,
NHÓM 1 45


víi J1 lµ momen quan tÝnh tiÕt diÖn trô , chiÒu dµi
®o¹n nµy b»ng chiÒu dµi trô . PhÇn ®Õ mãng còng ®-îc
coi nh- mét thanh cã ®é cøng EJ2 víi J2 lµ momen qu¸n
tÝnh tiÕt diÖn ®Õ mãng , chiÒu dµi ®o¹n nµy b»ng chiÒu
cao ®Õ mãng. Toµn bé khèi l-îng khèi ch©n ®Õ , th-îng
tÇng vµ khèi l-îng n-íc kÌm ®-îc quy vÒ thµnh 3 khèi
l-îng tËp trung. Ta sÏ gi¶i bµi to¸n dao ®éng riªng 3
bËc tù do.

m1

10500
M2
10500

M3
9500

b) Gi¶i bµi to¸n dao ®éng riªng.
+/ X¸c ®Þnh ma trËn khèi l-îng:
Khèi l-îng tËp trung ®Æt t¹i ®Ønh trô :
Khèi l-îng t¹i ®Ønh trô gåm khèi l-îng th-îng
tÇng, dÇm ®ì th-îng tÇng, khèi l-îng 1 nöa ®o¹n trô tõ
m1 ®Õn m2, khèi l-îng hµ b¸m, n-íc kÌm tÝnh víi ®é s©u

NHÓM 1 46


n-íc tÝnh to¸n lµ 23,5 m. Nhưng 1 nửa trụ từ đoạn m1 đến m2 trở lên
lại không ngập nước nên sẽ không có khối lượng hà bám và nước kèm.
M1 =mtt + md +
0,5.m1-2
Trong ®ã :
* mtt lµ khèi l-îng th-îng tÇng , Mtt = 183,7T
* md lµ khèi l-îng dÇm ®ì th-îng tÇng Md = 60T
* m1-2 lµ khèi l-îng ®o¹n trô tõ m1 ®Õn m2 , M1-2 =227T
M1 = 183,7 + 60 + 0,5.256 = 371.7T

Khèi l-îng tËp trung tại giữa trụ:
Gồm 1 nöa khèi l-îng ®o¹n trô tõ m1 ®Õn
m2, khèi l-îng n-íc kÌm, hµ b¸m víi chiÒu dµi ngËp trong
n-íc là 14 m, khèi l-îng ®o¹n trô tõ m2 ®Õn m3:
M2 = 0,5.m1-2 + m2-3
+ mnk + mhb
Trong ®ã :
- m2-3 lµ khèi l-îng ®o¹n trô tõ m2 ®Õn m3 ( dµi 10,5
m) :
m2-3 = 256T
- mnk lµ khèi l-îng n-íc kÌm.

- mhb lµ khèi l-îng hµ b¸m, mhb1 = 14.8T

*Tính toán khối lượng nước kèm:

Công thức xác định : mnk = ρn.Cam.Vi

Trong đó: - ρn: mật độ nước biển = 1.025T/m3

- Cam : hệ số nước kèm, Cam = Cm -1, với Cm là hệ số cản quán tính
xác định theo tiêu chuẩn :

Cm = 1.6 Nếu bề mặt nhẵn; Cm =1.2 Nếu bề mặt nhám.
NHÓM 1 47


 Cam = 0.2 ( do có kể đến hà bám).

- Vi : thể tích phần ống ngập nước, tính với đường kính mới có cả
chiều dày hà bám.

Bảng tính toán cụ thể như sau:
( Tính khối lượng nước kèm với mực nước cao thiết kế )

KHỐI LƯỢNG NƯỚC KÈM
Phần trụ
STT D,m H,m V,m3 mnk,T
1 6 2.5 70.6858 14.4906
2 6.08 4 116.133 23.80734
3 6.087 4 116.401 23.86219
4 6.1 2 58.4493 11.98211
5 6.07 1.5 43.4069 8.898409
6 20.07 6 1898.17 389.1255
Phần mái dốc
7 13.07 3.5 469.579 96.26379
Tổng khối lượng 568.43
 mnk = 83T

Vậy ta có: M2 = 0,5.256 + 256 + 83 + 14.8 = 481.8 T

Khèi l-îng tËp trung tại đế móng :

NHÓM 1 48


Gồm có khối lượng đế móng, khối lượng nước kèm, hà bám phần đế móng
với phần ngập nước là 9.5m :
M3 = mnk + mhb + mđế
Trong ®ã :
- m®Õ lµ khèi l-îng cña ®Õ mãng : m®Õ = 1990.83 T
- mnk lµ khèi l-îng n-íc kÌm, mnk = 485.43 T

- mhb lµ khèi l-îng hµ b¸m, mhb2 = 29.2 T

Vậy ta có :

M3 = 485,43 + 29,2 + 1990,83 = 2505.46 T

Khi đó ta có ma trận khối lượng có dạng sau:

371.7 0 0
M 0 481.8 0 (T)
0 0 2505.46

+/ Xác định độ cứng :

M«men qu¸n tÝnh tiÕt diÖn ngang cña trô : tÝnh cho
tiÕt diÖn vµnh khuyªn
3,14
J1 D04 Di4 64 54 32.94 (m4).
64 64
M«men qu¸n tÝnh tiÕt diÖn ngang cña ®Õ mãng:

3,14
J2 D04 Di4 204 19, 24 1183.23 (m4).
64 64

Mômen quán tính tiết diện ngang của phần mái dốc:

3,14
'
J2 D0 Di4
4
134 12.24 314.53 (m4).
64 64
Để thuận tiện cho tính toán ta tính mômen quán tính cho cả khối chân đế:

NHÓM 1 49


'
6 J 2 3.5 J 2 21J1 4
J3 291.54 m
30.5

Ở đây giả thiết chọn bê tông cho toàn công trình là mác # 400( theo bê tông
thủy công), mô đun đàn hồi là E = 3,3.106 (T/m2).

+/ Xác định ma trận độ mềm :

Lần lượt cho các lực bằng 1 đơn vị tác dụng tại các vị trí đặt khối lượng tập trung
để xác định các chuyển vị tương ứng của các điểm khối lượng.

Bằng cách nhân biểu đồ ta xác định đước các δij, từ đó ta sẽ lập được ma trận độ
mềm, có dạng như sau :

11 12 13

D 21 22 23

31 32 33

1
δij = M1.M2 = .S1.S 2
EJ i

NHÓM 1 50


P=1
m1
10500

ej1

P=1
M2
10500

ej 1

P=1
M3

ej 3
9500

30.5Tm 20t m 9.5t m

m1 m2 m3

Kết quả tính cụ thể như sau :

δ11 = 9,83.10-6 (m/T) δ12 = 5.10-6(m/T)
-6
δ13 = 1,28.10 (m/T)
δ21 = 5.10-6 (m/T) δ22 = 2,8.10-6 (m/T)
δ23 =0,8.10-6(m/T)
δ31 = 1,28.10-6 (m/T) δ32 = 0,8.10-6 (m/T)
δ33 = 0,3.10-6(m/T)

Vậy ma trận độ mềm là :

9,83 5 1, 28
D 10 6
5 2,8 0,8 ( m/T).
1, 28 0,8 0,3

+/ Xác định tần số dao động riêng và chu kỳ dao động riêng:

Phương trình đặc trưng của dao động riêng :

NHÓM 1 51


| D M I | =0

Thay số vào như sau:

9,83 5 1, 28 371, 7 0 0 1 0 0
6
10 5 2,8 0,8 0 481,8 0 0 1 0
1, 28 0,8 0,3 0 0 2505, 46 0 0 1

(3654 ) 2409 3207
1859 (1349 ) 2004 0
475,8 385, 44 (752 )

Trong đó : α = λ.106

Ta có phương trình đặc:

α3 - 5755 α2 + 1914858,64α – 53142961,4 = 0

Giải phương trình đặc trưng, tìm được nghiệm :

α1 = 5402,34 ; α2 = 322,1 ; α3 = 30,54

 λ1 = 0.0054 ; λ2 = 0.0003221 ; λ3 = 0.00003054

Khi đó ta tìm được tần số dao động riêng, chu kỳ dao động riêng của hệ như
sau:
1
ω1 = 13.6 rad/s , T1 = 0.46s
1

1
ω2 = 55.72 rad/s , T1 = 0.113s
2

1
ω3 = 180.95 rad/s , T1 = 0.0347s
3

9. Xác định hệ số Kđ

NHÓM 1 52


Nhận xét : Ta thấy chu kỳ dao động riêng cơ bản của kết cấu Tmax = 0.46s,
nhỏ hơn 3s, nên ta có thể tính toán công trình theo phương pháp tựa tĩnh, và
điều chỉnh kết quả thông qua hệ số động Kđ xác định theo công thức sau:
uo 1
K® =
ut 2 2
T 2 T2
1
TP TP2

Trong ®ã:
uo : biªn ®é cña chuyÓn vÞ ®éng.
ut : chuyÓn vÞ cùc ®¹i do t¸c dông tÜnh cña t¶i
träng.
2
: hÖ sè gi¶m chÊn.

TP : Chu kỳ của lực kích thích, lấy bằng chu kỳ của sóng max
T: Chu kỳ dao động riêng của hệ.
α : Hệ số cản,
Theo Động Lực Học Công Trình của PGS.TS.Phan Ý Thuận, (trang 21), ta chọn:

0.08 đối với các kết cấu bê tông cốt thép.

Thay sè tÝnh ®-îc: K® =
1
1.00078
2 2 2
0, 46 0, 46
1 2.0, 08.
16, 4 16, 4

10. Tổ hợp tải trọng

Như đã trình bày ở trên, ta có bảng hệ số tổ hợp cụ thể như sau:

Tải trọng sóng Tải trọng Tải trọng Hà Áp lực thủy
TT Đẩy nổi
& dòng chảy gió bản thân bám tĩnh
Hệ số 0.9 0.9 1 1 1 1

NHÓM 1 53


Nội dung thứ 3: Xác định nội lực và chuyển vị
1. Xây dựng sơ đồ tính cho Khối chân đế.

Kết cấu chân đế công trình biển trọng lực được rời rạc hóa theo phương pháp
phần tử hữu hạn với các loại phần tử:

+/ Trụ đỡ được mô tả là các phần tử Shell, các vách cứng là các phần tử Shell,
phần khối đế bao gồm các phần tử Shell như bản đáy, bản thành, bản nắp, hệ thống
chân khay,…), các phần tử Frame như dầm phụ hướng tâm, dầm vòng, dầm chính,
dầm thành,..).

+/ Các tải trọng tác dụng lên kết cấu bao gồm : tải trọng gió, tải trọng sóng –
dòng chảy, trọng lượng bản thân, trọng lượng thượng tầng và trang thiết bị, lực đẩy
nổi, tải trọng do hà bám, áp lực do vật liệu dằn gây ra, áp lực thủy tĩnh.

Mô hình hóa đất nền.

Coi công trình ngàm vào đất nền ở mặt đáy móng. Dïng çc liªn kÕt
lß xo ®Ó m« t¶ çc lß xo liªn kÕt mãng víi nÒn. §é
cøng çc liªn kÕt lß xo cã thÓ ®-îc x¸c ®Þnh theo
ph-¬ng ph¸p sau:
+/ X¸c ®Þnh ®é cøng lß xo theo ®é lón ®¬n vÞ cña ®Õ
mãng:
§é cøng cña çc lß xo ®-îc x¸c ®Þnh b»ng th-¬ng
sè cña lùc ®¬n vÞ trªn chuyÓn vÞ cña lß xo d-íi t¸c
dông cña lùc ®¬n vÞ.
ChuyÓn vÞ cña lß xo liªn kÕt gi÷a ®¸y mãng víi nÒn
®Êt d-íi ®Õ mãng cã thÓ ®-îc x¸c ®Þnh theo ®é lón dù
b¸o ®-îc cña ®Õ mãng d-íi t¸c dông cña ngo¹i lùc lªn
c«ng tr×nh. Çch tÝnh thùc hµnh nh- sau:

NHÓM 1 54


B-íc 1: TÝnh lón cña mãng träng lùc theo sè liÖu
®Þa chÊt c«ng tr×nh t¹i n¬i x©y dùng c«ng tr×nh [7].

B-íc 2: X¸c ®Þnh tæng ®é cøng cña lß xo liªn kÕt
b»ng çch lÊy tæng lùc t¸c dông chia cho ®é lón tæng
c«ng cña mãng theo dù b¸o ë b-íc 1.

P
K (3.12)
S

Trong ®ã: K: Tæng ®é cøng cña lß xo liªn kÕt
(T/m)

P: Lùc däc trôc g©y lón
(T)

S: Tæng ®é lón cña mãng theo dù b¸o
(m)

B-íc 3: X¸c ®Þnh ®é cøng cña çc lß xo ph©n bè

V¬Ý gi¶ thiÕt mãng lón ®Òu, ®é cøng çc lß xo ph©n
bè ®-îc tÝnh theo diÖn tÝch thay thÕ cña lß xo, h×nh
3.10.

b)
a)

NHÓM 1 55


H×nh 3.10, X¸c ®Þnh diÖn tÝch thay thÕ cña c¸c lß
xo

a) S¬ ®å tæng thÓ ®¸y mãng; b) DiÖn tÝch thay thÕ
cña mét lß xo
§é cøng cña mét lß xo ®-îc tÝnh nh- sau:

K . Ai
ki (3.13)
A

trong ®ã: K: Tæng ®é cøng cña lß xo liªn kÕt
(T/m)

ki: §é cøng cña lß xo thø i

A: DiÖn tÝch ®¸y mãng

Ai: DiÖn tÝch thay thÕ cña lß xo thø i

Xác định độ lún của công trình:
+/ Xác định áp lực gây lún:

Po = P/A

Trong đó : P – Lực dọc trục gây lún, được tính bằng tổng Tải trọng thượng
tầng, Tải trọng khối chân đế và Tải trọng hà bám, Tải trọng vật liệu dằn, trừ đi Tải
trọng đẩy nổi.

P = Ftt + Fkcd + Fhb +Fvld – Fđn= 2562.83 + 183.7 + 44+3280-3668 = 3179T

A – Diện tích mặt cắt ngang đế móng, A = πD2/4 = 314.2m2

 Po = 9T/m2

NHÓM 1 56


+/ Vẽ biểu đồ áp lực bản thân của đất và biểu đồ ứng suất phụ thêm:

Chia nền đất ra thành từng lớp phân tố với chiều dày hi ≤ b/4 ( b là chiều rộng
mặt cắt đứng của đế móng ), ở đây b = 20m. Ở đây lớp I dày 7m, nên ta chia thành
2 lớp phân tố, với phân tố đầu dày 4m, còn phân tố sau dày 3m. Lớp II dày 20m, ta
chia thành 5 phân tố, mỗi phân tố dày 4m.

Tính áp lực bản thân của đất theo công thức : bt i .zi

Trong đó: bt - Áp lực bản thân của đất tại điểm i.

i - trọng lượng đơn vị của lớp đất chứa điểm i.

zi – chiều sâu kể từ đáy móng tới điểm i.

Tính ứng suất phụ thêm theo công thức : zi ko Po

Trong đó : zi - ứng suất phụ thêm tại điểm i.

Po - áp lực gây lún.

k0 – hệ số ứng suất ở tâm móng, phụ thuộc vào các tỷ số a/b và z/b.
Ở đây a = b = 20m.

Theo bảng số liệu địa chất ta có :

γ1 = 2.71 T/m3 ; γ2 = 2.7 T/m3 ; γ3 = 2.71 T/m3

Eo1 = 2024T/m2 ; Eo2 = 1756T/m2 ; Eo2 = 1522T/m2

Xác định chiều sâu vùng chịu nén :
1
Do đất có Eo > 1000T/m2 nên lấy chiều sâu tắt lún H khi ςz ≤ bt
5

Kết quả tính toán được lập thành bảng như sau:

NHÓM 1 57


Điểm
Lớp Zi(m) ςbt(T/m2) a/b z/b ko ςzi(T/m2)
tính
0 0 0 1 0 1 9
I 1 4 10.84 1 0.2 0.9604 8.6436
2 7 18.97 1 0.35 0.8457 7.6109
3 11 29.7 1 0.55 0.654 5.883
4 15 40.5 1 0.75 0.4856 4.3704
II 5 19 51.3 1 0.95 0.3619 3.2571
6 23 62.1 1 1.15 0.2749 2.4737
7 27 72.9 1 1.35 0.2136 1.922

Từ bảng tính ta thấy chiều sâu tắt lún tại phân tố thứ nhất của lớp thứ II.

Ta có : Lớp I : Sét pha, trạng thái cứng.

Lớp II : Sét màu xám vàng, trạng thái cứng.

NHÓM 1 58

đO án cô đinh 2

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (16)

More from robinking277

More from robinking277 (20)

đO án cô đinh 2