Tính toán kết cấu khối chân đế xác định kích thước kcđ, kích thước các phần tử khu kiểm định

6910 3.3 22801 chân khay 677.4 0.25 169.4 TổNG 33343 70591 Phù tâm của phần ngập nước được xác định: (m) Còn r được xác định: r = I / V trong đó: I : mômen quán tính mặt đường nước: I = 3.14/64 * 354 = 73624.4 (m4) V: thể tích vật chiếm chỗ: V = 5477.55 (m3) Suy ra: r = 73624.4 / 5477.55 = 13.44 (m) Từ đây tính được: h0 = 13.44 – 5.6 + 2.12 = 9.96 (m) > 0. thỏa mãn (I.4.2) Kết luận: Công trình lựa chọn như trên là hợp lý. Bài toán động lực học công trình biển trọng lực. Phương trình động lực học của hệ kết cấu. Để đánh giá phản ứng động của tải trọng sóng tác động lên công trình ta phải giải bài toán dao động riêng của kết cấu. Phương trình vi phân cơ bản của bài toán động lực học: Trong đó: M, C, K: lần lượt là các ma trận khối lượng (có kể đến khối lượng nước kèm, hà bám), ma trận cản vận tốc và ma trận độ cứng của kết cấu trong hệ tọa độ tổng thể. U’’, U’, U: lần lượt là các véc tơ gia tốc, vận tốc, chuyển vị của kết cấu trong hệ tọa độ tổng thể. F(t): véc tơ tải trọng tập trung tác dụng lên kết cấu. Để tìm dao động riêng của kết cấu ta phải đi giải phương trình vi phân: Xác định chu kỳ dao động riêng. .ông trình dao động với nước kèm và hà bám xung quanh nó. Coi mỗi phân đoạn (được ngăn cách bởi các vách cứng) là một thanh,khối lượng nước kèm và hà bám trên cá thanh này được thống kê như sau: Bảng 4: Khối lượng nước kèm, hà bám Khối lợng hà bám và nước kèm đợc tính t mực nước tĩnh do=34 m Khối lượng riêng hà bám 1.6 t/m3 Khối lượng riêng nước: 1.03 t/m3 hệ số nước kèm Cam= 0.2 phần tử cấu kiện z(m) D(m) chiều dày hb Dhb(m) L(m) Lhb(m) Mhb(t) Mnk(t) Trụ 6 45 26 1 -4 6 0.08 6.2 4 9.7797 24.44 2 -8 6 0.09 6.2 4 10.648 24.55 3 -10 6 0.1 6.2 2 6.1324 12.38 4 -26 6 0.07 6.1 16 34.172 97.12 13 Đế móng -34 35 0.07 35 8 8 98.717 1591 Tổng 159.45 1749 Tổng khối lượng hà bám của trụ : 60.73(t) Tổng khối lượng hà bám của chân đế : 98.72(t) Tổng khối lượng hà bám : Mhb=159.45(t) Tổng khối lượng nước kèm của trụ : 158.48 (t) Tổng khối lượng nước kèm của chân đế :1591(t) Tổng khối lượng nước kèm: MNK = 1749 (t). Bang5:Tổng khối lượng khối chân đế cấu kiện V(m3) g(t/m3) Sl(cái) Gi(t) TRụ tru1 168.47 2.5 1 421.17 trụ2 444.35 2.5 1 1110.87 vách cứng Vách cứng1 5.0265 2.5 3 37.6991 Vách cứng2 21.112 2.5 8 422.23 lõi cứng 56.549 2.5 1 141.372 dầm chính hướng tâm 68 2.5 8 1360 dầm phụ hướng tâm trên nắp 2.9 2.5 8 58 dầm phụ hướng tâm trên đáy 2.9 2.5 8 58 dầm phụ vòng bản thành 26.311 2.5 1 65.7771 dầm phụ vòng nắp trên 26.389 2.5 1 65.9734 dầm phụ vòng nắp dới 26.389 2.5 1 65.9734 cột chống dầm phụ 1.75 2.5 8 35 nắp trên 150.8 2.5 1 376.991 nắp dới 481.06 2.5 1 1202.64 bản thành 379.35 2.5 1 948.368 chân khay 27.096 2.5 1 67.7406 Tổng kl đế móng 4445.84 Tổng kl chân đế 6437.8 Tổng khối lượng thượng tầng là :183.7(t) Tổng khối lượng khung sàn chịu lực là : 5.625(t) Xác định ma trận khối lượng: Sử dụng phương pháp coi trụ như một thanh sau đó tính theo phương pháp phân phối khối lượng về các nút. Từ các bảng , 4, ta có khối lượng qui về các nút như sau: M1 = 183.7 + +5.625+421.17/2 +37.67/2 = 418.745 (t) M2 = 421.17/2 + 1110.87/2 +37.674/2 + 422.23/2 + 60.73/2 + 158.48/2 = 1105.58 (t) M3 = 1110.87/2 + 422.23/2 + 60.73/2 + 158.48/2 +4485.84/2+98.72/2+1591/2= 3963.935 (t) Vậy ma trận khối lượng là: Xác định độ cứng: EI1 = 2.48 * 106 * 32.9 = 81.59 * 106 (Tm^2). EI2 = 2.48 * 106 * 45.2=112.1*106 (Tm^2) EI3 = 2.48 * 106 * 8060.4=19990*106(Tm^2) Xác định ma trận độ mềm: Lần lượt cho 1 lực đơn vị tại các khối lượng để xác định các chuyển vị tương ứng của các điểm khối lượng. Với các dij được xác định theo cách nhân biểu đồ, kết quả được thể hiện như sau: d11=M1*M1=1/EI1*1/2*19.5*19.5*2/3*19.5+1/EI2*(1/2*26*26*2/3*26+26*19.5*26)+1/EI3*(1/2*8*8*2/3*8+1/2*8*8*45.5+45.5*8*(45.5+53.5)/2)=205.5*10-6 d12 =d2=1/EI2*(1/2*26*26*2/3*19.5+1/2*26*26*45.5+(45.5+53.5)*4*26)=98.6* 10-6 d13 = d31 = 1/EI3*(1/2*8*8*2/3*8+1/2*8*8*45.5)=0.08*10-6 d22=1/EI2*(1/2*26*26*2/3*26)+1/EI3*(1/2*8*8*2/3*8+26^3)= 53.15 *10-6 d23 = d32 = 1/EI3*(1/2*8*8*2/3*8+1/2*8*8*26)=0.05 *10-6 d33 =1/EI3*(1/2*8*8*2/3*8)=0.0085 *10-6 Tính được ma trận độ mềm: Xác định ma trận độ cứng: Ma trận độ cứng là nghịch đảo của ma trận độ mềm: Xác định tần số dao động riêng: Gọi w là tần số dao động riêng của công trình, ta có phương trình: |(K-w2*M)|= 0 Giải định thức này tìm được w = 6.5 (rad/s). Xác định chu kỳ dao động riêng: Nhận xét: Chu kỳ dao động riêng cơ bản của kết cấu T = 0.4 (s) < 3 (s) nên ta có thể tính toán công trình theo phương pháp tựa tĩnh có điều chỉnh kết quả thông qua hệ số động Kđ xác định theo công thức : kđ = Trong đó: uo: biên độ của chuyển vị động. ut: chuyển vị cực đại do tác dụng tĩnh của tải trọng. w1: tần số của một dạng dao động riêng. e/w1: hệ số giảm chấn lấy bằng 0,08. w: tần số vòng của sóng tác dụng. Thay số tính được: kđ = Xác định các tải trọng tác động lên công trình. Các loại tải trọng tác dụng lên CTB trọng lực: Tải trọng thường xuyên bao gồm: Tải trọng bản thân của công trình. Trọng lượng trang thiết bị cố định. Trọng lượng dằn. áp lực thuỷ tĩnh của nước. Tải trọng tạm thời bao gồm: Trang thiết bị có thể thay đổi hay di chuyển. Vật tư khác (nước ngọt, dầu...). Tải trọng gián tiếp bao gồm: Tải trọng do biến dạng của kết cấu. Tải trọng do lún lệch. Tải trọng do sự cố bao gồm: Tải trọng va chạm do tàu cập vào công trình Một số chi tiết bị hỏng do nguyên nhân khác nhau. Tải trọng động đất. Tải trọng môi trường bao gồm: Các tải trọng sóng, gió, dòng chảy tác dụng lên công trình. Hệ số tổ hợp tải trọng: Trong đồ án này chủ yếu nghiên cứu quy trinh tinh toán công trình trong trạng thái sử dụng chịu tác động của trạng thái cực hạn. Đồng thời quy mô công trình nhỏ, tải trọng tạm thời ít có thể xem như tải trọng thường xuyên. Do vậy ta chia thành 2 loại: Tải trọng thường xuyên lấy hệ số là 1. Tải trọng môi trường lấy hệ số là 0.9. Tải trọng bản thân. Theo số liệu từ Bảng 5 (I.4) ta có thể tính được trọng lượng bản thân của KCĐ : GKCĐ = 64378 (KN) Tải trọng thượng tầng. Tải trọng thượng tầng là tải trọng đứng (gồm cả tải trọng thường xuyên và tải trọng cố định dài hạn, chúng có cùng hệ số tổ hợp tải trọng gf = 1.0). Bao gồm: Trọng lượng khối nhà ở: khối nhà ở = 70 (T); hoạt tải người sử dụng = 2 (T); dự trữ lương thực, thực phẩm = 8 (T); nước ngọt = 50 m3 = 50 (T). Hệ thống dầm sàn chịu lực: trọng lượng hệ thống dầm sàn chịu lực = 38 (T) Hệ thống sàn công tác: nhà vệ sinh = 0.75 (T); kho chứa = 1.45 (T); bể chứa dầu = 2.5 (T); hệ thống kết cấu của sàn công tác = 11 (T). Tổng tải trọng là thượng tầng: GTT = 183.7 (T) = 1837 (KN). Sàn chịu lực có kích thước là rộng 0.5m dài 2.5m cao 1m có trọng lượng là : Gscl=250(KN) Tải trọng gió. Qui phạm tính toán: Tải trọng gió được tính toán theo tiêu chuẩn API. Tính tải trọng do gió tác dụng lên những phần công trình nằm phía trên mực nước SWL. Bản chất của tải trọng gió là động, nhưng qua thực nghiệm cho thấy rằng tải trọng gió chỉ chiếm khoảng 5% - 10% tổng tải trọng môi trường tác dụng lên công trình nên người ta coi trong tính toán tải trọng gió là tĩnh. Công thức xác định tải trọng gió theo API: Trong đó: F: là lực gió tác dụng lên kết cấu (N). V: Vận tốc gió trung bình tại độ cao z so với mực nước chuẩn (km/h). V= V(Z) = . V10 : Vận tốc gió tại độ cao 10m so với mực nước chuẩn (vận tốc gió đo được) (km/h). Z: độ cao cần xác định vận tốc (m). A: diện tích của vật cản (m2). Cs : hệ số khí động (xác định theo qui phạm). Trong tính toán tải trọng gió tác dụng lên công trình ta bỏ qua tải trọng gió tác dụng lên các phần tử thanh thép ống phía dưới sàn công tác do diện tích cản gió và hệ số Cs nhỏ. Số liệu đầu vào: Tải trọng gió phần thượng tầng tính theo mực nước tĩnh SWL, tính với gió hướng NE lớn nhất chu kỳ lặp 100 năm đo trong 3 giây. V10 = 57.4 (m/s) = 207 (km/h). Phân chia khối tính toán: Phần thượng tầng chia thành 3 Block để tính tải trọng gió, bao gồm: Block Sàn khí tượng, Cs = 1.5 Block Khối nhà ở, Cs = 1 Phần trụ không ngập nước, Cs = 0.5 Bảng 6: Tải trọng gió tác dụng lên các Block. STT đối tượng Điểm đặt so với SWL(hi) li (m) V(km/h) Cs A(m2) Fi(T) 1 Vườn khí tượng 24.35 1.2 166.4 1 14 1.885 2 sàn mái 23.75 1.5 166.1 1 18 2.348 3 Nhà ở 23 4 165.6 1.5 48 9.345 4 sàn chịu lực 19 1 163.2 1.5 11 2.079 5 Trụ 9.25 19 154.4 0.5 111 6.261 Tổng tải trọng gió tác động lên công trình là 21.92(T) Tổng mômen gió tác động lên công trình quy về nút ở đỉnh trụ là : 48.7(Tm) Tải trọng sóng và dòng chảy tác dụng lên KCĐ. Xác định mô hình chuyển động sóng: Việc áp dụng Lý thuyết sóng cho chuyển động sóng sẽ được căn cứ vào tương quan các tỷ lệ của H/L và d/L. Đối với đồ án môn học này, để thuận tiện cho việc tính toán ta áp dụng lý thuyết sóng Airy. Tính toán với sóng theo hướng NE chu kỳ lặp 100 năm. Chiếu dòng chảy lên phương của sóng: Trong trạng thái biển cực hạn, xem như chuyển động của gió và sóng là trùng nhau. Theo số liệu về dòng chảy theo hướng NE, các vận tốc dòng chảy mặt và dòng chảy đáy lần lượt hợp với phương lan truyền sóng các góc 242o và 300o. Vận tốc dòng chảy chiếu theo phương tác động của sóng: vdc1= v1 * cos2420 = 1.37 * cos2420 = -0.643 (m/s). vdc2 = v2 * cos3000 = 1.19 * cos3000 = 0.595 (m/s). Trong đó: vcd1 , vdc2: vận tốc dòng chảy tại bề mặt và tại đáy biển đã được chiếu lên phương chuyển động của sóng. v1, v2: vận tốc dòng chảy tại bề mặt và tại đáy biển theo phương dòng chảy. Các vận tốc sau khi chiếu theo hướng sóng sẽ được tổng hợp với vận tốc của sóng để tính toán. Các đặc trưng của chuyển động sóng bề mặt theo huớng NE: Trong khuôn khổ đồ án, áp dụng Lý thuyết sóng Airy để mô tả chuyển động sóng, dùng để xác định tải trọng sóng tác dụng lên công trình, từ đó các thông số đặc trưng cho chuyển động sóng là: Chiều cao sóng: H = 16.4 * 1.1 = 18.04 (m). Chiều dài sóng: L = 264 (m). Tần số vòng của sóng: v = 0.395 (rad/s). Số sóng: k = 0.024 Xác định chế độ sóng phân chia: Ta thấy với kích thước của trụ đỡ và đế móng đã chọn (DT = 6 m, DĐ = 35 m) thì tỉ số: d/L = 8/264 = 0.03 < 0.2 D/L = 35/264 = 0.132 < 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. Xác định vận tốc, gia tốc của chuyển động sóng, dòng chảy tại các nút của KCĐ: Chọn hệ trục tọa độ: Trục 0z thẳng đứng và trùng với trục của KCĐ. Trục 0x nằm ngang, trùng với phương gió và chuyển động sóng – dòng chảy. Trục 0y nằm ngang, vuông góc với trục 0x. Gốc tọa độ 0 tại mặt đáy biển. Công thức Morison: Trong đó : r: mật độ nước biển, r = 102.5 (kG/m3). Cd: hệ số cản vận tốc, lấy theo qui phạm API, Cd = 1.05. CI: hệ số quán tính, lấy theo qui phạm API, CI = 1.2 D: đường kính trụ (hoặc đế). vx, vz, ax, az: các thành phần vận tốc, gia tốc theo các phương x, z, được xác định theo lý thuyết Airy như sau: vx = .cos(kx-wt) vz = .sin(kx-wt) ax = .sin(kx-wt) az = .cos(kx-wt). Trong công thức Morrison thành phần vận tốc ngang bao gồm 2 thành phần sóng và dòng chảy. Khi chọn hệ trục toạ độ như trên thì trong các công thức trên đại lượng x = 0. Thời điểm tính toán là thời điểm tải trọng sóng tác dụng lên công trình là cực đại. Về nguyên tắc phải tiến hành chia chu kỳ T thành 20 thời điểm và chia công trình thành các khoảng 1 m. Tính tải trọng sóng tại từng thời điểm, so sánh ta tìm được thời điểm nguy hiểm nhất ứng với tải trọng sóng tính toán là lớn nhất. Tuy nhiên trọng phạm vi đồ án này 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. Thực hiện đánh số nút từ dưới lên trên, tính tại thời điểm t = 10.01(s) ta có kết quả tính tải sóng như sau: Bảng 7: Tải trọng sóng tác dụng lên KCĐ. Tên pt Đờng kính pt Toa do i Toa do j Tải nút m xi yi zi xj yi zi Fxi,j Fyi,j Fzi,j 1 35 0 0 0 0 0 8 736765.3 15011.7 0 2 6 0 0 8 0 0 13 18247.4 1563.2 0 3 6 0 0 13 0 0 18 19388.9 1506.3 0 4 6 0 0 18 0 0 23 20855.3 1426.0 0 5 6 0 0 23 0 0 28 22679.3 1316.7 0 6 6 0 0 28 0 0 33 24902.5 1173.0 0 7 6 0 0 33 0 0 37.9 26993.4 971.3 0 Tổng tải trọng sóng tác dụng lên khối chân đế là : 869832.0(KG) = 8698.32(KN) III/5:XáC ĐịNH LựC ĐẩY NổI Công thức xác định lực đẩy nổi: Fđn = Trong đó: Fđn: lực đẩy nổi (KN). Ai: diện tích tiết diện ngang của phần tử. với Di là đường kính ngoài của phần tử thứ i có kể đến hà bám. li: chiều dài phần tử thứ i. gnc = 1.025 (T/m3). Ta có lực đẩy nổi tác dụng lên công trình như sau: Bảng 8: Lực đẩy nổi tác dụng lên KCĐ. Thanh D, m THB, m DHB, m L,m LĐN,m FĐN (T) 1 35 0.07 35.14 8 8 7953 2 6 0.07 6.14 5 5 151.7 3 6 0.07 6.14 5 5 151.7 4 6 0.1 6.2 5 5 154.7 5 6 0.087 6.174 5 5 153.4 6 6 0.08 6.16 5 5 152.7 7 6 0 6 4.9 4.9 142 Tổng tải trọng đẩy nổi: FĐN = 8859 (T)=88590(KN) Ngoài ta KCĐ còn chịu tải trọng do hà bám. Bảng 9: Tải trọng do hà bám. Thanh D, m thb, m Dhb, m L Lhb Fhb(KN) 1 35 0.07 35.14 8 8 987.17 2 6 0.07 6.14 5 5 107.9 3 6 0.07 6.14 5 5 106.79 4 6 0.1 6.2 5 5 153.31 5 6 0.087 6.174 5 5 133.1 6 6 0.08 6.16 5 5 122.25 7 6 0.08 6.16 4.9 1 24.449 Tổng tải trọng do hà bám: FHB = 1633.9 (KN). Tính toán ổn định và nền móng của công trình. Tính toán ổn định công trình. Kiểm tra ổn định lật. Điều kiện đảm bảo ổn định lật: Mgiữ / Mlật ³ k (I.7.1.1) Trong đó: k: hệ số an toàn, thường lấy k = 1.5 Mgiữ: mômen chống lật do tải trọng công trình sinh ra. Mgiữ = (GKCĐ+GTT+Gscl - FĐN)*r = (64378+1837+250-88590)*17.5 = -391562 .5(KNm). Mlật: mômen gây lật tại đế móng do tải trọng sóng, dòng chảy và gió gây ra tại mép đế móng. Mlật = SFsóngi*Zi + Fgió*Zgió + Mgió = 94398.6 + 11150 + 487 = 106032.6 (KNm). Tính được: Mgiữ / Mlật = -391562.5 / 106032.6 = -3.69 < 1.5, không thỏa mãn (I.7.1.1) Vậy công trình không đủ ổn định, cần phải rằn. Trọng lượng rằn và thể tích vật liệu rằn cần thiết là: P = (1.5 *106032.6– (-391562.5))/17.5 = 31463.5 (KN)=3146.35(t) Dùng Barit làm vật liệu rằn, thể tích barit cần là: V = 31463.5/43 = 731.7 (m3) Kết luận: Nếu thêm 3146.35(t) vật liệu dằn bằng Barit (tương đương 731.7 m3) thì công trình đảm bảo ổn định lật. Điều này hoàn toàn có thể làm được vì thể tích của đế móng cũng khoảng gần 7693m3). Kiểm tra ổn định trượt. Từ Bảng 1: Số liệu địa chất, nhận thấy càng xuống sâu lớp đất càng tốt. Chỉ cần tiến hành kiểm tra điều kiện trượt cho lớp 1. Điều kiện ổn định trượt: fu / t ³ k (I.7.1.2) Trong đó: fu: cường độ chống trượt tới hạn của nền. k: hệ số an toàn, lấy k = 1.2 t - ứng suất tiếp đáy móng. Xác định fu: fu = c + s * tgj Trong đó: c: lực dính của đất; c = 0.36 (kG/cm2) = 36 KPa j: góc ma sát trong của đất; j = 15002’ s: ứng suất nén dưới đáy móng; FV: tổng lực đứng tác dụng lên công trình, đã kể thêm vật liệu rằn để đảm bảo ổn định lật. FV = GKCĐ + GTT – FĐN + GR = 64378 + 1837 +250– 88590 + 31463.5 = 9338.5 (KN) Suy ra: Tính được: fu = 36 + 9.71 * tg15002’ = 38.62 (KPa) Xác định t: Trong đó: FH: tổng lực ngang tác dụng lên công trình: FH = SFx(sóng, dòng chảy) + Fgió = 8698.32+ 219 = 8917.32 (KN) Tính được: Kiểm tra điều kiện: thỏa mãn (I.7.1.2) Kết luận: Công trình đảm bảo ổn định trượt. Tính toán nền móng công trình. Các lực tác dụng lên công trình tại mặt đáy móng: Tổng lực đứng đã tính thêm trọng lượng dằn: FV = 9338.5 (KN) Tổng lực ngang: FH = 8917.32 (KN) Mômen: M = Mgió + Msóng, dòng chảy = 11150 + 487 +94398.6 = 106032.6 (KNm). Đặc trưng hình học của đáy móng: Diện tích đáy móng: Mômen quán tính: Mômen chống uốn: . ứng suất dưới đế móng. ứng suất tiếp: ứng suất pháp: Tính được: smax = 34.9 (KPa) smin = -15.5 (KPa) Nhận xét: Tại đế móng xuất hiện ứng suất kéo lớn smin = -15.5 (KPa), công trình sẽ bị nhổ và mất ổn định. Để giảm tối đa ứng suất kéo smin ta phải tính toán thêm lượng vật liệu dằn vào trong đế móng. Ta phải tính lượng vật liệu dằn GR vào đế để smin = 0. Từ công thức tính ứng suất pháp, cho smin = 0 tìm được lượng rằn tổng cộng cần thiết là: GR = 49253.4 (KN) Tính lại ứng suất dưới đế móng: Fv = 24233.4 smax = 50.4 (KPa) smin = 0 (KPa) Kết luận: Để công trình ổn định cần rằn thêm 4925.34(T) tương đương 1145.4 (m3) Barit.thoả mãn vì thể tích đế móng xấp xỉ bằng 7693 (m3) Kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền. Từ Bảng 1: Số liệu địa chất, nhận thấy càng xuống sâu lớp đất càng tốt. Chỉ cần tiến hành kiểm tra điều kiện cho lớp 1. Điều kiện kiểm tra: stb Ê qu (I.7.3.1) smax Ê 1.2 * qu (I.7.3.2) Trong đó: qu: cường độ chịu nén tới hạn của nền đất; qu = NC* c + 0.5Ng * gb * R c: lực dính của đất, phụ thuộc từng loại đất. Lớp đất 1 có c = 36 (KPa) gb: trọng lượng riêng của đất ngập nước gb = gđ – gn = 27.1 – 10.25 = 16.85 (KN/m3) R: bán kính của đế móng : R = 17.5 (m). NC, Ng: hệ số phụ thuộc góc ma sát trong của đất. Lớp 1 có j = 15002’ ta có: NC=11; Ng=2.32 Vậy ta có: qu = 11*36 + 0.5*2.32*16.85 *17.5 = 738.06 (KPa) ứng suất dưới đế móng: smax = 50.4 (KPa) stb = 25.2 (KPa) Thay vào điều kiện kiểm tra: (I.7.3.1) stb = 25.2 (KPa) < qu = 738.06 (KPa) (I.7.3.1) smax = 50.4 (KPa) < 1.2 * qu =885.572 (KPa) Kết luận: Điều kiện kiểm tra thoả mãn cho lớp thứ nhất. Các lớp đất phía dưới đều tốt hơn nên ta không cần kiểm tra tiếp. Tính toán độ lún của đế móng. Coi đáy móng chịu tải trọng phân bố đều lúc này ta tính cả trọng lượng của hà bám .Vậy tổng tải trọng công trình là P =64378 + 1837 +1633.9+250 - 88590 + 49253.4 =28762.3(KN). Vậy tải trọng phân bố đều dưới đáy móng là : Tính theo phương pháp cộng lún từng lớp, coi đế móng dạng hình tròn và tính lún tại tâm đế. Công thức tính lún cộng dồn: Trong đó: Si: độ lún của lớp thứ i. bi: hệ số phụ thuộc vào hệ số nở hông của đất. Với đất á cát b = 0.7; đất cát b = 0.76 E0i: mô đuyn biến dạng của lớp đất thứ i. hi: chiều dày lớp thứ i. sgli: ứng suất gây lún lớp thứ i, sgli = Kc * Kc - hệ số tra bảng. sbt =Sgi’ * hi: ứng suất bản thân của đất. gi’: trọng lượng riêng đẩy nổi của lớp đất ngập nước. Bảng 10: Kết quả tính lún của móng. Điểm Lớp đất hi Độ sâu z z/r Ko gs, lớp i sbti s gl i b lớp i Eo lớp i si,cm 1 1 0 0 0 1 16.85 0 29.9 0.8 20240 0 2 1 0.4 0.4 0.0457 0.985 16.85 6.74 29.4515 0.8 20240 0.047 3 1 0.4 0.8 0.0914 0.981 16.85 13.48 29.3319 0.8 20240 0.046 4 1 0.4 1.2 0.1371 0.978 16.85 20.22 29.2422 0.8 20240 0.046 5 1 0.4 1.6 0.1829 0.973 16.85 26.96 29.0927 0.8 20240 0.046 6 1 0.4 2 0.2286 0.835 16.85 33.7 24.9665 0.8 20240 0.039 7 1 0.4 2.4 0.2743 0.829 16.85 40.44 24.7871 0.8 20240 0.039 8 1 0.4 2.8 0.32 0.815 16.85 47.18 24.3685 0.8 20240 0.039 9 1 0.2 3 0.3429 0.789 16.85 50.55 23.5911 0.8 20240 0.019 10 1 0.4 3.4 0.3886 0.773 16.85 57.29 23.1127 0.8 20240 0.037 11 1 0.4 3.8 0.4343 0.752 16.85 64.03 22.4848 0.8 20240 0.036 12 1 0.4 4.2 0.48 0.741 16.85 70.77 22.1559 0.8 20240 0.035 13 1 0.4 4.6 0.5257 0.6 16.85 77.51 17.94 0.8 20240 0.028 14 1 0.4 5 0.5714 0.092 16.85 84.25 2.7508 0.8 20240 0.004 Độ lún tổng cộng S = 0.461(cm) < [S] = 8 (cm). Kết luận: Công trình đảm bảo điều kiện lún. Xác định chuyển vị và nội lực công trình. Quá trình tính tĩnh kết cấu để xác định nội lực tính toán của các tiết diện là sự kết hợp nhuần nhuyễn 2 sơ đồ tính : Sơ đồ tính 1: Coi trụ đỡ là một thanh conson ngàm tại mặt đế móng. Trụ đỡ có chiều dài là 45.5 m (DT = 6.0 m, dT = 0.5 m và dT =0.8 đến vị trí MNTT) được ngàm tại vị trí mặt trên của khối đế. Chịu các loại tải trọng tác dụng sau: tải trọng gió, tải trọng sóng và dòng chảy, trọng lượng bản thân, trọng lượng thượng tầng và thiết bị, lực đẩy nổi, tải trọng do hà bám. Sơ đồ tính này thích hợp xác định nội lực tính toán bố trí cốt thép ứng suất trước và cốt thép thường cho tiết diện trụ đỡ. Sơ đồ tính 2: Theo phương pháp PTHH. Các cấu kiện được mô tả như sau: 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 (bản đáy, bản thành, bản nắp, bản dầm chính), các phần tử Frame (dầm phụ hướng tâm, dầm vòng, có thể phần tử trụ đặc (lõi) cũng được mô tả đơn giản là phần tử thanh mặc dù về nguyên tắc thì phần tử trụ đặc phải được mô tả là phần tử khối) Các loại 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. Nội lực tính theo phương pháp này được sử dụng để tính toán cho các phần tử Shell, Frame của khối đế. Xác định chuyển vị ngang tại đỉnh trụ. Chuyển vị ngang tại đỉnh trụ được xác định theo phương pháp nhân biểu đồ Để đơn giản trong tính toán ta coi biểu đồ momen có dạng hình thang, momen tại đỉnh trụ là 41.8 Tm , tại mặt cắt sát ngàm là 3463.14 Tm. Mômen quán tính tiết diện ngang của trụ : tính cho tiết diện vành khuyên (m4). Môđun đàn hồi lấy bằng mođun đàn hồi của bêtông mác 500 : E = 3600000 T/m2. Kết quả tính toán, chuyển vị ngang tại đỉnh trụ : Vậy chuyển vị tại đỉnh trụ là 2.8 cm Xác định nôi lực tính toán cho các tiết diện của cấu kiện. Kết quả nội lực được tính theo sơ đồ tính như sau: Bảng 13: Nội lực để tính toán cốt thép ứng suất trước của trụ đỡ. Cao trình(m) M(KNm) N(KN) Q(KN) Tiết diện(m) J(m4) A(m2) 8 34631.4 9522.9 1549.9  0.5  45.22  13.07 13 26882.0 8419.5 1367.4  0.5  45.22  13.07 18 20044.9 8196.6 1173.5  0.5  45.22  13.07 23 14177.4 8003.5 965.0 D=6 45.22 13.07 28 11052.6 7750.8 738.2 t=0.8  45.22  13.07 33 5661.7 7511.5 489.1  0.8  45.22  13.07 37.9 3264.9 7175.7 219.2  0.8  45.22  13.07 43.5 2092.2 4668.1 219.2  0.5  32.94  8.64 53.5 487.0 2087.0 156.6  0.5  32.94  8.64 Tính toán cốt thép trụ. Hệ số động rất nhỏ Kđ ằ 1 ta bỏ qua trong tính toán. Nội lực tính toán kết cấu trụ được lấy từ bảng nội lực trên. Các đặc trưng của vật liệu sử dụng. Bê tông mác #500: Cường độ chịu nén tiêu chuẩn của Bê tông ở 28 ngày tuổi là: sc = 21.5 MPa. Cường độ chịu nén tính toán Rn = 0,67*sc /fm (fm = 1,5) = 9.6 MPa. Bê tông mác #400: Cường độ chịu nén tiêu chuẩn của Bê tông ở 28 ngày tuổi là: sc = 17 MPa. Cường độ chịu nén tính toán Rn = 0,67*sc /fm (fm = 1,5) = 7.6 MPa. Thép thường, thép đai nhóm AII: Cường độ chịu kéo và nén tiêu chuẩn là: Fy = F’y = 300 MPa. Cường độ chịu kéo và nén tính toán là: Ra = R’a = 280 MPa. Tính toán cốt thép ứng suất trước. Tính cốt thép ứng suất trước. Dựa trên 2 điều kiện sau: Thép ứng suất trước khai thác trong giai đoạn đàn hồi. Bê tông ứng suất trước không nứt. Cấu kiện làm việc trong miền đàn hồi, ứng suất trong bê tông được tính theo công thức của sức bền vật liệu: Trong đó: M: mômen tác dụng lên tiết diện. N: lực dọc tác dụng lên tiết diện. J: mômen quán tính của tiết diện. a: khoảng cách từ trục cấu kiện tới mép ngoài của tiết diện vành khuyên (a = 3m) F: diện tích mặt cắt ngang tiết diện tính toán. ss: ứng suất (hiệu dụng) trong thép ứng suất trước. As: diện tích thép ứng suất trước. Điều kiện bê tông không chịu kéo – không xuất hiện vết nứt: Từ phương trình trên ta chọn trước ứng suất trước trong cốt thép, thường lấy ss = 80% cường độ tiêu chuẩn của thép ứng suất trước, từ đó có thể tính được diện tích cốt thép ứng suất trước As ứng với ss đã chọn. Việc lựa chọn ss (rồi tính được As) phải đi kèm với điều kiện đảm bảo độ bền vùng nén của tiết diện và bê tông không được sảy ra vết nứt. Điều kiện đảm bảo độ bền vùng nén của tiết diện: Ta có ứng suất nén cực đại trong bê tông như sau: ứng suất nén sb phải thoả mãn điều kiện: sb Ê 0.45 * sc với cấu kiện chịu nén đúng tâm. (V.1.2.1) sb Ê 0. 5 * sc với cấu kiện chịu nén lệch tâm. Trong đó: sc là cường độ chịu nén tới hạn của bê tông. Điều kiện để bê tông không sảy ra vết nứt xiên: Ta có ứng suất tiếp: Trong đó: S: mômen tĩnh; R1, R2: bán kính ngoài và trong của tiết diện vành khuyên. t: độ dày của tiết diện vành khuyên. Q: lực cắt tại tiết diện. ứng suất pháp cực đại trên mặt cắt trụ: ứng suất kéo chính: Kiểm tra điều kiện không nứt: (V.1.2.2) Xác định mô men giới hạn để không xuất hiện vết nứt. Theo DNV Mgh được xác định dựa vào phương trình: Điều kiện kiểm tra: M < Mgh (V.1.2.3) Dựa trên cơ sở lý thuyết và trên các qui phạm như đã trình bày, ở đây xin tính toán sơ bộ cốt thép ứng suất trước. Các bước tính toán được tự động hóa bằng bảng tính, chỉ trình bày các kết quả và thể hiện dưới dạng bảng. Số liệu đầu vào: Đường kính trụ: D = 6 m Bề dày trụ: t=0.8 từ đế móng đến cao trình 37.9 m t = 0.5 m từ cao trình 37.9m đến hết Bán kính trụ: a = R = 3 m Bêtô