Do an thi cong 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THI CÔNG CÔNG TRÌNH BIỂN BẰNG THÉP

Người ra đề: Ths. Vũ Đan Chỉnh

Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm 1

Số đề : D1-E1

Nhóm STT HỌ TÊN MSSV

1

1 Nguyễn Văn Vương 1224.53 2 Nguyễn Duy Hiếu 7963.53 3 Phạm Hùng Mạnh 7587.53 4 Nguyễn Văn Hưng 7267.53 5 Phan Viết Hải 10268.53 6 Nguyễn Quang Huy 6566.53

7 Trần Phương Nam 10974.50

Hà Nội, 4/2012

TRƯỜNG ĐH XÂY DỰNG GVHD: Ths. VŨ ĐAN CHỈNH VIỆN XD CÔNG TRÌNH BIỂN Bộ môn KTXD CTB&ĐÔBC


THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG KCĐ GIÀN ĐỠ ĐẦU GIẾNG PEARL

NHÓM 1 2

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ GIÀN ĐỠ ĐẦU GIẾNG PEARL. ................... 4

Kết cấu giàn ............................................................................................. 4

CHƯƠNG II: CÁC YÊU CẦU VỀ LẬP PHƯƠNG ÁN THI CÔNG ............. 15

1. Tìm hiểu các yêu cầu đầu vào trong giai đoạn thi công CTB ............ 15

a. Quy hoạch mặt bằng thi công trên bãi lắp ráp ............................................. 15

b. Tìm hiểu về điều kiện khí tượng, thủy hải văn ............................................ 26

2. Lựa chọn giải pháp thi công .................................................................. 31

3. Lập quy trình thi công ........................................................................... 36

a. Lập quy trình chế tạo và lắp dựng ................................................................. 36

b. Lập quy trình thi công hạ thủy ....................................................................... 43

c. Lập quy trình thi công vận chuyển, đánh chìm, định vị ............................. 45

d. Lập quy trình thi công đóng cọc .................................................................... 48

4. Các bài toán cần tính toán ..................................................................... 51

CHƯƠNG III: CÁC YÊU CẦU VỀ TÍNH TOÁN ............................................ 53

1. Tính toán cho giai đoạn lắp ráp ............................................................ 53

a. Tính toán số lượng gối đỡ .............................................................................. 53

b. Kiểm tra khả năng chịu lực của đất nền dưới tác dụng của hệ gối đỡ ...... 62

c. Tính toán chọn cẩu để lắp ráp khối chân đế ................................................. 63

2. Tính toán cho giai đoạn hạ thủy ........................................................... 70

a. Tính toán chọn cẩu .......................................................................................... 70

b. Kiểm tra độ bền khối chân đế khi cẩu .......................................................... 74

3. Tính toán thi công vận chuyển .............................................................. 78




NHÓM 1 3

a. Tính toán lực kéo ............................................................................................. 78

b. Tính toán ổn định ban đầu .............................................................................. 80

4. Tính toán thi công đánh chìm ............................................................... 83

a. Tính toán chọn cẩu .......................................................................................... 83

b. Tính toán bố trí điểm cẩu ............................................................................... 84

c. Tính toán lực cẩu trong các trạng thái đánh chìm KCĐ ............................. 86

5. Tính toán Up-ending .............................................................................. 91

6. Tính toán đóng cọc ................................................................................. 92

a. Chọn búa đóng cọc .......................................................................................... 92

b. Tính toán cẩu nhấc các đoạn cọc khi cẩu nhấc ............................................ 93




NHÓM 1 4

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ GIÀN ĐỠ ĐẦU GIẾNG PEARL

• KẾT CẤU GIÀN Pearl là giàn đầu giếng bao gồm phần chân đế, phần thượng tầng và các kết cấu phụ trợ. Chân đế được chế tạo bằng thép, thuộc loại kết cấu Monopod, 1 ống chính và 3 cọc( trong đó có 2 cọc váy).

- Kích thước ống chính: Từ cao trình +6.5m đến -31.5m là ∅2600x50; Từ cao trình -33.5m đến -50.91m là ∅1700x50.

- Bắt đầu từ cao trình -10m trở xuống có thêm 2 ống nhánh với ∅1400x38.

- Kích thước cọc là ∅1524 x50 thì cao trình cắt cọc theo thiết kế là -31m với cọc trong ống chính và -39.41m với cọc váy.

- Tổng trọng lượng công trình: 480 Tấn( xem bảng dưới). - Giá cập tàu sẽ được bố trí ở một mặt của Monopod.

TABLE: Material List 2 - By Section Property

Section ObjectType NumPieces TotalLength TotalWeight

Text Text Unitless m Ton

219X157 Frame 46 60.42 4.7553

406X127 Frame 192 311.08819 38.3156

610X127 Frame 4 12.12982 2.2689

762X25 Frame 14 63.28514 28.7524

762X38 Frame 8 8.00007 5.4273

508X20 Frame 3 40.3329 9.7067

508X127 Frame 6 52.34321 8.1189

324X127 Frame 47 96.30033 9.388

2600X65 Frame 3 14.5 58.9147

2600X100 Frame 2 7.2 44.385

2600X50 Frame 2 16.3 51.2462

1700X50 Frame 8 31.91 64.915

1400X38 Frame 4 92.90091 118.5618

406X19 Frame 13 35.18965 6.3803

508X262 Frame 55 71.42 22.2306

2150X50 Frame 1 2 5.1783

TotalWeight 478.5451

Bảng 1: Tổng khối lượng khối chân đế.




NHÓM 1 5

Chi tiết về kết cấu chân đế Pearl thể hiện trong các hình vẽ sau:

Hình 1: Tổng thể về chân đế Pearl.




NHÓM 1 6

Hình 2: Mặt bằng cơ sở chân đế Pearl.




NHÓM 1 7

Hình 3: Mặt chiếu đứng chân đế Pearl.




NHÓM 1 8

Hình 4: Mặt cắt A (hình 3).




NHÓM 1 9

Hình 5: Mặt cắt ngang ở cao trình -35m.




NHÓM 1 10

Hình 6: Mặt cắt ngang ở cao trình -21m.




NHÓM 1 11

Hình 7: Mặt cắt ngang ở cao trình 4.754m.




NHÓM 1 12

Hình 8: Mặt cắt X (hình 7).

Hình 9: Mặt cắt Y(hình 7).




NHÓM 1 13

Hình 10: Mặt cắt ngang ở cao trình -50.91m.




NHÓM 1 14

Hình 11: Mặt cắt A( hình 10).

Hình 12: Mặt cắt B( hình 10).




NHÓM 1 15

CHƯƠNG II: CÁC YÊU CẦU VỀ LẬP PHƯƠNG ÁN THI CÔNG

1. Tìm hiểu các yêu cầu đầu vào trong thi công CTB: a) Quy hoạch mặt bằng thi công trên bãi lắp ráp(BLR):

+ Tìm hiểu về BLR của xí nghiệp liên doanh (XNLD) VSP

Bãi lắp ráp của xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro được xây dựng năm 1982 với quy mô:

• Tổng diện tích: 32 hecta. • Diện tích cảng và khu lắp dựng: 210.000m2.

• Diện tích khu lắp dựng: 164.500 m2( bao gồm cả diện tích các phân xưởng). Áp lực nền cho phép 60T/ m2.

• Đường trượt số 0: dài 216m; rộng 16m; áp lực cho phép 100T/m. • Đường trượt số 1: dài 183m; rộng 16,20,24m; áp lực cho phép 100T/m.

• Bờ cảng bê tông rộng 19m; áp lực cho phép 200T/ m2.

• Độ sâu nước trước cảng 6.4m (LAT); dao động thủy triều trung bình 2.0m ( max:+1.73m; min:-3.29m).

Hình 13: Bãi lắp ráp của VSP.




NHÓM 1 16

Hình 14: Mặt bằng tổng thể bãi lắp ráp của VSP.




NHÓM 1 17

• Các phân xưởng Tổng diện tích các phân xưởng khoảng 20000m2, bao gồm:

o Phân xưởng chế tạo trước số 1, 2, 3-1, 3-2 có diện tích 11502m2. o Phân xưởng đường ống số 11 có diện tích 1728m2. o Phân xưởng cơ khí số 6 có diện tích 1296m2. o Phân xưởng E&L số 7 có diện tích 1296m2. o Phân xưởng NDT số 8. o Phân xưởng Blasting/Painting số 4;5. o TRạm hàn tự động.

Hình 15: Vị trí các phân xưởng trên bãi lắp ráp của VSP.

+ Tìm hiểu về thiết bị, phương tiện của BLR

Các loại máy phục vụ thi công trên BLR ( trên bờ ) của xí nghiệp gồm các loại

máy sau:




NHÓM 1 18

• Cẩu DEMAG và các loại cẩu khác: có các loại tải trọng nâng khác nhau, cẩu này dùng để cẩu lắp các cấu kiện như các tấm panel, nút ống, quay lật panel,..

• Các thiết bị vận chuyển: các thiết bị này dùng để vận chuyển các tấm panel, các cấu kiện khác liên quan đến việc lắp ráp khối chân đế từ trong nhà xưởng ra đến bãi lắp ráp hay từ vị trí tập kết vật liệu đến BLR. Ngoài ra nó còn vận chuyển khối chân đế từ BLR lên xà lan để đánh chìm như Trailer.

• Máy hàn: xí nghiệp có rất nhiều loại máy hàn, như máy hàn trong nhà máy, máy hàn ngoài công trường. Các loại máy hàn này dùng để hàn nối ống, chế tạo các nút, hay hàn gá các thanh trong khối chân đế để cố định tạm thời,…

• Máy cắt: máy cắt thì có ở cả trong nhà máy lẫn ngoài công trường, máy cắt có nhiệm vụ là cắt các đoạn ống có kích thước cố định thành các đoạn ống có kích thước khác nhau để hàn nối lại thành đoạn ống có kích thước như thiết kế. Ngoài ra máy cắt còn có nhiệm vụ cắt các đoạn ống hỏng để hàn nối lại,..

• Máy kiểm tra không phá hủy: loại máy này dùng để kiểm tra các mối hàn xem đã đạt cường độ chưa.

• Máy kiểm tra kích thước: máy này dùng để kiểm tra kích thước các đoạn ống xem đã đủ độ dài như thiết kế chưa. Ngoài ra nó còn kiểm tra bề dày ống trước khi hàn nối ống,…

• Máy đo cường độ và thành phần hóa học: máy này dùng để đo cường độ mối hàn và các thành phần hợp kim của thành phần thuốc hàn.

Dưới đây là các bảng thể hiện về số lượng và xuất sứ của các loại thiết bị phục vụ thi công chính của xí nghiệp:

Mô tả Loại thiết bị Nước SX

Tải trọng nâng lớn nhất (T)

Chiều dài cần (m)

Số lượng

Cẩu DEMAG

Cẩu DEMAG CC600 Đức 140 54 8 Cẩu DEMAG CC2000 Đức 300 72 1 Cẩu DEMAG CC2000 Đức 300 60 1 Cẩu DEMAG CC2000 Đức 300 36 2 Cẩu DEMAG CC4000 Đức 400 42 1




NHÓM 1 19

Các loại cẩu

khác

TADANO Nhật 70 8 3 COLE UK 70 8 2

K/C461 Nga 40 8 5 Mobil Nga 16 9

Bảng 2: Thiết bị cẩu nhấc.

Mô tả Tên thiết bị và các thông số kỹ thuật Nước sản

xuất Số

lượng

Các thiết bị

vận chuyển

Forklift, capacity 2.5T Nhật 5 Forklift, capacity 5T Nhật 10 Forklift, capacity 10T Nhật 1

Trailer for pipe, capacity 20T with 18m length Nga 3 Platform with tractor K710, capacity 60T Nga 3 Platform with tractor K710, capacity 40T Nga 2

Trailer Nicolas, max payload per support 220T Pháp 4 Bảng 3: Thiết bị vận chuyển.


xuất Số

lượng

Máy kiểm tra

không phá hủy

Gamma source 660B Mỹ 6 DSK 8S Mỹ 3

UT set, Krauthramer USK 7S Đức 3 UT set, Krauthramer USK 7D Đức 1 UT set, Krauthramer USN 52 Đức 2 UT set, Parameter EPOCH III Mỹ 2

Automatic Utrasonic Testing System Rotoscan Alen 1 Electromagnet yoke Y6 Nhật 10

USN 521 Nhật 1 USN 25 Nhật 1

Permanent magnet yoke YM5 Nhật 2




NHÓM 1 20


xuất Số

lượng

Máy hàn

Lincoln LT7 Tractors(SAW) Mỹ 5 Lincoln NA3/ NA4/ NA5 Tractors(SAW) Mỹ 8

Lincoln DC400 Recifiers Mỹ 8 Licoln DC600 Recifiers Mỹ 25 Licoln N9 Wire Feeders Mỹ 15

Lincoln LN23 Wire Feeders Mỹ 8 Lincoln LN25 Wire Feeders Mỹ 3

Kemppi Master 3500DC Hà Lan 30 Kemppi PS 5000 /FU11 Hà Lan 20 Kemppi Tig 2500 /FU11 Hà Lan 10

BDM 1001 Nga 22 Licoln Tig 255 Mỹ 10

ESAB LCF 1200 Thụy Sỹ 5 ESAB LCF 2400 Thụy Sỹ 2

ESAB A2-A6 Thụy Sỹ 2 Inverter-V300 I Mỹ 30

Delta Weld 402/ I22A Mỹ 5 Dyna Auto XC 500/CM 2302 Nhật 4

PWHT Kakusai 250 kVA Nhật 2

Cooperheat 48 kVA With recorder UK 5 12 channel recorder Kokusai Nhật 4

Máy cắt

CNC profiling pipe-cutting Cernon-3042 Mỹ 1 CNC Plate-cutting Machine OXYTOME 30E Pháp 1

Pipe Profiling Cutting HGG-RBPC 1200 Alen 1 Mathey 3SA Mỹ 12

Máy cắt ống

Pipe Beveling Machine Mỹ 5




NHÓM 1 21


xuất Số

lượng

Máy kiểm

tra kích thước

Total Station TC 500 (with software) Thụy Điển 1 Theodolite Dalta 010; T180-Leica Đức 2

Theodolite Sokkia set 3 CII Nhật 1 TCA 2003-Leica Thụy Điển 1 TCR 702-Leica Thụy Điển 3

TC 703 Thụy Điển 1 TC 303 Thụy Điển 2

Automatic Level-Leica Thụy Điển 20 Laser Plane Mỹ 2

Máy đo cường độ và thành phần

hóa học

Super L universal tensile testing machine 120.000 lbs-TINUS OLSEN

Mỹ 1

Impact tester for metal, Model 84-TINUS OLSEN

Mỹ 1

Automatic emission spectrometer(32 channel)-LECO

Mỹ 1

Hardness testing machine-ESEWAY CV UK 1

Portable hardness tester-Micodur II Germany and Equotip Unit D

UK 3

Microscope with video camera and monitor 14'', HM500 AM/W-AD

Đức 1

Hydraulic Mounting press Nam Mỹ 1 Special grinding machine_LECO Mỹ 1

Multicool baths for charpy testing, capacity rack15 pcs. and down to 40°C

Mỹ 1

Cân khối

lượng

Rig Lifting & Weighing System with Capacity 400Tons x 12 Jacks

Anh 1




NHÓM 1 22

Mô tả Tên thiết bị và các thông số kỹ thuật Nước sản xuất Số

lượng

Máy ghi áp

lực

Recorder MT 71-2M1 250 Kg/cm² Châu âu 2 Recorder HC 2000SP 3000Psi Châu âu 2 Recorder HC 2000SP 500Psi Châu âu 2

Recorder HC 2000SP 10000Psi Châu âu 2 Recorder HC 2000SP 5000Psi Châu âu 2

Thiết bị đo và kiểm

tra theo tiêu

chuẩn

Master Testing Gauge 314 3000Psi Châu âu 2 Master Testing Gauge 314 5000Psi Châu âu 2

Master Testing Gauge 314 10000Psi Châu âu 2 Press Gauge 5kG/cm² Châu âu 1

Press Gauge 140000 Kg/cm² Châu âu 1

Kích 50 Tons Interkeithing Winch Anh 2 Bảng 4: Thiết bị chính phục vụ thi công.

• Tời: Hiện nay trong XN có 2 loại tời chính :

° Loại 50 tấn có 2 chiếc ° Loại 20 tấn có 6 chiếc

Các loại thiết bị thi công trên biển của xí nghiệp gồm các loại sau:

• Đội tàu và cẩu nổi:

° Tàu cẩu Trường Sa Chiều dài: 139.1m Chiều rộng: 54.32m Mớn nước: 4m Góc xoay cẩu: 360° Khả năng nâng: 2 x 300T, 26÷29m 1 x 150T, 29÷68m 1 x 20T




NHÓM 1 23

° Tàu cẩu Hoàng Sa Chiều dài: 136.00m Chiều rộng: 48.10m Mớn nước: 4.8m Góc xoay cẩu: 360° Khả năng nâng: 2 x 600T, 21÷39m 1 x 300T, 24÷50m 1 x 30T, 71.50m

° Tàu dải ống Côn Sơn Chiều dài: 110.3m Chiều rộng: 30.45m Mớn nước: 3.74m Khả năng nâng: 1 x 540T, 26÷35m 1 x 100T 1 x 22.7T Khả năng dải ống 700m/ngày

Ngoài ra XN còn sử dụng một số tàu dịch vụ của XN vận tải biển:

Tàu kéo: Phú Quý, Tàu Sông Dinh, Tàu Sao Mai (3 chiếc), Lam Sơn, Kỳ Vân. Tàu phục vụ công tác lặn như tàu Bến Dinh 01, tàu Hải Sơn, kèm theo các thiết bị thi công.

Thiết bị búa đóng cọc:

MRBS 1800, lực đóng 175000KG, 4 chiếc MRBS 3000, lực đóng 283500KG, 3 chiếc

Phao nổi (Ponton):

Số lượng: 2 (cái) Kích thước BxLxH: 12x40x4.5 (m) Sức chở: 800(T)




NHÓM 1 24

Thiết bị định tâm cọc: các loại cọc khác nhau cần thiết bị định tâm khác nhau. Các loại thiết bị kẹp cọc.

• Trailer: Trailer là hệ thống trục kéo tự hành bằng thủy lực, nó được điều khiển bằng hệ thống điện tử. Hệ thống trailer được tạo thành bằng cách ghép các trục xe lại với nhau, số trục xe cần ghép thì phụ thuộc vào trọng lượng và quy mô công trình mà trailer vận chuyển. Mỗi trục xe của nó có các thông số kỹ thuật sau đây. Chiều rộng mỗi trục xe là : 2430mm Bệ trailer có thể nâng lên cao nhất là : 1800mm, hạ xuống thấp nhất là 1200mm, nhờ hệ thống kích thủy lực. Khối lượng của mỗi trục xe là : 4.5T Mỗi trục xe có thể chịu tải trọng lớn nhất là : 32T Mỗi trục xe có 4 bánh xe và áp lực bơm căng ở mỗi là 10Bar

Hình 16: Khoảng cách các bánh xe Trailer.




NHÓM 1 25

• Sà lan & Tàu kéo: Sà lan vận chuyển có các thông số kỹ thuật như sau: Chiều dài L=282’=85.95(m). Chiều rộng thân B=90’=27.432(m). Chiều cao thân H=18’=5.4869(m). Khối lượng sà lan là : 4324.67(T). Mớn nước của sà lan khi không chở hàng là : T0=1.8(m)

Chiều cao sóng để sà lan ổn định trong quá trình vận chuyển là H=2.5m với chu kỳ sóng là 6.7 giây. Các loại tàu kéo:

Sao Mai 01 với sức kéo 3500 (Kw), tốc độ di chuyển là 16.6(Km/h) Sao Mai 02 với sức kéo 2588 (Kw), tốc độ di chuyển là 15.5(Km/h) Sao Mai 03 với sức kéo 2580 (Kw), tốc độ di chuyển là 16.0(Km/h)

• Các thiết bị khác: ° Thiết bị định vị toàn cầu GPS

° Các thiết bị khảo sát dưới nước: Thiết bị ROV: khảo sát các tuyến ống, phục vụ công tác thi công ngoài biển, khảo sát đáy biển trong phạm vi hạ thủy chân đế, khảo sát sau khi bơm trám si măng chân đế….

° Thiết bị rải cáp ngầm ngoài biển.

+ Bố trí mặt bằng để tổ chức, triển khai thi công lắp dựng khối chân đế( KCĐ)

Ví trí lắp dựng phải gần đường trượt nhất để đảm bảo việc cẩu lắp các panel lên đường trượt tiện cho việc hạ thủy, nhưng cũng phải đảm bảo không gia hay khoảng cách để thi công chế tạo. Ngoài ta vị trí lắp dựng cũng phải gần các phân xưởng để tiện cho việc vận chuyển các thiết bị, các bộ phận làm trong nhà máy ra vị trí chế tạo. Dưới đây là mặt bằng bãi lắp ráp dùng để chế tạo và lắp dựng khối chân đế, do khu vực này đảm bảo đầy đủ các yêu cầu cần thiết của việc chế tạo và lắp ráp.




NHÓM 1 26

Hình 17: Mặt bằng chế tạo khối chân đế(bãi lắp ráp số 1).

b) Tìm hiểu về điều kiện khí tượng, thủy hải văn đảm bảo cho công tác thi công CTB:

Bãi lắp ráp của XNLD VSP nằm ở vị trí bên trái sông Dinh trên khu vực bờ biển phía Tây Bắc thành phố Vũng Tàu. Sau đây là điều kiện khí tượng, thủy hải văn của khu vực:

• Gió

Đặc tính của khu vực này là nằm trong vùng gió mùa hoạt động mạnh. Khí hậu thời tiết mưa nhiều về mùa hè ( từ tháng 5 đến tháng 9) và khô ráo về mùa đông ( từ tháng 10 đến tháng 4).




NHÓM 1 27

Trong mùa mưa gió thổi chủ yếu theo hướng Đông Bắc ( gió mùa Đông Bắc).

Thời kỳ chuyển tiếp giữa hai mùa, do có sự tương tác qua lại giữa hai luồng gió chính, gây ra gió theo nhiều hướng khác nhau (xảy ra vào các tháng 4,5,9 và 10).

Trong thời gian này việc thi công gặp nhiều khó khăn.

- Vận tốc gió trung bình 4.1 (m/s). - Vận tốc gió lớn nhất đạt tới 30 (m/s).

VẬN TỐC GIÓ (M/S)

Các tháng

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TB 4.7 5.9 5.3 4.2 2.8 3.6 4.1 4.3 3.6 3.4 3.7 4.1 LN 18 18 18 18 20 26 30 23 22 20 18 30

Bảng5 : Bảng vận tốc gió.

Bảng vận tốc gió ở trên được thiết lập khi đo ở độ cao 10m. Từ bảng vận tốc gió ở độ cao 10m, để xác định vận tốc gió ở độ cao khác, ta dựa vào bảng hệ số thay đổi vận tốc gió thay đổi theo chiều cao sau đây:

BẢNG HỆ SỐ THAY ĐỔI VẬN TỐC GIÓ(M/S)

Chiều cao so với mặt đất(m)

10 20 40 60 100 200 Hệ số 1 1.25 1.55 1.75 2.1 2.6

Bảng6 : Bảng hệ số thay đổi vận tốc gió.

• Độ ẩm không khí

Độ ẩm trung bình của không khí là 28.4 Mb, độ ẩm trung bình lớn nhất trong một tháng là 30.2 Mb ( tháng 6) và nhỏ nhất là 24.6 Mb ( tháng 1). Độ ẩm tương đối lớn nhất của không khí là 100% xuất hiện vào tất cả các tháng của năm. Độ ẩm tương đối trung bình của năm là 85%. Độ ẩm tương đối trung bình nhỏ nhất là 21%. Các thông số về độ ẩm không khí được thể hiện trong bảng dưới đây:




NHÓM 1 28

ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI CỦA CÁC THÁNG(%)

Các tháng

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII năm TB 81 81 83 80 83 87 88 88 89 87 80 83 85 NN 36 21 32 45 43 51 53 55 50 41 38 38 21

Bảng7 : Bảng độ ẩm không khí.

• Bức xạ mặt trời

BỨC XẠ MẶT TRỜI(CAL/CM2)

Các tháng Giá trị

Lớn nhất Trung bình Nhỏ nhất I 588.9 374.7 271.2 II 514.4 411.8 352.1 III 536.9 455 403.4 IV 520.7 441.6 39.8 V 486.5 380.2 285.5 VI 463.2 377.5 325.5 VII 444.2 379.1 297 VIII 440.3 375.8 323.4 IX 392.4 347.1 314.4 X 426.3 344.5 303.2 XI 397.6 331.1 284.3 XII 395.3 334.6 279.2

Năm 588.9 378.9 271.2 Bảng8 : Bảng bức xạ mặt trời.

• Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ không khí trung bình là 26℃, nhiệt độ lớn nhất của không khí là 36.2℃ và nhỏ nhất là 16.8℃. Sau đây là bảng nhiệt độ không khí các tháng trong năm:




NHÓM 1 29

NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ (°C)

Các tháng Gía trị

Lớn nhất Trung bình Nhỏ nhất I 32.2 24.4 16.8 II 34.1 23.2 18.4 III 34.2 26.1 16.8 IV 35.8 27.6 19.7 V 36.2 27.9 18.7 VI 34.5 26.8 17.5 VII 33.5 26.4 17.5 VIII 33.1 26.2 19.3 IX 34.1 26.2 19.2 X 34.1 26 18.7 XI 33.3 25.8 17.2 XII 32.5 29.4 17

Năm 36.2 26 16.8 Bảng9 : Bảng nhiệt độ không khí.

• Áp suất khí quyển

Trong khu vực thành phố Vũng Tàu, các số liệu ghi nhận được cho thấy các cơn bão ở vào giai đoạn phát triển trung bình và yếu. Thống kê số lượng những ngày có mưa, những ngày có giông và nhưng ngày có sương mù thể hiện ở bảng sau:




NHÓM 1 30

ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN

Các tháng Số lượng lớn nhất những ngày

Có mưa Có giông Có sương mù I 1 - 23 II - - 23 III 2 - 26 IV 4 5 19 V 11 25 1 VI 16 13 4 VII 16 18 3 VIII 18 14 2 IX 12 10 11 X 12 9 16 XI 7 4 15 XII 2 1 6

Năm 81 78 84 Bảng10 : Bảng áp suất khí quyển.

• Một số chỉ số về khí tượng thủy văn

Mực nước biển:

- Mực nước biển cao nhất : +173 cm.

- Mực nước biển thấp nhất: -329 cm.

- Mực nước biển trung bình: -13 cm.

Dòng chảy:

- Vận tốc dòng chảy lớn nhất: 1.3(m/s)

- Hướng dòng chảy: chủ yếu theo hai hướng Đông Bắc và Tây Nam.

Sóng và gió:




NHÓM 1 31

- Với vận tốc gió 20(m/s), chiều cao sóng không vượt quá 0.5m

- Với vận tốc gió 30(m/s), chiều cao sóng không vượt quá 0.7m

Nhiệt độ nước không dưới 27℃ .

Thành phần hóa học của nước không khác biệt mấy so với nước ngoài đại dương.

Môi trường nước có chỉ số ô nhiễm ở mức độ cao.

2. Lựa chọn giải pháp thi công hợp lý cho từng giai đoạn:

Dựa vào số liệu khối chân đế và năng lực thiết bị thi công của xí nghiệp ta chọn thi công chế tạo và lắp dựng khối chân đế bằng phương pháp thi công theo nút, sau đó hạ thủy bằng cẩu Hoàng Sa và vận chuyển bằng sà lan ra vị trí xây dựng rồi đánh chìm bằng cẩu Hoàng Sa. Cụ thể như bảng sau:

Số hiệu

Giai đoạn

Các đặc trưng Lựa chọn giải pháp thi công Quan hệ giữa các giai đoạn

1

Thi công chế

tạo và lắp

dựng khối chân đế

Từ các phân tố thép chế tạo các bộ phận trong khối chân đế, từ nhỏ đến lớn sau đó lắp ráp lại bằng các liên kết hàn, các mối hàn dưới thấp và trong nhà máy được ưu tiên hơn các mối hàn trên cao và ngoài công trường.

Phương pháp thi công theo nút: Bố trí thi công một nút trên ống chính và thi công cả ống chính trong nhà máy rồi mang ra ngoài công trường hàn nối với các cấu kiện còn lại. Các ống chính của các panel và ống nhánh đều được thi công trước trong nhà máy.Chân đế được chia làm 2 panel để thi công song song, trong đó panel lớn hơn(1A-C) sẽ được bố trí gần với mép cảng, panel còn lại(2A-C) được bố trí gần với panel 1A-C. Số mối hàn chính ngoài công trường: 15 mối hàn dưới thấp, 19 mối hàn trên cao.

Ta bố trí lắp ráp và chế tạo khối chân đế gần với mép cảng để tiện cho việc thi công hạ thủy bằng cẩu( dựa vào khối lượng khối chân đế).




NHÓM 1 32

Số hiệu

Giai đoạn

Các đặc trưng Lựa chọn giải pháp

thi công Quan hệ giữa các

giai đoạn

2

Thi công

hạ thủy

Là công việc đưa khối chân đế đã thi công xong toàn bộ hoặc 1 phần tử vị trí thi công trên bãi lắp ráp xuống phương tiện nổi là Ponton hoặc Sà lan neo ở bến trước bãi lắp ráp để chuẩn bị vận chuyển ra vị trí xây dựng ở ngoài khơi.

Phương pháp hạ

thủy bằng cẩu: Tổng trọng lượng khối chân đế là gần 480T, đây là chân đế loại nhỏ nên hạ thủy chân đế có thể dùng cẩu Hoàng Sa để cẩu khối chân đế xuống sà lan.

Do khối chân đế được hạ thủy bằng cẩu nổi nên sà lan chở khối chân đế không cần có đường trượt, nên có thể lựa chọn bất kỳ loại sà lan có kích thước đủ để chở khối chân đế và thuận tiện cho việc lai dắt trong quá trình vận chuyển

3

Thi công vận

chuyển đánh chìm

Là công việc di chuyển khối chân đế từ trong cảng( gần bãi lắp ráp) ra vị trí xây dựng ở ngoài khơi.

Với kích thước khối chân đế đã nêu trên thì ta tiến hành vận chuyển bằng Sà lan Britoil 42. Sau khi vận chuyển bằng sà lan ra ngoài khu vực định vị giàn thì dùng cẩu Hoàng Sa để đánh chìm.

Đánh chìm khối chân đế bằng cẩu nổi rất thuận tiện cho giai đoạn Upending và định vị. Tiến hành cẩu KCĐ từ sà lan xuống biển rồi định vị , không mất giai đoạn trung gian.

4

Thi công

định vị & cố đinh KCĐ

Là công việc cố định khối chân đế xuống

đáy biển nơi xây dựng công trình.

Sau khi KCĐ được cẩu xuống biển nơi định vị công trình thì ta dùng cẩu để cẩu KCĐ vào vị trí định vị công trình, nơi hệ thốngDocking Guide đang chờ sẵn.

Khi đó sàn chống lún của khối chân đế phải cách đáy biển một khoảng cách nhất định ( được tính toán ở

chương sau ), để ăn khớp với hệ thống Docking Guide.




NHÓM 1 33

Trước khi khối chân đế được vận chuyển ra biển thì ta phải tiến hành san nền nơi định vị công trình và tiến hành thi công hệ thống Docking Guide để cố định công trình. Sau đây là hình vẽ minh họa về hệ thống Docking Guide:

Hình 18: Hệ thống Docking Guide.

MẶT CẮT A

seabad

A A

CỌC




NHÓM 1 34

Hình 19: Khối chân đế trên bãi lắp ráp.

Hình 20: Hình ảnh minh họa về cẩu KCĐ lên sà lan.




NHÓM 1 35

Các thông số về Sà lan Britoil 42:

+ Chiều dài lớn nhất : LMax = 95.16 (m)

+ Chiều rộng lớn nhất : BMax = 30.6 (m)

+ Chiều cao mạn tàu : H = 6.1 (m)

+ Mớn nước đầy tải : TMax = 4.827 (m)

+ Trọng lượng tàu không : P = 1939.59 (T)

+ Mớn nước ban đầu (khi sà lan ở trạng thái trọng lượng nhẹ nhất):To = 0.92(m)

+ Lượng chiếm nước đầy tải : DMax = 12939.59 (T)

+ Trọng lượng hàng tối đa có thể chở được: PMax = 11000 (T)

Hình 21: Mặt chiếu đứng và chiếu bằng của sà lan Britoil 42.




NHÓM 1 36

3. Lập quy trình thi công theo phương án thi công được lựa chọn: a) Lập quy trình chế tạo và lắp dựng:

Quy trình lắp dựng và chế tạo cơ bản gồm các bước sau:

Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng và chế tạo các kết cấu:

Trong bước này ta cần làm các nhiệm vụ sau:

- Dọn mặt bằng bãi lắp ráp; - Tiếp nhận, kiểm tra và vận chuyển vật liệu; - Chế tạo gối đỡ; - Chế tạo ống chính C; - Chế tạo ống 1A, 2A; - Chế tạo các thanh chéo và thanh ngang; - Chế tạo cọc và Conductor; - Chế tạo Mudmat, Conductor guide; - Chế tạo các hạng mục phụ như walk way, handrail,..( đường đi bộ, lan can); - Chế tạo Seadeck và Conductor guide ở EL.(+)4754; - Chế tạo giá cập tàu, giá đỡ Riser, ống bảo vệ Riser; - Chế tạo ống nước thải, phao nổi,..;

Bước 2: Tổ hợp Panel 1A-C:


- Bố trí gối đỡ và điều chỉnh cao trình; - Lắp đặt ống chính C và ống 1A; - Lắp đặt các thanh ngang và thanh xiên; - Lắp đặt phao nổi, côn cọc; - Kiểm tra kích thước, hàn; - Kiểm tra kich thước và NDT; - Chế tạo và lắp đặt PADEYES; - Chế tạo và lắp đặt SPACER PLATES; - Chế tạo và lắp đặt PLOODING SYSTEM;




NHÓM 1 37

- Lắp đặt ANODES, MUDMAT, ống dẫn nước thải; - Blasting and Painting;

Bước 3: Tổ hợp Panel 2A-C:


- Bố trí gối đỡ và điều chỉnh cao trình; - Lắp đặt ống 2A; - Lắp đặt các thanh ngang và thanh xiên; - Lắp đặt phao nổi; - Kiểm tra kích thước, hàn, kiểm tra DC, NDT; - Chế tạo và lắp đặt PADEYES; - Chế tạo và lắp đặt SPACER PLATES; - Chế tạo và lắp đặt PLOODING SYSTEM; - Lắp đặt ANODES, MUDMAT, ống dẫn nước thải, côn cọc; - Blasting and Painting, kiểm tra lần cuối;

Bước 4: Bố trí gối đỡ cho mặt 2A-C ở vị trí lắp dựng:


- Bố trí gối đỡ, cẩu và di chuyển Panel 1A-C;

Bước 5: Cẩu nâng và di chuyển mặt 2A-C tới vị trí lắp dựng:


- Cẩu và di chuyển Panel 2A-C;

Bước 6: Lắp đặt các thanh không gian:


- Tổ hợp các thanh ngang, xiên;

Bước 7: Lắp đặt các kết cấu phụ trợ:




NHÓM 1 38


- Lắp đặt các kết cấu còn lại; - Thử giá cập tàu, giá bảo vệ Riser; - Cân giàn, Blasting and paiting, kiểm tra lần cuối;

Trong các bước trên thì công việc ở các bước có thể được thực hiện song song ( cụ thể được thể hiện ở bảng tiến độ thi công ở cuôi thuyết minh).

Dưới đây là hình ảnh minh họa cho các quy trình thi công lắp đặt và chế tạo khối chân đế:

Hình 22: Chuẩn bị vật tư.

+CHÕ T¹O ¤NG CHÝNH T¹I X¦ëNG

B−íc 1:

+CHÕ T¹O THANH NH¸NH, KH¤NG GIAN T¹I X¦ëNG

+CHUÈN BÞ GèI lâm

+CHUÈN BÞ GèI ph¼ng

+ ChuÈn bÞ vËt liÖu




NHÓM 1 39

Hình 23: Tổ hợp panel 1A-C.

Hình 24: Tổ hợp panel 2A-C.




NHÓM 1 40

Hình 25: Bố trí gối đỡ cho mặt 2A-C.

Hình 26: Cẩu nâng và di chuyển mặt 2A-C.




NHÓM 1 41

Hình 27: Lắp đặt các thanh nhánh còn thiếu.

Hình 28: Lắp đặt các kết cấu phụ trợ.




NHÓM 1 42

Từ những bước thực hiện chế tạo và lắp dựng giàn ở trên, ta có sơ đồ khối để tóm tắt quy trình chế tạo và lắp dựng như sau:

cÈu panel 1a-c®Õn vÞ trÝ l¾p dùng

vµo panel 1a-c

quy ho¹ch blr chuÈn bÞ nh©n lùc chuÈn bÞ m¸y mãc chuÈn bÞ vËt liÖu

gia c«ng & chÕ t¹o

®Æt gi¸ ®ì cho panel1a-c

tæ hîp èng chÝnh

tæ hîp èng nh¸nh

hoµn thiÖn panel 1a-c

kiÓm trakÝch th−íchµn

®Æt gi¸ ®ì cho panel 2a-c

tæ hîp èng chÝnh

tæ hîp èng nh¸nh

hoµn thiÖn panel 2a-c

cÈu n©ng panel 2a-c

l¾p panel 2a-c

l¾p c¸c thanh kh«ng gian gi÷a P2&p3

kiÓm trakÝch th−íc

hµn

kiÓm trakÝch th−íc

hµn

l¾p ®Æt c¸c

söa ch÷a vµ

thiÕt bÞ phô trî

hoµn thiÖn kc®

c©n kiÓm trakhèi luîng kc®

h¹ thuû kc®




NHÓM 1 43

b) Lập quy trình thi công hạ thủy:

Quy trình thi công hạ thủy cơ bản gồm các bước sau:

Bước 1: Cẩu khối chân đế xuống sà lan và gia cố khối chân đế.


- Chuẩn bị vật tư, trang thiết bị, máy móc phục vụ cho công tác thi công trên biển;

Trong bước này ta cần chuẩn bị các loại trang thiết bị sau: +/ Tầu cẩu Hoàng Sa ( sức nâng 1200T, không tự hành), sà lan, tàu kéo( số tàu kéo sẽ được tính ở phấn sau). +/ Chế tạo và liên kết các hệ thống giá đỡ( để đặt khối chân đế) với sà lan.

- Vận chuyển các thiết bị phục vụ cho thi công trên biển như búa đóng cọc, máy hàn, máy trộn vữa, thiết bị lặn, thiết bị định vị xuống tàu Hoàng Sa.

- Dùng cẩu nổi Hoàng Sa cẩu nhấc khối chân đế xuống sà lan, quy trình thực hiện như sau: +/ Cho cẩu nổi Hoàng Sa tiến gần mép cảng, sau đó cẩu nhấc khối chân đế lên, rồi lùi cẩu nổi ra và luồn sà lan vào gần mép cảng và hạ khối chân đế xuống sà lan( dùng tàu kéo để kéo tàu cẩu Hoàng Sa). +/ Cẩu nổi phải được neo chắc chắn để đảm bảo ổn định trong quá trình cẩu nhấc và vận chuyển khối chân đế. Cho cẩu nhận tải từ từ để tránh trường hợp tải trọng tác dụng đột ngột dễ gây ra hiện tượng biến dạng cục bộ ảnh hưởng đến công trình. +/ Từ từ nhả cáp, hạ khối chân đế xuống hệ thống giá đỡ đã bố trí sẵn trên sà lan. Trong khí khối chân đế hạ xuống sà lan phải căn chỉnh khối chân đế sao cho khớp với các gối đỡ.

Bước 2: Hạ thủy cọc, Conductor xuống tàu Trường Sa và gia cố. Sau đây là một số hình ảnh minh họa cho quá trình thi công hạ thủy khối chân đế lên sà lan bằng cẩu nổi Hoàng Sa.




NHÓM 1 44

Hình 29: Khối chân đế tại mép cảng.

Hình 30: Khối chân đế tại mép cảng để chuẩn bị hạ thủy.




NHÓM 1 45

Hình 31: Cẩu khối chân đế xuống sà lan.

c) Lập quy trình thi công vận chuyển, đánh chìm, định vị công trình tại vị trí xây dựng:

Thi công vận chuyển và đánh chìm sẽ gồm 3 giai đoạn chính, được thực hiện tuần tự như sau:

° Kéo tàu Hoàng Sa ra vị trí xây dựng và neo:




NHÓM 1 46

Sau khi cẩu khối chân đế lên sà lan thì dùng tàu kéo kéo tàu Hoàng Sa ra vị trí xây dựng và neo cố định tại các vị trí thiết kế để phục vụ cho công tác đánh chìm khối chân đế.

° Vận chuyện khối chân đế ra vị trí xây dựng: Trước khi tiến hành vận chuyển khối chân đế ra vị trí xây dựng phải tiến hành khảo sát mặt bằng đáy biển, lắp đặt hệ thống Docking Guide( xem hình vẽ mục 2), đánh dấu bằng phao nơi vị trí xây dựng công trình. Ngoài ra phải đánh dấu bằng phao vị trí neo đậu của sà lan, các tàu để phục vụ cho công tác đánh chìm.

Sau đây là hình vẽ minh họa cho quá trình vận chuyển khối chân đế trên biển:

Hình 32: Di chuyển khối chân đế trên biển.

2

2




NHÓM 1 47

° Đánh chìm, định vị khối chân đế: Sau khi dùng tàu kéo, kéo sà lan chở khối chân đế ra vị trí thiết kế thì ta tiến hành giải phóng liên kết giữa khối chân đế với hệ thống thanh chống và gối đỡ. Dùng cẩu nổi Hoàng Sa cẩu nhấc khối chân đế ra khỏi sà lan. Điều chỉnh cáp cẩu để dịch chuyển khối chân đế từ vị trí nằm ngang sang vị trí thẳng đứng. Nhấc khối chân đế lên cao so với đáy biển một khoảng “x” (trong đồ án

thì x=3m) để dịch chuyển về đúng tọa độ của nó sau đó hạ khối chân đế từ từ xuống vị trí thiết kế. Kiểm tra độ sâu của khối chân đế. Kiểm tra lại tọa độ bằng máy kinh vĩ. Cho thợ lặn xuống để kiểm tra sự tiếp xúc của ống chính và các ống váy với đất nền sau khi đánh chìm và định vị.

Sau đây là hình vẽ minh họa cho quá trình đánh chìm và định vị khối chân đế :

Hình 33: Khối chân đế khi cẩu khỏi sà lan.




NHÓM 1 48

Hình 34: Định vị khối chân đế.

d) Lập quy trình thi công đóng cọc:

Quá trình đóng cọc sử dụng tàu cẩu Trường Sa. Các loại búa sử dụng trong quá trình đóng cọc: MRBS 1800 và MRBS 3000. Để theo dõi quá trình đóng cọc người ta đánh dấu bằng sơn trắng theo chiều chiều dài của đoạn cọc từng đoạn 0,5m. Thi công đóng cọc sẽ gồm 3 giai đoạn chính như sau:




NHÓM 1 49

° Đóng cọc:

Sau khi khối chân đế đã được định vị đúng vị trí thiết kế, tiến hành kiểm tra mặt bằng tại các vị trí ống chính và ống váy. Tiến hành đóng cọc trong ống chính trước, cọc được đóng lồng trong ống chính, sau đó mới đóng 2 cọc còn lại ở 2 ống váy.

° Kiểm tra, chèn cọc và cắt đầu cọc:

Mặc dù trong quá trình đóng cọc ta đã kiểm tra độ nghiêng của khối chân đế. Nhưng sau khi đóng cả 3 cọc xong vẫn phải kiểm tra lại độ nghiêng của khối chân đế.

Nếu độ nghiêng của KCĐ lớn hơn phạm vi cho phép, phải dùng cẩu nhấc phần thấp lên để chỉnh lại độ nghiêng.

Nếu độ nghiêng của KCĐ nằm trong phạm vi cho phép thì tiến hành chèn cọc.

Sau khi chèn cọc xong thì tiến hành bơm trám xi măng. Chờ cho xi măng đông cứng đến cường độ yêu cầu, dùng máy thủy bình mặt phẳng và tiến hành cắt đầu cọc bằng máy hàn( cắt đầu cọc ở ống chính). Vị trí cắt đầu cọc cách đầu ống chính một khoảng 500mm.

° Bơm trám xi măng:

Để đảm bảo quá trình truyền lực tốt từ ống chính và ống váy sang cọc thì sau khi thi công đóng cọc xong thì phải tiến hành bơm trám xi măng vào trong khoảng trống giữa ống chính, ống váy và cọc.

Để tiến hành bơm trám xi măng, đòi hỏi phải có các loại máy trộn, máy bơm chuyển dung dịch xi măng, vòi cao su chịu áp lực, các đầu nối nhanh… và phải được chuẩn bị sẵn sáng hoạt động từ trước. Trước khi bơm trám phải tiến hành thử ép nước để kiểm tra độ bền của các Paker.

Dưới đây là hình ảnh minh họa cho quá trình đóng cọc:




NHÓM 1 50

Hình 35: Cẩu nhấc cọc chuẩn bị đóng.




NHÓM 1 51

4. Đề xuất các bài toán cần tính toán theo phương pháp thi công đã lựa chọn: Theo qui trình thi công đã lựa chọn ở trên, ta có các bài toán cần tính toán

sau đây:

° Tính toán cho giai đoạn chế tạo và lắp ráp:

- Tính toán số lượng gối đỡ ( giá đỡ ống nhánh, giá đỡ ống chính, giá đỡ xoay);

- Kiểm tra khả năng chịu lực của nền đất dưới tác dụng của hệ giá đỡ; - Tính toán chọn cẩu để quay lật và lắp ráp KCĐ, bao gồm các tính toán: sức

nâng của cẩu, tầm với của cẩu, chọn cáp của cẩu theo phương án và qui trình thi công đã chọn; ° Tính toán cho giai đoạn hạ thủy:

Theo phương án thi công hạ thủy đã lựa chọn ở trên là hạ thủy bằng cẩu, ta có các bài toán sau:

- Tính toán chọn cẩu, bao gồm các tính toán: sức nâng của cẩu, tầm với của cẩu, chọn cáp của cẩu;

- Tính toán vị trí móc cẩu, từ đó đưa ra sơ đồ tính toán và kiểm tra độ bền của KCĐ trong trạng thái này;

° Tính toán thi công vận chuyển:

- Tính toán lực kéo để vận chuyển hệ khối chân đế và phương tiện nổi; - Tính toán ổn định ban đầu của hệ (khối chân đế và phương tiện nổi);

° Tính toán giai đoạn đánh chìm:

Theo phương án đã lựa chọn ở trên là hạ thủy bằng cẩu nổi nên có các bài toán cần tính toán sau:

- Tính toán chọn cẩu và cáp khi đánh chìm; - Tính toán bố trí điểm cẩu; - Tính toán lực cẩu trong các trạng thái đánh chìm khối chân đế ở các góc

nghiêng 30° , 60° , 90° , lập bảng tính lực nổi, phù tâm và kiểm tra ổn định tương ứng với các trạng thái góc nghiêng nêu trên;




NHÓM 1 52

° Hạ khối chân đế xuống đáy biển (Up-ending):

- Xác định lực cẩu và bố trí móc cẩu để khối chân đế nổi thẳng đứng, chân khối chân đế cách đáy biển 3m;

° Tính toán đóng cọc:

- Chọn búa đóng cọc, với độ chối giới hạn là 10mm; - Tính toán cẩu lắp các đoạn cọc;




NHÓM 1 53

CHƯƠNG III: CÁC YÊU CẦU VỀ TÍNH TOÁN

Như các bài toán đã đề xuất ở phần trước, ta cần tính toán các bài toán sau cho mỗi giai đoạn:

1. Tính toán cho giai đoạn lắp ráp; a) Tính toán số lượng gối đỡ:

Trong quá trình chế tạo các Panel 1A-C và 2A-C thì mỗi đoạn ống cần bố trí tối thiểu 2 gối đỡ. Nhưng để đảm bảo các đoạn ống không bị cong vênh do trọng lượng bản thân ống, ảnh hướng đến quá trình hàn nối thì ta cần bố thêm các gối đỡ vào giữa để giảm độ võng của từng đoạn ống. Giới hạn độ võng của ống để đảm bảo không ảnh hướng đến chất lượng mối hàn là 1/200lnhịp.

Ta sẽ tiến hành chế tạo các Panel song song rồi tiến hành cẩu nhấc để lắp ghép lại, không cần phải quay lật Panel. Các ống chính của các Panel ta sẽ bố trí các gối đỡ lõm( gối đỡ xoay), còn các ống nhánh thì bố trí các gối đỡ phẳng.

Khi chế tạo các Panel thì chỉ cần các gối đỡ thấp, để thuận tiện cho quá trình hàn nối. Khi mà ghép nối các Panel lại với nhau thì phải tiến hành cẩu nhấc Panel 1A-C lên để bố trí các gối đỡ cao, để thuận tiện cho quá trình lắp ráp các MADMUT và SEADECK sau này. Lúc này các ống nhánh không cần phải có gối đỡ nữa.

Ta sẽ bố trí các gối đỡ vào những vị trí mà tiết diện ống thay đổi hay bố trí gần các vị trí ống chuyển tiếp.

• Tính số gối đỡ cho quá trình chế tạo Panel 1A-C

Ta bố trí sơ bộ 13 gối đỡ xoay và 9 gối đỡ phẳng như hình vẽ ở dưới rồi tiến hành kiểm tra độ võng xem có thỏa độ võng không, nếu thỏa mãn thì số gối đỡ đã chọn là hợp lý.




NHÓM 1 54

Hình 36: Bố trí gối đỡ cho Panel 1A-C.

Hình 37: Vị trí các gối đỡ cho Panel 1A-C.




NHÓM 1 55

Sử dụng phần mềm SAP 2000 V10 để kiểm tra độ võng của các đoạn ống, ta được độ võng lớn nhất trong Panel 1A-C và 2A-C là: 0.003371(m); 0.00122(m)

Hình 38: Mô hình SAP Panel 1A-C.

• Tính số gối đỡ cho quá trình chế tạo Panel 2A-C

Ta bố trí sơ bộ 6 gối đỡ xoay và 7 gối đỡ phẳng như hình vẽ ở dưới rồi tiến hành kiểm tra độ võng xem có thỏa độ võng không, nếu thỏa mãn thì số gối đỡ đã chọn là hợp lý.

Trong Panel này có một thanh nhánh sẽ được hàn sau, do khi cẩu lắp sẽ ảnh hưởng đến cường đồ mối hàn. Ngoài ra, khi cẩu lắp ta cần hàn thêm một thanh gá ở dưới các thanh nhánh để tăng độ ổn định của Panel khi cẩu lắp.

Mặt khác, khi tiến hành lắp ráp các Panel thì Panel 2A-C phải chuyển từ trạng thái nằm ngang sang trạng thái nghiêng nên ta cần bố trí các thanh chống, kết hợp với điều chỉnh lực căng cáp để hàn nối.




NHÓM 1 56

Hình 39: Bố trí gối đỡ cho Panel 2A-C.

Hình 40: Mô hình SAP Panel 2A-C.




NHÓM 1 57

Hình 41: Vị trí các gối đỡ cho Panel 2A-C.

Vậy trong quá trình lắp ráp các Panel thì ta cần có tất cả 35 gối đỡ, gồm 19 gối đỡ xoay và 16 gối đỡ phẳng. Ta chọn sơ bộ kích thước các gối đỡ như sau:

Hình 42: Các kích thước cơ bản gối đỡ xoay loại thấp.




NHÓM 1 58

Hình 43: Các kích thước cơ bản gối đỡ thẳng loại thấp.

• Tính số gối đỡ cho quá trình lắp đặt Panel 2A-C vào Panel 1A-C

Như đã trình bày ở trên, thì để thuận tiện cho quá trình lắp đặt các thiết bị phụ trợ sau này cũng như quá trình hạ thủy ( cẩu nhấc khối chân đế xuống sà lan) thì ta tiến hành cẩu nhấc Panel 1A-C lên và thay bằng các gối đỡ cao, chiều cao gối đỡ phụ thuộc vào khoảng cách của MATMUT. Sau đó ta tiến hành lắp đặt các gối đỡ Panel 2A-C để tiến hành hàn nối Panel 2A-C vào Panel 1A-C. Ngoài ra cần phải lắp đặt các thanh chống để đỡ Panel 2A-C, do trong quá trình cẩu Panel 2A-C đến vị trí lắp đặt thì Panel 2A-C phải chuyển từ trạng thái nằm ngang sang trạng thái nghiêng. Trong quá trình hàn nối này thì các mối hàn đều được thực hiện ở trên cao nên phải có hệ thống giàn giáo chắc chắn cho đội ngũ công nhân hàn.

Lúc này ta chỉ cần bố trí các gối đỡ xoay đỡ tại các ống chính và ống chính nhánh, không cần bố trí gối đỡ ở các ống nhánh. Ta bố trí 8 gối đỡ xoay đỡ Panel 1A-C( 5 gối đỡ ống chính và 3 gối đỡ ống chính nhánh) và 3 gối đỡ ống chính nhánh của Panel 2A-C.

Chiều cao của các gối đỡ Panel 1A-C sẽ được điều chỉnh để cho Panel 1A-C nằm song song với mặt bằng mép cảng. Còn các gối đỡ Panel 2A-C thì sẽ thay đổi theo độ nghiêng của ống chính nhánh Panel này.




NHÓM 1 59

Hình 44: Bố trí gối đỡ cho quá trình lắp Panel 2A-C vào Panel 1A-C.

Hình 45: Mô hình SAP khối chân đế kê lên gối tựa.




NHÓM 1 60

Hình 46: Sơ đồ bố trí vị trí các gối đỡ trên mặt bằng.

Sử dụng phần mềm SAP 2000 V10 để kiểm tra độ võng của các đoạn ống, ta được độ võng lớn nhất của khối chân đế khi nằm ngang là: 0.004603(m).

Ta thấy chuyển vị ( độ võng) của các Panel hay khối chân đế đều nhỏ hơn giới hạn cho phép nên đảm bảo về cường độ mối hàn khi cẩu lắp.

Vậy trong quá trình hàn gắn Panel 2A-C vào Panel 1A-C thì ta cần có tất cả 11 gối đỡ xoay loại cao, gồm 5 gối đỡ ống chính và 6 gối đỡ ống chính nhánh. Trong đó các gối đỡ Panel 1A-C sẽ có chiều cao là 9m( để MATMUT không chạm đất) và các gối đỡ ống chính nhánh của Panel 2A-C sẽ có chiều cao lần lượt là 13m; 18,6m; 25,5m. Các gối đỡ Panel 2A-C ngoài các thanh chống gia cường sẽ được liên kết chống với ống chính thuộc Panel 1A-C để tăng độ ổn định.

Dưới đây là hình vẽ thể hiện các kích thước cơ bản của các loại gối đỡ:




NHÓM 1 61

Hình 47: Kích thước cơ bản của gối đỡ Panel 1A-C.

Hình 48: Kích thước cơ bản của gối đỡ ống chính nhánh Panel 2A-C.




NHÓM 1 62

Vậy số lượng gối đỡ cho quá trình lắp ráp khối chân đế được tổng hợp theo bảng sau:

STT a x b x h (m) Loại gối đỡ số lượng 1 1x2x1.8 thẳng 16 2 1x2x1.2 xoay 19 3 4x4x9 xoay 8 4 4x4x13 xoay 1 5 4x4x18.6 xoay 1 6 4x4x25.5 xoay 1

b) Kiểm tra khả năng chịu lực của nền dưới tác dụng của hệ giá đỡ:

Kiểm tra áp lực nền đất theo công thức sau:

[ ]N

R RA

= <

Trong đó:

R: Áp lực dưới gối ( T/m2)

N: Phản lực dưới đáy gối (T)

A: Diện tích bản đáy của gối (m2)

[R]: Áp lực nền cho phép, [R] = 60 T/m2

Sử dụng phần mềm SAP để tính toán các phản lực gối tựa, ta có chọn phản lực lớn nhất của mỗi trường hợp gối đỡ để tính toán phản lực đất nền.

• Trong quá trình lắp ráp Panel 1A-C: Trong quá trình này ta có sử dụng 2 loại gối đỡ: gối đỡ xoay và gối đỡ thẳng lần lượt có diện tích bản đáy là: A1 = 2x1=2(m2) và A2 = 2x1=2(m2). Do hai loại gối đỡ có diện tích bản đáy bằng nhau nên ta chỉ cần tính cho một loại gối đỡ.




NHÓM 1 63

Phản lực lớn nhất dưới gối là: N1= 89.6388(T)

� [ ]2 21

1

89.638844.8194( / ) 60( / )

2

NR T m R T m

A= = = < =

Nền đủ sức chịu tải.

• Trong quá trình lắp ráp Panel 2A-C: Trong quá trình này ta có sử dụng 2 loại gối đỡ: gối đỡ xoay và gối đỡ thẳng lần lượt có diện tích bản đáy là: A1 = 2x1=2(m2) và A2 = 2x1=2(m2). Do hai loại gối đỡ có diện tích bản đáy bằng nhau nên ta chỉ cần tính cho một loại gối đỡ. Phản lực lớn nhất dưới gối là: N1= 19.1312(T)

� [ ]2 21

1

19.13129.5656( / ) 60( / )

2

NR T m R T m

A= = = < =

Nền đủ sức chịu tải. • Trong quá trình lắp đặt Panel 2A-C vào Panel 1A-C:

Trong quá trình này ta sử dụng 1 loại gối đỡ xoay có chiều cao khác nhau và có cùng diện tích bản đáy là: A= 4x4=16(m2).

Phản lực lớn nhất dưới gối là: N=93.9267(T)

� [ ]2 21

1

93.92675.87( / ) 60( / )

16

NR T m R T m

A= = = < =

Nền đủ sức chịu tải.

c) Tính toán chọn cẩu để lắp ráp khối chân đế: • Tính toán cẩu nâng Panel 1A-C

° Tính toán sức nâng của cẩu:

Sức nâng của cẩu phụ thuộc vào khối lượng của Panel, ta có khối lượng của Panel là : 304.6204T, nên sức nâng của cẩu phải lớn hơn khối lượng của Panel.




NHÓM 1 64

Ngoài ra sức nâng của cẩu còn phụ thuộc vào tầm với và chiều cao nâng. Trong đó tầm với sẽ phụ thuộc vào khoảng cách an toàn của Panel với tay cần cẩu và trọng tâm của Panel. Chiều cao nâng phụ thuộc vào chiều cao gối đỡ, đối với Panel 1A-C thì ta cần nâng lên vị trí gối đỡ cao 9.5m nên chiều cao nâng ở đây sẽ là H =9.5m.

° Tính toán tầm với của cẩu:

Chọn khoảng cách an toàn từ mép ngoài của Panel( phần tiếp xúc với tay cần cẩu) với tay cần cẩu là 3.5m( do ở trên ống chính có thiết bị đỡ Conductor nhô ra). Ta có tọa độ trọng tâm của Panel 1A-C là:

(x;y;z) = (27.45;3.713;0.088) m

Ta bố trí 3 điểm móc cáp, điểm móc cáp sẽ được bố trí tại các vị trí nút của giàn như hình vẽ sau:

Hình 49: Cẩu nâng Panel 1A-C.




NHÓM 1 65

Hình 50: Bố trí vị trí móc cẩu Panel 1A-C.

Từ hình vẽ trên, ta có tầm với cần thiết của cẩu L =8.513m.

Vậy, từ các 3 thông số:

+/ Khối lượng Panel G =304.6204T

+/ Chiều cao nâng H =9.5m

+/ Tầm với cần thiết L =8.513m

Tra Liftchart các loại cẩu dùng cho quá trình chế tạo khối chân đế của Xí Nghiệp ta chọn cẩu DEMAG CC4000 cho quá trình cẩu nhấc Panel 1A-C.

° Chọn cáp của cẩu:

Như trên ta chọn 3 điểm móc cẩu là 3 nút, mô hình hóa Panel và sử dụng phần mềm SAP 2000 coi toàn bộ Panel kê lên 3 gối tựa tại 3 vị trí móc cáp rồi kiểm tra độ võng của Panel. Nếu độ võng mà lớn hơn giới hạn cho phép thì phải tiến hành gia cố khi cẩu lắp tại các vị trí có nội lực lớn.




NHÓM 1 66

Để tính toán chọn cáp, ta dựa vào phản lực tại các gối tựa để tìm lực căng trong dây cáp, từ đó chọn được loại cáp yêu cầu.

Hình 51: Mô hình hóa vị trí móc cẩu Panel 1A-C trong SAP.

Sau khi chạy nội lực ta được độ võng lớn nhất của Panel khi cẩu là 0.012m nhỏ hơn giới hạn cho phép, nên việc chọn điểm cẩu là hợp lý

Bảng11 : Bảng giá trị phản lực Panel 1A-C.

Vị trí móc cáp Lực căng cáp

(T)

1 140.5 2 79.97 3 84.13




NHÓM 1 67

• Tính toán cẩu nâng Panel 2A-C

° Tính toán sức nâng của cẩu:

Tương tự như phần tính toán cẩu nâng cho Panel 1A-C, ta có khối lượng của Panel 2A-C là 74.8T, do đó sức nâng tối thiểu của cẩu là 74.8T.

Trong quá trình cẩu nhấc Panel 2A-C lắp vào Panel 1A-C, Panel 2A-C phải chuyển từ vị trí nằm ngang sang vị trí thẳng đứng, sao cho ống chính nhánh của Panel 2A-C phải nằm ở vị trí cao nhất, để thuận tiện cho việc định vị Panel thì phải tiến hành lắp đặt các thanh chống. Chiều cao nâng của cẩu là bằng chiều cao gối tựa, thiên về an toàn thì chiều cao nâng phải bằng gối đỡ cao nhất H=26m.

° Tính toán tầm với:

Chọn khoảng cách an toàn so với tay cần cẩu là 2m, kết hợp với tọa độ trọng tâm của Panel ta tính được tầm với cần thiết của cẩu.

Tọa độ trọng tâm: G (x;y;z) = ( 11.128;14.279;0) m

Ta bố trí 3 điểm móc cáp, điểm móc cáp sẽ được bố trí tại các vị trí nút của giàn như hình vẽ.

Dựa vào hình vẽ ta tính được tầm với L =4.23m, nhưng do khoảng cách từ trục cẩu đến mép bánh xe là 5m nên để có khoảng cách an toàn giữa cẩu và các gối tựa thì tầm với của cẩu phải lớn hơn 5m, ta chọn tầm với L=6m.

Vậy, từ các 3 thông số:

+/ Khối lượng Panel G =74.58T

+/ Chiều cao nâng H =26m

+/ Tầm với cần thiết L =6m

Tra Liftchart các loại cẩu dùng cho quá trình chế tạo khối chân đế của Xí Nghiệp ta chọn cẩu DEMAG CC2000 cho quá trình cẩu nhấc Panel 2A-C.




NHÓM 1 68

Hình 52: Vị trí cẩu lắp Panel 2A-C.

Khi tiến hành cẩu lắp để thanh nhánh không bị ảnh hưởng về cường độ mối hàn thì ta phải có biện pháp gia cố bằng cách hàn gá 1 thanh ở dưới thanh nhánh và liên kết với ống chính.

° Chọn cáp cẩu:

Tương tự như phần tính toán chọn cáp cẩu cho Panel 1A-C, ta cũng mô hình hóa Panel và dùng phần mềm SAP để tính độ võng và phản lực gối đỡ, dùng phản lực gối đỡ để tính lực căng cáp. Thực tế thì phản lực gối đỡ lớn hơn lực căng trong




NHÓM 1 69

cáp, do dây cáp được kéo nghiêng 1 góc so với phương thẳng đứng của phản lực, thiên về an toàn thì ta lấy bằng.

Hình 53: Mô hình hóa vị trí móc cẩu Panel 2A-C trong SAP.

Sau khi chạy nội lực ta được độ võng lớn nhất của Panel khi cẩu là 0.007m nhỏ hơn giới hạn cho phép nên việc chọn điểm cẩu là hợp lý.

Bảng12 : Bảng giá trị phản lực Panel 2A-C.


(T)

1 52.31 2 10.66 3 11.83




NHÓM 1 70

2. Tính toán cho giai đoạn hạ thủy; a) Tính toán chọn cẩu

Tương tự như bài toán chọn cẩu cho quá trình lắp ráp, trong bài toán tính toán để chọn cẩu cho quá trình hạ thủy ta cần phải tính được sức nâng cần thiết của cẩu ở tầm với và chiều cao nâng yêu cầu.

° Sức nâng của cẩu:

Ta có khối lượng khối chân đế là G= 478T, nên sức nâng của cẩu tối thiểu phải bằng khối lượng khối chân đế. Trong quá trình hạ thủy, khối chân đế được cẩu từ mép cảng lên sà lan, ở sà lan cũng phải bố trí gối đỡ cao 9m để cho MATMUT không bị chạm sàn sà lan. Do đó, chiều cao nâng yêu cầu của cẩu là lớn hơn 9.5m, cộng với chiều cao của trọng tâm khối chân đế, chọn chiều cao nâng H=15m.

° Tầm với của cẩu:

Tầm với của cẩu phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của KCĐ, ta có:

Tọa độ trọng tâm: G (x;y;z) = ( 24.86;4.44;2.48) m

Ngoài ra, tầm với của cẩu còn phụ thuộc vào khoảng cách an toàn của khối chân đế so với mép cảng và mép cảng so với cẩu nổi. Ở đây, ta chọn khoảng cách an toàn là 2m.

Ta bố trí 3 điểm móc cáp, điểm móc cáp sẽ được bố trí tại các vị trí nút của giàn như hình vẽ.

Dựa vào hình vẽ ta tính được tầm yêu cầu của cầu là :

L= 4.435+7.896+2+2 = 16.331(m)




NHÓM 1 71

Hình 54: Vị trí móc cẩu khối chân đế.

Vậy, ta có 3 thông số:

+/ Khối lượng Panel G =478T

+/ Chiều cao nâng H =15m

+/ Tầm với cần thiết L = 16.331m

Ở xí nghiệp có 2 loại cẩu nổi là Hoàng Sa có sức nâng max là 1200T và cẩu nổi Trường Sa có sức nâng max là 600T, tra Liftchart của 2 loại cẩu này, với các thông số yêu cầu ở trên, chọn cẩu Hoàng Sa để thi công cẩu nhấc khối chân đế lên sà lan.




NHÓM 1 72

Hình 55: vị trí KCĐ so với mép cảng.

° Chọn cáp cẩu:

Tương tự như phần tính toán chọn cáp cẩu cho quá trình lắp ráp khối chân đế, ta cũng mô hình hóa Panel và dùng phần mềm SAP để tính độ võng và phản lực gối đỡ, dùng phản lực gối đỡ để tính lực căng cáp. Thực tế thì phản lực gối đỡ lớn hơn




NHÓM 1 73

lực căng trong cáp, do dây cáp được kéo nghiêng 1 góc so với phương thẳng đứng của phản lực, thiên về an toàn thì ta lấy bằng.

Hình 56: Mô hình SAP khối chân đế khi cẩu nhấc.

Sau khi chạy nội lực ta được độ võng lớn nhất của Panel khi cẩu là 0.00992m, nhỏ hơn giới hạn cho phép nên điểm cẩu đã chọn là thỏa mãn.

Bảng13 : Bảng giá trị phản lực KCĐ.


(T)

1 174.973 2 139 3 117.21




NHÓM 1 74

b) Kiểm tra độ bền khối chân khi cẩu nhấc

Với mô hình hóa khối chân đế như đã nói ở phần a, do tải trọng bản thân sẽ xuất hiện các thành phần ứng suất trong các thanh. Khi đó ta cần kiểm tra độ bền của khối chân đế trong quá trình cẩu nhấc, nếu không thỏa mãn thì phải tiến hành gia cố trước khi cẩu. Kiểm tra theo tiêu chuẩn API-RP2A-WSD với các thành phần nội lực lớn nhất.

° Thanh chịu lực dọc trục

+/ Thanh chịu kéo dọc trục

Ứng suất cho phép của vật liệu xác định như sau:

0.6t yF F=

Điều kiện chịu lực dọc trục phải thỏa mãn công thức sau đây:

1t

t

f

F≤

Trong đó:

Ft : ứng suất kéo cho phép của phần tử (MPa)

Fy : giới hạn chảy của vật liệu (MPa)

ft : ứng suất do lực kéo dọc trục gây ra (Mpa)

+/ Thanh chịu nén dọc trục

Ứng suất cho phép của vật liệu xác định như sau:

( )

( ) ( )

2

2

3

3

/1

2

3 / /5 / 3

8 8

y

c

a

c c

Kl rF

CF

Kl r Kl r

C C

−

=

+ −

với /c

Kl r C<




NHÓM 1 75

( )

2

2

12

23 /a

EF

Kl r

π= với /

cKl r C≥

Điều kiện chịu lực dọc trục phải thỏa mãn công thức sau đây:

1a

a

f

F≤

Trong đó:

12 22

c

y

EC

F

π =

E : mô đun đàn hồi vật liệu thép ( E=2,1.105 MPa)

K : hệ số chiều dài hiệu quả ( K=0.85)

l : chiều dài thanh (m)

r : bán kính quán tính (m)

Fa : ứng suất nén cho phép của phần tử (MPa)

Fy : giới hạn chảy của vật liệu (MPa)

fa : ứng suất do lực nén dọc trục gây ra (Mpa)

° Thanh chịu uốn

Ứng suất chịu uốn cho phép (Fb) của vật liệu được xác định theo công thức sau:

0.75b yF F= với 1500

y

D

t F≤

0.84 1.74 y

b y

F DF F

Et

= −

với 1500 3000

y y

D

F t F≤ ≤




NHÓM 1 76

0.72 0.58 y

b y

F DF F

Et

= −

với 3000

300y

D

F t≤ ≤

Điều kiện chịu uốn phải thỏa mãn công thức sau đây:

1bx

b

f

F≤

Trong đó:

D : đường kính ngoài của thanh (m)

t : chiều dày thanh (m)

E : Mô đun đàn hồi vật liệu thép ( E=2.105 MPa)

Fb : ứng suất cho phép trong thanh chịu uốn (MPa)

Fy : giới hạn chảy của vật liệu (Mpa)

fbx : ứng suất do momen trong mặt phẳng gây ra (Mpa)

° Thanh chịu cắt

Ứng suất chịu cắt cho phép của vật liệu được xác định như sau:

0.4v yF F=

Điều kiện chịu cắt phải thỏa mãn công thức sau đây:

v v

f F≤

Với 0.5v

Vf

A=

Trong đó:

V : lực cắt lớn nhất trong thanh ( MN)

A: diện tích tiết diện (m2)




NHÓM 1 77

° Thanh chịu nén uốn

Kết hợp với điều kiện ổn định tổng thể ta có điều kiện kiểm tra như sau:

2 2

'

2 2

2'

2

1.0

1

1.00.6

12

23( / )

m bx bya

a ab

e

bx bya

a b

e

C f ff

F fF

F

f ff

F F

EF

Kl r

π

++ ≤

−

++ ≤

=

Khi 0.15a

a

f

F≤ thì có thể thay 2 công thức trên bằng công thức sau:

2 2

1.0bx bya

a b

f ff

F F

++ ≤

Trong đó:

fbx, fby : ứng suất do momen uốn Mx, My gây ra (MPa)

'eF : ứng suất mất ổn định theo Ơle (MPa)

m

C : hệ số phụ thuộc vào tỉ số Môment trong và ngoài mặt phẳng

uốn, lấy bẳng 0.85

Kết quả tính toán ta thấy các thanh đều thỏa mãn, cụ thể xem bảng tính Excel ở phục lục.




NHÓM 1 78

3. Tính toán thi công vận chuyển; a) Tính toán lực kéo

Để tăng độ ổn định cho khối chân đế khi vận chuyển trên biển, thì việc bố trí khối chân đế trên sà lan phải hợp lý, làm sao cho hệ đảm bảo ổn định trong quá trình vận chuyển( tức là trọng tâm của khối chân đế và trọng tâm của sà lan nên bố trí gần nhau nhất có thể). Ngoài ra bố trí khối chân đế trên sà lan còn phụ thuộc vào phương án hạ thủy và đánh chìm. Căn cứ vào phương pháp hạ thủy và đánh chìm đã chọn thì khối chân đế được bố trí như sau:

Hình 57: Mặt bằng bố trí KCĐ trên sà lan Britoil 42.

Việc vận chuyển khối chân đế phải được thực hiện trong điều kiện thời tiết bình thường, các số liệu khí tượng hải văn như sau:

- Vận tốc dòng chảy lớn nhất là Vc = 1.3(m/s) - Chiều cao sóng trong giai đoạn vận chuyển là Hs =1.2(m) - Để hệ sà lan và khối chân đế ổn định khi vận chuyển thì yêu cầu sà lan di

chuyển với vận tốc nhỏ, khoảng V=1.5(m/s)

Trong quá trình vận chuyển khối chân đế thì lực kéo phải thắng được lực cản của môi trường. Lực cản này bao gồm có lực cản do dòng chảy, lực cản do sóng và lực cản do gió ( trong tính toán bỏ qua lực cản do gió vì quá nhỏ).




NHÓM 1 79

• Lực cản do dòng chảy

Công trình nổi như sà lan, tàu thủy, tàu khoan là những kết cấu dạng khối lớn. Lực tác dụng lên kết cấu dạng khối lớn gồm 2 thành phần:

- Lực cản hình dáng : là lực tác dụng lên bề mặt ướt của kết cấu nổi vuông góc với hướng của dòng chảy.

- Lực ma sát bề mặt: là lực liên quan đến ma sát trên bề mặt ướt của kết cấu nổi có phương song song với phương dòng chảy.

Và được tính theo công thức sau:

( )2 313.10 1.2

2c c m pF V A Aρ −= +

Trong đó:

Am – tổng diện tích bề mặt ướt của kết cấu nổi.

2 ( )m

A xTx B L BxL= + + =2.4.(95.16+30.6)+95.16x30.6=3917.976(m2)

Ở đây ta coi mớn nước của sà lan khi chở khối chân đế là 4m.

B,L lần lượt là bề rộng và chiều dài của sà lan.

Ap – diện tích phần hình chiếu của Am lên mặt phẳng vuông góc với hướng của dòng chảy, thiên về an toàn ta coi hướng dòng chảy vuông góc với hướng di chuyển của sà lan, khi đó :

24 30.6 122.4( )pA TxB x m= = =

ρ=1.025T/m3 – khối lượng riêng của nước biển.

Vc – vận tốc của dòng chảy có xét đến di chuyển tương đối của sà lan với dòng chảy, trong phạm vi đồ án ta lấy bằng vận tốc dòng chảy Vc = 1.3m/s.

� 2 30.5 1.025 1.3 (3.10 3917.976 1.2 122.4)cF x x x x−= + = 137.397KN

• Lực tác dụng do sóng




NHÓM 1 80

Để tính toán sức kéo sà lan thì ta chỉ cần tính lực trôi dạt do sóng tác dụng lên phương dọc thân tàu, bỏ qua thành phần tác dụng lên phương ngang tàu:

2 20.13s d sF xC xB xLxH=

Trong đó:

Hs – chiều cao sóng đáng kể, Hs=1.2m

Cd – hệ số trôi dạt trung bình, tra bảng ta có Cd = 0.8(N/m5), phụ thuộc vào chu kỳ sóng đáng kể Ts, do chưa có số liệu về Ts tại vị trí xây dựng nên ta tra Ts theo Hs.

� 2 20.13 0.8 30.6 95.16 1.2 11120.18sF x x x x= = (N)=11.12018(KN)

• Lựa chọn tàu kéo

Lực cản tổng cộng của môi trường tác động lên sà lan là:

137.397 11.1208 148.5178( )d c sF F F KN= + = + =∑

Vậy cần chọn tàu kéo thỏa mãn có sức kéo lớn hơn lực cản của môi trường và phải nhân thêm hệ số vì còn kể đến sức kéo của chính bản thân tàu kéo nữa, trong phạm vi đồ án ta nhân thêm hệ số là 2.

� Fd=2x148.5178=297KN � Q=Fd.Vtàu kéo ( Công suất) (KJ/s=Kw)

Tra Catalog của từng loại tàu, ta chọn tàu kéo Sao Mai 2 có lực kéo là 2588Kw

Thực tế khi tính toán còn phải kể đến lượng nước dằn trong sà lan, lực cản của môi trường tác dụng lên tàu kéo, lực cản sóng do tàu và phương tiện nổi chuyển động gây nên….Trong phạm vi đồ án ta không xét đến các yếu tố này, việc tính toán lực cản như trên chỉ mang tính lý thuyết và là cơ sở để lựa chọn sơ bộ tàu kéo.

b) Tính toán ổn định ban đầu




NHÓM 1 81

Việc tính ổn đinh ban đầu của hệ( khối chân đế và sà lan) chính là việc kiểm tra chiều cao ổn định ban đầu ho theo các trục phải lớn hơn không.

Hình 58: Hệ tọa độ tính ổn định tĩnh của hệ.

Trong phạm vi đồ án thì ta lấy tọa độ trọng tâm của khối chân làm tọa độ trọng tâm của hệ gồm khối chân đế và hệ gối đỡ, ta có cao độ trọng tâm của hệ khối chân đế và gối đỡ so với gốc tọa độ là:

ZG1 = 6.1+13.398=19.498(m)

Cao độ trọng tâm sà lan:

ZG2 = 4.4(m)

Vậy cao độ trọng tâm của hệ sà lan và khối chân đế là:

1 1 2 2

1 2

478 19.398 11000 4.45.03( )

478 11000G G

G

G xZ G xZ x xZ m

G G

+ += = =

+ +

Cao độ phù tâm của hệ là:




NHÓM 1 82

ZC=T/2=2(m).

Thể tích chiếm nước của sà lan:

V=BxLxT=30.6x95.16x4=11647.58(m3)

Momen quán tính diện tích mặt đường nước đối với trục Ox của sà lan:

3

495.16 30.6227215.2( )

12x

xJ m= =

Chiều cao ổn định ban đầu đối với trục Ox:

ox

227215.22 5.03 16.4775( ) 0

11647.58C Gh Z Z R m= − + = − + = >

Momen quán tính diện tích đường mặt nước đối với trục Oy của sà lan:

3 3

495.16 30.62197371( )

12 12y

L B xJ m= = =

Chiều cao ổn định ban đầu đối với trục Oy:

oy

21973712 5.03 188.6547( ) 0

11647.58C Gh Z Z r m= − + = − + = >

Kết luận: hệ đảm bảo điều kiện ổn định tĩnh.




NHÓM 1 83

4. Tính toán thi công đánh chìm; a) Tính toán chọn cẩu

Tương tự như phần chọn cẩu cho quá trình hạ thủy, ta cũng tính được 3 thông số là trọng lượng vật cần nâng, chiều cao nâng, tầm với sau đó tra biểu đồ Liftchart của cẩu để chọn cẩu.

• Trọng lượng vật cẩu:

Tổng trọng lượng khối chân đế là 478T nên yêu cầu sức nâng của cẩu tối thiểu phải lớn hơn trọng lượng khối chân đế.

• Xác định chiều cao nâng:

Chiều cao từ mặt nước đến điểm cao nhất của khối chân đế khi nằm trên sà lan là: 34.9m

Chiều cao đoạn từ điểm cao nhất của khối chân đế lên đến điểm móc cẩu chọn bằng 10m

Vậy chiều cao nâng móc phải chọn lớn hơn: 34.9m+10m=44.9m

Ta chọn chiều cao nâng móc 60m.

• Xác định tầm với:

Tầm với của cẩu phụ thuộc vào các thông số sau: - Khoảng cách từ trục quay của cẩu Hoàng Sa đến mép tàu

L1=12.2m ( xem bản vẽ cấu tạo cẩu) - Khoảng cách từ trọng tâm khối chân đế đến mép sà lan

L2=30.6/2-5.19=10.11m( xem bản vẽ thi công vận chuyển). - Khoảng cách an toàn từ cẩu Hoàng Sa đến sà lan, chọn bằng 10m.

Vậy tầm với tối thiểu của cẩu là : L=12.2+10.11+10=32.31m, chọn bán kính cẩu là L=40m.

Kết hợp với chiều cao nâng móc và trọng lượng vật nâng, ta tiến hành ta Liftchart của cẩu Hoàng Sa để kiểm tra xem cẩu có thể cẩu được khối chân đế khi




NHÓM 1 84

đánh chìm không, thường khi cẩu hạ thủy khối chân đế thì sẽ cẩu đánh chìm được khối chân đế.

Hình 59: Sơ đồ chọn tầm với và chiều cao nâng móc của cẩu.

b) Tính toán bố trí điểm cẩu

• Chọn vị trí móc cáp và sơ đồ cẩu:

Việc chọn vị trí móc cáp khi đánh chìm phải phụ thuộc vào giai đoạn Up-ending, tức là khi khôi chân đế được cẩu từ sà lan cho xuống biển thì trước khi tiến hành cẩu lắp khối chân đế vào vị trí thì ta phải tính toán được giai đoạn nổi tự do của khối chân đế, nhưng trong phạm vi đồ án thì ta coi khối chân đế sau khi cẩu khỏi sà




NHÓM 1 85

lan thi nằm ngang trên mặt nước, và từ đó ta tiến hành cẩu lắp khối chân đế về vị trí định vị đã tính toán trước.

Hình 60: Sơ đồ móc cáp cẩu khi đánh chìm.

• Tính toán lực căng cáp và chọn cáp cẩu:

Mô hình hóa mỗi vị trí móc cáp bằng gối cố định, dùng phần mềm SAP 2000 ta tính được phản lực tại mỗi vị trí gối đỡ theo phương thẳng đứng như sau:

Vị trí 1 2 R3 Giá trị (KN) 258 151 68

Bảng14 : Bảng giá trị phản lực KCĐ khi hạ thủy.

Thực tế thì các phực lực này có phương thẳng đứng, còn lực căng cáp sẽ có phương nghiêng so với phương thẳng đứng một góc, nên lực căng trong cáp sẽ nhỏ hơn phản lực tại các gối tựa. Thiên về an toàn ta chọn lực căng cáp bằng với phản lực tại các vị trí gối tựa.




NHÓM 1 86

Hình 61: Sơ đồ vị trí móc cáp.

c) Tính lực cẩu trong các trạng thái đánh chìm KCĐ

• Tính toán lực nổi:

Tính toán lực nổi để kiểm tra xem khối chân đế có khả năng tự nổi tự do trên mặt nước khi tháo móc cẩu theo phương án thi công đã lựa chọn. Ta coi cả khối chân đế ngập nước.

Lực đẩy nổi tác dụng lên phần tử thứ I ngập nước:

2

10.25 ( )4

i idn

D lF KN

π=

Trong đó:

- Di, li lần lượt là đường kính và chiều dài thanh i

Tổng lực đẩy nổi tác dụng lên khối chân đế : Fđn = 5000KN > Pcd =4780KN

� Vậy khối chân đế đảm bảo ổn định tự nổi trong quá trình đánh chìm.




NHÓM 1 87

Text D(m) t(m) l(m) Fđn(KN)

219x157 0.219 0.0157 60.42 17.11828 406x127 0.406 0.0127 311.08819 362.7729 610x127 0.61 0.0127 12.12982 33.37227 762x25 0.762 0.025 63.28514 258.2709 762x38 0.762 0.038 8.00007 30.30789 508x20 0.508 0.02 40.3329 71.1156 508x127 0.508 0.0127 52.34321 98.14061 324x127 0.324 0.0127 96.30033 69.12277 2600x65 2.6 0.065 14.5 712.1568 2600x100 2.6 0.1 7.2 333.8633 2600x50 2.6 0.05 16.3 820.1275 1700x50 1.7 0.05 31.91 657.6283 1400x38 1.4 0.038 92.90091 1311.021 406x19 0.406 0.019 35.18965 38.36404 508x262 0.508 0.0262 71.42 119.3441 2150x50 2.15 0.05 2 67.66303

TotalLoad 5000.39 Bảng15 : Bảng giá trị lực đẩy nổi khối chân đế.

Do lực đẩy nổi khối chân đế lớn hơn trọng lượng của nó nên khối chân đế sẽ nổi một phần nào đó trên mặt nước để lực đẩy nổi cân bằng với trọng lượng bản thân, và phần nổi trên mặt nước sẽ có lực đẩy bằng chính phần chênh nhau giữa lực đẩy nổi và trọng lượng khối chân đế. Giả thiết khối chân đế bị nghiêng và phần MATMUT bị chìm xuống nước, phần SEADECK nổi lên trên mặt nước, khối chân đế xoay quanh trọng tâm. Khối chân đế được bịt các đầu ống chính và ống váy, khi tiến hành Upending thì mới bắt đầu bơn dằn nước vào trong ống chính và ống váy kết hợp với cẩu để cho khối chân đế chìm xuống, xoay dần về vị trí thẳng đứng.




NHÓM 1 88

• Tính toán lực cẩu cho khối chân đế nghiêng 30o và 60

o

Để khối chân đế nổi nghiêng so với mặt biển một góc 30o thì ta cẩn phải dùng cẩu để khối chân đế kết hợp với dằn nước vào trong ống chính. Trong phạm vi đồ án thì ta sẽ cẩu khối chân đế nghiêng 30o và điểm thấp nhất của khối chân đế sẽ cách đáy biển 3m. Khi đó ta sẽ tính được độ chênh nhau giữa lực đẩy nổi và trọng lượng bản thân khối chân đế và độ chênh nhau này chính bằng lực cẩu.

Hình 62: KCĐ nghiêng 30o so với đáy biển.

Khi cẩu khối chân đế lên thì ta cần hai điểm móc cáp như hình vẽ. Từ đó xác định được phần nhô lên mặt nước và tính được lực đẩy nổi. Lấy điểm giao của khối chân đế với mặt nước để làm mốc tính lực đẩy nổi. Coi từ điểm mốc trở lên là khối chân đế có một nửa nổi trên mặt nước và một nửa chìm dưới nước, ta tính được độ chênh giữa lực đẩy nổi và trọng lượng bản thân khối chân đế là: 51.44KN, tức là lực cẩu cần thiết là 51.44KN.




NHÓM 1 89

Hình 63: KCĐ nghiêng 60o so với đáy biển.

Qua hình vẽ trên, ta tính được độ giảm lực đẩy nổi là 340.9F KN∆ = , tức là lực cẩu cần thiết để cẩu khối chân đế nghiêng một góc 60o so với đáy biển là P=340.9KN.




NHÓM 1 90

• Tính toán phù tâm:

° Khối chân đế nghiêng 60o

Lập bảng tính toán Excel, ta tính được tọa độ tâm nổi của phần ngập nước KCĐ so với gốc tọa độ đặt tại sàn MATMUT của ống chính là P(x;y;z)=(0.022;13.69;10.8)m

Hình 64: Tọa độ phù tâm KCĐ nghiêng 60o so với đáy biển.




NHÓM 1 91

5. Tính toán Up-ending

Khi cẩu khối chân đế lên thì ta cần một điểm móc cáp như hình vẽ. Từ đó xác định được phần nhô lên mặt nước và tính được lực đẩy nổi. Lấy điểm giao của khối chân đế với mặt nước để làm mốc tính lực đẩy nổi. Ta tính được độ chênh giữa lực đẩy nổi và trọng lượng bản thân khối chân đế là: 478.5KN, tức là lực cẩu cần thiết là 478.5KN.

Hình 65: Cẩu nhấc KCĐ thẳng đứng so với đáy biển.




NHÓM 1 92

6. Tính toán đóng cọc a) Chọn búa đóng cọc

Theo yêu cầu của đồ án thì chọn búa đóng cọc với độ chối giới hạn là e=10mm. Ta có công thức tính độ chối của cọc như sau:

. . . . 0.2.

( )

m n F Q H Q qe

P Q qP nF

m

+=

++

Trong đó:

e – độ chối của cọc, m m – hệ số an toàn( =0.5 với công trình vĩnh cửu) F – diện tích tiết diện ngang cọc(m2). Q – trọng lượng chầy của búa đóng cọc, T q – trọng lượng của cọc, T P – tải trọng cho phép của cọc(T), tính theo SCT của vật liệu. n – hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cọc(=500T/m2 với cọc thép) H – chiều cao rơi búa(H=E/Q, E: năng lượng thiết kế của 1 nhát búa,Tm)

Ta chọn sơ bộ loại búa thủy lực S-750( Hydrohammer S-750), có các thông số sau:

Năng lượng thiết kế của một nhát búa lớn nhất: Emax = 750KNm Năng lượng thiết kế của một nhát búa nhỏ nhất: Emin = 20KNm Trọng lượng búa đóng trong không khí: Qa = 80T Trọng lượng búa đóng trong nước: Qw = 66.5T Chiều dài búa: L= 13.823m

Thay vào công thức trên ta được:

P váy(T) P ống chính(T) P cho phép(T) Kiểm tra 282.0589 269.995 3194.7 TM

Bảng16 : Bảng kiểm tra khả năng chịu lực của cọc khi đóng.




NHÓM 1 93

b) Tính toán cẩu lắp các đoạn cọc

° Kiểm tra đoạn cọc đóng trong ống chính:

Cọc đóng lồng trong ống chính gồm 3 đoạn:

+/ Đoạn 1 dài 69.91m

+/ Đoạn 2 dài 32.5m

+/ Đoạn 3 dài 23m

Ta chỉ cần kiểm tra cho đoạn cọc dài nhất, nếu cọc này thỏa mãn thì các đoạn còn lại sẽ thỏa mãn.

Chọn vị trí móc cẩu và sơ đồ mô hình hóa như sau:

Hình 66: Ứng suất cọc trong ống chính khi cẩu nhấc.




NHÓM 1 94

Tải trọng phân bố của cọc: . .q F nγ=

Trong đó:

γ- dung trọng của cọc, γ=7.85T/m3

F- diện tích tiết diện cọc. n- hệ số động, n=1.5

M1=q.(0.3l)2/2

Ứng suất trong cọc: [ ] y

MF

Wσ σ= < = , W- mômen kháng uốn của cọc.

° Kiểm tra đoạn cọc đóng trong ống váy:

Hình 67: Ứng suất cọc trong ống váy khi cẩu nhấc.




NHÓM 1 95

Tương tự như trên, ta có :

M1=q.(0.21l)2/2

Ứng suất trong cọc: [ ] y

MF

Wσ σ= < = , W- mômen kháng uốn của cọc.

Tính toán kiêm tra, ta được kết quả như sau:

σ(T/m2) Fy(T/m2) Kiểm tra cọc váy 6705.290987 34500 TM

cọc ống chính 4589.684322 34500 TM

Vây, cọc bền khi cẩu nhấc.




NHÓM 1 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bài giảng thi công 1

Bài giảng thi công 2

Bài giảng Công trình biển mềm và phương tiện nổi

Tiêu chuẩn API RP2A

Tiêu chuẩn DnV

Tiêu chuẩn AISC A6

Bài giảng nền và móng

Documents

Do an thi cong 2