Trang 1 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................... Error! Bookmark not defined. LỜI CẢM ƠN................................................................................ Error! Bookmark not defined. MỤC LỤC ....................................................................................................................................... 1 CÁC KHÁI NIỆM, KÝ HIỆU DÙNG TRONG ĐỒ ÁN ............................................................... 7 CHƯƠNG I ..................................................................................................................................... 8 KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG TRÌNH BIỂN ......................................................................... 8 I.1. KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG TRÌNH BIỂN TRÊN THẾ GIỚI ..................................... 8 I.1.1 Công trình biển bằng thép ....................................................................................................... 8 I.1.2. Công trình biển bê tông cốt thép ............................................................................................ 9 I.1.3. Công trình biển nổi............................................................................................................... 10 I.1.4. Công trình biển mềm ............................................................................................................ 10 I.1.5. Dàn khoan tự nâng (Jackup)................................................................................................. 10 I.1.6. Đường ống ngầm .................................................................................................................. 10 I.2. KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG TRÌNH BIỂN VIỆT NAM............................................. 11 I.2.1. Hoạt động thăm dò và khai thác dầu khí tại Việt Nam ........................................................ 11 I.2.2. Công nghệ thu gom và khai thác dầu khí tại mỏ Bạch Hổ ................................................... 11 I.2.2.1. Tổng quan về mỏ Bạch Hổ................................................................................................ 11 I.2.2.2. Các công trình của VSP .................................................................................................... 11 CHƯƠNG II .................................................................................................................................. 15 SỐ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ............................................................................ 15 II.1. VỊ TRÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BK-10 ........................................................................ 15 II.1.1. Vị trí xây dựng .................................................................................................................... 15 II.1.2. Độ sâu nước tại vị trí xây dựng công trình ......................................................................... 15 II.2. ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG TẠI KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ...................... 15 II.2.1. Gió ...................................................................................................................................... 16 II.2.2. Sóng .................................................................................................................................... 17 II.2.3. Dòng chảy ........................................................................................................................... 18 II.2.4. Thủy triều ............................................................................................................................ 19 II.2.5. Sinh vật biển ....................................................................................................................... 19 II.3. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH .................................... 20 II.3.1. Đặc điểm chung khu vực mỏ Bạch Hổ ............................................................................... 20 II.3.2. Số liệu địa chất dùng cho thiết kế dàn BK10 (Hố khoan 745) ........................................... 20 II.4. VẬT LIỆU SỬ DỤNG .......................................................................................................... 21 II.5. PHƯƠNG TIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN THI CÔNG..................................................................... 23 II.5.1. Điều kiện thời tiết ............................................................................................................... 23 II.5.2. Điều kiện về trang thiết bị, công nghệ phục vụ thi công .................................................... 23 CHƯƠNG III ................................................................................................................................. 26 MÔ TẢ CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC TIÊU CHUẨN QUY PHẠM ĐƯỢC ÁP DỤNG TRONG THIẾT KẾ ...................................................................................................................... 26 III.1. MÔ TẢ CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH .................................................................................. 26 III.1.1. Chức năng công trình ........................................................................................................ 26 III.1.2. Mô tả công trình ................................................................................................................ 26 III.1.2.1. Kết cấu chân đế .............................................................................................................. 26
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Trang 1
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................... Error! Bookmark not defined. LỜI CẢM ƠN ................................................................................ Error! Bookmark not defined. MỤC LỤC ....................................................................................................................................... 1 CÁC KHÁI NIỆM, KÝ HIỆU DÙNG TRONG ĐỒ ÁN ............................................................... 7 CHƯƠNG I ..................................................................................................................................... 8 KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG TRÌNH BIỂN ......................................................................... 8 I.1. KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG TRÌNH BIỂN TRÊN THẾ GIỚI ..................................... 8 I.1.1 Công trình biển bằng thép ....................................................................................................... 8 I.1.2. Công trình biển bê tông cốt thép ............................................................................................ 9 I.1.3. Công trình biển nổi ............................................................................................................... 10 I.1.4. Công trình biển mềm ............................................................................................................ 10 I.1.5. Dàn khoan tự nâng (Jackup) ................................................................................................. 10 I.1.6. Đường ống ngầm .................................................................................................................. 10 I.2. KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG TRÌNH BIỂN VIỆT NAM ............................................. 11 I.2.1. Hoạt động thăm dò và khai thác dầu khí tại Việt Nam ........................................................ 11 I.2.2. Công nghệ thu gom và khai thác dầu khí tại mỏ Bạch Hổ ................................................... 11 I.2.2.1. Tổng quan về mỏ Bạch Hổ ................................................................................................ 11 I.2.2.2. Các công trình của VSP .................................................................................................... 11 CHƯƠNG II .................................................................................................................................. 15 SỐ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ............................................................................ 15 II.1. VỊ TRÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BK-10 ........................................................................ 15 II.1.1. Vị trí xây dựng .................................................................................................................... 15 II.1.2. Độ sâu nước tại vị trí xây dựng công trình ......................................................................... 15 II.2. ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG TẠI KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ...................... 15 II.2.1. Gió ...................................................................................................................................... 16 II.2.2. Sóng .................................................................................................................................... 17 II.2.3. Dòng chảy ........................................................................................................................... 18 II.2.4. Thủy triều ............................................................................................................................ 19 II.2.5. Sinh vật biển ....................................................................................................................... 19 II.3. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH .................................... 20 II.3.1. Đặc điểm chung khu vực mỏ Bạch Hổ ............................................................................... 20 II.3.2. Số liệu địa chất dùng cho thiết kế dàn BK10 (Hố khoan 745) ........................................... 20 II.4. VẬT LIỆU SỬ DỤNG .......................................................................................................... 21 II.5. PHƯƠNG TIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN THI CÔNG ..................................................................... 23 II.5.1. Điều kiện thời tiết ............................................................................................................... 23 II.5.2. Điều kiện về trang thiết bị, công nghệ phục vụ thi công .................................................... 23 CHƯƠNG III ................................................................................................................................. 26 MÔ TẢ CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC TIÊU CHUẨN QUY PHẠM ĐƯỢC ÁP DỤNG TRONG THIẾT KẾ ...................................................................................................................... 26 III.1. MÔ TẢ CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH .................................................................................. 26 III.1.1. Chức năng công trình ........................................................................................................ 26 III.1.2. Mô tả công trình ................................................................................................................ 26 III.1.2.1. Kết cấu chân đế .............................................................................................................. 26
Trang 2
III.1.2.2. Móng cọc ........................................................................................................................ 26 III.1.2.3. Sàn chịu lực .................................................................................................................... 27 III.1.2.4. Cấu trúc thượng tầng ...................................................................................................... 27 III.1.2.5. Sơ đồ tổng thể ................................................................................................................. 28 III.2. CÁC TIÊU CHUẨN QUY PHẠM ÁP DỤNG TRONG THIẾT KẾ .................................. 28 III.2.1. Tiêu chuẩn thiết kế API RP 2A – WSD ............................................................................ 28 III.2.2. Quy phạm DnV .................................................................................................................. 29 III.2.3. Tiêu chuẩn hàn AWS (American welding society) ........................................................... 29 CHƯƠNG IV ................................................................................................................................. 30 XÂY DỰNG - PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU .................................. 30 IV.1. CƠ SỞ XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN .......................................................................... 30 IV.1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................................... 30 IV.1.2. Bài toán thiết kế phương án ............................................................................................... 30 IV.1.2.1. Các vấn đề tối ưu trong thiết kế công trình .................................................................... 30 IV.1.2.2. Những phương pháp thiết kế hiện đang được áp dụng thực tế ...................................... 31 IV.1.3. Cơ sở xây dựng các phương án ......................................................................................... 32 IV.1.3.1. Theo nhiệm vụ của đồ án thiết kế .................................................................................. 32 IV.1.3.2. Phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật công nghệ ................................................................. 32 IV.1.3.3. Phù hợp với khả năng tính toán kiểm tra của chương trình ........................................... 32 IV.1.3.4. Phù hợp với khả năng thi công của VSP ........................................................................ 32 IV.1.3.5. Phù hợp với khả năng kinh tế ......................................................................................... 32 IV.2. CÁC LỰA CHỌN BAN ĐẦU ............................................................................................. 32 IV.2.1. Lựa chọn hướng đặt công trình ......................................................................................... 32 IV.2.2. Xác định chiều cao chân đế ............................................................................................... 33 IV.2.3. Chiều cao của mặt ngang đầu tiên ( D1 ) ........................................................................... 34 IV.2.4. Cao độ đỉnh khối chân đế .................................................................................................. 34 IV.2.5. Cao độ cắt cọc ................................................................................................................... 34 IV.2.6. Hình dạng KCĐ và kích thước các cấu kiện ..................................................................... 35 IV.3. CÁC YẾU TỐ QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ................................................. 35 IV.3.1. Kích thước đỉnh của khối chân đế ..................................................................................... 36 IV.3.2. Độ nghiêng của các ống chính .......................................................................................... 36 IV.3.3. Lựa chọn số lượng và vị trí mặt ngang .............................................................................. 37 IV.3.4. Hệ thống thanh giằng xiên ................................................................................................ 38 IV.3.5. Đề xuất phương án thiết kế ............................................................................................... 40 IV.3.5.1. Phương án 1 .................................................................................................................... 40 IV.3.5.2. Phương án 2 .................................................................................................................... 41 IV.4. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG .......................................................................... 42 IV.4.1. Phân tích hai phương án trên ............................................................................................. 42 IV.4.2. So sánh và lựa chọn phương án ......................................................................................... 42 IV.4.2.1. Khả năng chịu lực của kết cấu (Tính kỹ thuật ): ............................................................ 42 IV.4.2.2. Tính kinh tế của hai phương án ...................................................................................... 43 IV.4.2.3. Khả năng thi công........................................................................................................... 43 IV.4.2.4. Lựa chọn phương án thiết kế .......................................................................................... 43 IV.5. KIỂM TRA KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CÁC PHẦN TỬ ................................................. 43
Trang 3
CHƯƠNG V .................................................................................................................................. 46 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG .............................................................. 46 V.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG ................................................................................................. 46 V.1.1. Phương pháp luận trong thiết kế công trình biển ................................................................ 46 V.1.2. Xác định các hệ số CD, Cm .................................................................................................. 46 V.1.3. Mô hình làm việc giữa cọc và ống chính ............................................................................ 47 V.1.4. Liên kết giữa các cấu kiện ống ........................................................................................... 47 V.1.4.1. Các thông số hình học của nút đơn giản .......................................................................... 47 V.1.4.2. Phân loại nút đơn giản và phức tạp trong kết cấu ............................................................ 48 V.1.5. Phương pháp phần tử hữu hạn và chương trình SESAM ................................................... 50 V.1.5.1. Phương pháp phần tử hữu hạn ......................................................................................... 50 V.1.5.2. Giới thiệu về bộ chương trình SESAM ........................................................................... 51 V.1.5.3. Mô hình hoá kết cấu dàn BK10 bằng chương trình DnV - SESAM ............................... 55 V.1.5.3.1. Mô hình hoá kết cấu bằng các siêu phần tử .................................................................. 55 V.1.5.3.2. Mô hình hoá KCĐ ........................................................................................................ 55 V.2. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN ............................................................................... 56 V.2.1. Tải trọng thường xuyên ...................................................................................................... 56 V.2.1.1. Tải trọng bản thân ............................................................................................................ 56 V.2.2. Hoạt tải ............................................................................................................................... 58 V.2.3. Tải trọng môi trường ........................................................................................................... 59 V.2.3.1. Tải trọng gió .................................................................................................................... 59 V.2.3.2. Tải trọng sóng và dòng chảy ............................................................................................ 63 V.2.3.2.1. Mô hình tính tải trọng sóng và dòng chảy theo công thức Morison ............................. 63 V.2.3.2.3. Xác định vận tốc dòng chảy ......................................................................................... 68 V.2.3.2.4. Tải trọng sóng và dòng chảy theo các hướng tính toán ................................................ 69 V.2.4. Tải trọng hà bám ................................................................................................................. 69 V.3. CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG ......................................... 70 V.3.1. Các trường hợp tải trọng ..................................................................................................... 70 V.3.2. Tổ hợp tải trọng cho Siêu phần tử số 31 ............................................................................. 71 V.3.3. Kết quả tính toán tải trọng môi trường cho Siêu phần tử số 31 .......................................... 72 CHƯƠNG VI ................................................................................................................................. 73 TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH KẾT CẤU THEO CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG .............................. 73 VI.1. TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH TĨNH KẾT CẤU ..................................................................... 73 VI.2. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH................................................................ 74 VI.2.1. Phương trình cơ bản của bài toán động lực học ................................................................ 74 VI.2.2. Giải phương trình động lực học tổng quát ........................................................................ 75 VI.3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG RIÊNG .................................................................. 76 CHƯƠNG VII ............................................................................................................................... 77 TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU THEO CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG ......................................................................................................................................... 77 VII.1. TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CÁC PHẦN TỬ ................... 77 VII.1.1. Những phần tử chịu kéo dọc trục ..................................................................................... 77 VII.1.2. Những phần tử chịu nén dọc trục ..................................................................................... 77 VII.1.2.1. Ổn định tổng thể ............................................................................................................ 77
Trang 4
VII.1.2.2. Ổn định cục bộ .............................................................................................................. 78 VII.1.3. Phần tử chịu uốn .............................................................................................................. 78 VII.1.4. Phần tử chiu cắt ................................................................................................................ 79 VII.1.4.1. Phần tử chịu cắt dầm ..................................................................................................... 79 VII.1.4.2. Phần tử chịu cắt do xoắn ............................................................................................... 79 VII.1.5. Phần tử chịu áp lực thuỷ tĩnh ........................................................................................... 79 VII.1.5.1. Áp suất thuỷ tĩnh thiết kế: ............................................................................................. 80 VII.1.5.2. Ứng suất vòng gây mất ổn định trong miền đàn hồi ..................................................... 80 VII.1.5.3. Ứng suất vòng tới hạn gây mất ổn định ........................................................................ 81 VII.1.6. Tổ hợp ứng suất cho các phần tử ống .............................................................................. 81 VII.1.6.1. Phần tử chịu nén uốn đồng thời .................................................................................... 81 VII.1.6.2. Phần tử chịu kéo uốn đồng thời .................................................................................... 82 VII.1.6.3. Phần tử chịu kéo dọc trục và áp lực thuỷ tĩnh đồng thời .............................................. 82 VII.1.6.4. Phần tử chịu nén dọc trục và áp lực thuỷ tĩnh đồng thời .............................................. 83 VII.2. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN LIÊN KẾT TẠI NÚT ................................................................ 83 VII.2.1. Điều kiện liên kết tại đầu các thanh chịu kéo và nén ....................................................... 83 VII.2.2. Đối với nút đơn giản ........................................................................................................ 84 VII.2.2.1. Kiểm tra chọc thủng nút ................................................................................................ 84 VII.2.2.2. Tải trọng danh nghĩa cho phép trong ống nhánh .......................................................... 86 VII.2.3. Đối với nút phức tạp ........................................................................................................ 87 VII.2.4. Kết quả kiểm tra ............................................................................................................... 88 VII.2.4.1. Kết quả kiểm tra bền ..................................................................................................... 88 VII.2.4.2. Kết quả kiểm tra ổn định ............................................................................................... 88 VII.2.4.3. Kết quả kiểm tra chọc thủng nút ................................................................................... 88 VII.2.4.4. Kết quả kiểm tra chịu lực dọc trục và áp lực thuỷ tĩnh đồng thời ................................. 88 CHƯƠNG VIII .............................................................................................................................. 91 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NỀN MÓNG ........................................................................................ 91 VIII.1. TÍNH TOÁN MÓNG CỌC ............................................................................................... 91 VIII.1.1. Các mô hình tính toán được sử dụng để tính toán kết cấu chân đế ................................ 91 VIII.1.1.1. Mô hình ngàm giả định ................................................................................................ 91 VIII.1.1.2. Mô hình cọc tương đương ........................................................................................... 91 VIII.1.1.3. Mô hình làm việc đồng thời ......................................................................................... 92 VIII.1.2. Xác định sức chịu tải của cọc theo tiêu chuẩn API ........................................................ 92 VIII.1.2.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................... 92 VIII.1.2.2. Bài toán cọc chịu kéo nén dọc trục. ............................................................................. 93 VIII.1.2.3. Bài toán cọc chịu tải trọng ngang ................................................................................ 95 VIII.2. TÍNH TOÁN CỌC VÀ ĐẤT NỀN LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI ........................................ 96 VIII.2.1. Xác định độ cứng của các lò xo của phần tử trên thân cọc ............................................. 98 VIII.2.2. Xây dựng các đường cong quan hệ giữa nội lực và biến dạng ....................................... 99 VIII.2.2.1. Đường cong quan hệ t - z ............................................................................................. 99 VIII.2.2.2. Đường cong quan hệ P - y ......................................................................................... 100 VIII.2.2.3. Đường cong quan hệ Q - Z ........................................................................................ 101 VIII.2.3. Kiểm tra ứng suất của cọc ............................................................................................ 102 VIII.3. TỔNG HỢP KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ............................................................................ 102
Trang 5
VIII.3.1. Tính toán khả năng chịu tải và hệ số an toàn của cọc................................................... 102 VIII.3.2. Tính toán kiểm tra bền cọc ........................................................................................... 103 CHƯƠNG IX ............................................................................................................................... 104 THIẾT KẾ CHI TIẾT .................................................................................................................. 104 IX.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................................... 104 IX.2. Thiết kế chi tiết nút ............................................................................................................. 104 IX.3. Thiết kế liên kết giữa cọc-ống chính, côn chuyển tiếp ....................................................... 104 IX.4. Thiết kế đường bơm trám xi măng ..................................................................................... 104 IX.5. Thiết kế Paker ..................................................................................................................... 105 IX.6. Thiết kế giá cập tầu ............................................................................................................ 105 IX.7. Thiết kế sàn chống lún ....................................................................................................... 105 IX.8. Thiết kế chi tiết cọc ............................................................................................................ 106 CHƯƠNG X ................................................................................................................................ 107 THIẾT KẾ CHỐNG ĂN MÒN ................................................................................................... 107 X.1. ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH.......................................... 107 X.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN ........................................................................ 108 X.2.1. Biện pháp sơn phủ ............................................................................................................ 108 X.2.2. Thiết kế chống ăn mòn bằng Protector ............................................................................. 110 CHƯƠNG XI ............................................................................................................................... 113 QUY TRÌNH THI CÔNG KHỐI CHÂN ĐẾ .............................................................................. 113 XI.1. QUY TRÌNH THI CÔNG KHỐI CHÂN ĐẾ TRÊN BÃI LẮP RÁP ................................ 113 XI.1.1. Phương án thi công .......................................................................................................... 113 XI.1.2. Công tác chuẩn bị ............................................................................................................ 113 XI.1.2.1. Chuẩn bị bãi lắp ráp...................................................................................................... 113 XI.1.2.2. Chuẩn bị các thiết bị phục vụ thi công ......................................................................... 114 XI.1.2.3. Chuẩn bị vật tư ............................................................................................................. 114 XI.1.2.4. Chuẩn bị nhân lực ......................................................................................................... 115 XI.1.3. Quy trình thi công khối chân đế trên bãi lắp ráp ............................................................. 115 XI.1.3. Các bài toán cơ bản khi thi công trên bãi lắp ráp ............................................................ 120 XI.1.3.1. Bài toán xác định vị trí móc cẩu ................................................................................... 121 XI.1.3.2. Bài toán chọn cáp và cẩu cho quá trình quay lật Panel ................................................ 122 XI.2. QUY TRÌNH THI CÔNG KHỐI CHÂN ĐẾ NGOÀI BIỂN ............................................ 124 XI.2.1. Công tác chuẩn bị ............................................................................................................ 124 XI.2.2. Quy trình hạ thuỷ khối chân đế ....................................................................................... 125 XI.2.2.1. Công tác chuẩn bị ......................................................................................................... 125 XI.2.2.2. Thi công hạ thuỷ ........................................................................................................... 125 XI.2.3. Vận chuyển khối chân đế ra vị trí xây dựng .................................................................... 126 XI.2.4. Đánh chìm khối chân đế tại vị trí xây dựng .................................................................... 127 XI.2.4.1. Công tác chuẩn bị ......................................................................................................... 127 XI.2.4.2. Các giai đoạn đánh chìm .............................................................................................. 127 XI.2.5. Thi công đóng cọc, bơm trám xi măng, cẩu lắp thượng tầng và hoàn thiện KCĐ .......... 130 XI.2.5.1. Thi công đóng cọc ........................................................................................................ 130 XI.2.5.2. Bơm trám xi măng ........................................................................................................ 131 XI.2.5.3. Cẩu lắp modul thượng tầng .......................................................................................... 131
Trang 6
XI.2.5.4. Lắp giá cập tàu ............................................................................................................. 132 XI.2.5.5. Công tác hoàn thiện, vận hành chạy thử và bàn giao công trình .................................. 132 XI.3. TIẾN ĐỘ THI CÔNG ........................................................................................................ 132 XI.3.1. Vật tư sử dụng trong chế tạo láp ráp KCĐ ...................................................................... 133 XI.3.1.1. Khối lượng vật liệu thép ống cần thiết ......................................................................... 133 XI.3.1.2. Các phương tiện phục vụ thi công ................................................................................ 134 XI.3.2. Tổ chức xây dựng, tiến độ thi công ................................................................................. 134 XI.3.2.1. Tổ chức nhân lực thi công trên bờ ................................................................................ 134 XI.3.2.2. Tổ chức nhân lực thi công trên biển ............................................................................. 136 CHƯƠNG XII ............................................................................................................................. 138 QUY TRÌNH ĐẢM BẢO AN TOÀN TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ............................... 138 XII.1. AN TOÀN LAO ĐỘNG ................................................................................................... 138 XII.2. BIỆN PHÁP THỰC HIỆN ............................................................................................... 138 XII.3. TRÁCH NHIỆM CÁC BÊN LIÊN QUAN ...................................................................... 139 XII.3.1. Trách nhiệm của xí nghiệp Liên doanh:......................................................................... 139 XII.3.2. Trách nhiệm của người phụ trách công trình. ................................................................ 140 XII.3.3. Trách nhiệm của người lao động. .................................................................................. 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 142 DANH MỤC CÁC BẢN VẼ ...................................................................................................... 143
Trang 7
CÁC KHÁI NIỆM, KÝ HIỆU DÙNG TRONG ĐỒ ÁN
MSF - Module Support Frame MSL - Mean Sea Level MSP - МОРСКАЯ СТАЦИОНАРНАЯ ПЛАТФОРМА BK - БЛОК КОНДУКТОР CTP - Central Technology Plaform VSP - Xí nghiệp liên doanh dầu khí VietSovPetro CPP - Central Processing Plaform WIP - Water Injection Platform LQ - Living Quaters UBN - Trạm rót dầu không bến N - Hướng Bắc S - Hướng Nam E - Hướng Đông W - Hướng Tây NE - Hướng Đông Bắc SE - Hướng Đông Nam SW - Hướng Tây Nam NW - Hướng Tây Bắc W.P - Điểm chuyển tiếp giữa cọc và module chịu lực (Working Point) API - American Petrolium Institute AISC - American Institute of Steel Construction ANSI - American National Standards Institute AWS - American Welding Society DnV - Det Norske Veritas
Trang 8
CHƯƠNG I
KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG TRÌNH BIỂN
I.1. KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG TRÌNH BIỂN TRÊN THẾ GIỚI
- Cùng với sự phát triển ngày càng tăng của nhiều ngành công nghiệp, ngành dầu
khí phát triển để đáp ứng nhu cầu về nhiên liệu của nhiều ngành công nghiệp khác.
Trong khi lượng dầu mỏ trên đất liền đang dần cạn kiệt thì đại dương có diện tích
chiếm tới 70% diện tích toàn cầu, có chứa những mỏ dầu lớn, do đó các công trình
khai thác dầu khí biển lần lượt được nghiên cứu và xây dựng ở rất nhiều nơi trên thế
giới.
- Công trình biển phục vụ cho khai thác dầu khí đầu tiên trên thế giới được xây
dựng vào năm 1940 tại vùng vịnh Mexico đạt độ sâu nước 36m. Hai mươi năm sau
đã xuất hiện những công trình biển ở độ sâu 50m sử dụng dạng kết cấu khung thép.
Từ đó đến nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật và các phương
pháp tính toán, thì các công trình biển đã được xây dựng tại những độ sâu nước lớn
hơn và đa dạng hơn cả về mặt kết cấu, vật liệu.
I.1.1 Công trình biển bằng thép
- +) Đây là loại công trình biển được xây dựng phổ biến nhất thế giới hiện nay. Loại
công trình này thường được sử dụng cho khoan thăm dò, khai thác và xử lý dầu khí
trên biển.
- +) Công trình được xây dựng bằng thép ống đặc biệt, kết cấu dạng khung và được
cố định bằng hệ thống cọc.
- +) Công nghệ xây dựng các loại kết cấu dạng này đã được phát triển trong một quá
trình lâu dài hiện đã xây dựng được những công trình có độ sâu nước trên 400m.
Hiện nay trên thế giới có gần 6000 công trình biển cố định bằng thép trong đó 80%
được xây dựng tại vịnh Mexico và vùng Biển Bắc nơi có điều kiện môi trường khắc
nghiệt nhất.
- +) Dàn khoan biển bằng thép có độ sâu lớn nhất là dàn Bullwinkle được xây dựng
tại vịnh Mexico với độ sâu nước 492m nặng 56.000 tấn.
- Ưu điểm:
- Công trình có độ bền cơ học cao, giảm được tác dụng của môi trường.
- Yêu cầu chế tạo cao khe nên chất lượng sản phẩm tốt, độ tin cậy cao.
- Chế tạo và thi công tương đối thuận tiện so với công trình biển bê tông cốt thép.
- Công trình biển bằng thép thường thích hợp cho vùng có độ sâu nước nhỏ hơn
200m.
- Công trình biển bằng thép là loại công trình truyền thống đòi hỏi đội ngũ cán bộ
kỹ thuật và công nhân có bề dày kinh nghiệm trong thiết kế chế tạo và dựng lắp.
Trang 9
- Nhược điểm:
- Không tận dụng được nguồn vật liệu địa phương.
- Việc thi công trải qua hai giai đoạn nên thời gian kéo dài, giá thành cao, độ rủi ro
tăng.
- Khi hạ thuỷ và đánh chìm đòi hỏi độ chính xác cao, cần có các thiết bị chuyên
dụng.
- Trong quá trình sử dụng thép bị ăn mòn, chi phí cho công tác bảo dưỡng và chống
ăn mòn cao.
I.1.2. Công trình biển bê tông cốt thép
- Công trình biển dạng kết cấu bê tông cốt thép đầu tiên trên thế giới được thiết kế
bởi công ty Doris, xây dựng năm 1973 tại mỏ Ekofish (Biển Bắc). Cho đến nay trên
thế giới đã có khoảng 30 dàn trọng lực bê tông, phần lớn được xây dựng tại Biển
Bắc.
- Giới thiệu một số công trình biển trọng lực tiêu biểu:
- + Sleipner A condeep: Công trình xây dựng tại Nauy với độ sâu nước là 83m khởi
công đầu năm 1991 và đưa vào sử dụng tháng 7 năm 1993.
- + Draugen Condeep: Công trình này do liên doanh Nauy và Mỹ hợp tác, đó là
công trình bê tông 1 trụ đầu tiên trên thế giới với độ sâu nước là 252m khởi công
tháng 7 năm 1990 và đưa vào sử dụng tháng 5 năm 1993.
- + Troll Condeep: Công trình biển trọng lực có độ sâu nước lớn nhất thế giới với
độ sâu nước là 303m, tổng chiều cao công trình là 370m khởi công 7-1990 và đưa
vào sử dụng 5-1995. Ngoài ra còn một số dàn được xây ở các độ sâu nước từ
80150m hầu hết được xây dựng tại Nauy, Hà Lan, Thuỵ Điển...
- Ưu điểm:
- Sử dụng được nhân lực và vật liệu địa phương.
- Nếu có nhu cầu về bể chứa thì giải pháp bê tông rẻ hơn so với kết cấu jacket
vì có thể tận dụng khoang rỗng của đế móng làm bể chứa.
- Khả năng chống ăn mòn trong môi trường biển khá cao, cao hơn công trình
biển bằng thép nên chi phí duy tu, bảo dưỡng thấp.
- Nhược điểm:
- Yêu cầu về công nghệ chế tạo và thi công cao, cần có những thiết bị thi công
chuyên dụng như ụ khô hay đốc nổi lên chi phí xây dựng ban đầu cho công
trình lớn chỉ phù hợp khi có chiến lựơc phát triển lâu dài.
- Yêu cầu phải có những vùng biển đủ sâu ở gần bờ để phục vụ thi công lai dắt.
Trang 10
I.1.3. Công trình biển nổi
- Là loại công trình được phát triển trong nhưng năm gần đây nhằm mục đích khai
thác những mỏ nhỏ, độ sâu nước lớn, không kinh tế nếu xây dựng những công trình
biển cố định. Loại công trình này có thể vừa khoan thăm dò, khoan khai thác và có
thể sử dụng ở các độ sâu nước khác nhau.
- Một số loại kết cấu nổi điển hình được sử dụng làm các phương tiện khoan thăm
dò, khai thác và người ở hiện nay:
- Công trình khai thác/bể chứa nổi và hệ thống một điểm neo.
- Công trình bán chìm.
- Công trình nổi neo đứng.
- Hệ thống nổi NOMAD.
I.1.4. Công trình biển mềm
- Là loại công trình cho phép kết cấu chuyển động để giảm tác dụng của tải trọng
sóng và dòng chảy.
- Một số loại công trình điển hình như sau:
- Trụ một khớp.
- Trụ có dây neo.
- Trụ mềm.
- Công trình biển mềm phát huy được hiệu quả tốt tại những vùng nước sâu.
I.1.5. Dàn khoan tự nâng (Jackup)
Là loại công trình có khả năng tự di chuyển được, có thể dùng để khoan thăm dò
các mỏ mới, đồng thời cũng có thể dùng để khoan khai thác cho những công trình không
có thiết bị khoan như BK.
I.1.6. Đường ống ngầm
Đây là phương tiện được sử dụng để vận chuyển dầu thô và các sản phẩm dầu khí.
Độ sâu đặt ống có thể lên tới 500ft (Biển Bắc). Cùng với sự phát triển về độ sâu thì
đường kính ống cũng được tăng lên rất nhiều.
- Kỹ thuật đường ống mềm đã ra đời khắc phục được những khó khăn trong nối ống
ở những vùng nước sâu, tại các điểm nối giữa ống đứng và ống ngang. Ngày nay
đường ống mềm đã được sử dụng phổ biến để vận chuyển nhiên liệu dầu, khí lỏng
có áp ở những vùng nước sâu. Các tính chất đặc biệt của đường ống mềm là có khả
năng thích hợp với các chuyển vị tương đối lớn mà không gây ra ứng suất cục bộ
ảnh hưởng tới độ bền kết cấu công trình.
Trang 11
I.2. KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG TRÌNH BIỂN VIỆT NAM
I.2.1. Hoạt động thăm dò và khai thác dầu khí tại Việt Nam
- Hoạt động khai thác dầu khí ở nước ta chủ yếu do tổng công ty dầu khí Việt Nam
thực hiện. Tổng công ty dầu khí Việt Nam được thành lập từ năm 1975 để triển khai
mọi hoạt động về thương mại dầu khí trên lãnh thổ Việt Nam. Việc thăm dò địa vật
lý bắt đầu được tiến hành từ năm 1974 cho tới nay đã thực hiện được hàng trăm
giếng khoan thăm dò. Dẫn đầu trong hoạt động của Petrovietnam là XNLD
Vietsovpetro
- Năm 1999 xí nghiệp liên doanh dầu khí VIETSOVPETRO đã khai thác được 8,2
triệu tấn dầu thô. Trong những năm tiếp theo nhu cầu khai thác sản phẩm dầu khí
ngày một tăng cao, do vậy xu hướng mở rộng mỏ và mở rộng quy mô thăm dò ra
các vùng biển sâu là một xu hướng tất yếu. Trong khi nhu cầu dầu khí tăng nhanh
đặc biệt là khí để phục vụ cho hoạt động của các nhà máy như điện, đạm tại Phú Mỹ
Bà Ria-Vũng Tàu, các khu công nghiệp mới và nhu cầu sinh hoạt của nhân dân.
Tổng công ty dầu khí Việt Nam đã xây dựng một hệ thống đường ống để vận
chuyển khí từ Bạch Hổ vào Dinh Cố. Sau đó xây dựng hệ thống đường ống dẫn khí
từ mỏ Nam Côn Sơn vào bờ. Hiện nay đang tiếp tục thi công cụm công nghiệp Khí-
Điện-Đạm Cà Mau có quy mô rất lớn.
- Trong những năm gần đây VSP có sản lượng khai thác khoảng 33 ngàn tấn
dầu/ngày đêm và đã khai thác được trên 150 triệu tấn dầu thô, đưa trên gần 1,9 tỷ m3
khí vào bờ trong năm 2004, tính đến nay VSP đã đưa được 13,2 tỷ m3 khí vào bờ,
gom từ các mỏ Bạch Hổ, Rạng Đông, trong vòng 5 năm qua VSP đã thu về ngân
sách khoảng 1,6 1,9 tỷ USD/năm cho chính phủ Việt Nam, chiếm từ 1619%
tổng thu ngân sách của nhà nước. Để đạt được điều đó VSP đã cho tiến hành xây
dựng rất nhiều công trình phục vụ cho công tác khoan thăm dò và khai thác dầu khí.
I.2.2. Công nghệ thu gom và khai thác dầu khí tại mỏ Bạch Hổ
I.2.2.1. Tổng quan về mỏ Bạch Hổ
- Mỏ Bạch Hổ là mỏ lớn nhất của Việt Nam, nằm ở phía nam thềm lục địa Việt
Nam, cách thành phố Vũng Tàu khoảng 120 Km về phía đông nam do Xí nghiệp
liên doanh VietsovPetro khai thác. Tháng 6 năm 1986 dòng dầu khí đầu tiên đã
được khai thác tại mỏ Bạch Hổ, sau gần 20 năm khai thác trữ lượng của mỏ đã giảm
đi nhiều và hiện nay đã chuyển sang giai đoạn khai thác thứ cấp.
I.2.2.2. Các công trình của VSP
- Để phục vụ cho công tác thăm dò và khai thác dầu khí tại mỏ Bạch Hổ, Xí nghiệp
liên doanh dầu khí VietsovPetro đã xây dựng ở đây một hệ thống các công trình bao
Trang 12
gồm: Dàn công nghệ trung tâm CTP, dàn khoan cố định MSP, dàn nhẹ BK, trạm rót
dầu không bến UBN và các tuyến đường ống nội mỏ.
- Các công trình hiện có tại VSP:
- 10 Dàn MSP.
- 2 Tổ hợp công nghệ trung tâm.
- 2 Dàn giữ áp suất vỉa.
- 2 Dàn nén khí.
- 4 Trạm rót dầu không bến.
- 9 Dàn nhẹ BK.
- 260 km đường ống ngầm.
- Hiện đang xây dựng và sẽ xây dựng:
- 1 Dàn MSP.
- 3 Dàn khai thác BK có dàn nhà ở kèm theo.
I.2.2.2.1. Dàn công nghệ trung tâm CTP
- Chức năng chính của dàn CTP là:
- Thu gom, tách lọc các sản phẩm từ các giếng của các dàn nhẹ BK, các dàn MSP ở
vòm trung tâm và vòm nam của mỏ Bạch Hổ.
- Xử lý dầu thô thành dầu thương phẩm và bơm đến các trạm rót dầu không bến
UBN1, UBN2, UBN3, UBN4.
- Xử lý nước thải theo tiêu chuẩn quốc tế và thải chúng xuống biển.
- Xử lý sơ bộ khí đồng hành và đưa chúng vào các trạm nén khí.
I.2.2.2.2. Dàn khoan cố định MSP
- Dàn MSP có thể khoan khai thác, xử lý các sản phẩm dầu và khí đồng hành. Mức
độ xử lý tuỳ thuộc vào hệ thống thiết bị công nghệ bố trí trên từng dàn.
- Về mặt cấu tạo dàn khoan gồm có phần móng, KCĐ và phần kết cấu thượng tầng
(MSF). Khối lượng thượng tầng nặng hơn 4000 tấn được đỡ bởi hai KCĐ mỗi khối
nặng hơn 1200 tấn. Trên thượng tầng của dàn MSP có tổ hợp khoan khai thác, năng
lượng và nhà ở.
I.2.2.2.3. Dàn nhẹ BK
- Dàn nhẹ BK là kiểu dàn không tự khoan, công tác khoan sẽ do các dàn tự nâng
thực hiện. Các sản phẩm dầu khí sau khi được khai thác và xử lý sơ bộ sẽ được vận
Trang 13
chuyển đến dàn công nghệ trung tâm, bằng hệ thống đường ống ngầm. Dàn BK có
quy mô nhỏ nên vốn đầu tư ít và thời gian xây dựng nhanh, khối lượng thượng tầng
nhỏ và đơn giản nên có thể sản xuất được trong nước. Thượng tầng của dàn BK
thường có: sân bay trực thăng, các thiết bị công nghệ, máy phát điện.
I.2.2.2.4. Dàn bơm nước ép vỉa
- Dàn bơm nước ép vỉa có nhiệm vụ là duy trì áp suất mỏ và tăng hiệu quả thu gom
dầu khí bằng phương pháp bơm nước. Dàn bơm nước ép vỉa được xếp vào loại dàn
nặng có một chân đế và 4 modul trên thượng tầng. Nước biển được xử lý qua hệ
thống lọc vật lý và hoá chất sau đó được bơm với áp lực cao tới các dàn thông qua
hệ thống đường ống ngầm.
I.2.2.2.5. Dàn nén khí trung tâm CCP
- Dàn nén khí có nhiệm vụ tiếp nhận khí đồng hành (khí thấp áp) được chuyển đến
từ các dàn cố định và dàn BK. Sau đó khí sẽ được nén tới áp suất cao phục vụ cho
công tác khai thác (khí gaslift, khí động cơ) và đưa vào bờ.
- Sơ đồ công nghệ của dàn nén khí trung tâm:
- Đo lượng khí trước khi nén.
- Nén khí giữa hai cấp với việc làm nguội và xử lý khí giữa hai cấp.
- Sấy khô khí.
- Đo riêng lượng khí đưa vào bờ và lượng khí dẫn tới hệ thống Gaslift.
I.2.2.2.6. Dàn khoan tự nâng
- Dàn tự nâng (Jack-up) mang tên Tam Đảo và Cửu Long được mua của Singapore.
Hai dàn này đều là dạng dàn 3 chân, có nhiệm vụ khoan thăm dò và khoan khai thác
tại các dàn BK.
II.2.2.2.7. Trạm rót dầu không bến UBN
- Sơ đồ công nghệ của trạm rót dầu không bến gồm có: Hệ thống van áp lực, hệ
thống tín hiệu báo sự cố và phòng chống cháy đảm bảo vận hành hữu hiệu hệ thống
tiếp nhận dầu.
- Các trạm rót dầu không bến của VSP gồm có:
- Trạm rót dầu không bến Ba Vì (UBN1) có khả năng tiếp nhận 10000 tấn/ ngày
đêm.
- Trạm rót dầu không bến Chí Linh (UBN2) với công suất tiếp nhận 15000 tấn/ngày
đêm.
- Trạm rót dầu không bến Chi Lăng sử dụng cho mỏ Rồng với công suất suất tiếp
nhận 15000 tấn/ngày đêm.
Trang 14
- Trạm rót dầu Vietsovpetro1 (UBN4) vừa mới được xây dựng tại mỏ Bạch Hổ có
khả năng tiếp nhận 30000 tấn dầu/ ngày đêm.
I.2.2.2.8. Hệ thống đường ống ngầm
- Hệ thống đường ống ngầm: Mỏ Bạch Hổ có hệ thống đường ống ngầm đa dạng
phục vụ cho công tác vận chuyển dầu thô, khí đồng hành vào bờ và hệ thống ống
dẫn nước ép vỉa.
- Hiện VSP đã xây dựng được 260Km đường ống ngầm gồm có:
- 20 đường ống dẫn dầu
- 10 đường ống dẫn khí
- 18 đường ống dẫn Gaslift
- 11 đường ống dẫn hỗn hợp dầu và khí .
- Một số đường ống khác.
Trang 15
CHƯƠNG II
SỐ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
II.1. VỊ TRÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BK-10
II.1.1. Vị trí xây dựng
- Dàn BK10 thuộc cụm BK1/BK10, được xây dựng phía vòm Nam mỏ Bạch Hổ,
cách TP Vũng Tàu 120km về phía Đông Nam. Các dàn thuộc cụm (BK1-BK10-LQ)
được nối nhau bởi cầu dẫn.
-
II.1.2. Độ sâu nước tại vị trí xây dựng công trình
- Công trình được thiết kế xây dựng tại vị trí có độ sâu nước 50 m
II.2. ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG TẠI KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
- Điều kiện môi trường được lấy từ báo cáo: “Bach Ho - Rong Field’s
Environmental Extreme Conditions” - là kết quả nghiên cứu đo đạc của trung tâm
khí tượng hải văn biển cho khu vực vùng mỏ Rồng và Bạch Hổ.
Trang 16
II.2.1. Gió
- Khu vực xây dựng công trình là khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa.
Gió mùa Đông Bắc (vào mùa đông), gió mùa Tây Nam (mùa hè). Gió mùa Đông
Bắc kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 hàng năm, trong khoảng thời gian này gió thổi
ổn định, có tốc độ mạnh và thịnh hành trong suốt mùa. Gió mùa chuyển tiếp ( kéo
dài từ tháng 4 đến tháng 10 hàng năm), gió thổi không ổn định theo các hướng. Tốc
độ gió được đo ở độ cao tiêu chuẩn 10m so với mực nước trung bình (MSL) với các
tần suất xẩy ra lần lượt là: 100, 50, 25, 10, 5, 1 năm. Với các thông số đo như sau:
- Tốc độ gió được đo ở 8 hướng:
Hướng Bắc (N) Hướng Đông Bắc (NE) Hướng Đông (E) Hướng Đông Nam (SE) Hướng Nam (S) Hướng Tây Nam (SW) Hướng Tây (W) Hướng Tây Bắc (NW)
- Tốc độ gió ở các hướng khác được tính bằng cách nội suy tuyến tính từ các hướng lân
cận.
- Tốc độ gió trung bình được đo ở các mốc thời gian trong: 3 giây, 1 phút và 2 phút.
Bảng 2.1: Tốc độ gió trung bình trong khoảng thời gian 2 phút (m/s)
- Theo tiêu chuẩn API RP2A WSD về điều kiện liên kết nút (Section 4 - 4.3.1) thì
khoảng cách từ mép ngoài của ống nhánh đến mép của vách gia cường tối thiểu là
12” (305 mm) và D/4. Với các thông số như trên thì đường kính ống chính trong
vùng biến động nước dự định sẽ là 1330 mm D/4 = 332.5 mm. Để đảm bảo
khoảng cách liên kết và khoảng cách lặp đặt chi tiết nối (bút chì) ta chọn khoảng
cách từ đỉnh KCĐ đến vách ngang D1 là 1000 mm.
- Như vậy cao độ đỉnh KCĐ là :
- H3 = H2 + 1 = 5.0 + 1.0 = 6.0 m
IV.2.5. Cao độ cắt cọc
- Theo tiêu chuẩn API RP2A WSD (Section 6 - 6.11) vị trí cắt cọc được xác định
nhô ra khỏi đầu trên ống chính khoảng 0.5 1.5 m (2 5 ft). Dựa vào yêu cầu
phương pháp thi công dự kiến, vị trí cắt cọc được xác định nhô ra khỏi đầu trên ống
Trang 35
chính khoảng 1 m. Do độ dốc ống chính nhỏ nên ta lấy cao độ cắt cọc cách mép trên
ống chính là 1 m.
- Như vậy cao độ cắt cọc là :
- H4 = H3 + 1 = 6.0 + 1.0 = 7.0 m
- Công trình được chia thành ba phần:
- Phần khối chân đế có chiều cao từ cao trình (-) 50.000m đến (+) 6.000m. Chiều
cao tổng cộng của khối chân đế là 56 m
- Từ (+) 6.000m đến (+) 7.500m là phần chuyển tiếp. Điểm chuyển tiếp ở cao độ (+)
7.500m
- Từ (+) 7.500m đến (+) 15.000 m là phần hệ khung sàn chịu lực.
IV.2.6. Hình dạng KCĐ và kích thước các cấu kiện
- Hình dạng KCĐ có dạng hình tháp loại 4 ống chính (chóp cụt chữ nhật có kích
thước đỉnh 15m x 15m). Kích thước các cấu kiện được chọn theo quy định về độ
mảnh (xem phần dưới)
- Kích thước ống chính và cọc :
- Kích thước ống chính là: 1330x19 (mm).
- Tại khu vực dao động mực nước tăng chiều dày để chống ăn mòn kích thước của
ống chính là: 1352x30 (mm).
- Tại vị trí các nút của ống chính sử dụng các đoạn ống gia cường (ống Can)
1392x50 (mm).
- Kích thước cọc:
- Các đoạn cọc có tiết diện: 1219 x 30 (mm).
- Đoạn cọc tăng cường tại đáy biển là: 1219 x 65 (mm) (Chịu mô men uốn lớn)
- Các đoạn cọc chuyển tiếp: 1219 x 40 (mm).
- Để tăng khả năng làm việc đồng thời giữa cọc và ống chính thì khoảng hở giữa
cọc và ống chính được bơm trám xi măng, với cường độ tối thiểu của vữa xi măng
là 30Mpa (sau 28 ngày) chiều dày của lớp xi măng bơm trám là 36,5mm.
IV.3. CÁC YẾU TỐ QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
- Phương án thiết kế được chọn trong phạm vi của đồ án phải đảm bảo tối ưu về thi
công cũng như về kết cấu chịu lực và giá thành công trình sau này. Các yếu tố được
xem xét ở đây nằm trong một trong số các vấn đề tối ưu: Tối ưu hình học, tối ưu tiết
diện, tối ưu liên kết, tối ưu thi công…
Trang 36
IV.3.1. Kích thước đỉnh của khối chân đế
- Kích thước đỉnh khối chân đế phải đủ rộng để đỡ khối thượng tầng, đảm bảo diện
tích bố trí các thiết bị và vận hành. Đồng thời kích thước của đỉnh khối chân đế phải
phù hợp với các điều kiện thi công đã lựa chọn. Trong thiết kế công trình BK10 này,
kích thước đỉnh của khối chân đế được chọn là: 15m x 15 m.
IV.3.2. Độ nghiêng của các ống chính
- Độ nghiêng của các ống chính ảnh hưởng đến nhiều yếu tố khi thiết kế và thi công
công trình. Tăng độ nghiêng thu được những ưu điểm:
- Lực cắt trong cọc giảm
- Độ sâu cọc giảm
- Do tăng diện tích móng KCĐ góp phần giảm tải dọc trục trong cọc
- Tăng tính ổn định trong quá trình thi công
- Bên cạnh đó có những nhược điểm sau:
- Tăng khối lượng vật liệu làm KCĐ
- Gây khó khăn cho quá trình thi công, về phương tiện thi công
- Các phần tử phải dài hơn, tăng độ mảnh, dễ mất ổn định hơn và làm tăng tải trọng
sóng do tăng diện tích phần tử KCĐ
- Các đoạn cọc phải ngắn để chịu được mô men uốn gây ra do búa dẫn đến số lần
nối cọc nhiều hơn…
- Ngoài ra độ nghiêng của ống chính còn phụ thuộc vào độ xuyên âm và xuyên
dương của búa đóng cọc. Việc lựa chọn búa đóng cọc phải chọn sao cho phù hợp
với quá trình đóng cọc. Trên cơ sở tính toán sơ bộ, khả năng thiết bị đóng cọc hiện
có và tham khảo các công trình được thi công trước đây, chọn độ nghiêng các mặt
bên nằm trong khoảng 1/8 1/12. Từ các yêu cầu trên ta chọn độ nghiêng các mặt
đứng và ống chính như sau:
Trang 37
-
- +) Mặt đứng trục 1 thẳng đứng đảm bảo cho tàu khoan có thể cập
- +) Mặt đứng trục 2 nghiêng 1/8
- +) Trên mặt đứng trục A, B chọn độ nghiêng của trục A1 và B1 là 1/10
- Từ các quan hệ hình học ta có thể tính được độ nghiêng của trục A2 và B2 là
1/6.25
IV.3.3. Lựa chọn số lượng và vị trí mặt ngang
- Tác dụng của các mặt ngang:
- Đỡ và giữ ổn định cho hệ thống Conductor, Caisson
- Tăng độ cứng tổng thể cho công trình.
- Đảm bảo độ cứng chống xoắn khi chịu các tải trọng ngang.
- Đảm bảo tính toàn vẹn của kết cấu trong quá trình chế tạo và lắp dựng.
- Các mặt ngang được bố trí sao cho số lượng các thanh nhánh phía trên là ít nhất,
làm giảm diện cản sóng. Khoảng cách giữa các mặt ngang được chọn sao cho khả
năng chịu lực và phân bố lực hợp lí nhất. Đảm bảo độ mảnh cho phép của các phần
tử trong khoảng 60 80 và tỉ số D/t vào khoảng 20 60 (Đường kính ngoài so với
bề dày). Đảm bảo các yêu cầu cấu tạo của các thanh xiên trên mỗi mặt đứng, góc
giữa thanh xiên và ống chính từ 30o 60o. Trong mặt ngang các thanh nhánh được
bố trí sao cho các góc giữa các thanh nhánh là 450 550 (Tài liệu công trình biển
nước sâu).
Trang 38
- Căn cứ vào các điều kiện trên ta lựa chọn sơ bộ là 4 vách ngang ở các cao độ như
sau:
- Diafragma 1 ở vị trí có cao trình là (+) 5.000 (m).
- Diafragma 2 ở vị trí có cao trình là (-) 14.000 (m).
- Diafragma 3 ở vị trí có cao trình là (-) 33.000 (m).
- Diafragma 4 ở vị trí có cao trình là (-) 49.500 (m).
- Cao độ đáy mặt sàn chống lún MUDMAT ở cao trình (-) 50 (m).
IV.3.4. Hệ thống thanh giằng xiên
- Khối chân đế được tạo bởi hệ thống các thanh giằng xiên liên kết với ống chính
tạo thành một hệ thống không gian tổng thể. Các thanh giằng xiên được thiết kế với
các đặc tính sau:
- Phân bố đều lực tác dụng lên các ống chính giảm sự chênh lệch lực tác dụng lên
các ống chính (tại nút phần tử).
- Chịu tải trọng theo phương ngang.
- Làm hợp lý hoá sự làm việc của nút.
- Tăng độ cứng tổng thể cho công trình, giúp cho công trình ổn định chống được các
loại tải trọng động mang yếu tố ngẫu nhiên.
- Tăng tính siêu tĩnh cho kết cấu, hạn chế được sự phá huỷ luỹ tiến cho kết cấu.
- Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn hình dạng các thanh giằng xiên:
- Khả năng chịu lực và phân bố nội lực trong từng phần tử.
- Các yêu cầu về cấu tạo hình học.
- Khả năng và trình độ thi công.
- Đảm bảo các điều kiện bền và ổn định trong suốt quá trình thi công chế tạo và lắp
dựng KCĐ.
- Hệ thống thanh giằng xiên bao gồm:
- Các thanh giằng xiên theo phương đứng (Trên các Panel).
- Các thanh giằng xiên theo phương ngang (Trên các Diafragma).
- Đối với kết cấu Jacket thường có các kiểu thanh giằng chéo đơn, kiểu chữ X và
kiểu chữ K như ( hình vẽ 4.3) dưới đây.
Trang 39
-
- a. Giằng chéo đơn:
- Loại này có cấu tạo đơn giản ít mối hàn, thường được áp dụng với những dàn nhỏ.
Đối với dàn lớn chiều dài lớn không thoả mãn điều kiện về độ mảnh. Bậc siêu tĩnh
loại này nhỏ do đó rất dễ xảy ra phá huỷ luỹ tiến.
b. Giằng chéo chữ X:
- Đường kính thanh chéo nhỏ hơn so với loại thanh giằng chéo đơn, các ống can tại
ống chính có thể nhỏ đi, bậc siêu tĩnh tăng lên làm chậm quá trình phá huỷ luỹ tiến.
Tuy nhiên khối lượng của kết cấu có thể tăng lên, lực sóng tác dụng lên kết cấu lớn
hơn. Kiểu này cũng làm tăng số lượng mối hàn do đó làm tăng thời gian và giá
thành thi công.
c. Giằng chéo chữ K:
- Kiểu này thường phù hợp với khoảng cách ngắn giữa các vách ngang chịu tải
trọng đứng lớn. Trong trường hợp này đường kính các ống chống ngang phải bằng
đường kính các thanh chống xiên. Tại vị trí nút phải có cấu tạo gia cường cho thanh
ngang. Momen uốn do độ lệch tâm tại nút K phải được xem xét trong tính toán.
Kiểu này hiện nay ít được dùng do ứng suất tập trung lớn, dễ phá huỷ nút do mỏi
+) Các dạng thanh giằng theo phương ngang:
- Các mặt ngang có cấu tạo thích hợp làm nhiệm vụ chống xoắn cho công trình, đỡ
hệ thống Conductor (ống dẫn), và làm tăng độ cứng cho công trình. Tuy nhiên các
mặt ngang là một trong những nguyên nhân làm tăng tải trọng sóng lên công trình.
Vì vậy các mặt ngang phải được thiết kế sao cho hợp lý nhất về mặt hình học cũng
như kết cấu.
- Một số dạng kết cấu điển hình được thể hiện trong ( hình 4.4) dưới đây:
Trang 40
IV.3.5. Đề xuất phương án thiết kế
- Dựa vào những phân tích trên cùng việc tham khảo các thiết kế đã có ta sơ bộ đưa
ra hai phương án kết cấu cho dàn nhẹ BK như sau:
IV.3.5.1. Phương án 1
- Sử dụng các thanh giằng đơn, các ống thép có đường kính lớn nhằm làm tăng độ
bền và ổn định của phần tử.
- Ưu điểm của phương án này là thi công nhanh và chịu tải trọng nhỏ. Tuy nhiên
các thanh giằng dễ mất ổn định, bậc siêu tĩnh thấp nên dễ xảy ra quá trình phá huỷ
luỹ tiến .
- Sơ đồ hình học các mặt đứng phương án 1 như hình vẽ 4.5 sau:
- - Sơ đồ hình học các mặt ngang như hình vẽ 4.6 sau:
Trang 41
-
IV.3.5.2. Phương án 2
- Sử dụng các thanh giằng chéo dạng chữ X, đường kính nhỏ hơn so với dạng thanh
giằng đơn.
- Ưu điểm của phương án này là tính ổn định của công trình cao. Tuy nhiên tải
trọng tác dụng lên công trình là lớn và thời gian thi công lâu hơn.
- Do yêu cầu về công nghệ ta thiết kế các mặt ngang như phương án 1.
- Sơ đồ hình học các mặt đứng phương án 2 như hình vẽ 4.7 sau:
-
Trang 42
IV.4. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG
IV.4.1. Phân tích hai phương án trên
- Trong phạm vi đồ án do thời gian có hạn nên các phân tích sau chỉ dựa trên những
đánh giá sơ bộ và theo kinh nghiệm thiết kế các dàn đã được xây dựng ở VSP, với
những nhận xét sau đây.
- +) Phương án 1:
- Sử dụng các nút đơn giản, các nút làm việc hợp lý nên ứng suất tập trung không
lớn, dễ tính toán phân tích kiểm tra. Nhưng có nhược điểm là bậc siêu tĩnh nhỏ dễ
xảy ra phá huỷ luỹ tiến.
- Tại vùng sóng tác động diện cản sóng nhỏ lên lực tác động lên công trình không
lớn.
- Kết cấu đơn giản, phù hợp xu hướng phát triển CTB trên thế giới.
- Bố trí các nút đơn giản giúp cho quá trình thi công được thuận lợi.
- Chi phí vật liệu và nhân công giảm.
- +) Phương án 2:
- Việc sử dụng nút chữ X như trên làm tăng độ cứng cho các Panel, tăng khả năng
chịu lực và độ cứng cho công trình, thuận lợi cho quá trình quay lật panel.
- Chiều dài tính toán các phần tử nhỏ tiết diện thanh nhỏ nhưng số lượng mối hàn
lớn hơn phương án 1 rất nhiều
- Các nút cấu tạo phức tạp do đó việc thi công và gia cường các nút phức tạp.
- Diện cản sóng lớn dẫn đến tải trọng tác động lên công trình lớn khối lượng vật liệu
lớn, tăng khối lượng công việc chế tạo, khảo sát, tăng chi phí.
IV.4.2. So sánh và lựa chọn phương án
- Trên cơ sở phân tích ở trên cùng việc tham khảo các tài liệu thiết kế ở khu vực mỏ
Bạch Hổ ta có nhận xét về hai phương án như sau:
IV.4.2.1. Khả năng chịu lực của kết cấu (Tính kỹ thuật ):
- +) Phương án 1: Việc sử dụng các thanh giằng chéo đơn phù hợp cho các dàn nhẹ
(dàn BK, dàn nhà ở...), và tải trọng môi trường tác động lên công trình là nhỏ(do
diện cản sóng nhỏ ).
- +) Phương án 2: Sử dụng các thanh giằng chéo đối xứng kiểu chữ X thường dùng
cho các kết cấu dàn nặng (công trình biển nước sâu ), khả năng chịu tải trọng đứng
Trang 43
tốt, độ cứng tổng thể cao. Nhược điểm là làm tăng khối lượng kết cấu, tải trọng môi
trường tác động lớn đồng thời số lượng các nút gia cường cũng tăng.
IV.4.2.2. Tính kinh tế của hai phương án
- Phương án 2 có thời gian thi công kéo dài hơn, mặt khác khối lượng kết cấu theo
phương án 2 là lớn hơn.
- Số nút và số phần tử lớn, chi phí vật liệu, chế tạo và khảo sát sau khi vận hành lớn.
Như vậy rõ ràng kinh phí xây dựng theo phương án 2 là cao hơn.
IV.4.2.3. Khả năng thi công
- Hai phương án đều có thể phù hợp với khả năng thi công của VSP. Phương án 2
thi công phức tạp hơn do việc sử dụng nhiều nút gia cường hơn.
- Về thời gian thi công thì do phương án 2 sử dụng hệ thống thanh giằng chéo, nên
số lượng công việc tăng, do đó thời gian thi công kéo dài hơn so với phương án 1.
IV.4.2.4. Lựa chọn phương án thiết kế
Tuy phương án 1 có một số nhược điểm nhưng với trình độ thi công hiện nay, kết cấu vẫn sẽ đảm bảo về chất lượng. Các nhược điểm hoàn toàn có thể khắc phục được, đặc biệt là về chất lượng đường hàn.
Từ các nhận xét so sánh ở trên ta thấy rằng phương án 1 là hợp lý hơn do vậy ở đây
ta lựa chọn phương án 1 làm phương án để thiết kế cho dàn BK10.
IV.5. KIỂM TRA KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CÁC PHẦN TỬ
- Tiết diện của các phần tử thanh được chọn theo độ mảnh cho phép của các thanh:
- Với:
F
J
Lk
- Trong đó:
- L: Chiều dài hình học của thanh
- k: Hệ số giảm chiều dài tính toán, phụ thuộc vào các liên kết ở hai đầu thanh. Với
các ống chính k = 1.0, ống xiên và ngang k = 0.8, 0.9
- J: Mômen quán tính mặt cắt ngang của thanh, đối với thanh có tiết diện tròn.
- ).(64
44 dDJ
- F: Diện tích mặt cắt ngang của thanh:
Trang 44
- )(4
22 dDF
- D: Đường kính ngoài của thanh
- d: Đường kính trong của thanh tDd 2 , với t là bề dày của thanh
- : Độ mảnh cho phép của phần tử thanh, theo kinh nghiệm thiết kế =60
80.
- Khi chọn sơ bộ kích thước các phần tử thanh giằng, để cho đơn giản hơn ta có thể
dùng công thức sau đây (đã được biến đổi từ công thức trên):
- Lk
D
22
- Bề dày của các phần tử được xác định theo quy phạm thiết kế dựa theo tỉ số:
6020 t
D.
- Riêng đối với đường kính ống chính có thể lấy D/t > 60 do chưa kể đến cọc và vữa
xi măng bơm trám.
- Các đường kính của các ống ngang, xiên nói chung không được vượt quá đường
kính của các ống đứng. Ở trong cùng một kết cấu chân đế thì các ống có cùng tính
chất làm việc thì nên chọn một loại tiết diện. Việc lựa chọn tiết diện các phần từ còn
được chọn theo kinh nghiệm và các tài liệu thiết kế tương tự, kết hợp với tính toán
kiểm tra.
- Dưới đây là bảng tính toán kiểm tra tiết diện thanh
- Bảng 4.1: Bảng tính toán kiểm tra tiết diện thanh
- Như vậy căn cứ vào bảng thì các tiết diện lựa chọn như vậy là hợp lý theo điều
kiện về độ mảnh. Việc tính toán kiểm tra cụ thể sẽ được điều chỉnh sau.
Trang 46
CHƯƠNG V
TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG
V.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
V.1.1. Phương pháp luận trong thiết kế công trình biển
- Công trình được thiết kế theo tiêu chuẩn API WSD, theo tiêu chuẩn này công trình
được thiết kế theo phương pháp ứng suất cho phép. Theo phương pháp này tiêu
chuẩn đánh giá an toàn kết cấu là ứng suất làm việc được xác định bởi tính toán thiết
kế không được vượt quá ứng suất cho phép. Ứng suất cho phép được xác định theo
độ bền của vật liệu và có kể đến độ an toàn dự trữ thông qua hệ số an toàn.
- Biểu thức toán học của phương pháp này là:
RfMax
- Trong đó:
- - max: Ứng suất thực lớn nhất trong phần tử đối với tổ hợp tải trọng tính toán,
N/m2.
- - [] : Ứng suất cho phép trong phần tử đối với tổ hợp tải trọng tính toán, N/m2.
- - R : Ứng suất chảy dẻo của vật liệu, N/m2.
- - f : Hệ số kể đến điều kiện làm việc.
V.1.2. Xác định các hệ số CD, Cm
- Đây là các hệ số trong phương trình tính tải trọng thuỷ động của Morrison.
- Theo khuyến nghị của tiêu chuẩn API, trong phân tích bài toán tĩnh ta lấy các hệ
số CD và Cm như sau:
Bảng 5.1: Bảng xác định hệ số CD, Cm Điều kiện CD Cm
Vùng trên MSL, không hà bám, không Protector 0.65 1.6Vùng ngập nước, có hà bám, có Protector 1.05 1.2
- Đối với sàn công tác tại cao trình (+) 5.000m, trong tính toán tải trọng sóng thì hệ
số CD, Cm được tính toán quy đổi theo phương trình sau:
- CD x (Da x La) = Cdeq x Dm x Lm
- Cm x (Da^2 x La) = Cmeq x Dm^2 x Lm
- Trong đó:
- Da, La: Đường kính và chiều dài của phần tử
Trang 47
- CD=0.65, Cm=1.6 lấy theo tiêu chuẩn API RP 2A 20th
- Kết quả lấy từ Môdul WAJAC: Cdeq = 0.906; Cmeq = 1.809
V.1.3. Mô hình làm việc giữa cọc và ống chính
- Đặc trưng hình học của phần tử ống chính và cọc bao gồm: ống chính, xi măng
bơm trám, cọc được mô tả trong ( hình vẽ 5.1) dưới đây.
-
- Sự làm việc giữa cọc và ống chính sẽ được khai báo cụ thể nhờ chương trình tính
SESAM, trong đó các phần tử kết cấu lệ thuộc về chuyển vị tại các nút trên các mặt
ngang.
V.1.4. Liên kết giữa các cấu kiện ống
- Các phần tử thép ống liên kết với nhau bằng liên kết hàn, các liên kết đó được gọi
là nút. Theo tiêu chuẩn API nút tuân thủ theo cách phân chia và yêu cầu cấu tạo như
sau:
V.1.4.1. Các thông số hình học của nút đơn giản
- Nút đơn giản là loại liên kết giữa một thanh chủ với một hay một số thanh giằng
và phải thoả mãn các điều kiện sau:
- Tại đó không có liên kết nối chồng giữa các thanh giằng và ống chính.
- Các thanh giằng và ống chính không mở rộng đường kính.
- Không có bản chắn hoặc tấm gia cường.
- +) Các thông số hình học của nút đơn giản như sau:
- : Góc hợp bởi giữa ống chủ và các ống nhánh, độ.
- g: Khoảng cách tối thiểu giữa mép trong các ống nhánh
Trang 48
- t: Chiều dày của ống nhánh, mm.
- T: Chiều dày của ống chủ, mm.
- d: Đường kính ngoài của ống nhánh khảo sát, mm.
- D: Đường kính ngoài của ống chủ, mm.
+) Cấu tạo của các nút ống được lấy theo tiêu chuẩn API và được thể hiện trong hình vẽ 5.2 )sau:
HÌNH 5.2: CẤU TẠO NÚT
Nếu tăng thêm chiều dày của ống chủ tại chỗ nối hoặc dùng thép đặc biệt, thì phạm
vi mở rộng ra hai bên kể từ mép của ống giằng một khoảng tối thiểu là D/4 hoặc là 305mm (12").
Nếu tăng thêm chiều dày của ống giằng hoặc là dùng thép đặc biệt tại khu vực nút, thì phải kéo dài thêm một đoạn tối thiểu là d hoặc là 610mm (24").
Các liên kết đồng quy theo danh nghĩa, có thể sai lệch nhau một đoạn tối đa là D/4 ( tính theo giao điểm đường trục của ống giằng với đường trục của ống chủ).
Độ hở tối thiểu giữa mép các ống nhánh liền kề ở một nút là 51mm (2"). Quy định về nút xem thêm bản vẽ ĐATN - BK10 - 05, 06
V.1.4.2. Phân loại nút đơn giản và phức tạp trong kết cấu
- Việc phân loại nút có ý nghĩa rất quan trọng trong tính toán thiết kế và thi công
công trình biển. Vì các loại nút khác nhau có khả năng chịu lực khác nhau và tính
Trang 49
mỏi trong quá trình sử dụng sau này khác nhau. Do đó việc phân loại nút có ý nghĩa
rất quan trọng trong tính toán thiết kế, thi công và duy tu bảo dưỡng công trình sau
này.
- Phân loại nút chúng ta dựa vào hai yếu tố chính sau đây:
- Phụ thuộc vào sơ đồ hình học của nút trong kết cấu.
- Phụ thuộc vào tính chất làm việc của nút.
- Theo tiêu chuẩn API chúng ta có thể phân ra một số loại nút dựa theo sơ đồ
hình học và tính chất làm việc của chúng như sau:
- +) Đối với nút đơn giản:
-
HÌNH 5.3: SƠ ĐỒ HÌNH HỌC MỘT SỐ NÚT ĐƠN GIẢN
+) Đối với một số loại nút phức tạp cơ bản: Nút ghép chồng: Trong nút này có một phần tải trọng truyền trực tiếp từ thanh giằng
này sang thanh giằng kia qua mối hàn ghép chồng liên kết giữa các thanh. Các nút có nhiều thanh giằng quy tụ: Loại liên kết này có nhiều ống nhánh, ống
chéo quy tụ ở các mặt phẳng khác nhau có thể chồng lấn lên nhau để quy tụ tại nút như dạng điển hình được thể hiện trong (hình vẽ 5.4) dưới đây.
- Hình 5.4a: là loại nút mà thanh giằng chính có chiều dày lớn hơn các thanh giằng phụ và được hàn trực tiếp lên ống chủ còn các thanh giằng phụ được liên kết chồng lên nhau.
- Dạng liên kết có ống chủ mở rộng đường kính tại vị trí nút (hình 5.4b). - Liên kết nút cầu (hình 5.4c). - Liên kết các thanh giằng phụ được đặt cách xa nhau để tránh có quá nhiều thanh
được liên kết tại nút (hình 5.4d).
Trang 50
HÌNH 5.4: SƠ ĐỒ HÌNH HỌC MỘT SỐ NÚT PHỨC TẠP
V.1.5. Phương pháp phần tử hữu hạn và chương trình SESAM
V.1.5.1. Phương pháp phần tử hữu hạn
- Trong phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH), vật thể thực liên tục đựơc thay thế
bằng một số hữu hạn các phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thước càng
nhỏ thì càng chính xác với mô hình thực của kết cấu. Chúng được nối với nhau ở
một số điểm quy định được gọi là nút. Do hình dạng đơn giản và kích thước bé nên
cho phép nghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên cơ sở quy luật về sự phân bố chuyển vị
và nội lực.
- Các đặc trưng cơ bản của mỗi phần tử, được xác định và mô tả dưới dạng các ma
trận độ cứng hoặc ma trận độ mềm của phần tử. Ma trận độ cứng và ma trận độ
mềm của cả kết cấu công trình được xác định từ các ma trận này. Các tác động
ngoài gây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu được quy đổi thành lực tập trung đặt
tại các nút của kết cấu và được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương.
- Các ẩn số cần tìm là các chuyển vị (hoặc nội lực) tại các điểm nút và được xác
định thông qua phương trình sau.
PK.X
Trang 51
- Trong đó:
- K: Ma trận độ cứng của kết cấu
- X: Ma trận chuyển vị của kết cấu
- P: Ma trận tải trọng của kết cấu
- +) Điều kiện tồn tại nghiệm của hệ phương trình này thường được mô tả qua các
điều kiện liên kết của kết cấu, gọi là điều kiện biên.
- +) Sau khi giải hệ phương trình này ta tìm được các ẩn số nội lực, chuyển vị, ứng
suất của các phần tử.
- +) Thuật toán tổng quát của phương pháp PTHH gồm các bước sau:
- Rời rạc hoá kết cấu thực thành một lưới các phần tử chọn trước phù hợp với đặc
trưng hình học của kết cấu và yêu cầu chính xác của bài toán.
- Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử (ma trận độ cứng, ma trận tải trọng
nút, ma trận chuyển vị...) theo hệ trục toạ độ riêng của phần tử.
- Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo hệ trục tọa độ chung
của kết cấu ( hệ trục tọa độ tổng thể).
- Áp dụng các điều kiện biên vào ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biến
của nó.
- Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút của kết cấu.
- Từ chuyển vị nút tìm được, xác định nội lực cho từng phần tử.
- Vẽ biểu đồ nội lực của kết cấu.
V.1.5.2. Giới thiệu về bộ chương trình SESAM
- Chương trình SESAM là một phần mềm do hãng đăng kiểm DnV (Nauy) phát
hành và giữ bản quyền thương mại. Chương trình SESAM có cấu trúc modul, mỗi
modul làm nhiệm vụ riêng biệt, đầu ra của modul này là đầu vào của modul khác.
Chương trình SESAM là một bộ chương trình tổng hợp chuyên dụng để tính toán
thiết kế công trình biển. Trong đó phần tính toán phân tích kết cấu sử dụng phương
pháp phần tử hữu hạn và công nghệ siêu phần tử. Chương trình SESAM cung cấp
đầy đủ tính năng phục vụ cho thiết kế công trình biển, từ mô hình hoá kết cấu, tính
toán tải trọng .., cho đến việc thiết kế kiểm tra kết cấu theo các tiêu chuẩn xây dựng
công trình biển như tiêu chuẩn API, DnV, Eurocode...
V.1.5.2.1. Các giả thiết dùng trong tính toán
- Vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi và tuân theo định luật Hookes.
Trang 52
- Chuyển vị của kết cấu là nhỏ.
- Tính chất hình học, đặc trưng vật liệu của các phần tử trong kết cấu không thay
đổi trong quá trình tính toán.
V.1.5.2.2. Công nghệ siêu phần tử
- Để loại bỏ những sai sót trong quá trình nhập dữ liệu, tăng tốc độ tính toán cho
máy tính, giảm yêu cầu bộ nhớ phần cứng, tăng độ chính xác cho phương pháp tính,
chương trình SESAM hỗ trợ người dùng một tính năng mới chia kết cấu thành các
modul được gọi là các siêu phần tử.
- Một siêu phần tử được xác định thông qua:
- Các phần tử kết cấu con.
- Điều kiện biên đối với các phần tử khác.
- Tải trọng tác động.
V.1.5.2.3. Cấu trúc chương trình SESAM
- Chương trình SESAM gồm có 26 modul phục vụ cho việc tính toán kết cấu công
trình biển.
- Sơ đồ cấu trúc của chương trình SESAM được thể hiện trong hình vẽ sau:
Trang 53
Trang 54
V.1.5.2.4. Các Modul chủ yếu dùng thiết kế KCĐ
Module 1: PREFRAME
- Dữ liệu đầu vào bao gồm:
- Dữ liệu nút cho các phần tử
- Loại vật liệu sử dụng cho các phần tử
- Điều kiện liên kết giữa các SEL, tọa độ các liên kết theo trục tọa độ tổng thể
- Các điều kiện biên
- Dữ liệu tải trọng thông thường
- Tính chất về kết cấu của phần tử (kết cấu hoặc phi kết cấu)
- Dữ liệu đầu ra là mô hình tính kết cấu của các SEL
- (Xem Phụ lục I)
Module 2: PRESEL
- Dữ liệu đầu vào bao gồm:
- Kết quả của modul 1
- Sơ đồ tổ hợp SEL, điều kiện biên
- Mô tả các bước tổ hợp tải trọng và các hệ số tổ hợp
- Dữ liệu ra là mô hình tính kết cấu tổng thể.
Modul 3: WAJAC
- Dữ liệu đầu vào bao gồm:
- Kết quả của modul 2
- Dữ liệu về điều kiện sóng, gió, dòng chảy
- Dữ liệu đầu ra là tải trọng sóng, gió, dòng chảy được quy về nút phù hợp với bài
toán phần tử hữu hạn.
Modul 4: SESTRA (Linear Structural Analysis).
- Dữ liệu đầu vào bao gồm:
- Kết quả của modul 2,3
- Dữ liệu điều khiển
- Dữ liệu ra là các dạng dao động riêng, tần số dao động riêng và nội lực trong các
phần tử
Trang 55
Modul 5: FRAMEWORK (Frame Code Check).
- Dữ liệu đầu vào bao gồm:
- Kết quả modul 3,4
- Dữ liệu điều khiển
- Dữ liệu ra là các usage factor (hệ số sử dụng) cho từng phần tử, theo từng bài toán
Modul 6: SPLICE (Structure-pile-soil-Interaction).
- Dữ liệu đầu vào bao gồm:
- Kết quả của modul 4 (nội lực tại đầu cọc)
- Dữ liệu về điều kiện địa chất, kết cấu cọc
- Dữ liệu ra là nội lực, ứng suất, chuyển vị của các phần tử trong cọc, khả năng chịu
tải của cọc…
V.1.5.3. Mô hình hoá kết cấu dàn BK10 bằng chương trình DnV - SESAM
V.1.5.3.1. Mô hình hoá kết cấu bằng các siêu phần tử
- - Siêu phần tử N01 là Khối chân đế
- - Siêu phần tử N02 là các ống dẫn, ống nước thải
- - Siêu phần tử N03 là giá cập tàu
- - Siêu phần tử N04 là cọc của Khối chân đế
- - Siêu phần tử N05 là Sàn phụ
- - Siêu phần tử N06 là Thượng tầng
- - Siêu phần tử ở mức cao nhất cho phân tích tĩnh là N031
V.1.5.3.2. Mô hình hoá KCĐ
- Trong phân tích tĩnh, chiều dày lớp ăn mòn cho phép 6mm được tăng thêm cho
các phần tử ở vùng dao động mực nuớc
- Khoảng hở giữa các ống nhánh và độ lệch tâm giữa ống nhánh và ống chủ được
khai báo trong Modul SESAM - FREFRAM.
- Cọc trong ống chính được mô hình hoá cụ thể trong chương trình, ta không cần
phải tính toán tiết diện quy đổi.
- Các hình vẽ mô hình hoá kết cấu xem Phụ lục I
Trang 56
V.2. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN
- Tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm nhiều loại, tuỳ theo từng bài toán cụ thể
mà chúng ta có các tổ hợp cụ thể.
- Các tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm :
V.2.1. Tải trọng thường xuyên
- Tải trọng thường xuyên là tải trọng không biến đổi về độ lớn, điểm đặt và phương
trong khoảng thời gian đang xét, ví dụ:
- - Trọng lượng bản thân kết cấu
- - Khối lượng các vật liệu dằn và thiết bị thường xuyên
- - Áp lực thuỷ tĩnh ngoài thường xuyên...
V.2.1.1. Tải trọng bản thân
- Là sức nặng của kết cấu chân đế, thiết bị, các kết cấu phụ trợ khác. Các kết cấu
trên không thay đổi, không di chuyển trong suốt thời gian sử dụng công trình.
- Tải trọng bản thân bao gồm:
- Tải trọng phần dàn (gồm cả phần khung nối) trong không khí kể cả vật liệu dằn, xi
măng bơm trám.
- Tải trọng thiết bị, kết cấu phụ trên dàn.
- Phần tải trọng bản thân khối chân đế và khung chịu lực do chương trình SESAM
tự tính và đưa vào các bước tính toán sau này. Kết quả cụ thể được trình bày trong
phụ lục của đồ án này. (Phụ lục số I).
- Kết quả tổng hợp theo bảng sau:
Số TT Mô tả Tải trọng bản thân (T) 1 Chân đế 546 2 Ống dẫn 241.52 3 Giá cập tàu 58.34 4 Cọc trong ống chính 221.78 5 Sàn phụ 74.84 6 Thượng tầng 150.59
Tổng cộng 1293.07
V.2.1.1.1. Trọng lượng các thiết bị cố định trên dàn
- Trọng lượng các thiết bị thường xuyên trên dàn gồm có:
- Trọng lượng của các Block – Module trên dàn.
- Trọng lượng của xuồng cứu sinh.
Trang 57
- Tải trọng bản thân thượng tầng (gồm các Module công nghệ) được cung cấp bởi
nhà sản xuất
- Tổng tĩnh tải từ thượng tầng và sàn chịu lực là 329 (T), cụ thể như sau:.
Mô tả Tải trọng Tổng(T)
Sàn Thượng
SK-7 (Wellhead inspection Equip. 3.1
63.1 CR-10 (Crane KCG 12520) 30.0
Flare boom 30.0
Sàn chính
IM10-1000 (Inlet manifold skid) 22.0
205.1
KM10-1001A (Kill manifold skid) 1.4
KM10-1001B (Kill manifold skid) 1.6
SK-1 (Test block skid) 3.0
SK-2 (Chemical pumps skid for gas lift) 1.8
SK-3 (Gas lift manifold skid) 18.0
SK-4 (Production separator skid) 70.0
SK-6 (vent scrubber skid) 29.0
PA-10 (process Tie-in area) 8.0
BL-1 (Life raft overboard: 2x0.15) 0.3
Piping component 50.0
Sàn công nghệ
SK-8 (Chemical vessel for gas lift) 14.0 17.0
BL-2 (Wellhead junction box 2x1.5) 3.0
Sàn chịu lực
SK-5 (Drainage skid) 16.0
43.8 Fuel oil store tank 25.0
Fuel oil bumps 0.3
Air reserve 2.5
V.2.1.1.2. Áp lực thuỷ tĩnh
- Áp lực thuỷ tĩnh thay đổi theo khoảng cách từ điểm cần tính đến đáy biển.
- Công thức tính áp lực thuỷ tĩnh là:
- zdgp
- Trong đó:
- P : Áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên bề mặt phần tử, N/m2.
- : Khối lượng riêng của nước biển, = 1025 Kg/m3.
- g : Gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s2.
- d : Độ sâu nước, m.
- z : Khoảng cách tính từ đáy biển theo phương đứng, m.
- Tải trọng này do chương trình SESAM tự động tính toán khi mô tả
Trang 58
V.2.1.1.3. Lực đẩy nổi
- + Lực đẩy nổi chỉ được tính toán cho những phần tử kết cấu ngập trong nước.
- + Lực đẩy nổi được tính bằng trọng lượng của khối chất lỏng bị choán chỗ, có
hướng thẳng đứng từ dưới lên trên.
- + Công thức tính toán là:
- Vgρdn q
- Trong đó:
- qdn : Lực đẩy nổi tác dụng lên vật thể, N.
- γ : Khối lượng riêng của nước biển, p =1025Kg/m3.
- g : Gia tốc trọng trường, g = 9.81m/s2.
- V : Thể tích choán nước của phần tử, m3.
- +) Đối với phần tử có chứa nước bên trong:
- ltt)(DπV
- +) Đối với phần tử không chứa nước bên trong.
- l4
2DV
- D : Đường kính ngoài của ống, m.
- t : Bề dày thành ống, m.
- l : Chiều dài phần tử, m.
- Tải trọng này do chương trình SESAM tự động tính toán khi mô tả.
V.2.2. Hoạt tải
- Tải xuất hiện trong quá trình sử dụng vận hành công trình, bao gồm:
- Trọng lượng của thiết bị khoan và các thiết bị công nghệ có thể thêm vào hoặc dỡ
đi khỏi dàn .
- Trọng lượng của khu vực làm việc, các thiết bị bảo hộ, cứu hộ và các thiết bị tiện
ích có thể thêm vào hoặc bỏ đi khỏi dàn.
- Trọng lượng của chất lỏng trong các bồn chứa
- Lực sinh ra trong quá trình hoạt động công nghệ như: khoan, neo tàu, vận chuyển
vật liệu.
- Lực sinh ra trong quá trình vận hành cẩu ở trên dàn
- Với dàn BK 10 thì hoạt tải bao gồm :
- Tải trọng tác dụng lên sàn chịu lực
- Tải truyền xuống do hoạt động của cẩu (8 hướng )
Trang 59
Vị trí Diện tích (m2) Tải phân bố (N/m2) Tổng (T)
Sàn thượng 310 250 77.5 Sàn chính 350 250 87.5
Sàn công nghệ 32.5 250 8.125
Sàn phụ 75 250 18.75 Tổng 191.875
V.2.3. Tải trọng môi trường
V.2.3.1. Tải trọng gió
V.2.3.1.1. Mô hình và công thức tính toán tải trọng gió
- Vận tốc gió và áp lực gió được phân tích thành hai thành phần, gồm thành phần
trung bình và thành phần mạch động. Tuy tác động của tải trọng gió mang tính ngẫu
nhiên nhưng vì tải trọng gió chỉ chiếm từ 5 – 15% tổng tải trọng ngang tác dụng lên
công trình. Vì vậy có thể bỏ qua thành phần mạch động của gió và coi tác động của
gió lên công trình là tựa tĩnh khi tính toán lực gió tác động lên kết cấu công trình.
- Theo tiêu chuẩn API RP-2A, thì tải trọng gió trong tính toán phụ thuộc vào tốc độ
gió trung bình trong 1 phút ở độ cao 10m trên mực nước biển trung bình.
- + Công thức tính toán tải trọng gió:
ACVF sz 2609899.0 (5.1)
(Công thức này đã được biến đổi từ công thức ban đầu: ACsVF **)2/( 2 ).
Trong đó:
F: Lực gió tính toán (N)
CS: Hệ số phụ thuộc hình dạng kết cấu
Kết cấu CS
Dạng dầm 1.5
Trụ tròn 0.5
Dạng sàn 1.0
A: Diện tích chắn gió của vật thể theo phương vuông góc hướng gió (m2)
V(z,t): Vận tốc gió tính toán(trong 1 phút) tại cao độ trọng tâm của mặt chắn
gió, được xác định qua vận tốc gió tại độ cao tiêu chuẩn z = 10(m) so với mực nước
tĩnh (MSL), (m/s)
)()(41.01),(
0ttLnzIVtzV uz , t=60s và to=3600s
Vz: là vận tốc tính trong 1 giờ tại độ cao Z so với MSL, theo công thức sau:
Trang 60
)10/ln(1 zCVV oz (5.2)
Trong công thức (5.2) V0 là vận tốc tại cao độ 10m so với MSL, được quy
đổi từ vận tốc trung bình được tính theo 1 phút, theo CT: (DnV 89)
099.1
922.0
'1
'60 V
V, (V60’ = Vo)
Hệ số C được tính theo công thức : 2/12 )*0457.01(*10*73.5 oVC (5.3)
Hệ số Iu(z) được tính theo công thức sau:
22.00 )10/(**0131.01*06.0)( ZVzIu
Tải trọng gió tác động lên công trình chủ yếu là phần thượng tầng.
V.2.3.1.2. Tải trọng gió tác dụng lên công trình
- Tải trọng gió và tải trọng sóng có hướng trùng nhau và thường thay đổi. Do đó
chúng ta cần phải tính tải trọng gió theo các hướng khác nhau tác dụng vào công
trình.
- Tải trọng gió được chia ra làm hai khối là:
- Khối thượng tầng.
- Khối khung nối và chân đế.
- a. Tải trọng gió tác dụng lên khối thượng tầng
- Khối thượng tầng gồm các Block-Module công nghệ và cẩu. Tải trọng bản thân và
tải trọng gió của khối thượng tầng được truyền xuống khung chịu lực thông qua các
gối. Các số liệu tải trọng phần thượng tầng được cung cấp bởi nhà sản xuất.
- Mô hình tính toán tải trọng gió lên thượng tầng như sau :
Trang 61
-
-
-
-
-
Trang 62
- Kết quả tính toán tải trọng gió lên TT được thể hiện trong các bảng tính sau :
Bảng 5.3: Các thông số tính lực gió Chu kỳ lặp 100 năm
Hướng
V(m/s) tính
trong 1 phút
V0(m/s) C Z
(m) Iu(z)
Vz (m/s)
V(z,t)(m/s)
NE 50.9 42.702275 0.09844 20.55 0.0798528 45.73006259 51.9 N 39.7 33.306096 0.091 20.55 0.07354968 35.48911477 39.9
- Dạng DDR đầu tiên có chu kỳ dao động là 1.35 s, không vượt quá 3s, như vậy ta
có thể phân tích kết cấu theo quan điểm tựa tĩnh.
Trang 77
CHƯƠNG VII
TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU THEO CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG
VII.1. TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CÁC PHẦN TỬ
VII.1.1. Những phần tử chịu kéo dọc trục
- Ứng suất cho phép Ft trong các phần tử chịu kéo dọc trục tính theo công thức sau:
- yt FF 6.0
- Trong đó:
- Fy: Cường độ đàn hồi của vật liệu, N/m2.
VII.1.2. Những phần tử chịu nén dọc trục
VII.1.2.1. Ổn định tổng thể
- Những phần tử chịu nén dọc trục được tính theo điều kiện ổn định tổng thể. Khi đó
ứng suất nén dọc trục cho phép Fa trong các phần tử được xác định theo các công
thức trong tiêu chuẩn AISC cho các phần tử có tỉ số D/t 60.
- 3
3
2
88
3
35
21
cc
Yc
a
Cr
Kl
Cr
Kl
FC
rKl
F
Với cCr
Kl
- rKl
EFa
23
12 2 Với cC
r
Kl
- 2/1
22
yc F
EC
- Trong đó:
- E: Module đàn hồi, N/m2.
- K: Hệ số chiều dài tính toán.
- l: Chiều dài phần tử, m.
- r: Bán kính quán tính của tiết diện, m.
- + Đối với những phần tử có D/t >60, thì Fa được lấy bằng giá trị nhỏ nhất của 2
ứng suất cục bộ cho phép Fxe, Fxc.
Trang 78
VII.1.2.2. Ổn định cục bộ
- Điều kiện này được kiểm tra với các phân tử có 60 < D/t < 300 và có chiều dày t
>6mm. Các phần tử dạng trên gặp chủ yếu trong đồ án này.
VII.1.2.2.1. Ứng suất cục bộ gây mất ổn định trong miền đàn hồi (Fxe)
- +) Ứng suất này được xác định theo công thức sau:
- D
tECFxe ..2
- Trong đó:
- Fxe: Ứng suất gây mất ổn định cục bộ, N/m2
- C: Hệ số mất ổn định tới hạn trong giai đoạn đàn hồi.
- D: Đường kính ngoài của phần tử, m.
- t: Bề dày của phần tử, m.
- E: Module đàn hồi của vật liệu, N/m2.
- +) Theo lý thuyết C = 0.6 tuy nhiên do ảnh hưởng của sai số hình học ban đầu và
giới hạn sai số của tiêu chuẩn API Spec.2B thì giái trị C trong tính toán được lấy C
= 0.3.
VII.1.2.2.2. Ứng suất cục bộ gây mất ổn định ngoài miền đàn hồi (Fxc)
- Ứng suất này được xác định theo công thức:
- xeyxc Ft
DFF
4/1
23.064.1
- yxc FF khi D/t 60
VII.1.3. Phần tử chịu uốn
- Ứng suất cho phép trong các phần tử chịu uốn Fb được xác định theo công thức:
- yb FF 75.0 Khi yFt
D 340,10
- yy
b FtE
DFF
.
.74.184.0 Khi
yy Ft
D
F
680,20340,10
- yy
b FtE
DFF
.58.072.0 Khi 300
680,20
t
D
Fy
Trang 79
VII.1.4. Phần tử chiu cắt
VII.1.4.1. Phần tử chịu cắt dầm
- Ứng suất cắt dầm lớn nhất cho kết cấu trụ được xác định theo công thức sau:
- A
Vfv 5.0
- Trong đó:
- fv: Ứng suất tiếp lớn nhất do lực cắt gây ra, N/m2.
- V: Lực cắt ngang, N
- A: Diện tích mặt cắt ngang của phần tử, m2
- Ứng suất cho phép lớn nhất do lực cắt gây ra Fv được xác định theo công thức:
- yv FF 4.0
VII.1.4.2. Phần tử chịu cắt do xoắn
+ Ứng suất lớn nhất do momen xoắn gây ra được xác định theo công thức:
p
tvt I
DMf
2/.
Trong đó: fvt: ứng suất lớn nhất do momen xoắn gây ra, N/m2.
Mt: Momen xoắn lớn nhất, N.m.
IP: Momen quán tính cực m4.
- + Ứng suất cắt cho phép do xoắn gây ra Fvt được xác định từ công thức:
yvt FF 4.0
VII.1.5. Phần tử chịu áp lực thuỷ tĩnh
- Đối với những phần tử ống thoả mãn tiêu chuẩn API Spec 2B không có sai số thì
ứng suất vòng fh không kể thêm ứng suất vòng gây mất ổn định tới hạn phải thoả
mãn:
-
t
DPf
SF
Ff
h
hch
2
.
- Trong đó:
Trang 80
Fhc: Ứng suất vòng tới hạn gây mất ổn định, N/m2.
fh: Ứng suất vòng gây ra do áp lực thuỷ tĩnh, N/m2.
P: ¸p lực thuỷ tĩnh, N/m2.
SFh: Hệ số an toàn chống lại sự phá hoại do áp lực thuỷ tĩnh.
VII.1.5.1. Áp suất thuỷ tĩnh thiết kế:
- Áp suất thuỷ tĩnh thiết kế p = γHz được tính toán thông qua chiều cao cột nước Hz
như sau:
-
kh
zdkHH w
z cosh
)(cosh
2
- Trong đó:
- z: độ sâu vị trí kiểm tra, m
- Hw: Chiều cao sóng, m
- k = L
2 với L là chiều dài sóng, m-1
- d: độ sâu nước, m
- γ: Trọng lượng riêng của nước biển, 0.01005 MN/m3.
VII.1.5.2. Ứng suất vòng gây mất ổn định trong miền đàn hồi
- Ứng suất vòng gây mất ổn định trong miền đàn hồi được xác định dựa theo quan
hệ tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng theo công thức sau:
- D
tECF hhe ..2
- Trong đó hệ số ứng suất vòng gây mất ổn định tới hạn Ch bao gồm có kể đến sự
sai số hình học ban đầu cùng với sai số giới hạn của tiêu chuẩn API Spec 2B được
xác định như sau:
- D
tCh 44.0 Với
t
DM 6.1
-
4
3/21.044.0
M
tD
D
tCh Với
t
DM
t
D6.1825.0
- 636.0
736.0
MCh Với
t
DM 825.05.3
- 559.0
755.0
MCh Với 5.35.1 M
- 8.0hC Với 5.1M
- + Thông số hình học M được xác định theo công thức:
Trang 81
- 2/1
2
t
D
D
LM
- + Với L là chiều dài phần tử giữa hai đoạn gia cường hoặc giữa hai đầu của phần
tử, m.
VII.1.5.3. Ứng suất vòng tới hạn gây mất ổn định
- Giới hạn chảy của vật liệu quan hệ với ứng suất vòng gây mất ổn định được xác
định cho phần tử làm việc trong miền đàn hồi và ngoài miền đàn hồi.
- + Ứng suất vòng tới hạn gây mất ổn định được xác định theo công thức:
- Trong miền đàn hồi:
- hehc FF Khi yhe FF 55.0
- Ngoài miền đàn hồi:
- heyhc FFF 18.045.0 Khi yhey FFF 6.155.0
-
he
y
yhc
F
F
FF
15.1
31.1 Khi yhey FFF 2.66.1
- yhc FF Khi yhe FF 2.6
VII.1.6. Tổ hợp ứng suất cho các phần tử ống
- Các phần tử ống chịu tác dụng đồng thời của nhiều tác nhân nói trên và gặp chủ
yếu trong đồ án này. Các loại ứng suất được tổ hợp một cách thích hợp và phải thoả
mãn các điều kiện thích hợp cụ thể như sau:
VII.1.6.1. Phần tử chịu nén uốn đồng thời
- Những phần tử chịu nén uốn đồng thời thì tất cả các điểm trên chiều dài phần tử
phải thoả mãn điều kiện sau:
- 0.16.0
0.1
'1
22
22
b
bybx
a
a
be
a
bybxm
a
a
F
ff
F
f
FF
f
ffC
F
f
- Khi 15.0a
a
F
f, thì công thức sau có thể thay thế hai công thức trên:
Trang 82
- 0.122
b
bybx
b
a
F
ff
F
f
- Trong đó:
fa: Ứng suất nén dọc trục tính toán, N/m2 Fa: Ứng suất nén dọc trục cho phép, N/m2. Fb: Ứng suất uốn cho phép, N/m2. fbx, fby : Ứng suất nén do uốn riêng rẽ theo các trục y và z, N/m2.
VII.1.6.2. Phần tử chịu kéo uốn đồng thời
Các phần tử chịu kéo uốn đồng thời phải thoả mãn các điều kiện sau:
0.16.0
22
b
bybx
y
a
F
ff
F
f
Trong đó: fbx, fby: Ứng suất tính toán theo phương x và y, N/m2.
VII.1.6.3. Phần tử chịu kéo dọc trục và áp lực thuỷ tĩnh đồng thời
- Phương trình quan hệ phải thoả mãn:
- 0.1222 BABA
- Ở đây:
- xy
hba SFf
fffA
5.0
- hhc
h SFF
fB
- Trong đó:
: Hệ số poatxong, = 0.3.
Fy: Cường độ đàn hồi của vật liệu, N/m2.
fa: Giá trị tuyệt đối của ứng suất dọc trục, N/m2.
fh : Giá trị tuyệt đối của ứng suất nén vòng, N/m2.
Fhc: Ứng suất vòng tới hạn, N/m2.
SFx: Hệ số an toàn kéo dọc trục
SFh: Hệ số an toàn do ứng suất nén vòng.
Trang 83
- + SFx, SFh được lấy theo mục 3.35 API trang 44
VII.1.6.4. Phần tử chịu nén dọc trục và áp lực thuỷ tĩnh đồng thời
- + Phương trình quan hệ phải thoả mãn điều kiện sau:
-
0.1
0.15.0
hhe
h
by
bx
xc
ha
SFF
f
SFF
fSF
F
ff
- + Khi fx > 0.5 Fha ta phải kiểm tra theo công thức sau:
- 0.15.0
5.02
ha
h
haaa
hax
F
f
FF
Ff
-
h
hcha
x
xeaa
SF
FF
SF
FF
- hbax ffff 5.0 : được tính với tổ hợp ứng suất nén lớn nhất.
- Nếu hab hff 5.0 thì cả hai phương trình đều phải thoả mãn.
VII.2. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN LIÊN KẾT TẠI NÚT
VII.2.1. Điều kiện liên kết tại đầu các thanh chịu kéo và nén
- Mối nối tại đầu những phần tử chịu kéo và chịu nén phải được kiểm tra bền theo
tải trọng thiết kế. Nhưng không được lấy nhỏ hơn 50% độ bền thực của phần tử. Độ
bền thực của các phần tử là tải trọng kéo hoặc nén gây mất ổn định cho phần tử.
- Điều kiện liên kết chịu kéo và chịu nén tại các nút phần tử thoả mãn các điều kiện
sau:
- 0.1)
5,1(
)sin.(
11yc
yb
F
F
- Trong đó:
- Fyc: Cường độ đàn hồi của thanh chủ tại nút, N/m2.
- Fyb: Cường độ đàn hồi của thanh giằng tại nút, N/m2.
- , , , : Là các thông số hình học.
-
Trang 84
VII.2.2. Đối với nút đơn giản
Các thông số hình học của nút đơn giản được thể hiện trong (hình vẽ 7.1) dưới đây
- T
fb
fa
= tT
= dD
= D2T
H×nh 7.1: C¸c th«ng sè h×nh häc nót ®¬n gi¶n
g
D
a
d
t
VII.2.2.1. Kiểm tra chọc thủng nút
- + Ứng suất gây chọc thủng nút được xác định theo công thức:
- sin fVp
- Trong đó:
f: Ứng suất dọc trục, ứng suất trong mặt phẳng hoặc ngoài mặt phẳng làm việc trong ống nhánh.
- +) Ứng suất chọc thủng cho phép trong ống chủ phải nhỏ hơn lực cắt cho phép
theo tiêu chuẩn AISC hoặc theo công thức:
- 6.0
yfqPa
FQQV
- +) Chú ý rằng PaV phải là giá trị độc lập cho từng tải trọng trong ống nhánh.
fq QQ , là hệ số sử dụng:
- Trong đó:
- qQ : là hệ số kể đến loại tải trọng và thông số hình học được xác định trong
bảng 7.1
-
Trang 85
- Bảng 7.1 Hệ số sử dụng Qq
Loại nút và dạng hình học
Loại tải trọng trong ống nhánh
Kéo dọc trục Nén dọc trục Trong mặt phẳng uốn
Ngoài mặt phẳng uốn
K Chồng 1.8
(3.72+0.67/β) (1.37+0.67/β)Q
Khoảng cách
(1.10+0.20/β)Qg
T & Y (1.10 + 0.20/β)
Mặt cắt
Không có Diafragm
(1.10 + 0.20/β)
(0.75 + 0.20/β)Qβ
Với Diafragms
1.10 + 0.20/β
Trong đó:
833.01
3.0
Q Với > 0.6
0.1Q Với 0.6
T
gQg 1.08.1 Với 20
T
gQg 48.1 Với > 2
- Trong mọi trường hợp không được lấy nhỏ hơn 1.0.
- +) Qf : Là hệ số kể đến sự tham gia của ứng suất dọc trục danh nghĩa trong ống
chính
- Giá trị của Qf được tính theo công thức sau:
- 20.1 AQf
- Trong đó:
- = 0.03 đối với ứng suất dọc trục trong ống nhánh.
- = 0.045 đối với ứng suất uốn trong mặt phẳng ống nhánh.
- = 0.021 đối với ứng suất uốn ngoài mặt phẳng ống nhánh
Trang 86
- y
OPBIOPAX
F
fffA
6.0
222
- OPBIPBAX fff ,, : Các ứng suất do lực dọc trục, mômen uốn trong và ngoài mặt phẳng
của ống chính.
- 0.1fQ cho tất cả ứng suất trong ống chủ chịu kéo.
- +) Đối với tổ hợp của ứng suất dọc trục và ứng suất uốn trong ống nhánh phải thoả
mãn các điều kiện sau:
-
0.1arcsin2
0.1
22
22
OPBPa
P
IPBpa
P
AXPa
P
OPBPa
P
IPBPa
P
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
VII.2.2.2. Tải trọng danh nghĩa cho phép trong ống nhánh
- Khả năng cho phép theo điều kiện tải trọng danh nghĩa trong ống nhánh:
-
)8.0(sin7.1
sin7.12
2
.
dTF
QQM
TFQQP
ycfua
ycfua
Trong đó: Pa: Lực dọc trục cho phép trong ống nhánh, N Ma: Mômen cho phép trong ống nhánh, Nm Qu: Hệ số cường độ giới hạn, giá trị này thay đổi theo dạng nút và loại tải
trọng, chi tiết được trình bày trong bảng 7.2
Bảng 7.2 Giá trị Qu
Loại nút và dạng hình học
Loại tải trọng trong ống nhánh
Kéo dọc trục
Nén dọc trục Trong mặt phẳng uốn
Ngoài mặt phẳng uốn
K (3.4+19)Q
(3.4+19) (3.4+7)Q T & K (3.4+19)
Mặt cắt
Khôngcó Diaphragms 3.4+19 (3.4+13)Q
Trang 87
Có Diafragms (3.4+19b)
- Đối với tổ hợp tải trọng dọc trục và momen uốn trong ống nhánh, phải thoả mãn
các điều kiện sau:
- 2
2
22
arcsin2
0.1
OPBaIPBaa
OPBaIPBa
M
M
M
M
P
P
M
M
M
M
VII.2.3. Đối với nút phức tạp
- Đối với các loại nút phức tạp thì momen trong các ống nhánh là không đáng kể,
lực dọc trục truyền từ ống nhánh này sang ống nhánh khác thông qua mối hàn.
Thành phần lực dọc trục vuông góc với ống chủ cho phép được xác định theo công
thức sau:
- 21 2 ltVTlVP wwaPa Đối với ứng suất cắt gây chọc thủng.
- Bài toán quan trọng trong thi công hạ thuỷ và đánh chìm KCĐ là xác định trọng
lượng và trọng tâm của KCĐ. Bài toán này được xác định tự động nhờ chương trình
AutoCad cho mô hình 3 chiều.
- Tổng trọng lượng KCĐ là: 559.73 T
- Trọng tâm KCĐ xem trên hình vẽ sau:
-
-
XI.2.1. Công tác chuẩn bị
Để hạ thuỷ KCĐ ta sử dụng phương án dùng cẩu Hoàng Sa cẩu nhấc KCĐ từ bãi
lắp ráp xuống Sà lan mặt boong
- Chuẩn bị phương tiện phục vụ cho công tác hạ thuỷ bao gồm:
- Sà Lan Mặt Bong (SLMB)
- Tàu cẩu Hoàng Sa, Trường Sa
- Hai tàu dịch vụ Sao Mai, tàu kéo Sông Dinh
- Tàu kéo Sông Dinh.
- Chuẩn bị các trạm lặn:
- Trạm lặn nông ở ven bờ.
- Trạm lặn sâu ở xa bờ
Trang 125
XI.2.2. Quy trình hạ thuỷ khối chân đế
XI.2.2.1. Công tác chuẩn bị
- Chuẩn bi mặt bằng: Bãi lắp ráp phải được dọn sạch các chướng ngại vật để đảm
bảo an toàn và đủ không gian làm việc cho cẩu và các thiết bị thi công hạ thuỷ.
- Tàu cẩu Hoàng Sa, Sà lan mặt boong
- Các gối đỡ, các thiết bị căn chỉnh vị trí
XI.2.2.2. Thi công hạ thuỷ
- Cắt liên kết giữa KCĐ và các gối đỡ
- Dùng cẩu Hoàng Sa nhấc KCĐ lên khỏi mặt đất (cách mặt đất 6m)
- Di chuyển tàu cẩu Hoàng Sa lùi ra, lai dắt SLMB vào vị trí
- Thả cáp, hạ KCĐ xuống Sa lan
- Căn chỉnh và kiểm tra lại vị trí của khối chân đế trên Sà lan đúng vị trí thiết kế.
- Hàn cố định các ống giữa khối chân đế và Sà lan.
- Dùng tàu kéo, kéo hệ Sà lan và khối chân đế ra xa bờ cảng, tới khu vực không ảnh
hưởng đến giao thông trong cảng, neo các tàu kéo, thả neo, neo giữ hệ Sà lan và
khối chân đế. Chờ thời điểm thuận lợi đưa khối chân đế ra vị trí xây dựng.
+) Lựa chọn móc cẩu và cáp cẩu :
Căn cứ vào các thông số của cẩu nổi Hoàng Sa, và trọng lượng KCĐ (nhân hệ số
1.15) ta lựa chọn móc cẩu như sau:
- Tại vị trí móc cẩu thứ nhất: Chọn móc 600T, ứng tầm với 44.5m
- Tại vị trí móc cẩu thứ hai: Chọn móc phụ 300T, tầm với lớn nhất 50m
Với hai vị trí móc cẩu ta mô hình trong Shap, giải được lực móc cẩu như sau:
- Tại móc cẩu 1: Lực móc là 401.3T
- Tại vị trí móc cẩu 2: Lực móc là 245.57T
Lựa chọn cáp cẩu với hệ số an toàn bằng 6
- Móc cẩu 1 dùng hai sợi cáp 138, lực kéo đứt nhỏ nhất là 1385T
- Móc cẩu 2 dùng hai sợi cáp 114, lực kéo đứt nhỏ nhất là 945T
* Kiểm tra bền trong trạng thái cẩu nâng.
Tiến hành kiểm tra bền cho các thanh 24, 26, 34, 410 như sơ đồ ký hiệu phần tử
trong Phụ lục XI Trang XI-4/5.
Kiểm tra bền theo trạng thái thanh chịu kéo (nén) uốn đồng thời.
Công thức kiểm tra xem mục VII.1.6.1, VII.1.6.2.
Kết quả cụ thể xem Phụ lục XI Trang XI-5/5
Kết luận : Kết cấu đảm bảo điều kiện bền trong quá trình hạ thuỷ.
Trang 126
Hình 11.8: Cẩu khối chân đế lên Sà lan
XI.2.3. Vận chuyển khối chân đế ra vị trí xây dựng
- +) Công tác chuẩn bị
- Chuẩn bị số lượng và công suất của tàu kéo để kéo SLMB đảm bảo các yêu cầu
sau: Ổn định khi vận chuyển, đủ công suất kéo thắng được sức cản của nước và
sóng biển.
- Các loại thiết bị vật tư phục vụ công tác kéo như: Cáp, tăng đơ ...
Trang 127
- Các đèn tín hiệu và thiết bị thông tin liên lạc.
- Thu thập các thông tin về dự báo thời tiết, để tiến hành lai dắt SLMB ra vị trí xây
dựng được an toàn.
+) Điều kiện thời tiết phục vụ thi công lai dắt vận chuyển:
- Chiều cao sóng nhỏ hơn 1.25 m.
- Chu kỳ sóng nhỏ hơn 7s.
- Vận tốc dòng chảy mặt và đáy tương ứng nhỏ hơn 0.8m và 0.5m.
- Vận tốc gió ở độ cao 10m trên MSL nhỏ hơn 10m/s.
- +) Vận chuyển khối chân đế tới vị trí xây dựng:
- Khối chân đế được kéo trên biển nhờ vào hệ thống tàu kéo Sông Dinh, một tàu
dịch vụ dẫn hướng. Vận tốc lai dắt đạt tốc độ từ 16-20 Km/h.
XI.2.4. Đánh chìm khối chân đế tại vị trí xây dựng
- Ta dùng phương án đánh chìm khối chân đế trên Sà lan kết hợp với cẩu Hoàng Sa,
có sức nâng 1200 (T) đảm bảo yêu cầu P > G, trong đó, P là sức nâng của cẩu, G:
Trọng lượng của khối chân đế.
XI.2.4.1. Công tác chuẩn bị
- Đây là giai đoạn thi công trên biển hết sức phức tạp và khó khăn, chính vì vậy
công tác chuẩn bị phải thật kỹ lưỡng, phải đảm bảo tính toán chính xác tất cả các
thời điểm đánh chìm.
- Công tác chẩn bị bao gồm:
- Tàu cẩu Hoàng Sa.
- Tàu lặn và các thiết bị lặn phục vụ cho công tác đánh chìm.
- Tàu dịch vụ.
- Các loại vật tư thiết bị phục vụ cho thi công đánh chìm: như trạm máy bơm, trạm
máy hàn, các bộ phận cắt hơi, dây chằng buộc, cáp kéo các loại, tăng đơ, vật liệu
bơm trám, buá đóng cọc...
XI.2.4.2. Các giai đoạn đánh chìm
- +) Giai đoạn 1:
- Dùng tàu công tác đưa công nhân từ các tầu dịch vụ và tàu cẩu sang Sà lan tiến
hành cắt các ống gia cường, các liên kết giữa Sà lan với khối chân đế, sau khi neo
cẩu thì đưa móc cẩu vào vị trí móc cẩu của khối chân đế.
Trang 128
- Sau khi thực hiện các công tác trên thì tàu hỗ trợ lại đưa công nhân về các tàu như
ban đầu.
- +) Giai đoạn 2:
- Tời của cẩu nổi từ từ kéo cáp tới khi cáp của cẩu nhận lực của khối chân đế, lúc đó
sẽ dừng lại để kiểm tra toàn bộ liên kết giữa Sà lan và khối chân đế.
- Yêu cầu:
- + Giữa khối chân đế và Sà lan không tồn tại bất cứ liên kết nào.
- + Toàn bộ người và thiết bị công tác được đưa lên tàu kéo và tàu cẩu.
+) Giai đoạn 3:
- Cẩu nổi tiếp tục thu cáp đến khi cẩu nổi nhận toàn bộ trọng lực của khối chân đế.
- Từ từ cẩu khối chân đế lên và tiến hành hạ thuỷ khối chân đế xuống vị trí xây
dựng.
-
Hình 11.9 : Nhấc khối chân đế lên khỏi Sà lan
- Cẩu nổi nhả cáp để khối chân đế chuyển dần từ vị trí nằm ngang về vị trí thẳng
đứng tiếp đất.
Trang 129
Hình 11.10 : Đánh chìm khối chân đế xuống vị trí xây dựng công trình
- Định vị khối chân đế tại vị trí thẳng đứng chuẩn bị thi công đóng cọc.
-
Hình 11.11 : Định vị khối chân đế xuống vị trí xây dựng công trình
Trang 130
XI.2.5. Thi công đóng cọc, bơm trám xi măng, cẩu lắp thượng tầng và hoàn thiện
KCĐ
XI.2.5.1. Thi công đóng cọc
- + Công tác đóng cọc cố định khối chân đế với đáy biển được tiến hành sau khi
định vị khối chân đế và kết quả kiểm tra của thợ lặn về sự ổn định vị trí của khối
chân đế tại đáy biển.
- + Được thực hiện nhờ tàu cẩu Trường Sa
- + Cọc đầu tiên đóng vào đỉnh có chiều cao lớn nhất đến khoảng 50%-60% chiều
sâu thiết kế sau đó tiến hành đóng cọc theo phương đường chéo của khối chân đế.
- + Qui trình đóng cọc:
- Trước khi dùng cẩu đưa cọc vào ống chính, phải lắp các thiết bị định tâm.
- Tiến hành cẩu đoạn cọc thứ nhất lồng vào ống chính sau đó tiến hành đóng cọc và
đóng đến khi phần nhô lên của đoạn cọc còn khoảng từ 1.5-2m thì dừng lại.
- Cắt bỏ 1m đầu cọc tiếp xúc với búa đóng cọc, tiếp tục dùng cẩu đưa đoạn cọc 2
vào vị trí nối với đoạn cọc 1 và tiếp tục đóng cọc đến độ sâu thiết kế.
- Cắt bỏ 1m đầu cọc tiếp xúc với búa đóng cọc, tiếp tục dùng cẩu đưa đoạn cọc 3
vào vị trí nối với đoạn cọc 2 và tiếp tục đóng cọc đến độ sâu thiết kế.
- Sau khi đóng cọc xong tiến hành cắt đầu cọc.
Hình 11.12: Quy trình thi công đóng cọc
Trang 131
XI.2.5.2. Bơm trám xi măng
- Đây là công đoạn đóng vai trò hết sức quan trọng cho sự làm việc của KCĐ. Dung
dịch xi măng được trộn bằng máy trộn bố trí trên tầu dịch vụ. Bơm chuyển qua ống
cao su chịu áp lực của máy bơm chuyên dụng theo các đường ống dẫn xi măng đã
được lắp đặt sẵn tại các ống chính. Khi vữa xi măng tràn đều lên đầu cọc thì dừng.
-
Hình 11.13: Quy trình bơm trám xi măng
XI.2.5.3. Cẩu lắp modul thượng tầng
- +) Các công việc trong giai đoạn này là dùng cẩu nổi Hoàng Sa, Trường Sa cẩu
các Mô đun thượng tầng từ phương tiện nổi lên phần khối chân đế, bao gồm:
- Cẩu lắp đoạn chuyển tiếp và khung nối.
- Cẩu lắp các hệ dầm chịu lực và sàn công tác.
- Cẩu lắp Block - module công nghệ.
- Cẩu lắp các thiết bị: cẩu hàng, xuồng cứu sinh...
- +) Tất cả các công việc trên đều phải được kiểm tra, căn chỉnh sao cho đúng yêu
cầu thiết kế.
- +) Quy trình cẩu lắp được thể hiện trong hình vẽ 11.14 dưới đây
Trang 132
XI.2.5.4. Lắp giá cập tàu
- Giá cập tầu được lắp ráp vào khối chân đế bằng các đầu liên kết chờ sẵn. Dùng
cẩu Hoàng Sa cẩu giá cập tầu từ phương tiện nổi, điều chỉnh các vị trí liên kết, sau
đó hàn cố định với khối chân đế. Xem hình vẽ 11.14.
-
Hình11.14: Cẩu lắp thượng tầng
XI.2.5.5. Công tác hoàn thiện, vận hành chạy thử và bàn giao công trình
- Hàn và tiến hành kiểm tra tất cả các mối hàn thi công ngoài biển. - Sơn chống ăn mòn cho các phần kết cấu bị xây xước và cho các mối hàn. - Thu dọn thiết bị, vật tư đưa về các đội tầu. - Đưa đội tầu về cảng. - Thực hiện các phần việc thuộc về phần công nghệ. Chạy thử và bàn giao công
trình
XI.3. TIẾN ĐỘ THI CÔNG
- Tiến độ thi công công trình là lịch thời gian triển khai các công việc trong thi công
một công trình xây dựng. Nhìn vào bảng tiến độ có thể thực hiện chính xác việc
cung ứng vật tư, phương tiện máy móc, nhân công cho công tác xây dựng ở một thời
điểm nào đó.
Trang 133
- Tiến độ thi công được thực hiện trên cơ sở các công việc phải tiến hành trong một
dự án xây dựng. Tổng thời gian cho một công việc được ấn định trước, thường do
bên chủ đầu tư yêu cầu. Người lập tiến độ phải căn cứ vào khả năng cung ứng vốn,
trang thiết bị máy móc, nhân lực để lập ra một trình tự thi công và cung ứng vật tư
để công trình hoàn thiện đúng thời gian quy định.
- Tiến độ thi công hợp lý cần đáp ứng những yêu cầu sau:
- Đảm bảo hoàn thành công trình đúng thời gian quy định.
- Sử dụng nguồn vốn một cách đều đặn trong suốt dự án.
- Sử dụng nhân lực, phương tiện hiệu quả trong quá trình thi công.
- Không có tình trạng chồng chéo về nhân lực, mặt bằng thi công, về phương tiện
máy móc giữa các công việc.
- Tranh thủ được thời điểm thuận lợi về thời tiết cho thi công.
- Có sự thống nhất từ khâu thiết kế đến khâu chế tạo.
- Tránh “nhô cao ngắn hạn” và “trũng sâu dài hạn” trong tiến độ.
- Bảng tiến độ hợp lý là điều kiện để nâng cao hiệu quả kinh tế trong thi công. Bố trí
công việc theo không gian và thời gian hợp lý có thể đẩy nhanh tiến độ thi công,
giảm chi phí phát sinh trong thi công.
- Bố trí công việc hợp lý còn tận dụng kết hợp sử dụng phương tiện cho những công
việc tương tự nhau, giảm số ca làm việc của máy móc, nhân lực trên công trường.
- Người lập tiến độ cần hiểu biết đầy đủ về khả năng trang thiết bị, tình trạng máy
móc hiện có của đơn vị, tình trạng nhân lực, khả năng cung cấp vốn... để sắp xếp
công việc phù hợp. Đồng thời cần phải hiểu biết về điều kiện thời tiết theo mùa để
bố trí công việc thi công hợp lý. Đặc biệt là chọn được thời điểm tốt cho thi công
trên biển.
- Đối với công trình biển, thi công chịu tác động trực tiếp của điều kiện sóng gió
của biển. Vì vậy lựa chọn một thời điểm thi công hợp lý vừa nâng cao hiệu quả công
việc, tránh được rủi ro trong thi công
XI.3.1. Vật tư sử dụng trong chế tạo láp ráp KCĐ
XI.3.1.1. Khối lượng vật liệu thép ống cần thiết
- Theo các bảng thống kê thép đã có trong các bản vẽ, ta có kết quả sau:
Bảng 11.2: Tổng khối lượng thép chế tạo KCĐ
Tên CK Khối Lượng
(kG) Tổng (kG)
KCĐ Panel 1 149711.73 1150815
Trang 134
Bảng 11.2: Tổng khối lượng thép chế tạo KCĐ Panel 2 151422.39Panel A 42625.2Panel B 42625.2
Mặt ngang 173398.7 Cọc 591031.8
XI.3.1.2. Các phương tiện phục vụ thi công
- Trên bãi lắp ráp: Sử dụng các loại xe nâng, ô tô, các loại cẩu, thiết bị phục vụ công
tác hàn, mài, máy phun cát, sơn, kiểm tra ...
- Trên biển: Sử dụng tầu cẩu Hoàng Sa, Sà Lan Mặt Boong, các loại tàu dịch vụ,
thiết bị phục vụ bơm trám xi măng, đóng cọc, định vị chân đế...
XI.3.2. Tổ chức xây dựng, tiến độ thi công
XI.3.2.1. Tổ chức nhân lực thi công trên bờ
- 1) Chuẩn bị mặt bằng:
- Theo kinh nghiệm thực tế thì việc dọn mặt bằng thường được bố trí 2 tổ công nhân
mỗi tổ 14 người làm việc trong 5 ngày.
- Tổng số công lao động: 140 công.
- 2) Tiếp nhận và vận chuyển vật liệu:
- - Khối lượng thép cần vận chuyển: 1730 (Tấn).
- - Căn cứ theo định mức và kinh nghiệm thì bố trí 11 người làm việc trong vòng 7
ngày có sự trợ giúp của ôtô, cẩu và xe nâng.
- - Tổng số công lao động: 76 công cùng sự trợ giúp của ôtô, cẩu và xe nâng
- 3) Chế tạo giá đỡ:
- - Khối lượng công tác gia công chế tạo giá đỡ: 160T
- - Tổng số công là 280 công
- - Dự kiến hoàn thành trong 14 ngày, số nhân công cần là 20 người.
- 4) Lắp đặt giá đỡ:
- - Dự kiến làm việc trong 7 ngày, số nhân công cần thiết là 15 người
- - Tổng số công là 105 công.
- 5) Chế tạo KCĐ:
- - Tổng khối lượng KCĐ là 577 T
- - Tổng số công là 11880 công.
Trang 135
- - Dự kiến chế tạo trong thời gian 99 ngày.
- Số nhân công cần là 120 người.
- 6) Chế tạo khối thượng tầng:
- - Tổng khối lượng 329 T.
- - Tổng số công là 10920 công.
- - Dự kiến chế tạo trong thời gian 91 ngày
- Số nhân công cần là 120 người.
- 7) Chế tạo giá cập tầu:
- - Tổng khối lượng là 58.3 T
- - Tổng số công là 1039 công
- - Dự kiến chế tạo trong 26 ngày, số nhân công cần là 40 người
- 8) Lắp Protector
- - Tổng khối lượng 27 T
- - Tổng số công là 120 công
- - Dự kiến hoàn thành trong 8 ngày, số nhân công cần là 15 người
- 9) Chế tạo cọc:
- - Tổng khối lượng 591 T
- - Tổng số công là 1050 công
- - Dự kiến hoàn thành trong 30 ngày, số nhân công cần là 35 người
- 10) Công tác sơn chống ăn mòn:
- - Tổng khối lượng 5672 m2
- - Tổng số công là 1045 công
- - Dự kiến hoàn thành trong 95 ngày, số nhân công cần là 11 người
Bảng 11.3: Biểu thời gian và nhân lực cho công tác thi công trên bờ
Thứ tự Hạng mục công việc Tổng công Nhân công
(Người) Thời gian
(Ngày)
1 Chuẩn bị mặt bằng 140 28 5 2 Tiếp nhận và vận chuyển vật liệu 76 11 7 3 Chế tạo giá đỡ 280 20 14 4 Lắp đặt giá đỡ 105 15 7 5 Chế tạo KCĐ 11880 120 99
Trang 136
Bảng 11.3: Biểu thời gian và nhân lực cho công tác thi công trên bờ
Thứ tự Hạng mục công việc Tổng công Nhân công
(Người) Thời gian
(Ngày)
6 Chế tạo khối TT 10920 120 91 7 Chế tạo giá cập tàu 1039 40 26 8 Lắp Protector 120 15 8 9 Chế tạo cọc 1050 35 30 10 Sơn chống ăn mòn 1045 11 95
XI.3.2.2. Tổ chức nhân lực thi công trên biển
- 1) Lắp đặt các thiết bị thi công trên biển và công tác khảo sát lại vị trí xây dựng:
- Dự định tiến hành trong thời gian 4 ngày, với sự tham gia của 35 nhân công.
- Tổng số công là 140 công
- 2) Hạ thuỷ KCĐ và cọc xuống Sà lan và công tác gia cố:
- Tổng khối lượng là 1248.
- Tổng số công là 80 công
- Dự kiến tiến hành trong thời gian 2 ngày, số nhân công cần thiết là 40 người.
- 3) Công tác vận chuyển lai dắt KCĐ và cọc ra vị trí xây dựng:
- Dự kiến thực hiện trong thời gian 2 ngày, số nhân công cần thiết là 60 người.
- Tổng số công là 120 công.
- 4) Công tác hạ thuỷ đánh chìm KCĐ:
- Tổng khối lượng là 577T
- Tổng số công là 40 công. Được thực hiện trong 1 ngày với sự trợ giúp tàu cẩu
Hoàng Sa, số nhân công cần thiết là 40 người.
- 5) Đóng cọc và cố định KCĐ:
- Tổng khối lượng là 591T
- Tổng số công là 240 công. Dự kiến hoàn thành trong thời gian 6 ngày, số nhân
công cần là 40 người.
- 6) Hạ thuỷ khối TT, giá cập tàu và các thiết bị khác:
- Dự kiến tiến hành trong 2 ngày, số nhân công cần thiết là 50 người.
- Tổng số công là 100 công.
- 7) Vận chuyển khối TT, giá cập tàu cùng các thiết bị khác ra vị trí xây dựng:
Trang 137
- Dự kiến hoàn thành trong 2 ngày, số nhân công cần thiết là 25 người.
- Tổng số công là 50 công.
- 8) Lắp đặt khối TT, giá cập tàu, nghiệm thu và bàn giao công trình:
- Dự kiến tiến hành trong 15 ngày, số nhân công cần thiết là 40 người .
- Tổng số công là 600 công.
Bảng 11.4: Biểu thời gian và nhân lực cho công tác thi công trên biển
Thứ tự Hạng mục công việc Tổng công Nhân công
(Người)
Thời gian
(Ngày)
1 Lắp đặt thiết bị thi công trên biển và khảo sát
vị trí xây dựng 140 35 4
2 Hạ thuỷ KCĐ và cọc xuống tàu cẩu Hoàng Sa và gia cố
80 40 2
3 Vận chuyển cọc và KCĐ
ra vị trí xây dựng 120 60 2
4 Hạ thuỷ đánh chìm KCĐ 40 40 1 5 Đóng cọc cố định KCĐ 240 40 6
6 Hạ thuỷ Khối TT, giá cập tàu
và các thiết bị khác 100 50 2
7 Vận chuyển khối TT, giá cập tàu cùng thiết bị
ra vị trí xây dựng 50 25 2
8 Lắp dựng khối TT, giá cập tàu,
nghiệm thu và bàn giao 60 40 15
Trang 138
CHƯƠNG XII
QUY TRÌNH ĐẢM BẢO AN TOÀN TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG
XII.1. AN TOÀN LAO ĐỘNG
- Công tác an toàn lao động trong quá trình thi công công trình là một yêu cầu bắt
buộc mọi người phải thực hiện, nhằm bảo vệ tính mạng tài sản của con người và xã
hội. Làm cho mọi người hiểu và có ý thức chấp hành các nội quy an toàn. Chính vì
vậy vấn đề an toàn và vệ sinh môi trường được quan tâm hàng đầu.
XII.2. BIỆN PHÁP THỰC HIỆN
- Các quy định chung
- Quy chế này đưa ra những qui định khung về an toàn đối với người lao động làm
việc trên các công trình biển của XNLD và các nhà thầu khi thực hiện các hợp đồng
do XNLD thuê mướn nhằm bảo đảm an toàn cho tính mạng, sức khoẻ người lao
động, tài sản trên các công rình, bảo vệ môi trường và góp phần duy trì ổn định chế
độ làm việc trên công trình biển.
- Mọi người lao động và khách trên các công trình biển đều phải tuân thủ nghiêm
ngặt các qui định về an toàn lao động, bảo vệ môi trường của nhà nước Việt Nam,
các qui định trong qui chế này và các qui định cụ thể về an toàn của XNLD.
- Chỉ được sử dụng lao động từ 18 tuổi trở lên và được chứng nhận của cơ quan y tế
là có đầy đủ sức khoẻ qui định làm việc trên các công trình biển.
- Chỉ cho phép những người đã được đào tạo về kỹ thuật an toàn, được Hội đồng
công trình kiểm tra kiến thức và xác nhận đạt yêu cầu vào sổ an toàn được làm việc
trên công trình biển.
- Trong quá trình làm việc, người lao động phải được hướng dẫn về kỹ thuật an toàn
định kỳ mỗi quí một lần; kiểm tra kiến theo chương trình đã được chánh kỹ sư xí
nghiệm phê duyệt. Những người không đạt yêu cầu phải được huấn luyện và kiểm
tra lại. Nếu không đạt yêu cầu phải bố trí công tác khác cho phù hợp.
- Khi có sự thay đổi về công việc, thiết bị hoặc loại công trình, người lao động phải
được huấn luyện bổ sung về những điểm khác biệt trong kỹ thuật an toàn và được
hướng dẫn phương pháp tiến hành công việc mới. Kết quả huấn luyện phải được xác
nhận vào sổ an toàn.
- Phải tổ chức thực hiện nghiêm ngặt chế độ kiểm tra 4 cấp về tình hình an toàn-Vệ
sinh lao động trên các công trình biển. Kết quả kiểm tra phải được ghi thành biên
bản. Phải báo cáo cho cấp trên về những sai sót phát hiện được và những biện pháp
Trang 139
khắc phục. Trong trường hợp cần thiết, người kiểm tra, người kiểm tra có quyền
đình chỉ công việc cho tới khi khắc phục xong các sai sót.
- Kiểm tra cấp 1 do đốc công thực hiện khi bắt đầu và trong quá trình ca làm việc.
Đốc công và người phụ trách công việc phải chịu trách nhiệm về tổ chức thực hiện
kiểm tra cấp 1.
- Kiểm tra cấp 2 do phụ trách công trình thực hiện ít nhất 1 lần một tuần. Phải kiểm
tra tình hình an toàn-vệ sinh lao động và việc tiến hành kiểm tra cấp 1. Phụ trách
công trình phải chịu trách nhiệm về việc tổ chức thực hiện kiểm tra cấp 2.
- Kiểm tra cấp 3 do hội đồng phụ trách công tác an toàn-vệ sinh lao động của Xí
nghiệp thực hiện ít nhất 1 lần một quý. Phải kiểm tra tình hình an toàn-vệ sinh lao
động và việc tiến hành kiêm tra cấp 1,2. Phụ trách xí nghiệp phải chịu trách nhiệm
về việc tổ chức thực hiện kiểm tra cấp 3.
- Kiểm tra cấp 4 do hội đồng phụ trách công tác an toàn-vệ sinh lao động của Xí
nghiệp liên doanh thực hiện ít nhất 1 lần trong 6 tháng. Phải kiểm tra tình hình an
toàn - vệ sinh lao động và việc tiến hành kiểm tra cấp 1, 2, 3. Tổng Giám đốc Xí
nghiệp liên doanh phải chịu trách nhiệm thực hiện kiểm tra cấp 4.
- Những người làm việc trên công trình đều phải biết:
- Bơi.
- Phương pháp cứu người bị nạn.
- Quy phạm sử dụng các thiết bị cứu sinh.
- Phương pháp xử lý sự cố và hành động trong các tình huống khẩn cấp.
- Phương pháp sơ cứu y tế.
- Khi có từ hai người lao động trở lên cùng làm tiến hành công việc phải có người
phụ trách. Người phụ trách phải chịu trách nhiệm về chấp hành các quy định an toàn
của toàn bộ các thành viên trong bộ phận làm việc của mình.
- Trước khi tới công trình cũng như sau khi từ công trình trở về đất liền người lao
động phải chấp hành lịch khám sức khoẻ sơ bộ, định kỳ theo quy định của cơ quan y
tế thuộc XNLD. Cơ quan y tế và lãnh đạo các cấp phải chịu trách nhiệm về việc
kiểm tra đúng thời hạn sức khoẻ người lao động.
XII.3. TRÁCH NHIỆM CÁC BÊN LIÊN QUAN
XII.3.1. Trách nhiệm của xí nghiệp Liên doanh:
- Có nghĩa vụ thực hiện các tiêu chuẩn an toàn lao động, vệ sinh lao động, các biện
pháp cải thiện điều kiện lao động, chế độ trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân,
Trang 140
phương tiện cứu sinh cho người lao động, chế độ báo cáo điều kiện lao động, tai nạn
lao động, bệnh nghề nghiệp và các chế độ khác về bảo hộ lao động.
- Phải chịu trách nhiệm về việc xảy ra tai nạn lao động, bệnh nghề nghiệp đối với
người lao động.
- Phải thoả thuận với đại diện công đoàn về các biện pháp bảo đảm an toàn và vệ
sinh lao động.
- Tổ chức việc khám sức khoẻ định kỳ, khám phát hiện các bệnh nghề nghiệp cho
người lao động, thanh toán các khoản chi phí khám sức khoẻ, điều trị, điều dưỡng
người bị tai nạn lao động, bệnh nghề nghiệp.
- Tổ chức huấn luyện, hướng dẫn kiểm tra giám sát người lao động về những quy
định, biện pháp làm việc an toàn, vệ sinh có liên quan đến nhiệm cụ, công việc của
họ.
- Tổ chức việc kiểm tra công tác an toàn và vệ sinh lao động, thực hiện các biện
pháp loại trừ nguy cơ tai nạn lao động, bệnh nghề nghiệp, ô nhiễm môi
- trường, xây dựng phương án xử lý và cấp cứu khi xảy ra sự cố hoặc tai nạn lao
động.
- Khen thưởng người lao động thực hiện tốt quy định về an toàn lao động, vệ sinh
lao động và xử lý kỷ luật những người vi phạm.
- Phải chấp hành các yêu cầu và quyết định của thanh tra nhà nước về an toàn - vệ
sinh lao động.
XII.3.2. Trách nhiệm của người phụ trách công trình.
- Phải chịu trách nhiệm về đảm bảo an toàn và vệ sinh lao động trong mọi hoạt động
diễn ra trên công trình.
- Phải ghi chép và báo cáo đầy đủ, kịp thời các sự cố, tai nạn đã xảy ra trên công
trình.
- Phải tổ chức huấn luyện thường xuyên công tác an toàn-vệ sinh lao động. Phải tổ
chức thực tập và hướng dẫn đột xuất kiến thức an toàn cho người lao động khi thay
đổi quy trình công nghệ, đổi mới thiết bị, khi phát hiện thấy có vi phạm các qui
phạm an toàn có thể gây tai nạn hoặc sự cố.
- Phải kiểm tra việc tuân thủ các phương pháp an toàn lao động, chế độ công nghệ,
quy trình, kỷ cương lao động của người lao động.
- Phải thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng các thiết bị đòi hỏi phải kiểm soát nghiêm
ngặt.
Trang 141
- Hàng tuần phải tổ chức cuộc họp về an toàn và vệ sinh lao động.
- Chịu trách nhiệm cấp giấy phép, cho tiến hành công việc sinh lửa, làm việc trong
những điều kiện nguy hiểm, trong các bình kín.
- Chịu trách nhiệm về tổ chức sinh hoạt, nghỉ ngơi, ăn uống trên công trình.
- Có quyền từ chối tiếp nhận người lao động vi phạm quy định về an toàn và vệ sinh
lao động làm việc trên công trình.
- Có quyền ngừng hoạt động các quy trình công nghệ xẩy ra sự cố cũng như khi rời
công trình khi có nguy cơ sự cố đe dọa đến sự an toàn của công trình và tính mạng
người lao động. Đồng thời phải báo cáo ngay với lãnh đạo Xí nghiệp.
XII.3.3. Trách nhiệm của người lao động.
- Nắm vững các quy định về an toàn vệ sinh lao động liên quan đến công việc và
nhiệm vụ được giao.
- Thực hiện những quy định về an toàn-vệ sinh lao động, giữ gìn và sử dụng dụng
cụ, các thiết bị an toàn, vệ sinh, phương tiện bảo vệ cá nhân, trong trường hợp làm
hư hỏng hoặc mất các dụng cụ thiết bị phương tiện đó thì phải bồi hoàn.
- Phải thực hiện nghiêm chỉnh sự chỉ đạo của người phụ trách công trình.
- Báo cáo kịp thời các nguy cơ gây tai nạn lao động, sự số với người phụ trách công
trình. Phải tích cực tham gia xử lý sự cố, khắc phục hậu quả tai nạn lao động.
- Đóng góp ý kiến vào công tác xây dựng các quy định an toàn-vệ sinh lao động.
- Người lao động có quyền yêu cầu người sử dụng lao động bảo đảm điều kiện làm
việc an toàn, vệ sinh theo quy định của Nhà nước và huấn luyện hướng dẫn cho
mình các biện pháp an toàn-vệ sinh lao động.
- Người lao động có quyền từ chối hoặc rời bỏ nơi làm việc khi thấy rõ nguy cơ xẩy
ra tai nạn lao động, đe doạ nghiêm trọng đến tính mạng hoặc sức khoẻ của mình
nhưng phải báo cáo ngay với người phụ trách công trình
-
-
-
-
-
-
-
Trang 142
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Báo cáo nghiên cứu phương pháp luận xác định các phản ứng động của chân đế
dàn khoan công trình biển cố định chịu tác động của tải trọng sóng và dòng chảy -
Hà Nội, 1992 - Trung tâm KTXD công trình biển CERATMER
2. Động lực học công trình biển. Hà Nội, 1999 - Nguyễn Xuân Hùng
3. Offshore Fixed Platform Designing Procedure - John Brown
4. API RP2A WSD - 21st edition, December 2000 - Recommended Practice for
Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms.
5. DNV - Rules for Classification of Fixed Offshore Structures
6. AISC - Specification for the Design, Fabrication, and Erection of Structure Steel
for Buildings, Allowable Stress Design.
7. ANSI/AWS D 1.1 - Steel Structural Welding Code
8. ISO 13819-2. Part 2 : Fixed stell structures
9. BK 7, 9, 10, 11 Platform - Drawings of Jacket & MSF Structure
10. BK 7, 9, 10, 11 - Drawings of Living Quarter Platform
11. Drawings of Bridge between BK 7, 9, 10, 11 Platforms and Living Quarter
Platforms
12. Central Processing Platform - Drawings of Jacket & MSF Structure
13. Seasam - User’s Manuals
14. Lloyd's Register: Rules and Regulations for the Classification of Floating
Offshore Installation at a Fixed - Part 4: Steel Unit Structures.
15. Environmental Design Criteria. Extreme Condition for the “Bach Ho” - “Rong”
field South-East Offshore VietNam (JV “VIETSOVPETRO”, SDPI, Vung Tau,
1997).
-
-
-
-
-
-
-
Trang 143
DANH MỤC CÁC BẢN VẼ
-
STT TÊN BẢN VẼ SỐ HIỆU KHỔ GIẤY1 TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐATN - BK10 - 01 A1 & A3 2 PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 1 ĐATN - BK10 - 02 A1 & A3 3 PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 2 ĐATN - BK10 - 03 A1 & A3 4 QUY ĐỊNH HÀN ĐATN - BK10 - 04 A1 & A3 5 QUY ĐỊNH CẤU TẠO NÚT - TRANG 1 ĐATN - BK10 - 05 A1 & A3 6 QUY ĐỊNH CẤU TẠO NÚT - TRANG 2 ĐATN - BK10 - 06 A1 & A3 7 KẾT CẤU PANEL 1 VÀ PANEL A ĐATN - BK10 - 07 A1 & A3 8 KẾT CẤU PANEL 2 VÀ PANEL B ĐATN - BK10 - 08 A1 & A3 9 MẶT NGANG KCĐ TẠI CAO TRÌNH (+) 5.000 ĐATN - BK10 - 09 A1 & A3 10 MẶT NGANG KCĐ TẠI CAO TRÌNH (+) 14.000 ĐATN - BK10 - 10 A1 & A3 11 MẶT NGANG KCĐ TẠI CAO TRÌNH (+) 33.000 ĐATN - BK10 - 11 A1 & A3 12 MẶT NGANG KCĐ TẠI CAO TRÌNH (+) 49.500 ĐATN - BK10 - 12 A1 & A3 13 CẤU TẠO CỌC VÀ CÁC CHI TIẾT ĐATN - BK10 - 13 A1 & A3 14 LIÊN KẾT GIỮA CỌC VÀ KCĐ ĐATN - BK10 - 14 A1 & A3 15 CHI TIẾT ỐNG CHUYỂN TIẾP ĐATN - BK10 - 15 A1 & A3 16 SÀN CHỐNG LÚN VÀ CÁC CHI TIẾT ĐATN - BK10 - 16 A1 & A3 17 PACKER VÀ CÁC CHI TIẾT ĐATN - BK10 - 17 A1 & A3 18 QUY TRÌNH THI CÔNG KCĐ TRÊN BÃI LẮP RÁP ĐATN - BK10 - 18 A1 & A3 19 QUY TRÌNH THI CÔNG KCĐ TRÊN BIỂN ĐATN - BK10 - 19 A1 & A3 20 TIẾN ĐỘ THI CÔNG KCĐ ĐATN - BK10 - 20 A1 & A3