download
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

download

on

  • 1,814 views

đồ án cảng biển-cầu tàu cừ sau

đồ án cảng biển-cầu tàu cừ sau

Statistics

Views

Total Views
1,814
Views on SlideShare
1,216
Embed Views
598

Actions

Likes
2
Downloads
73
Comments
0

5 Embeds 598

http://offshorevn.com 533
https://www.facebook.com 46
https://www.0.facebook.com 17
http://www.offshorevn.com 1
https://m.facebook.com&_=1381929040326 HTTP 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

download download Document Transcript

  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY CHƢƠNG 1: SỐ LIỆU ĐẦU VÀOI. Số liệu tính toán. 1. Kết cấu công trình bến : Cầu tàu cừ sau 2. Phƣơng pháp tính kết cấu : 3. Số liệu về địa chất công trình:chiều dày và chỉ tiêu cơ lý các lớp đất theo bảng sau: Lớp Mô tả lớp đất h Độ sệt C 3 (m) B (T/m ) (Độ) (T/m2) 1 Cát pha hạt mịn lẫn bùn sét 3,0 0,77 1,70 12,0 1,80 2 Sét pha màu nâu hồng dẻo mềm 4,0 0,55 1,78 16,0 3,25 3 Sét pha dẻo cứng đến nửa cứng - 0,23 1,85 18,0 3,85 Bảng 1: Chiều dày và chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất. 4. Số liệu về khí tƣợng, thủy văn : Số liệu mực nƣớc Số liệu về gió (m/s) Số liệu về dòng chảy (m/s) MNCTK MNTTK MNTB Vgdt Vgnt Vdcdt Vdcnt +4,5 +0,7 +2,6 13,0 15,0 2,2 0,5 Bảng 2 : Số liệu về khí tượng, thủy văn. 5. Số liệu về tàu thiết kế : - Trọng tải tàu : 6,000 DWT; - Chiều dài tàu : Lt = 119 (m); - Chiều rộng tàu : Bt = 16,1 (m); - Lƣợng dãn nƣớc : 8,000 (Tấn); - Mớn nƣớc đầy tải : 7,3 (m); - Mớn nƣớc không tải : 2,9 (m); 6. Tải trọng hàng hóa, thiết bị : - Cấp tải trọng : Cấp 2, q =3,0 (T/m2). 7. Thiết bị trên bến : - Cần trục bánh lốp, sức nâng 30 Tấn, áp lực chân lớn nhất P = 25 Tấn ; Ôtô H30SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 1
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƢỚC CƠ BẢN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KẾT CẤU BẾN 2.1 Xác định các kích thƣớc cơ bản của bến 2.1.1 Các cao trình bến a. Cao trình mặt bến (CTMB) Cao trình mặt bến lấy theo 2 tiêu chuẩn sau : Tiêu chuẩn thiết kế chính. +). CTMB = MNTB + a a – Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và quá trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn thiết kế. Ta lấy a = 2,0 (m). CTMB = 2,6 + 2= 4,6 (m). Tiêu chuẩn kiểm tra. +). CTMB = MNCTK + a a – Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và quá trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn kiểm tra. Ta lấy a = 1.0(m) CTMB = 4,5 + 1= 5,5 (m). Vậy ta chọn cao trình mặt bến bằng: CTMB = 5,5 (m) b. Chiều sâu trƣớc bến. Chiều sâu trƣớc bến là độ sâu nƣớc tối thiểu sao cho tàu cập bến không bị vƣớng mắc.Trong đó có kể đến mớn nƣớc của tàu khi chứa đầy hàng theo quy định và các độ sau dự phòng khác. Ta có công thức xác định độ sâu trƣớc bến nhƣ sau: H0 = Hct + Z4 (m). Trong đó : Hct - Là chiều sâu chạy tàu , Hct = T + Z0+ Z1+ Z2+ Z3 T = 7,3 (m). - Mớn nƣớc khi tàu chở đầy hàng. Z0 – Mức dự phòng cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hàng hóa lên tàu không đều và do hàng hóa bị xê dịch. Z1 - Độ dự phòng tối thiểu tính với an toàn lái tàu. Z2 –Độ dự phòng do sóng, theo bài ra trƣớc bến không có sóng. Z3 - Độ dự phòng về tốc độ tính tới sự thay đổi mớn nƣớc của tàu khi chạy so với mớn nƣớc của tàu khi neo đậu nƣớc tĩnh. SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 2
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Z4 – Độ dự phòng do sa bồi.  Xác định các độ dự phòng Z0, Z1, Z2, Z3, Z4. (Đƣợc lấy trong tiêu chuẩn 22-TCN-207-92 ) Z0 = 0.026 x Bt = 0,026 x 16,1 = 0,4186 (m). Z1 = 0.06 x T = 0,03 x 7,3 = 0,438 (m). Z2 = 0 (m). Z3 = 0,15 (m). Z4 = 0,5 (m).Ta có chiều sâu chạy tàu là: Hct = 7,3 + 0,4186 + 0,438 + 0,09 + 0,15 = 8,4 (m).Vậy ta có độ sâu trƣớc bến là : H0 = Hct + Z4 = 8,4 + 0,5 = 8,9 (m). c. Cao trình đáy bến (CTĐB).Cao trình đáy bến đƣợc xác định nhƣ sau: CTĐB = MNTTK - H0 CTĐB = 0,7 - 8,9 = -8,2 (m). - Chiều cao trước bến : H = 5,5 - (- 8,2) = 13,7 (m). 2.1.2 Chiều dài bến: Chiều dài tuyến bến đƣợc xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu Lt và khoảng cáchdự phòng d, theo công thức sau: Lb = L t + d Trong đó d đƣợc lấy theo bảng 1-3 / trang 18/ CTBC , lấy d = 15 (m). Suy ra : Lb = 119 + 15 = 134 (m). Chọn chiều dài bến Lb = 134 (m). Ta chia bến thành 3 phân đoạn, hai phân đoạn dài 46 (m).một phân đoạn dài 42 (m) 2.1.3 Chiều rộng bến Chiều rộng bến cầu tàu đƣợc xác định theo : Công nghệ bốc xếp trên bến. Dựa vào độ dốc ổn định mái dốc và chiều cao trƣớc bến. Với : B = m.H Trong đó: H - chiều cao trƣớc bến. H = 13,7 (m).SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 3
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY m - Độ dốc ổn định của mái đất dƣới gầm cầu tàu m = cotg ; chọn m= 2. => B = m x H = 3,0 x 13,7 = 27,4 (m) . Nhƣng do công nghệ thiết bị bốc xếp trên bến là Cần trục bánh lốp không cần chiềurộng bến quá lớn nên chọn : Chiều rộng bến B = 20 (m).2.2 Giải pháp kết cấu bến 2.2.1 Hệ kết cấu bến Công trình bến cầu tàu nói chung so với các loại bến mái nghiêng khác nhƣ : Trọng lực, tƣờng cừ, thì bến cầu tầu nổi bật với đặc điểm sau :Kết cấu nhẹ, ít tốn vật liệu,có nhiều cấu kiện đƣợc đúc sẵn cho nên thi công nhanh và khá dễ dàng. Ngoài ra bến cầu tầu cừ sau là giải pháp cho các kết cấu trên nền đất yếu,ổn định mái dốc kém và thiết kế bến cho tàu có tải trọng lớn. Chính vì thế với số liệu thiết kế cho ban đầu thì em chọn giải pháp bến cầu tầu cừ sau, kết cấu bệ là bản có dầm. 2.2.2 Phân đoạn bến - Với chiều dài bến là : Lb = 134 (m). - Vậy ta chia bến thành 3 phân đoạn ,hai phân đoạn bên ngoài dài 46 (m), một phân đoạn bên trong dài 42 (m). - Chọn 6 bích neo chạy suốt chiều dài bến - Các khe lún có bề rộng 3 cm. 2.2.3 Giả định kích thƣớc cọc, bản, dầm , cừ. a. Dầm Chọn hệ dầm ngang ,dọc đan nhau.với kích thƣớc nhƣ sau : - Kích thƣớc dầm dọc : bxh = 70x100 (cm) - Kích thƣớc dầm ngang : bxh = 70x100 (cm) b. Bản - Chọn chiều dày bản bê tông hb = 30 (cm) c. Cọc - Chọn cọc BTCT tiết diện 40x40 (cm). - Cọc đóng sâu vào lớp đất thứ 3,bƣớc cọc theo chiều ngang bến là 3,5 m, theo chiều dọc bến là 4,0 m - Đóng cọc sâu xuống lớp đất thứ 3. d. Cừ : Chọn cừ Larssen IV. - Chiều sâu chôn cừ chọn sơ bộ : Chôn cừ xuống hết lớp đất thứ 2, tức là tại cao trình (-15,2 m).SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 4
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY CHƢƠNG 3 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CẦU TÀU3.1 Giới thiệu khái quát về tải trọng tác động lên công trình bến Có rất nhiều tải trọng tác động lên công trình bến và chúng đƣợc quy về các dạng sau: TT thƣờng xuyên,TT tạm thời,TT đặc biệt.3.2 Tải trọng bản thânKết cấu bên trên của cầu tàu bao gồm bản , dầm dọc, dầm ngang và vòi voi đƣợc đổ liềnkhối với nhau. Tải trọng bản thân của kết cấu bến bao gồm tải trọng bản thân của bản, hệdầm dọc, dầm ngang và vòi voi.3.2.1 Tải trọng bản thân bản.Tải trọng bản thân của bản là tải trọng phân bố đƣợc xác định : qban = γbt .b.hTrong đó: b : Bề rộng dải bản tính toán.(b= 3,5 m) hb : Chiều dày giả định của bản (hb = 30cm). qban = 2,5.0,3.3,5 = 2,625 (T/m.)3.2.2 Tải trọng bản thân dầm ngang.Trọng lƣợng bản thân dầm ngang có dạng phân bố đều trên chiều dài, có giá trị trên mộtmét dài (trừ đi phần dầm nằm liền khối trong bản) là : qdn = 2,5.(1,0 – 0,3).0,7 = 1,225 T/m3.2.3 Tải trọng bản thân dầm dọc.Xét một đoạn dầm dọc có chiều dài 4,0 m nằm vuông góc và phân bố đều về 2 phía củamột dầm ngang bất kì. Tải trọng bản thân dầm dọc có dạng tải trọng tập trung đặt tạiđiềm giao nhau của dầm ngang và dầm dọc và đƣợc tính nhƣ sau. P1 = 2,5.( 1,0 – 0,3).0,7.(4,0 – 0,7) = 4,043 (T).3.2.4 Tải trọng bản thân vòi voi.Tải trọng bản thân vòi voi đƣợc tính một cách tƣơng đối theo các kich thƣớc đã chọn vàthiên về an toàn, có dạng tập trung đặt tại đầu dầm ngang và có giá trị. Pvv = 4,5 (T)3.3 Tải trọng do tàu.Theo 22TCN222 – 95 khi tính toán công trình thủy chịu tải trọng do tàu (vật nổi) cần xácđịnh :  Tải trọng do gió, dòng chảy và sóng tác động lên tàu.  Tải trọng tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình bến dƣới tác dụng của gió, dòng chảy và sóng gọi là tải trọng tựa tàu.  Tải trọng va khi tàu cập vào công trình bến. Tải trọng kéo vào dây neo khi gió, dòng chảy tác động lên tàu3.3.1 Tải trọng gió tác dụng lên tàuSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 5
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦYTheo mục 5.2/22TCN222-95 – trang 65, ta có thành phần ngang Wq (KN) và thành phầndọc Wn (KN) của lực gió tác dụng lên vật nổi phải xác định theo các công thức sau: Wq 73,6.10 5.Aq .Vq2 . q Wn 49, 0.10 5. An .Vn2 . nTrong đó: Aq, An – diện tích cản gió theo hƣớng ngang tàu và dọc tàu (m2) Vq, Vn – thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ gió có suất đảm bảo 2%, m/sec q , n- hệ số lấy theo bảng 26/22TCN222-95 - trang 65Kết quả tính toán tải trọng gió đƣợc thể hiện ở bảng sau:Bảng 3 Trƣờng hợp Aq An Vq Vn Wq Wn m2 m2 m/s m/s Ngang Dọc kN kN Đầy hàng 975 245 15 13 0,65 1 104,95 80,74 Không hàng 1470 310 15 13 0,65 1 158,23 121,733.3.2 Tải trọng dòng chảy tác dụng lên tàu. Theo mục 5.3/22TCN222 – 95 – trang 66, ta có thành phần ngang Qw (kN) và thànhphần dọc Nw (kN) của lực do dòng chảy tác dụng lên tàu đƣợc xác định theo công thức: Qw = 0,59.Al.Vl2 Nw = 0,59.At.Vt2Trong đó: Al , At – tƣơng ứng là diện tích chắn nƣớc theo hƣớng ngang và hƣớng dọc tàu, m2, đƣợc xác định theo các công thức sau : Al = T.Lw ; At = T.Bt (với Lw =107 m, Bt = 16,1 m) Vl, Vt – Thành phần ngang và thành phần dọc của vận tốc dòng chảy với suất đảm bảo 2%, m/s.Kết quả tính toán tải trọng dòng chảy đƣợc thể hiện trong bảng sau đây.Bảng 4Trƣờng hợp T Al At Vl Vt Qw Nw m m2 m2 m/s m/s kN kN Đầy hàng 7,3 781,1 117,5 0,5 2,2 115,21 335,53 Không hàng 2,9 310,3 46,7 0,5 2,2 45,76 133,353.3.3 Tải trọng tựa tàu.SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 6
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Theo mục 5.7/22TCN222 – 95 – trang 68, ta có trải trọng phân bố q (kN) do tàu neođậu ở bến tựa trên bến dƣới tác động của gió dòng chảy đƣợc xác định theo công thức: q = (1,1.Qtot)/LtxTrong đó: Qtot= (Wq + Qw) : lực ngang do tác động tổng hợp của gió, sóng, dòng chảy, kN. Ltx – Chiều dài đoạn tiếp xúc giữ tàu với công trình. Ta có: Lb = 134 (m) > Lw = 107 (m)Kết quả tính toán tải trọng tựa tàu đƣợc thể hiện trong bảng sau.Bảng 5 Trƣờng hợp Wq Qw Qtot Ltx q kN kN kN m kN/m Đầy hàng 104,95 115,21 220,16 44 5,50 Không hàng 158,23 45,76 203,99 32 7,013.3.4 Tải trọng va tàu khi tàu cập bến. Theo mục 5.8/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: khi tàu cập vào công trình bến cảng thìđộng năng va chạm của tàu Eq (kJ) đƣợc xác định theo công thức. D. 2 Eq . (kJ ) 2Trong đó: D – Lƣợng rẽ nƣớc của tàu tính toán. (Tấn) Thành phần vuông góc (với mặt trƣớc công trình) của tốc độ cập tàu, m/s. Tra theo bảng 29/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: với tàu biển có D = 8000 Tấn  = 0,138 m/s.  Hệ số phụ thuộc kết cấu công trình bến và loại tàu.Nếu tàu không chứa hàng hoặc tàu chỉ có nƣớc đối trọng thì giá trị giảm đi 15%. Theo bảng 30/22TCN222-95 – trang 70, tra với tàu biển cập vào bến cầu tàu liền bờ trên nền cọc có mái dốc dƣới gầm bến, ta có: o Khi tàu đầy hàng : o Khi tàu chƣa có hàng:Kết quả tính toán động năng va của tàu đƣợc thể hiện ở bảng sau:SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 7
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦYBảng 6 Trƣờng hợp D Eq Tấn m/s - kJ Đầy hàng 8000 0,138 0,55 41,89Nhận xét: Động năng khi tàu chở đầy hàng lớn hơn khi tàu không có hàng, do đó ta chỉtính giá trị động năng khi tàu chở đầy hàng. Eq = 41,89 (kJ)- Với Năng lƣợng biến dạng của thiết bị đệm tính đƣợc nhƣ trên,dựa vào Hình 9 - Phụ lục6/22TCN222-95 “Tiêu chuẩn thiết kế công trình bến cảng biển” dùng phƣơng pháp đồ thịta chọn loại đệm 800H với các đặc điểm nhƣ sau:+ Cấu tạo bằng cao su, μ=0,5.+ Dạng liên kết cứng+ Chiều dài tiêu chuẩn : L = 2,5 (m)+ Chiều cao giới hạn : 800 (mm).Vậy : - Tải trọng va tàu theo phƣơng vuông góc với mặt bến là: Fq = 160 kN. - Tải trọng va tàu theo phƣơng song song với mép bến: Fn = Fq = 0,5.160 = 80 kN.Bố trí đệm tàu tại các đầu dầm ngang, mỗi phân đoạn có 2 đệm tàu dọc tuyến mép bến.3.3.5 Tải trọng neo tàu. Theo mục 5.11/22TCN222 – 95 - trang 71,tải trọng kéo của các dây neo phải xác địnhbằng cách phân phối thành phần vuông góc với mép bến của lục Qtot (kN) cho các bichneo. Lực Qtot bao gồm cả lực cả gió và dòng chảy tác động lên một tàu tính toán. Lực neo S (kN) tác động lên một bích neo không phụ thuộc vào số lƣợng tàu buộc dây Qtotneo vào bích neo đó và đƣợc xác định theo công thức: S n.sin .cos Hình 1 :Trong đó: n – Số lƣợng bích neo chịu lực tra theo bảng 31/22TCN – 95 - trang 72, lấy n= 6SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 8
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY bích neo. - góc nghiêng của dây neo, đƣợc lấy theo bảng 32/22TCN222-95 – trang 73, nhƣ sau: Bảng 7 Loại tàu Vị trí bích neo Góc nghiêng của dây neo (độ) Đầy hàng Không hàng Tàu biển Tại mép bến 30 20 40Hình chiếu của lực S lên các phƣơng vuông góc với mép bến Sq, song song với mép bếnSn, và theo phƣơng thẳng đứng Sv đƣợc xác định theo công thức: Qtot Sq n Sn S . cos . cos Sv S . sin Lấy n =6Theo kết quả tính toán tải trọng do gió (bảng 5) và tải trọng do dòng chảy (bảng 6) tácđộng lên tàu theo phƣơng vuông góc với mép bến, ta có kết quả tính toán tải trọng neotàu đƣợc thể hiện ở bảng sau:Bảng 8 Trƣờng Qtot S Sn Sq Sv hợp kN Độ Độ kN kN kN kN Đầy hàng 220,16 30 20 78,09 63,55 36,69 26,70 Không 203,99 30 40 88,76 58,88 33,99 57,05 hàngNhận xét: Tải trọng neo khi tàu không hàng S= 88,76 kN 8,87 tấn lớn hơn tải trọng khitàu đầy hàng S= 78,09 kN 7,81 tấn, do đó dùng giá trị 8,87 tấn để chọn loại bích neođể neo tàu.Tra bảng 11.2/Công trình bến cảng – trang 354,chọn loại bích neo HW20 để bố trí trênbến. loại bích neo này có đặc điểm thể hiện ở bảng sau: Bảng 9SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 9
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦYLoại A B C D E F G H Số Lựcbích (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) hiệu căng bulông TấnHW20 598 838 838 635 305 456 305 64 7 203.4 Tải trọng sóng tác dụng lên cầu tàu Do công trình bến nằm trong bể cảng và đƣợc ngăn cách bởi hệ thống đê chắn sóng, dođó có thể coi trong bể cảng không có sóng.vì vậy tải trọng sóng tác dụng lên tàu trongtrƣờng hợp này bằng không.3.5 Tải trọng do hàng hóa và thiết bị Sơ đồ tải trọng khai thác trên bến Hình 2. q = 3T/m² 20 m3.6 Áp lực đất Áp lực đất tác dụng lên cừ đƣợc qui định theo (22TCN207-95). - σa = (q+∑ γi.hi) λa.k’ – C. λac - σp = (q+∑ γi.hi) λp.k – C. λpcTrong đó : - σa ,σp : Áp lực đất chủ động và bị động - γi, hi : Dung trọng và chiều dày lớp đất thứ i. - λa ,λp : Hệ số áp lực đất chủ động và bị động - λac ,λac : Hệ số áp lực đất chủ động và bị động có kể đến lực dính. - k’ ,k : Hệ số giảm áp lực đất chủ động và tăng áp lực đất bị động.(CTB cảng). Bỏ qua ma sát giữa cừ và đất tức là (∂=0) nên ta có công thức sau : λa = tan2(45° -υ/2) ; λp = tan2(45° + υ/2) λac = 2tan(45° -υ/2) ; λpc = 2tan(45° + υ/2) Bảng 10 : Áp lực đất chủ động lên tƣờng cừ CaoSTT trình hi(m) γi(T/m3) υi γi*hi(T/m2) Σγi*hi(T/m2) λai λaci Ci(T/m2) q(T/m2) σai(T/m2 1 5.5 0 1.8 24 0 0 0.422 1.299 0 3 1.265SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 10
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY 2 1.5 4 1.8 24 7.2 7.2 0.422 1.299 0 3 4.302 3 1.5 0 1.7 12 0 7.2 0.656 1.620 1.8 3 3.773 4 0.7 0.8 1.7 12 1.36 8.56 0.656 1.620 1.8 3 4.665 5 0.7 0 0.7 12 0 8.56 0.656 1.620 1.8 3 4.665 6 -11.2 11.9 0.7 12 8.33 16.89 0.656 1.620 1.8 3 10.128 7 -11.2 0 0.78 16 0 16.89 0.568 1.507 3.25 3 6.396 8 -15.2 4 0.78 16 3.12 20.01 0.568 1.507 3.25 3 8.168 Bảng 11 : Áp lực đất bị động lên tƣờng cừ CaoSTT trình hi(m) γi(T/m3) υi γi*hi(T/m2) Σγi*hi(T/m2) λpi λpci Ci(T/m2) q(T/m2) σpi(T/m 1 -3.1 0 0.7 12 0 0 1.525 2.470 1.8 0 4,446 2 -11.2 8.1 0.7 12 5.67 5.67 1.525 2.470 1.8 0 13,092 3 -11.2 0 0.78 16 0 5.67 1.761 2.654 3.25 0 18,611 4 -15.2 4 0.78 16 3.12 8.79 1.761 2.654 3.25 0 24,105 Từ bảng trên xác định đƣợc biểu đồ áp lực đất lên tƣờng cừ. - Chọn mực nƣớc thấp thiết kế làm mực nƣớc tính toán áp lực đất lên tƣờng cừ. - Xác định mặt phẳng ngang để xác định chiều dài tự do của cừ và tính áp lực đất bị động, chọn tại trung điểm mái nghiêng.(tại cao trình -3,1) - Kết quả tính toán áp lực đất lên cừ đƣợc thể hiện ở bảng 10 và 11. - Giải cừ theo phƣơng pháp đồ giải kết quả đƣợc thể hiện ở hình vẽ. Các bƣớc cơ bản của phƣơng pháp đồ giải : + Xây dựng biểu đồ áp lực đất + Quy đổi áp lực đất về các lực tập trung + Vẽ đa giác lực (theo một tỉ lệ độ dài với η) + Vẽ các đƣờng song song với các đƣờng thẳng nối tâm O tƣơng ứng ở đa giác lực  Đa giác dâyTừ đa giác dây và đƣờng nối khép kín của đa giác dây ta xác định đƣợc chiều sâu chôn cừtính toán. tp = t0 + Δt ≈ (1,1 ÷ 1,2).t0 theo (22TCN207-92)trong đó : t0 - chiều sâu chôn cừ tính theo đồ giải, tính từ mặt phẳng ngang đến giao điểmgiữa đƣờng khép kín với đa giác dây. t0 = 7,07 (m) - Ta có : tp = 1,2.t0 = 1,2.7,07 = 8,5 (m). Tổng chiều dài cừ là : Lcừ = tp + H0 = 8,5 + 7,8 = 16,3 (m). H0 : là khoảng cách từ mặt phẳng ngang đến điểm neo của cừ. Theo đồ giải : - Ra = 8,84 (T) - Momen lớn nhất của cừ là : Mcừ(max) = ymax .η = 1,44.10 = 14,4 (T.m)SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 11
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY + ymax = ymax1 = ymax2 = 1.44 (T) : tung độ max của đa giác dây. + η = 10 m : Tọa độ cực của đa giác lực CHƢƠNG 4 PHÂN PHỐI LỰC NGANG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG4.1. Xác định sơ bộ chiều dài tính toán của cọc Sơ đồ xác định chiều dài cọc tính toán sơ bộ. F E D C B A2 A1 Chiều dài tính toán của cọc đƣợc xác định nhƣ sau : ltt = l0 + .dTrong đó: lo – Là chiều dài tự do của cọc (là khoảng cách từ trục dầm tới mặt đất) là hệ số kinh nghiệm ở đây ta chọn = 7; Đƣờng kính cọc d = 0,4 mTa có bảng số liệu xác định chiều dài tính toán cọc sơ bộ nhƣ sau: Hàng cọc l0, (m) ltt, (m) A1 12,51 15,31SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 12
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY A2 11,29 14,09 B 10,02 12,82 C 8,25 11,05 D 6,47 9,27 E 4,70 7,5 Bảng 12Chiều dài tính toán của cừ đƣợc lấy tại điểm có mômen lớn nhất ,(điểm y1max) Lttcừ = 6,4 m4.2. Giải bài toán phân phối lực ngang4.2.1 Xác định tâm đàn hồi.Một phân đoạn bến cầu tàu gồm có 12 khung ngang, và 6 khung dọc trong đó khung dọccó độ cứng lớn hơn khung ngang. Do đó có thể tiến hành giải phân đoạn cầu tàu bằng bàitoán phẳng theo phƣơng ngang. Khung đƣợc chọn để giải bài toán phẳng là khung có Hi,max. Chọn hệ trục tọa độ ban đầu của phân đoạn bến đặt tại đầu cọc A1A2. Tọa độ tâm đàn hồiđƣợc xác định theo các công thức sau: H iy . xi H iy . yi xC yC H iy H ixTrong đó: H ix H iy ; - là tổng các giá trị phản lực do chuyển vị ngang đơn vị của các cọc trong phân đoạn cầu tàu theo phƣơng x và y. xi,yi - Tọa độ của đầu cọc thứ i đối với gốc tọa độ ban đầu. H ix . yi H iy .xi , - Mô men tổng cộng của các phản lực ứng với trục y và trục x. và H iy ở đầu cọc đơn B,C,D,E,F đƣợc tính nhƣ lực cắt Q Các phản lực ngang H ix gây ra do các chuyển vị đơn vị theo các công thức của cơ học kết cấu. xem các cọc đơn đƣợc ngàm chặt 2 đầu, tra bảng 6.6/Công trình bến cảng – trang 208. Ta có: 12 EJ H ix = H iy = Q= li3SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 13
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Trong đó: E - Modul đàn hồi của tiết diện cọc. Bê tông Mac 350 có E=2,9 .106 (T/m2). I – Mô men quán tính của tiết diện cọc, cọc tiết diện 40x40, có : I = 2,13.10-3 (m4). l – Chiều dài tính toán của cọc m. Do cọc của bến cầu tàu đƣợc ngàm vào nền đất có dạng mái nghiêng nên chiều dài tính toán của các hàng cọc dọc bến là khác nhau. Với hàng cọc chụm đôi : A Sin2 1 2 H iy K1Cos 2 2 K 2Cos 2 1 - Đối với cừ: Ta chuyển đổi cừ thành cọc tƣơng đƣơng, trong một bƣớc cọc chiều dài là 4m. ΣEIcừ = EIcọc ΣEIcừ = [10x21.10 x880.10 (180.10-3)/2] = 16632 (T.m2) 6 -6 Trong đó: Ecừ : Modul biến dạng đàn hồi của cừ. với Ecừ =21.106 (T/m2) Icừ :Mômen quán tính của cừ (larssen IV); Icừ = [Wcừ .(hcừ/2)] Trong đó : (Wcừ, hcừ) tra ở bảng 5.1 trang 123 CTBCảng H ix , Hiy ở đầu cọc đƣợc thể hiện ở bảng tính ở phần phụ lục.Kết quả tính toánKết quả tính toán H ix = 14016 (T) H iy = 36573 (T) H iy . X = 804601 (T.m) H ix .Y = 204095 (T.m)Từ đó ta tính đƣợc tọa độ tâm đàn hồi : Hiy .Xi H ix .Yi XC = = 22,0 (m) ; YC = =14,56 (m) Hiy H ixSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 14
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY y Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 100 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 100F 315E 350D X C(22,0 ;14,56) 350C 350B 350 xA o 2504.2.2 Xác định lực ngang lên đầu cọc a. Lực ngang là lực tựa tàuTải trọng tựa tàu có dạng phân bố đều trên đoạn chiều dài tiếp xúc giữa thân tàu và bến.xét cho một phân đoạn bến thì tải trọng tựa tàu có dạng phân bố đều trên toàn bộ chiềudài phân đoạn bến đó. Do đó ta tính lực tựa của tàu lên một bƣớc cọc. Lực tựa theo phƣơng X = 0 Lực tựa theo phƣơng Y = q.a = 0,701.4 = 2,804 (T) Trong đó : - q : lực tựa của tàu (theo bảng 5). - a : Bƣớc cọc theo phƣơng dọc bến. b. Lực ngang là lực neo tàuLực neo tàu tác động lên từng phân đoạn của cầu tàu thông qua lực căng dây neo. Thànhphần lực ngang của dây neo này là: Sq và Sn đã tính toán ở trên. Trong hai trƣờng hợp tàuđầy hàng và không hàng thì trƣờng hợp tàu đầy hàng có tải trọng neo lớn hơn do đó lấytải trọng neo trong trƣờng hợp này để tính toán. Xét hai trƣờng hợp neo tàu sau:SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 15
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY y y x C(22,0 ;14,56) x C(22,0 ;14,56) Trƣờng hợp 1 Trƣờng hợp 2 Ta sẽ tính toán cho TH2 với lực neo lớn hơn. Chuyển lực neo về tâm đàn hồi : ΣX = 2.Sn = 12,71 (T). ΣY = -2.Sq = -7,34 (T). Mo = -6,36 x (14,56 + 1,5 ) x 2 - 3,67 x (22 – 4) + 3,67 x 6 = -248,32 (T.m). Các thành phần chuyển vị : M0 υ 2 2 = -8,78 x 10-6 (rad) Hix .y i Hiy .x i Δx = (ΣX / ΣHix)= 9,05 x 10-4(m). Δy = (ΣY / ΣHiy) = -2,0 x 10-4 (m). Lực ngang phân bố theo cả 2 phƣơng cho cọc bất kì thứ i đƣợc xác định bằng các biểuthức : Hix = Hix .(Δx ± y i .υ). Hiy = Hiy .(Δy ± x i .υ). Trong đó x i , y i là tọa độ của cọc thứ i đối với hệ tọa độ mới có gốc tọa độ đặt tại tâmđàn hồi C. BẢNG PHÂN BỐ LỰC NEO TÀU LÊN CÁC KHUNG NGANG VÀ KHUNG DỌC THEO PHƢƠNG X Thứ A1 A2 B C D E F Tổng tự (T) (T) (T) (T) (T) (T) (T) (T)SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 16
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY 1 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 2 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 3 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 4 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 5 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 6 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 7 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 8 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 9 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 10 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 11 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.0521969 12 0.0214 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.160124 0.67292 1.052196 Tổng 0.2564 0.2564 0.42371 0.64139 1.05198 1.921485 8.07499 12.62636 Sai số = (12.71- (12.6264))*100%/(12.71)=0.65 % Bảng 14 BẢNG PHÂN BỐ LỰC NEO TÀU LÊN CÁC KHUNG NGANG VÀ KHUNG DỌC THEO PHƢƠNG YThứ A1 A2 B C D E F Tổng tự (T) (T) (T) (T) (T) (T) (T) (T) 1 -0.0066 -0.0066 -0.0002 -0.00038 -0.0006 -0.0012 -0.00522 -0.020856 2 -0.0404 -0.0404 -0.0015 -0.00231 -0.0039 -0.00738 -0.032 -0.12794 3 -0.0743 -0.0743 -0.0027 -0.00424 -0.0072 -0.01356 -0.05879 -0.235024 4 -0.1081 -0.1081 -0.004 -0.00617 -0.0105 -0.01974 -0.08558 -0.342109 5 -0.1419 -0.1419 -0.0052 -0.00811 -0.0137 -0.02592 -0.11236 -0.449193 6 -0.1758 -0.1758 -0.0064 -0.01004 -0.017 -0.03211 -0.13915 -0.556277 7 -0.2096 -0.2096 -0.0077 -0.01197 -0.0203 -0.03829 -0.16594 -0.663362 8 -0.2435 -0.2435 -0.0089 -0.0139 -0.0235 -0.04447 -0.19272 -0.770446 9 -0.2773 -0.2773 -0.0101 -0.01584 -0.0268 -0.05065 -0.21951 -0.87753 10 -0.3111 -0.3111 -0.0114 -0.01777 -0.0301 -0.05683 -0.2463 -0.984614 11 -0.345 -0.345 -0.0126 -0.0197 -0.0334 -0.06301 -0.27308 -1.091699 12 -0.3788 -0.3788 -0.0139 -0.02163 -0.0366 -0.06919 -0.29987 -1.198783Tổng -2.3123 -2.3123 -0.0846 -0.13206 -0.2237 -0.42234 -1.83053 -7.317833SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 17
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Sai số =(7.34 - 7.3178)*100%/7.34 = 0.3% Bảng 15 c. Lực ngang là lực va tàuTheo tính toán ở phần tải trọng va tàu,trên phân đoạn bến này ta bố trí 12 đệm tàu dọctheo tuyến mép bến.Tuy nhiên trƣờng hợp nguy hiểm nhất là khi toàn bộ năng lƣợng vatàu chỉ tập trung vào 1 đệm tàu nằm ở vị trí ngoài cùng của phân đoạn bến gây ra mô menlớn nhất đối với tâm đàn hồi C).Do đó ta sẽ đem trƣờng hợp này để phân phối lực va tàulên các đầu cọc của phân đoạn bến. Ta có tải trọng va tàu bao gồm 2 thành phần đã tính đƣợc ở trên là : -Thành phần vuông góc với tuyến mép bến: Fq = 16 (T). -Thành phần song song với tuyến mép bến: Fn = 8 (T). Sơ đồ phân phối lực va tàu lên các đầu cọc của phân đoạn bến nhƣ hình vẽ dƣới đây. Y X C(22,0 ;14,56)Chuyển các thành phần lực va về tâm đàn hồi ta có: ΣX = Fn = - 8 (T) ΣY = Fq = 16 (T). Mo = 8 x (14,56 + 2,5) + 16 x 22 = 488,48 (T.m) Các thành phần chuyển vị: M0 υ 2 2 = 1,73 x 10-5(rad) Hix .y i Hix .x iSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 18
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY X Δx = = -5,7 x 10-4 (m) Hix Y Δy = = 4,37 x 10-4 (m). Hix Lực ngang phân bố theo cả 2 phƣơng cho cọc bất kì thứ i đƣợc xác định bằng các biểuthức : Hix = Hix .(Δx ± y i .υ). Hiy = Hiy .(Δy ± x i .υ). Trong đó x i , yi là tọa độ của cọc thứ i đối với hệ tọa độ mới có gốc tọa độ đặt tại tâmđàn hồi C. BẢNG PHÂN BỐ LỰC VA TÀU LÊN CÁC KHUNG NGANG VÀ KHUNG DỌC THEO PHƢƠNG X Thứ A1 A2 B C D E F Tổng tự (T) (T) (T) (T) (T) (T) (T) (T) 1 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 2 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 3 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 4 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 5 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 6 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 7 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 8 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 9 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 10 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 11 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 12 -0.0170 -0.0170 -0.0268 -0.0386 -0.0597 -0.1020 -0.4006 -0.6616 Tổng -0.2040 -0.2040 -0.3219 -0.4627 -0.7160 -1.2241 -4.8069 -7.9397 Sai số = (8- (7.93974))*100%/(8) = 0.75 % Bảng 16 BẢNG PHÂN BỐ LỰC VA TÀU LÊN CÁC KHUNG NGANG VÀ KHUNG DỌC THEO PHƢƠNG YSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 19
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Thứ A1 A2 B C D E F Tổng tự (T) (T) (T) (T) (T) (T) (T) (T) 1 0.05434 0.05434 0.00199 0.00310 0.00526 0.00993 0.04302 0.17197 2 0.12101 0.12101 0.00443 0.00691 0.01171 0.02210 0.09580 0.38297 3 0.18768 0.18768 0.00686 0.01072 0.01815 0.03428 0.14858 0.59396 4 0.25436 0.25436 0.00930 0.01453 0.02460 0.04646 0.20136 0.80496 5 0.32103 0.32103 0.01174 0.01833 0.03105 0.05864 0.25414 1.01596 6 0.38770 0.38770 0.01418 0.02214 0.03750 0.07081 0.30692 1.22696 7 0.45437 0.45437 0.01662 0.02595 0.04395 0.08299 0.35970 1.43795 8 0.52105 0.52105 0.01906 0.02976 0.05040 0.09517 0.41248 1.64895 9 0.58772 0.58772 0.02149 0.03356 0.05685 0.10735 0.46526 1.85995 10 0.65439 0.65439 0.02393 0.03737 0.06330 0.11952 0.51804 2.07095 11 0.72106 0.72106 0.02637 0.04118 0.06975 0.13170 0.57082 2.28194 12 0.78774 0.78774 0.02881 0.04499 0.07620 0.14388 0.62360 2.49294 Tổng 5.05245 5.05245 0.18477 0.28855 0.48872 0.92282 3.99970 15.98947 Sai số =(16 - 15.9894)*100%/16 = 0.0004% Bảng 17Nhận xét: khung ngang số 12 chịu lực va lớn nhất.4.3. Tổng hợp lực ngang tác dụng lên các khung dọc và ngang của cầu tàu TỔNG LỰC NGANG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG VÀ KHUNG DỌC THEO PHƢƠNG X VÀ Y Phƣơng Phƣơng X Yhàng Lực neo Lực va Lực Lực neo Lực va Lực tựa Tổng Tổng cọc (T) (T) tựa(T) (T) (T) (T) 1 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.2429 0.33967 2.6862 2.78297 2 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.3096 0.52018 2.6862 2.89678 3 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.3763 0.70068 2.6862 3.01058 4 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.4430 0.88119 2.6862 3.12439 5 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.5097 1.0617 2.6862 3.23820 6 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.5765 1.2422 2.6862 3.35190 7 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.6432 1.42271 2.6862 3.46571SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 20
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY8 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.7099 1.60322 2.6862 3.579529 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.7766 1.78372 2.6862 3.6933210 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.8433 1.96423 2.6862 3.8071311 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.9100 2.14474 2.6862 4.9209412 0.99287 -0.5394 0 0.45347 -0.9767 2.32523 2.6862 4.03473 Bảng18 Kết luận : khung ngang số 12 là khung ngang nguy hiểm nhất. CHƢƠNG 5: PHÂN TÍCH KẾT CẤU BẾN CẦU TÀU5.1. Các tổ hợp tải trọng5.1.1. Các phƣơng án tải trọng Tải trọng tác dụng lên bến bao gồm 3 loại: - Tải trọng thƣờng xuyên : tải trọng bản thân công trình, lực neo cừ. - Tải trọng tạm thời dài hạn : Tải trọng hàng hóa và thiết bị công nghệ trên bến. - Tải trọng tạm thời ngắn hạn bao gồm : Tải trọng neo tàu, tải trọng va tàu, tải trọng tựa tàu. Tổ hợp tải trọng bao gồm tổ hợp cơ bản và tổ hợp tải trọng đặc biệt. Tuy nhiên trong phạm vi đồ án này ta chỉ xét đến tổ hợp tải trọng cơ bản. Các tổ hợp tải đƣợc trình bày trong bảng sau : Bảng 19 : Các tổ hợp tải trọng Tổ Tổ Tổ Các loại tải trọng hợp 1 hợp 2 hợp 3 Tải trọng bản thân(bản, dầm dọc, dầm X X X ngang,vòi voi) Tải trọng hàng hoá, thiết bị công nghệ X X X Tải trọng do neo cừ X X X Tải trọng neo tàu X Tải trọng va tàu X Tải trọng tựa tàu XSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 21
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Tổ hợp 4 = Even (Tổ hợp 1 , Tổ hợp 2 , Tổ hợp 3)5.1.2. Các tổ hợp tải trọng a. Tải trọng bản thân (bản, dầm dọc, dầm ngang, vòi voi),tải trọng hàng hóa thiết bị , tải trọng do neo cừ, tải trọng do neo tàu. 250 350 350 350 350 315 Pvv = 7 (T) Pdd = 4,043 (T) qhh= 12 (T/m) qdn= 1,225 (T/m) qban = 2,625 (T/m) Pneo tau = 1,2 (T) Ra = 35,36 (T) F E D C B A2 A1 b. Tải trọng bản thân (bản, dầm dọc, dầm ngang, vòi voi),tải trọng hàng hóa thiết bị , tải trọng do neo cừ, tải trọng do va tàu.SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 22
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY 250 350 350 350 350 315 Pvv = 7 (T) Pdd = 4,043 (T) qhh= 12 (T/m) qdn= 1,225 (T/m) qban = 2,625 (T/m) Pvatau = 2,49 (T) Ra = 35,36 (T) F E D C B A2 A1 c. Tải trọng bản thân (bản, dầm dọc, dầm ngang, vòi voi),tải trọng hàng hóa thiết bị , tải trọng do neo cừ, tải trọng do tựa tàu. 250 350 350 350 350 315 Pvv = 7 (T) Pdd = 4,043 (T) qhh= 12 (T/m) qdn= 1,225 (T/m) qban = 2,625 (T/m) Ptua tau = 2,804 (T) Ra = 35,36 (T) F E D C B A2 A1SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 23
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY5.2. Tóm tắt phƣơng pháp tính - Với giả thiết cọc đều là cấu kiện mềm ,chuyển vị ngang của các nút là nhƣ nhau , Antonov dựa vào quy luật phân bố momen, viết hệ phƣơng trình chính tawcscho một sơ đồ phẳng bất kì mà hệ cơ bản. Nếu hệ có nút thì sẽ có n= m+1 hệ phƣơng trình chính tắc có n ẩn số ; ; 7 6 5 4 3 2 15.3. Hệ phƣơng trình chính tắc : ; ; ; ; ; : + + + + + + + =0 + + + + + + + =0 + + + + + + + =0 + + + + + + + =0 + + + + + + + =0 + + + + + + + =0 + + + + + + + =05.4. Phân tích kết cấu bằng phần mềmSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 24
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦYTiến hành giải cầu tàu nguy hiểm nhất đã xác định đƣợc sau khi phân bố lực ngang vớicác tổ hợp tải trọng ở trên bằng phần mềm SAP 2000. Mmax (Tm) Mmin (Tm) Qmax (T) Qmin (T) Nmax (T) Nmin (T) ngang 22,75 -67,03 42,15 -46,63 -2,8 -24,58 Dầm dọc 24,73 -25,1 40,45 -40,43 -0,53 -1,16 16,69 -17,35 4,54 -0,53 -20,34 -111,7 CHƢƠNG 6: TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN CẦU TẦU6.1. Cọc6.1.1. Tính toán chiều dài cọca. Sức chịu tải của cọc tính theo đất nền PghĐƣợc xác định theo công thức : Pđ , Fs = 1,4 ( với cọc chịu nén ). FsPgh = m.( 1.Ra.Fc + 2. ui. i.li)Trong đó:m: Hệ số điều kiện làm việc, lấy m = 1. 1,Hệ số kể đến ảnh hƣởng của phƣơng pháp hạ cọc. Ở đây dùng phƣơng pháp đóng 2:ép cọc nên lấy 1 = 2 = 1.Ri : Sức kháng đầu mũi của lớp đất thứ i ngay mũi cọc.Fc,ui :Diện tích và chu vi tiết diện cọc. Fc = 0,16 (m2) , ui = 1,6(m). i: Cƣờng độ ma sát thành bên của lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc.(Dựa vào độsệt và chiều sâu chôn cọc)Tính toán sức chịu tải của cọc từ chiều sâu ngàm giả định. Giả thiết cọc đóng vào lớp đất3. Chiều dài cọc chọn là 22 m, chia làm 2 đoạn.Cao trình mũi cọc là -18,2 m. Nhận thấycọc mép bến có chiều sâu cắm trong đất là nhỏ nhất nên ta dùng để tính toán sức chịu tảicủa cọc (thiên về an toàn ).Đặc trƣng của các lớp đất :SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 25
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Lớp Chiều dày Loại đất , T/m3 c, T/m2 đất h( m) Cát pha hạt mịn lẫn 1 16,7 120 1.7 1,8 bùn sét (B=0,77) Sét pha dẻo mềm 2 4 160 1,78 3,25 (B= 0,55) Sét pha dẻo cứng 3 đến nửa cứng Rất dày 180 1,85 3,85 (B=0,23) Bảng 21 Kết quả tính toán sức chịu tải cho trong bảng sau : Lớp đất Loại đất li (m) i (T/m2) ui. i.li (T) 1 Cát pha lẫn bùn sét 11,33 1.5 27,19 2 Sét pha dẻo mềm 4 3 19,20 3 Sét pha dẻo cứng 2 8,0 25,6 đến nửa cứng Bảng 22Σ ui.τili = 27,19 + 19,20 + 25,6 = 71,99 (T)Cọc cắm vào lớp 3 ở độ sâu - 18,2 m , Ra = 600 (T) Pgh = 1 x ( 1 x 0.16 x 600 + 1 x 71,99) = 168 (T) Pđ = (Pgh/Fs) = 168/1,4 = 120 (T) > Nmin = 111,7 T .  Chiều dài cọc chọn là 22 mđảm bảo sức chịu tải của cọc.b. Tính toán cọc trong quá trình thi công.Cọc chiều dài 22 m , chia làm 2 đoạn cọc.Mỗi đoạn dài 11 m +Cọc trong quá trình cẩu lắp 1 móc cẩu:SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 26
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY p aSơ đồ làm việc của cọc trong quá trình cẩu lắp có thể xem là dầm đơn giản có gối tựa tạiđiểm móc cẩu và điểm tiếp xúc với đất. q a m1 m1Điểm đặt móc cẩu đƣợc xác định sao cho mômen dƣơng lớn nhất tại giữa nhịp bằng trị sốmômen âm lớn nhất tại gối trong quá trình cẩu lắp.Theo giáo trình Nền và Móng của tácgiả Lê Đức Thắng thìa = 0.294xL = 0.294x11 = 3.234 (m).Tải trọng tác dụng lên cọc là tải trọng bản thân cọc có dạng phân bố đều trên chiều dàiđoạn cọc.Giá trị tải trọng này đƣợc xác định nhƣ sau:q = n . . Fc = 1,5 . 2,5 . 0,42 = 0,6 (T/m).Khi đó mômen lớn nhất trên chiều dài cọc là: q. a 2 0,6. 3,234 2 M1 = 3,137 Tm 2 2Lực cắt lớn nhất: Q1.max = q.a = 0.6 x 3,234 = 1,94 (T) +Trường hợp cẩu lắp 2 móc cẩu và vận chuyển cọc:SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 27
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY p b bSơ đồ làm việc của cọc trong quá trình vận chuyển cọc có thể xem là dầm đơn giản có gốitựa tại 2 điểm móc cẩu. q b m2 m2Điểm đặt móc cẩu đƣợc xác định sao cho mômen dƣơng lớn nhất tại giữa nhịp bằng trị sốmômen âm lớn nhất tại gối trong quá trình cẩu lắp.Theo giáo trình Nền và Móng của tácgiả Lê Đức Thắng thìb = 0.207xL = 0.207x11 = 2,277 (m).Khi đó mômen lớn nhất trên chiều dài cọc là: q. a 2 0,6. 2,277 2 M2 = 1,55 T .m 2 2Lực cắt lớn nhất: Q2.max = q.b = 0,6 x 2,277 = 1,366 (T).Nhận thấy : M1 > M2 Nội lực trong cọc tƣơng ứng với trƣờng hợp cẩu lắp 1 móc cẩunguy hiểm hơn, dùng giá trị nội lực này để tính toán cọc trong giai đoạn thi công.Mmax = M1 = 3,137 (T.m)Qmax = Q1 = 1,94 (T) Cốt thép của cọc đƣợc tính toán theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN4116-85. Sơ đồ tính : Cọc đƣợc tính trong trƣờng hợp thi công cẩu lắp, khi tính toán đƣợc xem nhƣ cấu kiện BTCT chịu mô men uốn thuần túy.SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 28
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Nội lực tính toán : Mmax = M1 = 3,137 (Tm) Qmax = Q1 = 1,94 (T)c. Trong quá trình khai thác công trình Dựa vào phân tich kết cấu bằng phần mềm  Mmax = -17,35(T.m) ; Mmin = 16,69(T.m) Tính toán cốt thép cho các cấu kiện Chọn : kn – hệ số bảo đảm , kn = 1.2 (đối với công trình cấp II) nc – hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp cơ bản nc = 1.0 (Đối với tổ hợp cơ bản) mb – hệ số điều kiện làm việc của bê tông , mb = 1.15 Rb – Cƣờng độ chịu nén của bê tông và cốt thép , Rn = 170 KG/cm2 Rs – cƣờng độ chịu kéo của cốt thép. Rs = 2800 KG/cm26.1.2. Tính toán cốt thép cọc a. Tính cốt thép dọc - Cọc vuông có kích thƣớc a x a (40x40 cm) Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép tiết diện là : a= 5 (cm)  h0 = 40 - 5 = 35 (cm) =5 cọc = 40-5 = 35 : = 0,65 ;= 0,414 = = 0,04 < = 0,414 : = 0,5. = 0,5. = 0,979 = 2(1-0,9774) = 0,041 : = = = 4,1 (cm2)Dự định chọn 3ф18 có Fa = 7,63 (cm2) Fa 7,63Hàm lƣợng cốt thép : = 100 % = 0.55 % > min = 0.05% bh0 40 35SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 29
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY :TCVN4116-85 nhƣ sau: = k. .7. : =1 =1 = 1,3 = ) = - = - =0 (d = 18mm) ; = 2,1. kG/cm² :M = 3,137 T.m; d=18mm; Fa= 7,63 cm²; =35cm ; =0,55%; =0,041; = 35-0,041.35/2= 34,28 cm; = = 1199 kG/cm² : =1.1,3.1. 7(4-100.0,55%) = 0,076 mm < = 0,08mm .Vậy chọn 3ф18 là thỏa mãn bề rộng vết nứt. b. Tính toán cốt đai Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông : Theo “Kết cấu bê tông cốt thép” , điều kiện để không phải tính cốt thép ngang là : kn.nc.Q ≤ mb . Qb với Qb = 0,6.Rk.b.h0SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 30
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Cốt thép dọc bố trí nhƣ trên  a = 5 + 1,8/2= 5,94 cm  h0 = 40-5,9 = 34.1 cm kn.nc.Q = 1.25 x 1 x 4,54 = 5,675 (T) mb . Qb = 1.15 x 0.6 x 17 x 40 x 34,1 = 15999 KG = 15,99 (T) kn.nc.Q < mb . Qb  Bê tông đủ khả năng chịu cắt, không cần tính cốt đai. Do đó ta đặt cốt đai theo yêu cầu cấu tạo : Chọn đai 8 , khoảng cách giữa các đai h 400 xác định nhƣ sau : hcọc =400 mm < 450 mm a = min ;150 = ;150 = 150 2 2 Chọn a=150 mm.  Cốt thép đai là : 8 a 150. c. Tính toán thép làm móc cẩu : Thép dùng làm móc cẩu thuộc nhóm AI có Ra = 2100 kG/cm2 Lực kéo trong trƣờng hợp cẩu lắp : Fk = q.l q. l 0,6.11  Lực kéo trong một nhánh là : Fk 3,3 T 2 2 Fk 3,3 Diện tích cốt thép móc cẩu : Fa 1,17 cm 2 Ra 2800 Chọn thép móc cẩu 18 có Fa = 2,54 18Øa150 50 6Ø18 400 50 300 50 300 50 400SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 31
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY6.2. Tính bản sàn cầu tàu : Để tính cốt thép cho bản , ta xét một dải bản có bề rộng 1 m .Dải bản đƣợc tính nhƣ mộtcấu kiện chịu uốn có tiết diện hình chữ nhật với bề rộng 1m .6.2.1. . : = 6 (T/m²) : : = 1,3.6 = 7,8 (T/m²) : = 1,05.(0,3.2,5) = 0,787 (T/m²) :q= + = 7,8 +0,787 = 8,58 (T/m²) . Ta : = = = 1,18 1 2 L02 = 3,3 (m) M I F M I M1 L01 = 2,8 (m) M II M2 M II M1 E M I MI M II M II M 2 :SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 32
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY = (*) : =2 ; = 1,5; = 1,5; ; : = (2. +1,5 +1,5 ).3,3+(2.0,5 +0,75 +0,75 ).2,8 39,8 = 23,5  = 1,69 (kN.m) = 1,69 T.m; = 0,85 T.m = = 2,54 T.m; = = 1,28 T.m : 2,54 T.m 2,54 T.m 1,69 T 2,8 m6.2.2. 1m =5 =30-5=25 : = 0,588; =0,414 Theo phƣơng cạnh ngắn = = 0,029 < = 0,414SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 33
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY : = 0,5. = 0,5. = 0,985 = 2(1-0,985) = 0,029 < = 0,588 : = = = 4,58. (m²) =4,58 cm² 5 16 ( = 10,05 cm² ) = 100 = 100 = 0,402 > = 0,05% :TCVN4116-85 nhƣ sau: = k. .7. : k: =1 =1 = 1,3 = :l ) = - = - =0 (d = 16 mm) ; = 2,1. kG/cm² :M = 2,54 T.m; d=16mm; Fa= 10,05cm²; = 25cm ; =0,4 %; =0,029; =25-0,029.25/2=24,63 cm; = = 1023,22 kG/cm² : =1.1,3.1. 7(4-100.0,4 %) = 0,064mm < = 0,08mmSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 34
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY . 16a200 Theo phƣơng cạnh dài 1,28 T.m 1,28 T.m 0,85 T 3,3 m = = 0,015 < = 0,414 : = 0,5. = 0,5. = 0,992 = 2(1-0,992) = 0,016 < = 0,588 : = = = 2,30. (m²) =2.30 cm² 4 16 ( = 8,04 (cm² ) = 100 = 100 = 0,32 > = 0,05% :TCVN4116-85 nhƣ sau: = k. .7. : =1 =1SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 35
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY , = 1,3 = ) = - = - =0 (d = 16 mm) ; = 2,1. kG/cm² :M = 1,28 T.m; d=16mm; Fa= 8,04 cm²; = 25cm ; =0,32 %; =0,016; =25-0,016.25/2=24,8 cm; = = 641,9 kG/cm² : =1.1,3.1. 7(4-100.0,32 %) = 0,041 mm < = 0,08mm . 16a250 Ø16a200 2 Ø16a250 1 20 30 Ø16a250 1 70 70 3506.3. Tính cấu kiện dầmSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 36
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY =0,6 ; =0,424; hệ số = 0,9 ;Rb = 1,7 T6.3.1. Tính cốt thép dọc cho dầm ngang : - Cốt thép của dầm đƣợc tính toán theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN4116-85. - Sơ đồ tính : Dầm ngang khi tính toán đƣợc xem nhƣ dầm liên tục tục đặt trên các gối tựa là các cọc. Nội lực tính toán : Mmax(T.m) Mmin(T.m) Qmax(T) Qmin(T) 22,75 -67,03 42,15 -46,63 a. Tính toán cốt thép chịu momen âm - Dầm ngang là cấu kiện chịu uốn có tiết diện hình chữ nhật có kích thƣớc bxh (70x100 cm) Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép tiết diện là : a= 5 (cm) h0 = 100- 5 = 95 (cm) - : (I) : ( ) = ; r = r.(1-0,5 r ) ; Bê tông cấp độ bền 30 , cốt thép nhóm AII , tra bảng 17 – tiêu chuẩn bê tông cốt thép thuỷ công 4116-85 ta đƣợc r = 0.6  r = r.(1-0,5 r ) = 0,6.(1-0,5.0,65) = 0,438 => = : =  = = 0,068 < r= 0,438 (Thỏa mãn điều kiện)SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 37
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY (I) : = = = 28,38 (cm2) : = 100% = 0,42 % > = 0,05% Tính toán sự hình thành và mở rộng vết nứt :Chọn lại thép dọc: chọn 11ф28 : = 100% = 1,02 % > = 0,05% Theo tiêu chuẩn 4116 – 85, chiều rộng vết nứt aT vuông góc với trục dọc dầm đƣợc xácđịnh theo công thức sau : a 0 aT k.C g . . .7.(4 100 ). d (mm) Ea Trong đó : k : Hệ số kể đến tính chất chịu lực của cấu kiện, với cấu kiện chịu uốn k = 1 Cg : Hệ số xét đến tính chất của tải trọng tác dụng , với tải trọng thƣờng xuyên và tải trọng tạm thời là 1.2. : Hệ số kể đến loại thép sử dụng , với cốt thép thanh AII có gờ lấy là 1 a : Ứng suất trong cốt thép chịu kéo không kể đến cƣờng độ bê tông vùng chịu kéo của mặt cắt , với cấu kiện chịu uốn thì a xác định theo công thức : M a , với Z là cánh tay đòn nội lực, lấy theo kết quả tính toán mặt cắt về Fa .Z độ bền , Z = h0 – .h0/2 Z = 95 – 0,07.95/2 = 91,6 cm 67 ,03 10 5  a= 1081 kG / cm 2 67 ,65 91,9 0 =0 : Ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do sự trƣơng nở của bê tông, với kết cấu khôSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 38
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Ea : Mô đun đàn hồi của thép , Ea = 2,1.106 (kG/cm2 ) : Hàm lƣợng cốt thép trong tiết diện , = 7,4.10-3 d : Đƣờng kính cốt thép d = 28 mm Thay số ta đƣợc : 1081 0 at = 1 1.3 1 7 (4 100 1,02%) 28 mm = 0,074 < 0,08 mm 2.1 10 6 Chọn 10ф 28 là hợp lý. b. Tính cốt thép khi dầm chịu momen dương => : =  = = 0,022 < r= 0,438 (Thỏa mãn điều kiện) (I) : = = = 9,29 (cm2) : = 100% = 0,14% > = 0,05% Tính toán sự hình thành và mở rộng vết nứt : Chọn lại thép dọc: chọn 7ф25 Theo tiêu chuẩn 4116 – 85, chiều rộng vết nứt aT vuông góc với trục dọc dầm đƣợc xác định theo công thức sau : a 0 aT k.C g . . .7.(4 100 ). d (mm) Ea 22 ,75 10 5  a= 720 kG / cm 2 34 ,36 92 Thay số ta đƣợc : 720 0 at = 1 1.2 1 7 (4 100 0.14%) 25 mm = 0,055 < 0,08 mm 2.1 10 6SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 39
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Chọn 7ф25 là hợp lý. c. Tính toán cốt đai Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông : Theo “Kết cấu bê tông cốt thép”, điều kiện để không phải tính cốt thép ngang là : kn.nc.Q ≤ mb . Qb với Qb = k1.Rb.b.h0 (k1=0.6 đối với dầm) Cốt thép dọc bố trí nhƣ trên a = 5 + 2,8/2 = 6,4 cm  h0 = 100 – 6,4 = 93.6 cm kn.nc.Q = 1,2 x 1 x 46,63 = 58,29 (T) mb . Qb = 1,15 x 0.6 x 170 x 0,7 x 0,936 = 76,85 (T) kn.nc.Q < mb . Qb  Bê tông đủ khả năng chịu cắt, không cần tính cốt đai. Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm : Theo “Kết cấu bê tông cốt thép” : Công thức kiểm tra : kn.nc.Q ≤ k0 .mb .Rn.b.h0 k0=0.35 : bê tông mác ≤ 400 k0 .mb . Rn.b.h0 = 0.35x1.15x170x0,7x0.936 = 345.031 (T) kn.nc.Q = 25.1 T ≤ k0 .mb . Rn.b.h0  Bê tông bụng dầm không bị phá hoại bởi ứng suất nén chính. Do đó ta đặt cốt đai theo yêu cầu cấu tạo : Chọn đai 12 , khoảng cách giữa các đai h 1000 xác định nhƣ sau : hdầm = 1000 mm > 450 mm a min ;500 333,3 3 3  Đặt cốt thép đai : 10 a 200.SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 40
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY 11Ø28 1 300 Ø10a200 5 2Ø14 4 1000 7Ø25 2 Ø10a200 Ø10a200 3 50 600 50 700 Bố tri cốt thép cho dầm ngang6.3.2. Tính cốt thép dọc cho dầm dọc Mmax(T.m) Mmin(T.m) Qmax(T) Qmin(T) 24,73 -25,1 40,45 -40,43Do giá trị Momen âm và dƣơng có trị tuyệt đối sấp xỉ bằng nhau nên ta chỉ tính cho 1trƣờng hợp.Lấy trƣờng hợp Mmin = -25,1 (T.m) Tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp tính cốt thép cho dầm ngang ta có: => : =  = = 0,025 < r= 0,438 (Thỏa mãn điều kiện) (I) : = = = 10,68 (cm2)Chọn 6ф25 ; Fa = 29,45 (cm2).SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 41
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY : = 100% = 0,44% > = 0,05% Tính toán sự hình thành và mở rộng vết nứt :Chọn lại thép dọc: chọn 6ф25 Theo tiêu chuẩn 4116 – 85, chiều rộng vết nứt aT vuông góc với trục dọc dầm đƣợc xác định theo công thức sau : a 0 aT k.C g . . .7.(4 100 ). d (mm) Ea Trong đó : k : Hệ số kể đến tính chất chịu lực của cấu kiện, với cấu kiện chịu uốn k = 1 Cg : Hệ số xét đến tính chất của tải trọng tác dụng , với tải trọng thƣờng xuyên và tải trọng tạm thời là 1.2. : Hệ số kể đến loại thép sử dụng , với cốt thép thanh AII có gờ lấy là 1 a : Ứng suất trong cốt thép chịu kéo không kể đến cƣờng độ bê tông vùng chịu kéo của mặt cắt , với cấu kiện chịu uốn thì a xác định theo công thức : M a , với Z là cánh tay đòn nội lực, lấy theo kết quả tính toán mặt cắt về Fa .Z độ bền , 25 ,1 10 5  a= 927 ,41 kG / cm 2 29 ,45 91,9 0 = 0 : Ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do sự trƣơng nở của bê tông, với kết cấu khô Ea : Mô đun đàn hồi của thép , Ea = 2,1.106 (kG/cm2 ) : Hàm lƣợng cốt thép trong tiết diện , = 0,44% d : Đƣờng kính cốt thép d = 25 mm 927,41 0 at = 1 1.3 1 7 (4 100 0.44%) 25 mm = 0,071 < 0,08 mm 2.1 10 6SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 42
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Chọn 6ф 25 là hợp lý. a. Tính toán cốt đai Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông : Theo “Kết cấu bê tông cốt thép”, điều kiện để không phải tính cốt thép ngang là : kn.nc.Q ≤ mb . Qb với Qb = k1.Rb.b.h0 (k1=0.6 đối với dầm) Cốt thép dọc bố trí nhƣ trên a = 5 + 2,5/2 = 6,25 cm  h0 = 100 – 6,25 = 93.75cm kn.nc.Q = 1,2 x 1 x 40,45 = 50,56 (T) mb . Qb = 1,15 x 0.6 x 170 x 0,7 x 0,9375 = 76,97 (T) kn.nc.Q < mb . Qb  Bê tông đủ khả năng chịu cắt, không cần tính cốt đai. Do đó ta đặt cốt đai theo yêu cầu cấu tạo : Chọn đai 12 , khoảng cách giữa các đai h 1000 xác định nhƣ sau : hdầm = 1000 mm > 450 mm a min ;500 333,3 3 3  Đặt cốt thép đai : 10 a 200. 6Ø25 1 300 2Ø14 3 Ø10a200 5 1000 6Ø25 2 Ø10a200 4 50 600 50 700 Bố trí cốt thép cho dầm dọcSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 43
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY6.4. Tính toán dầm vòi voi : Dầm vòi voi là dầm lắp ghép. Dầm vòi voi cấu tạo gồm 2 phần : Phần trên có chiều cao bằng chiều cao dầm ngang mở rộng, phần phía dƣới tiết diện thu nhỏ dần từ bề rộng 1m xuống 0.3m,cao 1,25 m. Dầm vòi voi chịu tác dụng của lực va tàu và tựa tàu.Phần trên của dầm vòi voi liên kết với dầm ngang,truyền tải trọng vào dầm ngang và chủ yếu là lực nén nên không cần tính toán mà chỉ tính toán với phần dầm bên dƣới nhƣ dầm côngxon chịu uốn dƣới tác dụng của lực tựa tàu và lực va tàu. Ở đây ta tính toán cho trƣờng hợp dầm vòi voi chịu tác dụng của lực tựa tàu F = 2,3 T và thành phần lực va vuông góc với mép bến Fq = 2,49 T.  Trường hợp chịu lực tựa tàu : Lực tác dụng lên dầm trong trƣờng hợp tựa là : F = 2,3 T Thiên về an toàn ta xem nhƣ lực này đặt tại đầu dầm, khi đó mô men tại mép ngàm là : M = 2,3 x 1.5 = 3,45 ( T.m )  Trường hợp chịu lực va tàu : Lực tác dụng lên dầm là : F = 2,49 T Thiên về an toàn ta xem nhƣ lực này đặt tại mép dầm , khi đó mô men tại mép ngàm là : M = 2,49 x 1.5 = 3,73 TChọn giá trị M = 3,73 (Tm ) và Q = F = 2,49 ( T ) để tính cốt thép cho dầm vòi Tính toán vòi voi : a. Tính toán cốt thép dọc :SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 44
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦYDo dầm voi voi có tiết diện thay đổi theo chiều dài nên gần đúng ta tiến hành tính toáncho tiết diện trung bình b x h = 100x65cm. Giả thiết : abv = 5cm. Suy ra : h0 = h – abv = 65 – 5 = 60 cm. = = 0,006 < = 0,414 : = 0,5. = 0,5. = 0,996 = 2(1-0,996) = 0,008 : = = = 2,78 (cm2)Dự định chọn 7ф16 có Fa = 14,07 (cm2)Hàm lƣợng cốt thép : = Fa 14,07 100 % = 0.23 % > min = 0.05% bh0 100 60 b. Tính toán cốt đai : Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông : Theo TCVN4116-85 , điều kiện để không phải tính cốt thép ngang là : kn.nc.Q ≤ mb . Qb với Qb = 0,6.Rk.b.h0 Cốt thép dọc bố trí nhƣ trên  abv = 5+1,6/2 = 5,8 cm  h0 = 60- 5,8= 54,2 cm kn.nc.Q = 1.25 x 1 x 2,49 = 3,11 (T) mb . Qb = 1.15 x 0.6 x 17 x 100 x 54,2 = 63576 ( K)G = 63.57(T) kn.nc.Q < mb . Qb  Bê tông đủ khả năng chịu cắt, không cần tính cốt đai. Do đó ta đặt cốt đai theo yêu cầu cấu tạo : Chọn đai 10 , khoảng cách giữa các đai h 750 xác định nhƣ sau : h = 750 mm > 450 mm a min ;500 250 3 3  Cốt thép đai là : 8 a 150. Tính toán sự hình thành và mở rộng vết nứt : Theo tiêu chuẩn 4116 – 85, chiều rộng vết nứt aT vuông góc với trục dọc dầm đƣợc xác định theo công thức sau :SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 45
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY a 0 aT k.C g . . .7.(4 100 ). d (mm) Ea 3,73 10 5  a= 489 ,1 kG / cm 2 Thay số ta đƣợc : 14 ,07 54 ,2 489,1 0 at = 1 1.2 1 7 (4 100 0.23%) 16 mm = 0,029 < 0,08 mm 2.1 106 Chọn 7ф16 là hợp lý. 2500 Ø10a200 3 1500 3200 Ø8150 7 II 1500 II 7Ø20 6 7Ø20 5 300 Bảng thống kê bố trí cốt thép cho các cấu kiện M T.m cm² cm² % mm 22,75 0.022 9,29 7ф25=34,36 0,14 0.055 -67,03 0,068 28,38 11 ф 28=61,5 1,02 0,074 24,73 0,025 10,68 6 ф 25=30,408 0,44 0,071 -25,10 0,025 10,68 6 ф 25=38,01 0,44 0,071SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 46
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY 3,73 0,006 2,78 7 ф 16=14,07 0,23 0,029 0,6 T T 58,29 76,85 ф 10a200 50,56 76,97 ф 10a200 3,11 63,57 ф 8a150 CHƢƠNG 7 : TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BẾN CẦU TÀU7.1. Nội dung tính toán a. . b. :k= : : = + : , : k= = , n=1,25 , , = 1,15SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 47
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY , m = 1,15 = 1,25 : = R. = R. : gi : Tổng trọng lƣợng của lớp đất thứ i và các cấu kiện công trình trong phạm viđó. i : Góc nghiêng với đƣờng nằm ngang của đƣờng tiếp tuyến với cung trƣợt ở giao riđiểm cung trƣợt và đƣờng tác dụng lực gi: i = arcsin R ri : Khoảng cách theo đƣờng nằm ngang từ tâm quay O1 đến đƣờng tác dụng củalực gi. i , Ci : Góc nội ma sát và lực dính của lớp đất thứ i. li : Chiều dài đoạn cung ở đáy cột thứ i . wi = 0 : Áp lực thuỷ động tăng thêm . zi : Khoảng cách của tâm cung trƣợt đến đƣờng tác dụng gi . : = =5,5m ; = : = : =L khi L 3d ; =3d khi L 3d => = 3.0,6 = 1,8 (m) ; : = = ; .SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 48
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY (-3,42; 9,6 (-3,42;10), (-3,7; 9,6 7.2. Tính toán ổn định a. Đối với tân trƣợt O1 Bán kính R = 24 (m) tại tọa độ O1 ( -3,42 ;9,6 ) đƣờng kinh trƣợt đi qua chân cừ là vị trí trƣợt nguy hiểm nhất. : = R.126,26 T.m : = R.302,18 T.m K= = 2,39 > 24000 O1 S1 1 a a 2 3 S2 4 5 11 6 10 7 9 8 S3 S4 Bảng xác định lực cắt các cọc : tn tz lc hi σa σp Mc(T.m) Qc(T) F 0 0 1.2 12.6 6.650 13.400 0.00 E 7.49 5.99 1.2 12.3 5.230 15.600 55.85 6.78 D 6.1 4.88 1.2 10.4 5.150 12.640 26.76 3.99 C 5.39 4.31 1.2 9.6 4.360 11.350 19.50 3.29 B 5.17 4.14 1.2 8.5 4.210 9.650 13.96 2.45 A2 5.16 4.13 1.2 6.3 3.630 8.620 12.75 2.25 A1 5.81 4.65 1.2 6.1 3.230 8.370 16.66 2.61Tổng 21.36 SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 49
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦYPhân Wi.(cosαi) V1(m3) V2(m3) V3(m3) V4(m3) Wi(T) αi Mtri ci.li Mgitố .tanυ 1 13.5 10.1 0 0 41.5 52.0 32.707 11.382 8.10 19.482 2 16 31.2 0 0 81.9 42.0 54.785 27.094 7.74 34.834 3 16 45.4 0.78 0 107 28.0 50.367 20.136 7.56 27.696 4 0 35.7 9.2 0 77 13.0 17.320 15.946 13.33 29.271 5 0 31.8 14.3 0 79.6 6.0 8.315 22.683 13.98 36.658 6 0 24.2 16 0.89 71.3 2.0 2.486 20.412 14.63 35.037 7 0 16.6 16 0.93 58.4 -3.0 -3.056 16.720 15.60 32.320 8 0 10.2 15.9 0.65 46.8 -10.0 -8.115 13.197 14.95 28.147 9 0 8.2 10.6 0 32.9 -24.0 -13.360 8.604 14.63 23.229 10 0 9.68 2.61 0 21.1 -35.0 -12.098 3.673 15.60 19.273 11 0 2.53 0 0 4.3 -46.0 -3.093 0.635 15.60 16.235 126.26 302.18 b. Đối với tâm trƣợt O2 - Bán kính R = 27,29 (m) tại tọa độ O2 ( -3,42 ;10 ) : = R.159,88 T.m : = R.372,59 T.m K= = 2,33 > 27290 O2 S1 1 a a 2 3 S2 4 5 11 6 10 7 9 8 S3 S4 SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 50
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY Bảng xác định lực cắt các cọc : tn tz lc hi σa σp Mc(T.m) Qc(T) F 0 0 1.2 12.6 6.650 13.400 0.00 E 7.49 5.99 1.2 12.3 5.230 15.600 55.85 6.78 D 6.1 4.88 1.2 10.4 5.150 12.640 26.76 3.99 C 5.39 4.31 1.2 9.6 4.360 11.350 19.50 3.29 B 5.17 4.14 1.2 8.5 4.210 9.650 13.96 2.45 A2 5.16 4.13 1.2 6.3 3.630 8.620 12.75 2.25 A1 5.81 4.65 1.2 6.1 3.230 8.370 16.66 2.61 Tổng 21.36Phân tố V1(m3) V2(m3) V3(m3) V4(m3) Wi (T) αi Mtri Wi.(cosαi).tanυ ci.li Mgi 1 24.2 28.8 0 0 92.6 52.0 72.934 25.380 8.10 33.480 2 16 47.7 0.35 0 110 42.0 73.860 36.529 7.74 44.269 3 16 49.5 10.7 0.12 132 28.0 62.003 24.788 7.56 32.348 4 0 36.4 16 6.25 102 13.0 22.916 21.099 13.33 34.424 5 0 29.2 16 12.9 102 6.0 10.655 29.068 13.98 43.043 6 0 21.6 16 14.8 92.6 2.0 3.229 26.517 14.63 41.142 7 0 14.1 16 14.7 79.6 -3.0 -4.166 22.794 15.60 38.394 8 0 7.8 16 13.4 66.5 -10.0 -11.547 18.778 14.95 33.728 9 0 8.8 16 3.25 49.5 -24.0 -20.105 12.949 14.63 27.574 10 0 12 15.6 0.26 48.7 -35.0 -27.895 8.469 15.60 24.069 11 0 13.6 4.2 0 30.6 -46.0 -22.000 4.517 15.60 20.117Tổng 159.88 372.59 c. Đối với tâm trƣợt O3 - Bán kính R = 31,12 (m) tại tọa độ O2 ( -3,7 ; 9,6) ; : = R.199,83 T.m : = R.507,65 T.m K= = 2,54 > SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 51
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY 31120 O3 S1 a2 a1 1 3 2 4 S2 5 6 13 7 8 12 9 S3 11 10 S4 Bảng xác định lực cắt các cọc : tn tz lc hi σa σp Mc(T.m) Qc(T) F 0 0 1.2 12.6 6.650 13.400 0.00 E 7.49 5.99 1.2 12.3 5.230 15.600 55.85 6.78 D 6.1 4.88 1.2 10.4 5.150 12.640 26.76 3.99 C 5.39 4.31 1.2 9.6 4.360 11.350 19.50 3.29 B 5.17 4.14 1.2 8.5 4.210 9.650 13.96 2.45 A2 5.16 4.13 1.2 6.3 3.630 8.620 12.75 2.25 A1 5.81 4.65 1.2 6.1 3.230 8.370 16.66 2.61 Tổng 21.36SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 52
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦYPhân tố V1(m3) V2(m3) V3(m3) V4(m3) Wi(T) αi Mtri Wi.(cosαi).tanυ ci.li Mgi 1 18.2 21.5 0 0 69.3 49.0 52.289 20.244 8.10 28.344 2 16 45.6 0 0 106 47.0 77.765 32.295 7.74 40.035 3 16 49.5 16 5.28 151 32.0 80.068 27.239 7.56 34.799 4 16 49.5 16 14.8 169 19.0 54.921 33.904 13.33 47.229 5 0 36.4 16 22.4 132 11.0 25.136 37.080 13.98 51.055 6 0 29.2 16 30.6 135 7.0 16.411 38.325 14.63 52.950 7 0 21.6 16 30.2 121 2.0 4.223 34.677 15.60 50.277 8 0 14.8 16 30.3 110 1.5 2.870 31.427 14.95 46.377 9 0 8.3 16 28.8 95.9 -3.0 -5.015 27.438 14.63 42.063 10 0 8.8 16 25.3 90.2 -10.0 -15.663 18.881 15.60 34.481 11 0 12 16 18.6 83.3 -23.0 -32.528 16.289 15.60 31.889 12 0 12 16 7.6 62.9 -32.0 -33.338 11.342 15.60 26.942 13 0 12.5 9.4 0 38 -46.0 -27.311 5.608 15.60 21.208Tổng 199.83 507.65 CHƢƠNG 8: THỐNG KÊ VẬT LIỆU VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG I. Thống kê vật liệu chính cho toàn bến. – Khối lƣợng cốt thép cần dùng cho toàn bến là : 479,58 (Tấn) – Khối lƣợng Bê tông dùng cho toàn bến là :  Be tông dầm dọc : 1325,4 m3  Bê tông dầm ngang : 1377 m3  Bê tông bản : 1294,38 m3  Bê tông vòi voi : 149,76 m3 Vậy tổng khối lƣợng bê tông cần dùng cho toàn bến là: 3996,78 m3 II. Thống kê vật liệu chính cho một phân đoạn bến. – Khối lƣợng cốt thép cần dùng cho một phân đoạn bến là : 159,86(Tấn) – Khối lƣợng bê tông dùng cho 1 phân đoạn bến:  Bê tông dầm dọc: 441,8 m3  Bê tông dầm ngang: 459 m3  Bê tông bản : 431,46 m3  Bê tông vòi voi: 49,92 m3 Vậy tổng khối lƣợng bê tông cần dùng cho một phân đoạn bến là: 1332,26 m3. III. Phƣơng pháp thi công. – Cọc bê tông cốt thép ứng suất trƣớc đƣợc đúc sắn. SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 53
  • TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂNBỘ MÔN CẢNG – ĐƢỜNG THỦY– Hạ cọc bằng phƣơng pháp đóng, và hạ xuống độ sâu -28,7m, xuống lớp đất thứ 4.– Kết cấu dầm bản đổ toàn khối tại chỗ.– Dầm vòi voi là cấu kiện lắp ghép..– TÀI LIỆU THAM KHẢO – Công trình bến cảng – Phạm Văn Giáp,Nguyễn Hữu Đẩu, Nguyễn Ngọc Huệ. NXB xây dựng,1998. – Kết cấu bến cảng trên nền đất yếu – Phạm Văn Giáp, Nguyễn Mạnh Tiến.1991. – 22 – TCN – 207 – 92. Công trình bến cảng biển. Hà Nội – 1992. – 22 – TCN – 222 – 95. Tải trọng và tác động lên công trình thủy. Hà Nội – 1995. – 22 – TCN – 219 – 94. Công trình bến cảng sông. Hà Nội – 1994. – TCVN – 4116 – 85. Thiết kế bê tông và BTCT công trình thủy công. Hà Nội – 1985. – - -2008. – , , PGS.TS.Phan Quang MinhSVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 54