download

Bộ môn Cảng – Đường thủy Đồ án Cảng biển

Lêi nãi ®Çu

Đồ án Công Trình Bến Cảng là một trong những môn học chuyên ngành của sinh viên ngành
công trình biển. Để hiểu và vận dụng kiến thức của môn học Công Trình Bến Cảng có hiệu quả
thì sinh viên buộc phải làm đồ án này. Đồ án Công Trình Bến Cảng là sự vận dụng lý thuyết của
Công Trình Bến dạng cầu tàu. Kết cấu cầu tàu là kết cấu có rất nhiều ưu điểm, hiện nay loại kết
cấu này đang được sử dụng rộng rãi ở rất nhiều nước trên thế giới. Nó thích hợp với điều kiện
địa chất yếu như ở Việt Nam, đặc biệt nó có kết cấu nhẹ, dễ thi công, chịu tải trọng lớn. Muốn
làm đồ án thành công ngoài việc nắm bắt các lý thuyết quan trọng về bến cầu tàu sinh viên cần
phải nắm vững những quy trình, quy phạm về Công Trình Bến.
Đồ án của em được giao nhiệm vụ thiết kế kết cấu bến cầu tàu cừ trước.
Nội dung của đồ án này thể hiện qua 7 chương :

Chương 1 : Số liệu đầu vào ;

Chương 2 : Tính toán các kích thước cơ bản và đề xuất giải pháp kết cấu bến;

Chương 3 : Tính toán tải trọng tác động lên cầu tàu;

Chương 4 : Phân phối lực ngang và tổ hợp tải trọng;

Chương 5 : Phân tích kết cấu bến cầu tàu;

Chương 6 : Tính toán cấu kiện;

Chương 7 : Kết luận và kiến nghị.

Vì trình độ có hạn nên đồ án của em không tránh khỏi những khiếm khuyết , rất mong được
các thày giúp đỡ và chỉ bảo cho em có thể hoàn thành đồ án được tốt hơn .

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Cảng - Đường thuỷ Trường Đại Học Xây
Dựng , đặc biệt là thầy hướng dẫn Đồ án PGS.TS.Đỗ Văn Đệ đã nhi ệt tình giúp đỡ em hoàn
thành đồ án này!

Sinh viên thực hiện

Phạm Mạnh Linh

SVTH: Phạm Mạnh Linh - MSSV: 736954 1


Chương I: Số liệu đầu vào
1. Kết cấu bến:
Bến cầu tàu cừ trước.

2. Thông số của tàu:
Trọng tải tàu: 5000 DWT;
Chiều dài tàu : Lt= 108 (m);
Chiều rộng tàu: Bt= 15 (m);
Lượng dãn nước: 7200 Tấn;
Mớn nước đầy tải: Tđ= 6,5 (m)

3. Số liệu thủy văn:

Mực nước (m) Vgió (m/s) Vdc (m/s)
MNCTK MNTTK MNTB Vgdt Vgnt Vdcdt Vcdnt
+4.5 +0.7 +2.6 13 15 2.2 0.5

4. Số liệu địa chất công trình:


Chiều  c
Lớp Mô tả lớp đất Độ sệt (T/m3
dày (m) (độ) (T/m2)
)
1 Bùn sét pha lẫn hữu cơ dẻo chảy 3.8 0.80 1.71 12.0 1.9
2 Sét pha màu xám ghi dẻo mềm 3.5 0.55 1.85 15.0 2.8
3 Sét pha dẻo cứng đến nửa cứng 0 0.30 1.92 18.0 3.55
Ghi chú: Lớp đất 1 đước tính từ đỉnh bến xuống dưới qua đáy bến một độ sâu h1.

5. Đặc trưng vật liệu:
Bê tông mác M300 có các đặc tính sau:
Cường độ chịu kéo: Rk = 10 (kG/cm2)
Cường độ chịu nén: Rn = 135 (kG/cm2)
Mô đun đàn hồi: E = 2,9.106 (kG/cm2)
Cốt thép AII có: Ra = R’a = 2800 (kG/cm2)
Rad = 2150 (kG/cm2)

6. Tải trọng hàng hóa thiết bị:
Cấp tải trọng: Cấp 2, q = 3,0 (T/m2)
Thiết bị trên bến: Cần trục bánh lốp, sức nâng 25 T, áp lực chân lớn nhất P = 20 (T), Ô tô
H30



Chương II: Tính toán các kích thước cơ bản và đề xuất giải pháp kết cấu
bến
1. Cao trình mặt bến:
Cao trình mặt bến được xác định:
CTMB = MNTB + a
a – độ cao dự trữ, ta lấy a = 2 (m)
CTMB = 2,6 + 2,0 = 4,6 (m)
CTMB = MNCTK + a
a – độ cao dự trữ, ta lấy a = 1 (m)
CTMB = 4,5 + 1 = 5,5 (m)
Chọn CTMB = 5,5 (m)

2. Chiều sâu trước bến:
Chiều sâu trước bến là độ sâu nước tối thiểu sao cho tàu cập bến không bị vướng
mắc. Trong đó có kể đến mớn nước của tàu khi đầy hàng theo quy định và các độ sâu dự
phòng khác.
Ta có công thức xác đinh độ sâu trước bến như sau:
H0 = T + Z0 + Z1 + Z2 + Z3 + Z4 (m)
Trong đó:
T – mớn nước khi tàu chở đầy hàng.
Z0 – mức nước dự trữ cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hàng hóa lên tàu không
đều và do hàng hóa bị xê dịch.
Z1 – độ dự phòng chạy tàu tối thiểu tính với an toàn lái tàu.
Z2 – độ dự trữ do sóng.
Z3 – độ dự phòng về tốc độ tính tới sự thay đổi mớn nước của tàu khi chạy so với
mớn nước của tàu neo đậu khi nước tĩnh.
Z4 – độ dự phòng do sa bồi.
Xác định các độ dự phòng Z0, Z1, Z2, Z3, Z4.
Lấy trong tiêu chuẩn 22-TCN-207-92[2]:
Z0 = 0,026.Bt = 0,026.15 = 0,39 (m)
Z1 = 0,06.Tđ = 0,06.6,5 = 0,39 (m)
Z2 = 0
Z3 = 0,15 (m)
Z4 = 0,5 (m)
Vậy thay vào công thức trên với các giá trị như trên ta có độ sâu nước trước bến là:
H0 = 6,5 + 0,39 + 0,39 + 0 + 0,15 + 0,5 = 7,93 (m)
Lấy H0 = 7,93 (m).



3. Cao trình đáy bến:
Cao trình đáy bến được xác định như sau:
CTĐB = MNTTK – H0
CTĐB = 0,7 – 7,93 = – 7,23 (m)

4. Chiều cao trước bến:
Chiều cao trước bến được xác định như sau:
H = CTMB – CTĐB
H = 5,5 + 7,23 = 12,73 (m)

5. Chiều dài tuyến bến:
Chiều dài tuyến bến được xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu Lt và khoảng cách dự
phòng d theo công thức sau:
Lb = L t + d
Trong đó d được lấy theo bảng 1-3[2] lấy d = 15 (m)
Lb = 108 + 15 = 123 (m)

6. Kết cấu bến:
a. Hệ kết cấu bến:
Bến cầu tàu đài mềm trên cọc vuông BTCT kích thước 4040 (cm).
b. Phân đoạn bến:
Với chiều dài bến là Lb = 124 (m)
Ta chia bến thành 4 phân đoạn, mỗi phân đoạn dài 31 m.
Giữa các phân đoạn bố trí các khe lún có bề rộng 2 cm.
c. Kích thước cọc, bản:
Cọc:
Chọn cọc vuông BTCT M300# kích thước 4040 (cm), đóng thẳng đứng, bố trí mặt
bằng cọc được thể hiện chi tiết trong bản vẽ.
Chọn bước cọc theo phương ngang : 4 (m)
Chọn bước cọc theo phương dọc : 4 (m)
Tường cừ trước: Thép
Kết cấu đài bến là hệ dầm bản BTCT dày 30 (cm) được thi công đổ tại chỗ bằng
BT mác 300.
Dầm ngang: b x h= 60 x 90 (cm)
Dầm dọc: b x h= 60 x 90 (cm)



Chương III: Tính toán tải trọng tác động lên cầu tàu
1. Tải trọng do gió:
Theo 22 TCN 222-95:
- Thành phần lực dọc: Wdọc = 49.10-5.Adọc.V2dọc.dọc
- Thành phần lực ngang: Wngang = 73,6.10-5.Angang.V2ngang.ngang

Trong đó:

Vdọc= 13 (m/s)

Vngang= 15 (m/s)

Angang , Adọc – Diện tích cản gió theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.

Vngang , Vdọc – Vận tốc gió theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.

ngang , dọc– Hệ số lấy theo bảng 26 (22 TCN 222-1995)

dọc = 1,0 ngang = 0,65

Trường hợp Angang , m2 Adọc , m2 Wdọc , T Wngang , T
Đầy hàng 760 240 1,29 8,18
Không hàng 1280 320 1,72 13,78

2. Tải trọng do dòng chảy:
Theo 22 TCN 222-95:
- Thành phần lực dọc: N = 0,59.Adọc.V2dọc
- Thành phần lực ngang: Q = 0,59.Angang.V2ngang

Trong đó:

Vdọc = 2,2 (m/s)

Vngang = 0,5 (m/s)

Angang , Adọc – Diện tích chắn nước theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.

Angang = T.Lt

Lt – Chiều dài tàu.

T – Mớn nước của tàu.



Adọc = T.Bt

Bt – Bề rộng tàu.

Trường hợp Angang , m2 Adọc , m2 N , T Q, T
Đầy hàng 702 97,5 27,84 10,35
Không hàng 259,2 36 10,28 3,8

3. Tải trọng tựa tàu:

Tải trọng phân bố q do tàu đang neo đậu ở bến tựa lên côn trình dươi tác d ụng của
gió, dòng chảy được xác định theo công thức sau:

Q tot W  Q
q  1,1.  1,1. ngang
Ld Ld
Ld – Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu với công trình
Ld = 42 (m)
Lk = 25 (m)
Trường hợp Qtot , T/m q, T/m
Đầy hàng 19,15 0,456
Không hàng 17,58 0,703

4. Tải trọng va tàu:

Động năng của tàu được xác định theo công thức sau:

D.V2
Eq  .
2

Trong đó:

D – Lượng rẽ nước của tàu D = 7200 (T)
V – Thành phần vuông góc với mép bến của tốc độ tàu lấy theo bảng 29
V = 0.14 (m/s)

 - Hệ số lấy theo bảng 30 (22 TCN 222-95) với bến liền bờ trên nền cọc có mái
dốc dưới gầm bến. Khi tàu đầy hàng  = 0,5, khi tàu không hàng  lấy giảm đi 15%,  = 0,4675

Trường hợp D (T) V (m/s)  Eq (kJ)
Đầy hàng 7200 0,14 0,55 35,28
Không hàng 7200 0,14 0,4675 32,98



Ta thấy Eq khi tàu đầy hàng > Eq khi tàu chưa hàng.
Vậy ta dùng giá trị Eq khi tàu đầy hàng để tính toán.

Chọn loại đệm tàu V 800H L = 2,5 m:

Hình dạng: Cao su hình thang rỗng
Kích thước: Cao 0,8 m, dài 2,5 m
Trị số biến dạng: 360 mm
Dung năng biến dạng: 40 kJ
Phản lực: 14,5 T
Phương pháp treo: Liên kết cứng

Từ kết quả tính toán Eq = 35,28 kJ

Tra được Fq = 18 T.

Thành phần song song với mép bến Fn của lực va tàu khi cập vào công trình xác đ ịnh
theo công thức:

Fn = .Fq
Trong đó:
 - Hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu lớp mặt của thiết bị đệm tàu.
Lấy  = 0,5 với bề mặt cao su hoặc bê tông.

Do vậy thành phần song song với mép bến do lực va gây nên là:

Fn = 0,5.18 = 9 (T)

5. Tải trọng neo tàu:

Tải trọng tác dụng lên công trình do lực kéo của dây neo.

Lực neo tác dụng lên một bích neo được xác định theo công thức sau:
Q tot
S
n.sin .cos

Trong đó:

n – Số lượng bích neo chịu lực, theo bảng 31 TCN 222- 95 với Lt=108< 150 chọn
n = 4.
,  - Góc nghiêng của dây neo được lấy theo bảng 32:
Qt = Wngang + Q - Tải trọng ngang do gió, dòng chảy tác động lên tàu.



Sv

S

Sn 


Sq

Sơ đồ tính toán lực neo

Ta xét bích neo đặt tại mép bến.

Lực tác dụng lên công trình theo 2 phương: phương vuông góc và song song v ới mép
bến, được xác định theo công thức sau:

Q tot
Sq 
n
Sn  S.cos.cos
Sv  S.sin
Trường hợp   n Qtot , T S, T Sn , T Sq , T Sv , T
Đầy hàng 30 20 4 19,15 9,86 8,02 4,63 3,37
Không hàng 30 40 17,58 11,48 7,62 4,4 7,38

Từ bảng tải trọng trên ta xác định được các đặc điểm cấu tạo của bích neo theo tiêu
chuẩn. Chọn loại bích neo R15.

6. Tải trọng thiết bị và hàng hóa bốc xếp trên cảng:
Cấp tải trọng: Cấp 2, q = 3,0 (T/m2)
Thiết bị trên bến: Cần trục bánh lốp, sức nâng 25 T, áp lực chân lớn nhất P = 20 (T),
Ô tô H30.
Trọng tải do hàng hóa
Cấp tải trọng Tải trọng do thiết bị và phương tiện (KN/m2)
khai thác vận tải
trên bến
Ô tô q1 q2 q3

II H -30 30 40 60

Theo chiều rộng bến tải trọng được phân bố các vùng như hình v ẽ:



q3
q1 q2
0.5q1

A B C D

Tính toán với một dải bề rộng bến ta có:
q1= 30.4= 120 KN/m= 12 (T/m2)
q2= 40.4= 160 KN/m= 16 (T/m2)
q3= 60.4= 240 KN/m= 24 (T/m2)

7. Tải trọng bản thân:
Bao gồm trọng lượng của bản, lớp đất lấp và lớp phủ. Để tính toán ta cắt một dải
bản vuông góc với mép bến, có chiều rộng bằng khoảng cách giữa hai hàng cọc.
 Tải trọng bản thân của bản:
qbản=b.h.b
Trong đó:
qbản: Tải trọng bản thân do bản tác dụng
b: khoảng cắt để tính toán (b=4)
h: chiều cao bản
bt: khối lượng riêng của bê tông
 qbản= (4- 0,6).0,3.2,5= 2,55 (T/m)
 Tải trọng bản thân do dầm ngang:
qdầm ngang= a.t. bt
Trong đó:
qdầm ngang: tải trọng bản thân do dầm ngang
a: Bề rộng dầm ngang
t: khoảng cách từ mép dưới dầm ngang đến mép dưới bản, hay bằng chiều cao
dầm ngang trừ đi chiều cao bản.
qdầm ngang= 0,6.(0.9-0,3).2,5= 0,9 (T/m)
 Tải trọng bản thân do dầm dọc:
Tải trọng bản thân do dầm dọc được quy về thành tải trọng tập trung tại các đầu
cọc và được xác định như sau:
Pdầm dọc= (b- a).a.t. bt
 Pdầm dọc = (4- 0,6).0,6.(0.9-0.3).2,5= 3,06 (T)

8. Các tổ hợp tải trọng:



Các tổ hợp cơ bản để tính toán nội lực cấu kiện như sau:
 Tổ hợp cơ bản:
Bao gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời tác động dài hạn, tải trọng
tạm thời tác động ngắn hạn.
Tổ hợp tải trọng Bản thân Hàng hóa Neo Va Tựa
TH1 x x x
TH2 x x x
TH3 x x x
 Hệ số độ tin cậy của tải trọng:
Trọng lượng riêng của cấu kiện tàu: 1,05
Tải trọng do phương tiện bốc xếp: 1,2
Tải trọng do hàng hóa: 1,3
Tải trọng do tàu: 1,2

9. Xác định áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động lên tường cừ:
 Xác định áp lực đất chủ động:

Do sau cừ có hàng cọc đứng nên biểu đồ áp lực đất chủ động lên cừ trước sẽ
giảm đáng kể trong phạm vi:


y  y1  l  cotan(45   )
2

Trong đó:

l – Khoảng cách từ cừ đến màng chắn đất của hàng cọc.
 - Góc ma sát trong của lớp đất đổ sau cừ.

Và cường độ áp lực đất tính như bình thường, đoạn dưới là một hằng số.

Xác định màng chắn đất của hàng cọc:
Màng chắn đất được thể hiện trên hình vẽ.

60°
30° 30°
3450
1150

4000 4000 4000 4000

Xác định hệ số áp lực đất chủ động:



 30  1
 a  tan2 (45   )  tan2 (45   )
2 2 3
Áp lực đất chủ động tính theo công thức sau:
i   a (  i .hi  i1 )   ac .ci
i1

Trong đó:
i - Trọng lượng riêng của lớp đất phân tố.
hi – Chiều dày lớp đất phân tố.
c – Lực dính của lớp đất phân tố.
ac – Hệ số thành phần ngang của áp lực chủ động do lực dính (tra bảng).
Xác định các tung độ áp lực chủ động:
Với lớp sau cừ là cát nên giá trị các hệ số như sau:
 = 30
 = 1,85 (T/m3)
c = 0 (T/m2)

 0 = 0 (T/m)

 A = 1,8 (T/m)

 Xác định áp lực đất bị động:

Áp lực đất bị động được tính từ cao trình đáy bến xuống các lớp đất.

Xác định hệ số áp lực đất bị động:

i
pi  tan2 (45   )
2

Lớp Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3
i 12 15 18
pi 1.53 1.70 1.89

Áp lực đất bị động tính theo công thức sau:

i  pi (  i .hi  q0 )  pci .ci
i1

i
 pci  tan(45   )
2



Lớp Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3
i 12 15 18
pci 1.23 1.30 1.38

Kết quả thể hiện trong bảng sau:

STT Cao hi i q0 pi pci ci (T/m2) i (T/m2)
trình (m) (T/m3) (T/m)
1 -7,23 0 1,9 0 1,53 1,23 1,71 0
2 -11,03 3,8 1,9 0 1,53 1,23 1,71 13,15
2 -11,03 0 2,8 0 1,7 1,30 1,85 20,5
3 -14,53 3,5 2,8 0 1,7 1,30 1,85 31,34
3 -14,53 0 3,55 0 1,89 1,38 1,92 39,79
4 -15,53 1 3,55 0 1,89 1,38 1,92 41,53

+5,5m Áp lực chủ động Áp lực bị động
+2,6m
1,8 T/m

-7,23m

Lớp 1 -11,03m
13,15 T/m
20,5 T/m

Lớp 2 -14,53m
-15,53m 31,34 T/m
39,79 T/m
41,53 T/m

Lớp 3

 Xác định lực tập trung:

Bảng tính các giá trị lực tập trung Pi:

Điểm Đáy nhỏ Đáy lớn Đường cao Lực tập trung
(m) (m) (m) (T)
1 0 0.6 0.9 0.27
2 0.6 1.2 1 0.9



3 1.2 1.8 1 1.5
4 1.8 1.8 1 1.8
5 1.8 1.8 1 1.8
6 1.8 1.8 1 1.8
7 1.8 1.8 1 1.8
8 1.8 1.8 1 1.8
9 1.8 1.8 1 1.8
10 1.8 1.8 1 1.8
9 1.8 1.8 1 1.8
10 1.8 1.8 1 1.8
11 0 1.8 1.35 1.215
12 0 3.46 1 1.73
13 3.46 6.92 1 5.19
14 6.92 10.38 1 8.65
15 10.38 20.93 1 15.655
16 20.93 24.03 1 22.48
17 24.03 27.12 1 25.575
18 27.12 38.37 1 32.745
19 38.37 40.11 1 39.24
20 40.11 41.85 1 40.98
21 41.85 43.47 1 42.66

10. Tính toán chiều sâu chôn cừ:

Đa giác lực và đa giác dây thể hiện trong bản vẽ:



+5,5m
0
+2,6m 0,27 1

0,9 2

1,5 3

1,8 4

1,8 5

1,8 6
1343
1,8 7

1,8 8

1,8 9

1,8 10

1,8 11

-7,23m 1,8 12

1,8 13

1,215 14

-11,03m 1,73
16
15

5,19
1360
-12,26m 8,65 17

18
15,655
22,48 19

25.575

Bằng phương pháp đồ giải ta xác định được các đại lượng sau:

t0 = 12,26 (m)

Ep’= 63,71 (T)

Ra= 11,67 (T/m)

Gia số độ sâu của tường mặt

Ep '
t   2,1(m)
2 p  hi  itc  cpc   a  hi  itc  c ac 
 

Vậy tp = 12,26 + 2,1 = 14,36 (m)

11. Tính toán nội lực cừ:

Chọn cừ Larssen IV có momen kháng uốn tiết diện :W=2200(cm 3)
Với các thông số kỹ thuật sau:
Chiều cao: h=180 (mm)
Chiều rộng b=400 (mm)
Momen kháng cho c ừ: Wx=880 (cm3)
 Tính nội lực mômen uốn:
Giá trị mômen ở nhịp trong một cấu kiện tường mặt được xác định theo công
thức:



Mtt  Mmax .mc  Mk b   
Trong đó:
Mmax – mômen uốn lớn nhất ở nhịp tường mặt do tính toán đồ giải:
Mmax =  ymax = 10.1,343 = 13,43 (Tm)
 - Khoảng cách cực trong đa giác lực.
y1 – Khoảng cách lớn nhất ở nhịp đa giác dây.
mc – Hệ số xét đến sự phân bố lại áp lực đất lên tường cừ.
Theo 22 TCN 207-92 lấy mc = 0,85
Mk – Gia số mômen uốn trong tường mặt do lực tựa tàu và lực va tàu
khi cập bến. Tính cho mặt cắt ở cao trình có tung độ lớn nhất của đa giác dây.
Lấy Mk = 0.
b – Bề rộng cừ.
b = 0,4 m.
 - Khoảng hở của cấu kiện.
Cừ thép nên ta có  = 0.
Mtt = (13,43.0,85+0)(0,4+0)= 4,6 (Tm)
 Kiểm tra điều kiện quay của tường quanh điểm ngàm với bản:
m
nc .n.md .Mq  .Mg
kn

12. Xác định sức chịu tải của cọc
 Xác định sức chịu tải của cọc theo nền đất
Sức chịu tải giới hạn : Pg = F .  +U.∑hi.i
Trong đó:
F: Tiết diện cọc, F = 0,16 m2
 : Ứng suất mũi cọc,  = 450 T/m2
U : Chu vi cọc, U = 4.0,4 = 1,6 m
i: Ma sát giữa cọc và đất của lớp thứ i.
h1= 3,8 m  đất yếu
h2= 3,5m  2 = 2,3 T/m2
h3= 17,7m  3 = 6,8 T/m2
hi : Chiều sâu của lớp đất thứ i.
 Pg =0,16.450+1,6.(3,5.2,3+17,7.6,8)
 Pg = 277,5 (T)
Trong thực tế khung của cầu tàu bao giờ cũng có cọc chịu nén và cọc chịu kéo
phải xác định sức chịu tải cho phép riêng biệt cho cọc chịu kéo và cọc chịu nén.
Đối với cọc chịu nén:
[Pn] = Pg /Ƞ= 277,5/1.6=173,4 (T)

 Xác định sức chịu tải theo vật liệu làm cọc



Ta có công thức xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc như sau:
Pvl = m.(Rbt.Fbt + RaFa)
Trong đó:
Rbt – Cường độ chịu nén tính toán của bê tông.
Fbt – Diện tích làm việc của bê tông.
Ra – Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép.
Fa – Diện tích làm việc của cốt thép.
mb – Hệ số điều kiện làm việc, lấy m = 1.
Cọc làm bằng bê tông mác 300# có: Rn = 130 (KG/cm2), cốt thép A-II có Ra = 2800
(KG/cm2).
Cọc có kích thước 40x40 (cm) đặt 9 thanh thép 18 có:
Fa = 22,9 cm2
 Fb = 40x40 – 22,9 = 1577,1 (cm2).
Ta có : Pvl = 1.(130.1577.1+ 2800.22.9) = 269,14 (T ).
→ Pvl = 269,14 (T)



Chương IV: Phân phối lực ngang và tổ hợp tải trọng
1. Xác định chiều dài cọc:

Chiều dài tính toán của cọc là khoảng cách từ đầu tự do của cọc đến điểm ngàm của
cọc trong đất (nơi có mô men Mmax và mọi chuyển vị bằng không).

Sơ đồ tính toán chiều dài cọc:

Chiều dài tính toán của cọc:

l = l0 +.d

Trong đó:

l0-Chiềudài tự do của cọc (là khoảng cách từ trục trung hoà của dầm tới mặt đất)
được xác định dựa vào mặt cắt địa chất, cao độ đặt bến và khoảng cách giữa mỗi
hàng cọc.
 - Hệ số kinh nghiệm được lấy trong khoảng từ (5  7), trong đồ án này ta chọn
 = 6.
d - Đường kính cọc, d =0,4 m

Ta có bảng số liệu tính toán chiều dài cọc dưới bảng sau:

Cọc lo (m) ltt (m)
A 11,53 13,93
B1 10,32 12,72



B2 9,108 11,508
C 7,731 10,131
D 5,735 8,135
E 3,74 6,145
F 1,744 4,144

2. Giải bài toán phân bố lực ngang:

Mục đích của bài toán phân bố lực ngang là đưa bài toán không gian về bài toán
phẳng theo 2 chiều ngang và dọc của phân đoạn cầu tàu.

Để phân bố lực ngang lên 1 khung ngang hoặc khung dọc của cầu tàu ta dựa vào
phương pháp tâm đàn hồi với giả thiết đài tuyệt đối cứng EJ = 

Bến có chiều dài 123 m; rộng 24 m chia làm 4 phân đoạn,3 phân đoạn dài 31 m và 1
phân đoạn dài 30 m. Ta sẽ tính toán cụ thể cho phân đoạn 1 có chiều dài 31 m.

 Xác định tâm đàn hồi:
Toạ độ tâm đàn hồi C (xC , yC) được xác định theo công thức:

xc 
H .x iy i

H iy

yc 
H .y ix i

H ix

Trong đó:
H , Hix
iy - tổng phản lực do chuyển vị ngang đơn vị của các cọc theo
phương x và phương y.
Xi , yi – tọa độ đầu cọc thứ i đối với gốc tọa độ ban đầu.
H iy
.x i , H ix
.y i - mô men tổng cộng của các phản lực ứng với trục c và
trục y. Với giả thiết cọc đều ngàm chặt trong đất và ở đầu cọc thì phản lực ngang
Hix và Hiy của cọc đơn được xác định như lực cắt Q gây ra do các chuyển vị đơn vị
theo các công thức của cơ học kết cấu:
12EI
Hix  Hiy  Q  3
li
a. Mô men quán tính của cọc:
d4 0,4 4
I   0,00213 (m4)
12 12
b. Cọc bê tông cốt thép mác #300 có:



E = 2,1.106 (T/m2)

EI = 4479,3 (T/m3)

Lập bảng tính:

Hàng
cọc Trục x y lo ltt Hix Hiy Hix.y Hiy.x Hix.y^2 Hiy.x^2
1 0 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 0 0 0
2 4 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 79.54228 0 318.1691
3 8 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 159.0846 0 1272.676
A 4 12 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 238.6268 0 2863.522
5 16 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 318.1691 0 5090.706
6 20 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 397.7114 0 7954.228
7 24 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 477.2537 0 11454.09
8 28 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 556.796 0 15590.29

Hàng
1 0 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 0 417.87852 0
2 4 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 3589.744 417.87852 14358.97
3 8 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 7179.487 417.87852 57435.9
B1 4 12 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 10769.23 417.87852 129230.8
5 16 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 14358.97 417.87852 229743.6
6 20 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 17948.72 417.87852 358974.4
7 24 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 21538.46 417.87852 516923.1
8 28 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 25128.21 417.87852 703589.7

Hàng
1 0 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 0 564.3023 0
2 4 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 4011.821 564.3023 16047.28
3 8 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 8023.641 564.3023 64189.13
B2 4 12 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 12035.46 564.3023 144425.5
5 16 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 16047.28 564.3023 256756.5
6 20 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 20059.1 564.3023 401182.1
7 24 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 24070.92 564.3023 577702.2
8 28 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 28082.74 564.3023 786316.8



Hàng
1 0 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 0 3308.3727 0
2 4 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 206.7733 3308.3727 827.0932
3 8 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 413.5466 3308.3727 3308.373
C 4 12 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 620.3199 3308.3727 7443.839
5 16 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 827.0932 3308.3727 13233.49
6 20 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 1033.866 3308.3727 20677.33
7 24 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 1240.64 3308.3727 29775.35
8 28 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 1447.413 3308.3727 40527.57

Hàng
1 0 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 0 14377.429 0
2 4 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 399.373 14377.429 1597.492
3 8 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 798.746 14377.429 6389.968
D 4 12 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 1198.119 14377.429 14377.43
5 16 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 1597.492 14377.429 25559.87
6 20 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 1996.865 14377.429 39937.3
7 24 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 2396.238 14377.429 57509.71
8 28 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 2795.611 14377.429 78277.11

Hàng
1 0 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 0 59446.494 0
2 4 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 928.8515 59446.494 3715.406
3 8 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 1857.703 59446.494 14861.62
E 4 12 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 2786.554 59446.494 33438.65
5 16 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 3715.406 59446.494 59446.49
6 20 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 4644.257 59446.494 92885.15
7 24 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 5573.109 59446.494 133754.6
8 28 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 6501.96 59446.494 182054.9



Hàng
1 0 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 0 302128.82 0
2 4 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 3021.288 302128.82 12085.15
3 8 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 6042.576 302128.82 48340.61
F 4 12 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 9063.864 302128.82 108766.4
5 16 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 12085.15 302128.82 193362.4
6 20 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 15106.44 302128.82 302128.8
7 24 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 18127.73 302128.82 435065.5
8 28 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 21149.02 302128.82 592172.5

Hix Hiy Hix.y Hiy.x Hix.y^2 Hiy.x^2
Sum 9762.7468 24474.78 165432.46 342647 3041946.3 6852940

Kết quả tính toán:

H ix
= 9762,7468

H iy = 24474,78

H iy
.x i = 342647

H ix
.y i = 165432.46

Ta có tọa độ tâm đàn hồi là:

xC = 14 (m)

yC = 16,945 (m)

 Xác định lực xô ngang lên 1 hàng cọc:

Xét một số trường hợp cầu tầu chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng theo phương
ngang và chọn ra trường hợp nguy hiểm nhất để tính toán.

Các trường hợp tính toán:
- Cầu tàu chịu lực neo tàu:

Lực neo tàu tác động lên từng phân doạn của cầu tàu thông qua lực căng dây
neo. Thành phần lực căng ngang của dây neo này là Sq và Sn đã tính toán ở trên. Trong



hai trường hợp tàu đầy hàng và không hàng thì trường hợp tàu không hàng có tải trọng
neo lớn hơn do đó lấy tải trọng neo trong trường hợp này để tính toán.

Y

X

C

Cầu tàu chịu lực va tàu:

Y

X

C

- Cầu tàu chịu lực tựa tàu:
Lực tựa tàu coi như là lực phân bố.



Y

X

C

Phương pháp tính toán:

Đặt  X ,  Y là tổng hợp các tải trọng tác dụng theo phương ngang và phương đứng.
X, Y là tọa độ của các điểm đặt lực  X ,  Y so với cọc A1.
Lx, Ly là cánh tay đòn của điểm đặt  X ,  Y so với tâm đàn hồi.
Ta có:

Mo   Y.Ly   X.Lx (Tm)

x 
X (m)
H ix

y 
Y (m)
H iy

Mo
 (rad)
 Hix .y   Hiy .x2i
2
i

Lực ngang phân bố theo cả 2 phương cho cọc thứ i được xác định theo công thức sau:

Hix  Hix  x  y i .



Hiy  Hiy  y  x i .

Trong đó:

xi , yi– Tọa độ của cọc thứ i đối với hệ tọa độ mới có gốc tại tâm đàn hồi C.

Kết quả tính toán tổng hợp trong bảng sau:

Phân bố lực ngang cho lực neo
Chuyển lực neo về tâm đàn hồi
ΣX= 16.04 T ∆x= 0.00164
Σy= 9.26 T ∆y= 0.00038
Mo= 271.802  2.7E-05

Phân bố lực ngang cho lực va
Chuyển lực va về tâm đàn hồi
ΣX= -9 ∆x= -0.0009
Σy= -18 ∆y= -0.0007
Mo= 72.4925  7.3E-06

Phân bố lực ngang cho lực tựa
Chuyển lực tựa về tâm đàn hồi
ΣX= 0 ∆x= 0
Σy= -21.793 ∆y= -0.0009
Mo= 0  0

Khung Neo Va Tựa
dọc Hx
A 0.187324 -0.166405 0
B1 0.268986 -0.212431 0
B2 0.363238 -0.286867 0
C 0.577833 -0.408339 0
D 1.203821 -0.76528 0
E 3.003932 -1.725429 0
F 10.43487 -5.435249 0
Max 10.43487 -5.435249 0



Khung Neo Va Tựa
dọc Hy
A 0.06018942 -0.11699887 -0.14165
B1 2.71634877 -5.2801596 -6.39281
B2 3.0357332 -5.90099326 -7.14446
C 0.15646476 -0.30414317 -0.36823
D 0.30220442 -0.58743841 -0.71122
E 0.70285927 -1.36624912 -1.65415
F 2.28620016 -4.44401758 -5.38047
Max 2.28620016 -4.44401758 -5.38047

Khung Neo Va Tựa
ngang Hx
1 2.005 -1.125 0
2 2.005 -1.125 0
3 2.005 -1.125 0
4 2.005 -1.125 0
5 2.005 -1.125 0
6 2.005 -1.125 0
7 2.005 -1.125 0
8 2.005 -1.125 0
Max 2.005 -1.125 0

Khung Neo Va Tựa
ngang Hy
1 -0.0190197 -2.56379007 -2.72413
2 0.3171288 -2.47413576 -2.72413
3 0.65327728 -2.38448146 -2.72413
4 0.98942576 -2.29482715 -2.72413
5 1.32557424 -2.20517285 -2.72413
6 1.66172272 -2.11551854 -2.72413
7 1.9978712 -2.02586424 -2.72413
8 2.33401968 -1.93620993 -2.72413
Max 2.33401968 -1.93620993 -2.72413



Như vậy khung dọc nguy hiểm nhất là khung F, khung ngang nguy hiểm nhất là khung 1.

Lấy tải trọng phân bố trên các đầu cọc tại khung ngang 1 để tính toán nội lực như một
bài toán phẳng:

Khung Neo Va Tựa
ngang
1 Hy
A -0.000124 -0.01666 -0.01771
B1 -0.005579 -0.75207 -0.7991
B2 -0.006235 -0.84049 -0.89306
C -0.000321 -0.04332 -0.04603
D -0.000621 -0.08367 -0.0889
E -0.001444 -0.1946 -0.20677
F -0.004696 -0.63297 -0.67256
Tổng -0.01902 -2.56379 -2.72413

Khung Neo Va Tựa
dọc F Hx
1 1.3043583 -0.67941 0
2 1.3043583 -0.67941 0
3 1.3043583 -0.67941 0
4 1.3043583 -0.67941 0
5 1.3043583 -0.67941 0
6 1.3043583 -0.67941 0
7 1.3043583 -0.67941 0
8 1.3043583 -0.67941 0
Tổng 10.434866 -5.43525 0

3. Tổ hợp lực về khung ngang.



Chương V: Phân tích kết cấu bến cầu tàu
1. Các tổ hợp tải trọng
Tổ hợp 1: Tĩnh tải + hàng hóa + neo của cừ + bản thân + cần trục
Tổ hợp 2: Tĩnh tải + hàng hóa + neo của cừ + bản thân + neo+ cần trục
Tổ hợp 3: Tĩnh tải + hàng hóa + neo của cừ + bản thân + va+ cần trục
Tổ hợp 4: Tĩnh tải + hàng hóa + neo của cừ + bản thân + tựa+ cần trục
Tổ hợp 5: Tĩnh tải + hàng hóa +neo của cừ+ bản thân+ neo
Tổ hợp 6: Tĩnh tải + hàng hóa +neo của cừ+ bản thân+ va
Tổ hợp 7: Tĩnh tải + hàng hóa +neo của cừ+ bản thân+ tựa

 Hệ số độ tin cậy của tải trọng:
Trọng lượng riêng của cấu kiện tàu: 1,05
Tải trọng do phương tiện bốc xếp: 1,2
Tải trọng do hàng hóa: 1,3
Tải trọng do tàu: 1,2

2. Giải cầu tàu
Sử dụng phần mềm tính toán Sap2000 để giải khung cầu tàu:



Bảng tổng hợp kết quả nội lực:

M+ M- Q+ Q- N+ N-
Dầm 30,25 -64,71 79,78 -55,88 - -
Cọc 2,83 -1,98 0,62 -0,89 - 135,92

Chương VI: Tính toán cấu kiện
1. Tính toán cốt thép cho dầm ngang
Dầm ngang khi tính toán coi là dầm liên tục đặt trên gối tựa là các cọc, tính toán cốt
thép theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4116-85.
Nội lực tính toán lấy theo công thức:
Mtt = kn.nc.n.mđ.M
Trong đó:
n – hệ số vượt tải lấy n = 1,25
nc – hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp cơ bản chọn nc = 1
mđ – hệ số điều kiện làm việc lấy mđ = 0,9
kn – hệ số đảm bảo, lấy kn = 1,15
Bê tông mác #300 có: Rn = 135 (kg/cm2)
Rk = 10 (kg/cm2)
Thép AII có: Ra = 2800 (kg/cm2)
 Tính toán cốt thép chịu mô men âm tại gối M = -64,71 (Tm)
Tiết diện dầm: b x h = 60 x 90 (cm)
Chọn abv = 5 (cm)
h0 = 90 - 5 = 85 (cm)
Chiều cao vùng bê tông chịu nén:
2.kn .nc .Mtt 2.1,15.1.64,71.105
x  h0  h02   85  852   13,55(cm)
mb .Rn .b 0,9.130.60
Xét x/h0 = 13,55/85 = 0,16 < R=0,6
Như vậy chỉ cần tính cốt đơn:

mb .Rn .b.x 0,9.130.60.13,55
Fa    30,88(cm2 )
ma .Ra 1,1.2800

Chọn 1028 a = 200 có Fa = 61,2 (cm2)
F
=>  = a = 0,0012
bh0



Kiểm tra theo điều kiện mở rộng vết nứt:

a  bd
at  k.Cd .n. .7(4  100). d
Ea
Trong đó:
σa - ứng suất cốt thép dọc chịu kéo tại tiết diện có khe nứt:
64,71.105
a   1351,7(kG / cm2 )
61,2.(85  0,5.13,55)
σbd = 0
d – đường kính cốt thép, d =28 mm:
1351,7
at  1.1,3.1. .7(4  100.0,0012). 28  0,08(mm)
2,1.106
at = 0,08 (mm) = [at] = 0,08 (mm)
Thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt.
Vậy chọn 1028 a 200 có Fa= 61,2 (cm2)

 Tính toán cốt thép chịu momen dương tại giữa nhịp M= 30,25 (Tm)
Ta có:
Mtt = 39,14 (Tm)
Tiết diện dầm: b x h = 60 x 90 (cm)
Chọn abv = 5 (cm)
h0 = 85 (cm)
Chiều cao vùng bê tông chịu nén:
2.kn .nc .Mtt 2.1,15.1.39,14.105
x  h0  h02   85  852   7,9(cm)
mb .Rn .b 0,9.130.60
Xét x/h0 = 7,9/85 = 0,09 < R=0,6
Như vậy chỉ cần tính cốt đơn:

mb .Rn .b.x 0,9.130.60.7,9
Fa    18(cm2 )
ma .Ra 1,1.2800

Chọn 620 a = 200 có Fa = 18,85 (cm2)
F
=>  = a = 0,0037
bh0


a  bd
at  k.Cd .n. .7(4  100). d
Ea



Trong đó:
39,14.105
a   2561,9(kG / cm2 )
18,85.(85  0,5.7,9)
σbd = 0
2561,9
at  1.1,3.1. .7(4  100.0,0037). 20  0,18(mm)
2,1.106
at = 0,18 (mm) > [at] = 0,08 (mm)
Vậy không thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt.
Do đó ta tính cốt thép theo điều kiện mở rộng vết nứt:
Chọn thép d = 25 (mm). Ta có :
M

at .Ea
Fa .(h0  0,5x) k.c.n.7.(4  100) d

39,14.105 0,08.2,1.106

Fa .(85  0,5.7,9) 1.1,3.7.(4  100. Fa ). 25
60.85
 Fa= 41,2 (cm2)
Chọn 925 có: Fa= 44,18 (cm2)

 Tính toán cốt đai
Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bê tông:
Lớp bảo vệ của thép lớp trên lấy = 5 cm, lớp dưới lấy = 5cm ta có:
abv = 10 cm
Suy ra h0 = h – abv = 90 – 10 = 80 (cm)
Ta có :
k n nc Qmax = 1,2.1.79,78 = 95,7 (T).

kmb Rk bh0 = 0,6.1,15.10.60.80 = 33.1(T)

Thấy k n nc Q > kmb Rk bh0  Cần phải tính toán cốt đai.

Chọn đai 10a200, n=2 nhánh, có fn= 0,785 cm2
Qđb là khả năng chịu lực trên tiết diện nghiêng
Ra .n. fd
Qđb= 0,8.Rk .b.h0.qd trong đó: qd= với u: khoảng cách cốt thép
2

u



28000.2.0,785.10 4
qd   21,98
0,2

Nên:

Q db  0,8.1300.0,6.0,852.21,98  99,5(T)

Qmax=79,78T< Qđb=99,5 T do vậy ta chọn cốt đai 10a200 chia làm 2 nhánh.

2. Tính toán bản sàn
 Tải trọng tác dụng lên bản

Ta cắt 1(m) bề rộng bản theo phương dọc và phương ngang để tính. Khi đó sơ đồ
tính cho bản có dạng dầm lien tục kê trên các gối. Khoảng cách giữa các gối chính là
khoảng cách giữa các dầm ngang và dầm dọc của cầu tàu theo phương ta xét.

- Tải trọng hàng hóa : qh = 24 (T/m2)
- Tải trọng bản thân của bản: qb = 0,3.2,5 = 0,75 (T/m2)

Tải trọng tác dụng lên bản: qh+ qb= 24 + 0,75= 24,75 (T/m2)

Công thức xác định nội lực của bản như sau:

l12 (3l 2  l1 )
q  (2M 2  M II  M II )l1 + (2M 1  M I  M I' )l 2
'

12
l2
Víi  1 , ta cã :
l1

M2 MI M I' M II '
M II
1 ;     1,4
M1 M1 M1 M1 M1
Thay c¸c gi¸ trÞ q, l1, l2 vµ dùa vµo c¸c tû sè trªn ta cã:
4 2 (3  4  4)
24,75.  (2M 1  1,4.M 1  1,4.M 1 )  4  (2M 1  1,4.M 1  1,4M 1 )  4
12

 M1=6,8

Tõ ®ã ta cã :
 M1 = 6,8 Tm M’I = 9,5 Tm
 M2 = 6,8 Tm MII = 9,5 Tm
 MI = 9,5 Tm M’II = 9,5 Tm
Ta có biểu đồ nội lực dùng để tính toán thép bản:



 Tính toán cốt thép cho bản
Bê tông mác #300 có: Rn = 130 (kg/cm2)
Rk = 10 (kg/cm2)
Thép AII có: Ra = 2800 (kg/cm2)
R = 0,558 ; R = 0,402
Momen lớn nhất trong bản Mmax= 6,8 (T.m)
Tính theo trường hợp tiết diện hình chữ nhật h=30(cm), b=100(cm)
Chọn khoảng cách từ tâm cốt thép đến mép tiết diện là a=5(cm)
=> h0 = 30 - 5 = 25 (cm)
Ta có:
M 6,8.105
m    0,084  R  0,402
Rb .b.h02 130.100.252

Kết luận : Thỏa mãn điều kiện hạn chế chiều cao vùng nén.
Tra bảng có: = 0,954, =0,09
Diện tích cốt thép cần thiết tại giữa nhịp:

kn .Mmax 1,15.6,8.105
As    9,4(cm2 )
ma .Rs ..h0 1,1.2800.0,985.25

Chọn 1016 a = 100 có Fa = 20,11 (cm2)
F
=>  = a = 0,008
bh0


a  bd
at  k.Cd .n. .7(4  100). d
Ea



x .h 0,09.25
Z  h0   h0  0  25   23,8(cm)
2 2 2
M 6,8.105
a    1420,8(kG / cm2 )
A s .Z 20,11.23,8
1420,8
at  1.1,3.1. .7(4  100.0,008). 16  0,078(mm)
2,1.106
at = 0,078 (mm) < [at] = 0,08 (mm)
Thỏa mãn đi ều kiện mở rộng vết nứt.
Vậy chọn 1016 a 100 có Fa= 20,11 (cm2)

3. Tính toán cọc
 Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc

Cọc được sử dụng là cọc BTCT có tiết diện 40x40 (cmxcm)

Tải trong tính toán của cọc được xác định theo công thức:

Ntt = n.nc.mđ.N

Trong đó: n - là hệ số vượt tải, n=1,25

nc - là hệ số tổ hợp, với tổ hợp cơ bản, nc=1

mđ - hệ số điều kiện làm việc, mđ=1

N - tải trọng cọc lấy từ biểu đồ giải cầu tàu.

Tải trọng của cọc chịu nén lớn nhất theo biểu đồ là 135,92T

 Ntt=1,25.1.1.135,92= 169,9 (T)
Ta sử dụng tải trọng tính toán Ntt= 169,9 (T) để kiểm tra sức chịu tải của cọc.
=>Ntt < Pt= 173,4 (T)

Do đó cọc đủ khả năng chịu lực.

 Tính toán cọc trong quá trình thi công

Chọn chiều dài cọc l c = 22 (m). Chia làm 2 đoạn, mỗi đoạn dài 11 (m)
+ Trường hợp cẩu 1 điểm:



p

a

Hình : Trường hợp cẩu để thi công.

Điểm đặt móc cẩu được xác định sao cho nội lực trong cọc có trị số mô men dương lớn
nhất bằng trị số mô men âm lớn nhất khi cẩu.
Ta có:
a = 0,207.l = 0,207.11 = 2,27 (m) . Chọn a = 2,3 m
Sơ đồ tính toán của cọc có thể xem là dầm đơn giản có gối tựa tại điểm móc cẩu và tiếp
xúc với mặt đất:

q

mi

mi

Hình12 : Sơ đồ tính toán cọc cẩu 1 điểm.

Tải trọng tác dụng lên cọc là tải trọng bản thân cọc:
q0 = n. . F = 1,2.2,5.0,4.0,4 = 0,48 (T/m).
=>q = 1,2.q0 = 1,2.0,48 = 0,528 (T/m)
Khi đó:
Mô men lớn nhất : M1 = 0,086.q.l2 = 0,086.0,528.112 = 5,49 (T.m)
Lực cắt lớn nhất Qmax = q.a = 0,528.3,234 = 1,71 (T).



+Trường hợp cẩu 2 điểm

p

b b

Hình13 : Trường hợp cẩu hai điểm.

Tương tự trường hợp trên ta có:
b = 0,207.l = 0,207.11 = 2,277 (m).

q

m2 m2

m2
Hình : Sơ đồ tính toán cọc cẩu 2 điểm.

q = 0,528 (T/m)  M2 =0,043.q.l2= 0,043.0,528.112 = 2,75 (T.m)
Lực cắt lớn nhất Qmax = q.b = 0,528.2,277= 1,2 (T).
Ta thấy M1 > M2 Nội lực trong cọc trong trường hợp cẩu một điểm là nguy hiểm
nhất.Ta lấy nội lực trong trường hợp này để tính toán thiết kế cho trường hợp thi công.
Giá trị nội lực lớn nhất là:
Mmax = M1 = 5,49 (T.m).
Qmax = Q1 = 1,71 (T).
Giá trị nội lực tính toán là :
Mtt= 1,25.5,49 = 6,86 (T.m).



Qtt= 1,25.1,71 = 2,1 (T).
Cọc được tính toán là cấu kiện BTCT có tiết diện vuông chịu mômen uốn.
Chọn lớp bảo vệ cốt thép cho cọc là 5 cm => h0 = 40 – 5 = 35 cm
Bê tông mác M300 có: Rn = 130 (kG/cm2); Rk = 10(kG/cm2).
Thép A-II có : Ra = 2800 (kG/cm2).
Chiều cao vùng bê tông chịu nén :

2.kn .nc .Mtt 2.1,15.1.6,86.105
x  h0  h02   35  352   5,2(cm)
mb .Rn .b 0,9.130.40

Xét: x/h0 = 5,2/35= 0,15 < R = 0.6

Như vậy chỉ cần tính cốt đơn :

Diện tích cốt thép yêu cầu là :
mb .Rn .b.x 0,9.130.40.5,2
Fa    7,9(cm2 )
ma .Ra 1,1.2800

Chọn cốt thép 425 có Fa = 19,63 cm2 . Vậy ta phải chọn 825 có Fa = 39,26 cm2 cho toàn
bộ tiết diện cọc.
Fa 39,26
Hàm lượng cốt thép :  =   100% = 2,8 % > min = 0,05%
bh0 40.35

a  bd
at  k.Cd .n. .7(4  100). d
Ea
Trong đó:
5,49.105
a   863,2(kG / cm2 )
19,63.(35  0,5.5,2)
σbd = 0
863,2
at  1.1,3.1. .7(4  100.0,007). 25  0,06(mm)
2,1.106
at = 0,06 (mm) < [at] = 0,08 (mm)
Thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt.
Vậy chọn 825 cho toàn bộ tiết diện cọc có Fa= 39,26 (cm2)
 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông:



Với h0 = 35 cm.
Ta có :
k n nc Q = 1,2.1.2,55 = 3.06 T

kmb Rk bh0 = 0,6.1,15.10.40.35 = 9660 (kG) = 9,66 (T).

Thấy k n nc Q < kmb Rk bh0  Không phải tính toán cốt đai mà chỉ bố trí theo cấu
tạo.Ta chọn cốt đai 8a200. Bố trí cốt đai dày hơn về 2 phía đầu cọc 8a100.

4. Tính toán dầm vòi voi
Dầm vòi voi là dầm lắp ghép. Phần dưới tiết diện thu nhỏ dần từ bề rộng 0,8m xuống
0,5m, dài 1m.
Dầm vòi voi chịu tác dụng của lực va tàu. Phần trên của dầm vòi voi liên kết với dầm
ngang, truyền tải trọng vào dầm ngang và chủ yếu chịu lực nén nên không cần thiết phải
tính toàn mà chỉ tính toán với phần dầm bên dưới như dầm Conson chịu uốn dưới tác
dụng của lực va tàu. Ta tính toán với trường hợp lực va theo phương vuông góc với mép
bến là F= 18T.
Trường hợp chịu lực va :
Lực tác dụng lên dầm trong trường hợp va là : F= 18(T)
Để an toàn xem như lực này đặt tại vị trí cách mép ngàm là 1,5(m)
M= 18.1,5 = 27 (Tm)
Ta thấy trường hợp chịu lực va là nguy hiểm nhất nên tính toán theo trường hợp này
và tính toán cho cấu kiện chịu uốn có tiết diện b x h = 100 x 80 cm
Ta cã :
M = 27 Tm ; Q = F = 18 T
Chọn abv = 5 cm suy ra h0 = h - abv = 80 - 5 = 75 (cm)
k n nc M 1,2.1.18.10 5
A0 =  = 0,026 < AR = 0,438
mb Rn bh02 1,15.130.100.75 2

Tra bảng ta có  = 0,987
k n nc M 1,2.1.18.10 5
=> Fa =  = 9,47 (cm2).
ma Ra  h0 1,1.2800.0,987.75

Chọn 725 có Fa = 34,36 (cm2).
Fa 34,36
Hàm lượng cốt thép :  =   100% = 0,46 % > min = 0.05%
bh0 100.75



Kiểm tra theo điều kiện mở rộng vết nứt :
Chiều rộng vết nứt aT vuông góc với trục dọc dầm được xác định:
 a   bd
at = k .C d . . .7 . (4  100 ). d mm
Ea

Trong đó:
k- Hệ số kể đến tính chất chịu lực của cấu kiện. Với dầm ngang, bản chịu uốn lấy
bằng 1,0
- Hệ số kể đến loại cốt thép. Với thép A-II có gờ thì  = 1
Cd- Hệ số phụ thuộc tính chất tác dụng của tải trọng. Xem tải trọng tác dụng lâu dài,
lấy Cd= 1,3
a - ứng suất trong cốt thép chịu kéo. Đối với cấu kiện chịu uốn thì được xác định
như sau:
M x h 0,026.75
a = với Z  h0   h0  0  75  = 74,025 (cm)
Fa Z 2 2 2

27.10 5
a = = 1061,5 Kg/cm2
34,36.74,025
bd - ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do trương nở bê tông. Đối với kết cấu
nắm trên khô thì bd = 0.
1061,5
 at = 1.1,3.1. .7.(4  0,46). 25
2,1.10 6
= 0,08 mm. Thỏa mãn độ nứt giới hạn cho phép.
Vậy ta bố trí thép dầm vòi voi là 725
 Tính toán cốt đai
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông:
Với cốt thép đã b ố trí ta có h0 = 75 (cm).
Ta có:
k n nc Q = 1,5.1.18 = 27 (T)

kmb Rk bh0 = (0,5 + 2 .0,026).1,15.10.100.75 = 47,61 (T)

Thấy k n nc Q < kmb Rk bh0 . Không phải tính toán cốt đai mà chỉ bố trí theo cấu tạo.

Ta chọn cốt đai 10a200.



Chương VII: Kết luận và kiến nghị
 Kết luận

Đối với em, Đồ án môn học cảng biển này rất bổ ích không chỉ giúp em hiểu thêm khá
nhiều điều về nghề nghiệp của mình, giúp định hướng tương lai mà còn qua đó em trau r ồi
được khá nhiều kiến thức về các môn học đã học như: sức bền vật liệu, cơ học kết cấu, bê tông
cốt thép, nền và móng, địa chất; ngoài ra em còn nâng cao kỹ năng sử dụng các phần mềm bổ
trợ cho công việc sau này như: Word, Excel, AutoCAD, SAP.

Cùng với đó em cũng nâng cao đư ợc khả năng làm việc độc lập và tự tin hơn khi bảo vệ
kết quả tính toán của mình.

 Kiến nghị

Do đây là môn học liên ngành nên thời gian học và nội dung môn học không được nhiều
và sâu như các sinh viên chuyên ngành, nhưng em thấy môn học rát hay và bổ ích nên nếu có
thể tạo điều kiện để sinh viên liên ngành như chúng em thêm thời gian và được nghiên cứu sâu
hơn thì r ất tốt.

Em mong bộ môn sẽ tiếp tục phát huy những gì đang có và tìm tòi cải tiến, nâng cao tri
thức để cung cấp cho sinh viên được nhiều nhất.


download

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

Similar to download

More from Yêu Nghề Kĩ Sư

download