Tm tk ben xa lan cang viconship

3,184 views

Published on

0 Comments
3 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
3,184
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
156
Actions
Shares
0
Downloads
100
Comments
0
Likes
3
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Tm tk ben xa lan cang viconship

  1. 1. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 1 Ngành: Kỹ Thuật Biển Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................2 CHƢƠNG 1.GIỚI THIỆU CHUNG. ..................................................................3 1.1. Giới thiệu sơ lƣợc về công trình bến xà lan cảng Viconship. .................4 1.2. Điều kiện tự nhiên. ....................................................................................5 1.3. Kết luận. ......................................................................................................8 1.4. Các tài liệu cần thiết. .................................................................................9 CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ QUI HOẠCH MẶT BẰNG. ...................................10 2.1. Xác định kích thƣớc cơ bản các bộ phận công trình. ...........................11 2.2. Đề xuất, lựa chọn phƣơng án mặt bằng. ................................................14 CHƢƠNG 3.THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƢƠNG ÁN KẾT CẤU CÔNGTRÌNH ......................................................................................................................17 3.1. Đề xuất phƣơng án kết cấu công trình...................................................18 3.2. Xác định tải trọng do tàu tác dụng lên công trình. ............................... 21 3.3. Tính toán nội lực các phƣơng án kết cấu. .............................................25 CHƢƠNG 4. SO SÁNH LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ. ................99 4.1. Lựa chọn phƣơng án thiết kế. ...............................................................103 4.2. Tính toán cọc cầu tàu phƣơng án chọn. ...............................................104 4.3. Tính toán dầm tựa tàu. ..........................................................................109 4.4. Nạo vét khu nƣớc trƣớc bến. ................................................................113 CHƢƠNG 5.TRÌNH TỰ VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP THI CÔNG. .............114 5.1. Trình tự tiến hành thi công. ..................................................................115 5.2.Các điểm lƣu ý trong quá trình thi công. .............................................115 CHƢƠNG 6. DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH. ......................................................117 6.1. Cơ sở lập dự toán xây lắp......................................................................118 6.2. Dự toán chi tiết xây dựng công trình. ..................................................118 CHƢƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................120 7.1. Kết luận. ..................................................................................................121 7.2. Kiến nghị . ...............................................................................................121
  2. 2. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 2 Ngành: Kỹ Thuật Biển LỜI MỞ ĐẦU Đối với nước ta, một quốc gia có khoảng 3260 km bờ biển kéo dài dọc theo chiềudài đất nước cùng với một mạng lưới sông ngòi dày đặc . Đây là một điều kiện rấtthuận lợi để phát triển ngành giao thông vận tải đường thủy. Trong sự phát triểnchung của ngành giao thông vận tải đường thủy của cả đất nước , cảng Hải Phònglà một đầu mối giao thông quan trọng trong việc giao lưu hàng hóa khu vực phíaBắc với các vùng kinh tế trong nước, trong nước với nước ngoài. Hiện tại đây làmột thương cảng lớn nhất phía bắc Việt Nam, hàng năm đảm nhận 85 ÷ 90 % tổngkhối lượng hàng khô thông qua nhóm cảng phía Bắc . Với nhu cầu phát triển nềnkinh tế giai đoạn tới cảng Hải Phòng vẫn được xác định là một cảng tổng hợp trọngđiểm, được ưu tiên đầu tư ở khu vực phía Bắc nhằm tiếp nhận các tàu hàng tổnghợp, tàu container đến 10000 DWT và lớn hơn. Để đáp ứng sự phát triển sản xuất,đáp ứng nhu cầu của các chủ tàu, chủ hàng, tăng sức hấp dẫn của cảng Green PortViconship cũng như mở rộng nhu cầu phục vụ hàng container cũng như các hàngkhác, hội đồng của công ty cổ phần container Việt Nam đã phê duyệt dự án xâydựng bến xà lan 400 DWT cảng Viconship. Mục tiêu của đồ án là đi vào thiết kế kĩ thuật, lựa chọn phương án kết cấu chobến xà lan 400 DWT cảng Viconship – Chùa Vẽ - Hải phòng. Đồ án xét trong phạm vi cảng chùa vẽ thuộc thành phố Hải Phòng, vị trí đặtcông trình là thuộc phần đất của công ty cổ phần container phía bắc liền kề với cầutầu liền bờ số 2 của cảng Chùa Vẽ. Trong quá trình thực hiện đồ án em áp dụng những phương pháp như : nghiêncứu, kế thừa các thiết kế và các đồ án tốt nghiệp sinh viên án về bến cảng đã thựchiện trước đây. Thu thập, phân tích xử lí các tài liệu cần thiết, áp dụng tính toántheo các qui phạm của nhà nước ban hành về thiết kế bến cảng. Dùng mô hình toán(phần mềm SAP 2000) để phục vụ cho việc tính toán và Phương pháp khái toán,phương pháp phân tích kinh tế, kỹ thuật. Đồ án có 7 chương trong đó chương 1 là Giới thiệu chung về vị trí , các điềukiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực đặt công trình. Chương 2 đi vào tính toánkích thước các bộ phận cơ bản của công trình và lựa chọn phương án mặt bằng.Thiết kế sơ bộ các phương án kết cấu và lựa chọn phương án tối ưu nhất để đi vàotính toán thiết kế chi tiết được trình bày trong chương 3 và chương 4. Chương 5đưa ra trình tự và và một số biện pháp thi công chủ yếu. Chương 6 là tính toán giáthành xây dựng công trình và chương 7 là kết luận và kiến nghị. Trong suốt quá trình thực hiện đồ án em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫnnhiệt tình của các cô giáo là Thạc Sĩ Lê Thị Hương Giang và Thạc Sĩ Nguyễn ThịThế Nguyên đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này. Tuy đã được sựhướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô, cùng với sự nỗ lực hết mình của bản thânnhưng do trình độ bản thân có hạn và kinh nghiệm thực tế chưa có nên trong đồ ánkhó tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy ,cô đểsau này tốt nghiệp, ra trường em có thể hoàn thành công việc được tốt hơn . Em xin chân thành cảm ơn!
  3. 3. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 3 Ngành: Kỹ Thuật Biển CHƢƠNG 1.GIỚI THIỆU CHUNG.
  4. 4. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 4 Ngành: Kỹ Thuật Biển 1.1. Giới thiệu sơ lƣợc về công trình bến xà lan cảng Viconship. 1.1.1. Vị Trí. Vị trí xây dựng công trình là tại cảng chùa vẽ, thành Phố Hải Phòng .Thành phốHải Phòng nằm ở bờ biển đông bắc của Việt Nam, cách Hà Nội 102 km. Hải Phònglà thành phố lớn thứ 3 của cả nước và có cảng biển lớn nhất miền Bắc. Hải Phòng có diện tích là 1.519 km2, có 2 huyện đảo: Cát Bà và Bạch Long Vĩ.Hải Phòng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, nhiệt độ trung bình hàng năm 23 - 24độ C, lượng mưa 1.600 - 1.800mm và độ ẩm là 85 - 86%. Hải Phòng là trung tâmthương mại, giao thông vận tải quan trọng của miền bắc Việt Nam, cầu nối giữa cáctỉnh phía bắc với thị trường thế giới thông qua hệ thống cảng biển. Hải Phòng đượcnối liền với nhiều tỉnh, thành bằng đường bộ, đường sắt, đường sông, đường biển vàđường hàng không. Hệ thống cảng biển của Hải Phòng có lượng hàng hoá thông qua lớn nhất trongcác cảng miền bắc. Cảng Hải Phòng có trang thiết bị hiện đại, an toàn theo tiêuchuẩn quốc tế. Mạng lưới đường bộ của Hải Phòng rất thuận tiện cho việc vận chuyển hàng hoáđến Hà Nội và các tỉnh phía bắc thông qua quốc lộ số 5 và quốc lộ số 10. Mạng lưới đường sông của Hải Phòng cũng rất thuận tiện cho việc vận chuyểnhàng hoá. Tuyến đường sắt Hải Phòng - Hà Nội - Lào Cai, nối liền với Côn Minh (tỉnh VânNam - Trung Quốc) tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc chuyên chở hàng hoá tớiphía nam Trung Quốc. Tuyến Hải Phòng - Hà Nội nối liền trực tiếp với nhiều thànhphố thị xã đặc biệt là thành phố Hồ Chí Minh. Bến xà lan cảng Viconship nằm trên khu đất, khu nước tại phía hạ lưu cầu tàu số2 nằm ở bờ trái luồng sông Cấm, phía thượng lưu bến (tây bắc ) giáp với cầu tàu số2, phía hạ lưu (đông nam) giáp cảng Container Chùa Vẽ, phía tây nam giáp tuyến kèbảo vệ bờ bãi Container. Tuyến mép bến xà lan cách tuyến nối giữa hạ lưu bến hảiđăng với điểm đầu phía hạ lưu cầu tàu số 2 là khoảng 13,5m. Hình 1.1. Vị Trí Cảng Chùa Vẽ.
  5. 5. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 5 Ngành: Kỹ Thuật Biển 1.1.2. Tải trọng của bến. 1.1.2.1. Xà lan neo cập khai thác. xà lan xếp hàng hoá 400 DWT có các thông số kỹ thuật sau: - Chiều dài xà lan: Lt = 46,0 m. - Chiều rộng xà lan: Bt = 7,5 m. - Mớn nước xà lan đầy tải: Tc = 2,4 m. - Mớn nước xà lan không tải: To = 0,4 m. 1.1.2.2. Tải trọng khai thác cầu tầu. - Tải trọng hàng hoá: q = 4 T/m2. - Cần cẩu bánh hơi sức nâng 25T: + Áp lực lớn nhất lên một chân cần cẩu: 39T. + Khoảng cách giữa hai chân chống: 4,4 m. + Kích thước chân đế : 36x36 (cm). - Tải trọng ôtô: Tương đương ôtô H30 1.1.2.3. Điều kiện khai thác . - Vận tốc gió: Vgió = 20 m/s. (cấp 8) - Vận tốc dòng chảy: Tính toán với vận tốc dòng chảy hướng dọc: V dc = 1,62 m/s. - Chiều cao sóng: H = 0,5 m. 1.1.2.4. Công nghệ khai thác trên bến. - Tuyến trên bến: Sử dụng cần cẩu bánh hơi để bốc xếp các cấu kiện phục vụ xà lan. - Tuyến sau bến: công tác vận chuyển từ bến vào bãi và ngược lại, sử dụng ôtô H30. 1.2. Điều kiện tự nhiên. 1.2.1. Điều kiện địa hình. Đặc điểm địa hình được trình bày trong bình đồ khảo sát khu vực xây dựngtỷ lệ 1/500 do công ty cổ phần Tư vấn Xây Dựng Công Trình Hàng hải lập tháng 02năm 2007. 1.2.2. Điều kiện địa chất. Tài liệu địa chất của khu vực được trình bày ở bảng sau: Bảng 1.1. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý cơ bản các lớp đất. Chỉ tiêu cơ lý cơ bản. Lớp đất. Đặc điểm. γw(T/m ) φ( Độ ) C(Kg/cm2) Is 3 αW αK Bùn sét màu xám 1a nâu, 1,63 2017 0,07 1,4 trạng thái chảy Bùn sét pha màu 1 xám nâu, 1,74 3005 0,06 1,58 trạng thái chảy 2 Bùn sét 1,87 7044 0,09 0,54
  6. 6. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 6 Ngành: Kỹ Thuật Biển pha màu xám nâu, trạng thái chảy Sét màu xám 3 xanh, 1,79 5049 0,11 0,8 trạng thái chảy. Sét pha, Trạng 4 1,9 5008 0,08 0,93 thái dẻo chảy. Sét màu vàng, TK1 1,94 12046 0,2 0,44 trạng thái dẻo cứng. Sét pha màu vàng, TK2 1,94 6050 0,2 0,54 xám ghi trạng thái dẻo mềm. Cát hạt trung màu xám 5 26025 33037 trắng, trạng thái chặt Cát hạt to lẫn cuội sỏi thạch anh màu 5b 24047 320345 xám trắng, trạng thái rất chặt. sét pha màu đỏ, 6 2,00 15049 0,2 0,1 trạng thái nửa cứng. Nguồn : Hồ sơ khảo sát địa chất số: 05-KSĐC-03 tháng 02 năm 2007 do công tycổ phần tư vấn xây dựng công trình hàng hải lập. Từ bảng tổng hợp trên ta có thể thấy địa chất của khu vực xây dựng công trìnhtương đối yếu, các lớp chủ yếu là đất sét và á sét ở trạng thái chảy, lớp đất tốt nằm ởdưới sâu.
  7. 7. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 7 Ngành: Kỹ Thuật Biển 1.2.3. Điều kiện khí tượng thuỷ văn 1.2.3.1. Đặc điểm khí tượng a) Gió Hướng gió thịnh hành là hướng Bắc, Đông Bắc, Đông, Đông Nam và Nam, trongđó gió hướng Đông có tần suất 31,32 %, Tiếp theo là hướng Bắc có tần suất 15,36%, Đông Nam có tần suất 14,55%, Nam có tần suất 12,13 % và Đông Bắc có tầnsuất 10,3 %, còn lại là các hướng khác. Gió mùa Đông Bắc bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, tốc độ trung bìnhtrong các tháng đạt 4,4 m/s (tháng 2) đến 4,9 m/s (tháng 11). Tốc độ W >15 m/s chỉchiếm 5%. Gió mùa Tây Nam chỉ xuất hiện tháng 6  8, tốc độ gió trung bình cao hơn cáctháng khác trong năm đạt 9,7 m/s vào tháng 8 và 6,0 m/s vào tháng 7. Tốc độ gióbão quan trắc được Wmax = 40 m/s (tháng 6/1989). b) Bão Theo số liệu thống kê của tổng cục khí tượng thủy văn. Tại khu vực này bãothường đổ bộ vào tháng 6 và kết thúc vào tháng 11. Tần suất bão thống kê từ năm1960  1994 cho thấy tháng 11 ít bão nhất, chiếm 3,4%, tháng 7 là tháng có nhiềubão nhất, chiếm 33,3%. Tốc độ gió cực đại Wmax = 40 m/s quan trắc được nhiều lần tại Hòn Dấu và đặcbiệt cơn bão WENDY (1968) tại Phũ Liễn có tốc độ gió đạt Wmax = 50 m/s. c) Mưa Theo số liệu thống kê 10 năm tại khu vực, tổng lượng mưa trung bình năm là1.459 mm, năm có lượng mưa lớn nhất đạt 2.292,8 mm (1992) và năm có lượngmưa ít nhất 764,1 mm (1991). Tại khu vực nghiên cứu, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, tổng lượngmưa trung bình trong mùa mưa là 1.254,1 mm, chiếm 85,9% lượng mưa trong năm. Tháng có lượng mưa trung bình lớn nhất là tháng 8 (292 mm) chiếm 19,32%lượng mưa cả năm. Lượng mưa trung bình các tháng trong mùa mưa là 209 mm,trong mùa khô chỉ có 34,2 mm. Số ngày mưa trung bình nhiều năm là 150,1mm/ngày, năm có ngày mưa nhiều nhất là năm 1992 có 200 ngày, năm có số ngàymưa ít nhất là năm 1987 có 125 ngày. 1.2.3.2. Đặc điểm thủy văn a) Thủy triều – mực nước Cửa sông Cấm bị ảnh hưởng bởi chế độ nhật triều, trong một ngày xuất hiệnmột đỉnh triều và một chân triều, độ lớn thủy triều có thể đạt tới 4 m vào kì triềucường. Khu vực sông Cấm từ Chùa Vẽ đến cảng Cấm bị ảnh hưởng triều biển vàdòng chảy sông. Khi lan truyền vào sông Cấm, độ lớn thủy triều có giảm chút ít sovới triều tại Hòn Dấu nhưng không đáng kể, chân triều và đỉnh triều được nângkhoảng 0,4 m vào mùa kiệt và có thể còn cao hơn vào mùa lũ. Thời gian xuất hiệnđỉnh triều tại cửa Cấm thường chậm hơn so với tại Hòn Dấu 1  2 giờ, chân triềuthường xuất hiện chậm hơn 2  3 giờ. Một số đặc trưng thủy triều (trạm Hòn Dấu): - Mực nước trung bình nhiều năm : + 1,9 m (Hải Đồ) - Mực nước triều cao nhất : + 4,21 m - Mực nước triều thấp nhất : - 0,07 m
  8. 8. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 8 Ngành: Kỹ Thuật Biển - Biên độ triều lớn nhất trong ngày : 3,94 m Bảng 1.2. Tần suất mực nước giờ. P% 1 5 50 99 H (m) 4,1 3,5 2,4 0,6 Nguồn : Tổng cục khí tượng thủy văn năm 2001. b) Dòng chảy Lưu lượng bình quân nhiều năm của sông Cấm là 353 m3/s. Lưu lượng lớn nhấtghi nhận được là 3360 m3/s, lượng nước tải ra biển trung bình khoảng 12 km3/năm.Mùa kiệt dòng chảy thủy triều theo hướng từ biển vào sông chiếm 9  11 giờ vào kỳtriều cường và 8  10 giờ vào kỳ triều yếu, với vận tốc trung bình 0,2  0,3 m/s, cựcđại đến 0,8  1,0 m/s; vận tốc dòng chảy khi triều xuống trung bình là 0,3  0,5 m/s,đạt cực đại 1,8  2,6 m/s. Trong mùa mưa, nếu xuất hiện lũ lớn có thể không códòng triều lên. Điều này cho thấy chế độ dòng chảy ở đây khá phức tạp, phụ thuộckhông chỉ vào thủy triều mà còn phụ thuộc rất nhiều vào cường suất lũ. Dựa vào số liệu của hai ngày đầu và cuối của đợt khảo sát vào mùa khô 2001 nóitrên có thể thấy: thời gian này lượng nước đổ ra ngoài sông không đáng kể nên tínhchất dòng chảy là thuận nghịch, có hai pha rõ rệt là triều lên và triều xuống. Khitriều xuống vận tốc dòng chảy giảm từ mặt xuống đáy nhưng chênh lệch giữa cáclớp so với trị số trung bình là không đáng kể; khi triều lên hiện tượng phức tạp hơn,đôi khi vận tốc dòng chảy lớp giữa lớn hơn lớp mặt; tần suất dòng chảy hướng rabiển (triều xuống) khoảng 60%. Trong một ngày đêm, chênh lệch giữa lượng nướctừ sông đổ ra biển và lượng nước từ biển theo thủy triều xâm nhập vào sôngkhoảng 4.000  5.000 m3. c) Sóng Sóng tại vùng cửa Nam Triệu thịnh hành theo hướng Đông và Đông Bắc trongmùa khô, độ cao sóng trung bình khoảng 0,5  0,75 m. Mùa hè thịnh hành sóngĐông Nam với độ cao trung bình 0,7  0,9 m. Với độ cao như vậy, sóng chỉ tác độngvào một phạm vi khá hẹp vùng cửa sông Bạch Đằng, không lan truyền vào sâutrong sông và trong khu vực nghiên cứu. Tuy nhiên nếu sóng gặp mực nước triềucường và gió thổi vào bờ gây nên hiện tượng nước dâng cũng có thể ảnh hưởng đếnkhả năng thoát nước của sông Cấm, ảnh hưởng đến mực nước và dòng chảy. 1.3. Kết luận. Với lợi thế về địa lý, tài nguyên biển và hệ thống kết cấu hạ tầng so với các tỉnhkhác trong vùng duyên hải Bắc Bộ ,nên Hải Phòng là trọng điểm của vùng kinh tếphía Bắc có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao, có vai trò động lực lan tỏa đến sự pháttriển kinh tế của các tỉnh trong vùng Bắc Bộ, trực tiếp là Đồng bằng sông Hồng.Được thiên nhiên ưu đãi cảng Hải Phòng có hệ thống sông ngòi liên kết với nhau,nếu được khai thác tốt việc vận chuyển hàng hóa bằng đường thủy thì sẽ đem lạihiệu quả kinh tế cao. Cảng Hải Phòng là một đầu mối giao thông quan trọng trong việc giao lưu hànghóa khu vực phía Bắc với các vùng kinh tế trong nước, trong nước với nước ngoài.Hiện tại đây là một thương cảng lớn nhất phía Bắc Việt Nam, hàng năm đảm nhận85 ÷ 90 % tổng khối lượng hàng khô thông qua nhóm cảng phía Bắc. Trong thời kỳ
  9. 9. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 9 Ngành: Kỹ Thuật Biểnđổi mới, đặc biệt năm 1999 – 2000 tốc độ tăng hàng hóa qua cảng đạt trên 11%/nămVà với nhu cầu phát triển nền kinh tế giai đoạn tới cảng Hải Phòng vẫn được xácđịnh là một cảng tổng hợp trọng điểm, được ưu tiên đầu tư ở khu vực phía Bắcnhằm tiếp nhận các tàu hàng tổng hợp, tàu container đến 10000 DWT và lớn hơn. Để đáp ứng sự phát triển sản xuất, đáp ứng nhu cầu của các chủ tàu, chủ hàng,tăng sức hấp dẫn của cảng Green Port Viconship cũng như mở rộng nhu cầu phụcvụ hàng container cũng như các hàng khác, Hội đồng của công ty cổ phần containerViệt Nam đã phê duyệt dự án xây dựng bến xà lan 400 DWT cảng Viconship. Địa điểm xây dựng bến sà lan thuộc phần đất của công ty cổ phần container phíabắc liền kề với cầu tầu liền bờ số 2. Đây cũng là một thuận lợi để thi công bến xàlan trong việc cung cấp điện, nước, đổ bê tông, rải mốc định vị công trình. Tuy nhiên cũng có một số điều kiện khó khăn như: - Thi công dưới nước khó khăn hơn rất nhiều so với trên bờ do sóng, vì vậy việc thực hiện an toàn lao động gặp nhiều khó khăn. - Việc luồng sông Cấm có độ sâu lớn, hay có tầu lớn đi lại do đó sóng rất lớn. Và do khu vực Hải Phòng là một trong những nơi chịu ảnh hưởng rất mạnh của thủy triều nên ảnh hưởng tới tính ổn định, chính xác của các thiết bị thi công và thi công bê tông các hạng mục nằm trong vùng mực nước dao động. - Độ lớn triều trung bình trên dưới 3,5m vào kỳ triều cường và mực nước lên xuống nhanh có thể đạt 0,5m/giờ gây rất nhiều khó khăn cho việc thi công. Từ những phân tích trên cho thấy việc xây dựng bến sà lan cảng Viconship là cầnthiết. Những khó khăn có thể khắc phục trong khi thiết kế kết cấu và thi công côngtrình. 1.4. Các tài liệu cần thiết. - Quy chuẩn xây dựng. - Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. - Công trình bến cảng Biển – tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 207-92. - Công trình bến cảng Sông – tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 206-92. - Tải trọng và tác động (do sóng và do tầu) lên công trình thủy – tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 222-95. - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công TCVN- 4116-85. - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển TCXDVN 327:2004. - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối TCVN- 4453-1995. - Nền các công trình thủy công – TCVN 4253-86. - Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCXD 205-1998. - Chống ăn mòn trong xây dựng TCXD 3993-85. - Kết cấu thép TCXDVN 338-2005. - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép TCXDVN 356-2005.
  10. 10. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 10 Ngành: Kỹ Thuật Biển CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ QUI HOẠCH MẶT BẰNG.
  11. 11. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 11 Ngành: Kỹ Thuật Biển 2.1. Xác định kích thƣớc cơ bản các bộ phận công trình. 2.1.1. Mực nước thấp thiết kế. Theo tiêu chuẩn thiết kế công trình bến cảng biển 22TCN207- 92, mực nước tínhtoán là mực nước thấp nhất theo một tần suất đảm bảo nhất định được xác định theođường đảm bảo tần suất nhiều năm của mực nước ngày. Mực nước thấp thiết kế (MNTTK) được lấy theo bảng 1(22TCN207-92), phụthuộc vào hiệu số giữa mực nước có tần suất đảm bảo 50% (H50%) và mực nướcthấp nhất Hmin. Từ bảng 1.2(trong chương 1), ta có H50% = + 2,4 m. Theo số liệu thống kê mực nước triều thấp nhất đo được tại trạm Hòn Dấu là: Hmin = -0.07 m. Vậy : H50% - Hmin = 2,4 – (-0,07) = 2,47 m. Theo bảng 1 của tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 207 – 92 với : H50% - Hmin = 2,47 , thì mực nước thấp thiết kế ứng với tần suất 99%. Tra bảng 1.2(chương 1) ta có mực nước ứng với tần suất 99% là H99% = + 0,6 m. Vậy MNTTK = + 0,6 m. 2.1.2. Mực nước cao thiết kế . Theo giáo trình “Công trình bến cảng” – NXB xây dựng, mực nước cao thiết kế(MNCTK) phụ thuộc vào cấp công trình. Với công trình là cấp III (dựa vào năng lực phục vụ hàng hóa của bến) thìMNCTK lấy với mực nước ứng với tần suất 5%. Từ bảng 1.2 ta có mực nước ứngvới tần suất 5% là H5% = + 3,5 m. Vậy MNCTK = + 3,5 m. 2.1.3. Cao trình đỉnh bến. Cao trình đỉnh bến được xác định theo hai tiêu chuẩn: - Tiêu chuẩn chính: - Tiêu chuẩn kiểm tra: 2.1.3.1. Theo tiêu chuẩn chính. Cao trình đỉnh bến được xác định theo công thức:  Đỉnh bến =  H50% + a (2.1) Trong đó:
  12. 12. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 12 Ngành: Kỹ Thuật Biển - H50%: Cao trình mực nước ứng với tần suất p = 50% của đường tần suất lũy tích hàng giờ được quan sát trong nhiều năm. Theo bảng 1.2 H50% = +2,4 m; - a: Độ vượt cao dự phòng của bến , a = 2 m (ứng với cảng biển), do bến đặt tại đoạn sông chịu ảnh hưởng mạnh của triều nên ta có thể lấy a = 2m. Thay vào (2.1) ta có :  Đỉnh bến =  H50% + a = 2,4 + 2 = + 4,4 m (2.2) 2.1.3.2. Theo tiêu chuẩn kiểm tra. Cao trình đỉnh bến được xác định theo công thức sau : Đỉnh bến = H(1%÷5%) + a’. (2.3) Trong đó: - H(1%÷5%) : Cao trình mực nước ứng với tần suất P = 1% ÷ 5% của đường lũy tích hàng giờ được quan sát trong nhiều năm, lấy mực nước ứng với p = 5%. theo bảng 1.2 H5% = + 3,5 m. - a’: độ vượt cao dự phòng của bến, a’ = 0 ÷ 1 m, chọn a’ = 1 m. Thay vào (2.3 )có : Đỉnh bến = H5% + a’ = 3,5 + 1 = + 4,5m. (2.4) Từ kết quả tính toán ở trên ta chọn Đỉnh bến theo tiêu chuẩn cho giá trị lớn hơn. Vậy Đỉnh bến = +4,5 m. 2.1.4. Độ sâu trước bến. Theo Tiêu chuẩn 22TCN 207-92 ta có: Độ sâu chạy tàu được tính theo công thức: Hct = Ttt + Z1 + Z2 + Z3 + Z4 (2.5) Độ sâu thiết kế được xác định theo công thức: Hb = Hct + Z5 (2.6) Hình 2.1: Sơ đồ các cao trình và các chiều sâu, chiều cao trước bến. Trong đó: - Ttt: mớn nước của tàu tính toán
  13. 13. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 13 Ngành: Kỹ Thuật Biển Ttt = Tc + T (2.7) Với: - Tc: mớn nước có tải của tàu tính toán, Tc= 2,4 m; - T: giá trị xét đến sự thay đổi của dung trọng nước. Giá trị của T được xác định dựa theo bảng 2 trong tiêu chuẩn 22TCN 207 – 92,ta có T = 0. - Z1: dự phòng chạy tàu tối thiểu tra theo bảng 3 –22 TCN207 - 92 phụ thuộc vào loại đất ở đáy khu nước . Với lớp đất ở đáy là đất bùn thì : Z1 = 0,04T = 0,04.2,4 = 0,096 m. - Z2: dự phòng do sóng, xác định dựa vào chiều cao sóng cho phép tại khu nước trong cảng . Với chiều cao sóng hs = 0,5 m chọn Z2 = 0. - Z3: dự phòng về vận tốc (tính đến sự thay đổi mớn nước của tàu khi chạy so với mớn nước của tàu neo đậu khi nước tĩnh), xác định theo bảng 5 – 22TCN207 – 92, có Z3 = 0,15 m. - Z4: độ dự phòng nghiêng lệch tàu do xếp hàng hóa không đều, do hàng hóa bị xê dịch. Phụ thuộc vào loại hàng hóa, Tra bảng 6 – 22TCN207 – 92, ta có Z0 = 0,026 . B = 0,026 . 7,5 = 0,195 m. (Tàu chở hàng khô, hỗn hợp). - Z5: dự phòng do sa bồi, và hàng hóa rơi vãi trong khu nước của cảng. Lấy tùy thuộc vào lượng sa bồi trong khoảng thời gian giữa hai lần nạo vét, duy tu, nhưng yêu cầu Z4  0,4 m. Chọn Z4 = 0,4 m. Vậy : Độ sâu chạy tàu : Hct = Ttt + Z1 + Z2 + Z3 + Z4. Hct = 2,4 + 0,096 + 0 + 0,15 + 0,195 = 2,84 m (2.8) Độ sâu thiết kế : Hb = 2,84 + 0,4 = 3,24 m. (2.9) 2.1.5. Cao trình đáy bến. Cao trình đáy bến được xác định theo công thức: Đáy = MNTTK – Hb . ( 2.10) Trong đó: MNTTK : cao độ mực nước thấp thiết kế; MNTTK = + 0,6 m. Hb: độ sâu trước bến; Hb = 3,24 m. Đáy = MNTTK – Hb = 0,6 – 3,24 = -2,64 m. (2.11) Vậy cao trình đáy bến là: Đáy = -2,64 (m). 2.1.6. Chiều cao tự do của bến. Chiều cao tự do HTD của bến được xác định theo công thức : HTD = Đỉnh - Đáy . (2.12) HTD = 4,5 – (-2,64) = 7,14 m 2.1.7. Chiều dài bến. Chiều dài bến được xác định theo công thức: Lb = L t + e . (2.13)
  14. 14. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 14 Ngành: Kỹ Thuật Biển Trong đó - Lt: chiều dài tàu tính toán, Lt = 46m. - e: khoảng cách dự phòng, phụ thuộc vào chiều dài tàu. Được tra theo bảng 8 – TCN207 – 92 , Với Lt < 100m lấy e = 5,5m. Có Lb = 46 + 5,5 = 51,5m. Lb = 51,5 m. 2.1.8. Chiều rộng bến. Việc xác định chiều rộng bến phải dựa vào công nghệ khai thác trên bến và sự ổnđịnh của kết cấu. Sơ đồ cơ giới hóa xếp dỡ trên bến gồm có 2 cần trục bánh hơi 25Tvà 45T, 1làn đường ô tô vận tải H30, do đó chiều rộng bến được xác định như sau: Bb = b + 1 + 2 + a. (2.14) Trong đó: - b: khoảng cách hai chân chống lớn nhất của cần cẩu bánh hơi, căn cứ vào thông số kỹ thuật của cần cẩu thì b = 5,8 m. - 1: khoảng cách từ chân cần cẩu tới mép ngoài của bến, 1 = 2,5 m; - 2: khoảng cách an toàn từ chân cần cẩu đến làn đường ô tô, 2 = 2 m; - a: khoảng dự trữ đi lại trên bến, chọn a = 1,2 m; Vậy Bb = 5,8 + 2,5 + 2 + 1,2 = 11,5 m. 2.1.9. Khu nước trước bến. 2.1.9.1. Chiều rộng khu nước. BKN = (23)BT + B. (2.16) Trong đó: - BKN: chiều rộng khu nước; - BT: chiều rộng tàu tính toán, BT = 7,5 m; - B: chiều rộng an toàn khi chạy tàu, B = 0; Vậy BKN = (23).7,5 = 1522,5. Chọn BKN = 22 m. 2.1.9.2. Chiều dài khu nước. LKN = LT + 2d. (2.17) Trong đó: - LKN: chiều dài khu nước; - LT: chiều dài tàu tính toán, LT = 46 m. - d: khoảng cách dự phòng, d = 20m. LKN = LT + 2d = 46 + 2.20 = 86 m (2.18) Vậy diện tích khu nước trước bến là:  = LKN.BKN = 86.22 = 1892 m2. (2.19) 2.2. Đề xuất, lựa chọn phƣơng án mặt bằng. 2.2.1. Các phương án bố trí mặt bằng. Cơ sở để xác định phương án bố trí mặt bằng công trình là chiều dài đường bờđược cấp, chiều dài công trình, số tàu có thể neo đậu đồng thời trên bến. Dựa vàoloại kết cấu công trình dự kiến sử dụng để xây dựng công trình, như công trình bếnbệ cọc cao thích hợp với dạng liền bờ, xa bờ. Bến tường cừ có neo, không có neothích hợp với dạng bến liền bờ v..v. Việc xác định được dạng mặt bằng hợp lí phảidựa vào các yếu tố trên. Tuy nhiên yếu tố chiều dài, chiều rộng đường bờ, khu đất,
  15. 15. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 15 Ngành: Kỹ Thuật Biểnchiều dài công trình và số tàu đồng thời neo đậu trên bến sẽ quyết định dạng mặtbằng công trình. Việc xác định mặt bằng bến cần đạt được những mục tiêu sau: - Phù hợp với quy hoạch tổng thể của cảng Chùa Vẽ. - Phù hợp với điều kiện giao thông đường bộ, đường thủy trong khu vực. - Quy hoạch bố trí xây dựng các công trình phải phù hợp với yêu cầu khai thác trước mắt đồng thời phù hợp với qui mô phát triển lâu dài, tận dụng triệt để lợi thế tự nhiên của khu đất, khu nước nhằm giảm được vốn đầu tư xây dựng công trình. - Tận dụng tối đa điều kiện che chắn tự nhiên. - Không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường khu vực cũng như những công trình, cơ sở lân cận. Dựa vào cơ sở trên ta chọn phương án mặt bằng như sau: + Phương án 1: Công trình bến liền bờ. + Phương án 2: Công trình bến song song với bờ. Bến nhô Cầu dẫn Bến liền bờ bbbbờ Khu đất Hình 2.2. Sơ đồ bố trí các phương án bến liền bờ và bến nhô. 2.2.2. So sánh lựa chọn phương án Trong hai phương án nêu trên, chỉ khác nhau là cách bố trí bến xà lan 400T còncác bộ phận khác đều như nhau. Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa hình và công nghệ khai thác trên bến thì mặtbằng phương án 1 và 2 có các ưu nhược điểm như sau: 2.2.2.1. Phương án 1: Công trình bến liền bờ - Ưu điểm: + Hình dạng, kích thước bến đơn giản. + Khu nước trước bến thông thoáng, thuận lợi cho việc bố trí vũng quay tàu, không gây ảnh hưởng tới luồng tàu lưu thông trên đoạn sông đặt bến. + Liên hệ với khu đất tốt, thuận lợi cho việc đưa các thiết bị lên tàu. + Lợi dụng được tối đa điều kiện tự nhiên do cảng nằm trong khu vực khuất gió, sóng nên kết cấu công trình đơn giản. + Phù hợp với quy hoạch tổng thể của cảng Chùa Vẽ trước đó. - Nhược điểm: + Mặt bằng kéo dài, làm tăng hệ thống các đường kỹ thuật (cung cấp điện nước). + Nếu đặt gần bờ thì có thể khối lượng nạo vét luồng lạch cho tàu sẽ lớn. 2.2.2.2. Phương án 2: Công trình bến song song với bờ - Ưu điểm: + Giảm bớt đường đi của hệ thống các đường kỹ thuật.
  16. 16. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 16 Ngành: Kỹ Thuật Biển + Lợi dụng được tối đa điều kiện tự nhiên do cảng nằm trong khu vực khuất gió, sóng. + Tận dụng được độ sâu tự nhiên, giảm được khối lượng nạo vét các luồng lạch cho tàu, bè. - Nhược điểm: + Khả năng liên kết với khu đất sẽ kém hơn phương án 1. + Kết cấu công trình phức tạp hơn do phải có cầu dẫn, do đó chi phí sẽ tăng hơn so với phương án 1. + Tăng khối lượng đất san lấp khu đất phía sau bến. + Gây ảnh hưởng tới công trình bên cạnh + Khu nước trước bến không được thông thoáng, gây rất nhiều khó khăn cho việc điều động tàu, cản trở sự lưu thông của tàu bè qua lại trên đoạn sông đặt bến. Từ những kết quả phân tích đặc điểm của hai phương án trên, nên quyết địnhlựa chọn phương án 1 làm phương án nghiên cứu xây dựng bến Hình 2.3. Mặt bằng vị trí.
  17. 17. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 17 Ngành: Kỹ Thuật Biển CHƢƠNG 3.THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƢƠNG ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 
  18. 18. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 18 Ngành: Kỹ Thuật Biển 3.1. Đề xuất phƣơng án kết cấu công trình. Việc lựa chọn kết cấu công trình phải dựa vào sự tối ưu về hiệu quả kinh tế, kỹthuật, điều kiện thi công, cơ sở cung cấp các cấu kiện đúc sẵn cũng như vật liệu xâydựng và khả năng nâng cấp công trình trong tương lai. Phương án kết cấu còn phụthuộc vào dạng mặt bằng công trình mà ta đã lựa chọn. Căn cứ vào điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng, các quy trình quy phạm hiệnhành, điều kiện công nghệ và khả năng thi công cũng như các dạng kết cấu đã đượcáp dụng trong nước, do bến dự kiến được xây dựng nằm gần bờ với mặt bằng côngtrình là dạng bến liền bờ. Mặt khác từ kết quả khảo sát địa chất tại vị trí xây dựngbến xà lan cảng Viconship cho thấy: địa chất của khu vực xây dựng là nền đất yếuvới các lớp đất sét và á sét xen kẽ, bùn sét màu xám đen, bùn sét lẫn cát, bùn sétnhão, cát mịn. Nguyên tắc chung của giải pháp kết cấu bến là: - Nhẹ, tiếp nhận được tất cả các tải trọng ngoài. - Luôn luôn tạo ra sự ma sát đến mức tối đa giữa các cấu kiện của kết cấu bến với nền đất. - Bảo đảm được ổn định và độ bền. Trong đồ án đưa ra hai phương án kết cấu: Phương án một là : kết cấu cầu tàu dạng bệ cọc cao đài mềm bản có hệ dầmngang, dầm dọc trên nền cọc vuông BTCT M300 có tiết diện 40 x 40 cm. Phương án hai là : kết cấu cầu tàu bệ cọc cao đài mềm bản có hệ dầm ngang, dầmdọc trên nền cọc ống BTCT ứng suất trước có đường kính D = 500 mm. 3.1.1. Phương án kết cấu một. Kết cấu cầu tàu dạng bệ cọc cao đài mềm bản có hệ dầm ngang, dầm dọc trênnền cọc vuông BTCT M300 có tiết diện 40 x 40 cm. 3.1.1.1. Thông số cơ bản của cầu tàu. Cầu tàu dài 51,5 m; rộng 11,5 m. Toàn bộ cầu tàu có 16 khung ngang, 4 khungdọc. Cao trình đỉnh bến : + 4,5 m. Cao trình đáy bến : - 2,64 m. 3.1.1.2. Nền cọc. Nền cọc cầu tầu bằng BTCT M300 đá 1x2 tiết diện 40 x 40 (cm), chiều dài cọcthay đổi từ L = 35 m, đến L = 37 m tùy thuộc vào vị trí, cắm vào những lớp đất tốt(lớp TK 2 và lớp 5). Theo mặt cắt ngang có 5 hàng cọc, trong đó gồm 4 hàng cọcđóng thẳng, 1 hàng cọc đóng xiên độ xiên 8:1,góc xiên là 150. Bước cọc theo
  19. 19. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 19 Ngành: Kỹ Thuật Biểnphương ngang kể từ ngoài bến vào lần lượt là 0,7 m + 2,2 m + 2x3,3 m. Bước cọctheo phương dọc bến là 3,2 m và 3,3 m. Tổng số cọc của bến là 80 cọc trong đó có32 cọc chiều dài L = 35 m gồm 17 cọc đóng thẳng 15 cọc đóng xiên; 48 cọc chiềudài L = 37 m các cọc đều đóng thẳng. 3.1.1.3. Hệ dầm ngang, dầm dọc: Dầm ngang: Bằng BTCT M300 đá 1x2 đổ tại chỗ, toàn bến có 16 dầm ngangchia làm 3 loại: - Dầm ngang loại 1: Tiết diện dầm bxh = 80 x 70 cm (kể đến bản cao 100 cm), phía ngoài đầu dầm được hạ thấp thành dầm cao 305 cm để liên kết với dầm tựa tầu. Toàn bộ bến có 13 dầm ngang N1 - Dầm ngang loại 2: Dầm ngang tại vị trí đầu dầm liên kết bích neo tầu 75 T, tiết diện dầm bxh = 80 x 70 cm (kể đến bản cao 100 cm), phía ngoài từ hàng cọc thứ 3 (tính từ trong bờ trở ra) được hạ thấp và mở rộng thành dầm có tiết diện bxh = 100 x 70 cm (kể đến bản cao 100 cm) để liên kết với bích neo tầu 75T, phía ngoài đầu dầm được hạ thấp thành dầm cao 305 cm để liên kết với dầm tựa tàu. Toàn bộ bến có 02 dầm ngang N2. - Dầm ngang loại 3: Tiết diện dầm bxh = 80 x 70 cm (kể đến bản cao 100 cm), phía ngoài đầu dầm được hạ thấp thành dầm cao 305 cm để liên kết với dầm tựa tàu, đặt tại vị trí có bích neo vỏ tôn. Toàn bộ bến có 01 dầm ngang N3. Dầm dọc: Bằng BTCT M300 đá 1x2 đổ tại chỗ, theo phương ngang có 5 dầmchia làm 3 loại: - Dầm dọc loại 1: Tiết diện dầm bxh = 80 x 70 cm (kể đến bản cao 100 cm), chiều dài dầm bằng chiều dài bến. Toàn bến có 03 dầm dọc D1. - Dầm dọc loại 2: Tiết diện dầm bxh = 70 x 80 cm (kể đến dầm tựa tàu rộng 95 cm), chiều dài dầm bằng chiều dài bến. Toàn bộ bến có 01 dầm dọc D2. - Dầm dọc loại 3: Tiết diện dầm bxh = 70 x 70 cm ( kể đến dầm tựa tàu rộng 95 cm), chiều dài dầm bằng chiều dài bến. Toàn bộ bến có 01 dầm dọc D3 3.1.1.4. Dầm tựa tàu. Sử dụng BTCT M300 đá 1x2 đổ tại chỗ dạng chữ T tiết diện bxh = 25 x 355 cm,phần dưới liên kết với dầm ngang bề rộng 200 cm, phần trên liên kết với dầm dọcD3 có chiều dài bằng chiều dài bến. 3.1.1.5. Bản mặt cầu. Bản mặt cầu bằng BTCT M300 đá 1x2, đổ tại chỗ dày 30 cm. Để thoát nước mặtcầu và thông thoáng gầm cầu, tại giữa mỗi ô bản có bố trí các lỗ thông hơi bằng ốngthép Ф60 mm, Ltb = 36 cm, ống được đặt trước khi thi công đổ bê tông bản mặt cầu.Mặt cầu được phủ bằng bê tông nhựa hạt mịn dày trung bình 6 cm, tạo độ dốc chomặt cầu i = 0,5 % về phía kè bảo vệ bờ. 3.1.1.6. Gờ chắn xe. Bằng BTCT M300 đá 1x2, đổ tại chỗ cùng với bê tông dầm tựa tàu và bản mặtcầu, tiết diện hình thang vuông cạnh nghiêng ra phía ngoài đỉnh rộng b1=20 cm, đáyrộng b2=30 cm, chiều cao h=25 cm. 3.1.1.7. Hào công nghệ. Bằng BTCT M300 đá 1x2, đổ tại chỗ cùng với hệ thống dầm, bản mặt cầu.Tuyến hào công nghệ được bố trí chạy dọc suốt chiều dài bến. Kích thước hào côngnghệ rộng 30 cm, cao 34 cm. Nắp hào bằng BTCT M300 đá 1x2 đúc sẵn, kích
  20. 20. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 20 Ngành: Kỹ Thuật Biểnthước nắp hào 100x38x10 cm. Để tránh đọng nước trong hào tại đáy hào giữa mỗinhịp theo phương dọc bến đặt các ống nhựa Ф42 – L = 30 cm, ống được đặt trướckhi thi công đổ bê tông đáy và thành hào. 3.1.1.8. Bích neo tầu. Toàn bến có 03 bích neo chia làm 02 loại: - Bích neo loại 1: Sử dụng loại bích neo kết cấu vỏ tôn lõi BTCT M300, đường kính D = 350 mm. Cốt thép chịu lực bích neo được liên kết với cốt thép dầm bản, toàn bến bố trí 01 bích neo vỏ tôn. - Bích neo loại 2: Dùng bích neo gang đúc 75 T (theo mẫu thiết kế của Nhật Bản) sản xuất trong nước đạt tiêu chuẩn Việt Nam cùng các chi tiết liên kết đồng bộ hoặc loại bích có tiêu chuẩn kỹ thuật tương đương. Bích neo có đường kính ngoài 320mm, chiều cao h = 490 mm, liên kết giữa bích neo - Tàu với bê tông bằng các bu lông d = 64 mm chiều dài 750 mm. Toàn bến có 02 bích neo tầu gang đúc 75 T. Bích neo gang đúc CT 21  40 đảm bảo các tiêu chuẩn sau: Thành phần hóa học: C = 3,17%, Mn = 0,98%, Cu = 0,20%, Cr = 0,07%, P =0,04%, S = 0,02%, Si = 1,65%. - đặc tính cơ học: giới hạn bền kéo 324 N/mm2. - Kiểm tra siêu âm không có khuyết tật trong sản phẩm. 3.1.1.9. Đệm tầu. Sử dụng đệm tàu lốp ô tô cũ đường kính Ф1000 Đệm tàu treo phía trước bến xà lan: theo phương đứng bố trí 02 đệm, khoảngcách giữa các đệm 1,5 m. Theo phương dọc bến bố trí 16 đệm, khoảng cách giữacác đệm 3,2 m và 3,3 m. Đệm tàu được treo bằng dây xích đường kính Ф20,5 liênkết với móc treo inox Ф32 chôn sẵn khi đổ bê tông dầm tựa tàu bằng ma ní Ф28,5.Toàn bộ đệm tàu lắp đặt phía trước bến sà lan có 32 bộ. 3.1.1.10. Khe lún giữa bến với kè sau cầu và cầu tầu số 2 . Khe lún giữa bến sà lan với cầu tàu số hai rộng 2 cm, giữa bến sà lan và kè bảovệ bờ rộng 4 cm; mép bê tông bản mặt cầu bến sà lan, đỉnh tường kè và mép bê tôngbản mặt cầu cầu tàu số 2 tại vị trí tiếp giáp sau khi phá dỡ đục tẩy gờ chắn xe hiệnhữu được gia cường các râu thép Ф8AI, a = 30 cm. 3.1.1.11. Hệ thống cấp điện, cấp nước. Hệ thống cấp điện, cấp nước cứu hỏa cho cầu tàu số 1 và cầu tàu số 2 hiện hữuđược lấy từ trạm biến áp và đường ống cấp nước hiện hữu, tuyến đường dây cấpđiện và tuyến đường dây cấp nước cứu hỏa chạy ngang qua tuyến đường ra bến sàlan không đảm bảo an toàn cho tuyến cáp điện và ống cấp nước vì vậy tuyến ốngcông nghệ được đi chuyển lắp đặt trong hào công nghệ bến xà lan. 3.1.2. Phương án kết cấu 2. Kết cấu cầu tàu bệ cọc cao đài mềm bản có hệ dầm ngang, dầm dọc trên nền cọcống BTCT ứng suất trước có đường kính D = 500 mm 3.1.2.1. Nền cọc. Nền cọc cầu tầu bằng BTCT ứng suất trước đường kính D = 50cm, d = 32cm.Theo mặt cắt ngang có 3 hàng cọc thẳng. Theo phương ngang có 3 hàng cọc vớibước cọc là 4,5m. Theo phương dọc bến có 12 hàng cọc với bước cọc là 4,5m. Tổngsố cọc của cầu tàu là 36 cọc, các cọc đều đóng thẳng. 3.1.1.3. Hệ dầm ngang, dầm dọc.
  21. 21. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 21 Ngành: Kỹ Thuật Biển - Dầm ngang: bằng BTCT M300 đá 1x2 đổ tại chỗ, toàn bến có 12 dầm ngang có tiết diện bxh = 100x70 cm (kể đến bản cao 100cm), đầu dầm được hạ thấp thành dầm cao 305 cm để liên kết với dầm tựa tàu. - Dầm dọc: bằng BTCT M300 đổ tại chỗ, theo phương ngang có 4 dầm có tiết diện bxh = 100x70 cm (kể đến bản cao 100cm), chiều dài dầm bằng chiều dài bến. 3.1.2.2. Bản mặt cầu. Như phương án 1. 3.1.2.3. Dầm tựa tàu. Như phương án 1. 3.1.2.4. Gờ chắn xe. Như phương án 1. 3.1.2.5. Bích neo tầu. Như phương án 1. 3.1.2.6. Hào công nghệ. Như phương án 1. 3.1.2.7. Đệm tầu. Như phương án 1. 3.1.2.8. Khe lún giữa bến với kè sau cầu và cầu tầu số 2 hiện hữu. Như phương án 1. 3.1.2.9. Hệ thống cấp điện, cấp nước. Như phương án 1. 3.2. Xác định tải trọng do tàu tác dụng lên công trình. 3.2.1. Tải trọng neo tàu. xà lan neo đậu tại bến chịu tác dụng tổng hợp của gió, dòng chảy và sóng. Đượcxác định theo tiêu chuẩn thiết kế 22TCN – 95. 3.2.1.1. Tải trọng neo do gió. Theo tiêu chuẩn thiết kế 22TCN – 95 tải trọng tác động lên tàu do gió được xácđịnh theo công thức: a) Thành phần ngang: Wq = 73,6 . 10 -5 . Aq . V2q .q (KN) (3.1). b) Thành phần dọc: Wn = 49,0 . 10 -5 . An . V2n .n (KN) (3.2) Trong đó: - Wp , Wn: thành phần ngang và dọc của lực gió tác dụng lên tàu. - Aq , An: là diện tích cản gió theo phương ngang tàu và phương dọc tàu (m2). Aq = q . L2t,max (3.3) An = n . B2t,max (3.4) Với q , n : hệ số phụ thuộc vào loại tàu, chiều dài lớn nhất của tàu tính toán.Với xà lan chở hàng khô có chiều dài Lt,max = 46m tra bảng 1 và bảng 2– phụ lục 3Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN – 95 ta có : Trường hợp đầy tải : qc = 0,06; nc = 0,95.
  22. 22. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 22 Ngành: Kỹ Thuật Biển Trường hợp không có tải : qk = 0,10; nk = 1,20 - Vq, Vn : thành phần ngang và dọc của tốc độ gió tác dụng lên tàu. Vq = Vn = 20(m/s) (Tương đương với gió cấp 8) - : hệ số phụ thuộc vào kích thước lớn nhất của mặt cản gió. Với L = 46 m tra bảng 26 Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN – 95, ta có: q = 0,94( nội suy). Với B = 7,5 m tra bảng 26 Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN – 95, ta có: n = 1. Các kết quả tính toán được thể hiện ở bảng dưới đây. Bảng 3.1. Tải trọng neo do gió Trạng thái của xà lan Thành phần Đơn vị Đầy hàng Không hàng Aq m2 126,96 211,16 An m2 53,44 67,5 Wq T 3,51 5,86 Wn T 1,05 1,32 3.2.1.2. Tải trọng neo do dòng chảy. Theo Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN – 95 tải trọng tác động lên tàu do dòng chảyđược xác định theo công thức: - Thành phần ngang: Q = 0,59 . At . V2t (KN) (3.5) - Thành phần dọc : N = 0,59 . Al . V2l (kN) (3.6) Trong đó: - Q, N: thành phần ngang và dọc của lực do dòng chảy tác dụng lên tàu . - At, Al: diện tích cản nước theo phương ngang và phương dọc tàu (m2). Với At = Lt . T. (3.7) Al = B . T . (3.8) Lt: chiều dài phần tàu chìm trong nước, Lt = 0,85 . L = 0,85 . 46 = 39,1 m. Tc: mớn nước đầy tải của tàu, Tc = 2,4 m; T0: mớn nước khi tàu không có hàng, T0 = 0,4 m; B: chiều rộng tàu, B = 7,5 m; Vl,Vt : thành phần dọc và ngang của vận tốc dòng chảy. Dòng chảy có hướng hợp với phương trục dọc tàu góc 00, với vận tốc dòng chảyVd = 1,62 m/s. Vậy Vt = 0 m/s; Vl = 1,62 m/s. Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau:
  23. 23. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 23 Ngành: Kỹ Thuật Biển Bảng 3.2. Tải trọng neo do dòng chảy Trạng thái của xà lan. Thành phần Đơn vị Đầy hàng Không hàng Al m2 18 0,00 At m2 93,84 0,00 Q T 0 0,00 N T 2,79 0,00 3.2.1.3. Tính toán lực neo lên cầu tàu. Tải trọng tác dụng lên một bích neo do gió và do dòng chảy được xác định trongtiêu chuẩn thiết kế 22TCN 222- 95 theo công thức: Qtot S= (T) n sin  . cos  Trong đó: - Qtot : Thành phần lực vuông góc với mép bến do dòng chảy và do gió tác dụng lên tàu . Khi tàu đầy hàng : Qtot = Wqc + Qωc (3.10) Khi tàu không hàng : Qtot = Wqk + Qωk . (3.11) Chọn trường hợp tàu không hàng có giá trị lớn hơn để tính toán - n : Số lượng bích neo chịu lực, được lấy theo bảng 31; với Ltmax = 46m theo bảng 31 22TCN 222-95 n =2. - , trị số góc nghiêng dây neo, tra bảng 32 Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN222 – 95. + Khi tàu đầy hàng :  + Khi tàu không hàng:  Vậy khi tàu đầy hàng : S = 6,73 T (3.12) Khi tàu không có hàng : Sv S = 5,86 T (3.13) Lực neo theo các phương: S  Sn  Sq
  24. 24. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 24 Ngành: Kỹ Thuật Biển Hình 3.1. Sơ đồ phân bố lực neo trên một bích neo. Khi tàu đầy hàng: Theo phương vuông góc với tuyến bến: Sq = S . cos . sin  = 6,73. cos 00 . sin 300 = 3,37 T. (3.14) Theo phương song song với tuyến bến: Sn = S . cos . cos 6,73 . cos 00 . cos 300 = 5,83 T. (3.15) Theo phương thẳng đứng với tuyến bến: Sv = S . sin 6,73 . sin 00 = 0 T. (3.16) Khi tàu không có hàng: Theo phương vuông góc với tuyến bến: Sq = S . cos . sin  = 5,86 . cos 00 . sin 300 = 2,93 T. (3.17) Theo phương song song với tuyến bến: Sn = S . cos . cos 5,86. cos 00 . cos 300 = 5,07 T. (3.18) Theo phương thẳng đứng với tuyến bến: Sv = S . sin 5,86 . sin 00 = 0 T. (3.19) 3.2.2. Tải trọng tựa tàu. Theo Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 222 – 95 tải trọng phân bố q do tàu đang neođậu tại bến tựa trên công trình dưới tác động của gió, dòng chảy và sóng xác địnhtheo công thức: Qtot q = 1,1 (3.20) ld Trong đó : - q : lực tựa tàu ; - Qtot : lực ngang do tác động tổng hợp của gió và dòng chảy + Khi tàu đầy hàng : Qtot = Wqc + Qωc + Khi tàu không có hàng: Qtot = Wqk + Q - ld: chiều dài tiếp xúc giữa tàu với công trình ld = min(l; L), với: - L là chiều dài bến, L = 46 m; - l là chiều dài đoạn thẳng thành tầu, được xác định trong 22TCN222-95 theo công thức: l = a.Lt (3.21) + a: hệ số xác định theo bảng 3 – phụ lục 3 – TCN222-95 phụ thuộc vào loại tàu và chiều dài lớn nhất của tàu. a = 0,36 (trường hợp có hàng) a = 0,24 (trường hợp không có hàng) + Lt: chiều dài tàu tính toán, Lt = 46 m
  25. 25. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 25 Ngành: Kỹ Thuật Biển  lc = 0.36 . 46 = 16,56 m  Ld = 16,56. lk = 0,24 . 46 = 11,04 m  Ld = 11,04. Tải trọng phân bố do tàu tựa trên công trình dưới tác động của sóng, gió. 3,51 qc = 1,1. = 0,23 T/m. 16,56 Tải trọng phân bố do tàu tựa trên công trình dưới tác động của sóng, gió. 5,86 Qk = 1,1. = 0,58 T/m. 11,04 3.2.3. Tải trọng va tàu. 3.2.3.1Năng lượng va tàu. Tải trọng va tàu tác dụng vào công trình phụ thuộc vào trọng tải của tàu tính toán,vận tốc lớn nhất khi cập tàu. Bên cạnh đó, nó còn phụ thuộc vào các loại đệm va. Khi tàu cập vào công trình bến cảng thì động năng va của tàu Eq (kJ) xác địnhtrong 22TCN222-95 theo công thức: D.V 2 Eq   . (3.22) 2 Trong đó: -  : hệ số lấy theo bảng 30 – TCN222-95, với kết cấu công trình dạng bến liền bờ nền cọc có mái dốc dưới gầm cầu bến,  = 0,4; - D: lượng rẽ nước của tàu tính toán, được xác định dựa vào phụ lục 4 22TCN222-95 dựa vào trọng tải của tàu và loại hàng hóa. Tra ra được D = 8000 T. - V: thành phần vuông góc (với mặt trước công trình) của tốc độ cập tàu,lấy theo bảng 29 trong 22TCN222-95 phụ thuộc vào lượng rẽ nước của tàu tính toán. Với D = 8000 T tra ra v = 0,12 (m/s). Vậy: 8000.0,12 2 E q  0,4.  23,04 (kJ) . 2 3.2.3.2.Lực va tàu. a) Theo Phương vuông góc với mép bến. Theo tiêu chuẩn thiết kế 22TCN222-95 thì lực va tàu Fq được xác định căn cứvào trị số năng lượng va tàu Eq, với Eq = 23,04 KJ tra biểu đồ quan hệ giữa Eq và Fqthì Với Eq = 23,04 kJ thì Fq = 139 KN = 13,9 T. b) theo phương song song với mép bến. Fq = μ.Eq. (3.23) Nguồn : 22TCN222-95. Với μ – hệ số phụ thuộc vật liệu của mặt thiết bị đệm. Với đệm làm bằng cao su lấy μ = 0,5. Vậy Fq = 0,5.13,9 = 6,95 T 3.3. Tính toán nội lực các phƣơng án kết cấu. 3.3.1. Thiết kế sơ bộ phương án 1.
  26. 26. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 26 Ngành: Kỹ Thuật Biển 3.3.1.1. Xác định hệ chịu lực cơ bản. Công trình bến bệ cọc cao là kết cấu khung không gian, vì vậy muốn tính toángiải kết cấu dạng khung phẳng của hệ chịu lực cơ bản ta phải phân chia bến thànhcác khung ngang, khung dọc. 1)Phân chia khung ngang, khung dọc. Nguyên tắc phân chia khung ngang, khung dọc: Khung ngang: bề rộng khung ngang bằng bước cọc theo phương dọc, chiều dàikhung ngang bằng chiều rông bến. Khung dọc: cần phải chia sao cho các lực thẳng đứng tác dụng trên cọc càng gầntim cọc càng tốt, hoặc ít nhất cũng không ra ngoài phạm vi của cọc. Chiều rộngkhung dọc được xác định theo nguyên tắc lực trên toàn nhịp phân đều cho hai gốinên chiều rộng khung dọc phụ thuộc chiều rộng của toàn bệ và khoảng cách giữacác hàng cọc ngang nên có thể rất khác nhau. Chiều dài khung dọc bằng chiều dàicủa bến. Chia bệ cọc cao có các bước cọc theo chiều dọc, chiều ngang như sau. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 a i b ii c iii d iv e Hình 3.2. Sơ đồ phân chia khung ngang, khung dọc bến. 2)Tính toán khung ngang, khung dọc bến. Xác định chiều rộng chịu tải trọng đứng của khung ngang, khung dọc: Khung ngang: do có cấu tạo giống nhau, chịu tải trọng thẳng đứng như nhau, vìvậy chỉ cần tính cho khung ngang chịu tải trọng ngang lớn nhất nếu thỏa mãn điềukiện chịu lực thì toàn bộ các khung ngang còn lại đều thỏa mãn. Khung dọc: do có cấu tạo khác nhau, tính chất chịu tải trọng thẳng đứng, tảitrọng ngang khác nhau, vì vậy phải tính toán cho từng khung dọc một. Theo cách phân chia như trên, bến đã được chia thành các kết cấu khung ngang(1), (2), (3), (4),….(16). Khung dọc là (I), (II), (III), (IV). 3.3.1.2. Sơ bộ xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang, khung dọc. 1) Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên khung dọc (I). với dầm dọc có kích thước D2: bxhxl = 70x80x5148 cm, D3: bxhxl =70x70x5148 cm, chiều rộng dải chịu tải là 260 cm. a) Tải trọng hàng hóa: Tải trọng hàng hóa dải đều = 4 T/m2 qhh = 4 . 2,6 = 10,4 T/m
  27. 27. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 27 Ngành: Kỹ Thuật Biển b) Tải trọng bản thân: - Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = γbtn . b. h = 2,2 . 2,6 . 0,06 = 0,343 (T/m) - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm: q2 = γbt . b . h = 2,5 . 2,6 . 0,3 = 1,95 (T/m) - Tải trọng do bản thân dầm dọc D2 mép bến phía trên phân bố: q3 = γbt . b . h = 2,5 . (0,7 . 0,8) = 1,4 (T/m) - Tải trọng do bản thân dầm dọc D3 mép bến phía dưới phân bố: q4 = γbt . b . h .= 2,5 . 0,7 . 0,7 = 1,225 (T/m) - Tải trọng bản thân bản tựa tàu BTCT dày 25 cm phân bố: q5 = γbt . b .h = 2,5 . 2,6 . 0,25 = 1,625 (T/m) - Tải trọng bản thân do gờ chắn xe phân bố: q6 = (0,2 + 0,3) . 0,25 . 2,5 /2 = 0,078 (T/m) - Tải trọng bản thân dầm đứng: q7 = 1,11 . 0,7 . 2,5 = 1,94 (T/m) Vậy tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung dọc (I) là: q = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 + q7 = 8,56 (T/m) - Lực tập trung do dầm ngang N3: bxhxl = 80x70x1150 (cm) P1 = γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (2,6 – 0,7) = 2,66 (T) - Lực tập trung do dầm ngang N1: bxhxl = 80x70x1150 (cm) P2 = γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (2,6 – 0,7) = 2,66 (T) - Lực tập trung do dầm ngang N2: bxhxl = 100x70x1150 (cm) P3 = γbt . b .h . l = 2,5 . 1 . 0,7 . (2,6 – 0,7) = 3,325 (T) c) Tải trọng do phương tiện vận chuyển: Tải trọng do cần trục bánh hơi K252, có các thông số như sau: - Cần trục bánh hơi K252 sức nâng max: 25T - Áp lực lớn nhất lên một chân cần cẩu : Pmax = 39T - Khoảng cách giữa hai chân chống : (4,4x4,4)m - Kích thước chân đế : (0,36x0,36)m 14.75T 3.5T 0.36 m 4.4 m 39T 14.75T 4,4 m 4.4 m 0.36 m Tải trọng ô tô tương đương với ô tô H30: bánh hơi K252. Hình 3.3. Cần trục Hình 3.4. Tải trọng đoàn xe tiêu chuẩn HHH30
  28. 28. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 28 Ngành: Kỹ Thuật Biển 2) Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên khung dọc (II). Với dầm dọc có kích thước D1: bxhxl = 80x70x5148 (cm), chiều rộng chịu tải là275 cm. a) Tải trọng hàng hóa: Tải trọng hàng hóa dải đều = 4 T/m2 qhh = 4 . 2,75 = 11 T/m. b) Tải trọng bản thân: - Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = γbtn . b. h = 2,2 . 2,75 . 0,06 = 0,363 (T/m). - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm: q2 = γbt . b . h = 2,5 . 2,75 . 0,3 = 2,063 (T/m). - Tải trọng do bản thân dầm dọc D1: q3 = γbt . b . h .= 2,5 . 0,8 . 0,7 = 1,4 (T/m). Vậy tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung dọc (II) là: q = q1 + q2 + q3 = 3,83 (T/m). - Lực tập trung do dầm ngang có kích thước: bxhxl = 80x70x1150 (cm) . P2 = γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (2,75 – 0,8) = 2,73 (T). c) Tải trọng do phương tiện vận chuyển: Như phần 1c ở trên 3) Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên khung dọc (III): Với dầm dọc có kích thước D1: bxhxl = 80x70x5148 (cm), chiều rộng chịu tải là330 cm. a) Tải trọng hàng hóa: Tải trọng hàng hóa dải đều = 4 T/m2 qhh = 4 . 3,3 = 13,2 T/m b) Tải trọng bản thân: - Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = γbtn . b. h = 2,2 . 3,3 . 0,06 = 0,436 (T/m) - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm: q2 = γbt . b . h = 2,5 . 3,3 . 0,3 = 2,475 (T/m) - Tải trọng do bản thân dầm dọc D1: q3 = γbt . b . h .= 2,5 . 0,8 . 0,7 = 1,4 (T/m) Vậy tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung dọc (III) là: q = q1 + q2 + q3 = 4,31 (T/m) - Lực tập trung do dầm ngang có kích thước: bxhxl = 80x70x1150 (cm) P2 = γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (3,3 – 0,8) = 3,5 (T) c) Tải trọng do phương tiện vận chuyển: Như phần c ở trên 4) Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên khung dọc (IV).
  29. 29. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 29 Ngành: Kỹ Thuật Biển Với dầm dọc có kích thước D1: bxhxl = 80x70x5148 (cm), chiều rộng chịu tải là285 cm. a) Tải trọng hàng hóa: Tải trọng hàng hóa dải đều = 4 T/m2 qhh = 4 . 2,85 = 11,4 T/m b) Tải trọng bản thân: - Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = γbtn . b. h = 2,2 . 2,85 . 0,06 = 0,376 (T/m) - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm: q2 = γbt . b . h = 2,5 . 2,85 . 0,3 = 2,138 (T/m) - Tải trọng do bản thân dầm dọc D1: q3 = γbt . b . h .= 2,5 . 0,8 . 0,7 = 1,4 (T/m) Vậy tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung dọc (III) là: q = q1 + q2 + q3 = 3,91 (T/m) - Lực tập trung do dầm ngang có kích thước: bxhxl = 80x70x1150 (cm) P2 = γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (2,85 – 0,8) = 2,87 (T) c) Tải trọng do phương tiện vận chuyển Như phần 1 c ở trên 5) Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên khung ngang (2), (3), (4), (5), (7), (8),(9)…(10). Với dầm ngang có kích thước: bxhxl = 80x70x1150 (cm), chiều rộng chịu tải là320 cm. a) Tải trọng hàng hóa: Tải trọng hàng hóa dải đều = 4 T/m2 qhh = 4 . 3,2 = 12,8 T/m b) Tải trọng bản thân: - Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = γbtn . b. h = 2,2 . 3,2 . 0,06 = 0,422 (T/m) - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm: q2 = γbt . b . h = 2,5 . 3,2 . 0,3 = 2,4 (T/m) - Tải trọng do bản thân dầm ngang: q3 = γbt . b . h .= 2,5 . 0,8 . 0,7 = 1,4 (T/m) Vậy tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung ngang là: q = q1 + q2 + q3 = 4,222 (T/m) - Lực tập trung do dầm dọc có kích thước: bxhxl = 80x70x5148 (cm) P1= γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (3,2 – 0,8) = 3,36 (T) - Lực tập trung do dầm đứng, dầm tựa tàu, gờ chắn xe: 0,2  0,3 P2 = 2,5 . 3,2 . (1,11.0,7 + 0,25 . 3,55 + 0,25 . ) = 13,82 T 2 c) Tải trọng do phương tiện vận chuyển
  30. 30. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 30 Ngành: Kỹ Thuật Biển Như phần 1c ở trên 6) Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên khung ngang (12), (13), (14), (15): với dầmngang có kích thước: bxhxl = 80x70x1150 (cm), chiều rộng chịu tải là 330 cm. a) Tải trọng hàng hóa: Tải trọng hàng hóa dải đều = 4 T/m2 qhh = 4 . 3,3 = 13,2 T/m b) Tải trọng bản thân: Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = γbtn . b. h = 2,2 . 3,3 . 0,06 = 0,436 (T/m) - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm: q2 = γbt . b . h = 2,5 . 3,3 . 0,3 = 2,475 (T/m) - Tải trọng do bản thân dầm ngang: q3 = γbt . b . h .= 2,5 . 0,8 . 0,7 = 1,4 (T/m) Vậy tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung ngang là: q = q1 + q2 + q3 = 4,311 (T/m) - Lực tập trung do dầm dọc có kích thước: bxhxl = 80x70x5148 (cm) P1= γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (3,3 – 0,8) = 3,5 (T) - Lực tập trung do dầm đứng, dầm tựa tàu, gờ chắn xe: 0,2  0,3 P2 = 2,5 . 3,3. (1,11.0,7 + 0,25 . 3,55 + 0,25 . ) = 14,25 T 2 c) Tải trọng do phương tiện vận chuyển Như phần 1 c ở trên 7) Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên khung ngang (11). Với dầm ngang có kích thước: bxhxl = 80x70x1150 (cm), chiều rộng chịu tải là325 cm. a) Tải trọng hàng hóa: Tải trọng hàng hóa dải đều = 4 T/m2 qhh = 4 . 3,25 = 13 T/m b) Tải trọng bản thân: - Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = γbtn . b. h = 2,2 . 3,25 . 0,06 = 0,429 (T/m) - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm: q2 = γbt . b . h = 2,5 . 3,25 . 0,3 = 2,438 (T/m) - Tải trọng do bản thân dầm ngang: q3 = γbt . b . h .= 2,5 . 0,8 . 0,7 = 1,4 (T/m) Vậy tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung ngang là: q = q1 + q2 + q3 = 4,267 (T/m) - Lực tập trung do dầm dọc có kích thước: bxhxl = 80x70x5148 (cm) P1= γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (3,25 – 0,8) = 3,43 (T) - Lực tập trung do dầm đứng, dầm tựa tàu, gờ chắn xe:
  31. 31. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 31 Ngành: Kỹ Thuật Biển 0,2  0,3 P2 = 2,5 . 3,25. (1,11.0,7 + 0,25 . 3,55 + 0,25 . ) = 14,04 T 2 c) Tải trọng do phương tiện vận chuyển Như phần 1c ở trên 8) Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên khung ngang (6). Với dầm ngang có kích thước: bxhxl = (80-100)x70x1150 (cm), chiều rộng chịutải là 320 cm. a) Tải trọng hàng hóa: Tải trọng hàng hóa dải đều = 4 T/m2 qhh = 4 . 3,2 = 12,8 T/m b) Tải trọng bản thân: - Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = γbtn . b. h = 2,2 . 3,2 . 0,06 = 0,422 (T/m) - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm: q2 = γbt . b . h = 2,5 . 3,2 . 0,3 = 2,4 (T/m) - Tải trọng do bản thân dầm ngang tính từ mép bến vào 3,7 m: q3 = γbt . b . h .= 2,5 . 1 . 0,7 = 1,75 (T/m) - Tải trọng bản thân dầm ngang còn lại: q4 = γbt . b . h .= 2,5 . 0,8 . 0,7 = 1,4 (T/m) Vậy: Tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung ngang tính từ mép bến vào 3,7mlà: q = q1 + q2 + q3 = 4,572 (T/m) Tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung ngang còn lại: q = q1 + q2 + q4 = 4,222 (T/m) - Lực tập trung do dầm dọc có kích thước: bxhxl = 80x70x5148 (cm) P1= γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (3,2 – 0,8) = 3,36 (T) - Lực tập trung do dầm đứng, dầm tựa tàu, gờ chắn xe: 0,2  0,3 P2 = 2,5 . 3,2 . (1,11.0,7 + 0,25 . 3,55 + 0,25 . ) = 13,82 T 2 c) Tải trọng do phương tiện vận chuyển. Như phần 1c ở trên 9) Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên khung ngang (1). Với dầm ngang có kích thước: bxhxl = 80x70x1150 (cm), chiều rộng chịu tải là272 cm. a) Tải trọng hàng hóa: Tải trọng hàng hóa dải đều = 4 T/m2 qhh = 4 . 2,72 = 10,88 T/m b) Tải trọng bản thân: Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = γbtn . b. h = 2,2 . 2,72 . 0,06 = 0,36 (T/m) - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm:
  32. 32. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 32 Ngành: Kỹ Thuật Biển q2 = γbt . b . h = 2,5 . 2,72 . 0,3 = 2,04 (T/m) - Tải trọng do bản thân dầm ngang: q3 = γbt . b . h .= 2,5 . 0,8 . 0,7 = 1,4 (T/m) Vậy tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung ngang là: q = q1 + q2 + q3 = 3,8 (T/m) - Lực tập trung do dầm dọc có kích thước: bxhxl = 80x70x5148 (cm) P1= γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (2,72 – 0,8) = 2,69 (T) - Lực tập trung do dầm đứng, dầm tựa tàu, gờ chắn xe: 0,2  0,3 P2 = 2,5 . 2,72 . (1,11.0,7 + 0,25 . 3,55 + 0,25 . ) = 11,75 T 2 c) Tải trọng do phương tiện vận chuyển. Như phần 1c ở trên 10) Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên khung ngang (16). Với dầm ngang có kích thước: bxhxl = (80-100)x70x1150 (cm), chiều rộng chịutải là 351 cm. a) Tải trọng hàng hóa: Tải trọng hàng hóa dải đều = 4 T/m2 qhh = 4 . 3,51 = 14,04 T/m b) Tải trọng bản thân: - Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = γbtn . b. h = 2,2 . 3,51 . 0,06 = 0,46 (T/m) - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm: q2 = γbt . b . h = 2,5 . 3,51 . 0,3 = 2,63 (T/m) - Tải trọng do bản thân dầm ngang tính từ mép bến vào 3,7 m: q3 = γbt . b . h .= 2,5 . 1 . 0,7 = 1,75 (T/m) - Tải trọng bản thân dầm ngang còn lại: q4 = γbt . b . h .= 2,5 . 0,8 . 0,7 = 1,4 (T/m) Vậy: Tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung ngang tính từ mép bến vào 3,7mlà: q = q1 + q2 + q3 = 4,84 (T/m) Tổng tải trọng bản thân phân bố đều trên khung ngang còn lại: q = q1 + q2 + q4 = 4,49 (T/m) Lực tập trung do dầm dọc có kích thước: bxhxl = 80x70x5148 (cm) P1= γbt . b .h . l = 2,5 . 0,8 . 0,7 . (3,51 – 0,8) = 3,79 (T) - Lực tập trung do dầm đứng, dầm tựa tàu, gờ chắn xe: 0,2  0,3 P2 = 2,5 . 3,51 . (1,11.0,7 + 0,25 . 3,55 + 0,25 . ) = 15,16 T 2 c) Tải trọng do phương tiện vận chuyển. Như phần 1c ở trên. 3.3.1.3. Tính toán cọc
  33. 33. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 33 Ngành: Kỹ Thuật Biển Theo “16TCXD 205-98” 1)Xác định sơ bộ sức chịu tải của cọc theo đất nền: Xét cọc có chiều dài 37 m Hình 3.5. Ô bản tính toán sức chịu tải(kích thước trên hình vẽ là mm). a) Tải trọng tác dụng lên đầu cọc : - Trọng lượng bản thân của cọc dài 37 m q0 = 0,4 . 0,4 . 37 . 2,5 = 14,8 (T) - Tải trọng do lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa mịn dày 6 cm: q1 = 2,2 . 3,3 . 3,3 . 0,06 = 1,44 (T) - Tải trọng do lớp bê tông M300 dày 30 cm: q2 = 2,5 . 3,3 . 3,3 . 0,3 = 8,17 (T) - Dầm dọc BTCT bxh: 80x70 cm q3 = 0,8 . 0,7 . 3,3 . 2,5 = 4,62 (T) - Dầm ngang BTCT bxh: 80x70 (cm) q4 = 0,8 . 0,7 . (3,3 – 0,8) . 2,5 = 3,5 (T) - Tải trọng hàng hóa rải đều 4 T/m2: q5 = 3,3 . 3,3 . 4 = 43,56 (T) - Tải trọng do cần trục: q6 = 39 T  Tổng tải trọng tác dụng lên đầu cọc: - Trường hợp chỉ có tải trọng hàng hóa: N = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 = 61,29 T - Trường hợp tải trọng có cần cẩu: N = q1 + q2 + q3 + q4 + q6 = 56,73 T Ta lấy trường hợp lớn nhất để tính toán: N = 61,29 T b) Tính toán sức chịu tải nén của cọc theo đất nền Công thức tính toán: Q= m . (mR . qp . AP + U .Σmf.fsi.li) (3.24) Nguồn : 16TCXD 205 – 1998. Trong đó: - Q : Sức chịu tải của cọc theo đất nền; - mr,mf: Hệ số điều kiện làm việc của cọc ở mũi và mặt bên cọc có kể đến phương pháp hạ cọc vào trong nền đất, được lấy theo bảng A3 16TCXD 205 – 1998. Lấy m = 1.
  34. 34. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 34 Ngành: Kỹ Thuật Biển - qp, : cường độ chịu tải ở mũi cọc (T/m2), được lấy theo bảng A1 16TCXD 205 – 1998. Với lớp đất 6,sét pha trạng thái dẻo cứng có độ sệt I = 0,1 độ sâu cọc là 37 m tra ra được qp = 972,5 (T/m2). - F: Diện tích mặt cắt ngang cọc, F = 0,4 . 0,4 = 0,16 m2; - U: Chu vi cọc, U = 4 . 0,4 = 1,6 m; - fi: Sức chống tính toán của đất ở thân cọc (T/m2), tra bảng A2: 16TCXD 205-1998. - li: chiều dầy lớp đất thứ i mà mũi cọc đi qua. - m : hệ số điều kiện làm việc của cọc với đất nền, lấy m = 1. Chia các lớp đất thành dải 2 m để tính ma sát hông, ta được kết quả trong bảngsau: Bảng 3.3: Kết quả tính toán ma sát bên. li Độ sâu fi fi.li Lớp đất (m) (m) (T/m2) (T/m) 2,2 1,1 0,21 0,462 2 3,2 0,5 1 1 2 5,2 0,6 1,2 2 7,2 0,6 1,2 2 9,2 0,6 1,2 2 2,15 11,275 2,41 5,182 0,6 12,65 0,8 0,48 2 13,95 0,8 1,6 2 15,95 0,8 1,6 2 17,95 0,8 1,6 3 2 19,95 0,8 1,6 2 21,95 0,8 1,6 2 23,95 0,8 1,6 2 25,95 0,819 1,638 4 1,51 27,705 0,724 1,093 5 2,05 29,485 4,153 8,514 6 1,24 31,13 2,916 3,616  . f i .li = 35,185 (T/m). Vậy sức chịu tải của cọc tính toán là : Q= m . (mR . qp . AP + U .Σmf.fsi.li) = 211,9 (T) Sức chịu tải của cọc theo điều kiện làm việc của đất nền là :
  35. 35. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 35 Ngành: Kỹ Thuật Biển Qtc Qa  . K tc Nguồn : 16TCXD 205 – 1998. - Qa : Sức chịu tải của cọc tính toán. - Ktc : hệ số an toàn, lấy Ktc = 1,4. Vậy : 211,9 Qa  = 151,35 (T). 1,4 c) Kiểm tra khả năng chịu nén của cọc: Công thức kiểm tra: Ntt ≤ P Trong đó: Ntt = Kn . nc . n . m . N + G (3.25) Với: - Kn: hệ số tin cậy , phụ thuộc vào cấp công trình. Với công trình cấp 3 thì Kn = 1,15. - nc: hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp tải trọng cơ bản thì nc = 1. - n: hệ số vượt tải, n = 1,25; - m: hệ số phụ thuộc điều kiện làm việc, m = 1; - N: tổng tải trọng tác dụng lên đầu cọc, N = 61,29 T - G: trọng lượng bản thân cọc, đối với cọc vuông a = 0,4m, dài 37m. G = 2,5.0,4.0,4.37 = 14,8 (T) Thay vào công thức (3-25) ta có: Ntt = Kn . nc . n . m . N + G = 1,15 . 1 . 1,25 . 1 . 61,29 + 14,8 = 102,9 T. Ntt = 102,9 T < P = 156,78 T Vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực . 3.3.1.4. Phân phối lực ngang tác dụng lên bến Khi bến chịu tác dụng của lực ngang: lực neo, lực va động của tàu thì bệ cọckhông những có chuyển vị tịnh tiến mà còn xoay quanh một tâm O nào đó, tâm Onày được gọi là tâm đàn hồi. Đặc điểm của tâm đàn hồi là một lực ngang bấtkỳ tác động vào bệ đi qua tâm đànhồi thì chỉ gây ra chuyển vị tịnh tiến mà không gây ra chuyển vị xoay cho bệ. Khi bệ chuyển vị tịnh tiến và xoay thì ở các đầu cọc phát sinh các phản lực Hi, dokhung bị xoay quanh tâm đần hồi và chuyển vị tịnh tiến nên các đầu cọc có chuyểnvị khác nhau, vì vậy các khung không chịu lực đều nhau mà có sự phân bố lựcngang cho toàn bệ. Nhiệm vụ đặt ra là phải xác định được lực ngang tác dụng lêncác khung ngang, khung dọc. 1) Xác định vị trí tâm đàn hồi Qua hàng cọc biên ngang và hàng cọc dọc trong cùng của bến, ta dựng một hệtrục tọa độ XO1Y, trục X hướng theo hàng cọc ngang, trục Y hướng theo hàng cọcdọc. Vị trí các đầu cọc được xác định theo hệ trục tọa độ trên (X i, Yi). Tọa độ tâmđàn hồi được xác định theo điều 21.13 của 22TCN 207-92.
  36. 36. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 36 Ngành: Kỹ Thuật Biển y a b c d o1 e x Hình 3.6. Hệ trục tọa độ xác định vị trí tâm đàn hồi. Theo điều 21.13 của 22TCN 207-92, tọa độ tâm đàn hồi được xác định theo côngthức: n H yi Xi Xo  i 1 n ; (3.26) H 1 yi n H xi .Yi Yo  i 1 n (3.27) H 1 xiTrong đó: - H xi ; H yi : là phản lực ngang tác dụng lên đầu cọc thứ I do chuyển vị ngang bằng một đơn vị tại đó gây ra theo phương x và phương y (T/m); + Xi, Yi: tọa độ của cọc i so với các trục X và Y; + n: là tổng số cọc trong bến.  *) Trường hợp đối với cọc đơn: X H ixHình 3.7. Sơ đồ xác định lực đơn vị do chuyển vị bằng một đơn vị (đối với cọc đơn) Phản lực của các cọc đơn do chuyển vị ngang bằng một đơn vị theo các trục X vàY trong trường hợp cọc được coi là ngàm trong bệ được xác định theo Điều 21.1022-TCN-207-92. 12.i 12.i H xi  ; H yi  (3.28) l 2 ui l 2 ui Trong đó:
  37. 37. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 37 Ngành: Kỹ Thuật Biển - i: độ cứng đơn vị; E. J i (3.29) lui 12.E.J 12.E.J  H xi  3 ; H yi  3 (3.30) l ui l ui - E: là mô đun đàn hồi của vật liệu làm cọc, E = 2,9.106 (T/m); - J: là mômen quán tính của tiết diện cọc (m4); b.h 3 0,4.0,4 3   0,00213 (m ) 4 J= (3.31) 12 12 - lu: là chiều dài chịu uốn của cọc, được xác định theo tiêu chuẩn thiết kế 16TCXD 205-98: 2 lu= l0 + (3.32)  bd Với: + lo: chiều cao tự do của cọc, tính từ trọng tâm mặt cắt ngang dầm đến giao điểm giữa đường đáy với tim cọc; +  bd : hệ số biến dạng (1/m) xác định theo công thức sau: K qd .bc  bd  5 (3.33) EJ Nguồn : 20TCN21-86. - bc: chiều rộng qui ước của cọc bc = 1,5.d + 0,5 = 1,5 . 0,4 + 0,5 = 1,1 (m) d: tiết diện của cọc vuông, d = 0,4 m Kqd: hệ số tỷ lệ nền quy đổi được tính theo công thức: Kqd = 1 hm2 K1 .h1 h1  2h2   K 2 .h2 h2  2h3   K 3 .h3 h3  2h4   ....  K n .hn 2  (3.34) - Ki: hệ số đặc trưng cho hệ số nền của mỗi lớp, tra bảng phụ thuộc loại đất xung quanh cọc (cụ thể là độ sệt Is đối với lớp đất xung quanh cọc trừ đất cát) Điều kiện địa chất: Lớp 1: Bùn sét pha màu xám nâu Is = 1,58  K1 = 65,0 Lớp 2: Sét màu vàng lẫn ít sạn sỏi, trạng thái dẻo mềm Is = 0,54  K2 = 460,0 Lớp 3: Sét màu xám xanh, trạng thái dẻo chảy Is = 0,80  K3 = 213,0 Lớp 4: Sét pha trạng thái dẻo chảy
  38. 38. Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 38 Ngành: Kỹ Thuật Biển Is = 0,93  K4 = 116,8 Lớp TK1: Sét màu vàng trạng thái dẻo cứng Is = 0,44  K5 = 536,0 Lớp TK2: Sét pha màu vàng, xám ghi, trạng thái dẻo mềm Is = 0,54  K6 = 460 - hi: chiều dày mỗi lớp trong phạm vi hm - hm: chiều dài đoạn cọc nằm trong đất .

×