Thông tin tài liệu
MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I: I.1 I.1.1 I.1.2 I.2 I.3 I.4 I.5 I.5.1 I.5.2 I.5.3 I.6 I.6.1 I.6.1.1 I.6.1.2 I.6.1.3 I.6.2 I.6.2.1 TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ ĐẦU VÀO SƠ ĐỒ TÍNH VÀ ĐẶC TRƯNG TẢI TRỌNG BẾN CẦU TÀU Sơ đồ tính bến cầu tàu Đặc trưng tải trọng bến cầu tàu KHUNG TIÊU CHUẨN TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC TÀU THIẾT KẾ 10 TUỔI THỌ CƠNG TRÌNH BẾN CẦU TÀU 10 CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CỦA CỌC 11 Chiều dài chịu uốn cọc 11 Chiều dài chịu nén cọc 14 Chiều dài chịu xoắn cọc 14 TẢI TRỌNG DO TÀU 15 Tải trọng va 15 Năng lượng va tàu 15 Thiết kế đệm 17 Khoảng cách đệm 17 Tải trọng neo 18 Lực neo gió 18 I.6.2.1.1 Lực neo gió theo BS 6349-1:2000 18 I.6.2.1.2 Lực neo gió theo OCIMF 1997 19 I.6.2.2 Lực neo dòng chảy 23 I.6.2.2.1 Lực neo dòng chảy theo BS 6349-1:2000 23 I.6.2.2.2 Lực neo dòng chảy theo OCIMF 1997 27 I.6.2.3 Tải trọng sóng tác dụng lên tàu 28 I.6.2.4 Tổng lực sóng, gió dịng chảy 29 I.6.2.5 Phân phối lực ngang sóng, gió dịng chảy tác dụng lên bích neo 30 I.7 TẢI TRỌNG DO CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ 33 I.8 TẢI TRỌNG DO ĐỘNG ĐẤT 34 I.9 TẢI TRỌNG DO SÓNG TÁC DỤNG LÊN CỌC 38 I.9.1.2 Tính tốn cho cọc đơn 40 I.9.1.3 Tính tốn cho nhóm cọc 41 I.9.1.4 Cọc xiên 42 I.10 TẢI TRỌNG DO DÒNG CHẢY TÁC DỤNG LÊN CỌC 43 I.11 TẢI TRỌNG DO GIÓ 45 I.11.1 Áp lực gió tác dụng lên cơng trình 45 I.11.2 Áp lực gió tác dụng lên cọc 48 I.12 TẢI TRỌNG HOẠT TẢI XE VÀ HÀNG HÓA 49 I.13 TẢI TRỌNG HOẠT TẢI CẦN CẨU CONTAINER 49 I.14 QUY ĐỊNH VỀ VẬT LIỆU 50 I.14.1 I.14.2 I.15 I.16 I.16.1 I.16.1.1 I.16.1.2 I.16.2 Theo BS 5400:3-2000 BS 5400:4-1990 50 Theo TCVN5575-1991 & TCVN4116:1985 51 TẢI TRỌNG DO ÁP LỰC ĐẤT 55 PHỤ LỤC 55 Số liệu tàu thiết kế 55 Công thức quy đổi 55 Thông số tàu thiết kế 56 Tải trọng sóng tác dụng lên cọc theo SPM 1984 VOL.II 63 PHẦN II: TÍNH TỐN KẾT CẤU BẾN CẦU TÀU 65 II.1 TRÌNH TỰ GIẢI MỘT BÀI TỐN CƠNG TRÌNH BẾN CẦU TÀU BẰNG PHẦN MỀM PHẦN TỬ HỮU HẠN (PTHH) 65 II.2 CÁC LƯU Ý KHI TIẾN HÀNH CÁC BƯỚC ĐỂ GIẢI CƠNG TRÌNH BẾN BẰNG PHẦN MỀM SAP2000 66 II.2.1 Bước 1: Tạo sơ đồ tính 66 II.2.2 Bước 2: Gán vật liệu tiết diện 67 II.2.3 Bước 3: Gán tải trọng tổ hợp tải trọng 67 II.2.4 Bước 4: Giải kết cấu 67 II.2.5 Bước 5: Xuất kết theo BS 8110-1997 67 II.3 ÁP DỤNG TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH BẾN BẰNG PHẦN MỀM SAP2000 68 II.3.1 Vẽ kết cấu cọc, hệ thống dầm Autocad 3D 68 II.3.2 Xuất sang file *.DXF 68 II.3.3 Load file *.DXF từ Acad sang SAP2000 69 II.3.4 Tạo hệ sàn cho kết cấu 69 II.3.5 Khai báo liên kết 69 II.3.6 Khai báo đặc trưng vật liệu 70 II.3.7 Khai báo loại tiết diện cọc, dầm, 71 II.3.8 Khai báo tiết diện cho cấu kiện 72 II.3.9 Khai báo trường hợp tải trọng 72 II.3.10 Gán trường hợp tải trọng 75 II.3.10.1 Tải trọng thân 75 II.3.10.2 Hoạt tải bến 75 II.3.10.3 Tải trọng va tàu 75 II.3.10.4 Tải trọng neo tàu 76 II.3.10.5 Tải trọng nhiệt độ 76 II.3.10.6 Tải trọng dòng chảy tác dụng lên cọc 76 II.3.10.7 Tải trọng thiết bị bến 76 II.3.10.8 Tải trọng động đất (động đất thân cần trục) 80 II.3.10.9 Tải trọng gió tác dụng lên cơng trình 81 II.3.10.10 Tải trọng sóng tác dụng lên cọc 81 II.3.10.11 Tải trọng áp lực đất 81 II.3.11 Tổ hợp trường hợp tải trọng 81 II.3.11.1 Trường hợp tới hạn ULS 81 II.3.11.2 II.3.12 II.3.13 II.4 Trường hợp làm việc SLS 81 Giải toán: 82 Xuất kết 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng I.1 Khung tiêu chuẩn tính tốn thông số đầu vào Bảng I.2 Tuổi thọ kinh tế trung bình cơng trình bến cầu tàu 10 Bảng I.3 Xác định hệ số tỷ lệ K 13 Bảng I.4 Xác định vận tốc tàu cập bến (m/s) trường hợp có tàu lai dắt 16 Bảng I.5 Xác định hệ số CB 17 Bảng I.6 Hệ số ma sát 17 Bảng I.7 Mối quan hệ vận tốc gió có nghĩa 10s hệ số gió giật 19 Bảng I.8 Mối quan hệ vận tốc gió có nghĩa hệ số gió giật 19 Bảng I.9 Xác định hệ số CTWforward, CTWaft, CLW trường hợp ballast 21 Bảng I.10 Xác định hệ số CTWforward, CTWaft, CLW trường hợp đầy tải 22 Bảng I.11 Xác định hệ số CTCforward, CTCaft, CLC, CCT, CCL 26 Bảng I.12 Xác định hệ số CYFC, CYAC, CXC 27 Bảng I.13 Chiều cao sóng có nghĩa Hs tác dụng lên tàu neo bến vùng biển 28 Bảng I.14 Chiều cao sóng có nghĩa Hs tác dụng lên tàu neo bến vùng nước sâu 29 Bảng I.15 Bảng tổng hợp lực sóng, gió dịng chảy 29 Bảng I.16 Bảng tổng hợp lực sóng, gió dịng chảy 31 Bảng I.17 Kết phân phối lực ngang sóng, gió dịng chảy 32 Bảng I.18 Quan hệ hệ số Kh cấp động đất M 35 Bảng I.19 Mối tương quan gia tốc cực đại cấp động đất 35 Bảng I.20 Quan hệ lý thuyết sóng tuyến tính 39 Bảng I.21 Xác định hệ số CD CM 44 Bảng I.22 Giá trị áp lực gió đồ phân vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam 45 Bảng I.23 Hệ số k kể đến thay đổi áp lực gió theo độ cao dạng địa hình 46 Bảng I.24 Xác định hệ số k 48 Bảng I.25 Tải trọng hoạt tải xe hàng hóa 49 Bảng I.26 Mức độ ăn mòn kết cấu thép 50 Bảng I.27 Môđun đàn hồi bê tong (BS 5400:4-1990) 51 Bảng I.28 Cường độ cốt thép (BS 5400:4-1990) 51 Bảng I.29 Các đặc trưng vật lý vật liệu cho kết cấu thép 51 Bảng I.30 Mô đun đàn hồi ban đầu bê tông thủy công 52 Bảng I.31 Cường độ tiêu chuẩn tính tốn bê tông 52 Bảng I.32 Mô đun đàn hồi ban đầu cốt thép 53 Bảng I.33 Cường độ tiêu chuẩn tính tốn cốt thép 54 Bảng I.34 Kích thước tàu 56 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình I.1 Hình I.2 Hình I.3 Hình I.4 Hình I.5 Hình I.6 Hình I.7 Hình I.8 Hình I.9 Hình I.10 Hình I.11 Hình I.12 Hình I.13 Hình I.14 Hình I.15 Hình I.16 Hình I.17 Hình I.18 Hình I.19 Hình I.20 Hình I.21 Hình I.22 Hình I.23 Hình I.24 Hình I.25 Hình II.1 Đặc trưng tải trọng tác dụng lên bến cầu tàu Định nghĩa kích thước tàu 10 Độ sâu ngàm tương đương 13 Góc cập tàu khoảng cách đệm tàu 18 Đồ thị dùng để xác định hệ số CTCforward, CTCaft, CCL 24 Đồ thị dùng để xác định hệ số CCT 25 Đồ thị dùng để xác định hệ số CCL 25 Sơ đồ bố trí dây neo 30 Sơ đồ bố trí dây neo xét đến dao động mực nước cho tàu đầy hàng 30 Sơ đồ bố trí dây neo xét đến dao động mực nước cho tàu ballast 31 Sơ đồ phân bố tải trọng neo tàu bích neo 31 Nhiệt độ cực đại tuyệt đối cực tiểu tuyệt đối khơng khí 33 Bản đồ vùng chấn động với tần suất lặp lại Bi 0.002 36 Bản đồ vùng phát sinh động đất mạnh phân vùng chấn động cực đại Imax 37 Xác định hệ số CD 38 Tải trọng sóng tác dụng lên cọc đứng 40 Sự biến thiên lực sóng từ biến thiên vận tốc gia tốc chu kỳ 41 Mặt nhóm cọc 42 Tính tốn tải trọng sóng tác dụng lên cọc xiên 42 Xác định hệ số CD 43 Bản đồ phân vùng áp lực gió 47 Xác định hệ số Cx 48 Kích thước loại cẩu container 50 Xác định hệ số Kim 64 Xác định hệ số KDm 64 Tính tốn kết cấu phần mềm phần tử hữu hạn 66 LỜI MỞ ĐẦU Với sách chất lượng “PHÁT HUY NỘI LỰC VƯƠN RA THỊ TRƯỜNG QUỐC TẾ” việc tìm hiểu thơng tin có liên quan đến tiêu chuẩn quy phạm nước trở thành nhu cầu cần thiết Ngôn ngữ quy phạm nói chung đọng bao hàm nhiều vấn đề có liên quan Do đó, trình tìm hiểu chuyển tải nội dung quy phạm nước BS, ACI, AASHTO, PIANC, OCDI chúng tơi cố gắng cụ thể hóa điều khoản quy phạm thơng qua kinh nghiệm tính tốn cơng trình bến thực Đặc biệt công tác tư vấn đầu tư xây dựng cho cơng trình bến có vốn đầu tư nước ngồi Qua cơng trình bến mà cơng ty tham gia thực Thiết kế chi tiết Cảng xuất sản phẩm - Nhà máy lọc dầu Dung Quất, thiết kế chi tiết Cảng Quốc tế Cái Mép – Thị Vải, thiết kế sở Cảng container trung tâm Sài Gòn, thiết kế sở Cảng container Quốc tế SSA, thiết kế sở Cảng Tổng hợp Container Cái Mép hạ…chúng thống kê mục, điều khoản nội dung tính tốn sử dụng nhiều thực tế Do vậy, với đạo Ban Tổng Giám đốc Kỹ sư Trưởng, tài liệu Hướng dẫn tính tốn cơng trình bến cầu tàu biên soạn nhằm mục đích thống phương pháp nội dung tính tốn cơng trình bến cầu tàu Với mục đích trên, tài liệu Hướng dẫn tính tốn cơng trình bến cầu tàu gồm phần: - Phần I: Tính tốn thơng số đầu vào Xác định chiều dài tính tốn cọc, tải trọng tác dụng (do tàu, nhiệt độ, động đất, sóng, dịng chảy, gió, áp lực đất), số liệu tàu thiết kế, bảng biểu, đồ thị cần thiết cho việc tính tốn - Phần II: Tính tốn kết cấu bến cầu tàu Trong hướng dẫn chi tiết tính tốn kết cấu chương trình SAP2000 – khung khơng gian với bước: tạo sơ đồ tính, gán vật liệu tiết diện, gán tải trọng tổ hợp tải trọng, giải kết cấu xuất kết Tài liệu tập thể phòng Quản lý Chất lượng kết hợp phòng Cơng trình biên soạn bước đầu với đạo Kỹ sư trưởng TS Trương Ngọc Tường Trong trình biên soạn Lãnh đạo cơng ty, TS Trần Minh Quang, TS Phan Dũng Trưởng, Phó phịng anh chị em kỹ sư cơng ty đóng góp nhiều ý kiến giá trị Tài liệu biên soạn với cố gắng nhiều, nhiên thời gian kiến thức có hạn nên khơng tránh khỏi điều sai sót nhiều vấn đề chưa hồn chỉnh, q trình vận dụng đề nghị anh em Kỹ sư nhiệt tình góp ý để Tài liệu hướng dẫn ngày hồn chỉnh Mọi góp ý xin vui lịng gửi phịng QLCL PHẦN I: I.1 I.1.1 TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ ĐẦU VÀO SƠ ĐỒ TÍNH VÀ ĐẶC TRƯNG TẢI TRỌNG BẾN CẦU TÀU Sơ đồ tính bến cầu tàu Tính tốn kết cấu bến cầu tàu tốn khơng gian kết hợp đồng thời hai toán: học đất học kết cấu Cầu tàu đài cao có chiều cao lớn >5m nên chứa đựng đầy đủ khía cạnh móng sâu Do phải xét đến ứng suất đất xung quanh cọc, sức chống đất, ma sát cọc đất, điểm ngàm cọc đất, sức chịu tải theo đất Xét mặt kết cấu, cầu tàu phân thành hai loại cấu kiện: đứng (cọc) ngang (đài) nên khung khơng gian siêu tĩnh làm nhiệm vụ tiếp nhận tải trọng truyền vào đất Mục đính giải cầu tàu tìm biến dạng chuyển vị nội lực mặt cắt tất cấu kiện Vì cần phải chuyển đổi toán kết hợp chuyển đổi toán đất toán học kết cấu thành toán học kết cấu túy Giả thiết cọc ngàm chặt đất làm tăng mômen chân cọc, chiều dài tính tốn cọc đất bao gồm: chiều dài chịu uốn Lu, chiều dài chịu nén Ln, chiều dài chịu xoắn Lx I.1.2 Đặc trưng tải trọng bến cầu tàu Tải trọng thiết kế theo tải trọng tới hạn với tổ hợp bất lợi nhất, tăng tải trọng tới hạn hệ số an toàn Tải trọng tới hạn ULS: dung xác định nội lực phần tử kết cấu: Mômen, lực cắt lực dọc trục đảm bảo độ bền kết cấu (tính theo độ bền vật liệu) đủ để chịu tải trọng Tải trọng làm việc SLS: dung xác định chuyển vị, xác định vết nứt cho phép Theo Port Designer’s Handbook tải trọng tác dụng lên bến cầu tàu chia làm đặc trưng: tải trọng phía khu nước, tải trọng bến cầu tàu, đặc trưng tải trọng phía bờ (Hình I.1) Hình I.1 Đặc trưng tải trọng tác dụng lên bến cầu tàu I.2 KHUNG TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG TÍNH TỐN Bộ Xây dựng (theo Thông tư số 12/BXD-KHCN ngày 24-4-1995 78/BXD-KHCN ngày 17-7-1995) chấp thuận, cho phép áp dụng tiêu chuẩn xây dựng hành tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế ISO nước Anh, Đức, Mỹ, Nhật, Pháp, Úc, không thuộc lĩnh vực đây: Số liệu: khí hậu xây dựng, địa chất thủy văn Phịng chống cháy nổ, gió bão, sét Vệ sinh mơi trường An tồn cơng trình tác động khí hậu địa phương An tồn lao động Khi áp dụng tiêu chuẩn quốc tế, tiêu chuẩn nước vào Việt Nam phải đảm bảo đồng tiêu chuẩn áp dụng Khung tiêu chuẩn áp dụng tính tốn thơng số đầu vào cơng trình bến cầu tàu tài liệu theo bảng I.1 Bảng I.1 Khung tiêu chuẩn áp dụng tính tốn thơng số đầu vào Tiêu chuẩn áp dụng Stt Các hạng mục tính tốn Sách chun khảo Mã hiệu Tên tiêu chuẩn Kích thước tàu thiết kế Port Designer ’s Handbook Tuổi thọ cơng trình Port Designer ’s Handbook Chiều dài tính tốn cọc - Chiều dài chịu uốn cọc 20 TCN 21-86 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế TCXD205-1998 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN 21-86 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế Zavriev & G.K.Shpiro Thiết kế móng sâu trụ cầu., Maxcơva, 1975 - Chiều dài chịu nén cọc - Chiều dài chịu xoắn cọc Tải trọng tàu - Tải trọng va BS 6349-4:1994 British Standard - Tải trọng neo BS 6349-1: 2000 British Standard Port Designer ’s Handbook Tiêu chuẩn áp dụng Stt Các hạng mục tính tốn Sách chun khảo Mã hiệu Tải trọng chênh lệch nhiệt độ Tải trọng động đất Tên tiêu chuẩn BS 6349-1:1994 British Standard TCVN-4088:1985 Số liệu khí hậu dùng thiết kế xây dựng 22TCN-272-95 Tiêu chuẩn thiết kế cầu– Tiêu chuẩn kỹ thuật cơng trình giao thơng Tập VIII AASHTO LRFD Tải trọng sóng tác dụng lên cọc Tải trọng dòng chảy tác BS 6349-1: 2000 dụng lên cọc British Standard Tải trọng gió Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế 10 Tải trọng hoạt tải xe hàng hóa 11 Tải trọng hoạt tải cần cẩu BS 6349-1: 2000 container British Standard 12 Quy định vật liệu BS 5400:3-2000 British Standard BS 5400:4-1990 British Standard TCVN4116:1985 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép thủy công TCTK TCVN5575-1991 Kết cấu thép Tiêu chuẩn thiết kế BS 6349:1-2000 British Standard 22 TCN 207-92 Cơng trình bến cảng Biển 13 Tải trọng áp lực đất Recommendations of Committee for Waterfront Structures Habours and Waterways EAU 2004 TCVN 2737-1995 Port Designer ’s Handbook I.3 KÍCH THƯỚC TÀU THIẾT KẾ Theo Port Designer ’s Handbook kích thước tàu thiết kế bến cầu tàu bao gồm thông số: Giới hạn độ tin cậy (Phụ lục I.16.1 Số liệu tàu thiết kế) Kích thước tàu (hình I.2) Định nghĩa loại tàu: - Tàu nhỏ : DWT < 140.000 T - Tàu lớn : 140.000 T < DWT < 400.000 T - Tàu lớn : DWT > 400.000 T Length between perps ≈ 0.95 *Length overall Hình I.2 I.4 Định nghĩa kích thước tàu TUỔI THỌ CƠNG TRÌNH BẾN CẦU TÀU Theo Port Designer ’s Handbook tuổi thọ kinh tế trung bình cơng trình bến cầu tàu phụ thuộc vào mức độ tu bảo dưỡng tỷ lệ chi phí tu bảo dưỡng hàng năm (Bảng I.2) Bảng I.2 Tuổi thọ kinh tế trung bình cơng trình bến cầu tàu I.5 CHIỀU DÀI TÍNH TỐN CỦA CỌC Tính tốn chiều dài cọc theo Tiêu chuẩn Móng cọc 20 TCN 21-86, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế TCXD 205-1998 Người sử dụng cần lưu ý, số liệu cần thiết phần tính tốn chiều dài cọc để nhập vào chương trình tính kết cấu Sap 2000 là: Chiều dài chịu uốn Lu Diện tích quy đổi F’ Momen xoắn tính đổi J'x Do chiều dài Lu, Ln, Lx không đồng nhau, nên phải quy đổi tiết diện cọc mômen xoắn tính đổi I.5.1 Chiều dài chịu uốn cọc Khi tính tốn cọc, cọc ống cọc trụ theo độ bền vật liệu, cọc (cọc ống cọc trụ) xem ngàm cứng đất tiết diện nằm cách đáy đài khoảng Lu, xác định theo cơng thức sau: (Hình I.3) Lu lo le Lu lo bd Trong : L : Chiều dài cọc thiết kế, m Lu : Chiều dài cộc chịu uốn, m lo : Chiều dài tự cọc (có tính đến chiều dày lớp bùn sét), m bd : Hệ số biến dạng, 1/m bd K bc E b I K : Hệ số tỷ lệ, T/m4, lấy tuỳ thuộc vào loại đất xung quanh cọc theo bảng I.3 bc : Chiều rộng quy ước cọc, m Đối với cọc ống, cọc nhồi có đường kính 0,8m: bc = d + 1m Đối với loại cọc khác : bc = 1,5D + 0,5m D : Đường kính ngồi cọc tiết diện trịn, cạnh tiết diện cọc vuông chữ nhật theo mặt phẳng vuông với tải trọng tác dụng, m Eb : Mođun biến dạng ban đầu vật liệu cọc nén kéo, T/m2, I : Momen quán tính tiết diện ngang cọc, m4 * Đối với cọc ống: I 0,3926 D * Đối với cọc vng: I b.h 12 D: Đường kính ngồi cọc tiết diện trịn, m : Chiều dày thành cọc tiết diện tròn, m b, h : Bề rộng cọc tiết diện vuông, m Đường trục trung hịa L-lo Hình I.3 Độ sâu ngàm tương đương Bảng I.3 Xác định hệ số tỷ lệ K Hệ số tỷ lệ K (T/m4) cho cọc Loại đất quanh cọc đặc trưng Sét, sét dẻo chảy (0.75 < Is
Ngày đăng: 21/06/2022, 22:09
Xem thêm:
