CÔNG TRÌNH BẾN CẢNG SÔNG - TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

TIÊU CHUẨN NGÀNH 22 TCN 219-94 CƠNG TRÌNH BẾN CẢNG SÔNG - TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ NGUYÊN TẮC CHUNG 1.1 Tiêu chuẩn dùng để thiết kế thiết kế cải tạo cơng trình bến cảng sơng nhà máy đóng sửa chữa tàu sơng (sau gọi chung cơng trình bến cảng sông) Ghi chú: Cảng sông cảng tiếp nhận tàu sông tàu pha sông biển Ngoài yêu cầu Tiêu chuẩn này, thiết kế cơng trình bến cảng sơng cần tn thủ yêu cầu TCVN TCN có liên quan (xem Phụ lục 1) Trong trường hợp chưa có TCVN TCN thích ứng cơng trình liên doanh với nước ngồi phép sử dụng tài liệu tiêu chuẩn nước ngoài, phải thỏa thuận cấp xét duyệt đồ án Đối với cơng trình bến cảng sơng xây dựng vùng có cấp động đất từ trở lên, vùng đất lún, vùng có castơ vùng có điều kiện đặc biệt khác thiết kế phải xem xét thêm yêu cầu tài liệu tiêu chuẩn tương ứng, dựa sở kết nghiên cứu riêng cấp có thẩm quyền phê duyệt Những yêu cầu chung vật liệu xây dựng trang thiết bị bến, yêu cầu riêng thiết kế, tính tốn cho kiểu loại kết cấu bến lấy chương tương ứng 22 TCN-207.92 “Cơng trình bến cảng biển Tiêu chuẩn thiết kế” 1.2 Việc chọn địa điểm xây dựng bến, bố trí thiết bị cơng nghệ, đường giao thơng, kho bãi, xác định cấp tải trọng khai thác, loại tàu tính tốn v.v…phải thực theo tiêu chuẩn thiết kế công nghệ cảng (hoặc nhà máy), đồng thời vào đặc điểm riêng cơng trình theo yêu cầu chủ đầu tư 1.3 Khi thiết kế cơng trình bến cảng sơng từ cấp III trở lên theo qui định phân cấp Chương phải trù định việc bố trí thiết bị đo đạc kiểm tra để quan trắc diễn biến công trình thời gian khai thác 1.4 Nếu áp dụng kết cấu cho cơng trình bến cảng sơng đồ án thiết kế nên trù định xây dựng trước đoạn bến thực nghiệm để tiến hành nghiên cứu thực địa 1.5 Các bước thiết kế, thành phần nội dung đồ án thiết kế phải phù hợp với yêu cầu “Điều lệ lập, thẩm tra, xét duyệt thiết kế công trình xây dựng” 1.6 Để thiết kế cơng trình bến cảng sơng cần có tài liệu sau đây: Tài liệu địa hình – địa mạo có ghi rõ vị trí phao tiêu biển báo chí luồng, bình đồ đo sâu nhiều năm đoạn sơng để phân tích diễn biến luồng lạch q trình bồi xói địa điểm xây dựng bến Các đặc trưng địa chất cơng trình khu vực xây dựng: mặt cắt địa tầng, đặc trưng lý đất đất đắp; tài liệu động đất, tượng castơ, trượt, lún; tính xâm thực nước ngầm nước mặt vật liệu xây dựng, điều kiện địa thủy văn Các đặc trưng khí tượng – thủy văn cơng trình địa điểm xây dựng: cao độ mực nước mùa khô mùa lũ; đường biểu diễn tần suất suất bảo đảm mực nước theo tài liệu quan trắc nhiều năm; chế độ gió Các số liệu xác định phần thiết kế công nghệ cảng: đặc trưng loại tàu tính tốn neo đậu bến, cấp tải trọng tính tốn, đặc trưng thiết bị nâng cẩu – vận chuyển hàng hóa xếp bến 5 Các tài liệu điều kiện thi công: lực đơn vị thi công, nguồn vật tư vật liệu xây dựng, kể nguồn cung cấp cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn 1.7 Ngoài yêu cầu chung, đồ án thiết kế bến cảng sông cần ghi rõ: - Yêu cầu chất lượng độ chặt đất đắp lòng bến; - Phương pháp đầm lèn đất đắp kiểm tra độ chặt trình đắp đất; - Trình tự lắp dựng kết cấu đắp lòng bến để đảm bảo độ ổn định độ bền cơng trình cấu kiện thời gian thi công khai thác bến; - Các khuyến nghị chống ăn mòn vật liệu cho cấu kiện cơng trình; - Các tài liệu tiêu chuẩn thi công nghiệm thu công trình cần phải tn theo PHÂN CẤP CƠNG TRÌNH BẾN 2.1 Việc phân cấp cơng trình bến cảng sơng thực phù hợp với hệ thống phân cấp cơng trình Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) hành 2.2 Cơng trình bến cảng sơng phân cấp vào lượng hàng hóa lượng hành khách thơng qua tồn cảng, theo qui định Bảng 1: Bảng Cấp cơng trình bến Lượng hàng hóa thông qua cảng (tấn quy ước/ngày đêm) Lượng hành khách thông qua cảng (hành khách quy ước/ngày đêm) III > 750 > 200 IV < 750 ≤ 200 Ghi chú: Để tính đối tượng hàng hóa thơng qua cảng từ thực tế quy ước dùng hệ số tính đổi sau đây: Loại hàng Hệ số - Hàng bao kiện 4,6 - Côngtenơ 3,1 - Sắt thép, thiết bị, cấu kiện bê tông cốt thép .3,4 - Than đá .1,0 - Quặng 1,1 - Gỗ đóng thành kiện 2,5 - Gỗ rời 3,0 - Muối phân bón khơng đóng bao .2,1 - Đá xây dựng, đá dăm, sỏi 1,3 - Cát hỗn hợp cát sỏi, bốc xếp giới thủy lực 0,6 - Như trên, bốc xếp phương tiện khác 0,8 - Xi măng khơng đóng bao 4,6 - Ngũ cốc khơng đóng bao 2,5 - Sản phẩm dầu khơng đóng thùng 1,1 Để tính đối tượng hành khách qua cảng từ lượng hành khách thực tế lượng hành khách qui ước dùng hệ số tính đổi sau đây: - Khách địa phương khác đến từ địa phương khác 1,0 - Khách cảnh (qua cảng để chuyển phương tiện từ tuyến đường thủy sang tuyến đường thủy khác) 2,5 - Khách nội thị ven thị 0,15 2.3 Cơng trình bến nhà máy đóng sửa chữa tàu sơng thuộc cơng trình cấp III Cơng trình bến xưởng đóng sửa chữa tàu nhỏ giảm cấp 2.4 Các cơng trình bến làm để dùng thời gian thi công sửa chữa công trình xếp vào loại cơng trình cấp IV 2.5 Các cơng trình bến nâng lên cấp so với qui định Điều 2.2 2.3 trường hợp sau đây: - Cơng trình bến có ý nghĩa đặc biệt quan trọng; - Cơng trình bến xây dựng điều kiện tự nhiên bất lợi; - Lần ứng dụng kết cấu 2.6 Cấp cơng trình bến cảng sơng quan giao thầu thiết kế qui định sở yêu cầu Điều 2.2 ÷ 2.5 ghi rõ văn yêu cầu thiết kế giao cho bên nhận thầu CHỌN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BẾN 3.1 Việc chọn dùng kết cấu cơng trình bến phải thực sở so sánh kinh tế - kỹ thuật phương án Khi so sánh hiệu đầu tư phương án kết cấu công trình bến cần xét đến yếu tố thời gian có khác thời hạn đưa cơng trình vào khai thác 3.2 Khi chọn kết cấu cơng trình bến cảng sông cần ý đầy đủ đến đặc điểm tác động bất lợi điều kiện tự nhiên sau đây: - Dao động mực nước mùa cạn mùa lũ thường có biên độ lớn; - Dịng chảy trước bến thường có lưu tốc cao, đặc biệt vào mùa lũ; - Bờ đáy sơng ven cơng trình bến chịu tác động bồi xói theo chu trình, phụ thuộc vào q trình diễn biến lịng dẫn đoạn sơng 3.3 Kết cấu cơng trình bến chọn phải thỏa mãn tốt yêu cầu sau: - Chi phí cho vật liệu xây dựng chủ yếu (sắt thép, xi măng, gỗ) mức thấp nhất; - Thi công đơn giản, phù hợp với khả thực tế đơn vị thi cơng; - Có tuổi thọ cơng trình phù hợp với thời hạn sử dụng bến qui định yêu cầu thiết kế; - Khai thác thuận tiện, dễ tu sửa chữa 3.4 Để chọn kết cấu công trình bến cảng sơng tham khảo điều kiện sử dụng chủ yếu kích thước đặc trưng ghi Bảng cơng trình bến dùng cọc cọc cừ, Bảng cơng trình bến kiểu trọng lực Ngồi xét đến giải pháp kết cấu khác có khả áp dụng điều kiện cụ thể 3.5 Trong trường hợp cần thiết phải xem xét giải pháp kết cấu sau thiết kế cơng trình bến: - Dùng kết cấu giảm tải che chắn (bán giảm tải, lăng thể đá giảm tải, chắn cọc v.v…); - Gia tải để làm chặt trước cho đất nền; - Gia cường thay đất nền; Bảng Loại bến cọc cọc cừ Các điều kiện sử dụng chủ yếu đất đóng cọc cọc cừ Chiều cao bến, Hb (m) Điều kiện xây dựng khai thác Khơng neo Các kích thước chủ yếu tcừ = (0,8 ÷ 1,2) Hb ≤6 Không hạn chế Một tầng neo hk = (0,15 ÷ 0,35) Hb ÷ 11 Một tầng neo với kết cấu bên Mực nước thi tcừ = (0,4 ÷ 0,8) Hb cơng thấp tbn = (0,4 ÷ 0,5) Hb điểm gắn Ln = (1 ÷ 2) Hb neo HH = ÷ m 11 ÷ 15 hk ≤ 0,115 Htc Mực nước thi cơng thấp tcừ = (0,4 ÷ 0,6) Hb điểm gắn tbn = (0,5 ÷ 0,7) Hb neo Ln = (1 ÷ 2) Hb Neo cọc xiên hk = 0,3 Hb ≤ 10 Dùng chủ yếu tcừ = (0,6 ÷ 0,9) Hb dải bờ hẹp, khó e = 0,6 ÷ 0,8 m đặt trụ neo loại khác i = (1:0,3) ÷ (1:0,4) Bệ cọc khơng chịu áp lực đất d=2÷4m Bất kỳ Mực nước dao động Bệ cọc khơng chịu áp lực đất d=2÷4m Bất kỳ Mực nước dao động lớn Bảng Loại bến trọng lực Các điều kiện chủ yếu để sử dụng bến trọng lực Chiều cao bến, Điều kiện xây dựng Hb (m) khai thác Khối xếp Các kích thước đặc trưng B = (0,5 ÷ 0,8) Hb ≤ 14 Dùng trường hợp hạn hữu Khối khổng lồ B = (0,7 ÷ 0,9) Hb ÷ 14 Thi cơng ngầm nước, có sở chế tạo khả chở đường thủy khối khổng lồ Cột ống đường kính lớn B = (1 ÷ 1,5) Hb ≤ 10 Chủ yếu thi công ngầm nước Tường góc có neo B = (0,75 ÷ 1) Hb ≤ 14 Chủ yếu thi cơng khơ Cọc cừ có kết cấu neo cứng B = (0,8 ÷ 1,5) Hb ≤9 Chủ yếu thi công ngầm nước Ghi chú: Thi công ngầm nước có nghĩa thi cơng mực nước cao đáy bến thiết kế, thi công khô mực nước thấp đáy bến thiết kế - Sử dụng kết cấu phụ trợ (neo, chân khay, gối tựa v.v…) 3.6 Khi thiết kế bến đoạn bờ sơng có khả bị xói lở đồ án phải trù định biện pháp gia cố đáy bến phải tính tốn thiết kế bến với cao trình đáy đến độ sâu bị xói lở sau Việc chọn hai giải pháp phải dựa sở so sánh kinh tế - kỹ thuật CAO TRÌNH MÉP BẾN, MỰC NƯỚC TÍNH TOÁN, ĐỘ SÂU NƯỚC TRƯỚC BẾN VÀ CHIỀU DÀI BẾN 4.1 Đối với cảng nằm ven sông, mép bến cần làm đến cao trình ngang với mực nước đỉnh lũ có tần suất tính tốn vượt đỉnh lũ cao hàng năm theo qui định Bảng Bảng Cấp cơng trình bến Tần suất tính tốn vượt đỉnh lũ cao hàng năm, % II (1 lần 100 năm) III (1 lần 20 năm) IV 10 (1 lần 10 năm) Ghi chú: Đối với cảng nằm sông chịu ảnh hưởng thủy triều, cao trình mép bến cần kiểm tra theo qui định tương ứng 22TCN-207-92 “Cơng trình bến cảng biển Tiêu chuẩn thiết kế” 4.2 Đối với cảng nằm ven hồ thì, ngồi qui định Điều 4.1, cao trình mép bến cịn phải cao mực nước dâng bình thường hồ 2m 4.3 Được phép lấy cao trình mép bến thấp so với qui định Điều 4.1 4.2, xuất phát từ yêu cầu công nghệ bến có đủ luận kinh tế - kỹ thuật tính hợp lý việc bến bị ngập thời gian năm 4.4 Mực nước tính tốn mực nước thấp dùng để xác định độ sâu nước trước bến, lấy theo qui định Điều 4.5 cảng nằm ven sông, Điều 4.6 cảng ven hồ 4.5 Mực nước tính tốn cảng nằm ven sơng xác định theo đường biểu diễn suất bảo đảm mực nước ngày quan trắc nhiều năm Suất bảo đảm dùng để xác định mực nước tính tốn phụ thuộc vào cấp cơng trình, lấy theo qui định Bảng Cấp cơng trình bến Suất bảo đảm theo đường biểu diễn nhiều năm mực nước ngày, % II 99 III 97 IV 95 Ghi chú: Trong trường hợp không đủ số liệu quan trắc nhiều năm địa điểm xây dựng cho phép tính chuyển từ trạm mực nước đoạn sông Đối với cảng nằm sông chịu ảnh hưởng thủy triều, mực nước tính tốn cịn kiểm tra theo qui định 22 TCN-207-92 “Cơng trình bến cảng biển Tiêu chuẩn thiết kế” 4.6 Mực nước tính tốn cảng ven hồ mực nước thấp hồ tháo nước đến mức tối đa 4.7 Độ sâu nước trước bến xác định tùy thuộc vào mớn nước tàu, bè tính tốn giá trị dự phịng cần thiết độ sâu, theo cơng thức (1): H = T + z + z2 (1) Trong đó: T – mớn nước tàu, bè tính tốn (m); z1 – dự phịng chạy tàu tối thiểu, xác định theo Bảng Bảng Mớn nước tàu bè tính tốn, (m) Dự phịng chạy tàu tối thiểu, z1 (m) Tàu sông, sà lan tự hành không tự hành Bè mảng (không phụ thuộc loại đất đáy) Đất sét, cát, sỏi Đá khối, đá vụn thô < 1,5 0,1 0,2 0,2 1,5 – 3,0 0,2 0,2 0,3 > 3,0 0,2 0,3 0,3 z2 = 0,3 m – dự phòng cho sa bồi hàng rơi vãi, cho độ nghiêng lệch tàu bốc xếp hàng khơng cân đối, cho sóng nước rút gió 4.8 Khi thiết kế cải tạo cảng, có đủ luận phép giữ nguyên cao trình mép bến mực nước tính tốn dùng trước thiết kế cảng 4.9 Khi xác định chiều dài bến phải vào chiều dài tàu tính tốn, kiểu cấu tạo bến, cách bố trí tuyến bến cảng, đồng thời phải lưu ý đến khả thông qua công nghệ bốc xếp Đối với bến nằm tuyến bến chung khoảng trống tàu neo đậu hai bến cạnh phải lấy theo bảng Bảng Khoảng trống tàu neo đậu hai bến cạnh nhau, m Kiểu cấu tạo bến Tàu tự hành có chiều dài (m) Tàu khơng tự hành có chiều dài (m) > 100 65 – 100 < 65 > 100 65 – 100 < 65 - Thẳng đứng nửa dốc nghiêng 15 10 20 15 10 - Dốc nghiêng dốc nghiêng có trụ riêng rẽ 20 15 10 25 20 15 - Bến phao 25 20 15 25 20 15 Ghi chú: Đối với bến cấu tạo từ trụ, hệ cọc cao phao riêng rẽ, bến nhà máy đóng sửa chữa tàu sơng chiều dài bến xác định vào cách bố trí tàu neo đậu bến yêu cầu khai thác Nếu theo yêu cầu công nghệ mà tàu phải di chuyển dọc bến trình bốc xếp phải tăng chiều dài bến để đủ cho đoạn di chuyển CÁC QUY ĐỊNH CHỦ YẾU VỀ TÍNH TỐN Các ngun tắc tính tốn 5.1 Các cơng trình bến cảng sơng phải tính tốn theo hai nhóm trạng thái giới hạn: Nhóm gồm trạng thái giới hạn làm khả chịu lực làm cho bến khơng cịn sử dụng Nhóm hai gồm trạng thái giới hạn gây trở ngại cho việc khai thác bình thường bến Theo nhóm I phải thực tính tốn sau đây: - Độ bền độ ổn định chung cơng trình; - Độ bền độ ổn định cấu kiện nút liên kết công trình; - Biến dạng cấu kiện có ảnh hưởng đến độ bền kết cấu chịu lực cơng trình (gối neo bến tường cừ có neo v.v…) Theo nhóm II phải thực tính tốn sau đây: - Biến dạng cơng trình cấu kiện cơng trình; - Hình thành mở rộng vết nứt cấu kiện bê tông bê tông cốt thép; - Tác động nhiệt v.v… 5.2 Tính tốn phải tiến hành với tải trọng tính tốn đặc trưng tính tốn đất vật liệu, xuất phát từ điều kiện: - Theo nhóm I trạng thái giới hạn nc N p mmd R kn (2) - Theo nhóm II trạng thái giới hạn: Np R (3) Trong đó: nc – hệ số tổ hợp tải trọng, lấy: nc = tổ hợp nc = 0,90 tổ hợp đặc biệt; nc = 0,95 tổ hợp tải trọng thời gian thi cơng; Np – trị số tính tốn lực tác động tổng quát (tổng tải trọng, nội lực ứng suất), biến dạng, bề rộng vết nứt thơng số khác mà với cần đánh giá trạng thái giới hạn tính tốn này; m – hệ số điều kiện làm việc, lấy 1,15; md – hệ số phụ điều kiện làm việc, để xét đến tính giả định sơ đồ tính tốn, lấy theo qui định cho loại tính tốn; kn – hệ số bảo đảm theo tầm quan trọng kết cấu, lấy kn = 1,20 cơng trình cấp II; kn = 1,15 cơng trình cấp III; kn = 1,10 cơng trình cấp IV R – trị số tính tốn giới hạn lực kháng (khả chịu lực nền, cơng trình, cấu kiện cơng trình) ứng suất, mơ men lực độ biến dạng cho phép theo điều kiện khai thác, bề rộng vết nứt thông số khác, qui định tiêu chuẩn thiết kế tương ứng Tải trọng tính tốn phải xác định theo qui định Điều 7.15 – 7.17; đặc trưng tính tốn đất vật liệu - Điều 6.1, 6.2, 6.5 – 6.8; tổ hợp tải trọng phải lấy theo qui định Điều 7.2 5.3 Cơng trình bến phải tính tốn cho giai đoạn thi công giai đoạn khai thác Các kết cấu cấu kiện riêng rẽ cịn phải tính tốn cho điều kiện chế tạo, bảo quản, bốc xếp vận chuyển Thơng thường phương pháp trình tự thi cơng phải chọn cho kết tính tốn cho giai đoạn thi cơng khơng địi hỏi tăng kích thước cơng trình cấu kiện cơng trình 5.4 Nếu tính tốn phép lấy đặc trưng đất, tải trọng thông số khác giá trị bình quân gia quyền phạm vi chiều dài định trước cơng trình, giá trị bình qn gia quyền phải tính theo cơng thức: n Ai Z i Atb (4) n Zi Trong đó: Atb – giá trị bình qn gia quyền thơng số; Ai – giá trị thông số đoạn i (lớp i v.v ); Zi – chiều dài đoạn i; n – Số đoạn có giá trị khác thông số phạm vi chiều dài định trước Tính tốn ổn định 5.5 Tính tốn ổn định cơng trình bến phải tiến hành theo nhóm I trạng thái giới hạn bao gồm: - tính tốn ổn định chung cơng trình; - tính tốn ổn định cấu kiện riêng rẽ cơng trình (cọc cừ, gối neo, kết cấu tầng v.v…) Tính toán ổn định chung bến phải thực theo dẫn phụ lục Ngồi vận dụng phương pháp tính tốn ổn định khác để tính tốn kiểm tra so sánh Tính tốn ổn định cấu kiện riêng rẽ cơng trình phải tiến hành theo qui định riêng tính tốn cho kiểu loại cơng trình bến, phải xem xét sơ đồ ổn định xảy cấu kiện, ổn định neo thẳng đứng tính tốn theo dẫn Phụ lục Nếu cơng trình mái dốc tự nhiên nhân tạo phải tiến hành tính tốn ổn định mái dốc theo sơ đồ trượt sâu phù hợp với qui định TCVN 4253-86 “Nền cơng trình thủy cơng Tiêu chuẩn thiết kế” Tính tốn độ bền 5.6 Tính tốn độ bền phải thực theo nhóm I trạng thái giới hạn phù hợp với qui định tài liệu tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép thủy công, kết cấu thép, kết cấu đá, kết cấu gỗ tiêu chuẩn khác (xem Phụ lục 1) Nội lực xét đến tính tốn độ bền cấu kiện cơng trình nút liên kết phải xác định có xét đến kết hợp chịu lực kết cấu đất lấp đất theo qui định tính tốn loại cơng trình bến Khi xét đến độ biến dạng chung đất kết cấu độ cứng B cấu kiện bê tông cốt thép phải xác định có xét đến tính dẻo bê tơng khả xuất vết nứt vùng chịu kéo cấu kiện theo công thức sau đây: B Trong đó: – hệ số, lấy theo bảng 8; Eb J n ; (5) Eb – mô đun đàn hồi ban đầu bê tông, lấy theo TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông bê tông cốt thép thủy công Tiêu chuẩn thiết kế” Jn – mô men quán tính tiết diện tính đổi cấu kiện trọng tâm tiết diện (xem Phụ lục 5) Bảng Hệ số Đặc trưng cấu kiện bê tông cốt thép chịu tác động Tải trọng ngắn hạn Mọi tải trọng khác Có khả chống nứt (ứng suất trước không ứng suất trước) 0,85 0,60 Ứng suất trước phần, khơng có khả chống nứt 0,70 0,50 Không ứng suất trước, khơng có khả chống nứt 0,50 0,35 5.7 Độ bền kết cấu neo (bản neo thẳng đứng, neo nút liên kết) tính tốn theo dẫn Phụ lục 5.8 Khi tính tốn dầm mủ cấu kiện bê tơng cốt thép lắp ghép có tiết diện chữ nhật chữ T bến tường cừ, bến tường góc, kết cấu tầng nội lực cấu kiện lực va tàu cập vào cơng trình xác định theo dẫn Phụ lục Tính tốn biến dạng 5.9 Tính tốn biến dạng cơng trình bến cấu kiện riêng rẽ (trừ neo bến tường cừ) phải thực theo nhóm II trạng thái giới hạn phù hợp với qui định tính tốn loại cơng trình bến Tính tốn biến dạng neo bến tường cừ có neo phải thực theo nhóm I trạng thái giới hạn, tham khảo dẫn Phụ lục 5.10 Đối với cơng trình bến xây dựng đất cát đất vụn thơ (trừ bến tường cừ khơng neo) tính tốn biến dạng phải thực tác động hoạt tải, số tải trọng thường xuyên xét tải trọng mặt bãi (hoặc mặt bến) trọng lượng kết cấu cố định Ghi chú: Trong tính tốn biến dạng không xét đến độ lún lớp đệm 5.11 Trị số biến dạng giới hạn loại cơng trình bến phải lấy theo Bảng Bảng Kết cấu bến Trị số giới hạn Độ lún bình quân Sơh Cừ khơng neo Vị dịch ngang Uơh’ Góc nghiêng bình (cm) quân mặt tường ωơh (radian) - 0,02 Hb - cao độ đỉnh tường - - - cao độ điểm neo - (1,15 Hg-hk) 0,008 - - - Cừ tầng neo a) cừ thép b) cừ BTCT - cao độ đỉnh tường - cao độ điểm neo - (1,15 Hb-hk) 0,005 - a) có đường sắt đường cần cẩu 15 (đỉnh tường) 0,005 b) khơng có đường sắt đường cần cẩu 20 (đỉnh tường) 0,008 Bến trọng lực Ghi chú: Chiều cao bến Hb chiều cao đoạn hk tính cm 5.12 Đối với cơng trình bến trọng lực kiểu tường góc, khối xếp, khối khổng lồ khơng cần tính tốn biến dạng khơng có lớp kẹp thuộc loại đất yếu (E < 5MPa, tức E < 50 kG/cm2), độ lệch tâm e điểm đặt hợp lực tất tải trọng không vượt B/5 đồng thời đảm bảo điều kiện sau: Ptp = RA; (6) Trong đó: Ptp – áp lực trung bình lớp đáy lớp đệm, xác định theo công thức: Ptp P B 2hd hd ; (7) RA – áp lực giới hạn đất nền, xác định theo công thức: RA m1 A1 B 2hd A2 d hd De ; (8) P – tổng thành phần thẳng đứng tải trọng phạm vi bề rộng B đơn vị chiều dài cơng trình (với hệ số vượt tải cho nhóm II trạng thái giới hạn); hd – bề dày lớp đệm (hoặc chân khay lớp đệm) mép cơng trình phía khu nước; ; - tương ứng trọng lượng riêng đất lớp đệm trọng lượng riêng vật liệu làm lớp đệm; m1 – hệ số điều kiện làm việc; • thi công khô, lấy m1 = 0,8 cát pha bụi bão hòa nước; m1 = 1,0 loại đất khác; • thi cơng ngầm nước, lấy: m1 = 0,7 cát pha bụi; m2 = 0,9 loại đất khác; A1, A2, D – hệ số không thứ nguyên, lấy theo bảng 10 tùy thuộc vào vị trí số ; - góc ma sát đất nền; d – độ chơn sâu đáy cơng trình kể từ cao trình đáy thiết kế; c - lực đỉnh đơn vị đất đáy lớp đệm (độ) Hệ số A1 A D 1,00 3,14 (độ) 24 Hệ số A1 A D 0,72 3,87 6,45 0,03 1,12 3,32 26 0,84 4,37 6,90 0,06 1,25 3,51 28 0,98 4,93 7,40 0,10 1,39 3,71 30 1,15 5,59 7,95 0,14 1,55 3,93 32 1,34 6,35 8,55 10 0,18 1,73 4,17 34 1,55 7,21 9,21 12 0,23 1,94 4,42 36 1,81 8,25 9,98 14 0,29 2,17 4,69 38 2,11 9,44 10,80 16 0,36 2,43 5,00 40 2,46 10,84 11,73 18 0,43 2,72 5,31 42 2,87 12,50 12,77 20 0,51 3,05 5,66 44 3,37 14,48 13,96 22 0,61 3,44 6,04 45 3,66 15,64 14,64 Nếu phạm vi độ sâu B kể từ đáy cơng trình có loại đất với độ bền bé độ bền lớp đất bên cần kiểm tra điều kiện (6) cho lớp đất bên cách lấy đặc trưng đất có độ bền nhỏ để tính cơng thức (7) (8) đồng thời thay giá trị (B + 2hd) (d + hd) tương ứng giá trị (B + 2hd + h1) (d + hd + h1), đó: h1 – khoảng cách từ đáy lớp đệm đến bề mặt lớp đất có độ bền bé Khi xác định áp lực trung bình Ptb đất cần phải: a) đưa vào đại lượng P thành phần thẳng đứng áp lực đất chủ động mặt phẳng thẳng đứng vẽ qua mép sau đáy cơng trình; b) đặt hoạt tải cơng trình mép bến từ ranh giới chất tải bến c) lấy mực nước trước cơng trình cao trình tính tốn thấp Khi xác định áp lực RA cần ý: a) không làm lớp đệm bề dày lớp đệm h d < 0,3m phải thay giá trị trị số bình quân gia quyền trọng lượng riêng đất nằm trước cơng trình từ độ cao độ đáy cơng trình trở lên; b) (d + hd) < 1m, cơng thức (8) phải lấy (d + h d) = 1m, trừ trường hợp cát pha bụi bão hòa nước đất có chất sét với độ sệt J L < 0,5, giá trị (d + hd) lấy theo thực tế Tính tốn cấu kiện bê tơng cốt thép theo hình thành mở rộng vết nứt 5.1.3 Tính tốn cấu kiện bê tơng cốt thép theo hình thành mở rộng vết nứt phải thực theo nhóm II trạng thái giới hạn phù hợp với qui định TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông bê tông cốt thép thủy công Tiêu chuẩn thiết kế” Tính tốn theo hình thành vết nứt thực hiện: - cấu kiện hạ vào đất cách đóng rung; - cấu kiện mặt trước bến vùng mà mặt trước bến chịu kéo tác động tải trọng khai thác Trong trường hợp khác cấu kiện bê tông cốt thép phải tính tốn theo độ mở rộng vết nứt Khi có đủ luận cho phép tính theo độ mở rộng vết nứt cấu kiện mặt trước bến vùng mà mặt trước bến chịu kéo tác động tải trọng khai thác, với điều kiện cấu kiện khơng hạ vào đất cách đóng rung 5.14 Các cấu kiện bê tơng cốt thép tính tốn theo hình thành vết nứt chịu tải trọng khai thác đồng thời phải tính theo hình thành vết nứt chịu tải trọng phát sinh trình chế tạo, vận chuyển xây lắp 5.15 Trị số giới hạn độ mở rộng vết nứt phải lấy theo qui định TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông bê tông cốt thép thủy công Tiêu chuẩn thiết kế”; mơi trường xâm thực trị số giới hạn độ mở rộng vết nứt phải qui định có xét đến yêu cầu tiêu chuẩn chống ăn mòn cho kết cấu xây dựng (TCVN 3393-85, TCVN 3394-85 20 TCN 149-66) 5.16 Khi tính tốn theo hình thành mở rộng vết nứt nội lực cấu kiện bê tơng cốt thép phải xác định theo qui định tính tốn loại kết cấu bến CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU VÀ CỦA ĐẤT NỀN 6.1 Các đặc trưng tính tốn vật liệu xác định cách lấy giá trị tiêu chuẩn đặc trưng chia cho hệ số an tồn vật liệu Các đặc trưng tính tốn đặc trưng tiêu chuẩn vật liệu lấy theo Tiêu chuẩn thiết kế tương ứng cho loại kết cấu Khi tính tốn theo nhóm II trạng thái giới hạn hệ số an tồn vật liệu lấy 6.2 Các đặc trưng tính tốn đất xác định cách lấy giá trị tiêu chuẩn chia cho hệ số an toàn đất Giá trị tiêu chuẩn đặc trưng đất hệ số an toàn đất qui định sở số liệu khảo sát địa chất phù hợp với qui định TCVN 425386 “Nền cơng trình thủy cơng Tiêu chuẩn thiết kế” Trong tính tốn theo nhóm II trạng thái giới hạn hệ số an tồn đất lấy 6.3 Các đặc trưng đất phải xác định cấu trúc độ ẩm đất phù hợp với nằm tự nhiên điều kiện khai thác sau (ví dụ, xét đến bão hịa nước đất sau tích nước vào hồ v.v…) Cho phép xác định đặc trưng đất cát phương pháp thí nghiệm trường (xuyên, cắt cánh, phương pháp địa vật lý v.v…) 6.4 Để tính tốn cơng trình bến cần phải có đặc trưng sau đất: - thành phần hạt (phân tích cỡ hạt); - trọng lượng riêng đất ; - trọng lượng riêng đất khô k (ở trạng thái tự nhiên trạng thái độ chặt tối đa); - trọng lượng riêng hạt đất ; s - hệ số lỗ hổng e; - số dẻo Jp đất có chứa sét; - số độ sệt JL đất có chứa sét; - độ ẩm G; - gốc ma sát ; - lực dính đơn vị c; - mơđun biến dạng E; - hệ số độ chặt a; - hệ số nở hông ; - hệ số thấm kt; - hệ số dính (đối với đất có chứa sét); - hệ số nhả nước Khi bề mặt hố móng (hoặc bề mặt tự nhiên đáy) cắt qua tầng đất có chứa sét phải xác định trị số góc ma sát n độ dính đơn vị cn bề mặt theo qui định Điều 6.8 Các giá trị tính tốn E , , kt , , v cho phép lấy giá trị tiêu chuẩn Ghi chú: Các đặc trưng tính tốn , c, đất ký hiệu I, cI, I tính tốn theo nhóm I trạng thái giới hạn, ký hiệu II, cII, II tính tốn theo nhóm II 6.5 Đối với cát thạch anh gồm hạt có độ mái trịn cạnh khác chứa 20% fenspat 5% tạp chất khác tính gộp cho phép xác định giá trị tính tốn c theo Bảng Phụ lục 8, không phân biệt nguồn gốc, tuổi địa chất độ ẩm cát 6.6 Ở giai đoạn tiền thiết kế cho phép lấy giá trị tính tốn thuộc trầm tích đệ tứ theo Bảng Phụ lục c đất có chất sét 6.7 Các giá trị mô đun biến dạng E, hệ số nở hông μ, hệ số thấm k t, hệ số nhả nước xác định tương ứng theo Bảng ÷ Phụ lục 6.8 Khi bề mặt hố móng (hoặc bề mặt tự nhiên đáy) cắt qua tầng đất có chứa sét loại cứng, nửa cứng dẻo cứng giá trị nI,II cnI,II xác định theo kết thí nghiệm đất loại sét hồn tồn bão hòa nước phương pháp trượt ban Trong trường hợp khác, kể khơng có số liệu thí nghiệm, cho phép lấy tg khơng lớn 0,55; cnI,II = cI,II không lớn 0,005 MPa (0,5 T/m 2) nI,II = tg I,II Trong đó: , cI - tương ứng góc ma sát lực dính đơn vị đất mà mặt trượt cắt qua (khi tính trượt theo mặt tiếp xúc lớp đệm với đất cát giá trị I đất cát cho phép lấy tăng lên 1,1 lần) I TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng 7.1 Các tải trọng tác động cơng trình bến phân thành hai loại: thường xuyên tạm thời (gồm tạm thời tác động kéo dài, tạm thời tác động nhanh tạm thời đặc biệt) - Tải trọng thường xuyên gồm: a) trọng lượng cấu kiện công trình; b) tải trọng kết cấu, thiết bị máy móc đặt cố định cơng trình theo yêu cầu công nghệ; c) trọng lượng đất; d) áp lực hỏng đất (chủ động, bị động) có xét ảnh hưởng tải trọng thường xuyên đặt mặt đất; e) tải trọng ứng suất trước - Tải trọng tạm thời tác động kéo dài gồm: a) tải trọng mặt bến phương tiện bốc xếp vận tải; b) tải trọng hàng hóa xếp mặt bến; c) áp lực hông đất ảnh hưởng tải trọng tạm thời mặt bến; d) áp lực thấm nước (kể áp lực thủy tĩnh) điều kiện hệ thống thoát nước ngầm hoạt động bình thường - Tải trọng tạm thời tác động nhanh gồm: a) tải trọng sống; b) tải trọng tàu; c) tải trọng giai đoạn thi công; d) tải trọng ngang cần cẩu; - Tải trọng tạm thời đặc biệt gồm: a) phần gia tăng áp lực thấm hoạt động khơng bình thường hệ thống thoát nước chống thấm; b) tải trọng động đất 7.2 Các tính tốn thực cho hai loại tổ hợp tải trọng: tổ hợp tổ hợp đặc biệt Đối với bến tạm phép khơng thực tính tốn theo tổ hợp đặc biệt Tổ hợp bao gồm: tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời tác động kéo dài tải trọng tạm thời tác động nhanh Tổ hợp đặc biệt bao gồm: tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời tác động kéo dài, tải trọng tạm thời tác động nhanh số tải trọng đặc biệt Bất tải trọng tạm thời tác động có lợi cho trạng thái giới hạn xét không đưa vào tổ hợp Tải trọng phải đặt vị trí bất lợi số phương án đặt tải trọng xảy thực tế Các tổ hợp tải trọng giai đoạn thi công tu sửa cơng trình phải qui định phù hợp với trình tự thi cơng chọn dùng Thành phần tổ hợp tải trọng cho loại tính tốn lấy theo qui định tương ứng tính tốn loại cơng trình bến Tải trọng tiêu chuẩn 7.3 Trọng lượng cấu kiện cơng trình xác định vào kích thước hình học trọng lượng riêng vật liệu Đối với vật liệu đặc giá trị tiêu chuẩn trọng lượng riêng có xét đến lực đẩy nước lấy bằng: tc dn tc tc n ; (9) Trong đó: tc - trọng lượng riêng tiêu chuẩn vật liệu khơng khí; tc n - trọng lượng riêng tiêu chuẩn nước 7.4 Tải trọng kết cấu, máy móc thiết bị đặt bến theo yêu cầu công nghệ lấy theo sơ đồ tải trọng, có xét đến phát triển tương lai bến 7.5 Trọng lượng đất xác định theo số liệu khảo sát địa chất cơng trình Trọng lượng đất lấp lòng bến, lớp đệm đá, đá dăm sỏi xác định theo độ chặt độ ẩm qui định đồ án Trọng lượng riêng tiêu chuẩn đất có xét đến lực đẩy nước công thức: tc n xác định theo tc dn tc s tc n e (10) Trong đó: tc s - trọng lượng riêng tiêu chuẩn hạt đất; tc n - trọng lượng riêng tiêu chuẩn nước; e – hệ số lỗ hổng Ghi chú: Khi lập đồ án thiết kế điển hình cho phép lấy: - trọng lượng riêng tiêu chuẩn đất lấp lòng bến phần nằm mực nước: 18kN/m (1,8 T/m3; phần nằm mực nước: 10 kN/m3 (1,0 T/m3); - trọng lượng riêng tiêu chuẩn lớp đệm đá, đá dăm sỏi nằm mực nước; 11 kN/m3 (1,1 T/m3) 7.6 Giá trị tiêu chuẩn áp lực hỏng đất (chủ động, bị động) xác định theo dẫn Phụ lục 9, dùng giá trị tiêu chuẩn cho đại lượng nằm cơng thức tính toán 7.7 Tải trọng lực ứng suất trước cấu kiện bê tông cốt thép xác định theo qui định TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông bê tông cốt thép thủy công Tiêu chuẩn thiết kế” 7.8 Tải trọng mặt bến phương tiện vận tải, bốc xếp hàng hóa xếp bến xác định vào đồ án cơng nghệ bốc xếp, có xét u cầu Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ Các trị số tải trọng phương tiện vận tải, bốc xếp hàng hóa đồ án cơng nghệ Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ qui định lấy làm trị số tiêu chuẩn Đối với bến có trang bị cần cẩu cổng giá trị tiêu chuẩn tải trọng vùng mép bến cần cẩu hàng hóa phải lấy khơng nhỏ giá trị xác định theo sơ đồ chất tải vùng mép bến Hình Chỉ phép giảm bớt giá trị tải trọng so với dẫn Hình có đủ luận a) b) Hình Các sơ đồ tải trọng tiêu chuẩn vùng mép bến a Đối với hàng rời đổ đống; b Đối với loại hàng khác, trừ hàng rời đổ đống; cần cẩu có sức cẩu 16 tấn; đống hàng rời Tải trọng cần cẩu đoàn tàu hỏa phải xem phân bố cho hai phía: dọc theo đường ray theo chiều rộng dầm ray cần cẩu theo chiều dài tà vẹt Tải trọng phân bố tiêu chuẩn theo chiều rộng đầm ray cần cẩu theo chiều dài tà vẹt xác định theo công thức: q1tc P1tc ; b (11) Trong đó: q1tc - tải trọng tiêu chuẩn mét dài (dọc ray) cần cẩu đoàn tàu hỏa; b – bề rộng dầm ray chiều dài tà vẹt Giá trị tiêu chuẩn tải trọng mét dài (dọc ray) cần cẩu phép xác định theo công thức: Pcctc Q1tc Q2tc l ; (12) Trong đó: Q1tc - tải trọng lớn chân cần cẩu; Q2tc - tải trọng đạt đến chân cần cẩu đứng bên cạnh (Hình 2); bến đặt cần cẩu Q2tc = l – chiều dài đoạn phân bố tải trọng dọc theo bến, xác định theo sơ đồ Hình Bảng 11 ghi giá trị tiêu chuẩn tải trọng mép dài số loại cần cẩu chất tải tối đa cho đường ray cạnh mép bến, cách đường mép bến đoạn a = ÷ 3m Khi tính tốn độ bền tường cừ tầng neo bền tường góc cho phép thay tải trọng cần cẩu đoàn tàu hỏa dải mép bến tải trọng phân bố tương đương (q o) Giá trị hiệu chuẩn qo phải xác định theo Hình tùy thuộc vào trị số Pcctc Bề rộng đặt tải trọng tương đương qo phải lấy từ đường mép bến vào đến chỗ bắt đầu bãi chất hàng hóa Hình Sơ đồ xác định tải trọng mét dài chân cầu cẩu Pcctc a – Sơ đồ tải trọng chân cần cẩu theo hướng chiều rộng bến; b – Sơ đồ phân bố tải trọng dọc bến chân cần cẩu; c – Sơ đồ phân bố tải trọng dọc bến hai chân hai cần cẩu đứng cạnh Bảng 11 Loại cần cẩu Giá trị tiêu chuẩn tải trọng 1m dài Pcctc , kN/m (1 kN/m ≈ 0,1 T/m) Cho đường ray cần cẩu Cho đường ray cần cẩu gần mép bến phía - Cần cẩu cổng loại, sức nâng ≤ 16t (khi cần cẩu làm việc cạnh nhau) 130 (50) 50 (130) - Cần cẩu cổng KIM 32-30-10,5 (khi cần cẩu làm việc cạnh nhau) 180 (50) 50 (180) - Cần cẩu cổng KIM 80/50 – 19/30 (khi cần cẩu làm việc cạnh nhau) 210 (100) 100 (210) - Máy bốc xếp côngtenơ, sức nâng 30,5T (khi đặt cần cẩu) 160 (100) 100 (160) • Khi đặt đơn độc 300 (250) 250 (300) • Khi đặt cạnh 360 (300) 300 (360) - Cần cẩu chân dê, sức nâng 320t Ghi chú: Trong ngoặc trị số Pcctc chất tải tối đa cho ray cần cẩu phía 7.9 Nếu khơng có số liệu cho trước giá trị tiêu chuẩn tải trọng ngang cần cẩu tác tc động theo hướng vng góc với mép bến phía khu nước lấy 0,1 Gcc (trong tc Gcc - trọng lượng tiêu chuẩn cần cẩu) Tải trọng ngang cần cẩu cho phép đặt cao độ đỉnh cơng trình bến phân bố chiều dài phân đoạn bến 7.10 Tải trọng bến hành khách đồ án thiết kế qui định, trường hợp giá trị tiêu chuẩn tải trọng không lấy thấp 20kPa (2T/m 2) 7.11 Áp lực thấm nước cho phép xác định theo dẫn Phụ lục 10, giá trị tiêu chuẩn lực thấm xác định cơng thức tính tốn dùng đại lượng theo giá trị tiêu chuẩn Đối với cơng trình bến kiểu trọng lực có lớp đệm đá đá dăm dày từ 1m trở lên phép không xét đến áp lực thấm nước 7.12 Giá trị tiêu chuẩn áp lực sóng xác định theo Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng tác động (do sóng tàu) lên cơng trình thủy Hình Giá trị tiêu chuẩn tải trọng phân bố tương đương a – dùng để xác định mô men uốn; b – dùng để xác định nội lực neo; Hb – chiều cao bến từ đỉnh cơng trình đến cao độ đáy thiết kế Áp lực sóng trước cơng trình chân sóng khơng xét đến trường hợp sau: - tường cừ không neo chiều cao sóng < 0,5m; - loại cơng trình bến khác chiều cao sóng < 1,0 m