Thiết kế công trình bến tổng hợp cảng dịch vụ cổ phần dầu khí tổng hợp đình vũ hải phòng

1Giới thiệu dự án xây dựng công trình bến Tổng hợp cảng CP - Dịch vụ - Dầu khí- Tổng hợp Đình Vũ Hải Phòng

Công trình bến Tổng hợp cảng CP – Dịch vụ - Dầu khí – Tổng Hợp Đình Vũ Hải Phòng là công trình đã được khởi công xây dựng vào ngày 11/01/2008 tại khu công nghiệp Đình Vũ Hải Phòng do công ty Cổ phần cảng và dịch vụ dầu khí Đình Vũ (thuộc tổng công ty cổ phần và dịch kỹ thuật Dầu khí – PSTC) khởi công xây dựng phục vụ dự án cảng phục vụ khu công nghiệp Đình Vũ và Dịch vụ dầu khí tổng hợp

Dự án với vốn đầu tư gần 500 tỷ, trên diện tích trên 57 nghìn m 2 , có 216m bến liền bờ, đủ tiếp nhận tàu trọng tải 20000DWT, tàu dịch vụ dầu khí dài 34m hoặc một tàu 5.000DWT và một tàu 7.000 DWT Hệ thống kho chứa hàng có diện tích 3.000m 2 , khu bãi hàng tổng hợp 5460 m 2 và nhiều công trình phụ trợ khác.

Cảng sẽ phục vụ trực tiếp cho các hoạt động dầu khí tại khu vực Bắc bộ và nhu cầu xuất nhập khẩu của các nhà máy trong khu công nghiệp, hỗ trợ các cảng biển trong khu vực Khi đi vào hoạt động cảng sẽ làm giảm bớt áp lực tăng hàng hóa xuất nhập khẩu trong khu vực qua các cảng biển Hải Phòng Bên cạnh đó cảng sẽ phục vụ cho các hoạt động tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu khí tại khu vực Vịnh Bắc bộ và Đồng bằng Sông Hồng.

Cảng sẽ phục vụ trực tiếp việc vận chuyển hàng hóa của KCN Đình Vũ và dịch vụ dầu khí, dự kiến tới năm 2010 khoảng 600 nghìn tấn, năm 2015 khoảng 1 triệu tấn. PSTC đầu tư xây dựng cảng đồng bộ, hiện đại và dịch vụ hoàn hảo, với trong thiết bị hiện đại như cần trục bờ lắp khung chạy ray 40 tấn, xe nâng RSD 45 tấn.

PSTC là nhà đầu tư xây dựng cảng có kinh nghiệm với nhiều công trình cảng dịch vụ dầu khí tại Vũng Tàu, Phú Mỹ, Đà Nẵng Quảng Ngãi Công trình tại Hải Phòng là sự tiếp nối thành công về mặt chiến lược trong quá trình phát triển của PSTC.

Dự kiến cong trình sẽ đi vào hoạt động sau 20 tháng thi công.

I.2 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình

Hai hành lang một vành đai kinh tế Việt Nam Trung Quốc bao gồm hành lang kinh tế Côn Minh – Lào Cai – Hà Nội – Hải Phòng, hành lang kinh tế Nam Ninh –Lạng Sơn – Hà Nội – Hải Phòng và vành đai kinh tế Vịnh Bắc Bộ thực chất đây là sự hợp tác hai hành lang bao gồm các tỉnh Côn Minh, Nam Ninh, Quảng Ninh và điểm giao thoa là Hà Nội còn vành đai là Quảng Đông, Quảng Tây, Hải Nam và miền BắcViệt Nam đây là xu hướng hợp tác chủ yếu hiện nay và nằm trong chiến lược hợp tácTrung - Việt và nó cũng phù hợp với chiến lược hợp tác lâu dài giữa hai nước, phấn đấu tới năm 2010 kim nghạch buôn bán hai chiều đạt 10 tỷ USD đồng thời xây dựng 2 tuyến hành lang và một vành đai kinh tế, trong đó hành lang kinh tế Côn Minh – LàoCai – Hà Nội – Hải Phòng – Quảng Ninh theo mục tiêu mà các nhà lãnh đạo 2 nước đã thống nhất trong chuyến thăm Trung Quốc năm tháng 5/2008 của thủ tướng Phan VănKhải

Việc xây dựng công trình cảng tổng hợp dầu khí Đình Vũ là yêu cầu cấp thiết đặt ra với nhu cầu thực tế lượng hàng hóa đang tăng nhanh, đồng thời cũng là xây dựng cơ sở vật chất cho tuyến hành lang kinh tế quan trọng của phía bắc, góp phần nâng cao năng lực thông qua hàng hóa cua hệ thống cảng biển Việt Nam góp phần không nhỏ vào quá trình phát triển chung của nền kinh tế hướng tới mục tiêu đưa đất nước cơ bản trở thành nước công nghiệp vào năm 2020.

I.3 Vị trí địa lý của khu vực xây dựng

Công trình bến Tổng hợp cảng CP – Dịch vụ - Dầu khí – Tổng Hợp Đình Vũ Hải Phòng nằm trên địa phận khu công nghiệp Đình Vũ thuộc phường Đông Hải quận Hải

An thành phố Hải Phòng Cảng nằm ở phía cửa sông Bạch Đằng là cửa ngõ của cảng Hải Phòng, cảng Chùa Vẽ, cảng xăng dầu Đình Vũ Phía nam giáp với công ty thép Đình Vũ, phía Bắc là cửa sông Bạch Đằng , phía tây giáp với công ty Pro Conco, phía đông giáp với bến số 1 (bến tổng hợp sẽ mở rộng trong quy hoạch phát triển trong tương lai).

Khu đất xây dựng có diện tích tương đối bằng phẳng, cách xa trung tâm thành phố, nằm trong vùng quy hoạch chiến lược của thành phố Hải Phòng Đây là khu vực có tiềm năng kinh tế lớn, hiện có nhiều dự án quy hoạch, xây dựng kết cấu hạ tầng kỹ thuật và các công trình trình phục vụ phát triển kinh tế, du lịch, dịch vụ đã và đang được đầu tư xây dựng.

I.4 Địa hình địa chất của khu vực xây dựng

Căn cứ tài liệu khảo sát địa hình khu vực xây dựng tỷ lệ 1/1000 do công ty cổ phần tư vấn XDCT Hàng Hải thực hiện năm 2004 cho thấy địa hình tại đây có đặc điểm như sau:

Khu vực trên cạn có chiều dài xấp xỉ 1000m, chiều rộng tính từ mép tuyến bến đường sắt quy hoạch đến đường mép nước giảm dần từ thượng lưu (tiếp giáp bến 2) 340m xuống còn khoảng 180m phía hạ lưu bến 6, đây là vùng đất trũng chưa được san lấp, có cao độ mặt đất trung bình từ +2.0 -> +2.5m (hệ Hải đồ), hiện là bãi lầy ven sông và các đầm nuôi trồng thủy sản Tuyến mép bến ( kéo dài theo tuyến bến 1,2 đang xây dựng) nằm cách tuyến đường sắt xây dựng khoảng 565m, dọc đường đằng sâu -4->5m (hệ Hải đồ) Nhìn chung khu đất cấp đủ rộng cho việc xây dựng một khu cảng hiện đại, song khối lượng san lấp tôn tạo mặt bằng lớn, đặc biệt các hạ lưu phải đắp lấn ra từ bờ lấn ra đến mép bến trên 300m, độ sâu đất đắp trung bình là +3.5m, đặc biệt tại hạ lưu mép bến chiều sâu đắp lên tới 8 ->9m.

Khu vực dưới nước là sông Bạch Đằng, chiều rộng lòng sông tính từ mép bến đường 0.0 bờ đối diện rộng khoảng 600m, độ sâu lòng sông tự nhiên biến đổi từ -14-

>-15m (hệ Hải đồ) ( Vị trí mép bến) đến -15m (hệ Hải đồ) (Vùng tim luồng) Do thủy diện sông rất rộng nên việc bố trí vũng quay tàu cho các tàu cỡ lớn ra vào cảng nhìn chung an toàn và thuận lợi.

Bảng I.1 - Số lượng các cơn bão đổ bộ vào khu vực Hải Phòng và lân cận (1960-2004)

(Số liệu tại khu vực xây dựng do cty TVXD Hàng Hải thực hiện)

STT Các đặc trưng tháng Cả năm

VI VII VII IX X XI

- Số liệu ngày mưa : số ngày mưa trung bình trong nhiều năm là 150.1 ngày Năm có số ngày mưa nhiều nhất là năm 1992 (có 203 ngày) và năm có số ngày mưa ít nhất là năm 1987 (có 125 ngày) Trong mùa mưa có 76.6 ngày mưa chiếm 51% cả năm. Tháng có ngày mưa trung bình lớn nhất là tháng III (có 17.7 ngày), sau đó đến tháng VIII (có 15.7 ngày) Lượng mưa trung bình của tháng III là 42.6mm chỉ chiếm 15% lượng mưa trung bình của tháng VIII điều này nói lên vào mùa mưa cường độ lớn và thời gian kéo dài và đặc biệt trong khu vực chịu ảnh hưởng của mưa bão và áp thấp nhiệt đới Ngược lại trong mùa khô chủ yếu là mưa phùn, thời gian mưa ngắn nên lượng mưa không đáng kể

- Lượng mưa ngày trung bình lớn nhất: Theo số liệu quan trắc từ năm 1957 đến

2004 tại trạm Hòn Dấu là 434.7mm ( 26/6/1986).

- Tầm nhìn xa phía biển và sương mù:

- Tầm nhìn xa phía biển: Ở đây chỉ đưa ra số ngày có tầm nhìn xa trên cấp V (2.0 Km) trong các ốp quan trắc chính

Bảng 1.2-Số ngày có tầm nhìn xa phía biển trên cấp V tại trạm Hòn Dấu(1957-2004)

VII VIII IX X XI XII

Theo số liệu thống kê bảng trên cho thấy vào tháng V-VII ở tất cả 4 ốp trong ngày đều có tầm nhìn xa cấp trên V.

1.1- Nhiệm vụ thông qua của Cảng

Theo kết quả dự báo của Dự án đầu tư, lượng hàng qua 2 hành lang kinh tế ngày càng tăng Năm 2010 : lượng hàng đến Hải Phòng là 30 triệu tấn

Năm 2015 : lượng hàng đến Hải Phòng là 70 triệu tấn

Lượng hàng chủ yếu qua khu vực xây dựng chủ yếu là tổng hợp do đó mà nhiệm vụ của ĐA là thiết kế cảng công trình bến Tổng hợp cảng CP – Dịch vụ - Dầu khí – Tổng Hợp Đình Vũ Hải Phòng có kết quả dự báo như sau:

Nhiệm vụ thiết kế với lượng hàng 1000000Tấn/ năm

Lượng hàng xuất là : 500000 Tấn/năm

Lượng hàng nhập là : 500000Tấn/ năm

1.2- Các đặc trưng cơ bản của bến

 Các thông số của tàu thiết kế và mực nước tính toán

- Căn cứ số liệu đầu vào tàu khai thác trên bến là 1 tàu container 20000DWT Các đặc trưng cơ bản như sau:

Bảng II.1 - Các đặc trưng tính toán của tàu thiết kế tải trọng tàu chiều dài chiều rộng MNĐT MNKT D DT cản gió (m 2 )

DWT (m) (m) (m) (m) (Tấn) ĐHD KHD ĐHN KHN

MN cao thiết kế: +3.75 với suất bảo đảm 1% mực nước giờ

MN thấp thiết kế: +0.8 với suất bảo đảm 99% mực nước giờ

MN trung bình: +2.25 với suất bảo đảm 50% mực nước giờ

Hct = T + z1+z2+z3+z0 là mực nước chạy tàu

T : mớn nước của tàu tính toán, lấy = Tđh

Z1: dự phòng chạy tàu tối thiểu (đảm bảo an toàn và độ lái tốt của tàu khi chuyển động) lấy = 0.03T

Z2: dự phòng do sóng , lấy = 0.05m

Z3: dự phòng về vận tốc (tính đến sự thay đổi mớn nước của tàu khi chạy so với mớn nước tàu neo đậu khi mớn nước tĩnh), lấy = 0.15m

Z0: dự phòng do sự nghiêng lệch của tầu do xếp hàng hóa lên tàu không đều, do hàng hóa bị xe dịch ,lấy = 0.026Bt

Z4: dự phòng do sa bồi, phải lấy tùy thuộc vào mức độ sa bồi dự kiến trong thời gian giữa hai lần nạo vét duy tu (kể cả bị hàng rơi vãi xuống trong khu nước), nhưng không được nhỏ hơn trị số 0.4m để đảm bảo tàu nạo vét làm việc có năng suất.Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp ta không có số liệu cụ thể nên lấy giả định Z4 = 0.4m

Bảng II.2 - Chiều sâu trước bến

Theo quy trình thiết kế cảng biển, CTMB là giá trị lớn hơn trong hai giá trị sau:

MNTB : mực nước trung bình = HpP% = +1.75m a : độ vượt cao mép bến = 2m

+ Theo tiêu chuẩn kiểm tra

MNCTK: mực nước cao thiết kế = Hp=1% = +3.75m a : độ vượt cao mép bến = 1m

Bảng II.3 - Cao trình đáy bến

Tiêu chuẩn chính Tiêu chuẩn KT MNTTK

Ltmax : chiều dài lớn nhất của tàu tính toán (Ltmax) d: khoảng cách dự phòng cho 1 bến lấy d = 20m

- Chiều rộng bến Đối với bến cầu tầu dọc bờ lấy chiều rộng theo công thức:

B ≈ m.H H: là chiều cao trước bến: 15.25m m : = cotg α với α là góc ổn định mái dốc dưới gầm cầu tàu lấy m = 3

Luồng tàu vào cảng dịch vụ dầu khí được thiết kế theo luồng 2 chiều, các kích thước của luồng được xác định theo các công thức trong “ Chỉnh trị cửa sông ven biển

“ của tác giả Phạm Văn Giáp, Lương Phương Hậu:

- Chiều rộng luồn chạy tàu

C1: độ dự phòng chiều rộng giữa dải hoạt động của tàu và mái dốc kênh

C1 = 0.5Bt ΔB : chiều rộng dự trữ tính tới sa bồi ΔB = 2Z4m0

Z4 : chiều sâu dự trữ do sa bồi ,lấy = 0.4m m0: mái dốc của luồng vào thời điểm vừa kết thúc nạo vét cơ bản (theo bảng tra 4-7 , có mo = 3)

Bhd : chiều rộng dải hoạt động của tàu thiết kế cho luồng vào cửa sông

Bhd = Lt x sin(α1+α2) trong đó Lt là chiều dài lớn nhất của tàu tính toán, α1 : góc lệch do dòng chảy, α2: góc lệch do gió

C: chiều rộng dự phòng giữa hai dải hoạt động ngược chiều (C = Bt)

Bảng II.4 - Chiều rộng luồng tàu

Hct = T + z1+z2+z3+z0 là mực nước chạy tàu, các thông số đã giải thích ở trên

Số lượng tàu đồng thời đậu trên vũng xác định theo công thức sau: ntd Trong đó:

Qn : Lượng hàng thông qua cảng trong năm bằng 1000000 Tấn td : thời gian đỗ tàu trên vũng = 3.0 ngày k= 1.3 :hệ số không đồng đều

G = 30000 Tấn :Tổng trọng tải các tàu đỗ trên vũng

Tn = 300 ngày , số ngày khai thác trong năm

2: là 1 lần tới + 1 lần ra khỏi cảng

- Diện tích vùng đợi tàu Ωd = ntd x ωv

Trong đó: ωv: Diện tích của 1 bến vùng đợi tàu, tình cho tàu đỗ 1 điểm neo là 1 hình tròn bán kính R = 5H + Lt , H là chiều sâu khu nước nơi thả neo , Lt là chiều dài tàu

- Bán kính quay vòng tối thiểu

Do điều kiện khu nước chật hẹp nên khu quay vòng tàu chọn phương án dùng tàu lai dắt kết hợp với trụ xoay Khi đó , bán kính tối thiểu để quay tàu là:

1.3- Tính toán kho bãi

Hàng hóa tổng hợp bao gồm hàng conteiner, hàng kiện và thép tấm:

Lượng hàng tính toán là:

Bảng II.5 - Lượng hàng tính toán của cảng trong năm (sl năm 2015)

Lượng hàng tính toán (Tấn) ,(m 3 )

Hàng qua cảng được bảo quản tại hai nơi trên bãi và trong các kho

II.1.3.1- Tính toán kho bãi bến conteiner

Diện tích bãi chứa được tính theo công thức :

C: số lượng container tính theo Teu trong năm (C = 23946Teu) td: thời gian trung bình đặt container tính theo công thức: td T là thời gian tối đa lưu giữ container nhập trong cảng ( T = 16 ngày )

 td = 6 ngày m : hệ số diện tích sử dụng trung bình , lấy = 0.7 r : hệ số phụ thuộc vào chiều cao chất trung bình/chiều cao chất danh nghĩa, lấy

F: diện tích cần thiết cho 1 Teu kể cả đường đi lại của thiết bị (m 2 ), có thể lấy theo kinh nghiệm phụ thuộc vào hệ thống bốc xếp và chiều cao chất container Theo bảng 7.4 trang 98 “Cảng chuyên dụng “ của Trần Minh Quang, sử dụng RTG , chiều cao chất 5 tầng => F = 7m 2

C: số lượng container tính theo Teu trong năm (C = 23946Teu) td: thời gian trung bình đặt container tính theo công thức: td T là thời gian tối đa lưu giữ containet nhập trong cảng ( T = 7 ngày )

 td = 3 ngày m : hệ số diện tích sử dụng trung bình , lấy = 0.7 r : hệ số phụ thuộc vào chiều cao chất trung bình/chiều cao chất danh nghĩa, lấy

C: số lượng container rỗng tính theo Teu trong năm ( C = 0.2x500000/10.44 9579Teu ) td: thời gian trung bình đặt container tính theo công thức: tđ T là thời gian tối đa lưu giữ containet nhập trong cảng ( T = 30 ngày )

 Tđ = 10.67 ngày m : hệ số diện tích sử dụng trung bình , lấy = 0.7 r : hệ số phụ thuộc vào chiều cao chất trung bình/chiều cao chất danh nghĩa, lấy

Diện tích kho CFS tính theo công thức sau:

N : lượng hàng qua kho CFS trong 1 năm, trung bình 20% lượng hàng qua cảng qua kho CFS N = 0,2 Qn = 0,2.500000 = 100000 (tấn)

C: hệ số căng phụ thuộc vào loại hàng và thời gian quay vòng (C=1) n:hệ số sử dụng diện tích (n=0,6) ω: tải trọng khai thác trên kho, lấy = 2 tấn/m 2

SCFS = = 1612 (m 2 ) chọn kho 18x100m diện tích là 1800 (m 2 ) Tổng diện tích bãi bến conteiner là: S = 6000+3000+4000= 13000 (m 2 )

1.3.2- Tính toán kho bãi bến thép

Eb Eb : sức chứa của bãi tính cho 1 tấn (T)

Q n b : lượng hàng của bến trong năm

Kq : hệ số không đồng đều của lượng hàng trong năm

Tn : thời gian khai thác trong năm của cảng lấy 300 (ngày đêm)

Tb : thời gian tồn bãi của cảng (tra phụ lục QHC)

Eb = 9625 (m 3 ) với diện tích cần thiết :

Fk = (m 2 ) q : tải trọng khai thác của kho là trọng lượng hàng trên 1m 2 diện tích kho (T/ m 2 )

(Tra phụ lục QHC) kf : hệ số sử dụng diện tích hữu ích của kho xét đến các diện tích phụ khác (Tra phụ lục QHC)

1.3.3- Tính toán kho bãi bến hàng kiện

 Sức chứa của bãi xuất hàng kiện :

Ek : sức chứa của bãi tính cho 1 tấn (T)

Qnb : lượng hàng của bến trong năm

Tn : thời gian khai thác trong năm của cảng lấy 300 (ngày đêm) tk : thời gian tồn trên bãi của hàng (tra phụ lục QHC)

Với diện tích cần thiết :

Fb = (m 2 ) q : tải trọng khai thác của kho là trọn lượng hàng trên 1m 2 diện tích kho (T/ m 2 )

Ek : sức chứa của bãi tính cho 1 tấn (T)

Q n b : lượng hàng của bến trong năm

Tn : thời gian khai thác trong năm của cảng lấy 300 (ngày đêm) tk : thời gian tồn kho của cảng (tra phụ lục QHC)

Với diện tích cần thiết :

Fk = (m 2 ) q : tải trọng khai thác của kho là trọn lượng hàng trên 1m 2 diện tích kho (T/ m 2 )

Tổng diện tích bãi của bến là: Sb = 13000+3000 + 1510 = 17100 (m 2 )

Tổng diện tích kho của bến là: Sk = 1620 + 3840 = 5460 (m 2 )

Diện tích toàn khu bãi là 17100 + 5460 = 22560 (m 2 ) Đường đi và các công trình phụ trợ khác 35166 (m 2 )

Tổng diện tích khu cảng khoảng 57726 (m 2 )

Chiều rộng bến là: Bb = = 267.25 m

1.4.1-Tính toán số bến

Chế độ làm việc của Cảng:

+ Khối lượng hàng qua cảng 1 năm: 1000000 Tấn (tính theo số liệu dự báo lượng hàng qua cảng năm 2015)

+Số tháng hoạt động trong năm : 12 tháng

+ Số ngày ảnh hưởng gió bão trong năm: 60 ngày (chủ yếu trong tháng 9,10) + Sô ngày làm việc trong năm: 300 ngày

+ Số ca làm việc trong năm: 2 ca

+ Số giờ làm việc mỗi ca: 8.0 giờ

+ Tàu tính toán có tải trọng 20000DWT

 Thiết bị bốc xếp mép bến và số lượng bến

+Năng suất cần cẩu CBW 40/32 phân cấp U5 lắp trên khung chạy ray

Các thông số kỹ thuật của cần trục giàn CBW 40/30 do hãng Liebherr thiết kế và chế tạo như sau:

Bảng II.6 - Đặc trưng kỹ thuật của cần cẩu CBW 40/32

Các thông số cơ bản

Các thông số Số lượng Đơn vị tính

Chiều cao nâng Nâng cao nhất 30 m

Khoảng hở giữa hai chân của cần 10.5 m trục

Tốc độ nâng Có hàng 18.5 m/phút

Các thông số tốc độ Tốc độ di chuyển của cần trục 20 m/phút

- Chu kỳ bốc xếp của cần trục dàn xác định theo công thức

2t1 = +4” :thời gian nâng và hạ có hàng = +4 = 199”

2t2 = +4” : thời gian nâng hạ không hàng = +4 = 96”

2t3 = + 6” : thời gian quay cần trục với hàng và ngược lại

= + 6 = 13” ε = 0,9:hệ số tính tới sự hoàn thiện quá trình nâng hạ cùng với chuyển hàng bằng xe con t7 = 15” :thời gian khóa móc có hàng t8 = 40” :thời gian đặt hàng và tháo móc khỏi hàng t9 = 15”: thời gian khóa móc không hàng t10 = 15”: thời gian đặt và thay móc không có hàng t11 = 8”: thời gian thay đổi tay cần Thay số:

- Số chu kỳ bốc xếp trong một giờ: nck = 10 (chu kỳ/giờ)

- Năng suất tính toán của cần trục:

Ph = nck.1 nck (chu kỳ/giờ) l là lượng bốc xếp trong 1 chu kì Chọn trung bình 10.5 tấn ( hàng cont là 11 tấn, hàng thép, kiện là 10->12 tấn)

- Chọn 3 cần cẩu CBW bốc xếp ở mép bến, khi đó năng suất của các thiết bị phục vụ cho tầu xác định theo công thức:

Mg = (P1.x1+P2.x2).λtg.λgd.λvm.λkt

P1 = Ph = 105 (Tấn/h) : năng suất của 1 thiết bị bốc xếp trên bờ x1 = 3 : số thiết bị bốc xếp trên bờ

P2x2 = 0: thiết bị bốc xếp trên bờ λtg = 0,85 hệ số sử dụng thời gian trong ngày λgd = 0.9 hệ số sử dụng máy λvm = 0,9 hệ số vướng mắc λkt =0.9 hệ số sử dụng khoang tàu Thay số:

- Số lượng bến được tính toán căn cứ vào năng lực thông qua của bến, xác định theo công thức sau:

Nth Qth :là lượng hàng tính toán lớn nhất trong tháng, xác định theo công thức:

Qn = 1000000 Tấn – lượng hàng tính toán trong một năm kth = 1,3 – hệ số không đều của lượng hàng trong tháng tth = 12 – số tháng khai thác trong năm Thay số:

Pth :là khả năng cho phép của một bến trong một tháng, xác định theo công thức sau:

Trong đó: kb = 0,85 – hệ số bận bến kt = :hệ số do ảnh hưởng của thời tiết xấu

720 :số giờ trong tháng tt = = 120 (giờ) :thời gian ảnh hưởng của thời tiết xấu trong tháng

(lấy giá trị trung bình của năm, hàng năm có 60 ngày bến chịu ảnh hưởng của bão)

Png : khả năng cho phép của bến cho một ngày đêm

Png Dt = 20000DWT tbx = = = 102.4 (giờ) tp = 7 giờ - thời gian phụ (bao gồm thời gian chuẩn bị, neo đậu tầu )

 Png = = 4388 (Tấn/ngày) ( Png = 4388/10.44 = 420.3TEU/ ngày ) Thay số:

Vậy để thông qua lượng hàng 1000000 Tấn/năm (tính cho dự báo lượng hàng năm 2015), cần 1 bến

II.1.4.2 Năng suất thiết bị trên bến

 Năng suất thiết bị xếp dỡ trên bãi conteiner tính theo TEU

Thiết bị bốc xếp container trên bãi chọn cần trục bánh lốp RTG

Chọn cần trục bánh lốp sức nâng 40,5T do Trung Quốc sản xuất có các thông số kỹ thuật như sau :

- Chu kỳ bốc xếp của cần trục dàn xác định theo công thức

2t1 = +4” :thời gian nâng và hạ có hàng

2t2 = +4” : thời gian nâng hạ không hàng = +4 = 40”

2t3 = + 6” : thời gian chuyển hàng bằng xe con

= +6 = 29” ε = 0,9:hệ số tính tới sự hoàn thiện quá trình nâng hạ cùng với chuyển hàng bằng xe con t7 = 15” :thời gian khóa móc có hàng t8 = 40” :thời gian đặt hàng và tháo móc khỏi hàng t9 = 15”: thời gian khóa móc không hàng t10 = 15”: thời gian đặt và thay móc không có hàng t11 = 8”: thời gian thay đổi tay cần Thay số:

- Số chu kỳ bốc xếp trong một giờ: nck = = 18 (chu kỳ/giờ)

Ph = nck.1 nck (chu kỳ/giờ) 1: số Teu bốc xếp trong 1 chu kỳ

- Năng suất thực tế của cần trục

Trong đó k = 0,73 : hệ số kể đến yếu tố điều kiện làm việc, sửa chữa thiết bị làm giảm năng suất của cần trục

- Năng suất ngày của cần trục

Trong đó: tng = 16 giờ :thời gian làm việc trong ngày

Trong khi đó Png của cẩu CBW là 420.3TEU/ ngày=> chọn 3 cần trục RTG

 Thiết bị xếp dỡ trong kho CFS và vận chuyển container rỗng

Chọn thiết bị làm việc trong kho và vận chuyển container rỗng là xe nâng container sức nâng 40t do Trung Quốc sản xuất

Hình 2.1: Ảnh minh họa xe nâng container

Các thông số kỹ thuật như sau :

- Chu kỳ của xe nâng hàng xác định theo công thức

Tck = ξ.(t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8+t9+t10+t11) Trong đó; t1 = 10” lấy hàng t2 = 10” thời gian quay vòng t3 = + 2” : thời gian di chuyển hàng

Lvc = 200m : quãng đường trung bình mà xe nâng hàng vận chuyển v = 6,03 m/s vận tốc của xe nâng hàng

 t3 = 35” t4 = 2” : thời gian chuẩn bị đặt hàng t5 = + 2” : thời gian nâng hàng lên cao

Hn = 2m : chiều cao nâng hàng vn = 0,02 m/s : vận tốc nâng hàng

 t5 = 100” t7 = 2” : thời gian tháo móc khỏi hàng t8 = + 2” : thời gian hạn vít

Hh = 2m : chiều cao nâng hàng

Vh = 0,02 m/s : vận tốc nâng hàng

 t8 = 100” t9 = 10” :thời gian quay vòng không có hàng t10 = t3 = 35” : thời gian di chuyển t11 = 10” : thời gian bấm , lấy đà, mở máy ξ = 0,8 : hệ số xét đến sự hoàn thiện của quá trình làm việc

- Số chu kỳ bốc xếp trong 1 giờ nck = = 14 (chu kỳ/giờ)

Ph = nck.1 nck (chu kỳ/giờ) 1: số Teu bốc xếp trong 1 chu kỳ

- Năng suất thực tế của cần trục

Trong đó k = 0,8 : hệ số kể đến yếu tố điều kiện làm việc, sửa chữa thiết bị làm giảm năng suất của cần trục

- Năng suất ngày của cần trục

Chọn 5 xe: 2 xe cho bãi hàng xuất, nhập và 1 xe chở cont rỗng

 Thiết bị vận chuyển container

- Sử dụng đầu kéo và xe mooc chuyên dụng chở container của Trung Quốc

Hình 2.2: Ảnh minh họa xe vận chuyển container

Thông số kỹ thuật như sau :

+ Có thể vận chuyển : 1x20ft/2x20ft/1x40ft

Giữa 2 container 20 feet có đủ khoảng chống để dễ dàng cho chuyển và dỡ hàng + Trọng tải : 60t

+Tổng chiều dài 14,1m +Chiều rộng 2,8m +Chiều cao 1,78m Tốc độ di chuyển trong cảng: v = 6km/h

Cự ly vận chuyển container trung bình: L0 m

Số container trong mỗi lần vận chuyển là 1 container

Chu kỳ quay vòng xe vận chuyển container tính toán ước lượng là Tck = 660 giây

- Số chu kỳ bốc xếp trong 1 giờ nck = = 5,5 (chu kỳ/giờ)

- Năng suất tính toán xe:

Ph = nck.1 nck =5,5 (chu kỳ/giờ) 1: số Teu bốc xếp trong 1 chu kỳ

- Năng suất thực tế của xe

Trong đó k = 0,73 : hệ số kể đến yếu tố điều kiện làm việc, sửa chữa thiết bị làm giảm năng suất của xe

- Năng suất ngày của xe

 Thiết bị bốc xếp trên bến thép:

Chọn Cần cẩu bánh lốp - Hydraulic Mobile Crane QY50K sức nâng 50T do hãng XCMG sản xuất có các thông số kỹ thuật như sau :

Bảng II.7- Cần cẩu bánh lốp – Hydraulic Mobile Crane QY50

STT Các thông số Đơn vị tính Số lượng

1 Khoảng cách giữ 2 bánh xe (m) 2.7

3 Nâng có hàng Tốc độ

4 Di chuyển xe con có hàng Tốc độ

5 Di chuyển ngang Tốc độ

7 Tải trọng bánh xe lớn nhất (kN) 129.5 a Chu kỳ bốc xếp của cần trục dàn xác định theo công thức

2t1 = +4” :thời gian nâng và hạ có hàng = +4 = 46.8”

2t2 = +4” : thời gian nâng hạ không hàng = +4 = 40.7”

= +6 = 66” ε = 0,9:hệ số tính tới sự hoàn thiện quá trình nâng hạ cùng với chuyển hàng bằng xe con t7 = 15” :thời gian khóa móc có hàng t8 = 40” :thời gian đặt hàng và tháo móc khỏi hàng t9 = 15”: thời gian khóa móc không hàng t10 = 15”: thời gian đặt và thay móc không có hàng t11 = 8”: thời gian thay đổi tay cần Thay số:

Tck = (46.8+40.7+66)x0.9 + 15+40+15+15+8 = 233.15” b Số chu kỳ bốc xếp trong một giờ: nck = = 15.44 (chu kỳ/giờ) c Năng suất tính toán của cần trục:

Ph = nck.l nck 44 (chu kỳ/giờ) 1: số Tấn bốc xếp trong 1 chu kỳ

 Ph = 12x15.44 = 185.28 (Tấn/h) d Năng suất thực tế của cần trục

Trong đó k = 0.85 : hệ số kể đến yếu tố điều kiện làm việc, sửa chữa thiết bị làm giảm năng suất của cần trục

Với lượng hàng yêu cầu thì cần 3 xe cẩu trong đó 2 xe làm việc 1 xe dự trữ

 Thiết bị bốc xếp trên bến hàng kiện

Chọn xe nâng hàng sức nâng 50T do hãng XCMG sản xuất có các thông số kỹ thuật như sau :

Bảng II.8 - Thông số kỹ thuật xe nâng điện AR50/BR20/FM

STT Các thông số Đơn vị tính Số lượng

1 Khoảng cách giữ 2 bánh xe (m) 1.5

4 Tải trọng bánh xe lớn nhất (kN) 50

5 Tốc độ di chuyển m/s 6.03 a Chu kỳ của xe nâng hàng xác định theo công thức

Tck = ξ.(t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8+t9+t10+t11) Trong đó; t1 = 10” lấy hàng t2 = 10” thời gian quay vòng t3 = + 2” : thời gian di chuyển hàng

Lvc = 200m : quãng đường trung bình mà xe nâng hàng vận chuyển v = 6,03 m/s vận tốc của xe nâng hàng

 t3 = 35” t4 = 2” : thời gian chuẩn bị đặt hàng t5 = + 2” : thời gian nâng hàng lên cao

Hn = 3m : chiều cao nâng hàng vn = 0,02 m/s : vận tốc nâng hàng

 t5 = 152” t7 = 2” : thời gian tháo móc khỏi hàng t8 = + 2” : thời gian hạn vít

Hh = 3m : chiều cao nâng hàng

Vh = 0,02 m/s : vận tốc nâng hàng

 t8 = 152” t9 = 10” :thời gian quay vòng không có hàng t10 = t3 = 35” : thời gian di chuyển t11 = 10” : thời gian bấm , lấy đà, mở máy ξ = 0,8 : hệ số xét đến sự hoàn thiện của quá trình làm việc

Tck = 0,8.(10+10+35+2+152+5+2+152+10+35+6) = 268.16(s) b Số chu kỳ bốc xếp trong 1 giờ nck = = 13.4(chu kỳ/giờ) c Năng suất tính toán của xe:

Ph = nck.1 nck 4 (chu kỳ/giờ) 1: số Tấn bốc xếp trong 1 chu kỳ

 Ph = 0.5x13.4= 6.7(Tấn/h) h.Năng suất ngày của xe:

Với lượng hàng yêu cầu thì số xe nâng hàng là 7 xe nâng.

 Xe tải vận chuyển hàng trong bến thép và bến hàng kiện

Chọn xe Chu kì của ôtô :

Tck=t’1+ t’2+ 2t’3 t’1 = L’/v’1(s) - Thời gian chở hàng với chiều dài trung bình L’(m). v’1 - Vận tốc ôtô khi có hàng(m/s). t’2 = L’/v’2(s) - Thời gian đi không hàng với chiều dài trung bình L’(m). v’2 - Vận tốc ôtô khi không hàng(m/s). t’3 – Thời gian xếp hàng hoặc dỡ hàng(s).

Ph Trong đó: g - khối lượng hàng bốc được sau mỗi chu kỳ: g Tấn

1.5- Các công trình phụ trợ

- Nhà ăn cho công nhân

1.6- Các hệ thống kỹ thuật

A Hệ thống cấp điện a Các phụ tải yêu cầu

- Phụ tải của cần trục dàn xác định theo công thức

N = 195kW – là công suất của 1 cần cẩu Cosφ = 0,6 là hệ số công suất

- Phụ tải của cần trục dàn xác định theo công thức

Bảng II.7- Chu kì xe ôtô t’1 (s) t’2 (s) t’3 (s) Tck(s) P(T/h) P(T/th) Số xe

N = 60kW – là công suất của 1 cần cẩu Cosφ = 0,6 là hệ số công suất

S1 = = = 308 (kW) c.Phụ tải chiếu sáng phục vụ làm việc

S3 = 70 kW d.Phụ tải phục vụ cấp thoát nước

S4 = 30 kW e Phụ tải phục vụ khu văn phòng làm việc

S5 = 50 kW f Tổng cộng các công suất yêu cầu tiêu thụ điện

B Hệ thống giao thông trong cảng

Thiết kế theo tiêu chuẩn đường ôtô bề rộng 3.5m bán kinh cong R = 20m

C Công suất của trạm biến áp xác định theo công thức

N Trong đó : k:hệ số không đồng thời (k=0,8) cosφ = 0,8

Q = (Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)α a Hệ số tính tới hao hụt α =1,1 b Nước dùng cho công nhân cảng Q1 xác định theo công thức

Q1a = m.q m:Số công nhân cảng ( m = 250 người ) q: tiêu chuẩn nước cho 1 người trong 1 kíp ( q= 25 lít)

Q1b P0 ab a: số kíp công tác (a =3) b: số vòi tắm , 5 người /vòi (b = 35 vòi)

Q1 = 6250 + 39400 = 45650 (lít) c Xác định Q2 theo công thưc

Q2a = (toqo + tdqd) N: công suất của máy tàu (N = 60.10 3 mã lực) to, td : thời gian chạy và đỗ tàu (to = 0,5 ngày đêm, td = 3 ngày đêm) qo,qd: tiêu chuẩn nước cho 1000 mã lực của máy tàu khi chạy và đỗ (qo 1000 lít, qd = 2000 lít )

Q2b = m.q.n q: tiêu chuẩn nước cho một người trên tàu (q = 20 lít) m : số người trên tàu ( m = 25 người ) n : số tàu của cảng trong một ngày đêm ( n = 2)

E Xác định Q 3 theo công thức:

Trong đó: qi :tiêu chuẩn nước cho một người (qi = 25l lít) mi: quy mô tòa nhà (mi = 50) Thay số:

Q3 = 25x50 = 1250 (lít) e Nước cho xưởng sửa chữa và tòa nhà công nghiệp Q4

Q4 = 2000 lít f Nước dùng để tưới cây xanh Q5

Vậy tổng khối lượng nước tiêu thụ lớn nhất trong ngày là:

Q = (45650 + 391000+1250+2000+5000)x1,1 = 444900 (lít) d Nước phòng hỏa lấy bằng 10% Q

F Hệ thống cấp nhiên liệu

- Một kho nhiên liệu dung tích E = 1000 m 3

- Hệ thống phòng hỏa cho kho

- Một cây xăng để phục vụ cho các phương tiện nhỏ

- Một hệ thống đường ống được dẫn ra cầu tầu để cũng cấp nhiên liệu cho tàu

Hệ thống thông tin liên lạc của cảng đảm bảo thông tin phục vụ điều hành chỉ đạo sản xuất, liên lạc với tàu ra vào cảng Nhà điều hành hệ thống thông tin liên lạc được đặt trong khu nhà làm việc của cảng.

II.2- Đánh giá lựa chọn phương án xắp xếp bến

Phương án 1 : Thứ tự xắp xếp khu hàng hàng contteiner–hàng thép– hàng bao kiện

Phương án 2 : Thứ tự xắp xếp khu hàng hàng hàng thép– hàng bao kiện- contteiner

Bảng 2.5- Đánh giá ưu nhược điểm của từng phương án

PHƯƠNG ÁN 1 PHƯƠNG ÁN 2 ƯU ĐIỂM

- Hạn chế gió do hàng conteiner cao, vận chuyển dễ dàng do gần cổng chính.

- Hàng conteiner gần với lối ra vì khối lượng hàng tương đối lớn

- Độ ổn định của cần trục dàn tốt hơn, do đó mà khả năng chịu được các cơn lốc , cơn bão mà không sợ đổ cần trục

- Khi gió từ phía nhà máy thức an gia súc Pronco làm ảnh hưởng tới kho hàng kiện

- phải bố trí lại nhà điều hành chung

Do yêu cầu hàng kiện và hàng conteiner tổng hợp phải bố trí không trùng với hướng gió của nhà máy thức ăn gia súc Pronco Do đó mà trong đồ án này em đã lựa chọn phương án 2 bố trí bãi hàng conteiner ở giữa và bãi hàng thép kề nhà máy thức ăn gia súc pronco.

1.1- Các thông số về tàu tính toán

 Các thông số của tầu thiết kế bến

+ Mớn nước tàu đầy tải : Tdh = 10,0m

+ Mớn nước không tải : Tkh = 4.0m

Ngang tàu: Adh = Tdh.L = 10x190 00 (m 2 );Akh = Tkh.L = 4x190v0(m 2 ) Dọc tàu: Adh = Tdh.B = 10x28.7 (7 (m 2 );Akh = Tkh.B = 4x28.74.8(m 2 )

Các thông số tốc độ

+ Tốc độ tàu khi cập bến v = 0.09 m/s

1.2- Các thông số tải trọng tác động

Chia bến thành khu vực tính toán theo tải trọng hàng hóa khai thác trên bến

 Tải trọng khai thác trên mặt cầu

+ Tải trọng phân bố của bãi hàng conteiner q= 6T/m 2

+ Tải trọng phân bố của bãi hàng thép q= 4T/m 2

+ Tải trọng phân bố của bãi kiện q= 2T/m 2

+ Cần cẩu CBW sức nâng 40 Tấn , trọng lượng bản thân 64.85 Tấn gồm 4 chân áp lực lớn nhất lên chân bánh xe khi cẩu : 35t (phía sông), 25t (phía bờ) + Xe đầu kéo + Trailer Chassic ( tương đương ô tô H30 ) + cần trục RTG trên bãi Coteiner

+ Cần cẩu bánh lốp HY HYDRAULIC MOBILE CRANE QY50K trên bãi hàng thép

+Xe chở hàng trên bãi hàng thép

+ Xe nâng điện trên bãi hàng kiện

+ Xe chở hàng trên bãi hàng kiện

 Kè sau cầu tầu: Kết cấu tường góc BTCT Mác 400 trên nền cọc

Tải trọng khai thác sau kè:

+ Tải trọng phân bố của bãi kiện q= 2T/m 2

Xe đầu kéo + Trailer Chassic ( tương đương ô tô H30 ) + cần trục RTG trên bãi Coteiner

+ Xe nâng điện trên bãi hàng kiện

+ Xe chở hàng trên bãi hàng kiện

 Tiếp sau dải 20m đến cuối

+ khi nền bãi được gia cố hoặc xử lý lớp đất yếu, bãi được khai thác với tải trọng :

+ Tải trọng phân bố của kho bãi hàng kiện q= 2T/m 2

Xe đầu kéo + Trailer Chassic ( tương đương ô tô H30 ) + cần trục RTG trên bãi Coteiner

+ Xe nâng điện trên kho bãi hàng kiện

+ Xe chở hàng trên bãi hàng kiện.

1.3- Các thông số về kích thước và cao trình

 cao trình tính theo hệ hải đồ

1.4- Các thông số về điều kiện địa chất thủy văn

+ Tốc độ gió lớn nhất quan trắc được là 50m/s

+ Tốc độ dòng chảy lớn nhất 16.2 m/s

+ Tốc độ dòng chảy ngang v = 0.5 m/s

+ Tốc độ dòng chảy dọc tàu v = 1 m/s

+ Lớp 1: Đất san lấp, thành phần chủ yếu là cát hạt nhỏ màu xám sáng kết cấu kém chặt

+ Lớp 2: Bùn sét màu xám nâu, xám xanh lẫn vật chất hữu cơ, đôi chỗ kẹp ít cát mỏng Giá trị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) N30 = 0-1 γw = 1.67T/m 3 , C = 0.06Kg/cm 2 , φ = 5 o 03’00’’, Is = 2.18 + Lớp 3: Cát pha màu xám đen trạng thái chảy Giá trị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT) N30= 4-6 γw = 1.88T/m 3 , C = 0.05Kg/cm 2 , φ = 7 o 23’00’’, Is =1.44 + Lớp 4: Sét màu xám xi măng, xám ghi trạng thái dẻo chảy Giá trị xuyên tiêu chuẩn (SPT) N30 = 2-6 γw = 1.76T/m 3 , C = 0.09Kg/cm 2 , φ = 6 o 33’00’’, Is =0.88+ Lớp 5: Sét màu loang lổ, xám xẫm, vàng nhạt trạng thái dẻo cứng Giá trị xuyên tiêu chuẩn(SPT) N30-17 γw = 1.94T/m 3 , C = 0.24Kg/cm 2 , φ = 13 o 42’00’’, Is =0.27 + Lớp 6: Sét màu xám vàng, xám ghi trạng thái dẻo mềm Giá trị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT) N30=5-9 γw = 1.87T/m 3 , C = 0.15Kg/cm 2 , φ = 9 o 58’00’’, Is =0.74 + Lớp 7: Cát pha màu xám ghi, xám vàng trạng thái dẻo Giá trị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT) N30=5-11 γw = 2.09T/m 3 , C = 0.075Kg/cm 2 , φ = 10 o 31’00’’, Is =0.73 + Lớp 8: Cát hạt trung màu xám vàng, xám trắng lẫn sạn sỏi kết cấu chặt Giá trị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT) N30= 22-50 Δ = 2.66T/m 3 , αk = 32 o 09’00’’, αư& o 05’00’’

+ Lớp 9: Sét pha màu nâu đỏ trạng thái nửa cứng Giá trị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) N30 > 50 γw = 2.09T/m 3 , C = 0.23Kg/cm 2 , φ = 15 o 56’00’’, Is =0.16 + Lớp 10: Đá sét kết màu nâu đỏ cứng chắc, cường độ kháng nén của đá tới 173Kg/cm 2

Theo các điều kiện vừa phân tích cho thấy rằng đây là khu vực cửu sông nền đất tốt nằm sâu dưới lớp 8 đến lớp 10 nên phương án dùng cọc có đường kính lớp khoan hoặc đóng sâu vào lớp đất tốt mới bảo đảm kết cấu được ổn định như vậy xin đưa ra 2 phương án kết cấu để so sánh lựa chọn.

Phương án 1 : Hệ kết cấu nền cọc ứng suất trước bãi phía sau được gia cố bằng bấc thấm.

+ Bến đặt trên hệ móng cọc đài cao hệ dầm bản BTCT Công trình bến có dạng cầu tầu bệ cọc đài cao, hệ dầm bản trên nền cọc ƯST, Nền cọc thẳng là các cọc BTCT DƯL đường kính D0mm, thành cọc dầy 120mm, được đóng sâu vào lớp nền đất lớp đá kết cứng chắc để đảm bảo chịu lực, chiều dài các cọc trung bình dự kiến là 44 ± 0.5 m Cọc được bố trí theo phương ngang bến với bước cọc từ mép bến vào như sau ( 2.75 m + 5.25 m + 5.25 m+5.25 m +5.25 m +5.25 m +1.0 m) Như vậy tổng số cọc trong một khung ngang là 8 cọc, với hai cọc dưới dầm cần trục được đóng thành chụm xiên Theo phương dọc bến, nền cọc của các dầm dọc được bố trí với bước 6.1 m với phân đoạn 54m bố trí 9 cọc Tổng số cọc trong 1 pđ 54m là 79 cọc chiều dài 44m

+ Hệ dầm của cầu tàu gồm các dầm dọc và dầm ngang bằng BTCT mác M400 đổ tại chỗ Cả dầm dọc thường và dầm ngang đều có kích thước tiết diện BxH 100x120cm, dầm cần trục có kích thước 120x140cm Trong một phân đoạn có

4 dầm dọc dài 20m và 9 dầm ngang mỗi dầm dài 54m Tại đầu ngoài của các dầm ngang dự kiến đặt các đệm tàu đều được mở rộng để thuận tiện cho việc lắp đặt các đệm Tại các điểm giao nhau giữa dầm dọc và dầm ngang có cấu tạo mở rộng dầm để tăng cường độ cứng của hệ dầm và độ liên kết của dầm với các đầu cọc.(Kích thước dầm tính đến cả chiều dày bản mặt cầu 40cm)

+ Bản cầu bằng BTCT đổ tại chỗ mác M400, dầy 40cm Phía trên bản mặt cầu có phủ một lớp BT phủ mặt dày 10cm.

+ Trên bến bố trí 2 đường ray cho cần trục với khoảng cách giữa 2 đường ray là 10.5m Cả 2 đường ray đều được đặt trực tiếp lên dầm dọc cần trục của bến. + Trên bến bố trí bích neo 150T, đệm tầu LMD>F-1000Hx1000L hoặc loại có tính năng tương đương, đường ray cần trục A120 khẩu độ m10.5 và và hệ thống mạng kỹ thuật (cấp điện, cấp nước v.v ).

+ Phía sau bến là tường góc BTCT đặt trên nền cọc Tường góc có bản đứng cao 2.7m, bản đáy rộng 2,5m, chiều dày bản đứng và bản đáy là 60cm, chiều dày bản chống là 30cm Chiều dài mỗi đoạn tường góc là 4m Mái dốc gầm bến m=8, bên trên được phủ lớp chống xói bằng đá

Về mặt kết cấu tương tự song thay cọc ƯST bằng cọc thép, bãi phía sau kè được gia cố bằng cọc xi măng đất.

2.1- Tải trọng va tàu

Động năng cập tàu được xác định theo công thức:

- D : lượng rẽ nước của tàu tính toán D = 30000 DWT

- v:thành phần vuông với mặt bến của tốc độ cập tàu; v= 0.09 m/s

- Ψ: hệ số xét đến các yếu tố làm tăng hoặc giảm năng lượng va, dạng bến liền bờ trên nền cọc có mái dốc dưới gầm bến (tra bảng 30-22TCN 222-95);Ψ =0.55

Với năng lượng va tàu như tính toán ta chọn loại đệm LMD.F-1000Hx1000L có các đặc trưng kỹ thuật như sau:

- Thành phần cao su: CLO

- Trị số biến dạng tới hạn: 50 %

Thành phần song song với mép bến của tải trọng va tàu được xác định theo công thức:

Trong đó μ là hệ số ma sát phụ thuộc vào lớp mặt của thiết bị đệm tàu, với bề mặt đệm là cao su μ = 0.5

 Fn = 0.5x121.4 = 60.7 (T) b Tải trọng neo tàu

Aq,An: Diện tích cản gió theo hướng ngang và hướng dọc của tàu

Vq,Vn: Thành phần vuông góc và dọc của thành tàu của tốc độ gió.Vq m/s;Vn = 5m/s ξ: Hệ số lấy theo bảng 26-22TCN 222-95

Bảng 3.2: Bảng tải trọng do tác động của gió

Thành phần lực ngang A q V q ξ W g (KN)

Thành phần lực dọc A n V n ξ W n (KN)

Qω: Lực do dòng chảy hướng ngang tác dụng vào tàu

Nω: Lực do dòng chảy hướng dọc tác dụng vào tàu

An: Diện tích chắn nước theo hướng ngang của tàu

Ad: Diện tích chắn nước theo hướng dọc của tàu vn,vd: thành phần ngang và dọc của tốc độ dòng chảy với tần suất bảo đảm 2% m/s

Bảng 3.3: Bảng tải trọng do tác động của dòng chảy

Thành phần lực ngang T(m) A n v n Q ω (KN)

Thành phần lực dọc T(m) A d v d N ω (KN)

- Tải trọng tác dụng lên 1 bích neo

- Tải trọng tác dụng do thành phần lực ngang, vuông góc với mép bến:

Tải trọng tác dụng lên 1 bích neo S được xác định theo công thức:

Q: tải trọng tổng cộng vuông góc với mép bến do gió và dòng chảy,xác định theo công thức Q = W g + Q ω n: Số lượng bích neo làm việc, lấy theo bảng 31 -22TCN 222-95, ứng với trường hợp Ltmax = 150÷ 250 m chọn n= 6 α,β : góc nghiêng của dây neo lấy theo bảng 32- 22TCN 222-95

Các hình chiếu của tải trọng neo S được xác định theo công thức sau:

Hình 3.1: Sơ đồ phân bố tải trọng neo trên một bích neo

Bảng 3.4: Thành phần lực ngang tác dụng vào 1 bích neo

- Tải trọng do thành phần lực dọc, song song với mép bến:

Tải trọng tác dụng lên 1 bích neo S được xác định theo công thức:

N: tải trọng tổng cộng vuông góc với mép bến do gió và dòng chảy,xác định theo công thức N = W n + N ω n: Số lượng bích neo làm việc, n= 4 Đường mép bến α,β : góc nghiêng của dây neo lấy theo bảng 32- 22TCN 222-95

Các hình chiếu của tải trọng neo S được xác định theo công thức sau:

Bảng 3.5: Thành phần lực ngang tác dụng vào 1 bích neo

Ta xét đến trường hợp bích beo chịu tác dụng đồng thời của gió và dòng chảy. Khi đó lực tác dụng vào bích neo là tổng hợp lực theo cả phương ngang và phương dọc

Bảng 3.6: Các thành phần lực tác dụng vào 1 bích neo Α β N S(kN) S q (kN) S n (kN) S v (kN) Tàu không hàng 30 20 4 168.1 136.78 136.76 57.4

Như vậy, trường hợp lực tác dụng vào bích neo khi đầy hàng là lớn nhất Chọn

S = 215.8 (kN) để tính toán , chọn bích neo loại HW50 lực căng 50T, hệ số an toàn 1.5 Xem lại c Tải trọng do tựa tàu

Tải trọng phân bố q (kN/m) do tàu neo đậu ở bến tựa lên công trình dưới tác dụng của gió và dòng chảy được xác định theo công thức: q = 1.1x (kN/m)

Q: tải trọng tổng cộng vuông góc với mép bến do gió và dòng chảy, xác định theo công thức Q = Wq+Qω ld: chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu và công trình bến, khi chiều dài bến Lb ≥ l chiều dài đoạn thẳng thành tàu thì ta lấy ld = l = 80m (khi tàu đầy hàng)

 Khi tàu đầy hàng: lực tựa q = 1.1x = 9.38 (kN/m) ld = l = 55m ( khi tàu không hàng)

 Khi tàu không hàng: lực tựa q = 1.1x = 14.87 (kN/m)

Như vậy, trường hợp tàu không hàng lực do tựa tàu tác dụng vào công trình là lớn nhất.Chọn q = 14.87 (kN/m) để tính toán

2.2- Tải trọng thiết bị hàng hóa

- Tải trọng hàng hóa phân bố đều trước bến q1 = 4t/m 2

- Tải trọng hàng hóa sau bến lấy q2 = 4t/m 2

Hình 3.2: Tải trọng thiết bị hàng hóa

Hình 3.3: Tải trọng thiết bị hàng hóa và va

Hình 3.4: Tải trọng thiết bị hàng hóa và neo

- Tải trọng do cần trục:

Khẩu độ ray:10.5m, số bánh trên 1 chân ray là 8 bánh

Khoảng cách giữa hai cụm chân trên một ray là 15m

Số bánh xe mỗi chân cụm là 4 bánh

Khoảng cách giữa các bánh xe trong một cụm cách nhau: 0.5m Áp lực lớn nhất lên 1 bánh xe khi cẩu : 35t (phía sông), 25t (phía bờ)

Hình 3.5: Sơ đồ bánh xe cần trục

III.3- Tính toán sơ bộ phương án 1

3.1- Chiều dài cọc tính toán

Theo phương pháp kinh nghiệm:

Ltt : chiều dài tính toán của cọc η : hệ số kinh nghiệm η = 5 – 7, lấy η = 7 d: đường kính của cọc, d = 0.8m d.η = 5.6 m

L0 : chiều dài tự do của cọc, là khoảng cách từ giao điểm của cọc và mái nghiêng của nền đến đỉnh cọc.

Bảng 3.7: Chiều dài tính toán của cọc

3.2.1- Mô hình tính toán phân đoạn 1

- Dầm cần trục: kí hiệu DD2 kích thước bxh :120x140 cm

- Dầm dọc: kí hiệu DD1 kích thước bxh :100x120 cm

- Dầm ngang: kí hiệu DN kích thước bxh :100x120 cm

- Bản SÀN: kí hiệu BANSAN kích thước d :40 cm

- BT ƯST : kí hiệu COC

Hình 3.4:Mô hình phân đoạn khung cầu tầu trên mặt phẳng XOZ

Hình 3.5:Mô hình phân đoạn khung cầu tầu trên mặt phẳng YOZ

Hình 3.6a:Mô hình phân đoạn khung cầu tầu trên mặt phẳng XOY

Hình 3.6b:Mô hình phân đoạn khung cầu tầu trong không gian 3D

3.2.2- Tổ hợp tải trọng tác dụng lên cầu tầu

Chọn tổ hợp tính toán là các tổ hợp cơ bản, với cách chất tải gây nội lực nguy hiểm nhất cho dầm ngang, dầm dọc và cho cọc

- Các tải trọng tác dụng lên khung cầu tầu 3D

+ Tải trọng bản thân + Tải trọng hàng hóa thiết bị q1 =4T/m 2 + Tải trọng cần trục di động: phía bờ 16t phía sông 25t + Tải trọng neo tàu Sn 3t; Sq= 14.3t +Tải trọng va tàu Fn `.7t; Fq= 121.4t + Tải trọng tựa tàu q = 1.5 t/m

- Các tổ hợp nguy hiểm cho tính toán sơ bộ

Bảng 3.8: Các tổ hợp tải tác dụng lên khung cầu tầu

Tổ hợp Bản thân Hàng hóa Cần Trục DĐ Neo Va

Xét đến vị trí nguy hiểm của tải trọng neo, va là ở các vị trí xa tâm đàn hồi nhất Đó là các vị khung ngang số 1 hoặc số 4 đối với lực va tàu, số 2 và số 4 đối với lực neo tàu

Tải trọng dưới chân cần trục là tải di động với mỗi bánh xe coi nó là lực tập trung Đối với tổ hợp 4 và tổ hợp 5 được khai báo trên chương trình Sap2000 như sau:

Hình 3.7: Tải trọng cần trục di động phía trước

Hình 3.8: Tải trọng cần trục di động phía sau

Hình 3.9: Tải trọng neo tàu ở vị trí nguy hiểm

Hình 3.10: Tải trọng va tàu ở vị trí nguy hiểm

Hình 3.11: Tải trọng hàng hóa thiết bị trên phân đoạn 1

3.2.3- Nội lực trong các cấu kiện

Sử dụng phần mềm Sap2000 để tính nội lực các cấu kiện cầu tầu.Kết quả nội lực xuất ra từ tổ hợp bao của các tổ hợp cơ bản như trên có giá trị như sau :

Bảng 3.9: Kết quả tính toán sơ bộ các cấu kiện cầu tầu phương án 1

Cấu kiện Mô men (Tm) Lực cắt (T) Lực dọc (T)

M 2min M 2max M 3min M 3max V 2min V 2max V 3min V 3max P min P max

III.4- Tính toán sơ bộ phương án 2

4.1- Chiều dài cọc tính toán

Theo phương pháp kinh nghiệm:

Ltt : chiều dài tính toán của cọc η : hệ số kinh nghiệm η = 5 – 7, lấy η = 7 d: đường kính của cọc, d = 0.8m d.η = 5.6 m

L0 : chiều dài tự do của cọc, là khoảng cách từ giao điểm của cọc và mái nghiêng của nền đến đỉnh cọc.

Bảng 3.10: Chiều dài tính toán của cọc

4.2.1- Mô hình tính toán phân đoạn 1

Các kích thước về dầm ngang , dầm dọc, dầm cần trục, bản cầu tàu và đường kính cọc giống với PA 1do đó mô hình không gian cầu tàu PA2 không có gì thay đổi so với PA1.

Chỉ duy nhất có 1 sự khác biệt trong PA2 là khai báo vật liệu làm cọc là thép D

4.2.2- Tổ hợp tải trọng tác dụng lên cầu tầu

+ Tải trọng hàng hóa thiết bị q1 =4T/m 2

+ Tải trọng cần trục di động

+ Tải trọng neo tàu Sn 317t; Sq= 14.315t

+Tải trọng va tàu Fn `.7t; Fq= 121.4t

- Các tổ hợp nguy hiểm cho tính toán sơ bộ

Bảng 3.11: Các tổ hợp tải tác dụng lên khung cầu tầu

Tổ hợp Bản thân Hàng hóa Cần Trục DĐ Neo Va

Vị trí nguy hiểm đặt các tải trọng trong các tổ hợp giống PA1

4.2.3- Nội lực trong các cấu kiện

Bảng 3.12: Kết quả tính toán sơ bộ các cấu kiện cầu tầu phương án 2 Cấu kiện

Mô men (Tm) Lực cắt (T) Lực dọc (T)

M2min M2max M3min M3max V2mi n V2max V3mi n V3max Pmin Pmax Dầm ngang

4.3- So sánh lựa chọn phương án kết cấu bến

a Về địa chất công trình

- Phương án 1 (PA1) và phương án 2 (PA2) sử dụng kết cấu bến dạng cầu tàu rất phù hợp Do móng cọc xuyên qua tầng địa chất yếu, vừa và trung bình, mũi cọc được đặt tại tầng đất chịu lực tốt. b Về kết cấu công trình

PA1 rất thích hợp với bến nước sâu, tàu trọng tải lớn Khả năng chịu lực do tàu tác động lên công trình rất tốt

PA2 kết cấu cầu tàu không phù hợp lắm với các bến nước sâu, tàu trọng tải lớn. Khả năng chịu lực do tàu tác động lên công trình có giới hạn c Về điều kiện thi công

PA1 là loại kết cấu đã áp dụng nhiều ở Việt Nam:

Phù hợp với khả năng và kinh nghiệm của các nhà thầu trong nước.

Sử dụng các thiết bị thi công áp dụng nhiều ở Việt Nam.

PA2 là loại công trình ít áp dụng ở Việt Nam: Đòi hỏi phương tiện thiết bị kỹ thuật thi công chuyên dụng không truyền thống ở Việt Nam để chế tạo, vận chuyển và lắp đặt các cọc ống. d Về khả năng cung cấp vật tư

PA 1 cọc sử dụng là cọc BT UST ,ở Việt Nam đã sản xuất được loại cọc này theo tiêu chuẩn của Nhật Bản, chất lượng khá tốt

PA 2 cọc sử dụng là cọc ống thép, phải nhập từ nước ngoài e Về giá thành công trình

PA 1: Giá thành xây dựng thấp hơn

PA 2: Giá thành xây dựng cao f Về khả năng kiểm soát chất lượng công trình

PA 1và PA2 đều dễ kiểm soát trong quá trình thi công, khả năng rủi ro tương đối thấp

Với những chỉ tiêu so sánh trên đây, phương án 1 (cầu tàu trên nền cọc BT ƯST) được chọn là phương án sử dụng để xây dựng công trình với nhiều ưu điểm hơn phương án 1 phù hợp với điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng, thuận tiện,thông dụng và dễ kiểm soát chất lượng trong quá trình thi công, đáp ứng với yêu cầu sử dụng và giá thành xây dựng thấp.

5.2- Tổ hợp tải trọng tác dụng lên cầu tàu

+ Tải trọng hàng hóa thiết bị q1 =4T/m 2 , có các trường hợp : đầy mặt bến, không hàng, lệch trái, lệch phải

+ Tải trọng cần trục di động: Không có cần trục, 1 cần trục di động trên 1 PĐ, 2 cần trục đứng gần nhau trên 1 phân đoạn bến, tải trọng cần trục khi có gió bão + Tải trọng neo tàu Sn 3; Sq= 14.3t

+Tải trọng va tàu : va 1 đệm , va 2 đệm

- Các tổ hợp nguy hiểm cho tính toán chi tiết :

Tổ hợp 1: TT bản thân + Neo

Tổ hợp 2: TT bản thân + Va ( 1 đệm )

Tổ hợp 3: TT bản thân + Va (2 đệm )

Tổ hợp 4: TT bản thân + 1 Cần trục di động

Tổ hợp 5: TT bản thân + 1 cần trục di động + neo + hàng hóa + tựa

Tổ hợp 6: TT bản thân + 1 cần trục di động + va (2 đệm) + hàng hóa + đoàn xe

Tỏ hợp 7: TT bản thân + 2 cần trục đứng cạnh nhau+ neo + hàng hóa + tựa + đoàn xe

Tổ hợp 8: TT bản thân + 2 cần trục đứng cạnh nhau+ va (2 đệm) + hàng hóa

Tổ hợp 9: Tổ hợp 13: TT bản thân + cần trục đứng yên (có gió bão ) + hàng hóa Minh họa chi tiết các tổ hợp cần tính trên SAP:

TH3: Vị trí va 2 đệm gây nguy hiểm cho công trình

Hình 3.12: Tải trọng va tàu ( trường hợp va 2 đệm )

TH4: Xem hình 3.7 và hình 3.8

TH5: Xem hình 3.7 , hình 3.8, hình 3.9 và hình dưới đây

TH6: Xem hình hình 3.7 , hình 3.8, hình 3.9 và hình 3.11

TH7: Xem hình hình 3.7 , hình 3.8, hình 3.12 và hình 3.11

TH8: Xem hình hình 3.12, hình 3.11, và hình hình 3.13, hình 3.14, dưới đây

Hình 3.13: Tải trọng 2 cần trục đứng cạnh nhau phía trước và các tải trọng khác trong TH7

Hình 3.14: Tải trọng 2 cần trục đứng cạnh nhau phía sau và các tải trọng khác trong TH8

Hình 3.15: Sơ đồ tải trọng của xe chở conteiner p = 18.5t p = 20t p = 7.9t p = 18.5t p = 20t p = 7.9t p = 18.5t p = 20t p = 7.9t

Hình 3.16: Tải trọng của đoàn xe chở conteiner trong TH 7,8

Hình 3.17: Tải trọng của đoàn xe chở hàng kiện và sắt thép trong TH 7,8

TH9:Trong trường hợp có gió bão thì tải trọng của mỗi bánh xe của chân sau cần trục có giá trị là 45t, chân trước là 25t Các tải trọng khác xem hình 3.11

III.5.3- Nội lực trong các cấu kiện

Bảng 3.13: Kết quả tính toán chi tiết các cấu kiện cầu tầu

Cấu kiện Mô men (Tm) Lực cắt (T) Lực dọc (T)

M 2min M 2max M 3min M 3max V 2min V 2max V 3min V 3max P min P max

III.6 - Thiết kế chi tiết kết cấu cầu tầu

6.1 – Tính toán các cấu kiện

Để tính toán thép theo điều kiện mở rộng vết nứt ta tiến hành phương pháp thử dần cho các cấu kiện Các cấu kiện tính toán đều không đủ điều kiện kn*nc*Np ≤ m*R

Trong đó: kn : Hệ số tin cậy phụ thuộc vào công trình Cấp III lấy 1.15 nc :Hệ số tổ hợp tải trọng lấy 1

Np: giá trị nội lực m : Hệ số đklv lấy 1

R cường độ tính toán của BT 1750t/m 2

6.1.2- Dầm dọc dưới chân cần trục DD2

Bảng III.14 Nội lực và tiết diện

Bảng III.15 Đặc trưng vật liệu

Chiều cao vùng chịu nén: x = h 0 −√ h 0 2 − 2 K m n b ∗n ∗R c n ∗M ∗b tt

Trong đó: mb: Hệ số làm việc của bêtông; mb = 0,9 kn : Hệ số độ tin cậy phụ thuộc cấp công trình, công trình cấp 1 lấy kn =1.25 nc: Hệ số tổ hợp tải trọng phụ thuộc vào tổ hợp tải trọng, tổ hợp cơ bản lấy nc = 1 mb: Hệ số làm việc của bê tông,bê tông thủy công lấy mb = 0.9 b: chiều rộng dầm

Bề rộng khe nứt của dầm được xác định theo công thức thực nghiệm: at = K*Cd*  (**)

Cđ : Hệ số xét đến tính chất tác dụng của tải trọng; Cđ=1,3 với tải trọng tác dụng dài hạn

 : Hệ số phụ thuộc tính chất bề mặt cốt thép; thép có gờ =1

a : Ứng suất cốt thép chịu kéo.

bđ : Ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do bêtông trương nở; kết cấu nằm trên khô   = 0 (T/m 2 ) d ) (

Ea : Mô đun đàn hồi của thép chịu kéo;

 : Hàm lượng cốt thép của tiết diện;

Bảng III.16 Số lượng cốt thép

Số thanh thép di Fai ai a mm cm 2 cm cm

Bảng III.17 Điều kiện kiểm tra mrvn x h0 z σa φ at [ a ] cm cm cm KN/ cm2 % mm mm

Như vậy cốt thép tính toán như trên thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt c Tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng

Tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất là tiết diện có lực cắt lớn nhất Qmax= 180T. Kiểm tra cường độ không phải tính cốt đai theo công thức 85 trang 26 TCVN4116-85 kn.nc.Qmb.Qb (*)

+ mb : Hệ số điều kiện làm việc của bêtông, mb = 0,9

+ kn : Hệ số tin cậy k=1,25

+ nc : Hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 1

+ Qb : Khả năng chịu lực cắt của bê tông ở tiết diện nghiêng xác định theo công thức 86 trang 26 TCVN 4116-85

C + C : Chiều dài hình chiếu phần làm việc của tiết diện nghiêng lên trục dọc cấu kiện, xác định theo công thức:

+  : Góc nghiêng  hợp bởi tiết diện nghiêng và trục dọc cấu kiện xác định theo công thức:

Với M và Q lần lượt là mômen và lực cắt ở tiết diện thẳng góc đi qua mút tiết diện nghiêng của vùng bêtông chịu nén

+ Rbk : Cường độ chịu kéo của bêtông M400, Rbk = 120 T/m 2

+ k : Hệ số lấy bằng k=0,5 + 2 ; với  xác định theo công thức 88 trang

Bảng III.18 Điều kiện kiện bố trí cốt đai

(KNm) K tgb Vế trái Vế phải

Thỏa mãn điều kiện không phải bố tric cốt đai, cốt đai chọn theo cấu tạo + Tại mép gối bố trí thép đai với bước là 10cm.

+ Các tiết diện còn lại bố trí với bước đai là 20cm

6.1.2- Dầm dọc DD1

Bề rộng khe nứt của dầm được xác định theo công thức thực nghiệm: at = K*Cd*  (**) Trong đó :

bđ : Ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do bêtông trương nở; kết cấu nằm trên khô  bđ = 0 (T/m 2 )

Bảng III.22 Điều kiện kiểm tra mrvn x h0 z σ a φ at [ a ] cm cm cm KN/cm2 % mm mm

Như vậy cốt thép tính toán như trên thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt c Tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng

+ C : Chiều dài hình chiếu phần làm việc của tiết diện nghiêng lên trục dọc cấu kiện, xác định theo công thức:

Thỏa mãn điều kiện không phải bố tric cốt đai, cốt đai chọn theo cấu tạo + Tại mép gối bố trí thép đai với bước là 10cm.

+ Các tiết diện còn lại bố trí với bước đai là 20cm.

6.1.3- Dầm ngang DN

Bảng III.27 Điều kiện kiểm tra mrvn x h0 z σa φ at [ a ] cm cm cm KN/ cm2 % mm mm

Như vậy cốt thép tính toán như trên thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt c Tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng d ) (

C + C : Chiều dài hình chiếu phần làm việc của tiết diện nghiêng lên trục dọc cấu kiện, xác định theo công thức:

Thỏa mãn điều kiện không phải bố tric cốt đai, cốt đai chọn theo cấu tạo

+ Tại mép gối bố trí thép đai với bước là 10cm.

+ Các tiết diện còn lại bố trí với bước đai là 20cm.

6.1.3- Bản cầu tầu

Trên mô hình 3D trong Sap, cấu kiện bản khi suất nội lực cho kết quả tại các nút của phần tử sell Các kí hiệu M11 và M22 thể hiện mômen tại nút có nội lực lớn nhất trên phần tử sell được suất ra theo các phương 11 và 22 , các phương này phụ thuộc vào chiều của trục địa phương của phần tử sell ,trong đồ án này là phần tử bản.Trong bảng kết quả ta thấy giá trị M22 >M11 nên khi tính cho 1 m bản ta lấy M22 làm giá trị tính toán.

Hình 3.18: Phương của nội lực mômen bản cầu tầu

21 mb: Hệ số làm việc của bêtông; mb = 0,9 kn : Hệ số độ tin cậy phụ thuộc cấp công trình, công trình cấp 1 lấy kn =1.25 nc: Hệ số tổ hợp tải trọng phụ thuộc vào tổ hợp tải trọng, tổ hợp cơ bản lấy nc = 1 mb: Hệ số làm việc của bê tông,bê tông thủy công lấy mb = 0.9 b: chiều rộng dầm

Số thanh thép di Fai ΣFai ai a mm cm 2 cm 2 cm cm

Bảng III.32 Điều kiện kiểm tra mrvn x h0 z σa φ at [ a ] cm cm cm KN/cm2 % mm mm

Như vậy cốt thép tính toán như trên thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt.

III.7-Tính toán sức chịu tải của cọc a) Cọc chịu lực dọc

Tính toán sức chịu tải của cọc được xác định theo vật liệu làm cọc và theo đất nền.

Do sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc lớn hơn rất nhiều so với sức chịu tải của cọc theo đất nền, do đó trong đồ án chỉ tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền và kiểm tra theo ứng suất của vật liệu làm cọc.

Tính toán với cọc có chiều sâu trong đất là bé nhất (Cọc số 1) d ) (

Cọc BT dự ứng lực 800, d 0 mm , được hạ bằng búa Diezen.

Diện tích tựa lên đất của cọc: Ap=0,14 m 2 Chu vi cọc: U = 2,51 m

Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc ma sát thi công bằng phương pháp đóng, chịu tải trọng nén, được xác định bằng công thức

Qtc= m( mR.qp Ap+ U.mf.li.fsi) Trong đó :

+ qp và fs : Cường độ chịu tải ở mũi cọc và mặt bên của mọc được xác định theo bảng A1, A2 “Tiêu chuẩn móng cọc 205-1998” phụ thuộc vào loại đất

+ li : Chiều dài lớp đất thứ i + fsi : Ma sát giữa cọc và lớp đất thứ i + m : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy = 1 + mR, mf : Các hệ số điều kiện làm việc của đất lần lượt ở mũi cọc và mặt bên cọc kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất, xác định theo bảng A3 “ tiêu chuẩn móng cọc 205-1998”

Với cọc chịu nén sức chịu tải cho phép được xác định theo công thức:

Với cọc chịu kéo sức chịu tải cho phép xác định theo công thức:

Với : G: Trọng lượng cọc : Hệ số an toàn

= 1,6  2,0 cho cọc nén; trong ĐA này ta lấy = 1,75

Bảng 3.34: Kết quả tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

Lớp 4 Lớp 6 Lớp 8 Lớp 9 Lớp 10

Chiều dai lớp đất li (m) 11,5 7,2 2,8 7,2

Ma sát thành bên cọc và đất fs (t/m 2 ) 0,8 1,1 0 8,6

Sức kháng mũi cọc qb (t/m 2 ) 2000

Theo kết quả tính nội lực cọc, Ptc = 145 t Ptt =1,15.Ptc = 166.75 t < Qa '3t ( cọc đủ sức chịu tải nén)

Pktc = 80.5 t Pktt = 1,15.Pktc = 82.575 t < Quk (Cọc đủ SCT kéo ) b) Cọc chịu mômen

Mômen cọc tính từ kết quả chạy Sap có giá trị tiêu chuẩn Mtc = 57.3Tm

Chọn loại cọc BTUST d0 , loại C có khả năng chịu được mômen = 65 Tm ( đã tính toán đến vết nứt cho phép nhỏ hơn 0.03 mm).Số liệu được tham khao trong catalog của công ty Phan Vũ

Vậy cọc lựa chọn thỏa mãn yêu cầu chịu mômen.

III.8- Kè sau cầu tầu

Phía sau bến là tường góc BTCT đúc tại chỗ đặt trên nền cọc Tường góc có bản đứng cao 2,7m, bản đáy rộng 2,4m, chiều dày bản đứng và bản đáy là 50cm, chiều dày bản chống là 30cm Cọc bê tông ứng suất trước D 00

8.1- Mô hình kết cấu tường góc

Mô hình Tường góc như sau trên như sau:

Chiều dài cọc tính toán:

Hình 3.19- Mô hình tường góc trên nền cọc trong mp ZOY

Hình 3.20: Mô hình tường góc trên nền cọc trong không gian 3D

8.2- Tải trọng tác dụng lên tường góc

Trọng lượng bản thân Áp lực đất tác dụng lên bản cạnh

Tải trọng hàng hóa và thiết bị, truyền qua lớp đá hộc thành áp lực đất tác dụng lên bản cạnh

Hình 3.21- Tải trọng tác dụng lên tường góc Áp lực đất chủ động: σa = γ.h.λa + qtc.λa trong đó λa = tan(45 o – φ/2)

Hình 3.22- Áp lực đất tác dụng lên tường góc

8.3- Tính toán cốt thép tường góc

Bảng 3.35 : Kết quả nội lực tường góc

M 11min (Tm) M 11max (Tm) M 22min (Tm) M 22max (Tm)

Tính toán theo bê tông cốt thép thủy công, các công thức giống với trường hợp tính thép cho các cấu kiện cầu tầu.Kết quả thể hiện dưới bảng sau:

Bảng 3.36: Kết quả tính thép tường góc

Chọn thép chịu mô men

M 11min (Tm) M 11max (Tm) M 22min (Tm) M 22max (Tm)

Bản chống Đặt thép cấu tạo Φ14a150

III.9 Tính toán ổn định công trình

Tính toán ổn định trượt sâu bằng phương pháp giả thiết mặt trượt cung tròn Để xác định khả năng chịu tải của đất nền theo phơng pháp này, ta phải tìm vị trí tâm và bán kính của cung trượt đi qua mép công trình mà tỉ số giữa mô men giữ và mô men gây trượt là bé nhất Điều kiện chung có thể biểu thị bằng biểu thức: n c n.m đ M tr ≤ km n M g (*)

Trong đó: nc: Hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 1 n: Hệ số vượt tải; n = 1,25 kn: Hệ số bảo đảm, lấy theo cấp công trình  Với công trình cấp I, kn = 1,25. mđ: Hệ số phụ điều kiện làm việc, lấy bảng 16 trang 67-22 TCN 207-92, mđ = 0,8 m : Hệ số điều kiện làm việc, theo TCVN 4253-86; m = 1,15

Mtr: Tổng mômen của các lực gây trượt ứng với tâm cung trượt nguy hiểm nhất.

Mg: Tổng mômen của các lực giữ ứng với tâm cung trượt nguy hiểm nhất. Đặt K Mg Mtr gọi là hệ số an toàn Như vậy ta cần kiểm tra điều kiện (*) , yêu cầu K ≥ 1,087

Các mômen Mtr và Mg được xác định theo các công thức sau:

R: bán kính cung trượt gi: Tổng trọng lượng của các lớp đất, của các cấu kiện công trình và của hoạt tải trong phạm vi cột đất thứ i αi: Góc nghiêng cơ sở , cùng dấu với chiều trượt của lớp đất φi: Góc nội ma sát ở đáy cột đất thứ i

Ci: tổng lực dính dưới đáy cột đất thứ i

Wi: Áp lực thủy động tăng thêm

Zi: Khoảng cách từ tâm cung trượt đến lực Wi

Qci: Lực kháng trượt, tính cho 1m dài công trình Trị số Qci có thể xác định theo công thức

Mc : mômen uốn trong cọc ở dưới mặt trượt, xác định theo 2 điều kiện a) Điều kiện độ bền của tiết diện BTCT

Khi đó t z = b) Điều kiện ngàm của cọc dưới mặt trượt một đoạn tz=tn/1,25, theo công thức

Trong tính toán sẽ lấy trị số bé hơn trong hai trị số Mc tính được σp: Áp lực đất bị động tại điểm cắt cọc và mặt trượt σa: Áp lực đất chủ động tại điểm cắt cọc và mặt trượt lc: Chiều dài của đoạn thẳng mà trên phạm vi đoạn đó áp lực chủ động và bị động sẽ truyền lên cọc Lấy lc như sau : lc =L khi L ≤ 3dc lc =c khi L > 3dcVới dc – đường kính cọc Để tìm được tâm trượt và mặt trượt nguy hiểm nhất, trong đồ án này sử dụng phần mềm Slope/W tính toán.

Hình 3.23 : Kết quả bài toán ổn định cầu tầu

Kết quả của bái toán ổn định cầu tầu

Bảng 3.36: Kết quả tính hệ số an toàn

Bishop Slice 1 Slice 2 Slice 3 Slice 4 Slice 5 Slice 6 Slice 7 Slice 8 Slice 9 Slice 10

Góc phi (độ) 44 44 44 12 12 12 12 12 12 12 Áp lực nước

Tổng lực dính tại đáy cột đất

Chiều dài đáy cột đất (m) 1.6 1.4 1.4 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.6

Trọng lượng cột đất (kN) 172.8 175.4 198.1 279.9 306.9 331.3 353.3 373.0 390.4 405.6

Trọng lượng cột đất tổng cộng

Lực pháp tuyến tại đáy cột đất

Bảng 3.36: Kết quả tính hệ số an toàn(tiếp)

Phương pháp Bishop Slice 11 Slice 12 Slice 13 Slice 14 Slice 15 Slice 16 Slice 17 Slice 18 Slice 19 Slice 20 Slice 21 Slice 22

Góc phi (độ) 44 44 44 12 12 12 12 12 12 12 44 44 Áp lực nước (kN) 151.6 151.4 150.4 148.7 146.3 143.0 139.0 134.1 127.1 121.3 119.0 113.8

Tổng lực dính tại đáy cột đất (kN) 24.7 24.7 24.8 24.9 25.1 25.3 25.6 26.0 37.1 8.6 8.5 28.1

Chiều dài đáy cột đất (m) 1.6 1.6 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 2.5 0.6 0.6 1.9

Trọng lượng cột đất tổng cộng (kN)

Lực pháp tuyến tại đáy cột đất (kN)

Hệ số an toàn có kể đến ảnh hưởng của cọc 1.2

Bảng 3.36: Kết quả tính hệ số an toàn (tiếp)

Phương pháp Bishop Slice 23 Slice 24 Slice 25 Slice 26 Slice 27 Slice 28 Slice 29 Slice 30 Slice 31

Góc phi (độ) 18.0 18.0 18.0 18.0 18.0 18.0 30.0 30.0 30.0 Áp lực nước

Tổng lực dính tại đáy cột đất

Chiều dài đáy cột đất (m) 2.4 1.2 3.9 2.5 2.7 3.0 3.3 4.0 3.2

Trọng lượng cột đất (kN) 499.0 459.0 412.8 362.0 305.8 243.2 164.9 107.2 39.3

Trọng lượng cột đất tổng cộng

Lực pháp tuyến tại đáy cột đất

Hệ số an toàn có kể đến ảnh hưởng của cọc 1.2

Tính toán khối lượng thi công

IV.1.1 Tính toán khối lượng đào đắp

Khu bến dài 216m được chia làm 4 phân đoạn do mặt mặt đất tự nhiên gần tương tự nhau nên mỗi phân đoạn có 3 mặt cắt như vậy toàn bến có 9 mặt cắt Khối lượng đất đào được tính gần đúng như bảng sau:

Bảng 4.1: Khối lượng đất đào cho toàn bến

Mặt cắt Diện tích F i (m 2 ) Khoảng cách

Khối lượng nạo vét tổng cộng là: 71841.2 m 3

IV.1.2 Tính toán khối lượng đá và cát a Khối lượng đá hộc (V đh )

* Thể tích đá hộc gia cố mái dốc Vđh:

+ F1 : Diện tích mặt cắt ngang của khối đá gia cố mái và lăng thể sau bến = 155.20 m 2

 Vđh = 155.20x216 = 33523.2 (m 3 ) b Khối lượng đá dăm (2x4)cm (V đd1 )

+ Fđd1 : Diện tích mặt cắt ngang lớp đá dăm

Vđd1 = 12.5x216 = 2700 (m 3 ) c Khối lượng đá dăm (4x6)cm (V đd2 )

+ Fđd2 : Diện tích mặt cắt ngang lớp đá dăm

Tổng hợp khối lượng đá và cát san lấp được thể hiện trên bảng 4-3

Bảng 4.2: Thống kê khối lượng vật liệu đổ

Hình 4.1: Mặt bằng nạo vét khu bến

Hình 4.2: Mặt cắt nạo vét

Hình4.2: Mặt cắt nạo vét (tiếp)

IV.1.3 Khối lượng bê tông (toàn bến ) a Khối lượng bê tông dầm ngang

Vdn = n.Fdn.bdn =n.(hd-hb).Bb.bd

+ Fdn : Diện tích mặt cắt dọc dầm ngang: 1.2 m 2

+ bdn : Chiều dài dầm ngang 30 m

Vdn = 1296 (m 3 ) b Khối lượng bê tông dầm dọc dưới chân cần trục

Vdd = m(Lb - n.bdn ).(hdd - hb).bdd

+ L b : Chiều dài 1 phân đoạn bến :54m

+ bdn : Chiều rộng dầm ngang: 1 m

+ hdd : Chiều cao dầm dọc: 1.4m

+ h b : Chiều cao bản: 0.4 m + bdd : Chiều rộng dầm dọc: 1.2m

Vdd = 725.76 (m 3 ) c Khối lượng bê tông dầm dọc thường

Vdd = m(Lb - n.bdn ).(hdd - hb).bdd

+ L b : Chiều dài 1 phân đoạn bến: 54m

+ bdn : Chiều rộng dầm ngang :1.0 m

+ hdd : Chiều cao dầm dọc :1.2 m

+ h b : Chiều cao bản: 0.4 m + bdd : Chiều rộng dầm dọc :1.0m

Vdd = 1036.8 (m 3 ) d Khối lượng bê tông vòi voi

+ n : Số vòi voi = số đệm tàu: 18 chiếc

+ Fvv : Diện tích mặt cắt ngang của vòi voi :9 m 2

+ lbt : Chiều dài bản tựa 9 m

+ bbt : Chiều rộng bản tựa: 2m

+ hbt : Chiều dày bản tựa : 1m

Vbt= 324 (m 3 ) f Khối lượng bê tông bản (bản dày 0,4 m)

Vb= 6480(m 3 ) g Bê tông tường góc

Vtg = n.(Stg.Lpđ + 2.Sbc.hbc)

+ Stg : Diện tích mặt cắt ngang tường góc: 1.62m 2

+ Sbc : Diện tích mặt cắt ngang bản chống : 3.78 m 2

+ hbc : Chiều dày bản chống 0.5m + Lpđ : Chiều dài 1 phân đoạn bản chống 3.5m

Vtg = 165.3 (m 3 ) h Khối lượng bê tông liên kết cọc vào đài

+ lc : Chiều dài đoạn BT đầu cọc

+ FC : Tiết diện bên trong cọc

+ n : Số lượng liên kết , n = 550 liên kết

Ta thống kê dưới các bảng sau:

Bảng 4.3: Tính khối lượng bê tông thực tế theo từng cấu kiện (cho 1 PĐ)

STT Cấu kiện Mác BT Hao hụt (%)

Tích toàn bến (m 3 ) Biện pháp thi công

1 Dầm ngang 400 1.5 324.00 1296.0 Đổ tại chỗ

2 Dầm dọc CT 400 1.5 181.44 725.76 Đổ tại chỗ

3 Dầm dọc thường 400 1.5 259.2 1036.8 Đổ tại chỗ

5 Vòi voi 400 1.5 64.80 259.2 Đổ tại chỗ

6 Bản tựa 400 1.5 31.00 324.0 Đổ tại chỗ

7 Tường góc 400 1.5 41.33 165.3 Đổ tại chỗ

8 BT liên kết cọc vào đài 400 1.5 41.38 165.5 Đổ tại chỗ

Bảng 4.4 : Khối lượng vật tư cho công tác đổ bê tông ( 1 P Đ)

Mã số cv Tên công việc/vật t Đơn vị Khối lượng Định mức hao phí Vật Liệu Khối lương hao phí Vật Liệu

Bê tông sản xuất qua dây chuyền trạm trộn tại hiện trường hoặc thương phẩm, đổ bằng bơm bê tông, bê tông nền hầm, mác 400 m3 2563.15 a.) Vật liệu

AL 32535 Lưới thép làm đầu đốc m2 0.22 564

AI.63111 Xi măng PC40 kg 18.24 46752

AL.53310 Phụ gia siêu dẻo PC40 kg 14.6 37422

IV.1.4 Số lượng cọc ( 1 PĐ)

Cọc sử dụng thi công mặt cầu 1 PĐ là 144 cọc BTƯST D800 , dài 22m

Cọc sử dụng thi công kè 1 PĐ là 112 cọc BTƯST D600, dài 14m

Khối lượng 1 cọc D800 là 14.0 tấn

Khối lượng 1 cọc D600 là 6.4tấn

Lượng hao hụt là 5% như vậy tổng số cọc cần cung ứng là :11532.8 tấn

C ọ c BT UST Hao h ụ t TB 1 P Đ Toàn b ế n

IV.1.5 Tính khối lượng cốt thép a Tính khối lượng cốt thép theo từng cấu kiện

Bảng 4.6: Thống kê cốt thép dầm ngang (cho toàn bến)

Bảng 4.7: Thống kê cốt thép dầm dọc 1(cho toàn bến)

Bảng 4.7: Thống kê cốt thép dầm dọc 2 (cho toàn bến )

STT HÌNH DÁNG, KÍCH THU?C ÐU?NG

TR?NG LU?NG (KG)

-TR?NG LU?NG THÉP CÓ ÐU?NG KÍNH 18

Sdd = 270 (m 2 ) b Diện tích ván khuôn cho dầm dọc.DD1

+ h : Chiều cao dầm dọc không kể chiều dày bản h = 0,8m + b : Chiều rộng dầm dọc b = 1m

+ Lpđ : Chiều dài 1 phân đoạn Lpđ = 54(m) + n : Số dầm ngang n = 9

+ bdn : Chiều rộng dầm ngang, bdn = 1m

Sdd = 468 (m 2 ) c Diện tích ván khuôn cho dầm ngang DN

+ h : Chiều cao dầm ngang không kể chiều dày bản h=0.8m + b : Chiều rộng dầm ngang b = 1m

+ Bb : Chiều rộng 1 phân đoạn bến Bb = 30 (m) + n : Số dầm ngang n = 9

+ bdd : Chiều rộng dầm dọc, bdd = 1m

Sdd = ( 2.1,1 + 1 ).( 39- 1.8 ).11 = 561.6 (m 2 ) d Diện tích ván khuôn sử dụng cho bản

Sbc = 0,4.(30+54).2 = 67,2 (m 2 ) e Diện tích ván khuôn làm tường góc

Do tường góc đổ trên nền gia cố nên ta không phải sử dụng ván đáy

Stạo khuôn bản đáy = 2,4.0,6 2+ 0,6.54 = 35,28 (m 2 ) f Diện tích ván khuôn vòi voi

Bảng 4.11: Diện tích ván khuôn 1 PĐ

DD1 DD2 DN B ả n T ườ ng góc Vòi voi

Trình tự và tiến độ thi công

IV.2.1 Các bước thi công chính a Chuẩn bị công trường

Gồm các công việc sau:

 Xây dựng hệ thống đường tạm

 Xây dựng các khu nhà tạm cho công trình

 Xây dựng các kho bãi chứa

 Xây dựng bãi đúc các cấu kiện

 Xác định định mức thi công b Thi công công trình

 Gia cố bãi sau bến

 Nạo vét tạo độ sâu trước bến (tiến hành song song với việc vận chuyển vật liệu)

 Đóng cọc tiến hành song song với việc gia công cốt thép dầm và các cấu kiện đúc sẵn.

 Tiến hành đổ đá mái dốc

 Đổ bê tông tường chắn đồng thời đổ đất sau tường

 Tiến hành đổ bê tông dầm

 Tiến hành đổ bê tông bản

 Lắp ghép bích neo và đệm tàu

 Rải lớp bêtông atphan c Hoàn thiện công trình

 Hoàn thiện, thu dọn công trình

 Bàn giao, nghiệm thu công trình

IV.2.2 Chuẩn bị công trường

Giải phóng mặt bằng: Công việc giải phóng mặt bằng chỉ cần dọn dẹp cây bụi, phá chặt cây to (nếu có) và san ủi tạo mặt bằng công trường

Chọn 30 người làm công tác giải phóng mặt bằng trong thời gian là 7 ngày, cùng với 2 máy ủi san lấp mặt bằng xây dựng công trường.

Xây dựng khu nhà tạm cho công trình, các xưởng sửa chữa máy móc thiết bị, bố trí điện, nước cho thi công công trình:

Chọn thời gian làm công tác này là 10 ngày, số người tham gia vào công việc là

30 người, sử dụng 2 ôtô MAZ-503 để chở vật liệu.

Xây dựng kho bãi chứa thiết bị, vật liệu.

Thời gian thực hiện công việc là 7 ngày, số người làm là 30 người.

Bố trí bãi đúc các cấu kiện

Thời gian thực hiện là 4 ngày, số người tham gia vào công việc là 30 người.

Như vậy, tổng thời gian thực hiện công tác chuẩn bị công trường là 28 ngày, số người làm là 30 người,4 máy thi công

IV.2.3 Công tác vận chuyển nguyên vật liệu ( 1 P Đ)

* Năng suất vận chuyển được tính theo định mức 1776 năm 2007

Vật liệu cho từng công việc sẽ được cung ứng trước , không gây chậm trễ thi công.

Các vật liệu cung ứng cho thi công trong từng công việc như sau:

Phương tiện vận chuyển : xà lan 400 tấn

Khối lượng 1 phân đoạn : 79 cọc BT UST D800 dài 22m và 42 cọc BT UST D600 dài 14m, tương đương với khối lượng là 2883.2 tấn

2 Vận chuyển đá đổ gầm bến

Phương tiện: xà lan 400 tấn

3 Vận chuyển cốp pha, thép và vật liệu đổ bê tông ( cát , đá xi măng )

Phương tiện : ô tô MAZ trọng tải 30 tấn

Khối lượng 1 phân đoạn : Cát vàng 1068 m 3 , xi măng PC40 :1144.67 kg, đá 1x2:

Bảng 4.12: Phương tiện vận chuyển tính theo định mức

SH Mã hiệu Tên công tác / vật tư Đơn vị Khối lượng Định mức hao phí lượng hao Khối phí

AB.42461 Vận chuyển thi công cọc dưới nước đi bằng tàu kéo 360 CV, xà lan 400 tấn, vận chuyển 1 km tiếp theo, cự ly >20 km 100m 3 28.83 c.) Máy thi công

AB.42641 Tàu kéo 360CV ca 0.33 9

AB.91123 Vận chuyển đá, cát đổ đi bằng tàu kéo 360

CV, xà lan 400 tấn, vận chuyển 1 km tiếp theo, cự ly >20 km m 3 335.23

AB.91123 Tàu kéo 360CV ca 0.099 12.0

AB.23622 Vận chuyển vật liệu cát đổ đi bằng tàu kéo

360 CV, xà lan 400 tấn, vận chuyển 1 km tiếp theo, cự ly >20 km 73.75 c.) Máy thi công

AB.26622 Tàu kéo 360CV ca 1.8 52

Căn cứ định mức tính toán trên ta chọn: vận chuyển cọc cần 3 máy hoàn thành công việc trong 3 ngày 6 công nhân. vận chuyển đá hộc cần 4 máy hoàn thành công việc trong 3 ngày 10 công nhân. vận chuyển vật liệu cần 4 máy hoàn thành công việc trong 13 ngày 11 công nhân.

IV.2.4 Công tác nạo vét

 Bước 1: Kiểm tra cao độ, toạ độ vị trí nạo vét, cắm mốc để định vị và tính toán khối lượng.

 Bước 2: Xác định vị trí đặt đổ đất vào sà lan vận chuyển bùn cát sao cho hợp lí, xác định mực nước thi công cho tàu hút bùn.

 Bước 3: Vạch tuyến cho tàu nạo vét và cắm tiêu để chỉ rõ những khoang đào và chiều sâu mỗi khoang.

 Bước 4: Tiến hành nạo vét

Dùng tàu hút bùn 8MZ, hút đất đổ vào bờ qua ống dẫn

Thiết bị thi công phần dưới MNTC: Chọn tàu cuốc nhiều gầu MC-IIIP của Liên

Xô có các đặc trưng kỹ thuật sau:

+ Chiều sâu nạo vét 19m + Thể tích hình học của gầu 1,1m 3 + Lượng rẽ nước khi chở đầy 3140T + Mớn nước chở đầy: 4,18m

* Năng suất : tính theo định mức1776 năm 2007 như bảng sau

Bảng 4.13: Năng suất nạo vét

Mã hiệu Tên công tác / vật tư Đơn vị

Khối lượng Định mức hao phí Khối lượng hao phí

N công Máy Nhân công Ca Máy

Nạo vét bằng tàu hút công suất

>2000 CV, chiều sâu nạo vét

Định dạng
Số trang	127
Dung lượng	3,07 MB