Thiết kế bến Container 25000 DWT cảng Hiệp Phước Nhà Bè

Đồ án môn học Công trình cảng: Thiết kế bến Container 25000 DWT cảng Hiệp Phước Nhà Bè. Container được đưa đến cảng bằng tàu 25000 DWT. Có thể sử dụng cần trục chuyên dụng kết hợp với cần trục tàu để bốc dỡ Container từ tàu lên bờ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

PHẦN A: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.Địa hình

Khu vực dự kiến xây dựng cảng nằm trên sông Soài Rạp Hệ thống sông này được

điều tiết bởi hồ Dầu Tiếng, Trị An, Hàm Thuận, Đa Mi và chịu ảnh hưởng của chế

độ bán nhật triều của thủy triều biển Đông Bề rộng lòng sông trung bình 1000m

Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa hình khu vực xây dựng do Công ty Phát triển Công

nghiệp Tân Thuận cung cấp, khu đất trên bờ đa số là đất ruộng, nhà dân hầu như

không có, mặt bằng rộng, địa hình trên bờ khá thấp và tương đối bằng phẳng, phía

ngoài bờ sông chủ yếu là dừa nước Cao độ khu đất trên bờ thay đổi từ -0.13m đến

+0.53m (Hệ Hòn Dấu) Ở phía Tây (giáp trạm phân phối Công ty xi măng Nghi

Sơn) có một con rạch chảy qua Địa hình dưới nước tại khu vực xây dựng có độ dốc

khá thoải phía lòng sông Từ bờ ra khoảng 40m, cao độ đáy trung bình -7.70 (Hệ

Hòn Dấu) Cách xa bờ khoảng 100m, độ sâu lòng sông mới đạt -12.70m (Hệ Hòn

Dấu)

Khu đất dự kiến xây dựng cảng KCN Hiệp Phước nằm trên các lô C13, C15, C17

trong quy hoạch phân lô KCN Hiệp Phước Tọa độ khu đất dự kiến xây dựng cảng

như sau:

Bảng 1.3 1_ Tọa độ khu đất của Cảng

Tọa độ (Hệ tọa độ Gauss)

Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình khu vực dự kiến xây dựng cảng do Công

ty phát triển công nghiệp Tân Thuận cung cấp và tài liệu khảo sát địa chất khu vực

lân cận do Công ty Tư vấn Thiết kế GTVT Phía Nam thực hiện:

˜ Lớp 1:BÙN SÉT màu xám đen, xám xanh, xám Lớp này bắt gặp trong tất cả

các lỗ khoan, bề dày thay đổi từ 18m đến 24.7 m

+ Dung trọng tự nhiên: 1.48 g/cm3

+ Góc ma sát trong: 2o25’

+ Lực dính: 0.01 Kg/cm2

˜ Lớp 2: SÉT lẫn hữu cơ màu xám đen, màu nâu, trạng thái dẻo cứng Lớp này

chỉ gặp ở các lỗ khoan dưới nước Bề dày lớp thay đổi từ 3.8m đến 8.2m

+ Dung trọng tự nhiên: 1.97 g/cm3

+ Góc ma sát trong: 17o08’

+ Lực dính: 0.49 Kg/cm2

+ Giá trị trung bình SPT: N= 9 (8min, 10 max)

˜ Lớp 3: CÁT HẠT TRUNG màu xám vàng, xám trắng, đôi nơi là cát hạt trung

lẫn sỏi sạn, kết cấu chặt vừa đến chặt Lớp này bắt gặp trong tất cả các lỗ khoan,

bề dày thay đổi từ 12m đến 19 m

+ Tỉ trọng: 2.67 g/cm3

+ Giá trị trung bình SPT: N= 36.4 (30min, 95 max)

3 Khí hậu

a Gió bão

Vùng duyên hải Việt Nam có hai mùa gió chính là Đông Bắc_Tây Nam với tốc độ

trung bình 5÷10 m/s Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh rất ít chịu ảnh hưởng của

gió bão, nếu có cũng chỉ là bão cuối mùa, tốc độ gió bình thường không lớn, Vmax= 36 m/s (1972) theo hướng Đông Theo báo cáo kết quả tổng hợp qua các

năm, khu vực Thành phố Hồ Chí Minh_ Vũng Tàu thuộc 3 hệ thống gió chính sau:

+ Hướng Tây_ Nam: tần suất 63%, xuất hiện từ tháng 7 ÷10, tốc độ gió trung bình

4÷8m/s, Vmax=28m/s

+ Hướng Đông Nam: tần suất 30%, xuất hiện từ tháng 2÷ 6, tốc độ gió trung bình

10÷ 12 m/s, Vmax= 24 m/s

+ Hướng Đông Bắc: tần suất thấp nhất chiếm 7%, thời gian xuất hiện từ tháng 11

năm trước đến tháng 1 năm sau Tốc dộ gió trung bình 1÷ 8 m/s, tốc độ gió max đạt

24 m/s

Chu kỳ xuất hiện gió có tốc độ trên 20m/s:

+ Tốc độ V = 25m/s khoảng 10 năm 1 lần

+ Tốc độ V = 28m/s khoảng 25 năm 1 lần

+ Tốc độ V = 33m/s khoảng 50 năm 1 lần

Theo các số liệu của Đài khí tượng thủy văn Tp Hồ Chí Minh, trong thời kỳ 1929÷1983 đã ghi nhận được có tất cả 6 cơn bão đi qua khu vực Vũng Tàu_

TpHCM, tốc độ gió cực đại không quá 30m/s Theo tính toán, tốc độ gió với tần

suất 1% là 38m/s

CA

ÁP T ỐC ĐO

(m/s ) Ộ Đ ỐC ÁP CA

N

W E

(m/s ) La

g g io

- 1 5 15 ,1

- 2 0

1

- 5 ,0 5,1

- 10

Hình I.8_ Hoa gió Trạm khí tượng Nhà Bè

b Mưa

Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 Khí hậu trong vùng hằng năm được chia

làm 2 mùa: mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, mùa mưa bắt đầu từ giữa

tháng 5 đến cuối tháng 10 Lượng mưa trung bình năm tại trạm khí tượng Tân Sơn

Nhất là 1900.3mm, năm có lượng mưa lớn nhất là 2550.90mm (1977), lượng mưa

nhỏ nhất 1391.40mm (1997) Số ngày mưa trung bình trong năm là 159 ngày

c Tầm nhìn

Tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh và Vũng Tàu, hiện tượng sương mù rất ít khi

xảy ra, nếu có thì thời gian duy trì cũng rất ngắn (không quá 60 phút) Tổng số cả

năm có từ 10÷ 12 ngày sương mù Do mưa to, độ trông thấy có thể bị hạn chế 142h

mỗi năm

d.Bức xạ mặt trời

Lượng bức xạ mặt trời trong năm phụ thuộc vào số giờ nắng trung bình, cực đại và

cực tiểu Số giờ nắng trung bình tăng lên trong các tháng mùa khô từ 222h đến 272

h ( từ tháng 12 đến tháng 3) và vào mùa mưa, số giờ nắng trung bình giảm từ 195.4h (tháng 5) xuống 1621h (tháng 9) Số giờ nắng trung bình cả năm 2488.9h

e Nhiệt độ và độ ẩm không khí

Nhiệt độ khu vực tương đối cao, nhiệt độ trung bình năm là 27OC, cao nhất 37.9oC

(tháng 3/1980), thấp nhất 17.2oC ( tháng 12/1981) Các yếu tố khác như độ ẩm, lượng bốc hơi, mây …đều thuận lợi, hoàn toàn không ảnh hưởng đến đội tàu lưu thông trên luồng cũng như hoạt động trên cảng

Độ ẩm không khí thay đổi theo mùa, trong các tháng mùa mưa, độ ẩm trung bình

81.5%, có tháng 9 đạt tới 85% Trong mùa khô, độ ẩm bình quân 76%, có tháng chỉ

khoảng 70% (tháng 2,3) Trong ngày, độ ẩm không khí biến thiên nghịch với nhiệt

độ, thấp nhất khoảng 13÷ 14h, cao nhất vào lúc 7h sáng

4 Chế độ thủy hải văn

Cảng nằm trên sông Soài Rạp chịu ảnh hưởng chế độ bán nhật triều biển Đông,

biên độ dao động triều khoảng 3.5m Theo số liệu quan trắc được từ 1981_1988 tại

trạm Nhà Bè cách cảng khoảng 3 km về phía thượng lưu:

+ Mực nước lớn nhất (Hệ Hòn Dấu): +1.26m

+ Mực nước nhỏ nhất (Hệ Hòn Dấu): -2.58m

+ Mực nước trung bình (Hệ Hòn Dấu): +0.25m

+ Vận tốc tối đa khi triều dâng: 1.21m/s

+ Vận tốc trung bình khi triều dâng: 0.48m/s

+ Vận tốc tối đa khi triều rút: 2.22m/s

+Vận tốc trung bình khi triều rút: 0.74m/s

Do vị trí xây dựng cảng nằm sâu trong đất liền nên sóng ở trong sông Soài Rạp tại

vị trí xây dựng cảng là tương đối nhỏ Tại vị trí này, chiều cao sóng khoảng 0.5m

HỆ THỐNG GIAO THÔNG ĐƯỜNG THỦY

_ Đặc điểm chung của tuyến luồng để đến cảng: chiều dài luồng từ phao số “0”

Vũng Tàu vào cảng khoảng 68km, tuyến luồng Lòng Tàu phục vụ cho tàu trọng tải

tới 15.000DWT÷25.000DWT lưu thông hoàn toàn thuận lợi, an toàn trong thời gian

qua

Đến nay, tuyến luồng đang được khai thác theo thông báo hàng hải, toàn tuyến đạt

_8.5m (Hệ Hải đồ), chiều rộng luồng B = 150m Các đoạn cong mở rộng đạt 250m

Hệ thống báo hiệu đã được bố trí khá đầy đủ cho tàu biển 20.000DWT

÷25.000DWT lưu thông hai chiều

PHẦN B: QUY HOẠCH CẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG HỢP SỐ LIỆU

1.1 Dự báo lượng hàng thông qua cảng:

Tổng lượng hàng thông qua cảng trong năm là: 230000 TEU/năm tương ứng

Những đặc trưng chủ yếu về hàng hóa thông qua cảng gồm các loại thùng

container tiêu chuẩn 20 feet, 40 feet Trong đó :

+ Tỷ lệ container 40 feet dự tính ≈ 35 ÷ 40%; loại 20 feet từ 60 ÷65%

+ Tỷ lệ container đầy hàng tính mức trung bình cho toàn cảng 82,5 ÷ 85%,

trong đó container lạnh từ 2,5 ÷ 5%

+ Tỷ lệ container rỗng ≈ 15 ÷ 17,5%

1.2 Tàu đến cảng:

Tàu lớn nhất đến cảng được lựa chọn tính toán là container 25.000 DWT (tra

theo PIANIC ) tương ứng 32.400 tấn

Loại Chiều dài

Lmax(m)

Chiều rộng

Bmax(m)

Mớn đầy tải T(m)

Sức chở container(TEU)

CHƯƠNG 2: PHÂN CHIA KHU CẢNG VÀ LỰA CHỌN CÔNG

NGHỆ BỐC XẾP

2.1 Giải pháp công nghệ bốc xếp hàng hóa:

Container được đưa đến cảng bằng tàu 25.000DWT Có thể sử dụng cần trục

chuyên dụng kết hợp với cần trục tàu để bốc dỡ container từ tàu lên bến

2.1.1 Thông số kỹ thuật container 20 feet

• Trọng lượng bản thân : 2,2 T

• Dài : 6,065 m

• Rộng : 2,438 m

• Cao : 2,438 m

• Dung tích chứa: 29,9 m3

• Diện tích 1 Container tiêu chuẩn : 14,8 m2

2.1.2 Thông số kỹ thuật container 40 feet

• Trọng lượng bản thân : 4,4 T

• Dài : 12,13 m

• Rộng : 2,438 m

• Cao : 2,438 m

• Dung tích chứa : 59,8 m3

• Diện tích 1 container tiêu chuẩn : 19,6 m2

2.2 Sơ đồ công nghệ nhập – xuất hàng hóa.

Sơ đồ công nghệ bốc xếp của bến Container

KHU BẾN

CẦN TRỤC CONTAINER CHUYÊN DỤNG (SSG) 47.8

2,75 -18.20

MNTTK :-2.80

KHO CFS

XE NÂNG CONTAINER OMEGA 7ECH SP

KHU BÃI CONTAINER RỖNG

16 30

5 KHU LÀM HÀNG

20 25

30 23,47 +2.80

5 5 23,47 5 KHU BÃI CONTAINER

23,47 CẦN TRỤC XẾP CONTAINER TRÊN BÃI (RGT)

23,47

KHU CHẤT RÚT HÀNG TẠI KHO CFS 30 20

DẢI CÂY XANH KHU TRUNG CHUYỂN

20 23,47

KHO CFS KHO CFS ĐƯỜNG SAU BẾN

15 20 60

Công tác bốc xếp Container xuống tàu được thực hiện như sau:

Trên bến container cần cẩu SSG chuyên dụng sẽ cẩu Container từ tàu lên bờ

Trong khi bốc dỡ container, xe kéo và rơ moóc sẽ đứng dưới cần cẩu Container chuyên dụng tiếp nhận container vận chuyển vào khu bãi chứa hoặc chuyển thẳng

tới cho chủ hàng Tại bãi chứa container, các xe rơ moóc dừng lại dưới gầm cần

trục bánh lốp (RTG) hoặc bên cạnh xe nâng thủy lực, công tác xếp chồng container

được RTG và xe nâng thủy lực đảm nhận

Công tác xếp container trên bãi sẽ được thực hiện bằng hệ thống cần trục bốc

xếp container (RTG) và xe nâng thủy lực Một cặp xe kéo và rơ moóc sẽ được sử

dụng để chuyên chở các container cần được xắp xếp lại hoặïc khi thay đổi vị trí container từ vị trí này sang vị trí khác, từ chồng này sang chồng khác

¾ Công tác bốc xếp container lên tàu được thực hiện theo chiều ngược lại

2.3 Thiết bị bốc xếp ở trước tuyến bến :

Bốc xếp container sử dụng các cần trục SSG chuyên dụng loại FEEDER

SERVER Các thông số kỹ thuật chính của cần trục như sau:

• Sức nâng max : 40T

• Tầm với max : + Tính từ tâm ray phía biển : 35m

+ Tính từ tâm ray phía bờ : 16m

• Độ cao nâng :

+ Chiều cao nâng dưới khung chụp tính từ mặt đường ray : 27m

• Khung cẩu :

+ Chiều cao khoảng không dưới dầm ngang : 13,5m

+ Khoảng trống giữa các chân (theo phương dọc ray) : 17m

• Số bánh xe :

+ Phía bờ : 4 x 2 = 8

+ Số bánh xe chủ động phía bờ : 4

+ Số bánh xe chủ động phía biển : 4

• Tốc độ hoạt động :

+ Nâng hạ tải 40 T dưới khung chụp : 50 m/phút

+ Nâng hạ khung chụp không tải : 120m/phút

+ Tốc độ di chuyển xe tời đầy tải : 120m/phút

+ Tốc độ di chuyển xe tời không tải : 150m/phút

• Tải trọng :

+ Điều kiện làm việc chịu tác động của gió và lực quán tính

+ Tải trọng tối đa góc phía biển : 3000 KN

+ Tải trọng tối đa góc phía bờ : 3000 KN

• Tổng trọng lượng cần cẩu : 620 T

• Aùp lực lớn nhất của bánh xe

• Năng suất nâng hạ container : 40 Teu/giờ

• Chiều rộng lớn nhất của toàn bộ cần cẩu theo phương dọc ray : 24,8 m

• Chiều dài di chuyển cần cẩu : +/ - 150 m

• Nguồn điện : sử dụng điện bờ

+ Nguồn điện bờ xoay chiều : AC 15 kV +/ - 10%, 3 pha, 50 HZ+/-2%

2.4 Thiết bị bốc xếp trên bãi

2.4.1 Khung cẩu RTG

Bốc xếp container có hàng xuất nhập : Sử dụng thiết bị cẩu khung RTG

• Tải trọng nâng hàng : 40T

• Khẩu độ cổng trục : 23,47m

• Chiều cao nâng :19,07m

• Số bánh xe : 8 bánh (2 bánh trên mỗi chân)

• Tải trọng của bánh xe

- Có tải : 28.2T

- Không tải : 40m/phút

- Có tải : 17m/phút

• Tốc độ di chuyển xe con : 70m/phút

• Tốc độ di chuyển giàn cần trục : 90m/phút

2.4.2 Xe nâng container Omega 7ECH SP

• Sức nâng loại Container 20 ÷ 40 feet

• Chiều cao nâng max : 15,1 m

• Tốc độ nâng : 0,65 m/s

• Tốc độ di chuyển xe : 27 km/h

• Tốc độ di chuyển khi có hàng : 90 m/phút

2.4.3 Xe Nâng Điện

Sức nâng 1,6 - 2,5 tấn dùng nâng các kiện hàng trong container ở kho CFS

2.4.4 Xe đầu kéo chuyên dụng Tractor-Trailer tương đương xe tải H30

Đặc tính kỹ thuật của xe tải H30 như sau :

• Tải trọng trục bánh sau :12T

• Tải trọng trục bánh trước : 6T

• Trọng lượng 1 xe : 30T

• Bề rộng bánh sau : 0,6m

• Bề rộng bánh trước : 0,3m

• Chiều dài tiếp xúc : 0,2m

• Khoảng cách tim trục xe : 6m + 1,6m

• Khoảng cách tim bánh xe :1,9m

2.5 Tính toán số lượng thiết bị

2.5.1 Xác định số lượng cần trục SSG trên bến

3600.q

p

k T ck

=Trong đó

Pk : Năng lực bốc xếp của bến trong 1 giờ ( TEU/giờ )

q : Khối lượng một mã hàng, TEU

T ck :Chu kỳ làm việc của cần trục container chuyên dụng SSG :

Tk : Thời gian thực hiện các thao tác khác, Tk = 1 phút = 35 s

⇒ Chu kỳ làm việc của cần trục Container chuyên dụng là :

Tck = 24 + 12 + 17,5 + 10 + 5 + 14 + 35 = 117,5 s

Kết quả tính toán năng suất của cần trục container chuyên dụng

Loại container q (Teus) Tck (s) Pk (TEU/giờ)

2.5.1.2 Lượng hàng lớn nhất qua cảng trong một giờ

Theo mục VI -3/ trang 100_Sách “Quy hoạch cảng” , ta có :

Qh max : Lượng hàng lớn nhất qua cảng trong 1 giờ (TEU/giờ)

Qn : Lượng hàng qua cảng trong 1 năm là 230.000 TEU

Tỷ lệ container 40 feet dự tính 35% (80.500 TEU); loại 20 feet là 65%

(149.500 TEU)

Kkđ : Hệ số không đều của lượng hàng qua cảng trong 1 tháng

Tra bảng VI_3 Sách “Quy hoạch cảng” lấy với đặc trưng của nguồn hàng là:

Nguồn hàng trong và ngoài nước ( cơ sở hợp đồng lâu dài ) →Kkđ = 1,2

Tn : Thời gian khai thác của cảng trong một năm, Tn = 350 ( ngày)

tg : Thời gian làm việc thuần tuý trong 1 ca có kể đến sự không liên tục của công nghệ bốc xếp : tg = 7 ( giờ )

c =3 : Số ca làm việc trong 1 ngày

kb : Hệ số bến bận Theo sách “Quy hoạch cảng”, thì trong tính toán sơ bộ có

thể lấy Kb = 0,7 ÷ 0,85 – đối với tàu đi theo tuyến Chọn kbb = 0,7

Lượng hàng lớn nhất qua cảng trong 1 giờ (TEU/giờ)

9 Qhmax : Lượng hàng lớn nhất qua cảng trong 1 giờ (TEU/gjờ)

9 Pk : Năng lực bốc xếp của bến trong 1 giờ ( TEU/giờ ) Vậy ta chọn số cần trục SSG là : 2 chiếc

2.5.2 Số lượng các thiết bị bốc xếp và vận chuyển trên bãi

Theo số liệu lượng hàng hóa thông qua cảng, chỉ có 80% lượng container qua

bãi bao gồm cả container 20 feet và 40 feet Trong đó loại container 20 feet thông

qua bãi là 65% , loại container 40 feet là 35% Để thuận tiện cho tính toán, ta lấy

lượng hàng loại container 40 feet tính cho xe nâng container Omega 7ECH SP và

loại container 20 feet tính cho cần trục RTG Còn xe đầu kéo chuyên dụng

Tractor-Trailer tương đương xe tải H30 chỉ tính với lượng hàng vận chuyển vào bãi

Vậy lượng hàng thông qua bãi đối với từng loại thiết bị trên bãi

• Qn : Lượng hàng qua bãi trong năm (TEU/năm) : 119.600 TEU

• kkđ : Hệ số do lượng hàng đến không đều: kkđ = 1,2

Loại container Qn kkđ Tn tg c kb Qhmax

• Tn : Thời gian khai thác bãi trong năm, (ngày): 350 ngày

• c : Số ca làm việc trong ngày, (ca): 3 ca

• tg : Thời gian làm việc trong 1 ca , (giờ):7 giờ

• kbb : Hệ số xét đến thời gian bến bận: 0,7

max =

7,073350

2,1119600

m RTG = × × (TEU/giờ)

• q : Trọng lượng của RTG 1 lần nâng , (TEU)

• k0 : Hệ số sử dụng máy k0 = 0,7 (theo sách “Quy hoạch cảng”/ 465)

• tm : Chu kì 1 lần nâng của RTG

160

Vậy bến container cần 3 cần trục RTG

2.5.2.2 Số lượng xe nâng container Omega 7ECH SP trên bãi

Tính toán tương tự như tính số lượng RTG nhưng công suất xe nâng container

Omega 7ECH SP vì thời gian nâng hạ hàng tm lớn hơn

Kết quả tính toán số lượng xe nâng container Omega 7ECH SP

n = 1,148

Vậy bến container cần 2 xe nâng container Omega 7 ECH SP

2.5.2.3 Số lượng ôtô vận chuyển container vào bãi

Ở đây ta chỉ tính số lượng ôtô vận chuyển container vào bãi

Dự tính quãng đường chạy từ bến vào bãi hoặc từ bãi ra bến là 400 m

n =

xe

h P

Q (max)

• n : số xe tải chở container vào bãi

• Qh

max : lượng hàng qua bến trong 1 giờ

Lượng hàng qua bến trong 1 giờ :

max : Lượng hàng thiết kế qua bến trong 1 giờ (TEU/giờ)

ƒ Qn : Lượng hàng thiết kế qua bến trong năm (TEU/năm)

ƒ kkđ : Hệ số do lượng hàng đến không đều, kkđ = 1,2

ƒ Tn : Số ngày cảng hoạt động trong năm, Tn = 350 ngày

ƒ c : Số ca làm việc trong ngày, c = 3 ca

ƒ tg: Thời gian thuần túy để làm công việc bốc xếp của 1 tuyến bốc xếp

/ 1 ca, tg = 7 giờ

ƒ kbb : Hệ số bận của bến, kbb = 0,7

Bảng tính Qh

max (TEU/giờ) Loại

container (TEU) Qn kkd T (ngày)n C (ca) t(ngày)g kbb Q

h max

ƒ q : Trọng lượng 1 lần xe chở

ƒ k0 : Hệ số sử dụng máy, k0 = 0,7 (theo sách “Quy hoạch cảng”/ 465)

ƒ tm : Chu kì một lần chở của xe (phút)

tm = 1,5×Σti

9 t1 : Thời gian đợi lấy hàng ở bến , t1 = 1,94 phút

9 t2 : Thời gian xe chạy về bãi và trở ra bến với quãng đường S , vận tốc xe là 15km/h

Vxe

S = 2× 4001000

1560

× = 3,2 phút

™ t3 : Thời gian chờ RTG hoặc xe nâng container Omega 7 ECH SP lấy hàng , t3 = 5,25 phút

⇒ tm = 1,5 x ( 1,94 + 3,2 + 5,25 ) = 15,585 phút

Kết quả tính số lượng xe container H30 chuyển hàng vào bãi

Loại container Qhmax

Chọn 14 chiếc ôtô H30

CHƯƠNG 3: SỐ LƯỢNG BẾN VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN

CỦA BẾN

3.1 Tính toán số lượng bến

Tính toán số lượng bến theo công thức sau :

30 .

Q th N

tt ngd bb

=

Trong đó :

• Nb : Số lượng bến

• Qth : Lượng hàng tính toán trong tháng cao điểm ( TEU )

• Pth : Khả năng thông qua của bến trong một tháng (TEU/tháng )

• Pngđ : Khả năng thông qua của bến trong một ngày đêm (TEU/ ngđ)

• Ktt : Hệ số sử dụng thời gian làm việc của bến do thời tiết Ktt = 0,65÷0,95

m

=

Trong đó :

ƒ Qn : Lượng hàng qua cảng trong một năm, (TEU/năm)

ƒ Kkd : Hệ số không đều của nguồn hàng tháng, ta có : Kkd = 1,2

ƒ mn : Số tháng khai thác của cảng trong một năm, ta có : mn = 12 tháng

24.Dr

P ngd =t bx t p

+

Trong đó :

• Dr : Lượng hàng tính toán của tàu, ta có : Dr = 25.000 (DWT) = 1.380 (TEU)

• tbx : thời gian bốc xếp hàng cho 1 tàu ( giờ )

Dr t

- c = 3 : Số ca làm việc trong 1 ngày

- nt = 2 : Số tuyến bốc xếp trên bến bằng số cần trục bốc xếp trên bến

- Pkp : Khả năng bốc xếp của cảng trong một ca, (TEU/ca) Được xác định theo công thức sau :

- λ : Hệ số ảnh hưởng do hoạt động các hoạt động công nghệ 1

λ = ( 0,81 ÷0,9) Ta chọn λ = 0,9 1

- λ : Hệ số giảm hiệu suất bốc xếp do ảnh hưởng của tuyến bốc xếp 2gần nhau, lấy λ = 0,95 2

-tp : Thời gian thực hiện các thao tác phụ khi làm hàng

Tra theo bảng phụ lục VII, bảng 3_ Sách QTTKCNCB cho tàu 25.000DWT đi viễn dương và ven biển xa, ta có:

+ Làm thủ tục cập tàu : 1giờ

+ Mở nắp hầm tàu : 0,5 giờ + Neo dắt : 0,5 giờ ⇒ tp = 1 + 0,5 + 0,5 = 2 giờ

Bảng tính số lượng bến

Loại

20 feet 14.950 897 29,338 205,336 43,897 19,567 959,615 0,751

40 feet 8.050 483 58,776 410,732 87,794 5,268 2 1545,188 0,243 0,994

Do vậy ta chọn số bến là 1 bến

3.2 Xác định kích thước khu bến

3.2.1 Các thông số kích thước cơ bản của tàu tính toán

Tàu tính toán lớn nhất là tàu chở container 25.000DWT có các thông số cơ bản sau:

- Chiều dài giữa hai đường vuông góc : LPP = 196 m

3.2.2 Xác định mực nước tính toán

Mặt cắt ngang bến Mực nước cao thiết kế (MNCTK) : +1,26 m ( Hệ cao độ Hòn Dấu)

Mực nước thấp thiết kế (MNTTK) : -2,58 m ( Hệ cao độ Hòn Dấu)

Mực nước trung bình: : + 0,25 m ( Hệ cao độ Hòn Dấu)

3.2.3 Cao trình đỉnh bến

Xác định theo “ Quy trình thiết kế công nghệ cảng biển”

Cao trình đỉnh bến được xác định theo hai Tiêu chuẩn : Tiêu chuẩn cơ bản và

Tiêu chuẩn kiểm tra

Theo tiêu chuẩn cơ bản

Cao trình đỉnh bến được xác định theo tiêu chuẩn cơ bản nhằm đảm bảo cho tàu

đậu và làm công tác bốc xếp ở bến được thuận tiện khi mực nước trong khu nước

của cảng trung bình

∇ Đỉnh(CB) = H50% + a

Trong đó :

a : độ vượt cao được tra bảng 27 trang 65 “Quy thiết kế công nghệ cảng

H50% : mực nuớc đảm bảo suất 50%

Dựa vào bảng số liệu thủy văn ứng với P = 50% Lấy với đường tần suất mực

nước giờ H50% = Htb = =0,25 m (Hệ cao độ Hải Đồ )

Suy ra :

∇ Đỉnh(CB) = H50% + a = +0,25 + 2 = + 2,25 m (Hệ cao độ Hòn Dấu)

Theo tiêu chuẩn kiểm tra

Cao trình đỉnh bến được xác định theo tiêu chuẩn kiểm tra là nhằm đảm bảo cho

khu đất của bến không bị ngập

∇ Đỉnh (KT) = H1% + a

¾ a : độ vượt cao được tra bảng 27 trang 65 “Quy thiết kế công nghệ cảng

biển”, ứng với biển có triều ⇒ a = 1 m

¾ H1% : mực nuớc đảm bảo suất 1% H1% = Hcao nhat = +1,26 m

Dựa vào bảng số liệu thủy văn ứng với p = 1%, lấy với đường tần suất mực nước

giờ H1% = + 1,26 m (Hệ cao độ Hải Đồ )

Suy ra :

∇ Đỉnh(KT) = H1% + a = +1,26 + 1 = + 2,26 m (Hệ cao độ Hòn Dấu)

Ta có :

∇ Đỉnh = Max [ ∇ Đỉnh(CB) ; ∇ Đỉnh(KT) ] = + 2,26 m

Vậy cao trình đỉnh bến chọn là : + 2,3 m (Hệ cao độ Hòn Dấu)

3.2.4 Cao trình đáy bến

3.2 4.1 Độ sâu thiết kế (H 0 )

Tính toán theo Tiêu Chuẩn Thiết Kế Công Trình Bến Cảng Biển “22 TCN 207-92”

Độ sâu chạy tàu :

Hct = T + Z1 + Z2 + Z3 + Z0 Trong đó:

• T : Mớn nước của tàu tính toán (m)

• Z1 : Dự phòng chạy tàu tối thiểu (đảm bảo an toàn và độ lái tốt của tàu khi

chuyển động), (m)

Theo bảng 3 trang 10 “22 TCN 207-92” ⇒Z1 = 0,03.Tc (đất đáy là bùn)

• Z2 : Độ dự phòng do sóng, (m)

Do sóng không đáng kể (theo số liệu đầu vào) ⇒Z2 = 0 m

• 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 nước tĩnh (m)

Do sử dụng tàu lai dắt khi cập bến ⇒ Z3 = 0 m

• Z0 : Dự phòng do nghiêng lệch của tàu do xếp hàng hóa lên tàu không đều,

do hàng hoá bị xê dịch … (m)

Theo bảng 6 trang 12 - “22 TCN 207-92” ⇒Z0 = 0,026.BT (tàu Container)

Với BT là chiều rộng tàu tính toán

Độ sâu thiết kế :

H0 = Hct + Z4

• Z4 : độ sâu dự phòng do sa bồi (m) Z4 = 0,4 m

• Hct : độ sâu chạy tàu (m)

Độ sâu thiết kế (H 0 )

• Ho : Độ sâu thiết kế luồng, (m)

Vậy cao trình đáy bến của bến 25.000 DWT

∇ Đáy = -2,58 – 12,4 = -14,98 m (Hệ cao độ Hòn Dấu)

Chọn ∇ Đáy = -15 m

3.2.5 Cấp công trình bến

Chiều cao bến :

H = +2,3 – (-15) = 17,3 m < 20 m

Theo điều 2.3 – Tiêu chuẩn ngành “Công trình bến cảng biển – Tiêu chuẩn thiết kế

22 TCN 207 – 92” Công trình bến được thiết kế là công trình cấp III

3.2.6 Chiều dài bến, chiều rộng bến, cầu dẫn và định vị tuyến bến

3.2.6.1 Xác định chiều dài, chiều rộng cầu tàu chính

Xác định chiều dài bến :

Chiều dài cầu tàu :

Lb = LT + d Trong đó :

¾ LT : Chiều dài lớn nhất của tàu tính toán, m

¾ d : Khoảng cách cần thiết giữa hai tàu để tàu có thể ra vào bến trong khi các

bến lân cận vẫn có tàu đỗ, tra bảng 8/trang16 - “22 TCN 207- 92”

Tàu 25.000 DWT có chiều dài Lt = 216 m ⇒ d = 25 m

Ư Lb = 216 + 25 = 241 m Chọn chiều dài bến: Lb = 242 m

Xác định chiều rộng bến :

Bb = a + b + c

Trong đó:

a: khoảng cách an toàn từ mép ngoài bến đến chân cần trục, a= 1 ÷ 2,75 m

b: khoảng cách hai chân cần trục SSG b= 18m

c: khoảng cách cho các xe công tác

Bến liền bờ:

Bb = 2,5 + 18 + 10,5 = 31 m

⇒ Chiều rộng bến : Bb = 31 m

Bến xa bờ:

Bb = 2,5 + 18 + 14,5 = 35 m

3.2.6.2 Xác định chiều dài, chiều rộng cầu dẫn

- Chiều dài cầu dẫn

Do bố trí tuyến bến trùng với mép tuyến bến hiện hữu nên bến được đưa

ra ngoài, do đó chiều dài cầu dẫn được xác định :

Lcd = 46 m

- Chiều rộng mỗi cầu dẫn

Chiều rộng cầu dẫn phụ thuộc vào các phương tiện di chuyển trên bến

bãi, số làn xe lưu thông trên bến, cầu dẫn …

Bcd = 14.5 m

3.3 Khu nước của cảng

3.3.1 Kích thước vũng bốc xếp

Theo Giáo Trình Quy Hoạch Cảng, diện tích của vũng bốc xếp được tính theo

công thức:

S = B + ΔB L

Trong đó :

˜ S : diện tích vũng bốc xếp, (m2)

˜ BT : chiều rộng tàu tính toán, (m)

˜ ΔB : khoảng cách an toàn giữa các tàu theo chiều rộng, ΔB = 1,5BT , (m)

˜ Lb : chiều dài bến, (m)

Kết quả tính toán kích thước vũng bốc xếp

29,5 44,25 267 27.568 Chọn S = 28.000 m2

3.3.2 Vũng chờ tàu

Vũng chờ đợi tàu để tàu đỗ tạm thời chờ đợi vào bến khi bến còn bận hoặc sau

khi bốc xếp xong, tàu ra khỏi bến cần đỗ lại làm một số thủ tục hoặc do thời tiết

xấu tàu cũng cần đỗ lại chờ đợi cho đến khi tàu có thể rời bến một cách an toàn:

Được tính toán tuỳ thuộc vào phương pháp thả neo khi đỗ của tàu, chọn phương án

tàu đỗ hai điểm neo

Theo Giáo Trình Quy Hoạch Cảng_Trang 120, công thức tính diện tích vũng chờ

˜ S: diện tích vũng chờ tàu, (m2)

˜ n : số tàu đồng thời chờ đợi trên vũng chờ tàu (lấy tròn số)

t n

d n

G T

t k Q n

Qn: lượng hàng bốc xếp trong năm của cảng, (TEU)

k: hệ số không đồng đều của lượng hàng

tđ: thời gian đỗ của 1 tàu trên vũng, (ngày)

Tn: thời gian khai thác của cảng trong năm, (ngày)

Gt : trọng tải một tàu tính toán đỗ trên vũng, cỡ tàu trọng tải 25.000 DWT= 1.380

TEU

Ω : diện tích của một bến vũng đợi tàu, Ω = ×π R2 = ×π (L T +5 )H 2, (m2)

˜ LT : chiều dài tàu tính toán, (m)

˜ H : chiều sâu khu nước ở nơi thả neo, (m)

Kết quả tính toán vũng chờ tàu

S = 273.397 Chọn S = 280.000 m2

3.3.3 Kích thước vũng quay tàu

Để đảm bảo cho tàu quay trở được trong sông trước khi ra vào cảng hoặc sau khi

rời cảng an toàn, trên khu nước gần bến cần có 1 vũng quay tàu với độ sâu và

chiều rộng cần thiết Với tàu trọng tải 25.000DWT, việc quay tàu cần có sự trợ

giúp của tàu kéo

Theo Giáo Trình Quy Hoạch Cảng_ Trang 122, ta có :

Dqv = 2 Lt = 2 ×216 = 432 m

Chọn giá trị D qv = 450 m

3.3.4 Kích thước luồng tàu vào cảng

Vị trí cảng nằm ngay trên tuyến luồng tàu biển từ Vũng Tàu – theo sông Ngã

Bảy – Lòng Tàu vào sông Đồng Nai (chiều dài luồng từ cửa Vũng Tàu đến cảng ≈

79 km) Đây là tuyến luồng quốc gia, cũng là tuyến vận tải chính phục vụ lưu thông

cho toàn bộ tàu biển ra vào các cảng TP.Hồ chí Minh, hiện đang được khai thác

đảm bảo cho các tàu đến 15.000 DWT hành thủy thường xuyên và tận dụng mực

nước triều cao > +3,0m trở lên để đưa tàu 25.000 ÷ 30.000 DWT ra vào các cảng

một cách an toàn

3.3.5 Chiều dài đường hãm tàu

Khi vào gần cảng, tàu chạy với tốc độ giảm dần cho tới khi vào vũng nước quay

tàu vận tốc v = 0 Chiều dài vùng nước cần thiết để quay tàu còn gọi là chiều dài

đường hãm tàu

Theo “Giáo Trình Quy Hoạch Cảng” _Trang 122, ta có :

Chiều dài đường hãm tàu = (3 ÷ 5)Lt

L h = 4L t = 4 × 216 = 864 m

Chọn Lh = 870 m

3.4 Xác định kích thước kho bãi

3.4.1 Nhu cầu về bãi xuất nhập chứa container

Hàng container qua bãi, giả thiết 80% (147.200 TEU/năm) hàng container nguyên lưu bãi, còn 20% (36.800 TEU/năm) container nguyên qua kho CFS

Trong hàng container nguyên lưu bãi giả thiết có 80% hàng container nhập (117.760 TEU/năm), 20% lượng hàng container xuất khẩu (29.440 TEU/năm)

Theo Sách Cảng Chuyên Dụng _ Tác giả Trần Minh Quang_ Trang 97 tính

diện tích bãi container theo công thức sau:

m r

F t C

• Ci : số lượng container tính theo TEU cho từng loại

• F : diện tích cần thiết cho 1 TEU kể cả đường đi lại của thiết bị, (m2)

• r : tỉ số giữa chiều cao chất cao trung bình và chiều cao chất cao danh nghĩa,

r = 0,6 ÷ 0,9

• mi: hệ số diện tích sử dụng trung bình, mi = 0,65÷ 0,7

Nhu cầu diện tích bãi chứa container

Bãi (TEU) Ci (ngày) td F (m2) r(m) mi S (m2)

Chọn diện tích bãi chứa Container: 60.000 m2

3.4.2 Nhu cầu về kho container rỗng

Thời gian lưu bãi đối với container rỗng tương đối dài, giả thiết lấy lượng hàng

container rỗng bằng 50% lượng container qua kho CFS Container rỗng (18.400

TEU/năm) bao gồm cả contianer 20 feet ( chiếm 65%) và 40 feet (chiếm 35%)

được xếp tạm thời vào bãi container rỗng với số lần luân chuyển khoảng 15 lần

trong một năm và được xếp theo 5 tầng Như vậy, số ô container rỗng yêu cầu

được tính với giai đoạn hoàn chỉnh là :

c i

d i

n m

t C N

×

×

×

= 365

• n : số ô xếp container rỗng (hỏng), ô

• Ci : số lượng container rỗng qua bãi trong năm, TEU

• td : thời gian trung bình container lưu bãi, ngày

• mi : hệ số diện tích sử dụng trung bình, mi = 0,65 ÷ 0,7

• nc : số chồng container xếp trong 1 ô, chồng

S = Sc x N

• S: diện tích bãi container rỗng (hỏng), (m2)

• Sc: diện tích 1 container 20 feet và 40 feet tiêu chuẩn, (m2)

Kết quả tính diện tích bãi container rỗng

Ta phải bố trí thêm khoảng cách giữa các hàng container nên diện tích đất cho

bãi container rỗng là 4.500 m2

3.4.3 Nhu cầu về nhà xử lý container (CFS)

Theo sách Giáo Trình Quy Hoạch Cảng_ Trang 333, tổng diện tích khu CFS trong

cảng được tính theo công thức:

Skho =

f

k

k q

E

• Skho: diện tích kho CFS, (m2 )

• q : tải trọng khai thác nền kho, (T/m2)

• kf : hệ số sử dụng diện tích hữu ích của kho, được tra ở bảng trang 334 “Giáo

Trình Quy Hoạch Cảng” _ phụ thuộc vào nhóm hàng và chiều rộng kho, kf = 0,6

• Ek : sức chứa kho, Ek =

n

k q k n

T

t k

Q × ×

(T)

• Qkn : lượng hàng qua kho trong năm, Qk

n = 36.800 (TEU/năm) ≈ 515.200 (T/năm)

• kq : hệ số không đều của lượng hàng trong năm, được xác định trên cơ sở

thăm dò kinh tế kỹ thuật về nguồn hàng và lượng hàng Theo Giáo Trình Quy

Hoạch Cảng_Trang 324 => kq = 1,5 ÷ 2,5 , lấy kq = 2

• tk : thời gian lưu kho, (ngày)

• Tn : thời gian khai thác trong năm của kho, (ngày)

Kết quả tính diện tích kho CFS

Q k

n k q t k T n q k f S kho

515.200 2 6 350 4 0,6 7.360

Diện tích cần thiết để xây dựng kho phải cộng thêm phần diện tích do các kết

cấu xây dựng (tường, cột …)

Sxây dựng = 1,1× Skho = 1,1× 7360 = 8.096(m2)

Do đó, chọn diện tích xây dựng kho là 8.100m2 Chia làm 3 kho

Chọn kích thước kho: L × B = 75 ×36 (m)

• Chiều cao kho: H = 6m, tính từ sàn kho đến mép dưới kết cấu chịu lực của

mái kho

• Bề dày sàn: 1,4m

• Số cửa kho bố trí phụ thuộc vào chiều dài kho, Giáo Trình Quy Hoạch Cảng_

Tra bảng XI - 7_ Trang 337 : Lkho = 72 m ⇒ số cửa cho mỗi kho là : 5 cửa

CHƯƠNG 4: QUY HOẠCH MẶT BẰNG CẢNG VÀ LỰA CHỌN

PHƯƠNG ÁN:

4.1 Phương án 01:

Mặt bằng cảng cần bố trí sao cho đảm bảo các yêu cầu về khu nước và khu đất

CTĐB = +2,3 m (Hệ cao độ Hòn Dấu)

CĐĐB = -15,0m (Hệ cao độ Hòn Dấu)

Mặt bằng cảng có thể bố trí như sau :

ƒ Khu vực dưới nước : Trong phạm vi khu nước của cảng, bố trí xây dựng cầu

tàu tiếp nhận tàu container 25.000 DWT dài 240 m, rộng 31 m dạng bến thẳng

Trên bến bố trí 2 cần trục SSG với năng lực thông qua bến đạt khoảng 230.000

TEU/năm

ƒ Khu vực trên bờ : Khu vực trên bờ có diện tích lớn được quy hoạch thành

khu vực đường nội bộ và bãi chứa hàng xuất/nhập phù hợp tổng mặt bằng chung

toàn cảng, lưu giữ container xuất nhập với năng lực hàng hóa hàng hóa thông qua

bãi đạt 193.200 TEU/năm, lượng hàng còn lại ( 36.800 TEU/năm ) và lượng container chất rút tại bãi, kho Quy hoạch mặt bằng khu vực trên bờ được thực hiện

như sau

Dọc theo tuyến kè bờ là đường sau cầu rộng 20 m , tiếp đến là khu bãi chứa

container xuất/ nhập sử dụng thiết bị RTG (cẩu khung chuyên dùng bốc xếp

container trong bãi) xếp được 5 hàng ngang + 1 luồng xe chở nay hàng, sức nâng

Qmax = 50T xếp được 4 tầng container (4 + 1) kế hợp với xe nâng container Omega

7ECH SP và đầu kéo, rơmooc 20’, 40’ vận tải container từ cầu tàu vào khu bãi

Dọc ranh giới khu đất phía thượng lưu (tiếp giáp tuyến đường điện cao thế và nối ra

bến) Bố trí 1 trạm biến áp (đặt tại góc khu bãi phía trong bãi) để cấp điện cho cầu

tàu và bãi sau cầu ( với tổng dung lượng khoang 3.500 KVA), ngoài ra còn có thể

bố trí đấu nối với trạm phát điện bằng dầu để sử dụng khi trạm có sự cố Trong bãi

bố trí các cột đèn pha cao 24m chiếu sáng cho toàn bãi

4.1 Phương án 02:

ƒ Khu vực dưới nước: Bố trí bến xa bờ, có cầu đãn dài 46 m để tận dụng khu nước

sâu, giảm hoạt động nạo vét duy tu hàng năm Khu bến rộng 36 m, bố trí cần

trục như phươg án 1,

ƒ Khu vực trên bờ: bố trí như phương án 1 nhưng các kho container quay ngang

theo hướng bến, thuận tiện cho công tác bốc xếp

4.3 so sánh chọn phương án:

theo trình bày ở trên thì ta thấy chọn phương án 2 là hợp lí:

tận dụng được khu nước, không phải nạo vét nhiều

Bãi chứa hợp lí hơn, thuận tiện cho các xe rơ móc hoạt động trên bãi

Bề rộng bến lớn hơn dễ cho các xe hoạt động trên bến

PHẦN C : THIẾT KẾ KỸ THUẬT

BẾN TÀU CONTAINER 30.000 DWT

CHƯƠNG I : SỐ LIỆU ĐẦU VÀO VÀ CÁC GIẢI PHÁP KẾT

CẤU

1.1 Số liệu đầu vào

1.1.1 Điều kiện tự nhiên

Đã được đề cập đến trong phần Quy Hoạch – Chương 2

1.1.2 Số liệu về tàu tính toán

Tàu tính toán lớn nhất là tàu chở container 25.000DWT có các thông số cơ bản

sau:

Trọng tải tàu : D = 25.000 DWT

Lượng chiếm nước toàn tải Ws = 32.400 T

Chiều dài tàu : LT = 216,0 m

Chiều dài giữa hai đường vuông góc : LPP = 196 m

Chiều rộng tàu : BT = 29,5 m

Chiều cao mạn tàu : HT = 16 m

Mớn nước đầy tải : Tc = 10,9 m

Mớn nước không tải : To = 6,5 m

1.1.3 Các kích thước cơ bản của bến

Thông số tính toán của bến

Cao trình đỉnh

(m)

Cao trình đáy (m)

Chiều dài bến (m)

Chiều rộng bến (m)

1.1.4 Tải trọng tác dụng lên công trình bến

Tải trọng tính toán trên bến bao gồm các tải trọng tính toán gây bởi các thiết

bị hoạt động trên bến:

• Tải trọng do cần trục trên bến SSG

• Xe bốc xếp container chuyên dụng sức nâng 40T

• Đoàn xe ôtô H30, áp lực trục bánh xe 12T

• Tải trọng hàng hoá trên bến phân bố đều

• Tải trọng tàu khai thác tác dụng lên bến: tải trọng va tàu, tải trọng neo tàu

(gió tốc độ đảm bảo gió nhỏ hơn cấp 7 là 17 m/s ), tải trọng tựa tàu

• Tải trọng do sóng và dòng chảy

1.1.4.1 Tải trọng do hàng hóa và thiết bị

1.1.4.1.1 Tải trọng hàng hóa

- Dải mép cầu rộng 2, 5 m : q = 2,00 T/m2

- Mặt cầu phía trong : q = 4,00 T/m2

1.1.4.1.2 Tải trọng do cần trục

Cần trục chuyên dùng bốc xếp container SSG chạy trên ray sức nâng Q = 50T

- Khoảng cách giữa hai ray : 18m(theo phương ngang bến)

- Khoảng cách giữa hai chân : 17m (theo phương dọc bến)

- Tải trọng bản thân cần trục : 530 T

- Áp lực lớn nhất lên một chân khi cẩu : 250 T

- Áp lực lớn nhất lên một bánh xe khi cẩu : 31,2 T

- Số bánh xe trong một chân : 8 bánh

- Khoảng cách giữa các bánh xe trong 01 chân cẩu được thể hiện như hình vẽ

dưới đây :

Sơ đồ bánh xe của 01 chân cẩu

- Tải trọng max tác dụng lên 01 bánh xe, vị trí Trolley phía sông :

- Tải trọng tác dụng dọc ray : 46,8 T

1.1.4.1.3 Tải trọng do xe nâng container chuyên dùng:

- Khoảng cách từ trục trước đến trục sau : 5,7 m

- Khoảng cách mép hai lốp trong 01 cụm bánh xe trước : 0,11 m

- Số lượng bánh xe trục trước – trục sau : 4-2 bánh

- Sơ đồ cần trục :

Tải trọng tác dụng lên cầu tàu :

- Sơ đồ xe H30

1.2 Thiết kế sơ bộ cho các phương án kết cấu

Dạng công trình bến bệ cọc cao đài mềm có bản mặt cầu, hệ dầm ngang,

dầm dọc, trên nền cọc BTDUL D700 - 480 mm, dày 110 mm, dài 40m, của công ty

bê tông Phan Vũ Đơng Nai

Cầu tàu gồm 4 phân đoạn với chiều dài một phân đoạn là Lpđ = 60,5 m Cầu

dẫn dài 46 m dạng bệ cọc cao bằng BTDUL D400-240, có bản mặt cầu, hệ dầm

ngang, dầm dọc, dầm xiên trên nền cọc BTDUL, tiết diện 600x800mm

1.2.1 Nền cọc

a) Cầu chính :

- Theo phương ngang bố trí 9 hàng cọc gồm 7 hàng cọc thẳng, 2 hàng cọc

xiên chụm tại hai chân cần trục là hàng thứ 2 và thứ 5tính từ ngoài mép bến

vào Khoảng cách giữa các cọc là: 150-450-450-450-450-450-450-450

- Theo phương dọc: bố trí 12 hàng cọc, khoảng cách giữa các cọc là

11x530cm

- Tổng số cọc của một phân đoạn là 11x12 = 132 cọc Có 84 cọc đóng thẳng

và 48 cọc đóng xiên 1:10

=> Tổng số cọc cho 4 phân đoạn là 528 cọc

b) Cầu dẫn : dài 46m

- theo phương dọc: bố trí 4 hàng cọc, khoảng cách hai cọc là 4,5 m

- theo phương ngang: bố trí 10 hàng cọc gồm:

ƒ Hàng cọc sát cầu chính có 4 cọc, khoảng cách cọc: 450-450-450-500

ƒ Hàng cọc sát bờ có 5 cọc, khoảng cách các cọc: 500-450-450-450-500

ƒ 9 hàng cọc còn lại khoảng cách là: 450-450-450

1.2.2 Hệ thống dầm

a) Cầu chính :

- Dầm ngang : bxh = 100×150 cm, M300, dài 35m được bố trí 12 dầm cho

mỗi phân đoạn => tổng số dầm ngang 48 dầm

- Dầm dọc dưới ray cần trục : bxh = 100×150 cm, M300, dài 60,5m bố trí hai

dầm cho mỗi phân đoạn, tổng số dầm 4x2=8 dầm

- Dầm dọc không dưới ray cần trục : bxh = 100×120 cm, M300, dài 60,5m

được bố trí 7 dầm cho mỗi phân đoạn Tổng số dầm 28 dầm

b) Cầu dẫn :

- Dầm ngang : b×h = 60x80 cm, M300, bố trí 10 dầm cho mỗi phân đoạn

ƒ Dầm sát cầu chính dài 19,5m

ƒ Dầm sát bờ dài 24,5m

ƒ Các dầm còn lại dài 14,5m

=> tổng số dầm cho cả hai cầu là 20 dầm

- Dầm dọc : b×h = 60x80cm, M300, bố trí 4 dầm dài 46m

=> tổng số dầm cho cả hai cầu là 8 dầm

- Dầm xiên : b×h = 60×80 cm, bố trí tất cả 5 dầm cho bến

1.2.3 Bản mặt cầu của cầu chính và cầu dẫn

- Bản mặt cầu cầu chính bằng BTCT M300 dày 40 cm Chính giữa mỗi ô bản có

bố trí ống thông hơi bằng sắt trang kẽm D60 mm Trên mặt cầu có trải lớp bê tông

nhựa nóng hạt mịn dày 5cm

- Bản mặt cầu cầu dẫn bằng BTCT M300 dày 30 cm Chính giữa mỗi ô bản có

bố trí ống thông hơi bằng sắt trang kẽm D60 mm Trên mặt cầu có trải lớp bê tông

nhựa nóng hạt mịn dày 5cm Cạnh bản mặt cầu tiếp giáp với cầu chính và tiếp giáp

với kè sau cầu được viền thép hình L100x10

1.2.4 Bản tựa tàu, gờ chắn xe, hào công nghệ, hố cấp điện cần trục

- Bản tựa tàu bằng BTCT M300 dày 30 cm, cao 3 m tính từ cao trình mặt cầu, dài

suốt chiều dài bến

- Gờ chắn xe bằng BTCT M300 đá 1×2 được đổ tại chỗ, có tiết diện hình thang

cao 30cm, đáy lớn rộng 30cm, đáy nhỏ rộng 20 cm

- Hào công nghệ : Bố trí hào công nghệ bằng BTCT M300 đá 1×2, chạy dọc

phía ngoài dầm cần trục phía sông Kích thước thông thủy hàp công nghệ 60×70

cm Chiều dày bản đáy hào 30cm, chiều dày thành hào 30cm, miệng hào được viền

thép L100×10 Nắp hào bằng BTCT M300 đá 1×2 có kích thước L×B = 100×78

cm, dày 10 cm, nắp hào được viền thép hình L90×10 Trên hào công nghệ có bố trí

các hố cấp điện cho cần trục và họng cấp nước cứu hỏa và họng cấp nước sinh

hoạt

- Hố cấp điện cần trục : Mỗi phân đoạn bố trí 1 hố cấp điện cần trục bằng BTCT

M300 đá 1×2 Kích thước mặt bằng lòng hố cấp điện L×B = 200×145cm, cao 120

cm (tính từ đáy lòng hào tới mặt cầu) Miệng hố được viền thép hình

L200×125×11 Nắp hố có kích thước L×B×H = 222×167×19 mm, bằng thép hình

L180×110×10 và thép tấm dày 10 mm

- Vòi voi: rộng băng dầm ngang, cao 1m

1.2.5 Đặc trưng vật liệu

¾ Dầm, bản BTCT

Bê tông sử dụng cho dầm, bản M 300 có các đặc trưng vật liệu sau ( tra TCVN

4116- 1985) :

Mô đun đàn hồi : E = 2,9 ×106 T/m2

Trọng lượng riêng : G = 2,5 T/m3

¾ Cọc ống BTCT dự ứng lực

Cọc ống BTCT dự ứng lực sử dụng cho công trình theo cataloge của nhà sản xuất

và phải tuân thủ theo tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN 7888-2008 : bê tông ly tâm ứng

lực trước

Bê tông cọc mác M600 :

E = 2,85×106 T/m2 (dưỡng hộ bằng hơi nước)

Các đặc trưng kỹ thuật của cọc ống BTCT dự ứng lực sử dụng cho công trình

- Cọc D700 – 480 mm loại C :

+ Tải trọng dọc trục tối thiểu : 353,2 Tấn

- Cọc D400 – 240 mm :

+ Mô men uốn nứt tối thiểu : Mcn = 7,36 T.m

+ Tải trọng dọc trục tối thiểu : 117,7 Tấn

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG DO TÀU

LÊN CÔNG TRÌNH Tải trọng do tàu tác dụng lên bến

N/x : Theo “22 TCN 222 – 95”, do lượng rẽ nước tính toán Ws = 32.400T <

50.000 T nên lực do các dây neo dọc ở mũi tàu hoặc đuôi tàu truyền lên các bích neo đầu bến không xét đến ( không kể đến lực ngang )

2.1 Lực neo tàu

Tính theo Tiêu chuẩn 22TCN 222_95, trang 68 Chiều cao sóng trên sông Sài

Gòn tương đối nhỏ (khoảng 0,5m), sóng lại có hướng từ ngoài vào bờ, tác dụng của sóng có xu hướng làm giảm lực neo tàu Do chưa có đầy đủ thông số về sóng khu vực này nên bỏ qua tác dụng do sóng khi tính toán lực neo tàu mà chỉ xét đến ảnh hưởng của gió và dòng chảy

™ Tải trọng do gió :( chỉ tính toán cho việc khai thác bình thường ở cảng),

v gió = 17 m/s

Thành phần ngang Wq (KN) của lực do gió tác động lên tàu được xác định theo công thức sau : trang 65/ 22TCN222-95

Wq = 73,6×10-5 ×Aq ×Vq2 ×ξq (KN) Trong đó :

• Vq : thành phần ngang của tốc độ gió tính toán, 17(m/s)

• Aq: diện tích chắn gió theo phương ngang, m2

, phụ lục 3 trang 101

( có xét đến sự cản gió của container chất trên mặt boong)

LT : chiều dài lớn nhất của tàu tính toán, (m) Lt = 216m

• ξq : hệ số phụ thuộc vào kích thước nằm ngang lớn nhất của mặt cản gió theo

hướng ngang.Tra bảng 26/trang 66– “22TCN 222-95”, ta có :

ξq = 0,50

Tải trọng do dòng chảy Thành phần ngang Qw (KN) của lực do dòng chảy tác động lên tàu được xác định theo công thức sau, trang 66, 22TCN 222-95 :

Qω = 0,59×A1×V12 (KN)

Trong đó :

• A1 : diện tích cản nước theo phương ngang của tàu, (m2)

A1 = T × LT

Với T là mớn nước của tàu

• V1 : thành phần ngang của lưu tốc dòng chảy tính toán, (m/s)

β α

Sv

Sq Sn

S

Tải trọng tác dụng lên tàu do gió và dòng chảy

Đặc trưng

tính toán đầy hàng ballast

Đặc trưngtính toán đầy hàng ballast

Aq (m2) 2799,4 4665,6 A1 (m2) 2354,4 1404

Bảng tổng hợp lực tác dụng lên tàu do gió và dòng chảy

Phương Trường hợp Wq (KN) Qw (KN) Qtot (KN)

Ngang tàu

Tàu Ballast 496,2 828,4 1324,6 Các thành phần lực tác dụng lên bích neo của bến, trang 72, 22 TCN 222-95

sin cos

tot

Q S

n α β

=

• Qtot : tổng các lực tác dụng lên tàu tính toán bao gồm lực do gió và lực do

dòng chảy, (KN)

• n : số lượng bích neo chịu lực, lấy theo Bảng 31_ Trang 72, “Tiêu chuẩn

22TCN 222_95” Tra với tàu dai 250m, lmin giữa các bích neo 30m, có 6 bích chịu

lực

• α, β: góc nghiêng của dây neo, lấy theo Bảng 32_ Trang 73, “Tiêu chuẩn

22TCN 222_95” hoặc căn cứ vào điều kiện neo đậu thực tế của tàu tại công trình

bến thiết kế

Hình chiếu của lực S lên các phương vuông góc, song song với mép bến và thẳng

đứng lần lượt là :

sin

tot q

n v

S S

Q S

n S

toán cho tàu container 25.000DWT với tổng các lực tác dụng lên tàu lớn nhất :

Bảng tổng hợp lực neo do tàu do gió và dòng chảy

Tàu (DWT) Trường hợp Qtot (KN) n α

(o)

β (o)

S (KN)

Sq (KN)

Sn

(KN)

Sv

(KN)25.000 Đầy hàng 1686,8 6 30 20 598,3 281,1 486,9 204,6

25.000 Ballast 1324,6 6 30 40 576,4 220,8 382,4 370,5

¾ Chọn bích neo cho công trình :

Khi neo với gió có vận tốc 17 m/s, vận tốc nước là 1m/s, lực neo lớn nhất tác

dụng lên bích neo là 576,4 KN = 57,64 T

Chọn bích neo có khả năng chịu tải : R = 1,2 ×57,64= 71,8 T

( Hệ số 1,2 là tính với trường hợp gió giật khi tàu neo đậu )

Vậy chọn bích neo loại R100 có khả năng chịu lực là 100 T, tổng số lượng bích neo

là 9 cái bố trí điều trên bến Bích neo liên kết với trụ bằng 7 bulong tra trang sách

công trình bến cảng của Phạm Văn Gíap, M24 dài 80 cm bố trí sẵn trong bê tông

2.2 Tính toán năng lượng cập tàu

Theo tiêu chuẩn 22 TCN 222 – 95 , trang 69 :

2

2.

f

Dv E

v : Thành phần vuông góc của tốc độ cập tàu (m/s), lấy theo Bảng 29

trang 69 “22 TCN 222-95”, ứng với tàu biển ta được :

15 , 0 32400 65

, 0 2

2 2

g

V W E

2

2

= Trong đó :

Ef : năng lượng cập bến của tàu, (Tm)

Ws : lượng giãn nước của tàu, (T) Ws = 32.400 T

V : vận tốc cập tàu, V = 0,15 (m/s)

g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s

e

C

l r

=

⎛ ⎞+ ⎜ ⎟⎝ ⎠

Với :

˜ r : bán kính quay xung quanh trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của tàu, (m)

Có thể lấy giá trị r gần đúng theo công thức kinh nghiệm r = (0,2 ÷

0,25)Lt

Ở đây, chọn r = 0,25Lt , (m)

=>r=0,25×216=54 m

˜ l : khoảng cách dọc theo tuyến mép bến của đường mặt nước tính từ trọng

tâm của tàu tới điểm tiếp xúc giữa tàu và bến khi cập tàu

Với cầu tàu, lấy l = 0,25 Lt

l=0,25×216=54 m

0,5

54

541

=

e

C

• Cs: hệ số độ mềm, Cs= 1

• Cc: hệ số hình thể của bến, Cc= 1

• Cm: hệ số khối lượng ảo

12

m

b

d C

C

pp b

∇

=

ƒ B : chiều rộng thân tàu, (m)

ƒ d : mớn nước đầy hàng, (m)

ƒ ∇ : thể tích nước bị tàu chiếm chỗ,

ƒ Ws : lượng giãn nước của tàu tính toán, (T)

ƒ Wo : dung trọng nước biển, (T/m3)

Kết quả tính toán C b , C m

32.400 1,03 31456,31 29,5 10,9 196 0,499 1,163

Kết quả tính toán năng lượïng va tàu

Các hệ số

Trọng tải

(DWT)

Lượng giãn nước Ws (T)

Vận tốc cập tàu C m C e C s C c

Động năng E(Tm)

So sánh động năng va tàu tính theo “22 TCN 222 – 95” và “Tiêu chuẩn Nhật

(OCDI)” Ta chọn động năng lớn nhất trong hai tiêu chuẩn để tính toán

⇒ Ef = 21,606 T.m

2.3 Chọn đệm và tính lực va tàu

a) chọn chiều dài đệm:

ƒ khi tàu đâỳ hàng và ở MNTTK :

ƒ khi tàu không hàng và ở MNCTK:

Ư ta có thể chọn đệm dài 1m, bố trí ở cao độ +1.5m trở xuống đáy bến

b) chọn loại đệm:

Sử dụng đệm tàu HYPER OMEGA của hãng SUMITOMO

Với động năng va tàu E = 8,02 Tm đã được tính toán như phần trên, sử dụng đệm

HYPER OMEGA 900H thành phần cao su X100 , với :

+ Khả năng biến dạng tối đa của đệm : 70÷72,5%

+ Lực va tàu theo phương vuông góc tuyến bến là : 51,26 T

+ Góc cập tàu :10o

Với loại đệm tàu đã chọn ta có :

- Lực va tàu theo phương vuông góc với tuyến bến là : Nx = 51,26 T

- Lực va tàu theo phương song song với tuyến bến là : N y = f ×N X

Với đệm HYPER OMEGA 900H có : f =0,5

63,2526,515,

=

y

2.4 Kiểm tra khoảng cách đệm và bố trí đệm

Kiểm tra khoảng cách đệm :

Tính toán theo Japanese Standard (Hãng Sumitomo - New Selection of Fender),

theo điều 9.1

Kiểm tra khoảng cách giữa hai đệm: tàu cập bến nhỏ nhất dự tính là tàu

10.000DWT với góc cập < 10o Khoảng cách tối đa giữa 2 đệm tính toán theo công

thức:

Bước đệm được tính theo công thức :

).8(.22

2

h B

L h

B h

Trong đó :

• 2l : Khoảng cách đệm, m

• L : Chiều dài của tàu tính toán, m L = 180 m

• B : Chiều rộng của tàu tính toán, m B = 26,5 m

• h : Chiều cao đệm khi chịu năng lượng va tàu, m

h = 0,9 x 19,5% = 0,176 m

5 , 26 8

180 176

, 0

5 , 26 176 , 0 2

8 2

B

L h

B h

Xác định theo Tiêu chuẩn ngành 222 TCN 222 _ 95_ Điều 5.7, trang 68

Tải trọng phân bố q (KN/m) do tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình

dưới tác động của gió, dòng chảy Được xác định theo công thức :

• Qtot : lực ngang do tác động tổng hợp của gió, dòng chảy (KN)

• ld : chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu và công trình (m)

,max

l = ×aδ L

• aδ : hệ số, xác định theo bảng 3/103 phần phụ lục 3 theo 222 TCN 22 – 95

• Lt,max : chiều dài tàu tính toán lớn nhất (m)

Bảng tính lực tựa tàu

3.1 Tính toán sơ bộ tải trọng tác dụng lên đầu cọc

3.1.1 Tải trọng tác dụng lên đầu cọc không dưới ray cần trục :

- Cọc BTDUL D600 – 400

- Dầm không dưới ray cần trục : bxh = 90x120 cm

N/x : Lực tác dụng lên cọc thẳng đứng là trọng lượng bản thân và tải hàng hóa Dựa

vào mặt bằng tọa độ cọc, ta chọn trường hợp lực tác dụng lên cọc nguy hiểm nhất

để tính toán

Chọn cọc D- 6 để tính toán

a Trọng lượng bản thân :

+ Trọng lượng bản thân cọc :

C

G = × =L Kg = 21.84 T + Trọng lượng bản thân dầm dọc không dưới ray :

+ Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :

ƒ Bản mặt cầu :

G bs =h L L s .1 2γB =0, 4 5,3 4,5 2,5 23,85× × × = T

ƒ Lớp bê tông nhựa :

G btn =h L L s .1 2γB =0,05 5,3 4,5 2,05 2, 445× × × =

b Tải trọng do hàng hóa q = 4 T/m 2 :

+ Hoạt tải truyền xuống :

G hs = × × = ×q L1 L2 4 5,3 4,5 95, 4× = T

⇒ Tổng lực tác dụng lên đầu cọc D6 :

PD = Gc + Gdd + Gdn + Gbs + Gbtn + Ght

= 21,84 + 10,6 + 12,375 + 23,85 + 2,445 + 95,4 = 166,51 T

3.1.2 Tải trọng tác dụng lên đầu cọc hàng cọc ngoài mép bến

Chọn cọc A – 6 để tính toán

a Trọng lượng bản thân :

+ Trọng lượng bản thân cọc:

+ Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :

ƒ Bản mặt cầu :

b Tải trọng do hàng hóa q = 2 T/m 2 :

+ Hoạt tải truyền xuống :

1,75 5,3 4 1,75 5,3 37,1

ht

G = ×q × = × × = T ⇒ Tổng lực tác dụng lên đầu cọc A - 6 :

PA = Gc + Gdd + Gdn +Gtv+ Gbs + Gbtn + Gbtt + G + Ght

=21,84 + 6,36 + 4,813 + 1,75 + 9,275 + 1,159 + 10,05 + 2 + 37,1

=91,617 T

3 1.3 Tải trọng tác dụng lên đầu cọc dưới ray cần trục

- Cọc BTDUL D700 – 480, dài 40 m

- Dầm dưới ray cần trục : bxh = 100x150 cm

N/x : Với 2 hàng cọc dưới ray cần trục là hàng B và hàng F Sơ bộ ta nhận thấy

lực tác dụng lên hàng F lớn hơn hàng cọc B, nên khi tính toán lực tác dụng lên đầu

cọc dưới ray cần trục ta chọn cọc dưới hàng F

Chọn cọc tính toán B - 6

a Trọng lượng bản thân :

+ Trọng lượng bản thân cọc :

+ Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :

ƒ Bản mặt cầu :

G bs =h L L s .1 2γB =0, 4 5,3 4,5 2,5 23,85× × × = T

ƒ Lớp bê tông nhựa :

G btn =h L L s .1 2γB =0,05 5,3 4,5 2,5 2,981× × × = T

b Tải trọng do hàng hóa q = 4 T/m 2 :

+ Hoạt tải truyền xuống :

hs

c Tải trọng do cần trục chạy trên ray :

Dùng đường ảnh hưởng phản lực gối cho sơ đồ kết cấu gần đúng Sau khi tính

toán cho một số vị trí ta tìm được vị trí nguy hiểm nhất như hình vẽ :

G =Σ ×P S

Trong đó :

ƒ Pi : Áp lực max lên 1 bánh xe, T

ƒ Si : Tung độ đường ảnh hưởng

• Vị trí 1 :

Đường ảnh hưởng của phản lực tại gối II :

Phản lực lớn nhất lên một bánh xe : 31,2 T