ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 3 ( ĐẠI HỌC THỦY LỢI )

CHƯƠNG I TÍNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA BẾN VÀ GIẢ ĐỊNH KẾT CẤU I. Số liệu tính toán 1. Kết cấu công trình bến Bến cầu tầu đài mềm hệ dầm bản cọc ống bê tông cốt thép . 1.1. Loại tầu thiết kế: Tàu chở hàng khô 1.2. Số liệu về tầu D (T) P (T) KÝch th­íc (m) DiÖn tÝch c¶n giã (m2) §STB Lt Lw Bt Ht Td Tk Ld Lk Aqd Aqk And Ank 50000 40000 212 196 27,5 16 12 5 86 65 3230 4120 720 910 13,3 B¶ng1: Các thông số của tàu Các thông số như sau : Bảng 1 2. Hàng hóa và phương tiện bốc xếp trên bến. Trong phạm vi đồ án ta dung các sơ đồ công nghệ đã được tiêu chuẩn hóa là cấp II , số liệu và sơ đồ tải trọng như sau : Bảng 2 CÊp t¶i träng khai th¸c trªn bÕn T¶i träng do thiÕt bÞ vµ ph­¬ng tiÖn vËn t¶i Träng t¶i do hµng ho¸ (KNm2) CÇn cÈu cæng ®oµn tµu KNm ¤ t« q1 q2 q3 II K250 140 H300 30 40 60 Theo chiều rộng bến , tải trọng được phân vùng như hình vẽ sau : 3. Số liệu về địa chất công trình. Nền đất gồm 4 lớp có các chỉ tiêu cơ lí như sau : Bảng 3 Líp ®Êt Lo¹i ®Êt ChiÒu dµy h( m) , ®é , Tm3 c, Tm2 1 Sét dẻo chảy 12 3 1.7 1,2 2 Sét cát dẻo mềm 5 12 1,9 2,5 3 Cát pha dẻo cứng Rất dày 25 1,8 0.5 4. Số liệu về thủy văn. Bảng 4 Số liệu mực nước Sè liÖu vÒ giã Sè liÖu vÒ dßng ch¶y MNCTK MNTTK MNTB Vgdt Vgnt Vdcdt Vdcnt 3,6 0,2 2 7 11 0,8 0,4 B¶ng 2: Các số liệu về thủy văn. 5. Đặc trưng vật liệu. Bê tông cấp độ bền B30 có các đặc trưng sau : – Cường độ chịu kéo : Rk = 13 (kGcm2). – Cường độ chịu nén : Rn = 170 (kGcm2). – Mô dul đàn hồi : E = 2.9 x 106 (kGcm2). – Hệ số =0,9 Bê tông M300 có các đặc trưng sau : – Cường độ chịu kéo : Rk = 10 (kGcm2). – Cường độ chịu nén : Rn = 130 (kGcm2). – Mô dul đàn hồi : E = 2.9 x 106 (kGcm2). – Hệ số =0,9 Cốt thép AI có : – Ra = Ran = 2100 (kGcm2). – Ra® = 1700 (kGcm2¬). Cốt thép AII có: – Ra = Ran = 2800 (kGcm2). – Ra® = 2150 (kGcm2). II. Xác định kích thước cơ bản – giả định kết cấu bến. 1. Các cao trình bến 1.1 Cao trình mặt bến Cao trình mặt bến lấy theo 2 tiêu chuẩn sau :  Tiêu chuẩn thiết kế +). ÑCTMB = ÑMNTB + a a – Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và quá trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn thiết kế. Ta lấy a = 2.0(m).  ÑCTMB = 2 + 2.0 = 4 (m).  Tiêu chuẩn kiểm tra. +). ÑCTMB = ÑMNCTK + a a – Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và quá trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn kiểm tra. Ta lấy a = 1.0(m)  ÑCTMB = 3.6 + 1.0 = 4.6 (m). Vậy ta chọn cao trình mặt bến bằng: ÑCTMB = 4.6(m) 1.2 Chiều sâu trước bến. Chiều sâu trước bến là độ sâu nước tối thiểu sao cho tàu cập bến không bị vướng mắc. Trong đó có kể đến mớn nước của tàu khi chữa đầy hàng theo quy định và các độ sau dự phòng khác. Ta có công thức xác định độ sâu trước bến như sau: H0 = Hct + Z4 (m). Trong đó : Hct Là chiều sâu chạy tàu , Hct = T + Z0+ Z1+ Z2+ Z3 T Mớn nước khi tàu chở đầy hàng. Z0 – Mức dự phòng cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hang hóa lên tàu không đều và do hang hóa bị xê dịch. Z1 Độ dự phòng tối thiểu tính với an toàn lái tàu. Z2 – Độ dự phòng do sóng, theo bài ra trước bến không có sóng. Z3 Độ dự phòng về tốc độ tính tới sự thay đổi mớn nước của tàu khi chạy so với mớn nước của tàu khi neo đậu nước tĩnh. Z4 – Độ dự phòng do sa bồi. Xác định các độ dự phòng Z0, Z1, Z2, Z3, Z4. (Được lấy trong tiêu chuẩn 22TCN20792 ) Z0 = 0.026 x Bt = 0.026 x27,5 = 0.715 (m). Z1 = 0.04 x T = 0.06 x 12 = 0.48 (m). Z2 = 0 (m). Z3 = 0 (m). Z4 = 0.5 (m). Ta có chiều sâu chạy tàu là: Hct = 12 + 0.715 + 0.48 + 0 + 0 = 13.2 (m). Vậy ta có độ sâu trước bến là : H0 = Hct + Z4 =13.2 + 0.5 = 13,7 (m). 1.3 Cao trình đáy bến. Cao trình đáy bến được xác định như sau: ÑCT§B = ÑMNTTK H0 ÑCT§B = 0.2 13,7 = 13,5 (m). 1.4 Chiều cao trước bến. Chiều cao trước bến được xác định như sau: H = ÑCTMB ÑCT§B H = 4.6 ( 13,5) =18,1 (m). Chän H = 18 (m) 2 . Chiều dài tuyến bến. Chiều dài tuyến bến được xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu Lt và khoảng cách dự phòng d theo công thức sau: Lb = Lt + d Trong đó d được lấy theo bảng 13 trang 18 CTBC , lÊy d = 25 (m). Suy ra Lb = 212 + 25 = 237 (m). Chän Lb =240 (m) 3. ChiÒu réng bÕn. Chiều rộng bến cầu tàu được xác định theo công thức sau (có kể đến chiều cao tường chắn đất giả định cao 3 m ) +, B = m.(H3) Trong đó: H chiều cao trước bến. H = 18 (m). m Độ dốc ổn định của mái đất dưới gầm cầu tàu m = cotg chọn m= 2.0 => B = m x( H3) = 2 x (183) = 30 (m) . Vậy ta chon B = 30 (m). 4. Giả định kết cấu bến. 4.1 Hệ kết cấu bến. Cầu tàu đài mềm hệ dầm bản cọc ống bê tông cốt thép. 4.2 Phân đoạn bến. Với chiều dài bến là : Lb = 240 (m). Vậy ta chia bến thành 5 phân đoạn, mỗi phân đoạn dài 48m (m). Các khe lún có bề rộng 3 cm. 4.3 Giả định kích thước cọc, bản, dầm. Cọc: – Chọn cọc ống bê tông cốt thép có D=0,8 m, bố trí cọc thẳng đứng. – Bê tông cấp độ bền B30 có trọng lượng riêng là KGm3. – Các cọc đóng vào lớp đất thứ 3. Theo kinh nghiệm chiều dài tính toán sơ bộ của cọc có thể được xác định thông qua công thức:(trang 205 – công trình bến cảng) ltt.cọc=lo + d = H + d Trong đó : Chọn . d : đường kính cọc. lo : chiều dài tự do của cọc. Suy ra: ltt.cọc = 18 + 6.0,8 = 22.8 m Vậy dự kiến chiều dài tính toán sơ bộ của cọc là 23 m Theo phương ngang trên bến sử dụng cần trục chuyên dụng chạy trên ray có khổ ray là 10,5 (m).Chọn bước cọc theo phương ngang là 5,25 (m). Chọn bước cọc theo phương dọc 5 (m), tại đầu và cuối mỗi phân đoạn có đoạn công xôn dài 1,5 (m). – Cấu tạo cọc theo khung ngang:trong một khung ngang có 6 cọc được chia làm 6 hàng cọc. Bản: Bản nằm trên dầm ngang và dầm dọc dày 30 (cm). Dầm: Chọn hệ dầm dọc, dầm ngang đan xen nhau và có tiết diện: – Dầm dọc : 130 x 90 (cm). – Dầm dọc cần trục 150 x 100 – Dầm ngang : 130 x 90 (cm).

TRNG I HC XY DNG N CNG BIN B MễN CNG NG THY CHNG I TNH CC KCH THC C BN CA BN V GI NH KT CU I. S liu tớnh toỏn 1. Kt cu cụng trỡnh bn Bn cu tu i mm h dm bn cc ng bờ tụng ct thộp . 1.1. Loi tu thit k: Tu ch hng khụ 1.2. S liu v tu D (T) P (T) Kích thớc (m) Diện tích cản gió (m2) ĐST B L t L w B t H t T d T k L d L k A qd A qk A nd A nk 5000 0 4000 0 21 2 19 6 27, 5 1 6 1 2 5 8 6 6 5 323 0 412 0 72 0 91 0 13,3 Bảng1: Cỏc thụng s ca tu Cỏc thụng s nh sau : Bng 1 2. Hng húa v phng tin bc xp trờn bn. Trong phm vi ỏn ta dung cỏc s cụng ngh ó c tiờu chun húa l cp II , s liu v s ti trng nh sau : Bng 2 Cấp tải trọng khai thác trên bến Tải trọng do thiết bị và phơng tiện vận tải Trọng tải do hàng hoá (KN/m 2 ) Cần cẩu cổng đoàn tàu KN/m Ô tô q 1 q 2 q 3 II K-250 140 H-300 30 40 60 Theo chiu rng bn , ti trng c phõn vựng nh hỡnh v sau : SVTH : TRN THANH HI MSSV: 4820.53 LP : 53CB1 1- 1 - Cần cẩu cổng q 1 q 2 q 3 2000 2000 2000 2000 6000 B C D TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY 3. Số liệu về địa chất công trình. Nền đất gồm 4 lớp có các chỉ tiêu cơ lí như sau : Bảng 3 4. S ố liệu về thủy văn. Bảng 4 Số liệu mực nước Sè liÖu vÒ giã Sè liÖu vÒ dßng ch¶y MNCTK MNTTK MNTB V gdt V gnt V dcdt V dcnt 3,6 0,2 2 7 11 0,8 0,4 B¶ng 2: Các số liệu về thủy văn. 5. Đặc trưng vật liệu. Bê tông cấp độ bền B30 có các đặc trưng sau : – Cường độ chịu kéo : R k = 13 (kG/cm 2 ). – Cường độ chịu nén : R n = 170 (kG/cm 2 ). – Mô dul đàn hồi : E = 2.9 x 10 6 (kG/cm 2 ). – Hệ số γ=0,9 Bê tông M300 có các đặc trưng sau : – Cường độ chịu kéo : R k = 10 (kG/cm 2 ). SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1 2- 2 - Líp ®Êt Lo¹i ®Êt ChiÒu dµy h( m) ϕ, ®é γ, T/m 3 c, T/m 2 1 Sét dẻo chảy 12 3 1.7 1,2 2 Sét cát dẻo mềm 5 12 1,9 2,5 3 Cát pha dẻo cứng Rất dày 25 1,8 0.5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY – Cường độ chịu nén : R n = 130 (kG/cm 2 ). – Mô dul đàn hồi : E = 2.9 x 10 6 (kG/cm 2 ). – Hệ số γ=0,9 Cốt thép A I có : – R a = R an = 2100 (kG/cm 2 ). – R a® = 1700 (kG/cm 2 ). Cốt thép A II có: – R a = R an = 2800 (kG/cm 2 ). – R a® = 2150 (kG/cm 2 ). II. Xác định kích thước cơ bản – giả định kết cấu bến. 1. Các cao trình bến 1.1 Cao trình mặt bến Cao trình mặt bến lấy theo 2 tiêu chuẩn sau :  Tiêu chuẩn thiết kế +). ∇CTMB = ∇MNTB + a a – Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và quá trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn thiết kế. Ta lấy a = 2.0(m). → ∇CTMB = 2 + 2.0 = 4 (m).  Tiêu chuẩn kiểm tra. +). ∇CTMB = ∇MNCTK + a a – Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và quá trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn kiểm tra. Ta lấy a = 1.0(m) → ∇CTMB = 3.6 + 1.0 = 4.6 (m). Vậy ta chọn cao trình mặt bến bằng: ∇CTMB = 4.6(m) 1.2 Chiều sâu trước bến. Chiều sâu trước bến là độ sâu nước tối thiểu sao cho tàu cập bến không bị vướng mắc. Trong đó có kể đến mớn nước của tàu khi chữa đầy hàng theo quy định và các độ sau dự phòng khác. Ta có công thức xác định độ sâu trước bến như sau: H 0 = H ct + Z 4 (m). Trong đó : H ct - Là chiều sâu chạy tàu , H ct = T + Z 0 + Z 1 + Z 2 + Z 3 T - Mớn nước khi tàu chở đầy hàng. Z 0 – Mức dự phòng cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hang hóa lên tàu không đều và do hang hóa bị xê dịch. Z 1 - Độ dự phòng tối thiểu tính với an toàn lái tàu. Z 2 – Độ dự phòng do sóng, theo bài ra trước bến không có sóng. SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1 3- 3 - TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY Z 3 - Độ dự phòng về tốc độ tính tới sự thay đổi mớn nước của tàu khi chạy so với mớn nước của tàu khi neo đậu nước tĩnh. Z 4 – Độ dự phòng do sa bồi. * Xác định các độ dự phòng Z 0 , Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 . (Được lấy trong tiêu chuẩn 22-TCN-207-92 ) Z 0 = 0.026 x B t = 0.026 x27,5 = 0.715 (m). Z 1 = 0.04 x T = 0.06 x 12 = 0.48 (m). Z 2 = 0 (m). Z 3 = 0 (m). Z 4 = 0.5 (m). Ta có chiều sâu chạy tàu là: H ct = 12 + 0.715 + 0.48 + 0 + 0 = 13.2 (m). Vậy ta có độ sâu trước bến là : H 0 = H ct + Z 4 =13.2 + 0.5 = 13,7 (m). 1.3 Cao trình đáy bến. Cao trình đáy bến được xác định như sau: ∇CT§B = ∇MNTTK - H 0 ∇CT§B = 0.2 - 13,7 = -13,5 (m). 1.4 Chiều cao trước bến. Chiều cao trước bến được xác định như sau: H = ∇CTMB - ∇CT§B H = 4.6 - (- 13,5) =18,1 (m). Chän H = 18 (m) 2 . Chiều dài tuyến bến. Chiều dài tuyến bến được xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu L t và khoảng cách dự phòng d theo công thức sau: L b = L t + d Trong đó d được lấy theo bảng 1-3 / trang 18 CTBC , lÊy d = 25 (m). Suy ra L b = 212 + 25 = 237 (m). Chän L b =240 (m) 3. ChiÒu réng bÕn. Chiều rộng bến cầu tàu được xác định theo công thức sau (có kể đến chiều cao tường chắn đất giả định cao 3 m ) +, B = m.(H-3) Trong đó: H - chiều cao trước bến. H = 18 (m). m - Độ dốc ổn định của mái đất dưới gầm cầu tàu m = cotgα chọn m= 2.0 => B = m x( H-3) = 2 x (18-3) = 30 (m) . Vậy ta chon B = 30 (m). 4. Giả định kết cấu bến. SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1 4- 4 - TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY 4.1 Hệ kết cấu bến. Cầu tàu đài mềm hệ dầm bản cọc ống bê tông cốt thép. 4.2 Phân đoạn bến. Với chiều dài bến là : L b = 240 (m). Vậy ta chia bến thành 5 phân đoạn, mỗi phân đoạn dài 48m (m). Các khe lún có bề rộng 3 cm. 4.3 Giả định kích thước cọc, bản, dầm. * Cọc : – Chọn cọc ống bê tông cốt thép có D=0,8 m, bố trí cọc thẳng đứng. – Bê tông cấp độ bền B30 có trọng lượng riêng là γ=2500KG/m 3 . – Các cọc đóng vào lớp đất thứ 3. Theo kinh nghiệm chiều dài tính toán sơ bộ của cọc có thể được xác định thông qua công thức:(trang 205 – công trình bến cảng) l tt.cọc =l o + η.d = H + η.d Trong đó : η = 5− 7. Chọn η = 6. d : đường kính cọc. l o : chiều dài tự do của cọc. Suy ra: l tt.cọc = 18 + 6.0,8 = 22.8 m Vậy dự kiến chiều dài tính toán sơ bộ của cọc là 23 m Theo phương ngang trên bến sử dụng cần trục chuyên dụng chạy trên ray có khổ ray là 10,5 (m).Chọn bước cọc theo phương ngang là 5,25 (m). Chọn bước cọc theo phương dọc 5 (m), tại đầu và cuối mỗi phân đoạn có đoạn công xôn dài 1,5 (m). – Cấu tạo cọc theo khung ngang:trong một khung ngang có 6 cọc được chia làm 6 hàng cọc. * Bản : Bản nằm trên dầm ngang và dầm dọc dày 30 (cm). * Dầm : Chọn hệ dầm dọc, dầm ngang đan xen nhau và có tiết diện: – Dầm dọc : 130 x 90 (cm). – Dầm dọc cần trục 150 x 100 – Dầm ngang : 130 x 90 (cm). – Dầm vòi voi: Phần trên kich thước 700x3000 , dµi 300 Phần dưới 1.2 m, tiết diện thu nhỏ dần từ 800 xuống 500 SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1 5- 5 - TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY 4.4 Giả định tường chắn đất. – Mái dốc có cấu tạo như một bến mái nghiêng bằng đá đổ gồm có chân khay, mái và đỉnh mái. Phía trong có tầng lọc ngược. Độ nghiêng của mái dốc gầm bến tàu là m=2. – Phía sau tuyến bến dung tường chắn để giữ ổn định mái đất. Với các số liệu ban đầu như trên ta giả định tường chắn đất như sau: 3000 2400 H×nh1: Tường chắn đất. CHƯƠNG II TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CẦU TẦU I. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH BẾN. 1. Tải trọng thường xuyên. – Khối lượng bản thân công trình bến. – Khối lượng đất lấp trong công trình bến. – Tải trọng do công trình và các thiết bị công nghệ đặt cỗ định trên bến. – Áp lực của đất lấp trong công trình bến. 2. Tải trọng tạm thời dài hạn. – Tải trọng do các thiết bị bốc xếp di động, các phương tiện vận tải và hàng hóa đặt trên bến. – Phần áp lực chủ động của đất, do các thiết bị và phương tiện hàng hóa đặt trên công trình bến. – Áp lực thủy tính do mực nước ngầm sau công trình bến cao hơn mực nước trước bến, trong điều kiện hệ thống công trình thoát nước ngầm của bến vẫn hoạt động bình thường. – Tác động của sự thay đổi nhiệt độ môi trường. – Tác động hóa học của nước biển, nước ngầm và các hóa chất khác đối với công trình bến. – Tác động của biến dạng không kèm theo sự thay đổi cấu trúc đất. SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1 2 5 0 0 6- 6 - TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY – Tác động do thay đổi độ ẩm, co ngót và từ biến của đất nền và vật liệu. 3. Tải trọng tạm thời ngắn hạn gồm. – Tải trọng do sóng dòng chảy. – Tải trọng do tàu (gồm lực neo tàu, lực tựa tàu và lực va khi tàu cập bến). – Tải trọng ngang do cần cẩu và các phương tiện vận tải. – Tải trọng tác động trong giai đoạn xây dựng. – Tải trọng do tác động lên các công trình cỗ định và cần cẩu hoạt động trên công trình bến. 4. Tải trọng đặc biệt. – Tải trọng động đất sóng thần. – Tải trọng do vi phạm nghiêm trọng trong quá trình xây dựng hoặc khai thác công trình bến, do thiết bị trục trặc hoặc hư hỏng tạm thời. – Tải trọng do nổ trong hoặc gần công trình bến. II. XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU TÀU. 1. Tải trọng bản thân. Kết cấu bên trên của cầu tàu bao gồm bản , dầm dọc, dầm ngang và vòi voi được đổ liền khối với nhau. Tải trọng bản thân của kết cấu bến bao gồm tải trọng bản thân của bản, hệ dầm dọc, dầm ngang và vòi voi. a. Tải trọng bản thân bản. Bản của bến cầu tàu được giả định dày : h b = 30cm. Xét một dải bản có bề rộng 5,25 m theo phương song song và nằm phân bố đều về 2 phía của một dầm ngang bất kì. Bê tông mác 350 có trọng lượng riêng 2,5 T/m 3 . Vậy tải trọng bản thân bản phân bố đều trên 1m dài bề rộng bến là: G b = 2,5.0,3.5,25= 3,9375 (T/m) b. Tải trọng bản thân dầm ngang. Trọng lượng bản thân dầm ngang có dạng phân bố đều trên chiều dài, có giá trị trên một mét dài (trừ đi phần dầm nằm liền khối trong bản) là : G dn = 2,5.(1,3 – 0,3).0,9 = 2,25 T/m 3 c. Tải trọng bản thân dầm dọc. Xét một đoạn dầm dọc có chiều dài 5 m nằm vuông góc và phân bố đều về 2 phía của một dầm ngang bất kì. Tải trọng bản thân đâm dọc có dạng tải trọng tập trung dặt tại điềm giao nhau của đầ ngang và dầm dọc và được tính như sau. G dd = 2,5.( 1,3 – 0,3).0,9.(5 – 0,9) = 9,225 T/m 3 d. Tải trọng bản thân vòi voi. Tải trọng bản thân vòi voi được tính một cách tương đối theo các kich thước đã chọn và thiên về an toàn, có dạng tập trung dặt tại đầu dầm và có giá trị. G vv =10 T 2. Tải trọng do tàu tác dụng lên công trình bến. SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1 7- 7 - TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY Theo 22TCN222 – 95 khi tính toán công trình thủy chịu tải trọng do tàu (vật nổi) cần xác định :  Tải trọng do gió, dòng chảy và sóng tác động lên tàu.  Tải trọng tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình bến dưới tác dụng của gió, dòng chảy và sóng gọi là tải trọng tựa tàu.  Tải trọng va khi tàu cập vào công trình bến.  Tải trọng kéo vào dây neo khi gió, dòng chảy tác động lên tàu. a. Tải trọng gió tác dụng lên cầu tầu: Theo mục 5.2/22TCN222-95 – trang 65, ta có thành phần ngang W q (KN) và thành phần dọc W n (KN) của lực gió tác dụng lên vật nổi phải xác định theo các công thức sau: 5 2 73,6.10 . . . q q q q W A V ξ − = 5 2 49,0.10 . . . n n n n W A V ξ − = Trong đó: • A q, A n – diện tích cản gió theo hướng ngang tàu và dọc tàu (m 2 ) • V q , V n – thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ gió có suất đảm bảo 2%, m/sec • ξ q ,ξ n - hệ số lấy theo bảng 26/22TCN222-95 - trang 65 Kết quả tính toán tải trọng gió được thể hiện ở bảng sau: Bảng 5 Trường hợp A q A n V q V n ξ W q W n m 2 m 2 m/s m/s Ngang Dọc kN kN Đầy hàng 3230 720 11 7 0.5 0,98 143,8 16,94 Chưa hàng 4120 910 11 7 0.5 0,98 183,5 21,4 b. Tải trọng sóng tác dụng lên cầu tàu Do công trình bến nằm trong bể cảng và được ngăn cách bởi hệ thống đê chắn sóng, do đó có thể coi trong bể cảng không có sóng.vì vậy tải trọng sóng tác dụng lên tàu trong trường hợp này bằng không. c. Tải trọng dàng chảy tác dụng lên cầu tàu. Theo mục 5.3/22TCN222 – 95 – trang 66, ta có thành phần ngang Q w (kN) và thành phần dọc N w (kN) của lực do dòng chảy tác dụng lên tàu được xác định theo công thức: 2 0,59. . l t Q A V ω = 2 0,59. . t l N A V ω = Trong đó: • A l , A t – tương ứng là diện tích chắn nước theo hướng ngang và hướng dọc tàu, m 2 .Ta có A l = T.L w ; A t = T.B t (với L w =196 m, B t = 27,5 m) • V l , V t – Thành phần ngang và thành phần dọc của vận tốc dòng chảy với suất đảm bảo 2%, m/s. SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1 8- 8 - TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY Kết quả tính toán tải trọng dòng chảy được thể hiện trong bảng sau đây. Bảng 6 Trường hợp T A l A t V l V t Q ϖ N ϖ m m 2 m 2 m/s m/s kN kN Đầy hàng 12 2352 330 0,4 0,8 888 31,2 Chưa hàng 5 980 137,5 0,4 0,8 370 12,98 d. Tải trọng tựa tàu. Theo mục 5.7/22TCN222 – 95 – trang 68, ta có trải trọng phân bố q (kN) do tàu neo đậu ở bến tựa trên bến dưới tác động của gió dòng chảy được xác định theo công thức: 1,1. 1,1. q tot d d W Q Q Q q L L ω + + = = Trong đó: • Q tot – lực ngang do tác động tổng hợp của gió, sóng, dòng chảy,kN. • L d – Chiều dài đoạn tiếp xúc giữ tàu với công trình. Ta có: L b = 240 (m) > L w = 196 (m) Kết quả tính toán tải trọng tựa tàu được thể hiện trong bảng sau. Bảng 7 Trường hợp W q Q Q ϖ Q tot L d q kN kN kN kN m kN/m Đầy hàng 143,8 0 888 1031,8 86 12 Chưa hàng 183,5 0 370 553,5 65 8,5 e. Tải trọng va tàu khi tàu cập bến. Theo mục 5.8/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: khi tàu cập vào công trình bến cảng thì động năng va chạm của tàu E q (kJ) được xác định theo công thức. 2 . . ( ) 2 q D E kJ ν ψ = Trong đó: • D – Lượng rẽ nước của tàu tính toán. • ν − Thành phần vuông góc (với mặt trước công trình) của tốc độ cập tàu, m/s. Tra theo bảng 29/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: với tàu biển có D = 50000 Tấn  ν = 0,09833 m/s. • ψ − Hệ số , phụ thuộc kết cấu công trình bến và loại tàu.Nếu tàu không chứa hàng hoặc tàu chỉ có nước đối trọng thì giá trị ψ giảm đi 15%. Theo bảng 30/22TCN222-95 – trang 70, tra với tàu biển cập vào bến cầu tàu liền bờ trên nền cọc có mái dốc dưới gầm bến, ta có: o Khi tàu đầy hàng : ψ =0.55 o Khi tàu chưa có hàng: ψ = 0,47 SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1 9- 9 - TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY Kết quả tính toán động năng va của tàu được thể hiện ở bảng sau: Bảng 8 Trường hợp D ν ψ E q Tấn m/s - kJ Đầy hàng 50000 0,09833 0,55 133 Chưa hàng 50000 0,09833 0,47 113,6 Nhận xét: Động năng khi tàu chở đầy hàng lớn hơn khi tàu không có hàng, do đó sẽ sử dụng giá trị của động năng khi tàu chở đầy hàng để tính toán. E q = 133 (kJ) Theo mục 5.9/22TCN222 – 95 – trang70, ta có: Động năng tàu cập bến bằng tổng năng lượng biến dạng của toàn hệ thống bao gồm năng lượng biến dạng của thiết bị đệm E d và năng lượng biến dạng của công trình bến E b và khi E d > 10E b thì cho phép bỏ qua E b. . Khi đó ta có: E q = E d + E b và ∆ z = ∆ d + ∆ b Trong đó: • E d – Năng lượng biến dạng của thiết bị đệm, kJ • E b – Năng lượng biến dạng của công trình bến, kJ. • ∆ z – Biến dạng tổng của toàn bộ hệ thống,m. • ∆ d – Biến dạng của đệm (phụ thuộc loại đệm). • ∆ b – Biến dạng của công trình bến, m. E b và ∆ b có thể tính trực tiếp dựa vào độ cứng của kết cấu công trình bến. 2 1 . . ( ) 2 b q l E E kJ K = q b F K ∆ = (m) Trong đó: • K – Là độ cứng của công trình bến theo hướng nằm ngang vuông góc với mép bến, kN/m. Theo bảng 2.5/Công trình bến cảng – trang 35, ta có: 3 12 .EI n K l = o EI – Độ cứng của cọc bến. o E – Modul đàn hồi của vật liệu cọc. Bê tông mác 350, lấy: E=2,9.10 6 kN/m 2 o I – là mô men quán tính của tiết diện cọc.: 4 4 . 3,14.0,8 0,02 64 64 D I π = = = (m 4 ). o n- Số lượng cọc. Xét cho một phân đoạn bến, với lưới cọc giả định như trên thì: n = 10x6 =60 (cọc) o chiều dài tính toán của cọc, l tt,cọc =23 (m) SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1 10- 10 - [...]... Bng 17 Frame 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Max/Min P (max) P (min) (T) (T) 0 0 3. 70 -5 .34 6.50 -6.57 7.86 -7.00 8.54 -7.27 8.79 -7.57 8.72 -7.99 8.79 -7.995 V2(max) (T) 37 .7 111 .3 78.9 32 .7 58.7 31 .0 -10.0 111 .3 V2(min) M3(max) M3(min) (T) (Tm) (Tm) -4.0E-16 5.57E-15 -18.85 - 93. 95 88.6 -75.81 -92.70 43. 8 -71.10 -69. 53 22.2 -66.46 -26.11 7.5 -70. 43 - 53. 68 -5.1 -70.57 -32 . 93 1.57E- 13 -64.94 - 93. 95 88.6 -75.81... Thnh phn song song vi tuyn mộp bn: Fn = 30 5 kN Chuyn cỏc thnh phn lc va v tõm n hi ta cú: X = Fn = 30 5 (kN) Y = Fq = 610 (kN) Mo = -30 5 .(2 2, 03+ 2.7 5) + 610.22,5 = 6167.1 (kNm) +Cỏc chuyn v thnh phn = M0 Hix y + Hiy x i2 2 i 6167,1 = 1,89.104 (rad ) = 233 735 20, 03 + 919 033 2, 73 X = 30 5 = 6,85.10 H 44559.19 x = Y = 610 = 13, 69.10 H 44559.19 y = 3 ix iy (m) ; 3 (m) + Lc ngang phõn b cỏc cc BNG PHN B... 88,6 ( Tm ) Mmin = -75,81 ( Tm) Qmax = 111 ,3 ( T ) Qmin= - 93, 95 ( T ) 2 Ni lc theo t hp 5 trong cc nh sau: Bng 18: - 28 -28 SVTH : TRN THANH HI MSSV: 4820. 53 LP : 53CB1 N CNG BIN TRNG I HC XY DNG B MễN CNG NG THY Frame 8 9 10 11 12 13 Max/Min P(max) P(min) V2(max) 0.421870 -172.7 -1 73. 7 8 0 .30 3 730 -121.1 -121.2 2 0.270280 -127.1 -127.5 3 0.424146 -155.6 -156.8 4 1. 238 849 -206.4 -211 8 5 .33 6122 - 134 .0... Hiy x i2 x = 2 i X H ix = 15 035 , 75 = 4, 62.104 (rad ) = 233 735 20. 03 + 919 033 2, 73 595,7 = 13, 37.10 3 44559,19 (m) ; - 20 -20 SVTH : TRN THANH HI MSSV: 4820. 53 LP : 53CB1 TRNG I HC XY DNG N CNG BIN B MễN CNG NG THY Y H = 34 4 = 7,72.10 3 44559,19 iy y = (m) + Lc ngang phõn b theo c 2 phng cho cc bt kỡ th i c xỏc nh bng cỏc biu thc : ' Hix = Hix (x yi ) Hiy = Hiy ' (y x i ) ' ' + Trong ú x i , yi l... 3 0.424146 -155.6 -156.8 4 1. 238 849 -206.4 -211 8 5 .33 6122 - 134 .0 -141.4 5 -121.1 -211.18 5 .33 61225 V2(min) 0.07 137 4 3 M3(max) M3(min) -3. 14968 -3. 6959 63 5 .31 7271 3. 048049 9 4.910188 2 7.821440 7 12.55242 4 20.44454 7 -3. 6959 63 20.444547 -14.2402 -0.254802 -0.67 534 3 -1 .36 6018 -2.799249 -2.19 13 -4. 835 68 -8.0 530 5 -12.0614 -14.2402 Nhn xột: Tt c cỏc cc u chu nộn, khụng cú cc no chu nh, cc chu nộn ln nht... 24 tn nho hn ti trng khi tu y hng S= 36 6 kN 36 ,6 tn, do ú dựng giỏ tr 36 ,6 tn chn loi bớch neo neo tu Tra bng 11.2/Cụng trỡnh bn cng trang 35 4,chon loi bich neo HW40 b trớ trờn bn loi bớch neo ny cú c im th hin bng sau: Bng 11 Loi bớch A (mm) B (mm) C (mm) D (mm) E (mm) F (mm) G (mm) H (mm) HW40 617 990 990 686 35 6 508 30 5 83 S hiu bulon g 7 Lc cng Tn 40 3 Ti trng do hng húa v thit b S ti trng... và H iy , u cc c th hin bng tớnh phn ph lc Kt qu tớnh toỏn H =44559.19 (KN) H iy =44559.19 (KN) ix H iy X H ix Y H X H Y iy = 0 (KNm) =981707,42 (KNm) ix 2 2 2 = 233 735 20. 03 ( KNm ) 2 =919 033 2, 73 ( KNm ) T ú ta tớnh c ta tõm n hi 0 Hiy Xi = H X0 iy = 44559,19 =0 = Y0 3 H Y H ix i ix 981707, 42 = 22, 03 44559,19 = (m) Xỏc nh lc ngang lờn u cc Sau khi xỏc nh c tõm n hi ca phõn on bn, ta tin... -19 SVTH : TRN THANH HI MSSV: 4820. 53 LP : 53CB1 N CNG BIN TRNG I HC XY DNG B MễN CNG NG THY C (0 ;22, 0 3) Trng hp 3 C (0 ;22, 0 3) Trong 3 trng hp trờn ta thy trng hp 3 l nguy him nht Do ú ta s chn trng hp 3 tớnh toỏn Chuyn lc neo v tõm n hi : X = 2.Sn = 2 x 297,85 = 595,7 (kN) Y = -2.Sq = -2 x 172 = -34 4 (kN) Mo = -2 x (2 2, 03+ 1,7 5) x 297,85 172 x 5 = -15025,75 (kNm) Cỏc thnh phn chuyn v : = M0 Hix... d : ng kớnh ct thộp thanh (d = 30 mm) Ea : mụ dul n hi ca thộp,Ea = 2,1.106 (kG/cm 2) Thay cỏc s liu vo ta cú: M =88,6 (Tm) ; d =30 mm ; As = 63, 62 cm2; h0 =125 cm ;à =0,788% ; = 0,046; Z1 = 125 0,046.125/2 =122,125 cm M 88, 6.105 a = = = 1140 ,34 (kg / cm 2 ) As Z1 63, 62.122,125 T ú ta cú: aT = k Cd a bd 1140 ,34 0 7 .(4 100 à ) d = 1,0.1, 2.1, 0 .7 .(4 100.0,788 %) 30 = 0,0802 > 0, 08mm Ea 2,1.106... 28000 T/m2 m bo iu kin phỏ hoi do m r ( r ) (* ) Vi m = .(1 -0,5 ) ; = x/h0 ; r = r .(1 -0,5r ) Bờ tụng B30, ct thộp nhúm AII ,tra bng PL8 Sỏch KCBT-CT ta cú r =0,61 suy ra: - 33 -33 SVTH : TRN THANH HI MSSV: 4820. 53 LP : 53CB1 TRNG I HC XY DNG N CNG BIN B MễN CNG NG THY r = 0.61x(1-0.5 x 0.6 1) = 0.424 Gi thit t ct thộp n Fa, suy ra Fa =0, t cụng thc (1 ) ta cú: m = kn nc M mb Rn b.h02 m = 1,15.1.100,547