Đồ án công trình bến cảng

Tài liệu tham khảo Đồ án công trình bến cảng

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mở đầu Đối với sinh viên ngành Cảng- Đờng thuỷ thì môn học Công trình cảng là một môn rất quan trọng, nó gắn liền với công việc sau này khi ra trờng. Với mục đích giúp sinh viên hiểu, nắm chắc, vận dụng tốt môn học và bớc đầu tiếp xúc, làm quen với thực tế bên ngoài mà Đồ án Công trình bến 1 đợc ra đời. Đồ án công trình bến 1 này có nội dung là thiết kế 1 công trình bến với kết cấu tờng góc neo ngoài. Đây là 1 trong những kết cấu kiểu trọng lực và cũng hay đợc dùng trong thực tế vì có những u điểm sau: + Đơn giản trong công tác chế tạo, có khả năng lắp ghép lớn, dễ thi công, đảm bảo tiến độ nhanh, giảm chi phí vật liệu xây dựng so với bến khối xếp. + Sự phân bố ứng suất nền tơng đối đồng đều nên có thể thi công trên đất có sức chịu tải kém hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Cảng- đờng thuỷ, các bạn trong lớp và đặc biệt là thầy giáo hớng dẫn Khơng Tất Chiến đã giúp em hoàn thành đồ án này. 1 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Chơng 1 Các kích thớc cơ bản của bến và giả định kết cấu 1. Các số liệu: Số liệu địa chất: + Lớp 1: Cát trung c = 0,2 T/m 2 ; = 17 ; = 1,65 T/m 3 ; h = 2,0 m. + Lớp 2: Sét cứng c = 4,2 T/m 2 ; = 23 ; = 1,8 T/m 3 . Tài liệu thuỷ hải văn: + MNCTK: +2,0 m. + MNTTK: +0,1 m. + MNTB : +1,0 m. Tải trọng hàng hoá và thiết bị bốc xếp: + Hàng hoá trên bến: q 0 = 2,0 T/m 3 . + Thiết bị trên bến : Cần trục xích. Tài liệu khí tợng: + Tốc dòng chảy dọc tầu : 1,1 m/s. + Tốc dòng chảy vuông góc với tầu: 0 m/s. + Tốc độ gió dọc tầu : 11 m/s. + Tốc độ gió vuông góc với tầu : 14 m/s. Loại tầu thiết kế: + Loại tầu : Tổng hợp. + Lợng rẽ nớc: 7000 T. + L t = 130 m. + B t = 17,4 m. + T = 5,6 m. 2. các kích thớc cơ bản của bến: Chiều dài bến: L B = L t + d 2 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 + L t = 130 m: Chiều dài tàu tính toán. + d = 15 m: Khoảng cách dự phòng cho 1 bến (Bảng 1- 3 Trang 18 - Công trình bến cảng ). L B = L t + d = 130 + 15 = 145 m. Cao trình mặt bến: CTMB = MNCTK + a + a: Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hoá và quá trình bốc dỡ (a = 1ữ2 m). Lấy a = 1 m. CTMB = MNCTK + a = +2,0 + 1 = +3,0 m. Cao trình đáy bến: CTĐB = MNTTK - H 0 + H 0 : Chiều sâu thiết kế. H 0 = H ct + Z 4 + H ct : Chiều sâu chạy tầu. H ct = T + Z 0 + Z 1 + Z 2 + Z 3 + T: Mớn nớc tầu chở đầy hàng ( T = 5,6 m). + Z 0 : Độ dự phòng cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hàng hoá lên tầu không đều và do hàng hoá bị xê dịch. Z 0 = 0,026ìB t = 0,026ì17,4 = 0,452 m (Bảng 6 -22- TCN -207- 92). + Z 1 : Độ dự phòng chạy tầu tối thiểu tính với an toàn lái tầu. Z 1 = 0,06ìT = 0,06ì5,6 = 0,336 m (Bảng 3 -22- TCN -207-92). + Z 2 : Độ dự phòng do sóng (Z 2 = 0). + Z 3 : Độ dự phòng về tốc độ tính tới sự thay đổi mớn nớc của tầu khi chạy so với mớn nớc tầu neo đậu khi nớc tĩnh, Z 3 = 0,25 m ( Bảng 5 -22- TCN -207- 92). + Z 4 : Độ dự phòng cho sa bồi, Z 4 = 0,4 m ( Trang 14 -22- TCN - 207- 92). H ct = T + Z 0 + Z 1 + Z 2 + Z 3 = 5,6 + 0,452 + 0,336 + 0 + 0,25 = 6,64 m H 0 = H ct + Z 4 = 6,64 + 0,4 = 7,04 m CTĐB = MNTTK - H 0 = +0,1 - 7,04 = -6,94 m Lấy CTĐB = -7,0 m. Chiều cao trớc bến: 3 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 H = CTMB - CTĐB = +3,0 - (-7,0) = 10,0 m H < 20 m nên đây là công trình bến cấp III. Chia chiều dài bến bằng các phân đoạn. Mỗi phân đoạn có chiều dài là 30 m. Các phân đoạn đợc ngăn cách với nhau bởi các khe lún và các khe nhiệt độ thẳng đứng suốt chiều cao công trình. 3. giả định kết cấu bến: Kết cấu bến: Bến trọng lực dạng tờng góc neo ngoài. Giả định kết cấu: Bản mặt và bản đáy làm bằng BTCT lắp ghép thờng, đợc chế tạo sẵn với chiều rộng mỗi phân đoạn là 6 m dọc theo chiều dài bến. Thanh neo đợc làm bằng thép AIII và đợc neo trực tiếp vào bản mặt và bản neo. Phần dầm mũ đợc chia thành các phân đoạn dài 30 m, đợc đổ trực tiếp bằng bê tông mác 300. Giả định vật liệu các cấu kiện chính: + Bản mặt Bê tông thủy công mác 300, lớp bảo vệ 6 cm. Thép cán nóng thờng loại AIII. + Bản đáy Bê tông thủy công mác 300, lớp bảo vệ 6 cm. Thép cán nóng thờng loại AII. +Thanh neo Thép bản trơn, có bề rộng bản bố trí theo phơng mặt cắt bến nhằm hạn chế áp lực đất tác dụng lên thanh neo. + Dầm mũ Bê tông đổ tại chỗ mác 300. + Lớp đệm Bằng đá đổ (15ữ100 kg/viên) có tầng lọc ngợc bằng đá dăm hoặc sỏi (7ữ10cm). + Lăng thể đá giảm tải: Bằng đá hộc (15ữ100 kg/viên) có tầng lọc ngợc bằng đá dăm hoặc sỏi (7ữ10cm) cùng với màn lọc nhân tạo. + Lớp cát lấp sau tờng đứng Bằng cát thô có = 30 0 ; = 1,85 T/m 3 . 4 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Hình 1: Giả định các kích thớc cơ bản của bến 5 50 800 1 : 1 200 500 -9,0 dcb đá xếp (150-200kg/viên) CTĐB -7,0 30 30 1 : 1 200 230 Đá cấp phối 70 đá dăm Đá đổ đá dăm 500 Lăng thể đá giảm tải bằng đá đổ (15-100kg/viên) MNTB +1,0 MNTTK +0,1 a a 100 +1,3 CTMB +3,0 MNCTK +2,0 170 20 20 cb d Đá đổ 482 Đá dăm dày 20 cm BT atphan dày 20 cm 1 : 1 3 = 30 = 1,85 T/m cát lấp 60 dài 22 m đá dăm 4x6 dày 20 cm đá dăm 2x4 dày 20 cm Vải địa kỹ thuật 1 : 1 Đá hộc Cát +1,0 115100 50 200 1 : 1 đá dăm -1,8 đá đổ Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Chơng 2 tảI trọng và các tổ hợp cơ bản 1. tảI trọng thờng xuyên a) Trọng lợng bản thân của công trình bến Bản mặt Tính cho 1 cấu kiện: G 1 = BT ìh ìF BT : Trọng lợng riêng của bê tông ( BT = 2,5 T/m 3 ). h : Chiều cao bản mặt (h = 8,0 m). F : tiết diện bản mặt. F = 0,5ì6 + 2ì0,5ì1 = 4 m 2 . G 1 = BT ì hì F = 2,5ì8ì4 = 80 T. Bản đáy Tính cho 1 cấu kiện: G 2 = BT ì hì F BT : Trọng lợng riêng của bê tông ( BT = 2,5 T/m 3 ). h: Chiều cao bản đáy (h = 0,7 m). F: Tiết diện bản đáy. F = 8ì6 = 48 m 2 . G 1 = BT ì hì F = 2,5ì 0,7ì48 = 84 T. Dầm mũ Tính cho 1 đoạn dài 6 m dọc theo chiều dài bến: G 3 = BT ìhìF BT : Trọng lợng riêng của bê tông ( BT = 2,5 T/m 3 ). h: Chiều cao dầm mũ (h = 1,7 m). F: Tiết diện dầm mũ. 6 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 F = 1,7ì6 = 10,2 m 2 G 3 = BT ìhìF = 2,5ì1,7ì10,2 = 43,45 T Lăng thể đá giảm tải Tính cho 1 đoạn dài 6 m dọc theo chiều dài bến: G 4 = đá ìhìF đá : Trọng lợng riêng của đá ( đá = 2,2 T/m 3 ). h: Chiều cao lăng thể đá (h = 8,0 m). F: Tiết diện lăng thể đá. F = 8ì6 = 48 m 2 G 4 = đá ìhìF = 2,2ì8ì48 = 844,8 T Cát lấp Tính cho 1 đoạn dài 6 m dọc theo chiều dài bến: G 5 = cát ìhìF cát : Trọng lợng riêng của cát ( cát = 1,85 T/m 3 ). h: Chiều cao phần cát lấp (h = 1,3 m). F: Tiết diện cát lấp. F = 8ì6 = 48 m 2 G 5 = cát ìhìF = 1,85ì1,3ì48 = 115,4 T b)áp lực đất chủ động (tính với MNTTK) Giả thiết mặt phá hoại là mặt phẳng, nghiêng với phơng đứng một góc = 45 0 - /2. Trong đó, là góc ma sát trong của lớp đất tơng ứng với các khoảng tính áp lực. Khi đó, công thức chung tính áp lực chủ động cho 1 m dài bến nh sau: i = ( i ìh i ) ì a với â = tg 2 là hệ số áp lực chủ động. Từ CTMB: +3,0 m đến cao trình: +1,7 m tính với cát lấp ở trạng thái tự nhiên: cát = 1,85 T/m 3 ; cát = 30 0 . Từ cao trình: +1,7 m đến CTĐB: -7,0 m tính với đá: đá = 2,2 T/m 3 ; đá = 45 0 Tại cao trình: +1,7 m 7 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 h = +3,0 - (+1,7) = 1,3 m a = tg 2 (45 0 - cát /2) = tg 2 (45 0 - 30 0 /2) = 0,333 a = tg 2 (45 0 - đá /2) = tg 2 (45 0 - 45 0 /2) = 0,172 + 1 = 1,85ì 1,3ì 0,333 = 0,8 T/m 2 . + 2 = 1,85ì 1,3ì 0,172 = 0,4 T/m 2 . Tại MNTTK: +0,1 m h = +1,7 - (+0,1) = 1,6 m a = tg 2 (45 0 - đá /2) = tg 2 (45 0 - 45 0 /2) = 0,172 2 = 0,4 + 2,2ì1,6ì0,172 = 1,01 T/m 2 . Tại CTĐB: -7,0 m h = +0,1 - (-0,7) = 7,1 m đn = 2,2 - 1 = 1,2 T/m 3 a = tg 2 (45 0 - đá /2) = tg 2 (45 0 - 45 0 /2) = 0,172 3 = 1,01 + 1,2ì7,1ì0,172 = 2,46 T/m 2 . 2. TảI trọng tạm thời tác động nhanh a) Lực neo tầu Lực neo S tác động lên 1 bích neo (hoặc vòng neo) không phụ thuộc vào số lợng tầu buộc dây neo và bích neo đó, đợc xác định theo công thức: cossin ìì = n Q S tot Trong đó: Q tot : Lực ngang do tác động tổng hợp của gió, dòng chảy và sóng. n : Số lợng bích neo chịu lực. ,: Góc nghiêng của dây neo. Thành phần ngang W q và thành phần dọc W n của lực gió tác động lên tầu xác định theo: W q = 73,6ì10 -5 ìA q ìv q 2 ì W n = 49,0ì10 -5 ìA n ìv n 2 ì Trong đó: v q = 14 m/s; v n = 11 m/s; = 0,65. Khi tầu đầy hàng: A q = 1690 m 2 ; A n = 1360 m 2 . Lúc này: 8 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 + W q = 73,6ì10 -5 ìA q ìv q 2 ì = 158,5 KN = 15,85 T. + W n = 49,0ì10 -5 ìA n ìv n 2 ì = 14 KN = 1,4 T. Thành phần ngang Q và thành phần dọc N của lực do dòng chảy tác động lên tầu đợc xác định theo: Q = 0,59ìA 1 ìv 1 2 N = 0,59ìA 2 ìv 2 2 Do v 1 = 0 nên Q = 0; v 2 = 1,1 m/s. + Khi tầu đầy hàng: A 2 = 5,6ì17,4 = 97,44 m 2 N = 63,2 KN = 6,32 T. + Khi tầu cha có hàng: A 2 = 4,4ì17,4 = 76,56 m 2 N = 49,7 KN = 4,97 T. Nh vậy: Q tot = W q + Q = 15,85 T. Theo bảng tra ở -22- TCN -222- 95 : n = 4; = 30; = 40. Lực neo: cossin ìì = n Q S tot = 10,35 T. Từ đó tính đợc các thành phần của S: + S q = = n Q tot 3,96 T + S n = Sìcosìcos = 6,87 T + S v = Sìsin = 6,65 T b) Lực tựa tầu Lực tựa tầu phân bố đều theo chiều dài công trình bến trên toàn bộ đoạn tiếp xúc giữa thành tầu và mặt trớc bến: d tot l Q q 1,1 = Q tot = 15,85 T ( phần trên) l d : Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tầu và công trình. Lấy l d = 41 m (khi tầu đầy hàng). Nh vậy: d tot l Q q 1,1 = = 0,43 T/m. c) Lực va tầu Khi tầu cập vào công trình bến cảng thì động năng va của tầu E q (KJ) xác định theo công thức: 2 2 vD E q ì ì= 9 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Trong đó: D: Lợng rẽ nớc của tầu tính toán (D = 7000 T). v : Thành phần vuông góc ( với mặt trớc công trình) của tốc độ cạp tầu. (v = 0,142 m/s Bảng 29 -22- TCN 222- 95) : Hệ số ( = 0,5 Bảng 30 -22- TCN 222- 95). Nh vậy: 2 2 vD E q ì ì= = 35,29 KJ. Hình 2: sơ đồ phân bố lực neo trên 1 bích neo Sq S Sv Sn 10 [...]... Tổ hợp lực cơ bản nguy hiểm nhất Tổ hợp lực tựa tầu và tổ hợp lực va tầu: Không đa vào sơ đồ tính toán cơ bản chỉ đợc xét đến trong tính toán độ bền của kết cấu phần trên, của các liên kết giữa kết cấu phần trên với các cấu kiện công trình bến, của hệ thống đệm tầu và các nút liên kết đệm tầu với công trình bến 6 áp lực đất tổng cộng áp lực đất gia tăng áp lực đất gia tăng do hàng hoá do cần trục... công trình (CT cấp III, Kn = 1,15) g: Tổng các lực đứng tác động lên đáy công trình (g = 113,76 T) f: Lực ma sát của đáy công trình theo mặt tiếp xúc với lớp đệm đá (f = 0,5) mđ = 0,95 Ra: Nội lực thanh neo ( Ra = 9,91 T) Khi đó: + ncìnìmđìE = 1ì1,25ì0,95ì24,42 = 29 + m ì ( g ì f + Ra ) Kn = 1,15 ì(113,76 ì0,5 + 9,91) 1,15 = 66,79 Vậy công trình thoả mãn điều kiện trợt phẳng Kiểm tra ổn định của công. .. trên bản q = 23,51 T/m + áp lực hông P2 = 91,05 T Sơ đồ tính toán nh sau: hình 9 Giải bài toán dầm trên nền đàn hồi theo phơng pháp của B.N Jêmoskin: + Dạng bài toán: Bài toán biến dạng phẳng + Các bớc giải bài toán nh sau: Lập sơ đồ tính Xét 1m theo chiều rộng của bản đáy Khi đó bản đáy đợc tính toán nh bản dầm trên nền đàn hồi tính theo bài toán phẳng Chia dầm thành 8 đoạn cách đều nhau những... kiện mở rộng vết nứt 2 tính toán bản mặt theo phơng dọc bến Tính độ bền Chia bản mặt ra những đoạn nhỏ = 1m để tính toán Mỗi một phân đoạn chia có lực phân bố khác nhau, do đó có nội lực khác nhau Sơ đồ tính toán: dầm đơn giản kê trên 2 gối là 2 gờ của bản mặt nguyễn phơng nam - 2924 - k46cg2 28 tính toán bản mặt theo phơng dọc bến STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cao trình (m) 2.00 1.70 0.70 0.10 -0.40... 1.697 24 chơng 4 tính toán theo điều kiện bền và mở rộng vết nứt 1 tính toán bản mặt theo phơng thẳng đứng a) Tính độ bền Bản mặt theo phơng thẳng đứngđợc tính nh dầm đơn giản đặt trên 2 gối tựa Gối 1 tại điểm neo có cao trình +1,2 m Gối 2 tại đáy công trình bến Trong đó lực tác dụng lên bản mặt gồm có: áp lực đất chủ động và áp lực đất gia tăng do hàng hoá, cần trục xích trên bến gây ra, tính với MNTTK:... nội lực bản mặt theo phơng thẳng đứng Theo biểu mô men ở trên ta có: Mâm = 0,87 T.m Mdơng = 21,1 T.m Tính toán bê tông, cốt thép cho bản mặt theo tiêu chuẩn của BT-CT thuỷ công: Mtt = MìKnìncìnìmđ Trong đó: M: Mô men Kn: Hệ số đảm bảo xét đến tầm quan trọng của công trình, phụ thuộc vào cấp công trình (CT cấp III, Kn = 1,15) nc: Hệ số tổ hợp tải trọng (Tổ hợp cơ bản, nc = 1) n: Hệ số vợt tải (n = 1,25)... đá = 5 kG/cm2 = 50 T/m2 min = 8,05 T/m2 < Rđệm đá = 5 kG/cm2 = 50 T/m2 15 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Kiểm tra ổn định của công trình bến kiểu trọng lực về trợt theo mặt phẳng tiếp xúc giữa công trình với lớp đệm đá cần thoả mãn điều kiện (các tải trọng đặt ở phía sau bản đáy) ncìnìmđìE m ì ( g ì f + Ra ) Kn nc: Hệ số tổ hợp tải trọng (nc = 1) n: Hệ số vợt... bến x h Hình 3: mặt phẳng tính toán của bản mặt Nh vậy mặt phẳng tính toán sẽ cách mép bến 1 đoạn là: a = 2- 0,35- 0,5 - 0,027 = 1,12 m a) áp lực đất gia tăng do tải trọng hàng hoá xếp trên bến Tính cho 1 m chiều dài bến và tơng ứng với MNTTK b) áp lực đất gia tăng do cần trục xích trên bến Tính cho 1 m chiều dài bến và tơng ứng với MNTTK Chọn cần trục xích E509 với các thông số kĩ thuật sau: + Chiều... neo có đờng kính: 60 mm 4 Tính toán bản neo Chọn bản neo đơn, có tiết diện chữ T 30 Ta đặt bản neo cách mặt bến 2 m, tức là ở cao trình +1,0 m và đổ đá xung quanh bản neo Kiểm tra điều kiện ổn định áp lực đất bị động: p = ( iìhi) ì p với p = tg2(450 + áp lực đất chủ động: a = ( iìhi) ì â với a = tg2(450 + Tại cao trình: +1,0 m: p = 20,66 T/m2 a = 0,95 T/m2 + Tại cao trình: -1,0 m: p = 34,46 T/m2 a... định đợc xác định theo công thức: 450 ) 2 450 - 2 ) m ì ( E p Ea ) Kn ncìnìmđìRa Trong đó: nc: Hệ số tổ hợp tải trọng (nc = 1) n: Hệ số vợt tải (n = 1,25) mđ: Hệ số phụ điều kiện làm việc xét đến đặc điểm chịu lực thực tế của cấu kiện và 1 số giả thiết của sơ đồ tính toán (mđ = 0,9) Ra = 29,73 T m: Hệ số điều kiện làm việc Kn: Hệ số bảo đảm xét đến tầm quan trọng của công trình (Kn = 1,15) (Ep -