Công trình biển thiết kế hệ thống đệm và neo tàu người dịch đặng quang liên, trần văn dung

Đệm khí Pneumatic fender units Là một túi cao su chứa không khí có áp lực, hấp thụ năng lượng cập tàu bằng công cần thiết để ép không khí trong túi vượt lên trên áp lực vốn có.. Ngoài ra

• Không xé sách

• Không gạch, viêt, vẽ lên sách

f T H U V í Ẹ N Ị

ỉ : UÒi-ìQ É>**l HỊ5C

BS 6349: Part 4 : 1985

LÒI GIỚI THIÊU

H ội C âng - Đường thuỷ vù Thềm lục địa V iệt N am trân trọng giới

thiệu bản dịch Phần 4 : "Thiết kê hệ thống đệm và neo tà u" thuộc Bộ tiêu chuẩn BS 6349 "Công trình biển" - Vương Q uốc A nh của các kỹ sư cao cấp : Đ ặng Q uang Liên và Trần Văn D un ọ,.

P hần 4 này tuy ngắn nhưng rất quan trọng vỉ giúp cho việc xá c định các tải trọng do tàu tác động lên công trình biển nói chung và đặc biệt đối với công trình bến Trong bản dịch này các tác giả có sử dụng m ột sô' thuật n g ữ Việt hoá có th ể hơi khác so với bản dịch các p h ầ n trước, chúng tôi g iữ nguyên với hàm ỷ coi đó là cách lựa chọn đ ể cá c bạn đồng nghiệp đánh giá và sau này s ẽ thống nhất lại khi biên soạn thành tiêu chuẩn V iệt N am

C húng tôi cũng đang c ố gắng đ ể hoàn thành nốt bản dịch những phần còn lạ i đ ể kịp hoàn thành toàn bộ bảy phần của Bộ tiêu chuẩn BS

6349 trong năm 2002 M ong nhận được sự góp ý, giúp đ ỡ của các bạn dồng nghiệp và các cơ quan quản lý có liên quan với chuyên ngành công trình biển.

PGS.TS Nguyễn Hữu Đẩu

Phó chủ tịch kiêm Tổng thư ký Hội Củng - Đường thuỷ vả Thềm lục địa Việt Nam

3

đệm, cách thức bố trí; thiết bị neo và dây

neo cho tàu buôn và chỉ dẫn địa điểm cách

thức sử dụng thích ứng

Tiêu chuẩn này chủ yếu nhằm vào việc

sử dụng các sản phẩm thương mại

Ghi chú :

- Việc áp dụng tiêu chuẩn này cho teilt Hải

quán phải có các dữ liệu hổ sung từ các cơ quan

chi huy Hải quân, như áp lực tiếp xúc cho phép

của vỏ tàu, dặc hiệt dổi với tầu ngầm, cũng như

khoảng cách tàu phải dứng cách xa hến và hình

thê, kiêu dáng h ô ' trí /ICO.

- Tên cùa các tín phẩm tham khảo kèm theo

tiêu chuẩn này dược liệt kê ở cuối sách.

2 CÁC ĐỊNH NGHĨA

Đổ phục vụ cho phần 4 của BS 6349, dã

sử dụng các định nghĩa sau:

2.1 Đệm bàng vật thế đàn hổi

(Elastomeric fender units)

Đệm được làm bằng cao su, hấp thụ năng

lượng cập tàu bằng công cần thiết để làm biến

dạng đàn hồi theo phương thức nén ép, uốn,

cắt hay tống hợp của các phương thức trên

2.2 Đệm khí (Pneumatic fender units)

Là một túi cao su chứa không khí có áp

lực, hấp thụ năng lượng cập tàu bằng công

cần thiết để ép không khí trong túi vượt lên trên áp lực vốn có

2.3 Trọng tải đăng kiểm (Gross registered tonnage : grt)

Là tổng dung tích bên trong con tàu, được xác định theo quy tắc của cơ quan đãng kiểm, được đo bằng đơn vị 2,83 m3 ( 100ft3)

2.4 Trọng tải tàu (Deadweight tonnage : dwt)

Là tổng trọng lượng của hàng hoá, kho tàng, nhiên liệu, thuỷ thủ đoàn và các thứ dự trữ trên tàu khi tới mớn nước đầy tải mùa hè

Ghi chú: Mặc dù, trọng tải tàu là đại diện cho

năng lực chở hàng của con tàu, song nó không phải là sô do chính xác trọng lượng hàng hoá.

2.5 Lượng dãn nước (Displacement)

Là tổng trọng lượng của con tàu và những thứ chứa trong tàu

Ghi chú: Lượng dãn nước hằng thể tích nước

hi tàu choán chỗ nhân với dung trọng của nước.

3 CÁC KÝ HIỆUCác ký hiệu dưới đây được dùng cho phần 4 của BS 6349

Khi một ký hiệu bao gồm nhiều ý nghĩa khác nhau thì ý nghĩa đặc trưng cho từng trường hợp sẽ được giải thích ngay khi chứng được đề cập đến trong văn bản

5

cập tàu

góc của tàu

tới trung tâm khối lượng tàu

góc với bến

• a Góc tiếp cận của tàu (Góc cập tàu)

xúc tới trung tâm khối lượng tầu

và đường vuông góc với trục dọc của tàu

Chương 2

ĐÊM TÀU

4 CÁC NGUYÊN TẮC CHƯNG

4.1 Trang bị đệm tàu

Trong thực tế, một số cảng không trang

bị đệm tàu trên bến ngoài các dải chịu mài

mòn đơn giản bằng gỗ, nhất là khi bến nằm

ở vùng được che chắn như những khu nước

của ụ tàu có đê bao quanh Khuynh hướng

sử dụng tàu lớn và chọn địa điểm xây đựng

bến ở những nơi có sóng gió như đoạn cửa

sông hoặc ngoài bờ biển hở đã dẫn tới việc

sử dụng ngày càng rộng rãi hệ thống các

đệm tàu

Quyết định trang bị đệm tàu cho bèn là

vấn đề sách lược, khi có điều kiện thì sách

lược này phải dược hoạch định sau khi đã cân nhắc tất cả các yếu tố có liên quan.Người thiết kế phải xem xét đến tác nghiệp được dự kiến trên bến, đặc biệt là việc có sử dụng hay không tàu lai dắt Thiết

kế phải đủ chắc chắn đế tiếp nhận các tải trọng tương đối nhỏ theo các hướng hoặc các vị trí không được đề cập tới trong những phàn tích cơ bản của thiết kế mà không để xảy ra hư hỏng

Các bến có thể phải xây dựng ở những địa điểm rất khác nhau, từ nơi được che chắn rất tốt tới các vùng biển trống trải Một dải phân loại như vậy được đưa ra trong bảng 1

thuỷ triều

Mực nước dao động lớn hơn vùng nước được che chắn tốt

Lộ sóng chút ítDòng chảy có mức độ hạn chế

Lộ sóng nhiều hơn so với khu nước có thuỷ triềuBến thường chỉ dùng cho một loại tàu

Bến ở vùng biển

hở

Hoàn toàn lộ sóng, gió và dòng chảyThường là bến chuyên dụng : hàng rời, than, quặng, dầuTàu và thiết bị xếp dỡ đều thuộc loại đơn chiếc

7

Ngoài ra, một số kiểu dạng tàu có yêu ảnh hưởng đến việc lựa chọn đệm tàu tương

Báng 2: Các loại tàu

Cập bến bằng mũi hoặc láiTốc độ cập lớn

Tần suất cập bến lớn (xem ghi chú 1,2 và 4)

Cập bến bằng mũi hoặc lái (xem ghi chú lvà 2)Tàu chở Gaz

LNG/LPG

Mớn tàu bé ngay cả khi đầy tải

Vỏ tàu chịu áp lực kémCác tàu cùng loại dùng bến chuyên dụngTránh nguy cơ hoả hoạn do va chạm và cọ xát(xem ghi chú 1 và 3)

Tần suất cập bến lớnTránh nguy cơ hoả hoạn do va chạm và cọ xát (xem ghi chú 1 và 3)

(xem ghi chú 1)

Có thể phải dịch chuyển dọc bến để thay đổi hầm hàng Mớn thay đổi lớn giữa khồng tải và đầy tải (xem ghi chú 1)

Mớn thay đối lớn giữa khồng tải và đầy tải Tránh nguy cơ hoả hoạn do va chạm và cọ xát (xem ghi chú 1)

Mớn thay đổi lớn giữa không tải và đầy tải

Có thể đậu lâu tại bến

Tàu lai, tàu cung ứng, sà

lan, sà lan LASH và tàu

cá

Cần đệm tàu đặc để sử dụng nhiều lần với va chạm mạnh Thường dùng đệm gỗ (xem ghi chú 2 và 4)

Ghi chú : - Tàu có thể thuộc nhóm mũi hầu

- Tàu có thể có vành đai quanh tàu

- Không nhất thiết phải có đường ống phân phối ỏ giữa tàu

- Thường cập hến không cần tàu lai dắt

8

Các dạng điển hình về vị trí xây dựng ghi

trong bảng 1 gồm nhiều tình huống có thể

xảy ra và danh mục những đặc tính cần cân

nhắc khi thiết kế hệ thống đệm tàu dã bao

trùm tất cả các khía cạnh mà người thiết kế

cần phải xem xét Đặc biệt, sự dao động của

mực nước sẽ yêu cầu hệ thống đệm phải

thích hợp với mọi mực nước có thế xuất

hiện, với trường hợp mực nước dao động lớn

thì sẽ vỏ cùng quan trọng Gió, sóng và

dòng chảy cũng biến động theo vị trí xây

dựng bến Cuối cùng với những hàng hoá

chuyên ngành như than rời, quặng, dầu và

các sản phẩm hoá dầu đều đật ra các yêu

cầu đặc biệt và vì thế hệ thống đệm tàu phải

thiết kế thích ứng với đặc trưng kỹ thuật và

kích thước của mỗi loại tàu

4.2 Nguyên tắc cập bến

Một con tàu lớn tiến vào bến cần phải có

sự trợ giúp của tàu lai dắt hoặc sử dụng

chính động cơ của tàu để từ từ vào bến Khi

đến trước bến tàu sẽ dừng hẳn lại tại một

chỗ cách bến một khoảng cách bé với tư thế

song song mép bến Sau đó tàu bắt đầu được

neo vào bến theo sơ đồ neo đã chọn

Tàu dược chầm chậm đẩy thẳng hoặc

kéo chéo sát vào mặt bến, lý tưởng nhất là

đạt dược sự va chạm nhẹ nhàng với bến

dưới một góc cập nhỏ

Vì đa số tàu thường ở tư thế tiến vào bến

với một góc cập nhỏ nên khởi đầu tàu chí va

vào một đệm; sau đó tàu sẽ tiếp tục quay

trước khi va vào các đệm khác

Các tàu lai dắt, ca nô và các tàu nhỏ khác

có chiều huớng tiếp cận bến một cách trực

tiếp hơn so với tàu lớn

Phà và tàu Ro- Ro thì lại cập bến theo

phương pháp khác, sẽ được giải thích tại

điều 4.7.6

Những nguyên tắc cập bến trên đây có the được xem là phù hợp với bản tiêu chuẩn

BS 6349 khi thiết kế hệ thống đệm tàu

4.3 Thiết kê tơng thế

Chức năng của hệ thống đệm tàu là bảo

vệ kết cấu bến không bị hư hỏng do tác động của tàu khi cập bến, khi neo đậu tại bến cũng như khi tàu rời bến, đồng thời làm giảm thiểu phản lực ở vỏ tàu xuống giới hạn

có thê chấp nhận được

Trong hệ thống đệm tàu đã có, dù với mục đích chế tạo mới hay lựa chọn các sản phẩm đã có bản quyền, đều phải xem xét tớicác yếu tố sau:

c) Phản lực và biến dạng có thể chấp nhận cho cả kết cấu bến và vỏ tàu Điều quan trọng là phải chú ý đặc biệt đến việc hạn chế biến dạng của các bến có đường ống, đường ray cần trục và thiết bị xếp dỡ.d) Kiểu loại và hình dáng vỏ tàu

e) Năng lượng đệm cần phải hấp thụ phải phù hợp với vị trí và điều kiện luồng dẫn vào bến cũng như phương thức cập bến

0 Khoảng cách cho phép giữa dầm mũ

và mạn tàu (sau khi đã buộc neo) tương quan với tầm với của giá cẩu vòi ống, cần cẩu và các thiết bị tương tự

Hệ thống đệm phải thiết kế đồng bộ với kết cấu bến vì không phải tất cả các loại đệm đểu có thể thích ứng với mọi loại kết cấu

4.4 Vật liệu và công nghệ sản xuất

9

quốc tế tương đương được thừa nhận và các

điều 56, 57, 58, 59, 60, 61, 67, và 68 của

phần 1: BS 6349 : 1984

4.5 Kích thước tàu

Các kích thước và trọng tải cùng các yếu

tố có liên quan đến con tàu khi đầy hàng

được cho trong phần 1: BS 6349 : 1984

Ghi chú: Đê tham khảo, mục ỉ 7-2 của BS

6349: phần 1: 1984 được trích dẫn trong Phụ

lục A của phần này.

Khi tàu cập bến trong tình trạng chất

hàng một phần cần hỏi ý kiến nơi đóng tàu

để biết các trị số lượng dãn nước, món nước

qua các bảng hoặc qua các đường cong ‘T ải

trọng - Lương dãn nước”

Với những bến chuyên đế xếp hàng

xuống tàu, công tác thiết kế được coi là

thiếu sót nếu xem xét cho tàu cập bến chỉ

với trọng lượng dằn tàu hay chứa một phần

hàng hoá Khi gặp trường hợp như vậy,

người thiết kế đầu tiên nên nghĩ đến sự

nguy hiểm của việc một con tàu chất đầy

hàng phải đậu ở bến và cũng không thể bỏ

qua khả năng một con tàu đẩy hàng phải

quay trở lại bến

4.6 Tốc độ cập bến

Các trị số kiến nghị cho tốc độ cập ngang

của con tàu được cho trong bảng 6 phần 1:

BS 6349:1984 Khi có đủ số liệu thống kê

về tốc độ cập bến cho tàu và các điểu kiện

tương tự cho một bến đang thiết kế thì nên

dùng số liệu đó và tham khảo số liệu đã cho

trong bảng

4.7 Năng lượng cập tàu

4.7.1 Khái quát

Các chi tiết để đánh giá tổng năng lượng

của con tàu đang di động và khối lượng

thuỷ động kéo theo được cho ỏ điều 41 của phần 1: BS6349: 1984

Trị số này có thể phải biến đổi để đánh giá tổng năng lượng E (kN.m) sẽ được hệ thống đệm tàu hấp thụ bằng cách đưa vào

Trong đó:

có thể là một trong những loại sau:

Một dệm đàn hồi hoặc đệm khí đơn chiếc, trụ cọc hoặc một vật thể hấp thu năng lượng

Một số các vật thể hấp thụ năng lượng ghép lại vórị nhau tạo thành một vật thể hấp thụ năng lượng tổng hợp

Một số các vật thể hấp thụ năng lương có đặc tính rất giống nhau có thể coi như làm việc cùng nhau nếu được đặt tại điểm đầu tiôn tàu tiếp xúc với bến

4.7.2 Hệ sô khối lượng thuỷ động

Hệ số khối lượng thuỷ động cho phép sự chuyển động của nước quanh tàu đươc tính đến trong tổng năng lượng của con tàu bằng việc tăng thêm khối lượntỊ của hệ thống chuyển động Hệ số khối lượng thu) động

CM có thể xác định bằng biểu thức sau (xem tài liệu tham khảo [1 ]):

10

CM = 1 + —

BTrong đó

cho CM từ 1,3 đến 1,8

4.7.3 Hè sô lệch tám

Hệ số lệch tâm CE cho phép giảm bớt

năng lượng truyền tới hệ thống đệm tàu khi

điểm tiếp xúc không nằm chính diện với

trọng tâm khối lượng của tàu; hệ số này

thường được tính toán theo biểu thức:

L là chiều dàí của tàu (m))

đến trọng tâm khối lượng của tàu (m)

xúc tới trung tâm khối lượng tàu và

véctơ tốc độ (xem hình 1)

Biểu thức trên thường được giản đơn hoá

với giả thiết Ỵ = 90°, do đó:

4.7.4 Hệ s ố độ mềm c s

Hệ số độ mềm cho phép xét đến phần

năng lượng va chạm được vỏ tàu hấp thụ

Còn ít nghiên cứu về vấn đề này song nói

chung có thể chấp nhận giá trị của Cs nằm ở

giữa 0,9 và 1,0 Khi thiếu số liệu đáng tin

cậy nên lấy c s bằng 1,0 nếu dùng hệ thống đệm mềm và Cs bằng 0,9 đến 1,0 nếu dùng

hệ thống đệm cứng

Một hệ thống đệm được xem là cứng khi biến dạng của đệm dưới tác động của tàu thiết kế nhỏ hơn 0,15 m Một hệ thống đệm được xem là đệm mềm khi biến dạng của đệm dưới tấc động của tàu thiết kế lớn hơn 0,15 m

4.7.5 Hệ sô hình dạng của bến Cc

Hệ số hình dạng của bến cho phép xét đến phần năng lượng của tàu được hấp thụ bởi khối nước bị kẹp giữa vỏ tàu và tường bến Trị số Cc chịu ảnh hưởng của kiểu loại kết cấu bến, của khoảng cách từ mép bến đến thân tàu, góc cập, hình dáng vỏ tàu và khoảng cách từ long cốt tàu đến đáy biển

Một trị số Cc bằng 1,0 nên áp dụng kết cấu bến bộ cọc hở và Cc có thể lấy từ 0.8 đến 1,0 khi mặt tường bến kín đặc

4.7.6 Năng lượng cập bến của phà và tàu Ro- Ro

4.7.6 ] Khái quát

Ba cách cập bến mà phà và tàu Ro-Ro thường hay sử dụng:

a) Đưa tàu đi vào nằm dọc bến và sử dụng cửa mở nghiêng ở mạn tàu cho xe cộ lên xuống

b) Đưa tàu vào dãy các trụ tựa tàu độc lập, sau đó dịch chuyển từ từ theo hướng dọc bến để đuôi/mũi tàu tựa vào cầu phà phía trên bờ

c) Đuôi/mũj tàu trực tiếp cập vào cầu phà phía trên bờ với việc sử dụng các trụ tựa tàu bên mạn đê dẫn hướng

11

Ba cách cập bến này được minh hoa trên

các hình 2a, 2b và 2c Hai cách cập (b) và

(c) tương tự nhau do đó chúng có thể đtrợe

áp dụng cho cùng một loại bến

Cách cập (a) phần lớn dùng cho tàu Ro-

Ro lớn khi mũi và đuôi tàu không được thiết

kế đặc biệt cho lực cập tàu Cách (c) hay

dùng cho phà khi đuôi và mũi tàu được thiết

kế để cập đuôi/mQi tàu

Điều quan trọng là trang bị đệm tàu trên

bến phải phù hợp với đặc tính kỹ thuật của

tàu và phương pháp cập tàu

47.6.2 Cách (a)

Đệm tàu phải thiết kế để hấp thụ được

năng lượng tính theo điều 4.7.1, ngoại trừ

giá trị bán kính quán tính K trong biểu thức

tính toán hệ số lệch tâm CE nên tính theo

0,54 đến 0,63 đối với phà và tàuRo-Ro)

47.6.3 Cách (b)

4.7.6.3.1 Đệm phía mạn tàu

Năng lượng cập bến đối với loại tàu này

tính toán như cách (a)

4.7.6.3.2 Đệm đuôi/mũj

Đệm đuôi/mũi phải thiết kế để hấp thụ

toàn bộ năng lượng E (kNm) của tàu, xác

định theo biểu thức :

E = 0,5MV2Trong đó:

47.6.4 Cách (c)

4.7.6.7.1 Đệm phía mạn tàuNăng lượng E (kN.m) do đệm phía mạn tàu hấp thụ phải tính toán theo:

Trong đó:

Khuyến nghị góc a tối thiểu bằng 15°

ngoại trừ các trường hợp hình dạng của bến hạn chế việc cập tàu với góc cập bé

Do phần lớn các phà có công suất lớn và thời gian quay vòng nhanh, tốc độ ra vằo bên của chúng thường cao hơn so với các tàu khác cho nên tốc độ của phà lấy như sau (xem hình 2 (c)):

4.7.6.4.2 Đệm đuôi! mủì

Đệm đuôi/mũi phải thiết kế để hấp thụ

toàn bộ năng lượng E (kN.m) của tàu, xác

định theo biểu thức:

E = 0,5 M (V cos a ) 21**’

Trong đó:

Phản lực cập tàu là một hàm số của năng

lượng cập tàu và các đặc trưng biến dạng

của hệ thống đệm tàu Các đường cong phản

lực / biến dạng tiêu biểu của các loại đệm

được giới thiệu trong mục 5 Tải trọng cập

tàu cần được phân bố sao cho:

a) Áp lực tiếp xúc trên vỏ tàu nằm trong

Áp lực tiếp xúc cho phép cực đại giữa vỏ

tàu và đệm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao

" Nên :hay M bằng MD

gồm chủng loại và kích cỡ tàu, tính chất bề mặt của đệm (cứng hoặc mềm) và vị trí của vùng tiếp xúc trong hệ khung thân tàu Với các tàu dầu LNG/LPG và tàu chở dầu thô cưc lớn (VLCC) áp lực tiếp xúc cho phép thường nằm trong khoảng 15 t/m2 đến

20 t/m l

4.8.3 Phản lực đệm do tàu cập xiên

Ngoại trừ khi tiếp điểm nằm trên đoạn thẳng của mạn tàu và nằm song song với bến khi tiếp xúc, còn thì đệm tàu chịu tải trọng xiên lệch (nghiêng) Do vậy, vùng thân tàu bị va chạm cần được xem xét theo

cả hai mặt phẳng : mặt phẳng đứng và mặt phẳng ngang (xem hình 3 và 4) để thiết lập:a) Góc của tải trọng tác động vào từng đệm

b) Biến dạng của từng bộ phận hấp thụ năng lượng và từ đó tìm tổng năng lượng do đệm hấp thụ

13

Mép tàu Dçm tàu

C Câu phà trên tàu

(a) Câch câp (a)

Tien vào bén

Î Tièn vào bèn (b) Câch câp (b)

V-2,0 dêm 3,0 m/s V= 0,5 dên 1,0 m/s (c) Câch câp (c)

Hinh 2: Phà và tàu Ro-Ro câp ben

14

c) Khoảng cách giữa vỏ tàu và kết cấu bến.

Phần lớn các nhà sản xuất đệm đàn hồi

và đệm khí đều cung cấp các hệ số được

hiệu chỉnh về năng lực thực tế của sản

phẩm khi dùng trong điều kiện cập tàu

theo một góc xiên Với các trụ độc lập

mềm hoặc đệm trọng lực thì việc phân

tích tác động góc cập tàu là nguyên tắc

hàng đầu

Khi tình huống cho thấy việc cập bến

theo một góc là phổ biến tại một bến cụ thể

thì cần phải cân nhắc khả năng đặt nghiêng

một sá thành phần đệm tàu để tạo điểu kiện

phù hợp với cách cập bến song song nhằm

đạt hiệu quả cao hơn cho đệm tàu (xem

hình 5)

4.S.4 Khung đệm

Khi khung đệm được sử dụng để giảm áp

lực tiép xúc hay để lắp đặt một loạt các đệm

dơn, khung đệm nên là một trong những

loại sau:

a) Kiểu do hãng sản xuất đệm giữ độc

quyển, đã thể hiện là có đủ sức chịu tải

trọng cần thiết;

b) Khung thép thiết kế theo chủ dinh có

ứng suất và các chi tiết kết cấu phù hợp với

BS 449;

ứng suất phù hợp với CP 112, tiếp nhận va đập của tàu như một tải trọng ngắn hạn (xem điều 3.12.1.1 của CP 112 phần 2: 1971)

Khung thép cần phải được phủ bằng vật liệu thích hợp để giảm thiểu mài mòn khi

va chạm với vỏ tàu Vật liệu phủ có thể là

gỗ hay pôlime Trong trường hợp tính mài mòn cao có thể phải dùng lớp mặt bằng thép Công tác lắp ráp phải tạo điều kiện dễ dàng thay thế khi bị mòn hoặc hư hỏng Những đầu bu lông, đai ốc cần được đặt chìm trong lớp phủ, tránh va chạm, cọ xát với vỏ tàu

4.8.5 Khả năng chống trượt của đệm

Tàu chuyển động dọc hoặc đứng sẽ tạo

ra lực ma sát giữa đệm tàu và vỏ tàu Các lực này sẽ gây ra biến dạng trượt ở đệm, cần phải đảm bảo các biến dạng này nằm trong giới hạn chấp nhận được (Biến dạng trượt

có thể hạn chế bằng cách dùng xích nối với các bộ phận tương ứng của đệm với nhau) Trong trường hợp thiếu thông tin của các

bằng cách nhân hệ số ma sát |U với lực pháp tuyến trên mặt đệm tàu Trị số tiêu biểu của

p được cho trong bảng 3

Bảng 3: Hệ số ma sát của vật liệu mặt đệm trong điều kiện khô ráo

4.9 Hệ sô an toàn và ứng suất thiết kẽ

4.9.1 Khái quát

Hai mức độ của năng lượng va chạm,

bình thường và bất bình thường phải được

xác định cho nhiệm vụ thiết kế đệm tàu và

kết cấu bến treo đệm

Năng lượng cập tàu tính toán theo mục

4.7 dựa trên các thao tác cập bến bình

thường có thể bị vượt trội khi xuất hiện

những sự cố bất ngờ như:

a) Máy tàu hay máy tàu lai dắt bị hỏng;

b) Đứt dây neo hay dây cáp lai dắt;

c) Sự thay đổi của gió và dòng chảy;

d) Lỗi lầm của con người

Để bảo đảm cung cấp một giới hạn an

toàn, phòng ngừa rủi ro không định lượng

được, có thể khuyến nghị rằng trừ khi một

giá trị thấp hơn đã được thoả mãn trong

những hoàn cảnh tương tự, năng lực cực hạn

của mỗi đệm tàu nên lấy gấp đôi so với trị

số tính toán thông thường (trong điểm 4.7.1)

Do đặc điểm của hầu hết các hệ thống

đệm tàu là có quan hệ phi tuyến giữa năng

lượng, biến dạng và phản lực cho nên cần

phải kiểm tra hệ thống đệm cũng như kết

cấu bến với cả hai trường hợp tác động bình

thường và bất bình thường

4.9.2 Đệm chịu nén trên kết cấu cứng

Khi đệm tàu chịu nén trên kết cấu cứng,

toàn bộ năng lượng cập tàu đều do đệm hấp

thụ, kết cấu được coi như không có khả năng

hấp thụ hoặc hấp thụ rất bé, có thể bỏ qua

Hiện tại có rất ít thông tin về đệm chịu

nén chịu lực sau khi vượt qua trị số năng

lượng hấp thụ tối đa Vì vậy, cần phải lựa

Các phản lực tương ứng với mức năng lượng hấp thụ cần thiết có thể tìm trực tiếp trên đồ thị đường đặc trung kỹ thuật của đệm đã cho Các phản lực bình thường và bất bình thường nên lấy bằng phản lực tối

đa xuất hiện trong đoạn từ không đến bình

thường và từ không đến bất bình thường n

Nhà sản xuất có thể công bố dung sai đồ thị của phản lực và năng lượng Nếu không,

có thể lấy sai số ±10% để đưa vào trong thiết kế hệ thống đệm tàu

Với phản lực bình thường, ứng suất trong các chi tiết thép của đệm tàu không được vượt quá ứng suất cho phép bình thường đã cho trong BS 449 ứng với giá trị đoạn đàn hồi của hệ thống Với phản lực bất bình thường, ứng suất như vậy trong hệ thống không được vượt quá 0.8 ứng suất chảy.Nên nhớ rằng không phải lúc nào cũng đạt được ứng suất cho phép cực đại trong cả hai trường hợp năng lượng bình thường và bất bình thường

Ghi chú: Cẩn tham khảo phần 2 BS 6349 đé biết ứng suất đàn hồi cho phép dưới tác dụng của lực cập tàu và các hệ số tải trọng áp dụng cho lực cập tàu khi tính toán kết cấu bến th e o

trạng thái giới hạn.

4.9.3 Trụ độc lập mềm bằng cọc thép

Trong trường hợp trụ độc lập bằng cọc thép, toàn bộ năng lượng va chạm sẽ bị hấp

(,) Chỉ năng lượng cập tàu bình thường và bất bình thường - ND

16

thụ hơi biến dạns ngang của các cọc Nang

lượng được hấp thụ là hàm số tỷ lệ binh

phương vơi ứng suất uốn

Mặt cắt ngang cua cọc nên lựa chọn để

khai thác ở mức 0.8 ứng suất chay trong

điều kiện năng lượng bất bình thường Theo

một tý số dược khuyến nghị bằng 2,0 giữa

năng lượng bất bình thường và bình thường

thì ứng suất uốn dưới năng lượng bình

thường sẽ bàng 0,57 ứng suất chảy

4.9.4 Trụ độc lập mềm bằng cọc thép

với đệm chịu ép

Trong một số trường hợp yêu cầu có mức

độ hấp thụ năng lượng lớn, có thể phải lắp

các đệm tàu chịu nén vào trụ độc lập mềm

Việc đánh giá hệ số an toàn trở thành tổng

hợp và là nguyên tắc hàng đầu phải tiến

hành khi xem xét đến trị số biến dạng của

đệm ứng với tái trọng phù hợp giới hạn ứng

suất của thép đã dề cập đến trong các mục

4.9.2 và 4.9.3

4.9.5 Trụ độc lập mềm bằng cục bè

tông đúc sẵn

Khuyến nghị sử dụng cọc bê tông cốt

thép ứng suất trước trong trụ cập mềm

4.9.6 Trụ độc lập mềm bằng cọc gổ

Với những trụ nhỏ ở các vùng cũng như

cang du thuyền, có thể dùng gỗ, thường là

gô nguyệt quế vằn, thông mú vàng thay thế

cho thép Úng suất làm việc phải phù họp

với CP 112, coi tải trọng va đập là tải trọng

bệ cọc xa bò thường áp dụng cho những nơi

có nhiều kích cỡ tàu khác nhau cập bến hoặc những nơi mà bến xa bờ không thiết

kế dê chịu lực ngang lớn tỏ ra có ưu điểm hơn Trong những trường hợp này người ta thường dùng dầm cập nghiêng

b) Khi muốn tránh cho tàu khỏi mắc cạn hoặc gây hư hại các thiết bị trên bờ, ví dụ tại đoạn luồng vào cửa âu khó khăn

Dầm cập tàu nói chung gồm một dầm bê tông hoặc thép nằm ở phía trên mực nước dược gối tựa trên các cọc thép dạng công xôn Những cọc dạng công xôn này có thể đóng thẳng hoặc nghiêng về trước, khi đóng nghiêng về phía trước thì dầm dược gọi là dầm cập nghiêng Một số dầm cập tàu được trợ giúp một phần chống lại các lực ngang bằng các thanh chống đàn tính, tỳ trên trụ cọc cứng; trụ cọc cứng thường bố trí ở các đầu cuối của dầm cập tàu Các điểm dưới đây là rất quan trọng khi thiết kế các loại dầm cập tàu:

c) Khoảng cách giữa các cọc cần chọn sao cho ứng suất làm việc tương đương nhau khi chịu tải trọng bản thân

d) Trừ khi các trụ cọc cứng được sử dụng trong thiết kế, nên sử dụng cọc mảnh hơn hoặc bước cọc lớn hơn ở đoạn cuối dầm so với đoạn giữa dầm Lựa chọn và sắp xếp cọc sao cho khi chứng chịu các va đập bất bình thường ở đoạn gần cuối dầm thì cả các cọc nằm gần nơi bị va đập đến các cọc ở đoạn giữa có tiết diện cứng hơn sẽ chịu tải với trị

số càng gần với ứng suất cho phép càng tốt ứng suất cho phép có thể lấy bằng 0,8 ứng suất chảy Ánh hưởng uốn và xoắn đều của dầm cập phải xem xét khi tính toán các ứng suất này

e) Các đệm nhỏ nói chung đểu bắt buộc phải tránh được hư hỏng bể mặt khi chịu

những va đập khởi đầu Những đệm này chỉ

cần thiết kế để hấp thụ 5% năng lượng cập

ứng suất làm việc Độ nghiêng của cọc từ

1/5 đến 1/12 Khi tàu va cập, cọc sẽ cong

về phía sau, ứng suất trong cọc sẽ chuyển

từ trạng thái ứng suất do tĩnh tải (trọng

lượng bản thân) qua ứng suất trung hoà rồi

đến ứng suất cho phép đã dự định Hiệu

ứng đẩy nổi của nước cần phải xét đến

trong thiết kế, mực nước thấp khi tính tĩnh

tải và mực nước cao khi tính hoạt tải

4.10 Gán ỉáp và treo đệm tàu

Những hệ thống lắp ráp và treo đệm tàu

cần được thiết kế vững chắc và đơn giản

với các biện pháp sử dụng ít nhất các chi

tiết liên kết như bản lề, xích neo, tăng dơ

và các phụ kiện tương tự Các phần của hệ

thống lắp ráp thường xuyên ngập dưới

có thể bắn tung toé vào, phải chú ý đặc

biệt tới việc tạo điều kiện dễ dàng duy tu

và thay thế mỗi khi chúng bị hư hỏng

Khi đệm tàu được gắn lắp vào kết cấu có

bảo vệ âm cực, để tránh ăn mòn cần xem

xét để chúng không làm nhiễu hoặc rò dòng

điện bảo vệ âm cực, cũng như gây các phản

tác dụng khác tới các đệm tàu

Chỉ có m ột loại kim loại thì mới tránh

được ăn mòn điện hoá và không được

phép để cho các chi tiết lắp ráp (kể cả

thép không rỉ) tiếp xúc với cốt thép trong

bê tông

Hộ thống treo các cấu kiện nằm ngang như đệm gỗ hoặc cao su dược thiết kế đê nổi theo mực nước thuỷ triều phải tạo diều kiện để chúng ^lễ di động và giảm thiểu sự mài mòn cơ học cũng như sự gia tăng mức

độ xâm thực kết cấu treo

Kích thước của các kết cấu ẩn dấu cần được kiểm tra để đảm bảo chắc chắn rằng với mọi trạng thái của thuỷ triều vẫn có được sự tiếp xúc đúng mức giữa đệm tàu và kết cấu

Hệ thống gắn lắp phải đảm bảo sao cho, nếu một khi xuất hiện tình trạng quá tải nguy hiểm cho đệm tàu thì có thể tránh được hoặc giảm thiểu việc chuyền tải trọng vượt mức và sự hư hại kéo theo cho

kết cấu gối đỡ n Trong tình huống xuất

hiện quá tải nguy hiểm có thể dẫn đến hư hỏng cho các mối liên kết đệm với bến, cần áp dụng các biện pháp ẩn dấu thích hợp để tránh khả năng đệm tàu bị bật ra khỏi kết cấu bến

4.11 Các kiếu bó trí đệm tàu trẽn bẽn

4.11.1 Khái quát

Hộ thống đệm tàu có thể tạo thành nhóm từ các đệm đơn lẻ như giới thiệu ở mục 5.1 đến 5.8 hoặc kết hợp từ nhiều kiểu đệm khác nhau Các hệ thống đệm này có thể chia làm ba nhóm lớn là nhóm cho bến liên tục, nhóm cho các bến trụ và nhóm cho bến dẫn hướng Các hệ thống khác nói chung là sự biến hoá trong sự kết hợp giữa

ba nhóm trên

(,) Chỉ kết cấu bến hoặc trụ - ND

(a) Sơ đồ mặt bằng

Ghi chú : A1, a 2 và A3 là chuyển vị của đệm (m)

Hình 3 : Sơ dồ Vỏ tàu vù đệm tàu nơi va chạm

Hình 4: Sơ đổ mặt hằng tàu và dám mủ nơi va chạm

(b) Mặt bằng bố trí nhiằu đệm đàn hồi nhỏ

Hình 7: Bố trí đệm trên hến liên tục

20

4.11.2 Bến liên tục

Nói chung, bến liên tục không có ranh

giới chính xác giữa các vị trí đậu tàu, do đó

việc neo đậu và tác nghiệp sẽ rất linh hoạt

đối với nhiổu loại tàu Trong trường hợp này

hệ thống đệm tàu phải cho phép tàu cập ở

bất kỳ vị trí nào dọc theo bến Có thể bao

gồm :

a) Một khung cập tàu liên tục, gối trên

các cọc đóng ở mặt trước bến hoặc tựa trực

tiếp vào mặt trước bến thông qua các vật thể

(đệm) đàn hồi (xem hình 6)

b) Một loạt các đệm đơn lẻ, khoảng cách

giữa chúng tuân thủ các yêu cầu sau:

đâm vào kết cấu bến khi cập bằng

mũi hoặc bằng đuôi (xem hình 4)

và phải đủ để tiếp nhận năng lượng

cập tàu

dọc bến đủ số điểm tựa trên đoạn

thẳng của mạn tàu

Đê’ thoả mãn điều kiện (2), khuyến nghị

rằng khoáng cách giữa các đệm tàu không

nên vượt quá 0,15 Ls, trong đó Ls là chiều

dài tàu cập bến bé nhất

4.11.3 Bến trụ

Khi tàu neo đậu quanh một điểm cố định

(ví dụ trụ cẩu vòi ống dầu), việc bố trí đệm

tàu chính có thể tập trung vào hai điểm

(hoặc lớn hơn), tuỳ thuộc vào sự biến động

giữa các đệm va chính phụ thuộc vào hình

dáng thực tế của các tàu sẽ cập bến nhưng nên nằm trong khoảng 0,25 L đến 0,50L, trong đó L là chiểu dài của tàu Khi phạm vi kích thước tàu dao động lớn có thể phải bố trí một cặp đệm ngoài và một cặp đệm trong (xem hình 10)

Nếu có nhu cầu tác nghiệp của các tàu nhỏ như tàu lai, tàu dưỡng hộ, tàu cung ứng dọc theo sàn công tác thì phải bố trí các đệm tàu phụ Thiết kế các đêm này phải đặc biệt chú ý:

a) Phòng ngừa sự va chạm trực tiếp giữa tàu và thiết bị trên sàn công tác;

b) Hạn chế chuyển vị ngang của sàn công tác trong giới hạn cho phép của các thiết bị trên sàn

Mặt cập tàu chính phải bố trí nhô ra phía trước đủ mức để bảo đảm rằng, dưới điểu kiện biến dạng tối đa của đệm tàu, tàu sẽ không va vào sàn chứa hàng hoặc làm quá tải các đệm phụ

4.11.4 Bến dẫn hướng

4.ỉ 1.4.1 Khái quát

Hệ thống đệm tàu dẫn hướng đưa tàu vào vùng nước hạn chế như âu tàu, ụ khô, hệ thống nâng tàu hay vào kênh hẹp, có thế là một kết cấu có bề mặt liên tục hoặc một số các trụ cập độc lập

4.11.4.2 Hệ thống hề mặt liên tục

Hệ thống bể mặt liên tục có thể là những loại sau:

a) Một kết cấu cứng với:

hoặc cọc đệm; hoặcb) Một cầu tàu mềm hay dầm cập tàu

21

Hỉnh 9: M ặ t hằng hến 3 trụ

Hình 10: Mặt hằng hến 5 trụ

4.11,4.3 Hệ thô/ii’ trụ độc lập

Các trụ độc lập hình thành hệ thống dẫn

hướng có thê ở dạng đàn hồi, trọng lực hoặc

cứng chắc với các đệm hấp thụ năng lượng

Khoảng cách các trụ phải bô trí sao cho tàu

nhò nhất theo nhiệm vụ thiết kế có thê tựa

vào hai trụ trong đoạn thẳng của mạn tàu

(xem hình 1 1)

Một khoảng cách tối đa giữa các trụ bằng

0,25 Ls được khuyến nghị sử dụng, với Ls là

chiều dài tàu nhỏ nhất (ngoại trừ tàu lai dắt,

các tàu ven biển cỡ nhỏ, chúng có thể đi lại

an toàn không cần trợ giúp của trụ cập)

Đệm đlàm hồii nói cdìiung được găn lăp trực tiếp v'ào> kết cấtUícứíng (có khả năng hấp thụ năng lượng Ikétm)) nthư bến thùng chìm, bến trọng lựrc hoặc bén Ibệ cọc

5.1.2 Gấm lắp

Việc biố ttrí gắn lắ|p đệm tàu cần tuân thủ điểm 4.10 Nếu kết cấtu bến bằng bê tông, nên có các biốc neo để l;ắp bu lông của đệm

Bu lòn g tốt nMít nên dùng thép không ri hoặc đã miạ dể giảm tlhiểu rỉ mòn, dễ tháo lắp

đê duy tu, thiay thế Gác loại bu lông mạ điên,

mạ kẽm có thể dùng ời nơi có độ xâm thực

thấp hon hay ờ những nơi không quan trọng

5 CÁC LOẠI ĐỆM TÀU

5.1 Đệm tàu bằng vật thê đàn hói

5.1 ỉ Khái quát

Loại đệm này đại diện cho nhóm dược sử

dụng rộng rãi nhất Đệm đàn hồi được chế

tạo từ cao su tự nhiên hoặc nhân tạo với

nhiều loại hình dáng, hấp thụ năng lượng va

chạm bằng đặc trưng biến dạng của đệm

Các đệm đàn hồi thường rỗng nhưng những

khối cao su đặc cũng có thể được sử dụng

Một đệm va hoàn chỉnh có thể là một đệm đàn hồ)i riêmg lẻ, ttiếp xúc trực tiếp với

vỏ tàu hay có kèm theo khung đệm thích hợp để giảm thiểu áp lực vỏ tàu, cũng có thể

là một nhóm các đệm đàn hồi liên kết trên một khung đệm chung

5.1.3 Kiêu dáng và đặc trư n g của đệm tàu

Các đặc trưng tổng quát của các loại đệm đàn hổi thương phẩm được giới thiệu trongbáng 4

23

1á ■ ể’õ

o

03

o '§•

ũ

Ọ'C3

u

£

«L>-•6 E

o

ọ '030

X

<v

”0 o p

O p

inCN

u «o

p

5

JG G

c 12 o3 "5

c

<<ụ -6

00 £

0 ;5 00 ob

«0u 0<Õ c'S

■6

o ơ\

IT,

ơi

c '«u o

—-o 5

ẹo <N »n

in — ọco

5) c e

<4>

‘-3

p ọ

/b * *- vc

•r <0 'íO *Õ

Các đường cong biến dạng trong bảng 4

minh hoạ mức 50% biến dạng là giới hạn

biến dạng dưới điều kiện tải trọng va chạm

bình thường do các nhà sản xuất khuyến

nghị cho phần lớn các đệm đàn hồi Đối với

giới hạn biến dạng trong điều kiện va chạm

bất bình thường phải tham khảo đường cong

biến dạng do các nhà sản xuất công bố

5.2 Đệm tàu bằng khí và bọt khí

5.2.1 Đệm khí

Đệm khí bao gồm một túi cao su được

bơm không khí, năng lượng cập tàu được

hấp thụ bởi công cần thiết để nén đệm Đệm

khí thường có dạng hình trụ hoặc có các đầu

hình vòm, nổi ở trước mép bến, chịu nén

theo hướng đường kính đêm; đệm khí cũng

có thể thuộc dạng đầu ngoài hình vòm, được

bắt trực tiếp vào mặt trước bến, chịu nén

theo hướng trục của đệm Tiếp xúc với tàu

có thể trực tiếp hay qua một khung đệm có

gắn một hoặc nhiều đệm

Các đệm khí được bơm căng tới một giá

trị ban đầu ở điều kiện chưa chịu nén, một

số loại có lắp van xả Đệm phải đủ nàng

lượng cập tàu bất bình thường (xem mục

4.9.1) với áp lực không vượt quá mức tối đa

mà các nhà sản xuất đưa ra và các van xả

(nếu có trang bị) cần phải hoạt động ở trên

mức áp lực này một chút

5.2.2 Đệm bọt khí

Đệm bọt khí gồm nhiều ô kín đàn hồi,

bọc ngoài bằng lớp vỏ cao su gia cường,

năng lượng cập tàu được hấp thụ bởi công

cần thiết để nén các ô bọt Đa sô' loại đệm

này có dạng hình trụ, có hai đầu hình vòm,

a) Giữ cho đệm sát vào mặt bến ở mội trạng thái của thuỷ triều, gió, sóng và dòng chảy, lúc bến có tàu hay không có tàu,

b) Giữ cho đệm không bị lăn ngược lên dầm bến khi có tác động của tàu cập bến,c) Bảo vệ thoả đáng để giảm thiểu hư hại

do cọ mài vào bếnd) Giảm thiểu tối đa hư hại của bến trong trường hợp đệm bị lôi đi do một con tàu cập bến không chuẩn xác hoặc các lý do khác.Diện tích tiếp xúc của đệm sẽ tăng đáng

kể khi chịu nén vì vậy cách gắn lắp đệm vào bến cần bố trí sao cho đầy đủ diện tích tiếp xúc giữa đệm và bến khi có va cập trong mọi trạng thái của thuỷ triều Một sô trường hợp có thể phải tăng bể mặt chịu lực phần trên dầm mũ để tránh đệm trôi vượt lên trên, tạo cho chúng thích ứng với

sự điều tiết của hệ thống neo và các tác nghiệp trên bến Hệ thống gắn lắp đệm khí dạng cố định cần tuân theo các khuyến nghị cho đêm đàn hồi

5.2.4 Các đặc trưng kỹ thuật của đệm khí và bọt khí

Các đặc trưng kỹ thuật của loại đệm khí

và bọt khí thương phẩm được giới thiệu trong bảng 5

28