Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án với các nội dung: số liệu đầu vào; tính toán các kích thước cơ bản và đề xuất giải pháp kết cấu bến; tính toán tải trọng tác động lên cầu tàu; phân phối lực ngang và tổ hợp tải trọng; phân tích kết cấu bến cầu tàu...
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU ĐẦU VÀO I. Số liệu tính tốn Kết cấu cơng trình bến : Cầu tàu cừ sau Phương pháp tính kết cấu : Số liệu về địa chất cơng trình:chiều dày và chỉ tiêu cơ lý các lớp đất theo bảng sau: Lớ Mơ tả lớp đất p h (m) Độ sệt C (T/m ) (Độ ) (T/m2) B 1 Cát pha hạt mịn lẫn bùn sét 3,0 0,77 1,70 12,0 1,80 2 Sét pha màu nâu hồng dẻo 4,0 mềm 0,55 1,78 16,0 3,25 3 Sét pha dẻo cứng đến nửa cứng 0,23 1,85 18,0 3,85 Bảng 1: Chiều dày và chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất Số liệu về khí tượng, thủy văn : Số liệu mực nước Số liệu về gió (m/s) MNCTK MNTTK MNTB Vgdt Vgnt Vdcdt Vdcnt +4,5 +0,7 +2,6 13,0 15,0 2,2 0,5 Số liệu về dòng chảy (m/s) Bảng 2 : Số liệu về khí tượng, thủy văn SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 1 Số liệu về tàu thiết kế : Trọng tải tàu : 6,000 DWT; Chiều dài tàu : Lt = 119 (m); Chiều rộng tàu : Bt = 16,1 (m); Lượng dãn nước : 8,000 (Tấn); Mớn nước đầy tải : 7,3 (m); Mớn nước không tải : 2,9 (m); Cấp tải trọng : Cấp 2, q =3,0 (T/m2) Tải trọng hàng hóa, thiết bị : Thiết bị trên bến : Cần trục bánh lốp, sức nâng 30 Tấn, áp lực chân lớn nhất P = 25 Tấn ; Ơtơ H30 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KẾT CẤU BẾN 2.1 Xác định các kích thước cơ bản của bến 2.1.1 Các cao trình bến a Cao trình mặt bến (CTMB) Cao trình mặt bến lấy theo 2 tiêu chuẩn sau : Tiêu chuẩn thiết kế chính +). ∇ CTMB = ∇ MNTB + a a – Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và q trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn thiết kế. Ta lấy a = 2,0 (m) ∇ CTMB = 2,6 + 2= 4,6 (m) Tiêu chuẩn kiểm tra +). ∇ CTMB = ∇ MNCTK + a TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY a – Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và q trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn kiểm tra. Ta lấy a = 1.0(m) ∇ CTMB = 4,5 + 1= 5,5 (m) Vậy ta chọn cao trình mặt bến bằng: ∇ CTMB = 5,5 (m) b Chiều sâu trước bến Chiều sâu trước bến là độ sâu nước tối thiểu sao cho tàu cập bến khơng bị vướng mắc.Trong đó có kể đến mớn nước của tàu khi chứa đầy hàng theo quy định và các độ sau dự phòng khác Ta có cơng 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 = 7,3 (m). Mớn nước khi tàu chở đầy hàng Z0 – Mức dự phòng cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hàng hóa lên tàu khơng đều và do hàng hóa bị xê dịch Z1 Độ dự phòng tối thiểu tính với an tồn lái tàu Z2 –Độ dự phòng do sóng, theo bài ra trước bến khơng 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 Z 0, Z1, Z2, Z3, Z4. (Được lấy trong tiêu chuẩn 22TCN20792 ) Z0 = 0.026 x Bt = 0,026 x 16,1 = 0,4186 (m) Z1 = 0.06 x T = 0,03 x 7,3 = 0,438 (m) Z2 = 0 (m) Z3 = 0,15 (m) Z4 = 0,5 (m) Ta có chiều sâu chạy tàu là: Hct = 7,3 + 0,4186 + 0,438 + 0,09 + 0,15 = 8,4 (m) Vậy ta có độ sâu trước bến là : H0 = Hct + Z4 = 8,4 + 0,5 = 8,9 (m) SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 3 c Cao trình đáy bến (CTĐB) Cao trình đáy bến được xác định như sau: ∇ CTĐB = ∇ MNTTK H0 ∇ CTĐB = 0,7 8,9 = 8,2 (m) Chiều cao trước bến : H = 5,5 ( 8,2) = 13,7 (m). 2.1.2 Chiều dài bến: Chiều dài tuyến bến được xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu Lt và khoảng cách dự phòng d, theo cơng thức sau: Lb = Lt + d Trong đó d được lấy theo bảng 13 / trang 18/ CTBC , lấy d = 15 (m) Suy ra : Lb = 119 + 15 = 134 (m). Chọn chiều dài bến Lb = 134 (m) Ta chia bến thành 3 phân đoạn, hai phân đoạn dài 46 (m).một phân đoạn dài 42 (m) 2.1.3 Chiều rộng bến Chiều rộng bến cầu tàu được xác định theo : Cơng nghệ bốc xếp trên bến Dựa vào độ dốc ổn định mái dốc và chiều cao trước bến Với : B = m.H Trong đó: H chiều cao trước bến. H = 13,7 (m) m Độ dốc ổn định của mái đất dưới gầm cầu tàu m = cotg ; chọn m= 2 => B = m x H = 3,0 x 13,7 = 27,4 (m) . Nhưng do công nghệ thiết bị bốc xếp trên bến là Cần trục bánh lốp không cần chiều rộng bến quá lớn nên chọn : Chiều rộng bến B = 20 (m). 2.2 Giải pháp kết cấu bến 2.2.1 Hệ kết cấu bến Cơng trình bến cầu tàu nói chung so với các loại bến mái nghiêng khác như : Trọng lực, tường cừ, thì bến cầu tầu nổi bật với đặc điểm sau :Kết cấu nhẹ, ít tốn vật TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY liệu,có nhiều cấu kiện được đúc sẵn cho nên thi cơng nhanh và khá dễ dàng Ngồi ra bến cầu tầu cừ sau là giải pháp cho các kết cấu trên nền đất yếu,ổn định mái dốc kém và thiết kế bến cho tàu có tải trọng lớn. Chính vì thế với số liệu thiết kế cho ban đầu thì em chọn giải pháp bến cầu tầu cừ sau, kết cấu bệ là bản có dầm 2.2.2 Phân đoạn bến Với chiều dài bến là : Lb = 134 (m) Vậy ta chia bến thành 3 phân đoạn ,hai phân đoạn bên ngồi dài 46 (m), một phân đoạn bên trong dài 42 (m). Chọn 6 bích neo chạy suốt chiều dài bến Các khe lún có bề rộng 3 cm 2.2.3 Giả định kích thước cọc, bản, dầm , cừ a Dầm Chọn hệ dầm ngang ,dọc đan nhau.với kích thước như sau : Kích thước dầm dọc : bxh = 70x100 (cm) Kích thước dầm ngang : bxh = 70x100 (cm) b Bản Chọn chiều dày bản bê tơng hb = 30 (cm) c Cọc Chọn cọc BTCT tiết diện 40x40 (cm) Cọc đóng sâu vào lớp đất thứ 3,bước cọc theo chiều ngang bến là 3,5 m, theo chiều dọc bến là 4,0 m Đóng cọc sâu xuống lớp đất thứ 3 d Cừ : Chọn cừ Larssen IV Chiều sâu chơn cừ chọn sơ bộ : Chơn cừ xuống hết lớp đất thứ 2, tức là tại cao trình (15,2 m) CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CẦU TÀU SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 5 3.1 Giới thiệu khái qt về tải trọng tác động lên cơng trình bến Có rất nhiều tải trọng tác động lên cơng trình bến và chúng được quy về các dạng sau: TT thường xun,TT tạm thời,TT đặc biệt 3.2 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 3.2.1 Tải trọng bản thân bản Tải trọng bản thân của bản là tải trọng phân bố được xác định : qban = γbt .b.h Trong đó: b : Bề rộng dải bản tính tốn.(b= 3,5 m) hb : Chiều dày giả định của bản (hb = 30cm) qban = 2,5.0,3.3,5 = 2,625 (T/m.) 3.2.2 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 : qdn = 2,5.(1,0 – 0,3).0,7 = 1,225 T/m 3.2.3 Tải trọng bản thân dầm dọc Xét một đoạn dầm dọc có chiều dài 4,0 m nằm vng góc và phân bố đều về 2 phía của một dầm ngang bất kì. Tải trọng bản thân dầm dọc có dạng tải trọng tập trung đặt tại điềm giao nhau của dầm ngang và dầm dọc và được tính như sau P1 = 2,5.( 1,0 – 0,3).0,7.(4,0 – 0,7) = 4,043 (T) 3.2.4 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 tồn, có dạng tập trung đặt tại đầu dầm ngang và có giá trị Pvv = 4,5 (T) 3.3 Tải trọng do tàu Theo 22TCN222 – 95 khi tính tốn cơng 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 bến tựa lên cơng trình bến dưới tác dụng của gió, dòng chảy và sóng gọi là tải trọng tựa tàu TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY Tải trọng va khi tàu cập vào cơng trình bến Tải trọng kéo vào dây neo khi gió, dòng chảy tác động lên tàu 3.3.1 Tải trọng gió tác dụng lên tàu Theo mục 5.2/22TCN22295 – trang 65, ta có thành phần ngang Wq (KN) và thành phần dọc Wn (KN) của lực gió tác dụng lên vật nổi phải xác định theo các cơng thức sau: Trong đó: Aq, An – diện tích cản gió theo hướng ngang tàu và dọc tàu (m2) Vq, Vn – thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ gió có suất đảm bảo 2%, m/sec q , n hệ số lấy theo bảng 26/22TCN22295 trang 65 Kết quả tính tốn tải trọng gió được thể hiện ở bảng sau: Bảng 3 Trường hợp Aq An Đầy hàng Không hàng Vq Vn Wq Wn m 2 m 2 m/s m/s Ngang Dọc kN kN 975 245 15 13 0,65 104,95 80,74 1470 310 15 13 0,65 158,23 121,73 3.3.2 Tải trọng dòng chảy tác dụng lên tàu Theo mục 5.3/22TCN222 – 95 – trang 66, ta có thành phần ngang Qw (kN) và thành phần dọc Nw (kN) của lực do dòng chảy tác dụng lên tàu được xác định theo cơng thức: l l2 t t2 Qw = 0,59.A V Nw = 0,59.A V Trong đó: Al , At – tương ứng là diện tích chắn nước theo hướng ngang và hướng dọc tàu, m2, được xác định theo các cơng thức sau : A l = T.Lw ; At = T.Bt (với Lw =107 m, Bt = 16,1 m) SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 7 Vl, Vt – Thành phần ngang và thành phần dọc của vận tốc dòng chảy với suất đảm bảo 2%, m/s Kết quả tính tốn tải trọng dòng chảy được thể hiện trong bảng sau đây Bảng 4 Trường hợp T Al At Vl Vt Qw Nw m m 2 m 2 m/s m/s kN kN Đầy hàng 7,3 781,1 117,5 0,5 2,2 115,21 335,53 Không hàng 2,9 310,3 46,7 0,5 2,2 45,76 133,35 3.3.3 Tải trọng tựa tàu Theo mục 5.7/22TCN222 – 95 – trang 68, ta có trải trọng phân bố q (kN) do tàu neo đậu bến tựa trên bến dưới tác động của gió dòng chảy được xác định theo cơng thức: q = (1,1.Qtot)/Ltx Trong đó: Qtot= (Wq + Qw) : lực ngang do tác động tổng hợp của gió, sóng, dòng chảy, kN Ltx – Chiều dài đoạn tiếp xúc giữ tàu với cơng trình Ta có: Lb = 134 (m) > Lw = 107 (m) Kết quả tính tốn tải trọng tựa tàu được thể hiện trong bảng sau Bảng 5 Trường hợp Đầy hàng Wq Qw Qtot Ltx q kN kN kN m kN/m 104,95 115,21 220,16 44 5,50 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY Khơng hàng 158,23 45,76 203,99 32 7,01 3.3.4 Tải trọng va tàu khi tàu cập bến Theo mục 5.8/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: khi tàu cập vào cơng trình bến cảng thì động năng va chạm của tàu Eq (kJ) được xác định theo cơng thức Trong đó: D – Lượng rẽ nước của tàu tính tốn. (Tấn) Thành phần vng góc (với mặt trước cơng trình) của tốc độ cập tàu, m/s. Tra theo bảng 29/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: với tàu biển có D = 8000 Tấn = 0,138 m/s Hệ số phụ thuộc kết cấu cơng trình bến và loại tàu.Nếu tàu khơng chứa hàng hoặc tàu chỉ có nước đối trọng thì giá trị giảm đi 15%. Theo bảng 30/22TCN22295 – 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 : o Khi tàu chưa có hàng: Kết quả tính tốn động năng va của tàu được thể hiện ở bảng sau: Bảng 6 Trường hợp Đầy hàng D Eq Tấn m/s kJ 8000 0,138 0,55 41,89 Nhận xét: Động năng khi tàu chở đầy hàng lớn hơn khi tàu khơng có hàng, do đó ta chỉ tính giá trị động năng khi tàu chở đầy hàng. Eq = 41,89 (kJ) SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 9 Với Năng lượng biến dạng của thiết bị đệm tính được như trên,dựa vào Hình 9 Phụ lục 6/22TCN22295 “Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình bến cảng biển” dùng phương pháp đồ thị ta chọn loại đệm 800H với các đặc điểm như sau: + Cấu tạo bằng cao su, μ=0,5 + Dạng liên kết cứng + Chiều dài tiêu chuẩn : L = 2,5 (m) + Chiều cao giới hạn : 800 (mm) Vậy : Tải trọng va tàu theo phương vng góc với mặt bến là: Fq = 160 kN Tải trọng va tàu theo phương song song với mép bến: Fn = Fq = 0,5.160 = 80 kN Bố trí đệm tàu tại các đầu dầm ngang, mỗi phân đoạn có 2 đệm tàu dọc tuyến mép bến 3.3.5 Tải trọng neo tàu Theo mục 5.11/22TCN222 – 95 trang 71,tải trọng kéo của các dây neo phải xác định bằng cách phân phối thành phần vng góc với mép bến của lục Q tot (kN) cho các bich neo. Lực Qtot bao gồm cả lực cả gió và dòng chảy tác động lên một tàu tính tốn Lực neo S (kN) tác động lên một bích neo khơng phụ thuộc vào số lượng tàu buộc dây neo vào bích neo đó và được xác định theo cơng thức: Hình 1 : Trong đó: n – Số lượng bích neo chịu lực tra theo bảng 31/22TCN – 95 trang 72, lấy n= 6 bích neo góc nghiêng của dây neo, được lấy theo bảng 32/22TCN22295 – trang 73, như sau: Bảng 7 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY Loại tàu Tàu biển Vị trí bích neo Tại mép bến Góc nghiêng của dây neo (độ) 30 Đầy hàng Khơng hàng 20 40 Hình chiếu của lực S lên các phương vng góc với mép bến Sq, song song với mép bến Sn, và theo phương thẳng đứng Sv được xác định theo cơng thức: Lấy n =6 Theo kết quả tính tốn tải trọng do gió (bảng 5) và tải trọng do dòng chảy (bảng 6) tác động lên tàu theo phương vng góc với mép bến, ta có kết quả tính tốn tải trọng neo tàu được thể hiện ở bảng sau: Bảng 8 Trường hợp Qtot kN Độ Đầy hàng 220,16 Không hàng 203,99 S Sn Sq Sv Độ kN kN kN kN 30 20 78,09 63,55 36,69 26,70 30 40 88,76 58,88 33,99 57,05 Nhận xét: Tải trọng neo khi tàu khơng hàng S= 88,76 kN 8,87 tấn lớn hơn tải trọng khi tàu đầy hàng S= 78,09 kN 7,81 tấn, do đó dùng giá trị 8,87 tấn để chọn loại bích neo để neo tàu Tra bảng 11.2/Cơng trình bến cảng – trang 354,chọn loại bích neo HW20 để bố trí trên bến. loại bích neo này có đặc điểm thể hiện ở bảng sau: Bảng 9 SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 11 Loại bích HW20 (mm) Số hiệu bulôn g Lực căng 64 20 A B C D E F G H (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 598 838 838 635 305 456 305 Tấn 3.4 Tải trọng sóng tác dụng lên cầu tàu Do cơng trình bến nằm trong bể cảng và được ngăn cách bởi hệ thống đê chắn sóng, do đó có thể coi trong bể cảng khơng có sóng.vì vậy tải trọng sóng tác dụng lên tàu trong trường hợp này bằng khơng 3.5 Tải trọng do hàng hóa và thiết bị Sơ đồ tải trọng khai thác trên bến Hình 2 q = 3T/m² 20 m 3.6 Áp lực đất Áp lực đất tác dụng lên cừ được qui định theo (22TCN20795) σa = (q+∑ γi.hi) λa.k’ – C. λac σp = (q+∑ γi.hi) λp.k – C. λpc Trong đó : σa ,σp : Áp lực đất chủ động và bị động γi, hi : Dung trọng và chiều dày lớp đất thứ i λa ,λp : Hệ số áp lực đất chủ động và bị động λac ,λac : Hệ số áp lực đất chủ động và bị động có kể đến lực dính k’ ,k : Hệ số giảm áp lực đất chủ động và tăng áp lực đất bị động.(CTB cảng) Bỏ qua ma sát giữa cừ và đất tức là (∂=0) nên ta có cơng thức sau : λa = tan2(45° φ/2) ; λp = tan2(45° + φ/2) TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY λac = 2tan(45° φ/2) ; λpc = 2tan(45° + φ/2) Bảng 10 : Áp lực đất chủ động lên tường cừ ST T Cao trình 5.5 1.5 1.5 0.7 0.7 11.2 hi(m) 0.8 11.9 γi(T/m3 ) 1.8 1.8 1.7 1.7 0.7 0.7 φi 24 24 12 12 12 12 11.2 0.78 16 15.2 0.78 16 3.12 γi*hi(T/m ) Σγi*hi(T/m ) 0 7.2 7.2 7.2 1.36 8.56 8.56 8.33 16.89 2 λai 0.422 0.422 0.656 0.656 0.656 0.656 λaci 1.299 1.299 1.620 1.620 1.620 1.620 16.89 0.568 1.507 20.01 0.568 1.507 Ci( T/m ) 0 1.8 1.8 1.8 1.8 3.2 3.2 q(T/m ) 3 3 3 σai(T/ m2) 1.265 4.302 3.773 4.665 4.665 10.128 6.396 8.168 Bảng 11 : Áp lực đất bị động lên tường cừ STT Ca o trì nh hi(m) 3.1 11 11 15 γi(T/m3 ) φi γi*hi(T/m2) Σγi*hi(T/m2) 0.7 12 0 8.1 0.7 12 5.67 5.67 0.78 16 5.67 0.78 16 3.12 8.79 λp i 5 5 76 1 76 λpci Ci(T/m2) q(T/m2) σpi(T/m2 2.470 1.8 4,446 2.470 1.8 13,092 2.654 3.25 18,611 2.654 3.25 24,105 Từ bảng trên xác định được biểu đồ áp lực đất lên tường cừ. Chọn mực nước thấp thiết kế làm mực nước tính tốn áp lực đất lên tường cừ Xác định mặt phẳng ngang để xác định chiều dài tự do của cừ và tính áp lực đất bị động, chọn tại trung điểm mái nghiêng.(tại cao trình 3,1) Kết quả tính tốn áp lực đất lên cừ được thể hiện ở bảng 10 và 11 Giải cừ theo phương pháp đồ giải kết quả được thể hiện ở hình vẽ SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 13 Các bước cơ bản của phương pháp đồ giải : + Xây dựng biểu đồ áp lực đất + Quy đổi áp lực đất về các lực tập trung + Vẽ đa giác lực (theo một tỉ lệ độ dài với η) + Vẽ các đường song song với các đường thẳng nối tâm O tương ứng ở đa giác lực Đa giác dây Từ đa giác dây và đường nối khép kín của đa giác dây ta xác định được chiều sâu chơn cừ tính tốn tp = t0 + Δt ≈ (1,1 ÷ 1,2).t0 theo (22TCN20792) trong đó : t0 chiều sâu chơn cừ tính theo đồ giải, tính từ mặt phẳng ngang đến giao điểm giữa đường khép kín với đa giác dây t0 = 7,07 (m) Ta có : tp = 1,2.t0 = 1,2.7,07 = 8,5 (m) Tổng chiều dài cừ là : Lcừ = tp + H0 = 8,5 + 7,8 = 16,3 (m) H0 : là khoảng cách từ mặt phẳng ngang đến điểm neo của cừ Theo đồ giải : Ra = 8,84 (T) Momen lớn nhất của cừ là : Mcừ(max) = ymax .η = 1,44.10 = 14,4 (T.m) + ymax = ymax1 = ymax2 = 1.44 (T) : tung độ max của đa giác dây + η = 10 m : Tọa độ cực của đa giác lực CHƯƠNG 4 PHÂN PHỐI LỰC NGANG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG 4.1 Xác định sơ bộ chiều dài tính tốn của cọc Sơ đồ xác định chiều dài cọc tính tốn sơ bộ TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY E F D C B A2 A1 Chiều dài tính tốn của cọc được xác định như sau : ltt = l0 + d Trong đó: lo – Là chiều dài tự do của cọc (là khoảng cách từ trục dầm tới mặt đất) là hệ số kinh nghiệm ở đây ta chọn = 7; Đường kính cọc d = 0,4 m Ta có bảng số liệu xác định chiều dài tính tốn cọc sơ bộ như sau: Hàng cọc l0, (m) ltt, (m) A1 12,51 15,31 A2 11,29 14,09 B 10,02 12,82 C 8,25 11,05 D 6,47 9,27 E 4,70 7,5 SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 15 Bảng 12 Chiều dài tính tốn của cừ được lấy tại điểm có mơmen lớn nhất ,(điểm y1max) Lttcừ = 6,4 m 4.2 Giải bài tốn phân phối lực ngang 4.2.1 Xác định tâm đàn hồi Một phân đoạn bến cầu tàu gồm có 12 khung ngang, và 6 khung dọc trong đó khung dọc có độ cứng lớn hơn khung ngang. Do đó có thể tiến hành giải phân đoạn cầu tàu bằng bài tốn phẳng theo phương ngang. Khung được chọn để giải bài tốn phẳng là khung có Hi,max Chọn hệ trục tọa độ ban đầu của phân đoạn bến đặt tại đầu cọc A1A2. Tọa độ tâm đàn hồi được xác định theo các cơng thức sau: Trong đó: ; là tổng các giá trị phản lực do chuyển vị ngang đơn vị của các cọc trong phân đoạn cầu tàu theo phương x và y i i x ,y Tọa độ của đầu cọc thứ i đối với gốc tọa độ ban đầu , Mơ men tổng cộng của các phản lực ứng với trục y và trục x Các phản lực ngang và ở đầu cọc đơn B,C,D,E,F được tính như lực cắt Q gây ra do các chuyển vị đơn vị theo các cơng thức của cơ học kết cấu. xem các cọc đơn được ngàm chặt 2 đầu, tra bảng 6.6/Cơng trình bến cảng – trang 208. Ta có: == Q = TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY Trong đó: E Modul đàn hồi của tiết diện cọc. Bê tơng Mac 350 có E=2,9 .106 (T/m2) I – Mơ men qn tính của tiết diện cọc, cọc tiết diện 40x40, có : I = 2,13.103 (m4) l – Chiều dài tính tốn của cọc m. Do cọc của bến cầu tàu được ngàm vào nền đất có dạng mái nghiêng nên chiều dài tính tốn của các hàng cọc dọc bến là khác nhau Với hàng cọc chụm đôi : Đối với cừ: Ta chuyển đổi cừ thành cọc tương đương, trong một bước cọc chiều dài là 4m cừ ΣEI = EI cừ 6 cọc 3 ΣEI = [10x21.10 x880.10 (180.10 )/2] = 16632 (T.m ) Trong đó: cừ cừ E : Modul biến dạng đàn hồi của cừ. với E =21.10 (T/m ) cừ I :Mơmen qn tính của cừ (larssen IV); cừ cừ cừ I = [W .(h /2)] cừ cừ Trong đó : (W , h ) tra ở bảng 5.1 trang 123 CTBCảng , Kết quả tính tốn ở đầu cọc được thể hiện ở bảng tính ở phần phụ lục Kết quả tính tốn = 14016 (T) = 36573 (T) = 804601 (T.m) = 204095 (T.m) Từ đó ta tính được tọa độ tâm đàn hồi : SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 17 XC== 22,0 (m) ; YC = =14,56 (m) y Y 100 400 400 400 400 400 400 400 400 12 11 10 400 400 400 100 315 F 350 E C(22,0 ;14,56) X 350 D 350 C 350 B A 250 o 4.2.2 Xác định lực ngang lên đầu cọc a Lực ngang là lực tựa tàu Tải trọng tựa tàu có dạng phân bố đều trên đoạn chiều dài tiếp xúc giữa thân tàu và bến. xét cho một phân đoạn bến thì tải trọng tựa tàu có dạng phân bố đều trên tồn bộ chiều dài phân đoạn bến đó. Do đó ta tính lực tựa của tàu lên một bước cọc Lực tựa theo phương X = 0 Lực tựa theo phương Y = q.a = 0,701.4 = 2,804 (T) Trong đó : q : lực tựa của tàu (theo bảng 5) a : Bước cọc theo phương dọc bến. b Lực ngang là lực neo tàu Lực neo tàu tác động lên từng phân đoạn của cầu tàu thơng qua lực căng dây neo Thành phần lực ngang của dây neo này là: Sq và Sn đã tính tốn ở trên. Trong hai trường x TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY hợp tàu đầy hàng và khơng hàng thì trường hợp tàu đầy hàng có tải trọng neo lớn hơn do đó lấy tải trọng neo trong trường hợp này để tính tốn Xét hai trường hợp neo tàu sau: y y C(22,0 ;14,56) x x C(22,0 ;14,56) Trường hợp 1 Trường hợp 2 Ta sẽ tính tốn cho TH2 với lực neo lớn hơn Chuyển lực neo về tâm đàn hồi : ΣX = 2.Sn = 12,71 (T). ΣY = 2.Sq = 7,34 (T) Mo = 6,36 x (14,56 + 1,5 ) x 2 3,67 x (22 – 4) + 3,67 x 6 = 248,32 (T.m) Các thành phần chuyển vị : φ = 8,78 x 106 (rad) Δx = (ΣX / ΣHix)= 9,05 x 104(m). Δy = (ΣY / ΣHiy) = 2,0 x 104 (m) Lực ngang phân bố theo cả 2 phương cho cọc bất kì thứ i được xác định bằng các biểu thức : Hix = .(Δx ± .φ) Hiy = .(Δy ± .φ) SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 19 Trong đó , là tọa độ của cọc thứ i đối với hệ tọa độ mới có gốc tọa độ đặt tại tâm đàn hồi C BẢNG PHÂN BỐ LỰC NEO TÀU LÊN CÁC KHUNG NGANG VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG X Thứ tự A1 (T) 0.0214 0.0214 0.0214 0.0214 0.0214 0.0214 0.0214 0.0214 0.0214 10 0.0214 11 0.0214 12 0.0214 Tổng 0.2564 A2 (T) B (T) C (T) E (T) 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 0.16012 0.02137 0.03531 0.05345 0.08766 1.92148 0.2564 0.42371 0.64139 1.05198 Sai số = (12.71 (12.6264))*100%/(12.71)=0.65 % Bảng 14 D (T) F (T) 0.67292 0.67292 0.67292 0.67292 0.67292 0.67292 0.67292 0.67292 0.67292 0.67292 0.67292 0.67292 8.07499 Tổng (T) 1.05219 69 1.05219 69 1.05219 69 1.05219 69 1.05219 69 1.05219 69 1.05219 69 1.05219 69 1.05219 69 1.05219 69 1.05219 69 1.05219 12.6263 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY Loại tàu Tàu biển Vị trí bích neo Tại mép bến Góc nghiêng của dây neo (độ) 30 Đầy hàng... λp = tan2(45° + φ/2) TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY λac = 2tan(45° φ/2) ; λpc = 2tan(45° + φ/2)... Xác định sơ bộ chiều dài tính tốn của cọc Sơ đồ xác định chiều dài cọc tính tốn sơ bộ TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY E F D C B A2 A1