Đồ án môn cảng đường thủy cảng biển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 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 địa chất cơng trình:chiều dày tiêu lý lớp đất theo bảng sau: Lớp Mô tả lớp đất ϕ C B γ (T/m3) (Độ) (T/m2) h Độ sệt (m) Cát pha hạt mịn lẫn bùn sét 3,0 0,77 1,70 12,0 1,80 Sét pha màu nâu hồng dẻo mềm 4,0 0,55 1,78 16,0 3,25 Sét pha dẻo cứng đến nửa cứng - 0,23 1,85 18,0 3,85 Bảng 1: Chiều dày tiêu lý lớp đất Số liệu khí tượng, thủy văn : Số liệu mực nước Số liệu gió (m/s) Số liệu dòng chảy (m/s) MNCTK MNTTK MNTB Vgdt Vgnt Vdcdt Vdcnt +4,5 +0,7 +2,6 13,0 15,0 2,2 0,5 Bảng : Số liệu khí tượng, thủy văn Số liệu 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); Tải trọng hàng hóa, thiết bị : - Cấp tải trọng : Cấp 2, q =3,0 (T/m2) Thiết bị bến : - Cần trục bánh lốp, sức nâng 30 Tấn, áp lực chân lớn P = 25 Tấn ; Ơtơ H30 CHƯƠNG 2: SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KẾT CẤU BẾN 2.1 Xác định kích thước bến 2.1.1 Các cao trình bến a Cao trình mặt bến (CTMB) Cao trình mặt bến lấy theo tiêu chuẩn sau :  Tiêu chuẩn thiết kế +) ∇CTMB = ∇MNTB + a a – Độ cao dự trữ bảo quản hàng hóa 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 a – Độ cao dự trữ bảo quản hàng hóa 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 độ sâu nước tối thiểu cho tàu cập bến không bị vướng mắc.Trong có kể đến mớn nước tàu chứa đầy hàng theo quy định độ sau dự phịng khác Ta có cơng thức xác định độ sâu trước bến sau: H0 = Hct + Z4 (m) Trong : Hct - Là chiều sâu chạy tàu , Hct = T + Z0+ Z1+ Z2+ Z3 T = 7,3 (m) - Mớn nước tàu chở đầy hàng Z0 – Mức dự phòng cho nghiêng lệch tàu xếp hàng hóa lên tàu khơng hàng hóa bị xê dịch Z1 - Độ dự phịng tối thiểu tính với an tồn lái tàu Z2 –Độ dự phịng sóng, theo trước bến khơng có sóng Z3 - Độ dự phịng tốc độ tính tới thay đổi mớn nước tàu chạy so với mớn nước tàu neo đậu nước tĩnh Z4 – Độ dự phòng sa bồi SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY  ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN Xác định độ dự phòng Z0, Z1, Z2, Z3, Z4 (Được lấy tiêu chuẩn 22-TCN-207-92 ) 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 = (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 : H0 = Hct + Z4 = 8,4 + 0,5 = 8,9 (m) c Cao trình đáy bến (CTĐB) Cao trình đáy bến xác định 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 xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu L t khoảng cách dự phịng d, theo cơng thức sau: L b = Lt + d Trong d lấy theo bảng 1-3 / trang 18/ CTBC , lấy d = 15 (m) Suy : Lb = 119 + 15 = 134 (m) Chọn chiều dài bến Lb = 134 (m) Ta chia bến thành 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 xác định theo : • Cơng nghệ bốc xếp bến • Dựa vào độ dốc ổn định mái dốc chiều cao trước bến Với : B = m.H Trong đó: H - chiều cao trước bến H = 13,7 (m) SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN m - Độ dốc ổn định mái đất gầm cầu tàu m = cotgα ; chọn m= => B = m x H = 3,0 x 13,7 = 27,4 (m) Nhưng công nghệ thiết bị bốc xếp bến Cần trục bánh lốp không cần chiều rộng bến 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 loại bến mái nghiêng khác : Trọng lực, tường cừ, bến cầu tầu bật với đặc điểm sau :Kết cấu nhẹ, tốn vật liệu,có nhiều cấu kiện đúc sẵn thi công nhanh dễ dàng Ngoài bến cầu tầu cừ sau giải pháp cho kết cấu đất yếu,ổn định mái dốc thiết kế bến cho tàu có tải trọng lớn Chính với số liệu thiết kế cho ban đầu em chọn giải pháp bến cầu tầu cừ sau, kết cấu bệ có dầm - 2.2.2 Phân đoạn bến Với chiều dài bến : Lb = 134 (m) Vậy ta chia bến thành phân đoạn ,hai phân đoạn bên dài 46 (m), phân đoạn bên dài 42 (m) Chọn bích neo chạy suốt chiều dài bến Các khe lún có bề rộng cm 2.2.3 Giả định kích thước cọc, bản, dầm , cừ a Dầm Chọn hệ dầm ngang ,dọc đan nhau.với kích thước sau : b c - Kích thước dầm dọc : bxh = 70x100 (cm) Kích thước dầm ngang : bxh = 70x100 (cm) Bản Chọn chiều dày bê tông hb = 30 (cm) Cọc Chọn cọc BTCT tiết diện 40x40 (cm) Cọc đóng sâu vào lớp đất thứ 3,bước cọc theo chiều ngang bến 3,5 m, theo chiều dọc bến 4,0 m - Đóng cọc sâu xuống lớp đất thứ d Cừ : Chọn cừ Larssen IV - Chiều sâu chôn cừ chọn sơ : Chôn cừ xuống hết lớp đất thứ 2, tức cao trình (-15,2 m) SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN CHƯƠNG TÍNH TỐN TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CẦU TÀU 3.1 Giới thiệu khái quát tải trọng tác động lên cơng trình bến Có nhiều tải trọng tác động lên cơng trình bến chúng quy dạng sau: TT thường xuyên,TT tạm thời,TT đặc biệt 3.2 Tải trọng thân Kết cấu bên cầu tàu bao gồm , dầm dọc, dầm ngang vòi voi đổ liền khối với Tải trọng thân kết cấu bến bao gồm tải trọng thân bản, hệ dầm dọc, dầm ngang vòi voi 3.2.1 Tải trọng thân Tải trọng thân tải trọng phân bố xác định : qban = γbt b.h Trong đó: b : Bề rộng dải tính tốn.(b= 3,5 m) hb : Chiều dày giả định (hb = 30cm) qban = 2,5.0,3.3,5 = 2,625 (T/m.) 3.2.2 Tải trọng thân dầm ngang Trọng lượng thân dầm ngang có dạng phân bố chiều dài, có giá trị mét dài (trừ phần dầm nằm liền khối bản) : qdn = 2,5.(1,0 – 0,3).0,7 = 1,225 T/m 3.2.3 Tải trọng thân dầm dọc Xét đoạn dầm dọc có chiều dài 4,0 m nằm vng góc phân bố phía dầm ngang Tải trọng thân dầm dọc có dạng tải trọng tập trung đặt điềm giao dầm ngang dầm dọc tính sau P1 = 2,5.( 1,0 – 0,3).0,7.(4,0 – 0,7) = 4,043 (T) 3.2.4 Tải trọng thân vòi voi Tải trọng thân vòi voi tính cách tương đối theo kich thước chọn thiên an tồn, có dạng tập trung đặt đầu dầm ngang có giá trị Pvv = 4,5 (T) 3.3 Tải trọng tàu Theo 22TCN222 – 95 tính tốn cơng trình thủy chịu tải trọng tàu (vật nổi) cần xác định :  Tải trọng gió, dịng chảy sóng tác động lên tàu  Tải trọng tàu neo đậu bến tựa lên cơng trình bến tác dụng gió, dịng chảy sóng gọi tải trọng tựa tàu  Tải trọng va tàu cập vào cơng trình bến Tải trọng kéo vào dây neo gió, dịng chảy tác động lên tàu 3.3.1 Tải trọng gió tác dụng lên tàu SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN Theo mục 5.2/22TCN222-95 – trang 65, ta có thành phần ngang Wq (KN) thành phần dọc Wn (KN) lực gió tác dụng lên vật phải xác định theo công thức sau: Wq = 73,6.10−5 Aq Vq2 ξ q Wn = 49, 0.10−5 An Vn2 ξ n Trong đó: • Aq, An – diện tích cản gió theo hướng ngang tàu dọc tàu (m2) • Vq, Vn – thành phần ngang thành phần dọc tốc độ gió có suất đảm bảo 2%, m/sec • ξq ,ξn- hệ số lấy theo bảng 26/22TCN222-95 - trang 65 Kết tính tốn tải trọng gió thể bảng sau: Bảng Trường hợp ξ Aq An Vq Vn Wq Wn m2 m2 m/s m/s Ngang Dọc kN kN Đầy hàng 975 245 15 13 0,65 104,9 80,74 Không hàng 1470 310 15 13 0,65 158,2 121,73 3.3.2 Tải trọng dòng chảy tác dụng lên tàu Theo mục 5.3/22TCN222 – 95 – trang 66, ta có thành phần ngang Q w (kN) thành phần dọc Nw (kN) lực dòng chảy tác dụng lên tàu xác định theo công thức: Trong đó: Qw = 0,59.Al.Vl Nw = 0,59.At.Vt • Al , At – tương ứng diện tích chắn nước theo hướng ngang hướng dọc tàu, m2, xác định theo công thức sau : A l = T.Lw ; At = T.Bt (với Lw =107 m, Bt = 16,1 m) • Vl, Vt – Thành phần ngang thành phần dọc vận tốc dòng chảy với suất đảm bảo 2%, m/s Kết tính tốn tải trọng dịng chảy thể bảng sau Bảng Trường hợp T Al At Vl Vt Qw Nw m m2 m2 m/s m/s kN kN SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 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) tàu neo đậu bến tựa bến tác động gió dịng chảy xác định theo cơng thức: q = (1,1.Qtot)/Ltx Trong đó: • Qtot= (Wq + Qw) : lực ngang tác động tổng hợp gió, sóng, dịng chảy, kN • Ltx – Chiều dài đoạn tiếp xúc giữ tàu với cơng trình Ta có: Lb = 134 (m) > Lw = 107 (m) Kết tính tốn tải trọng tựa tàu thể bảng sau Bảng Trường hợp Wq Qw Qtot Ltx q kN kN kN m kN/m Đầy hàng 104,95 115,21 220,16 44 5,50 Không hàng 158,23 45,76 203,99 32 7,01 3.3.4 Tải trọng va tàu tàu cập bến Theo mục 5.8/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: tàu cập vào cơng trình bến cảng động va chạm tàu Eq (kJ) xác định theo công thức D.ν Eq = ψ (kJ ) Trong đó: • D – Lượng rẽ nước tàu tính tốn (Tấn) • ν − Thành phần vng góc (với mặt trước cơng trình) tốc độ cập tàu, m/s Tra theo bảng 29/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: với tàu biển có D = 8000 Tấn  ν= 0,138 m/s • ψ −Hệ số phụ thuộc kết cấu cơng trình bến loại tàu.Nếu tàu không chứa hàng tàu có nước đối trọng giá trị ψ giảm 15% Theo bảng 30/22TCN222-95 – trang 70, tra với tàu biển cập vào bến cầu tàu liền bờ cọc có mái dốc gầm bến, ta có: SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN o Khi tàu đầy hàng : ψ =0.55 o Khi tàu chưa có hàng: ψ = 0,467 Kết tính tốn động va tàu thể bảng sau: Bảng Trường hợp Đầy hàng D ν ψ Eq Tấn m/s - kJ 8000 0,138 0,55 41,89 Nhận xét: Động tàu chở đầy hàng lớn tàu khơng có hàng, ta tính giá trị động tàu chở đầy hàng Eq = 41,89 (kJ) - Với Năng lượng biến dạng thiết bị đệm tính trên,dựa vào Hình - Phụ lục 6/22TCN222-95 “Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình bến cảng biển” dùng phương pháp đồ thị ta chọn loại đệm 800H với đặc điểm sau: + Cấu tạo 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 = µ.Fq = 0,5.160 = 80 kN Bố trí đệm tàu đầu dầm ngang, phân đoạn có đệm tàu dọc tuyến mép bến 3.3.5 Tải trọng neo tàu Theo mục 5.11/22TCN222 – 95 - trang 71,tải trọng kéo dây neo phải xác định cách phân phối thành phần vng góc với mép bến lục Q tot (kN) cho bich neo Lực Qtot bao gồm lực gió dịng chảy tác động lên tàu tính tốn Lực neo S (kN) tác động lên bích neo khơng phụ thuộc vào số lượng tàu buộc dây Qtot S= n.sin α cosβ neo vào bích neo xác định theo cơng thức: SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN α β Hình : Trong đó: • n – Số lượng bích neo chịu lực tra theo bảng 31/22TCN – 95 - trang 72, lấy n= bích neo • α, β- góc nghiêng dây neo, lấy theo bảng 32/22TCN222-95 – trang 73, sau: Bảng Loại tàu Vị trí bích neo Góc nghiêng dây neo (độ) α Tàu biển Tại mép bến β Đầy hàng Khơng hàng 20 40 30 Hình chiếu lực S lên phương vng góc với mép bến S q, song song với mép bến Sn, theo phương thẳng đứng Sv xác định theo công thức: Sq = Qtot n S n = S cos α cos β S v = S sin β Lấy n =6 Theo kết tính tốn tải trọng gió (bảng 5) tải trọng dòng chảy (bảng 6) tác động lên tàu theo phương vng góc với mép bến, ta có kết tính tốn tải trọng neo tàu thể bảng sau: Bảng Trường hợp Qtot α β S Sn Sq Sv kN Độ Độ kN kN kN kN SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN Đầy hàng 220,16 30 20 78,09 63,55 36,69 26,70 Không hàng 203,99 30 40 88,76 58,88 33,99 57,05 Nhận xét: Tải trọng neo tàu không hàng S= 88,76 kN ≅ 8,87 lớn tải trọng tàu đầy hàng S= 78,09 kN ≅ 7,81 tấn, dùng giá trị 8,87 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 bến loại bích neo có đặc điểm thể bảng sau: Bảng Loại bích A (mm) B (mm) C (mm) D (mm) E (mm) F (mm) G (mm) H (mm) Số hiệu bulôn g Lực căng Tấn HW2 598 838 838 635 305 456 305 64 20 3.4 Tải trọng sóng tác dụng lên cầu tàu Do cơng trình bến nằm bể cảng ngăn cách hệ thống đê chắn sóng, coi bể cảng khơng có sóng.vì tải trọng sóng tác dụng lên tàu trường hợp không 3.5 Tải trọng hàng hóa thiết bị Sơ đồ tải trọng khai thác bến Hình q = 3T/m² 20 m 3.6 Áp lực đất Áp lực đất tác dụng lên cừ qui định theo (22TCN207-95) - σa = (q+∑ γi.hi) λa.k’ – C λac SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MƠN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY at = × × × ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 720 − × × (4 − 100 × 0.14%) × 25 2.1 × 10 mm = 0,055 < 0,08 mm Chọn 7ф25 hợp lý c Tính tốn cốt đai − Kiểm tra khả chịu cắt bê tông : Theo “Kết cấu bê tông cốt thép”, điều kiện để khơng phải tính cốt thép ngang : kn.nc.Q ≤ mb Qb với Qb = k1.Rb.b.h0 (k1=0.6 dầm) Cốt thép dọc bố trí a = + 2,8/2 = 6,4 cm  h0 = 100 – 6,4 = 93.6 cm kn.nc.Q = 1,2 x x 46,63 = 58,29 (T) mb Qb = 1,15 x 0.6 x 170 x 0,7 x 0,936 = 76,85 (T) kn.nc.Q < mb Qb  Bê tơng đủ khả chịu cắt, khơng cần tính cốt đai − Kiểm tra khả chịu ứng suất nén bụng dầm : Theo “Kết cấu bê tông cốt thép” : Công thức kiểm tra : kn.nc.Q ≤ k0 mb Rn.b.h0 k0=0.35 : bê tông mác ≤ 400 k0 mb Rn.b.h0 = 0.35x1.15x170x0,7x0.936 = 345.031 (T) kn.nc.Q = 25.1 T ≤ k0 mb Rn.b.h0  Bê tông bụng dầm không bị phá hoại ứng suất nén Do ta đặt cốt đai theo yêu cầu cấu tạo : Chọn đai φ 12 , khoảng cách đai h  1000 ≤  ;500  = = 333,3 3   xác định sau : hdầm = 1000 mm > 450 mm a  Đặt cốt thép đai : φ 10 a 200 SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 42 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 11Ø28 300 Ø10a200 1000 2Ø14 7Ø25 Ø10a200 50 Ø10a200 600 700 50 Bố tri cốt thép cho dầm ngang 6.3.2 Tính cốt thép dọc cho dầm dọc Mmax(T.m) Mmin(T.m) Qmax(T) Qmin(T) 24,73 -25,1 40,45 -40,43 Do giá trị Momen âm dương có trị tuyệt đối sấp xỉ nên ta tính cho trường hợp.Lấy trường hợp Mmin = -25,1 (T.m) • Tương tự trường hợp tính cốt thép cho dầm ngang ta có: Giả sử đặt cốt đơn => =0 từ công thức (I) ta có: = = = 0,025 < αr = 0,438 (Thỏa mãn điều kiện) Từ (I) ta có: = = = 10,68 (cm2) Chọn 6ф25 ; Fa = 29,45 (cm2) Suy hàm lượng cốt thép: =100% = 0,44% > = 0,05% • Tính tốn hình thành mở rộng vết nứt : Chọn lại thép dọc: chọn 6ф25 SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 43 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN Theo tiêu chuẩn 4116 – 85, chiều rộng vết nứt aT vng góc với trục dọc dầm xác định theo công thức sau : aT = k.Cg η σa −σ0 7.(4 − 100 µ ) d Ea (mm) Trong : + k : Hệ số kể đến tính chất chịu lực cấu kiện, với cấu kiện chịu uốn k = + Cg : Hệ số xét đến tính chất tải trọng tác dụng , với tải trọng thường xuyên tải trọng tạm thời 1.2 + + η : Hệ số kể đến loại thép sử dụng , với cốt thép AII có gờ lấy σa : Ứng suất cốt thép chịu kéo không kể đến cường độ bê tông vùng chịu kéo mặt cắt , với cấu kiện chịu uốn σa xác định theo công thức : σa = M Fa Z , với Z cánh tay đòn nội lực, lấy theo kết tính tốn mặt cắt độ bền , 25,1 × 10 = 927,41 kG / cm  σa = 29,45 × 91,9 ( ) + σ0 = : Ứng suất kéo ban đầu cốt thép trương nở bê tông, với kết cấu khô + Ea : Mô đun đàn hồi thép , Ea = 2,1.106 (kG/cm2 ) + µ : Hàm lượng cốt thép tiết diện , µ = 0,44% + d : Đường kính cốt thép d = 25 mm at = 1×1.3 ×1× 927,41− × × ( − 100 × 0.44%) × 25 2.1×10 mm = 0,071 < 0,08 mm Chọn 6ф 25 hợp lý a Tính tốn cốt đai SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 44 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN − Kiểm tra khả chịu cắt bê tông : Theo “Kết cấu bê tơng cốt thép”, điều kiện để khơng phải tính cốt thép ngang : kn.nc.Q ≤ mb Qb với Qb = k1.Rb.b.h0 (k1=0.6 dầm) Cốt thép dọc bố trí a = + 2,5/2 = 6,25 cm  h0 = 100 – 6,25 = 93.75cm kn.nc.Q = 1,2 x x 40,45 = 50,56 (T) mb Qb = 1,15 x 0.6 x 170 x 0,7 x 0,9375 = 76,97 (T) kn.nc.Q < mb Qb  Bê tông đủ khả chịu cắt, không cần tính cốt đai Do ta đặt cốt đai theo yêu cầu cấu tạo : Chọn đai φ 12 , khoảng cách đai h  1000 ≤  ;500  = = 333,3 3   xác định sau : hdầm = 1000 mm > 450 mm a  Đặt cốt thép đai : φ 10 a 200 300 6Ø25 2Ø14 1000 Ø10a200 6Ø25 Ø10a200 50 600 50 700 Bố trí cốt thép cho dầm dọc 6.4 Tính tốn dầm vịi voi : SVTH: TRỊNH THẾ TƠN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 45 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY − ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN Dầm vòi voi dầm lắp ghép Dầm vòi voi cấu tạo gồm phần : Phần có chiều cao chiều cao dầm ngang mở rộng, phần phía tiết diện thu nhỏ dần từ bề rộng 1m xuống 0.3m,cao 1,25 m − Dầm vòi voi chịu tác dụng lực va tàu tựa tàu.Phần dầm vòi voi liên kết với dầm ngang,truyền tải trọng vào dầm ngang chủ yếu lực nén nên không cần tính tốn mà tính tốn với phần dầm bên dầm côngxon chịu uốn tác dụng lực tựa tàu lực va tàu Ở ta tính tốn cho trường hợp dầm vịi voi chịu tác dụng lực tựa tàu F = 2,3 T thành phần lực va vng góc với mép bến Fq = 2,49 T  Trường hợp chịu lực tựa tàu : + Lực tác dụng lên dầm trường hợp tựa : F = 2,3 T + Thiên an toàn ta xem lực đặt đầu dầm, mơ men mép ngàm : M = 2,3 x 1.5 = 3,45 ( T.m )  Trường hợp chịu lực va tàu : + Lực tác dụng lên dầm : F = 2,49 T + Thiên an toàn ta xem lực đặt mép dầm , mơ men mép ngàm : M = 2,49 x 1.5 = 3,73 T Chọn giá trị M = 3,73 (Tm ) Q = F = 2,49 ( T ) để tính cốt thép cho dầm vịi • Tính tốn vịi voi : a Tính tốn cốt thép dọc : Do dầm voi voi có tiết diện thay đổi theo chiều dài nên gần ta tiến hành tính tốn cho tiết diện trung bình b x h = 100x65cm SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 46 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN Giả thiết : abv = 5cm Suy : h0 = h – abv = 65 – = 60 cm = = 0,006 < = 0,414 Ta có: = 0,5 = 0,5 = 0,996 = 2(1-0,996) = 0,008 Diện tích cốt thép cần thiết là: = = = 2,78 (cm2) Dự định chọn 7ф16 có Fa = 14,07 (cm2) Hàm lượng cốt thép : µ = Fa 14,07 = × 100% bh0 100 × 60 = 0.23 % > µmin = 0.05% b Tính tốn cốt đai : + Kiểm tra khả chịu cắt bê tông : Theo TCVN4116-85 , điều kiện để khơng phải tính cốt thép ngang : kn.nc.Q ≤ mb Qb với Qb = 0,6.Rk.b.h0 Cốt thép dọc bố trí  abv = 5+1,6/2 = 5,8 cm  h0 = 60- 5,8= 54,2 cm kn.nc.Q = 1.25 x x 2,49 = 3,11 (T) mb Qb = 1.15 x 0.6 x 17 x 100 x 54,2 = 63576 ( K)G = 63.57(T) kn.nc.Q < mb Qb  Bê tông đủ khả chịu cắt, khơng cần tính cốt đai Do ta đặt cốt đai theo yêu cầu cấu tạo : Chọn đai φ10 , khoảng cách đai h  750 ≤  ;500  = = 250 3   xác định sau : h = 750 mm > 450 mm a  Cốt thép đai : φ a 150 • Tính tốn hình thành mở rộng vết nứt : Theo tiêu chuẩn 4116 – 85, chiều rộng vết nứt a T vng góc với trục dọc dầm xác định theo công thức sau : aT = k.Cg η σa −σ0 7.(4 − 100 µ ) d Ea (mm) SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 47 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 3,73 × 105 = 489,1 kG / cm 14 , 07 × 54 ,  σa = ( at = × × × ) Thay số ta : 489,1 − × × (4 − 100 × 0.23%) × 16 2.1 × 106 mm = 0,029 < 0,08 mm Chọn 7ф16 hợp lý 2500 Ø10a200 3200 1500 1500 Ø8150 II II 7Ø20 7Ø20 300 Bảng thống kê bố trí cốt thép cho cấu kiện M Cấu kiện Dầm ngang Dầm dọc Dầm vòi voi bố trí T.m cm² cm² % mm 22,75 0.022 9,29 7ф25=34,36 0,14 0.055 -67,03 0,068 28,38 11 ф 28=61,5 1,02 0,074 24,73 0,025 10,68 ф 25=30,408 0,44 0,071 -25,10 0,025 10,68 ф 25=38,01 0,44 0,071 3,73 0,006 2,78 ф 16=14,07 0,23 0,029 SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 48 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 0,6 Cấu kiện Bố trí cốt đai T T Dầm ngang 58,29 76,85 ф 10a200 Dầm dọc 50,56 76,97 ф 10a200 Dầm vịi voi 3,11 63,57 ф 8a150 CHƯƠNG : TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH BẾN CẦU TÀU 7.1 Nội dung tính toán a Xác định tâm trượt Giả thiết khối đất phía bến trượt theo cung trịn tâm O Chia khối đất thành khối phẳng nhỏ mặt phẳng thẳng đứng b Các phương pháp tính ổn định Ổn định cầu tàu dánh giá điều kiện: k = Trong đó: tổng lực kháng trượt tổng lực gây trượt k hệ số ổn định trượt Thành phần gây trượt: = + Trong đó: thành phần trượt khối đất gây thành phần trượt cọc gây Ở tính theo phương pháp mặt trượt cung tròn nên , mơ men Ta có điều kiện: k= = n: Hệ số vượt tải, n=1,25 : Hệ số tổ hợp tải trọng, = với tổ hợp : Hệ số điều kiện làm việc với mô men giữ, = 1,15 m: Hệ số điều kiện làm việc với mô men trượt, m = 1,15 Vậy k = 1,25 Với tâm trượt nguy hiểm ta có: = R = R SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 49 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN Trong đó: R: Bán kính cung trượt gi : Tổng trọng lượng lớp đất thứ i cấu kiện cơng trình phạm vi αi : Góc nghiêng với đường nằm ngang đường tiếp tuyến với cung trượt giao ri điểm cung trượt đường tác dụng lực gi: αi = arcsin R ri : Khoảng cách theo đường nằm ngang từ tâm quay O đến đường tác dụng lực gi ϕi , Ci : Góc nội ma sát lực dính lớp đất thứ i li : Chiều dài đoạn cung đáy cột thứ i wi = : Áp lực thuỷ động tăng thêm zi : Khoảng cách tâm cung trượt đến đường tác dụng gi : Lực kháng trượt cọc thứ i: = Với l=5,5m ; = Với : Khoảng cách từ tâm trượt đến chân cọc : mô men uốn cọc mặt trượt: = : Chiều dài đoạn thẳng mà phạm vi áp lực chủ động áp lực bị động đất truyền lên cọc: =L L 3d ; =3d L 3d Với d đường kính cọc => = 3.0,6 = 1,8 (m) ; áp lực chủ động áp lực bị động xác định theo cơng thức sau: = = : Khối lượng thể tích đất trạng thái tự nhiên : Chiều dày lớp đất thứ i ; Hệ số thành phần áp lực ngang áp lực chủ động áp lực bị động phụ thuộc vào góc ma sát đất 4.3.Xác định tâm trượt nguy hiểm Ta lấy tọa độ ban đầu (-3,42; 9,6) ,sau tính tiếp cho hai điểm (-3,42;10), (-3,7; 9,6 ) chia lớp phân tố hình vẽ Ta tính ổn định trượt cho tâm trượt 7.2 Tính tốn ổn định a Đối với tân trượt O1 Bán kính R = 24 (m) tọa độ O1 ( -3,42 ;9,6 ) đường kinh trượt qua chân cừ vị trí trượt nguy hiểm • Tổng mô men gây trượt là: = R.126,26 T.m • Tổng mô men giữ là: = R.302,18 T.m K== 2,39 > = 1,25 => Đảm bảo điều kiện ổn định trượt SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 50 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN O1 24000 S1 a a S2 11 10 S3 S4 Bảng xác định lực cắt cọc : tn 7.49 6.1 5.39 5.17 5.16 5.81 F E D C B A2 A1 Tổng Phân tố tz 5.99 4.88 4.31 4.14 4.13 4.65 lc 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 hi 12.6 12.3 10.4 9.6 8.5 6.3 6.1 V1(m3) V2(m3) V3(m3) V4(m3) 13.5 16 16 0 0 10.1 31.2 45.4 35.7 31.8 24.2 16.6 10.2 0 0.78 9.2 14.3 16 16 15.9 0 0 0.89 0.93 0.65 σa 6.650 5.230 5.150 4.360 4.210 3.630 3.230 σp 13.400 15.600 12.640 11.350 9.650 8.620 8.370 Wi(T) αi Mtri Wi (cosαi) tanφ ci.li 52.0 42.0 28.0 13.0 6.0 2.0 -3.0 -10.0 32.707 54.785 50.367 17.320 8.315 2.486 -3.056 -8.115 11.382 27.094 20.136 15.946 22.683 20.412 16.720 13.197 8.10 7.74 7.56 13.33 13.98 14.63 15.60 14.95 41.5 81.9 107 77 79.6 71.3 58.4 46.8 SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Mc(T.m) 0.00 55.85 26.76 19.50 13.96 12.75 16.66 Qc(T) 6.78 3.99 3.29 2.45 2.25 2.61 21.36 Page 51 Mgi 19.482 34.834 27.696 29.271 36.658 35.037 32.320 28.147 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY 10 11 0 8.2 9.68 2.53 ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 10.6 2.61 0 0 32.9 21.1 4.3 -24.0 -35.0 -46.0 -13.360 -12.098 -3.093 8.604 3.673 0.635 14.63 23.229 15.60 19.273 15.60 16.235 126.26 b • • 302.18 Đối với tâm trượt O2 Bán kính R = 27,29 (m) tọa độ O2 ( -3,42 ;10 ) Tổng mô men gây trượt là: = R.159,88 T.m Tổng mô men giữ là: = R.372,59 T.m K == 2,33 > = 1,25 => Đảm bảo điều kiện ổn định trượt 27290 O2 S1 a a S2 11 10 S3 S4 Bảng xác định lực cắt cọc : tn tz lc hi F 0 1.2 12.6 E 7.49 5.99 1.2 12.3 D 6.1 4.88 1.2 10.4 C 5.39 4.31 1.2 9.6 B 5.17 4.14 1.2 8.5 A2 5.16 4.13 1.2 6.3 σa 6.65 5.23 5.15 4.36 4.21 3.63 σp Mc(T.m) Qc(T) 13.400 0.00 15.600 55.85 6.78 12.640 26.76 3.99 11.350 19.50 3.29 9.650 13.96 2.45 8.620 12.75 2.25 SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 52 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY A1 Tổng 5.81 4.65 1.2 Phân tố V1(m3) V2(m3) V3(m3) V4(m3) 24.2 28.8 0 16 47.7 0.35 16 49.5 10.7 0.12 36.4 16 6.25 29.2 16 12.9 21.6 16 14.8 14.1 16 14.7 7.8 16 13.4 8.8 16 3.25 10 12 15.6 0.26 11 13.6 4.2 Tổn g ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 6.1 Wi (T) 92.6 110 132 102 102 92.6 79.6 66.5 49.5 48.7 30.6 3.23 αi 52.0 42.0 28.0 13.0 6.0 2.0 -3.0 -10.0 -24.0 -35.0 -46.0 8.370 Mtri 72.934 73.860 62.003 22.916 10.655 3.229 -4.166 -11.547 -20.105 -27.895 -22.000 16.66 2.61 21.36 W i (cosαi).tanφ 25.380 36.529 24.788 21.099 29.068 26.517 22.794 18.778 12.949 8.469 4.517 ci.li 8.10 7.74 7.56 13.33 13.98 14.63 15.60 14.95 14.63 15.60 15.60 159.88 372.59 c Đối với tâm trượt O3 - Bán kính R = 31,12 (m) tọa độ O2 ( -3,7 ; 9,6) ; • Tổng mơ men gây trượt là: = R.199,83 T.m • Tổng mô men giữ là: = R.507,65 T.m K == 2,54 > = 1,25 => Đảm bảo điều kiện ổn định trượt SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Mgi 33.480 44.269 32.348 34.424 43.043 41.142 38.394 33.728 27.574 24.069 20.117 Page 53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 31120 O3 S1 a1 a2 S2 13 12 11 10 S3 S4 Bảng xác định lực cắt cọc : tn tz lc hi F 0 1.2 12.6 E 7.49 5.99 1.2 12.3 D 6.1 4.88 1.2 10.4 C 5.39 4.31 1.2 9.6 B 5.17 4.14 1.2 8.5 A2 5.16 4.13 1.2 6.3 A1 Tổng 5.81 4.65 1.2 6.1 σa 6.65 5.23 5.15 4.36 4.21 3.63 3.23 σp Mc(T.m) Qc(T) 13.400 0.00 15.600 55.85 6.78 12.640 26.76 3.99 11.350 19.50 3.29 9.650 13.96 2.45 8.620 12.75 2.25 8.370 16.66 2.61 21.36 SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 54 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY Phân V1(m3 tố ) 18.2 16 16 16 10 11 12 13 Tổn g V2(m3 ) 21.5 45.6 49.5 49.5 36.4 29.2 21.6 14.8 8.3 8.8 12 12 12.5 V3(m3 ) 0 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 9.4 V4(m3 ) 0 5.28 14.8 22.4 30.6 30.2 30.3 28.8 25.3 18.6 7.6 Wi(T ) 69.3 106 151 169 132 135 121 110 95.9 90.2 83.3 62.9 38 ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN αi 49.0 47.0 32.0 19.0 11.0 7.0 2.0 1.5 -3.0 -10.0 -23.0 -32.0 -46.0 Mtri 52.289 77.765 80.068 54.921 25.136 16.411 4.223 2.870 -5.015 -15.663 -32.528 -33.338 -27.311 Wi (cosαi).tanφ 20.244 32.295 27.239 33.904 37.080 38.325 34.677 31.427 27.438 18.881 16.289 11.342 5.608 ci.li 8.10 7.74 7.56 13.33 13.98 14.63 15.60 14.95 14.63 15.60 15.60 15.60 15.60 199.83 507.65 CHƯƠNG 8: THỐNG KÊ VẬT LIỆU VÀ BIỆN PHÁP THI CƠNG I II Thống kê vật liệu cho toàn bến – Khối lượng cốt thép cần dùng cho toàn bến : 479,58 (Tấn) – Khối lượng Bê tơng dùng cho tồn bến :  Be tơng dầm dọc : 1325,4 m3  Bê tông dầm ngang : 1377 m3  Bê tông : 1294,38 m3  Bê tơng vịi voi : 149,76 m3 Vậy tổng khối lượng bê tơng cần dùng cho tồn bến là: 3996,78 m3 Thống kê vật liệu cho phân đoạn bến – Khối lượng cốt thép cần dùng cho phân đoạn bến : 159,86(Tấn) – Khối lượng bê tông dùng cho phân đoạn bến:  Bê tông dầm dọc: 441,8 m3  Bê tông dầm ngang: 459 m3 SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Mgi 28.344 40.035 34.799 47.229 51.055 52.950 50.277 46.377 42.063 34.481 31.889 26.942 21.208 Page 55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY III ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN  Bê tông : 431,46 m3  Bê tơng vịi voi: 49,92 m3 Vậy tổng khối lượng bê tông cần dùng cho phân đoạn bến là: 1332,26 m3 Phương pháp thi công – Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước đúc sắn – Hạ cọc phương pháp đóng, hạ xuống độ sâu -28,7m, xuống lớp đất thứ – Kết cấu dầm đổ tồn khối chỗ – Dầm vịi voi cấu kiện lắp ghép – TÀI LIỆU THAM KHẢO – Cơng trình bến cảng – Phạm Văn Giáp,Nguyễn Hữu Đẩu, Nguyễn Ngọc Huệ NXB xây dựng,1998 – Kết cấu bến cảng đất yếu – Phạm Văn Giáp, Nguyễn Mạnh Tiến.1991 – 22 – TCN – 207 – 92 Cơng trình bến cảng biển Hà Nội – 1992 – 22 – TCN – 222 – 95 Tải trọng tác động lên cơng trình thủy Hà Nội – 1995 – 22 – TCN – 219 – 94 Cơng trình bến cảng sông Hà Nội – 1994 – TCVN – 4116 – 85 Thiết kế bê tông BTCT công trình thủy cơng Hà Nội – 1985 – TCVN 7888-2008 Tiêu chuẩn cọc bê tông ứng suất trước Hà Nội-2008 Kết cấu bê tông cốt thép – GS.TS Ngô Thế Phong, GS.TS.Nguyễn Đình Cống, PGS.TS.Phan Quang Minh Mục lục SVTH: TRỊNH THẾ TÔN_MSSV : 889354_LỚP 54CB1 Page 56