I. Khái niệm &vai trò:
1.1Cơng trình cảng sơng-biển cơng nghiệp
Cơng trình giao thơng
1.1Cơng trình cảng sơng-biển cơng nghiệp
Các cảng này phục vụ nhu cầu nhập-xuất, lưu trữ hàng hố thơng qua các container.
Cảng Tokyo-Nhật Bản
Port of Koper, Slovenija (EU)
1.2.Cảng du lịch,bến tàu
Cảng du lịch hay các bến tàu là nơi bến đỗ cho các tàu, du thuyền du lich. Hệ thống các cảng này tích hợp đa chức năng vừa phục vụ du lịch vừa phục vụ thương mại. Do đó các cảng này được xây dựng với vẻ đẹp thẩm mỹ cao
Shanghai International Cruise Terminal ( Cảng Quốc tế Thượng Hải)
GPA ( diện tích trên mặt đất): 130.073m2
Tổng diện tích(kể cả tầng hầm): 263.448 m2 Dự án hoàn thành:
Giai đoạn 1:toà nhà riverfront: tháng 10 năm 2009
Giai đoạn 2: Hight rise tower và vườn tháng 4 năm 2010 terminal Cruise
Ý tưởng xương cá bên bờ sông Thượng Hải
Senftenberg Harbor
Architects & Planners ASTOC đã giành được giải thưởng đầu tiên trong cuộc cạnh tranh quốc tế cho các bến cảng và bến tàu ở Senftenberg, Đức. Mục đích của cuộc thi là để thiết kế các bến cảng mới trên cơ sở của một nghiên cứu đơ thị.
Sự tích hợp của hồ vào 70 cây số vuông của kết nối điều hướng sẽ tiếp tục phát triển cơ sở hạ tầng du lịch của khu vực "Lausitzer
Seenland".
Các cầu tàu mới đóng một vai trò quan trọng như là một cột mốc mới cho khu vực. Dự án bao gồm các cơ sở cảng cũng như một nhà hàng với phịng họp nhìn ra bến cảng.
2.Cơng trình kênh
Hệ thống kênh đào ở Singelgracht,Amsterdam (Hà Lan)
Hệ thống kênh đào được xây dựng theo hình vịng cung đồng tâm xen giữa với các không gian trung gian là nhà ở để phụ vụ việc thốt nước cho thành phố
3.Cơng trình phụ trợ khác
3.2. Hải đăng
Hải đăng không chỉ mang giá trị nghệ thuật mà cịn có giá trị sử dụng hữu ích. Ðối với người thủy thủ ngọn hải đăng tượng trưng cho sự bình yên khi họ ra khơi. Ðối với các nhà kiến trúc, nó cịn mang nhiều ý nghĩa quan trọng nhất là thời xưa nó là ngơi nhà cao nhất trên
hành tinh.
Ngọn hải đăng Alexandria được vua Ptolemy Soter khởi
dựng vào năm 290 trước CN,
do kiến trúc sư Sotratus thiết
kế xây dựng tại vị trí của một
ngơi làng cổ Rhakotis (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hải đăng có ba tầng: khối vng thấp nhất cao 55,9 m có lõi tròn, khối giữa cao 27,45 m và khối trên cùng cao 7,3 m có hình trịn. Chiều cao tổng cộng của ngọn hải đăng là 117 m tính từ cột mốc số 0 là mực nước biển, tương đương ngôi nhà cao bốn mươi tầng.
Cùng với các công trỉnh giao thơng khác, hệ thống cơng trình giao thơng đường thuỷ đảm bảo sự thơng suốt trong q trình vận chuyển, đáp ứng nhu cầu của con người về đi lại, vận chuyển hàng hoá, thương mại, du lịch.
1.Các đặc điểm xây dựng cơng trình biển so với cơng trình trên đất liền.
So với các cơng trình xây dựng trên bờ; cơng trình biển cũng sử dụng chung các kết cấu xây dựng cơng trình như thép, bê tơng, bê tơng cốt thép, cơng trình biển cũng bao hàm mục đích xây dựng cơng trình dân dụng, tuy nhiên cũng có những điểm khác cơng trình xây dựng trên bờ.
1.1. Tính đa dạng và quy mơ lớn:
- Kết cấu cơng trình biển có nhiều dạng khác nhau: dàn cố định, di động, có neo, trụ có khớp…
- Cơng trình xa bờ có tính độc lập cao, vì vậy trên cơng trình biển phải bố trí đồng bộ hạng mục cơng trình theo nhiệm vụ thiết kế.
- Quy mơ cơng trình lớn, vì ngồi nhiệm vụ sản xuất cịn phải bố trí nhà ở, nhà cơng cộng, sân bay
1.2. Về mặt kết cấu:
Tính bền vững của cơng trình biển phải có độ tin cậy cao, thời gian sử dụng của cơng trình biển lại khơng địi hỏi lâu như trên bờ.
- Tính chất động học trên biển là phức tạp hơn trên bờ, mang tính chất ngẫu nhiên. Lực tác dụng trên biển chủ yếu do sóng, lực sóng rất phụ thuộc vào vị trí và hình dạng cơng trình, nên thường kết hợp giữa thực nghiệm và lý thuyết.
- Sự ăn mịn của mơi trường tác dụng rất mạnh lên cơng trình, mơi trường nước mặn nên vật liệu thép và mối hàn bị ăn mịn mạnh. Mơi trường có vật bám lên cơng trình làm tăng kích thước cơng trình, dẫn đến tăng tải trọng tác động đối với cơng trình biển, việc duy tu bảo dưỡng rất cần thiết và địi hỏi chi phí lớn.
1.3. Địi hỏi tính an tồn cao
1.4. Thiết kế cơng trình biển phụ thuộc vào thi cơng:
Khi thiết kế CTB, giải pháp kết cấu gần như phụ thuộc vào điều kiện và phương tiện thi công.
1.5. Triển khai thi cơng ngồi biển phức tạp hơn trong bờ nhiều Cụ thể có 8 đặc điểm như sau:
- Phụ thuộc vào thời tiết và trạng thái biển thi cơng; - Địi hỏi việc lập kế hoạch thi cơng rất chi tiết (sóng...);
- Tính an tồn trong thi cơng rất cao, mặt bằng thi công hẹp, thi công trên các độ cao khác nhau;
- Việc định vị trí chuẩn xác của cơng trình rất khó; - Việc sử lý nền móng phức tạp;
- Việc duy tu bảo dưỡng cho cơng trình biển phần lớn kết cấu nằm dưới nước là chính, nên khi duy tu bảo dưỡng thường gây nguy hiểm, việc xem xét chất lượng cơng trình phải dùng đến các thiết bị đặc biệt;
- Ơ nhiễm mơi trường biển: cơng trình biển là cơng trình cơng nghiệp nên nó có chất thải, chất thải đổ ra biển nên phải có xử lý; với cơng trình dầu khí phải chú ý, sự vỡ ống dẫn dầu, và các sự cố khác vì vậy... cần có thiết bị kỹ thuật ngăn chặn, giải quyết hậu quả;
- Chi phí đầu tư cho cơng trình biển rất lớn, đắt do đó địi hỏi cao về khoa học công nghệ trong xây dựng cơng trình biển.
Kết luận: Từ 8 đặc điểm trên người thiết kế các CTB phải đủ các yêu cầu:
+ Trình độ kỹ thuật rộng, sâu, sáng tạo, phải nắm vững cơ học vật rắn biến dạng, cơ học vật nổi, phải xét sự làm việc tương tác giữa kết cấu, mơi trường và nền móng; + Phải có phương pháp tính tốn hiện đại và sử dụng máy tính thành thạo, phải giải quyết mơ hình kết cấu theo lý thuyết độ tin cậy;
+ Phải am hiểu về thí nghiệm mơi trường biển;
+ Phải nắm vững mọi vấn đề về thi cơng cơng trình biển.
2.Các vấn đề kỹ thuật và công nghệ cần nắm vững
Do các cơng trình giao thơng thuỷ sát sơng, biển hoặc ngồi khơi vì vậy khi thiết kế loại cơng trình này chúng ta cần nắm vững về:
-Khí tượng hải văn gồm: gió, sóng, dịng chảy, nhiệt độ, sinh vật biển, độ ăn mịn. -Về nền móng cơng trình:
+ Các đặc trưng cơ lý của đất nền; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Tính chịu lực của móng trọng lực, tính chất chịu lực của móng cọc; + Xói chân móng;
+ Động đất.
- Kết cấu cơng trình:
+ Chọn vật liệu và xác định khả năng chống ăn mịn của vật liệu; + Tính tốn nội lực, chuyển vị;
+ Tính tốn nội lực, ứng suất;
+ Thiết kế các liên kết (liên kết hàn, hoặc bu lông);
+ Thiết kế các bản vẽ thi công và các bản vẽ về chế tạo lắp ráp (cơ khí); + Thiết kế các kết cấu phụ trợ.
- Vấn đề kỹ thuật xây dựng cơng trình biển: + Thiết bị lắp ráp: gồm những gì ? ...
+ Phương pháp lắp ráp;
+ Các phương tiện an toàn hàng hải; + Ảnh hưởng của môi trường biển
- Kỹ thuật về phương tiện thuỷ: (tầu, xà lan v.v...) + Tính nổi;
+ Lai dắt; + Đánh chìm;
+ Điều khiển độ chìm.
Trong đó:
- η (t): là hàm sóng bề mặt;
- q (t): Tải trọng sóng, tương tác giữa sóng và cơng trình; - u (t): phản ứng động của cơng trình;
- V (t): các chỉ tiêu đánh giá chất lượng cơng trình (nội lực, ứng suất). - Điều kiện để cơng trình làm việc an toàn:
V (t) < Vo (2. 1) t ∈ [o, T]
Trong đó:
- T là thời gian sử dụng cơng trình; - Vo là chỉ tiêu chất lượng cho phép.
3.Các quy định chung đối với thiết kế cơng trình biển.
3.1. An tồn đối với cơng trình biển
- Thoả mãn điều kiện an toàn theo phương pháp luận đã sử dụng để thiết kế.
- Ngoài việc thoả mãn về điều kiện bền còn cần phải xét đến các chuyển vị và rungđộng, phải xét đặc trưng về vận tốc, gia tốc của các vị trí cần khảo sát của cơng trình,khơng gây ảnh hưởng xấu đến thiết bị và con người.
- Một số kết cấu hay cơng trình phụ trợ như giá cập tầu, thiết bị đệm được thiết kếsao cho khi nó bị hỏng do quá tải vẫn không gây ra tổn thất đối với phần kết cấu chính.- Chế tạo các liên kết giữa các phần chuyển tiếp phải êm thuận và có dạng liên kết thích hợp sao cho hạn chế, khơng xảy ra các hiện tượng ƯS tập trung.
3.2. Khảo sát hiện tượng ăn mòn và thiết kế chống ăn mòn
Khảo sát hiện tượng ăn mịn là xem xét ảnh hưởng của mơi trường, sinh vật, đến sự ăn mòn đối với cơng trình, có thể là thép hoặc bê tơng cốt thép để biết mức độ ăn mịn của cơng trình từ đó mới định ra được giải pháp chống ăn mịn thích hợp.
3.3. Nghiên cứu các giải pháp phòng ngừa sự cố
- Trong 4 T.T.G.H thì TTGH phá huỷ do sự cố là chủ yếu vì vậy kết cấu phải được bảo vệ chống tổn thất do sự cố dựa trên 2 nguyên tắc:
+ Giảm tới mức tối đa khả năng tổn thất do sự cố; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Hạn chế tối đa hậu quả của tổn thất khi có sự cố xảy ra.
4.Cảng container
Cảng container là nơi xếp dỡ hàng container từ các phương tiện vận tải thủy (tàu, sà lan…) lên bãi cảng (Container Yard – CY) hoặc các phương tiện vận tải đường bộ, đường sắt.Cảng container thường là một bộ phận của hải cảng lớn hơn, bao gồm các cảng phục vụ các loại tàu khác (hàng rời, tàu dầu, tàu khách…), nhưng cũng có khi chỉ là một cảng độc lập nằm ở ví trí thuận lợi phục vụ cho việc vận chuyển hàng hóa đóng trong container.
1.Các tiêu chí chính về cảng container
Diện tích cảng (terminal area) Số lượng cầu tàu (Number of berth) Chiều dài cầu tàu (Berth length)
Độ sâu trước bến (Depth alongside berth)
Cẩu làm hàng tàu-bờ (Ship-to-shore gantry crane) Cẩu làm hàng trong CY (Container-stacking crane) Xe nâng (Reach-stacker)
Xe tải (Trailer)
Số ổ điện lạnh (Reefer Connections) 2.Kích thước container
Container (cơng ten nơ) có nhiều loại, và kích thước cụ thể từng loại có thể khác nhau ít nhiều tùy theo nhà sản xuất. Tuy vậy, do nhu cầu tiêu chuẩn hóa để có thể sử dụng trên phạm vi tồn cầu, kích thước cũng nhưký mã hiệu container thường được áp dụng theo tiêu chuẩn ISO.
Có nhiều bộ tiêu chuẩn ISO liên quan đến container, trong đó ISO 668:1995 quy định kích thước và tải trọng của cơng cụ mang hàng này.
Theo ISO 668:1995(E), các container ISO đều có chiều rộng là 2,438m (8ft).
Về chiều dài, container 40’ được lấy làm chuẩn. Các container ngắn hơn có chiều dài tính tốn sao cho có thể xếp kết để đặt dưới container 40’ và vẫn đảm bảo có khe hở 3 inch ở giữa. Chẳng hạn 2 container 20’ sẽ đặt khít dưới 1 container 40’ với khe hở giữa 2
container 20’ này là 3 inch. Vì lý do này, container 20’ chỉ có chiều dài xấp xỉ 20 feet (chính xác là cịn thiếu 1,5 inch).
Về chiều cao, hiện chủ yếu dùng 2 loại: thường và cao. Loại container thường cao 8 feet 6 inch (8’6”), loại cao có chiều cao 9 feet 6 inch (9’6”). Cách gọi container thường, container cao chỉ mang tính tập quán. Trước đây, người ta gọi loại cao 8 feet là container thường, nhưng hiện nay loại này khơng cịn được sử dụng nhiều nữa, thay vào đó, container thường có chiều cao 8’6”.
Theo tiêu chuẩn ISO 668:1995(E), kích thước và trọng lượng container tiêu chuẩn 20’ và 40’ như bảng dưới đây.
Kích thước Container 20' (20'DC) Container 40' thường (40'DC) Container 40' cao (40'HC) hệ Anh hệ mét hệ Anh hệ mét hệ Anh hệ mét
Bên ngoài Dài 19' 10,5" 6,058 m 40' 12,192 m 40' 12,192 m Rộng 8' 2,438 m 8' 2,438 m 8' 2,438 m Cao 8'6" 2,591 m 8'6" 2,591 m 9'6" 2,896 m Bên trong (tối thiểu) Dài 5,867 m 11,998 m 11,998 m Rộng 2,330 m 2,330 m 2,330 m Cao 2,350 m 2,350 m 2,655 m Trọng lượng toàn bộ (hàng & vỏ) 52900 lb 24000 kg 30480 kg 67200 lb 30480 kg 67200 lb Tiêu chuẩn này cũng chấp nhận rằng tại một số quốc gia, có thể có các giới hạn về mặt pháp luật đối với chiều cao và tải trọng đối với container.
Chẳng hạn tại Việt Nam, tiêu chuẩn Việt Nam mà Cục Đăng kiểm Việt Nam áp dụng là TCVN 6273:2003 – “Quy phạm chế tạo và chứng nhận cơngtenơ vận chuyển bằng đường biển”,
trong đó quy định tải trọng toàn bộ cho container 20’ tối đa là 20,32 tấn (nhỏ hơn tiêu chuẩn quốc tế nêu trên).
Trên thực tế, hàng đóng container tại Việt Nam chạy tuyến nội địa thường quá tải khá nhiều. Nhiều chủ hàng có thể đóng trên 25 tấn đối với container 20' và trên 28 tấn đối với container 40'.
III.Xu hướng phát triển 1.Cảng biển di động – triển vọng mới cho cảng biển
Trong sự phát triển của ngành vận tải biển, khối lượng
container trên tồn cầu trung bình tăng 8% / năm, thì việc xuất hiện một mơ hình cảng biển mới đáp ứng kịp nhu cầu của ngành, nhu cầu môi trường cũng như công nghệ hiện đại là một điều tất yếu. Cảng biển di động là một giải pháp mới trong việc vận chuyển hàng hóa bằng việc kết nối các tàu chở hàng container tại những cửa biển, cửa sơng với những cảng có luồng tàu cạn mà tàu không thể vào. Là một hệ thống tổ hợp đa năng, cảng di động có thể di chuyển linh hoạt đến vị trí cần thiết và neo tại các vùng nước sâu gần cảng chính. Cảng được thiết kế đặc biệt với các cần cẩu xoay, có sức xếp dỡ hàng lớn, có thể tiếp nhận các tàu hàng công suất lớn để làm hàng rời và cả hàng container. Ưu việt hơn nữa, trong hệ thống tổ hợp đa năng này có đội tàu chuyển tải hàng hóa, đủ khả năng làm hàng rời và hàng container hàng trọng tải 7.000 tấn chỉ với mớn nước 3,6 m, trọng tải 10.000 tấn, nhưng mớn nước chỉ 4,9 m hoặc các tàu có trọng tải lớn hơn thì loại hình cảng biển di động cũng dễ dàng hoạt động thông suốt, đây là điều mà các cảng biển cố định không thể thực hiện được. Công nghệ của một hệ thống cảng biển di động bao gồm:
· Cảng nổi (Floating platform): Giúp các tàu lớn với mớn nước sâu không thể di chuyển vào cảng vẫn có thể làm hàng ở vị trí thích hợp, với cơ cấu thiết kế ổn định và đảm bảo an toàn.
· Hệ thống cầu cảng (Mobile Harbor berth interface): Hệ thống thiết kế trên bề mặt cầu cảng đảm bảo suốt quá trình di chuyển, vận hành ln thơng suốt.
· Hệ thống xếp dỡ (Highly-efficient loading system): Cảng sở hữu một hệ thống xếp dỡ các contanier hiệu quả và nhanh chóng.
· Hệ thống lai dẫn tàu và neo đậu (Docking and Mooring): Hệ thống tự động hướng dẫn tàu vào cảng di động, thả neo và xếp dỡ hàng hóa ngay tại tàu.
· Thiết kế hệ thống và mạng lưới vận chuyển container (System design and
Container transport network): Hệ thống được thiết kế tối ưu hóa có khả năng phân tích được các chỉ tiêu kinh tế và phân tích mạng lưới vận chuyển container. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với thiết kế tối ưu, cảng biển di động thích hợp với những khu vực có địa hình bất lợi. Ở những vùng nước cạn, tàu container lớn không thể cập cảng, cảng biển di động đóng vai trị trung chuyển, đưa hàng hóa vào cảng mà khơng cần đến cần trục hay tàu chuyển tiếp. Thực hiện được chức năng đó, cảng biển di động cịn góp phần hạn chế tình trạng tắc nghẽn tại cảng, nâng cao mức độ an ninh tại cảng, cũng như nâng cao năng suất bốc dỡ hàng hóa (bốc, xếp hàng hóa ngay tại tàu hàng), với hệ thống bốc, dỡ hàng hóa hiện đại và