19.1. Giới thiệu chung
Trong cảng cần phải có các công trình phụ trợ. Đặc biệt, đối với các bến tiếp nhận tàu lớn chuyên chở các loại hàng nguy hiểm, nên có các công trình phụ trợ sau:
(1) Công trình dự phòng việc rò rỉ hay bị đổ các loại hàng hoá nguy hiểm
Các công trình neo cho các tàu chuyên chở các loại hàng hoá nguy hiểm nên sử dụng các kết cấu sao cho không bị h hỏng hoặc không bị ăn mòn quá nhanh trong trờng hợp xảy ra những rò rỉ hàng hoá trong quá trình nhập hàng tại công trình. Khi cần phải bảo vệ nhằm tránh những khả năng các loại hàng hoá nguy hiểm chảy xuống biển, phải có hệ thống thoát nớc nh rãnh thoát nớc tại mép công trình và các vũng hay thùng chứa. Việc cung cấp thiết bị để ngăn dầu tràn
đợc đề cập đến trong Điều 39 Khoản 3 của "Luật liên quan tới việc phòng ngừa ô nhiễm và các thảm hoạ biển" (Luật số. 136 năm 1970) và các nội quy liên quan.
(2) Các rào chắn, biển báo và biển cảnh báo
Lối vào các bến tiếp nhận tàu chở các loại hàng hoá nguy hiểm cần phải có hàng rào che chắn để ngăn cản những ngời không có phận sự đợc vào, hoặc phải có các biển báo cho biết việc đi vào khu vực trên chỉ giới hạn
đối với những ngời đợc phép.
(3) Thiết bị phòng cháy chữa cháy và hệ thống báo động
Các bến tiếp nhận tàu chuyên chở các loại hàng hoá nguy hiểm cần phải có các thiết bị chữa cháy nh bơm bọt chữa cháy, bình chữa cháy. Cần phải có hệ thống báo động có khả năng hoạt động để phát hiện đợc hớng xảy ra hoả hoạn và hệ thống liên lạc cho phép thông báo tới những ngời mà họ có thể đề ra đợc các biện pháp xử lý đám cháy kịp thời.
[Chú giải]
(1) Công trình phụ trợ của bến bao gồm:
(a) Trụ neo, bích neo, và vòng neo (b) Hệ thống đệm tàu
(c) Gờ chắn (d) CÇu thang
(e) Công trình cấp nớc (f) Công trình thoát nớc
(g) Công trình cung cấp điện và nhiên liệu (h) Các công trình khác
Chắn gầm bến
Các công trình cho khách lên, xuống tàu
Các công trình cho xe cộ lên xuống tàu
Công trình cứu đắm
Rào chắn, dây neo, v.v...
Thiết bị chữa cháy và hệ thống báo động
Công trình chiếu sáng
Khu vệ sinh và phòng điện thoại
Đèn rọi và biển báo
Các công trình và thiết bị khác
19.2. Thiết bị neo tàu
Thiết bị neo trên các bến, (không kể triền tàu), phải đủ khả năng để neo tàu có xét
đến các yếu tố của điều kiện tự nhiên tại khu vực nh: địa hình, thời tiết, các hiện tợng biển cũng nh kích thớc của tàu (nh chiều dài, chiều rộng, mớn nớc lúc đầy tải, không tải).
19.3. Trụ neo, bích neo và vòng neo
- VIII. 124 - -
19.3.1 Giới thiệu chung
Các bến cần đợc trang bị các trụ neo, bích neo và vòng neo.
19.3.2. Bố trí trụ neo, bích neo và vòng neo (Nêu trong mục 80)
Việc bố trí các thiết bị neo phải đảm bảo cho việc neo tàu và bốc xếp hàng hoá đợc thực hiện một cách thuận tiện và an toàn. Các thiết bị neo nh trụ neo, bích neo và vòng neo phải đợc bố trí thích hợp có xét đến vị trí của dây neo từ trên tàu kéo xuống.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Các trụ neo sử dụng để neo tàu trong bão nên đợc xây dựng ở gần 2 đầu của tầu và cách xa đ- ờng mép bến một khoảng hợp lý. Bích neo nên đợc đặt trên bến và ở gần mép bến để có thể sử dụng để neo tàu trong điều kiện thời tiết thông thờng và cho tàu neo/ rời bến. Khoảng cách và số lợng tối tiểu các bích neo đợc cho trong Bảng T-19.3.1 có thể đợc sử dụng nh các số liệu tham khảo.
Bảng T-19.3.1 Khoảng cách và số lợng tối thiểu các bích neo Trọng tải tàu (t) Khoảng cách lớn
nhất của bích neo (m)
Số lợng bích neo tối thiÓu cho mét
bÕn
< 2000 10 ~ 15 4
Từ 2000 đến 5000 20 6
Từ 5000 đến 20000 25 6
Từ 20000 đến 50000 35 8
Từ 50000 đến 100000 45 8
(2) Đối với những bến nhỏ chỉ tiếp nhận các loại tàu bé và không có nguy hiểm do dây neo bị bung ra do tàu, việc bố trí các bích neo ở một khoảng cách từ 10 đến 20m dọc theo mép bến là đủ và không cần phải bố trí trụ neo. Với những bến nhỏ, những vòng neo có độ bền tơng đơng với độ bền của bích neo có thể đợc lắp đặt với khoảng cách từ 5 đến 10m thay cho bích neo. Với những bến nhỏ đợc lắp đặt các vòng neo, cần phải đặt chúng ở cao trình thích hợp có xét đến mực nớc triều. Trong nhiều trờng hợp, việc neo các tàu nhỏ vào các vòng neo đợc thực hiện với một dây neo mũi và một dây neo lái. Chính vì thế, các vòng neo nên có khoảng cách từ 5 đến 10 m.
(3) Các trụ neo nên đợc bố trí sao cho phù hợp với việc sử dụng của các tàu. Các trụ neo thờng đợc bố trí theo cách để góc giữa trục dọc của tàu và dây neo càng gần 900 để trụ neo đủ khả năng chịu đợc ngoại lực tác động lên tàu theo hớng vuông góc với trục dọc tàu. Số lợng các trụ neo của một bến thờng là 2.
Các dây neo mũi và neo lái giúp cho tàu không bị tròng trành. Do đó góc giữa các dây neo này và trục dọc của tàu nên lấy nhỏ, nhng không nhỏ hơn 250 - 300. Việc lắp đặt các bích neo là cần thiết
để thoả mãn các yêu cầu trên. Hình T-19.3.1 thể hiện mặt bằng bố trí điển hình các bích neo và trô neo cho bÕn.
(a) Khi góc hợp bởi trục dọc của tàu và dây neo là 900
(b) Khi góc hợp bởi trục dọc của tàu và dây neo là 450 Hình T -19.3.1 Sơ đồ bố trí điển hình bích neo và trụ neo của bến
- VIII. 125 -
Neo lái Neo mũi
BÝch neo Trô neo
BÝch neo Trô neo
19.3.3. Lực neo tàu
Lực neo tàu phải đợc xác định một cách thích hợp có xét đến điều kiện va và neo của tàu vào bến.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Lực neo của tàu cần đợc xác định theo Phần II, mục 2.2.4 Lực neo tác dụng lên trụ neo và bích neo.
19.3.4 Kết cấu (Điều 78 Thông báo)
Trụ neo và bích neo phải có kết cấu an toàn để có thể chịu đợc lực neo của tàu tác
động lên chúng.
[Chú giải]
Lực neo do tàu tác động lên trụ neo và bích neo phải đợc xác định theo Phần II, mục 2.2.4. Lực neo tác động lên trụ neo và bích neo.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Kết cấu của trụ neo phải đợc xác định theo "Tiêu chuẩn thiết kế trụ neo" trong "Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bến cảng (ấn bản lần 1)" do Hiệp hội cảng Nhật Bản phát hành.
19.4 Hệ thống đệm tàu 19.4.1 Giới thiệu chung
Việc bố trí, lựa chọn kết cấu và các yếu tố khác của hệ thống đệm tàu cần đợc thiết kế phù hợp có xét đến lực va của tàu và các lực phát sinh do những dịch chuyển của tàu đã neo vào bến.
[Chú giải]
(1) Lực va và lực ma sát giữa tàu và công trình đợc phát sinh khi tàu cập bến hoặc khi tàu đã đợc neo vào bến nhng bị chuyển dịch do tác động của sóng và gió. Để tránh những h hỏng cho vỏ tàu và công trình do các lực trên, một hệ thống đệm tàu đợc gắn với công trình. Tuy nhiên, với những tàu
đã có hệ thống đệm gắn vào nó nh đệm tàu hoặc lốp (chẳng hạn, những tàu nhỏ, một số loại phà nhất định) và tàu lai dắt, những tàu mà trong khi chế tạo đã đợc cân nhắc rất kỹ đến khả năng hấp thu năng lợng va thì các bến tàu không nhất thiết phải có hệ thống đệm, bởi vì trong những tr- ờng hợp này lực va là tơng đối nhỏ.
(2) Với hệ thống đệm, những đệm cao su và đệm khí đợc sử dụng rộng rãi. Các loại khác nh đệm dạng bọt, dạng áp lực nớc, dạng áp lực dầu, dạng treo, dạng cọc, dạng gỗ cũng đợc sử dụng.
(3) Hệ thống đệm nên đợc gắn với các bản tựa tàu v.v... để giảm nhỏ áp lực (áp lực bề mặt), bảo vệ vỏ tàu không bị h hỏng. Để giảm lực cắt xuất hiện trong đệm, nên gắn các tấm nhựa tổng hợp vào bề mặt của bản tựa nơi gắp đệm.
(4) Việc thiết kế đệm cao su, đệm khí và đệm dạng cọc đợc thực hiện theo trình tự thể hiện trên HìnhT-19.4.
- VIII. 126 - -
Hình T-19.4.1 Sơ đồ trình tự thiết kế đệm
19.4.2. Bố trí đệm tàu ( Điều 81 Thông báo)
Các đệm tàu phải đợc bố trí để có thể hấp thu và phân phối năng lợng va của tàu thiết kế và tàu không va trực tiếp vào bến.
19.4.3. Năng lợng va của tàu ( Điều 82 Thông báo)
Về nguyên tắc, năng lợng va của tàu đợc sử dụng trong thiết kế đệm phải đợc tính toán theo Phần II, 2.2 Ngoại lực phát sinh do tàu.
19.4.4 Lựa chọn đệm tàu ( Điều 83 Thông báo)
Về mặt nguyên tắc, đệm tàu phải đợc lựa chọn thích hợp có xét đến những điều sau
®©y:
(1) Đặc điểm của kết cấu công trình và tàu cập bến.
(2) Trong trờng hợp công trình chịu tác động của sóng cần phải xét đến các dịch chuyển của tàu đã neo vào công trình và các điều kiện va của tàu bao gồm cả
gãc va.
(3) Phản lực của đệm tàu phát sinh khi tàu cập bến với các bộ phận của kết cấu công trình neo tàu.
(4) Phạm vi thay đổi các đặc trng vật lý của đệm do sai số chế tạo so với tiêu chuẩn, các phản ứng đối với tải trọng động, và phản ứng nhiệt đối với nhiệt độ không khí v.v...
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
- VIII. 127 -
Xác định tầu tính toán
Bố trí đệm
(Khi cập bến) (Khi tầu neo tại bến)
Xác định hệ số lệch tâm và vËn tèc cËp tÇu
Tính toán năng l ợng vatầu
Giả định kiểu và hình dạngđệm
Tính toán năng l ợng hấp thụ, phản lực và biến dạng của đệm
Xác định vị trí và các đặc tr ng của dây neo
Xác định các điều kiện sóng, vận tốc gió, vận tốc dòngchảy, vv...
Giả định kiểu và hình dạng
đệm
Tính toán chuyển dịch của tầu, biến dạng
đệm, phản lực
Có biến dạng đệm cho phép
Xác định đệm sửdụng
Không có biến dạng đệmquá
nhá ?
(1) Lực va đợc tính toán từ đờng cong hấp thụ năng lợng nhận đợc từ việc tổng hợp năng lợng hấp thụ do biến dạng của đệm Ef1 và năng lợng hấp thụ do biến dạng của kết cấu bến Ef2 nh thể hiện trên Hình T-19.4.2.
Hình T-19.4.2 Tính toán lực va của bến
(2) Các bến dạng trọng lực, bến tờng cừ và những bến với nền đệm giảm tải có đủ khả năng chống lại lực va vuông góc của tàu. Tuy nhiên, đối với những kết cấu mềm nh kết cấu cầu tầu, trụ độc lập, trụ va, khả năng chịu lực ngang là tơng đối yếu (đặc biệt trong trờng hợp công trình có kết cấu dạng cọc đứng) nên phải làm cho lực cập bến nhỏ hơn tải trọng ngang cho phép của loại kết cấu này.
(3) Hệ thống đệm tàu phải an toàn khi chịu lực cắt do ma sát giữa đệm và vỏ tàu khi tàu cập xiên với công trình. Lực này thờng đợc tính theo công thức của Vasco Costa. Khi tàu va vào bến với một góc từ 60 đến 140 so với đờng mép bến, lực này có giá trị bằng từ 10% đến 25% phản lực của
đệm.
(4) Đối với những kết cấu bến làm việc trong điều kiện có sóng, các tàu sẽ dịch chuyển theo cả hai h - ớng ngang và đứng. Các dịch chuyển của tàu có thể gây ra những biến dạng cắt quá mức trong
đệm, tác động cùng với biến dạng nén, đôi khi làm đệm bị nứt. Nếu lực cắt đợc lấy bằng lực ma sát, nó đợc ớc tính có giá trị khoảng từ 30% đến 40% giá trị phản lực của đệm tàu.
(5) Kết cấu cọc đơn (SPS) là một loại kết cấu hấp thụ năng lợng va bằng sự biến dạng của cọc đợc làm bằng thép có độ bền chịu kéo cao. Trong thiết kế các trụ va sử dụng kết cấu SPS, cần phải tính toán lợng hấp thụ năng lợng có xét đến biến dạng d của cọc do sự lặp đi lặp lại của lực va.
Nh thể hiện trên Hình T-19.4.3, năng lợng hấp thụ bởi cọc đợc tính toán bằng cách sử dụng các chuyển vị có đợc bằng cách lấy chuyển vị điểm đặt tải trừ đi chuyển vị d.
Chuyển vị điểm đặt lực có kể đến chuyển vị d đợc tính theo công thức (19.4.1).
EI h Ph i A y A ytop
3
3 0
2 0
1 + +
= (19.4.1)
Trong đó:
ytop : Chuyển vị của cọc tại điểm đặt tải trọng, có kể đến biến dạng d (m) y0 : Chuyển vị của cọc tại đáy biển ở thời điểm đặt tải ban đầu (m) i0 : Góc lệnh của cọc tại đáy biển ở thời điểm đặt tải ban đầu (rad) P : Tải trọng ngang (N)
h : Chiều cao điểm đặt tải (m) EI : Độ cứng của cọc (N.m2)
A1, A2 : Hệ số ảnh hởng do tải trọng lặp.
Hình T-19.4.3. Năng lợng đợc hấp thụ do chuyển vị của cọc
Ghi chú: Thuật ngữ "tải trọng ban đầu" là tải trọng lớn nhất trong số các tải trọng đã tác động đầu tiên.
Bảng T-19.4.1 kiến nghị liệt kê các giá trị của hệ số ảnh hởng do tải trọng lặp dựa vào kết quả các thí nghiệm hiện trờng và thí nghiệm mô hình.
- VIII. 128 - -
Bảng T-19.4.1 Các giá trị của hệ số ảnh hởng do tải trọng lặp
Để nhận đợc
chuyển vị lớn nhất Để nhận đợc năng lợng hấp
thụ do biến dạng của cọc Để nhận đợc chuyển vị d
A1 1,4 0,4 0,8
A2 1,2 0,6 0,5
(6) Sự hấp thụ năng lợng của đệm
Có nhiều loại đệm cao su khác nhau nh đệm dạng chữ V, dạng vòng tròn có lỗ, và dạng hình chữ
nhật có lỗ. Mỗi loại trong số chúng khác nhau về khía cạnh mối quan hệ biến dạng và phản lực cũng nh tỉ lệ năng lợng đợc hấp thụ. Các catalog của các nhà sản xuất thể hiện các biểu đồ quan hệ giữa năng lợng hấp thụ của đệm và biến dạng của nó cũng nh quan hệ của phản lực và biến dạng cho mỗi loại đệm.
Các đệm có phản lực không đổi nh đệm chữ V đợc thể hiện với đặc điểm phản lực nhỏ và tỉ lệ hấp thu năng lợng lớn. Cần xem xét đến khả năng tổng phản lực lên công trình có thể tăng lên khi tàu cập bến và va vào 2 hay 3 đệm cùng một lúc. Sở dĩ có điều này vì thực tế phản lực gần nh là đạt
đến giá trị lớn nhất khi năng lợng hấp thụ đạt tới 1/3 công suất theo thiết kế.
(7) Sự thay đổi đặc tính của đệm cao su
Các nhân tố gây ra những thay đổi về đặc tính của đệm sản phẩm kém phẩm so với tiêu chuẩn, sự hoá già về chất lợng, các đặc tính động lực (các đặc tính phụ thuộc đến vận tốc), đặc tính dão,
đặc tính lặp (đặc tính liên quan đến tần số nén) đặc tính nén xiên, và đặc tính chịu nhiệt. Khi thiết kế các đệm sử dụng cho kết cấu neo nổi, những nhân tố này là quan trọng trong việc đánh giá độ an toàn của hệ thống neo. Khi thiết kế đệm sử dụng cho các bến, cần phải xem xét các yếu tố về sai số của sản phẩm, đặc tính động lực, đặc tính chịu nén xiên, chịu nhiệt độ v.v... một cách thích hợp. Lấy ví dụ, khi sai số sản phẩm (dung sai) của đệm là + 10%, trong thiết kế cần phải lấy năng lợng hấp thụ của đệm giảm đi 10% từ giá trị ghi trong catalog và lấy các đặc tính của phản lực tăng lên 10% so với giá trị ghi trong catalog.Với các đặc tính động lực, cần phải xác nhận xem phản lực của đệm khi tàu va vào không vợt quá giá trị tiêu chuẩn ghi trong catalog có xét đến vận tốc va tàu. Cần xét đến khả năng phản lực của đệm tăng lên trong điều kiện nhiệt độ môi trờng thấp hơn so với nhiệt độ môi trờng tiêu chuẩn.
Một nhóm công tác thuộc hội Hàng hải Quốc tế (Permanent International Association Navigation Congress (PIANC)) kiến nghị thực hiện những hiệu chỉnh năng lợng hấp thụ và phản lực trong việc lựa chọn đệm nhằm phản ánh đợc những thay đổi đặc tính của đệm do môi trờng mà đệm đ- ợc sử dụng, chẳng hạn nh vận tốc cập bến của tàu, nhiệt độ v.v.... Giá trị thực tế của các các hệ số hiệu chỉnh này nên đợc nhà các nhà sản xuất kiểm tra, nh chúng biến đổi phụ thuộc vào vận tốc cập tàu, nhiệt độ và loại cao su đợc sử dụng làm đệm. Cần xét đến khả năng phản lực truyền lên bến sẽ lớn hơn khi một tàu nhỏ cập bến với tốc độ cao so với một tàu lớn cập bến với vận tốc nhá.
19.5 Các bộ phận an toàn 19.5.1 Giới thiệu chung
Các công trình neo tàu cần phải trang bị các bộ phận chặn gầm bến hay các thiết bị an toàn khác để tránh cho các tàu nhỏ có thể xô vào trụ cọc. Các thiết bị an toàn khác ngoài bộ phận chắn gầm bến bao gồm rào chắn, dây neo hay các thiết bị tơng tự, và các biển báo lối đi an toàn cho ngời đi bộ. Việc lắp đặt các thiết bị này phải đợc thực hiện theo các chỉ dẫn cụ thể sau.
19.5.2. Bộ phận chắn dọc bến ( Điều 84 Thông báo )
Khi có nguy cơ các tàu nhỏ có thể chui vào gầm bến dạng cầu tàu trên nền cọc, cần phải bố trí các bộ phận chắn gầm bến một cách thích hợp.
[Chú giải]
Tại bến nhô, cầu tầu trên nền cọc, trụ độc lập hay bất kỳ công trình neo tàu nào khác khi các tàu nhỏ có thể chui dới mặt bến, cần phải có các bộ phận chắn dọc mặt trớc bến.
19.5.3. Rào chắn và dây chắn (Điều 85 Thông báo )
Các công trình neo tàu cho tàu khách phải đợc cung cấp các hàng rào hay dây chắn
để đảm bảo sự an toàn cho hành khách và ngăn không cho các phơng tiện vào khu vực công trình.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Chiều cao tiêu chuẩn của rào chắn và dây chắn thờng lấy 0,7m. Đối với các vùng có thể làm hành khách ngã thì rào chắn có thể lấy 1,1 m hoặc lớn hơn.
19.5.4. Báo hiệu hoặc thông báo
- VIII. 129 -