download

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST

I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

Kết cấu công trình bến : Cầu tàu đài mềm hệ dầm bản trên nền cọc bê tông cốt thép ứng suất trước.

Lượng rẽ nước 1000T

Trọng tải

1000T

Kích thước, m

Chiều dài

Bề rộng

Chiều cao mạn

Mớn nướcChiều dài đoạn

thẳng tàu

Lớn nhất Ltmax

Giữa hai

đường vuông góc Lw

đầy hàng

không hàng

đầy hàng

không hàng

15 10 144 130 18,5 10,5 8 2,9 68 54

1. Loại tàu thiết kế : Tàu chở quặng

Diện tích cản gió, m2

Độ sâu trước bến,

mNgang tàu, Aq Dọc tàu, An

đầy hàng không hàng đầy hàng không hàng

1810 3240 610 810 10,9

2. Tải trọng hàng hóa, phương tiện, thiết bị .

Sơ đồ 2.8.a – Trang 41 - Sách Công trình bến cảng.

Theo chiều rộng bến tải trọng được phân thành các vùng sau :

q1= 3 T/m2q2= 4 T/m2

q3= 6 T/m2

0.5q1= 1.5 T/m2

200200650200200600

ABCD

825

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1

1


Hình1: Sơ đồ tải trọng khai thác

- Dựa vào các số liệu về cao trình bến sẽ được trình bày ở mục II.1 sau đây :

Thiết kế tải trọng Cấp II.

Cấp tải trọng khai thác trên bến

Tải trọng do thiết bị và phương tiện vận tải

Tải trọng do hàng hóa KN/m2

Cần cẩu cổng

Đoàn tàu KN/m

Ô tô q1 q2 q3

II K - 250 140 H - 300 30 40 60

3. Số liệu địa chất.

- Lớp 1 : Bùn sét: Chiều dày h1 = 8 m; = 4o ; 1 =1,62 (T/m3); c = 0,2 (T/m3)

- Lớp 2 : Sét cát dẻo mềm: h2 = 7 m; 2 = 11o ; 2 = 1,81(T/m3); c = 2,1 (T/m2);

- Lớp 3 : Cát pha dẻo cứng: h3 = m; 3 =25 o ; 3 = 1,8(T/m3); c = 0,5 (T/m2);

4. Số liệu khí tượng,thủy văn.

4.1. Số liệu về mực nước .

- Mực nước cao thiết kế MNCTK = 5,2 (m)

- Mực nước thấp thiết kế MNTTK = 2,5 (m)

- Mực nước thấp thiết kế MNTB = 3,6 (m)

4.2. Số liệu về gió .

- Tốc độ gió theo phương dọc tàu : Vgdt = 4 (m/s)

- Tốc độ gió theo phương ngang tàu : Vgnt =16 (m/s)

4.3. Số liệu về dòng chảy .

- Tốc độ dòng chảy theo phương dọc tàu : Vdcdt = 0,9 (m/s)

- Tốc độ dòng chảy theo phương ngang tàu : Vdcnt = 0,4 (m/s)

II. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN

1. Xác định các cao trình bến

1.1. Cao trình mặt bến


2


Cao trinh mặt bến được xác định theo hai trường hợp như sau :

- Theo tiêu chuẩn chính :

CTMB = MNTB + a = 3,6 + 2 = 5,6 (m)

- Theo tiêu chuẩn kiểm tra :

CTMB = MNCTK + a = 5,2 + 1 = 6,2 (m)

Lấy giá trị lớn nhất CTMB= 6,2 m

1.2. Chiều sâu trước bến

H0 = T + Z0 + Z1 + Z2 + Z3 + Z4 (m).

Trong đó :

T - Mớn nước khi tàu chở đầy hàng.

Z0- Mức nước dự trữ cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hàng hoá lên tàu không đều và do hàng hoá bị xê dịch.

Z1 - Độ dự phòng chạy tàu tối thiểu tính với an toàn lái tàu.

Z2 - Độ dự trữ do sóng, theo bài ra trước bến không 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 neo đậu khi nước tĩnh.

Z4 - Độ dự phòng cho sa bồi.

Xác định các độ dự phòng Z0, Z1, Z2, Z3, Z4. (Theo tiêu chuẩn 22-TCN-207-92)

Với tàu chở quặng ta có:

Z0 = 0,026 x Bt = 0,026 x 18,5 = 0,481 (m). (theo bảng 6-tiêu chuẩn 22-TCN-207-92)

Z1 = 0,07 x T = 0,07 x 8 = 0,56 (m). (theo bảng 3-tiêu chuẩn 22-TCN-207-92)

Z2 = 0 (trong bể cảng không có sóng)

Z3 = 0,15 (m). (theo bảng 5-tiêu chuẩn 22-TCN-207-92)

Z4 = 0,4 (m).

Vậy ta có độ sâu nước trước bến là:

H0 = 8+ 0,481+ 0,56 + 0,15+0,4 = 9,531 (m). Làm tròn 9,6 m.

So sánh H0 = 9,6 m > Hdh = 8,25 m (bảng 1-6 tr 23 sách Công trình bến cảng)

1.3. Cao trình đáy bến.

CTĐB = MNTTK - H0 = 2,5– 9,6 = - 7,1 (m).

1.4. Chiều cao trước bến.

H = CTMB - CTĐB = 6,2- (- 7,1) = 13,3 (m).


3


2. Xác định chiều dài bến

Chiều dài tuyến bến được xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu Lt và khoảng cách dự phòng d theo công thức:

Lb = Lt + d

Trong đó d được lấy theo bảng 1-3 sách Công trình bến cảng

Với Ltmax = 144 (m) ta có : d = 15 m.

Lb = 144 + 15= 159 (m). Chọn Lb =160 (m)

3. Xác định chiều rộng bến

Chiều rộng bến cầu tàu (có kể đến chiều cao tường chắn đất) dọc bờ được xác theo công thức sau:

B = m.H

H - Chiều cao bến.

m - Độ dốc ổn định của mái đất dưới gầm cầu tàu. Mái đất được gia cố bằng lớp đệm đá có chiều dày 1m độ dốc m = 2,5

=> B = m.H = 13,3x2,5 = 33,25 (m).

Chọn B = 29,5 m.

4. Lựa chọn kết cấu bến

4.3. Hệ kết cấu bến : Bến cầu tàu liền bờ có kết cấu đài mềm trên nền cọc bê tông ứng suất trước.

4.4. Phân đoạn bến :

- Với Lb = 160 m, chia bến thành 4 phân đoạn, mỗi phân đoạn dài Lfd= 40 m.

- Các khe lún có bề rộng 2 cm

4.5. Cọc :

- Theo tiêu chuẩn TCVN 7888 - 2008 chọn cọc ống bê tông cốt thép ứng suất trước tiết diện tròn đường kính d = 80 cm,chiều dày thành cọc σ = 12 cm đóng thẳng đứng xuống lớp 3 khoảng 15 m

- Chọn bước cọc theo phương ngang 5,25 (m).

- Chọn bước cọc theo phương dọc 4,5 (m).

4.6. Bản : Bản bê tông cốt thép dày 30cm.

4.7. Dầm :

- Dầm ngang và dầm dọc không dưới chân cần trục có kể cả chiều dày bản sàn bê tông cốt thép : b x h = 100 cm x 150 cm.


4


- Dầm dọc dưới chân cần trục có kể cả chiều dày bản sàn: b x h = 100 cm x 170 cm.

4.8. Giả định tường chắn đất :

- Tường chắn cao 2,5 m, rộng 2 m

- Khe giữa tường chắn và bản rộng 5 cm

III. XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI TẢI TRỌNG – TỔ HỢP TẢI TRỌNG

1. Tải trọng gió tác dụng lên tàu

Theo 22 TCN 222 – 95 (trang 520):

- Thành phần lực dọc: 5 249.0 10doc doc doc docW x xA xV x

- Thành phần lực ngang: 5 273.6 10ngang ngang ngang ngangW x xA xV x

Trong đó:

Vdoc = 4 (m/s).

Vngang = 16 (m/s).

Angang, Adoc - Diện tích cản gió theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.

Vngang, Vdoc - Vận tốc gió theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.

ngang ,doc - Hệ số lấy theo bảng 2-6 Sách Công trình bến cảng :

Trường hợpAdoc

(m2)

Angang

(m2)

doc ngang

Vdoc

(m/s)

Vngang

(m/s)

Wdoc,

(KN)

Wngang

(KN)

Đầy hàng 310 1150 1,0 0,584 4 16 2,4304 126,5402

Không hàng 410 1980 1,0 0,584 4 16 3,2144 217,8692

2. Tải trọng dòng chảy tác dụng lên tàu

Theo 22 TCN 222 - 95 (trang 521):

Thành phần ngang Q và thành phần dọc N của tải trọng do dòng chảy tác động lên tàu được xác định theo công thức:

Trong đó :

Angang, Adoc - Diện tích chắn nước theo hướng ngang và dọc tàu (m2).


5


Vngang, Vdoc - Vận tốc dòng chảy theo hướng ngang và dọc tàu (m/s).

Ta có :

Vngang = 0,4 (m/s); Vdoc = 0,9 (m/s).

Angang = T x Bt (m2)

Adoc = T x Lw (m2)

Trường hợp Adoc

(m2)

Angang

(m2)

Vngang

(m/s)

Vdoc

(m/s)

N

(KN)

Q

(KN)

Đầy hàng 1040 148 0,4 0,9 98,176 70,73

Không hàng 377 53.65 0,4 0,9 35,59 25,64

3. Tải trọng neo tàu

Tải trọng tác dụng lên công trình do lực kéo của dây neo.

Xác định theo mục 5.11 [Tr.525 - 22TCN222-95]. Lực neo S (KN) tác dụng lên một bích neo được xác định theo công thức sau :

.sin .costQ

Sn

Trong đó :

n - Số lượng bích neo chịu lực, chọn n = 4 (Lt = 144m< 150 m).

, - Góc nghiêng của dây neo (xem hình dưới đây), được lấy theo

bảng 32 [Tr.526- 22TCN222-95]

Qt = Wngang + Q- Tải trọng ngang do gió, dòng chảy tác động lên tàu.

Ta xét bích neo đặt tại vị trí mép bến.

Hình2: Sơ đồ tính toán lực neo


6


Lực tác dụng lên công trình theo 2 phương: Phương vuông góc Sq , phương song với mép Sn bến, và thẳng đứng được xác định theo công thức sau:

.cos .cosnS S

.sinvS S

Ta có bảng tính toán sau:

Trường hợp n Qt , (KN) S, (KN)Sq,

(KN)Sn, (KN)

Sv, (KN)

Đầy hàng 30 204

197,27 104,97 49,32 85,424 35,902

Không hàng 30 40 243,51 158,94 60,8775 105,443 102,165

Từ bảng tải trọng trên ta xác định được các đặc điểm cấu tạo của bích neo theo bảng 11-2 [Tr.354 - Công trình bến cảng]. Chọn loại bích neo HW20 có các kích thước và sơ đồ liên kết được thể hiện trong bản vẽ.

Loại

bích

A B C D E F G H Số hiệu

Bulông

Lực căng

(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (T)

HW20 598 838 838 635 305 456 305 64 7 20

4. Tải trọng tựa tàu

- Tải trọng phân bố q do tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình dưới tác dụng của sóng, gió, dòng chảy được xác định theo công thức sau :

Ltx - Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu với công trình.

Trường hợp Qt , (KN) Ltx q, (KN/m)

Đầy hàng 197,27 68 2,9

Không hàng 243,51 54 4,5


1,1. ngangt

tx tx

W QQq

L L

7

tq

QS

n


5. Tải trọng va tàu

Động năng của tàu được xác định theo công thức sau :2.

.2q

D VE

Trong đó :

D - Lượng rẽ nước của tàu D = 15000 (T)

V - Thành phần vuông góc với mép bến của tốc độ tàu cập lấy theo

bảng 29 [1 - Tr.523]; V = 0,12 (m/s)

- Hệ số lấy theo bảng 30 (22TCN222-95, Tr.523) với bến liền bờ trên nền cọc có:

Trạng thái qE , (kJ)

Đầy hàng 0,55 59,4

Không hàng 0,47 50,76

Ta có: Eq = Ed + Eb

Ed - Năng lượng biến dạng của đệm

Eb - Năng lượng biến dạng của bến:

Với

EI – Độ cứng của cọc

n = 54 Số lượng cọc của bến.

l = 17,8 m Chiều dài tính toán của cọc

Cọc bê tông ứng suất trước có môđun đàn hồi E= 3,6*107

Mô men quán tính

= 9,6*10-3 (m4)

Suy ra: Eb = 3,35 *10-7 (kJ)

Ed = Eq - Eb ≈ Eq = 59,4 (kJ)

- Chọn loại đệm: Δ1000


8


Tra biểu đồ [Tr.567 - 22TCN222-95]

+ Vật liệu và hình dạng : Ống cao su

+ Phương pháp treo : Treo bằng dây xích hoặc cáp

+ Chiều dài đệm : 2,5 (m).

+ Chiều cao điệm : 0,8 (m).

+ Trị số biến dạng giới hạn x = 50 cm

+ Phản lực Fq = 270 (KN).

Số lượng đệm tàu trên một phân đoạn là 5 chiếc.

Thiết bị đệm tàu bằng cao su = 0,5 Thành phần lực song song với mép bến

Fn = .Fq = 0,5x270 = 135 (KN).

6. Tải trọng thiết bị , hàng hóa.

Thiết kế tải trọng Cấp II.

Cấp tải trọng khai thác trên

bến

Tải trọng do thiết bị và phương tiện vận tải

Tải trọng do hàng hóa (T/m2)

Cần cẩu cổng

Đoàn tàu T/m

Ô tô q1 q2 q3

II K - 250 14 H - 300 3 4 6

- Tính toán với một dải bến có bề rộng 4,5 m ta có :

q1 = 3 x 4,5 = 13,5 (T/m)

q2 = 4 x 4,5 = 18 (T/m)

q3 = 6 x 4,5 = 27 (T/m)

- Tải do cần cẩu K250:Tải trọng do cần cẩu tác dụng lên cầu tàu có dạng tập trung đặt tại chân của cần cẩu. áp lực được cho mỗi chân lần lượt là : 100 (T) ,60 (T)

q1= 3 T/m2q2= 4 T/m2

q3= 6 T/m2

0.5q1= 1.5 T/m2

200200650200200600

ABCD

825

Hình3: Sơ đồ tải trọng khai thác


9


7. Tải trọng bản thân

Bao gồm trọng lượng của bản, dầm ngang, dầm dọc. Để tính toán nội lực của bến ta cắt một dải bản song song với dầm ngang có chiều rộng bằng khoảng cách giữa hai hàng cọc.

- Tải trọng bản:

Ta có tải trọng bản thân do bản là tải trọng phân bố được xác định:

qbản = b x h x bt

Trong đó:

qbản - Tải trọng bản thân của bản

b - Bề rộng dải bản tính toán lấy bằng nhịp dầm

h - Chiều cao bản.

bt- Khối lượng riêng của bêtông.

Vậy ta có:

qbản = 4,5x 0,3 x 2,5 = 3,375 (T/m2).

- Tải trọng dầm ngang:

Tải trọng bản thân của dầm ngang là tải trọng phân bố được tính như sau:

qdầm ngang = a x t x bt

Trong đó:

qdầm ngang - Tải trọng bản thân của dầm ngang.

a - Bề rộng dầm ngang.

t - Chiều cao dầm không kể bản.

Thay các giá trị vào ta có: qdầm ngang = 1 x 1,2 x 2,5 = 3 (T/m).

- Tải trọng dầm dọc : Pdầm dọc = a x t x bt

Các ký hiệu như trên, thay các giá trị ta có:

+ Dầm dưới chân cần trục : Pdầm dọc = 1 x 1,4 x 2,5 = 3,5 (T/m).

+ Dầm không dưới chân cần trục : Pdầm dọc = 1 x 1,2 x 2,5 = 3 (T/m).

- Tải trọng của dầm vòi voi.

Tải trọng của dầm vòi voi được tính một cách tương đối và quy về thành tải trọng tập trung tại đầu dầm :

Pvòi voi = 12 (T).

8. Đưa về bài toán khung phẳng cầu tầu

8.1. Xác định tâm đàn hồi

- Xác định sơ bộ chiều dài tính toán của cọc và chiều dài tự do của cọc:


10


275500

2950

525525500500125

La

Lb

Lc

Ld

Le

Lf

Hình4: Sơ đồ tính toán chiều dài cọc.

Chiều dài tính toán của cọc xác định theo phương pháp kinh nghiệm : ltt = l0 + .d

l0 - chiều dài tự do của cọc.

- Hệ số kinh nghiệm được lấy trong khoảng từ (5 7), trong đồ án chọn = 6.

d - Đường kính cọc, d = 0,8 m

Ta có bảng số liệu tính toán chiều dài cọc dưới bảng sau:

Hàng cọc Lo (m) Ltt (m)

A 12,8 17,8

B 10,6 15,6

C 8,55 13,55

D 6,54 11,54

E 4,54 9,54

F 2,95 7,95

- Xác định toạ độ tâm đàn hồi:


11


E

1

200 450 450 450 2004000

275

525

525

500

500

2950

125

450 450 450 450 450

Sn

y

C (XC;YC) x1

y1

500

Sq

Sn

Sq

0x

F

C

D

A

B

2 3 4 5 6 7 8 9

Hình5: Mặt bằng một phân đoạn bến

Gọi toạ độ tâm đàn hồi là C( xC, yC). Toạ độ tâm đàn hồi được tính theo công thức :

.iy iC

iy

H xx

H

;.iy i

Cix

H yy

H

Trong đó :

ixH ; iyH - là tổng phản lực do chuyển vị ngang đơn vị của các cọc theo phương x

và phương y.

ix , iy - Toạ độ đầu cọc thứ i đối với gốc toạ độ ban đầu.

.ix iH y , .iy iH x - Mô men tổng cộng của các phản lực ứng với trục x và trục y. Với

giả thiết cọc đều ngàm chặt trong đất và ở đầu cọc thì phản lực ngang Hix và Hiy của cọc đơn được xác định như lực cắt Q gây ra do các chuyển vị đơn vị theo các công thức của cơ học kết cấu :


12


ixH = iyH = Q = 3

12

i

EJl

- Mô men quán tính của cọc :

= 9,6*10-3 (m4)

- Diện tích tiết diện cọc : F = π[d2 - (d-σ) 2] = 0,1394 (m2).

- Cọc bê tông cốt thép mác 500, ta có : E = 3,6*107 (kN/m2)

=> EJ = 3,6x106x9,6x10-3 = 34598 (Tm2).

Từ các công thức đó ta có bảng tổng phản lực các đầu cọc như sau:

` Hix(KN) Hiy (KN) Hix.iy(KNm) Hiy.ix(KNm)A 662.549 662.549 0 11925.891B 984.248 984.248 5167.302 17716.463C 1501.97 1501.97 15770.66 27035.409D 2431.43 2431.43 37687.09 43765.652E 4303.61 4303.61 88224.06 77465.032F 7436.64 7436.64 189634.4 133859.57

Tổng 17320.4 17320.4 336483.5 311768.02

Do đó toạ độ tâm đàn hồi C (XC ;YC) là :

XC = 18 (m).

YC = 19,427 (m).

8.2. Xác định lực ngang lên đầu cọc.

Xét một số trường hợp cầu tàu chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng theo phương ngang và chọn ra trường hợp nguy hiểm nhất để tính toán.

- Cầu tàu chịu lực neo tàu.

Lực neo tàu tác động lên từng phân đoạn của cầu tàu thông qua lực căng dây neo. Thành phần lực ngang của dây neo này là: Sq và Sn đã tính toán ở trên. Trong hai trường hợp tàu đầy hàng và không hàng thì trường hợp tàu không hàng có tải trọng neo lớn hơn do đó lấy tải trọng neo trong trường hợp này để tính toán.

Chuyển lực neo về tâm đàn hồi :

ΣX = -2.Sn = -21,0886 (T).

ΣY = -2.Sq = -12,1755 (T).

Mo = 267,34 (Tm).


13


Các thành phần chuyển vị :

φ 0

2 2ix i iy i

M H .y H .x

= 1,74 x 10-5 (rad)

Δx = = -12,18 x 10-4 (m)

Δy = = -7 x 10-4(m).

Lực ngang phân bố theo cả 2 phương cho cọc bất kì thứ i được xác định bằng các biểu thức :

Hix = ixH .(Δx ± 'iy .φ).

Hiy = iyH .(Δy ± 'ix .φ).

Trong đó 'ix , '

iy là tọa độ của cọc thứ i đối với hệ tọa độ mới có gốc tọa độ đặt tại tâm

đàn hồi C.

Từ đó ta có kết quả phân bố lực neo lên các khung ngang và khung dọc như sau :

+ Theo phương x :

Khung dọc A B C D E F Tổng

Khung ngang1 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.3432 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.3433 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.3434 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.3435 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.3436 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.3437 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.3438 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.3439 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343

+ Theo phương y :

Khung dọc A B C D E F Tổng

Khung ngang


14


1 -0.0748 -0.111 -0.17 -0.274 -0.486 -0.84 -1.9552 -0.069 -0.103 -0.156 -0.253 -0.448 -0.775 -1.8053 -0.0633 -0.094 -0.143 -0.232 -0.411 -0.71 -1.6544 -0.0575 -0.085 -0.13 -0.211 -0.374 -0.646 -1.5035 -0.0517 -0.077 -0.117 -0.19 -0.336 -0.581 -1.3536 -0.046 -0.068 -0.104 -0.169 -0.299 -0.516 -1.2027 -0.0402 -0.06 -0.091 -0.148 -0.261 -0.452 -1.0528 -0.0345 -0.051 -0.078 -0.126 -0.224 -0.387 -0.9019 -0.0287 -0.043 -0.065 -0.105 -0.186 -0.322 -0.75

- Cầu tàu chịu lực va tàu :

Ta có tải trọng va tàu bao gồm 2 thành phần đã tính được ở trên là :

+ Thành phần vuông góc với tuyến mép bến: Fq = 18,5 (T).

+ Thành phần song song với tuyến mép bến: Fn = 9,25 (T).

Từ đó ta có kết quả phân bố lực va tàu lên các khung ngang và khung dọc như sau:

+ Theo phương x :

Khung docA B C D E F Tổng

Khung ngang1 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.52 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.53 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.54 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.55 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.56 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.57 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.58 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.59 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.5

+ Theo phương y :

Khung docA B C D E F Tổng

Khung ngang1 0.05025 0.0747 0.1139 0.1844 0.3264 0.564 1.31372 0.06638 0.0986 0.1505 0.2436 0.4312 0.7451 1.73533 0.0825 0.1226 0.187 0.3028 0.5359 0.9261 2.15684 0.09863 0.1465 0.2236 0.362 0.6407 1.1071 2.57845 0.11476 0.1705 0.2601 0.4211 0.7454 1.2881 36 0.13088 0.1944 0.2967 0.4803 0.8502 1.4691 3.42167 0.14701 0.2184 0.3333 0.5395 0.9549 1.6501 3.8432


15


8 0.16314 0.2423 0.3698 0.5987 1.0597 1.8311 4.26479 0.17926 0.2663 0.4064 0.6579 1.1644 2.0121 4.6863

- Cầu tàu chịu lực tựa tàu:

Ta có kết quả phân bố lực tựa tàu lên các khung ngang và khung dọc như sau:

+ Theo phương y :

Khung dọcA B C D E F Tổng

Khung ngang1 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 22 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 23 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 24 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 25 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 26 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 27 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 28 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 29 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2

- Tổng lực phân bố trên các đầu cọc tác dụng theo khung ngang và dọc:

Theo ph

ương x Theo phương yLực

Lực neo Lực va Lực tựa Lực neo Lực va Lực tựaKhung ngang

1 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.9553 1.3137 2.00002 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.8047 1.7353 2.00003 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.6541 2.1568 2.00004 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.5035 2.5784 2.00005 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.3528 3 2.00006 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.2022 3.4216 2.00007 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.0516 3.8432 2.00008 -2.3432 -1.5 0.0000 -0.9010 4.2647 2.00009 -2.3432 -1.5 0.0000 -0.7504 4.6863 2.0000

Kết luận : Khung số 1là khung ngang nguy hiểm nhất với trường hợp neo tàu, khung số 9 là khung ngang nguy hiểm nhất trong trường hợp va tàu

9. Tổ hợp tải trọng.

Các tổ hợp tải được trình bày trong bảng sau:

Các loại tổ Tải trọng Tải trọng Tải trọng Tải trọng Tải trọng Tải trọng


16


hợp bản thân hàng hóa cần trục neo tàu va tàu tựa tàu

Tổ hợp 1 x x x

Tổ hợp 2 x x x

Tổ hợp 3 x x x

Tổ hợp 4 X x x x

Tổ hợp 5 X x x x

Tổ hợp 6 x x x x

Lấy biểu đồ bao của 6 tổ hợp trên

- Sơ đồ các trường hợp tải:

+ Tải trọng bản thân: Bản + Dầm ngang + Dầm dọc + Vòi voi

Gb= 3.375 T/m

Gdn= 3 T/m

Pdd= 15.75 TPvv= 12 T

Pdd= 13.5 T

2755255255002950

500500125

Pdd= 15.75 TPdd= 13.5 TPdd= 13.5 TPdd= 13.5 T

+ Tải trọng hàng hóa


17


13.5 T/m18 T/m

27 T/m

6.75 T/m

600 200 200 650 200 200 75

2755255255002950

500500125

825

+ cần cẩu trục

Pct= 100 TPct= 60 T

2755002950

525525500500125

+ Tải trọng neo tàu


18


Sq= 1.955 T

2755002950

525525500500125

+ Tải trọng va tàu:

Py,va= 4.686 T

2755002950

525525500500125

+ Tải trọng tựa tàu


19


Py,tua= 2 T

275500

2950

525525500500125

- Sơ đồ các tổ hợp tải :

+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng neo tàu

Gb= 3.375 T/mGdn= 3 T/m

Pvv= 12 T

13.5 T/m18 T/m

27 T/m

6.75 T/m

600 200 200 650 200 200 75

2755255255002950

500500125

825

Pdd= 15.75 TPdd= 13.5 TPdd= 15.75 TPdd= 13.5 TPdd= 13.5 TPdd= 13.5 T

Sq= 1.955 T


20


+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng va tàu

Gb= 3.375 T/mGdn= 3 T/m

Pvv= 12 T

13.5 T/m18 T/m

27 T/m

6.75 T/m

600 200 200 650 200 200 75

2755255255002950

500500125

825


Py,va= 4.686 T


21


+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng tựa tàu

Gb= 3.375 T/mGdn= 3 T/m

Pvv= 12 T

13.5 T/m18 T/m

27 T/m

6.75 T/m

600 200 200 650 200 200 75

2755255255002950

500500125

825


Py,tua= 2 T

+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng cầu trục, Tải trọng neo tàu


22


Gb= 3.375 T/m

Gdn= 3 T/m

Pvv= 12 T

13.5 T/m18 T/m

27 T/m

6.75 T/m

600 200 200 650 200 200 75

2755255255002950

500500125

825


Pct= 100 TPct= 60 T

Sq= 1.955 T

+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng cầu trục, Tải trọng va tàu


23


Gb= 3.375 T/m

Gdn= 3 T/m

Pvv= 12 T

13.5 T/m18 T/m

27 T/m

6.75 T/m

600 200 200 650 200 200 75

2755255255002950

500500125

825


Pct= 100 TPct= 60 T

Py,va= 4.686 T

+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng cầu trục, Tải trọng tựa tàu


24


Gb= 3.375 T/m

Gdn= 3 T/m

Pvv= 12 T

13.5 T/m18 T/m

27 T/m

6.75 T/m

600 200 200 650 200 200 75

2755255255002950

500500125

825


Pct= 100 TPct= 60 T

Py,tua

= 2 T

IV. GIẢI CẦU TÀU


25


1. Giải nội lực trong khung ngang cầu tầu

- Hệ phương trình chính tắc theo phương pháp Antonov :

Sơ đồ kết cấu khung ngang gồm 6 nút:

Hệ phương trình gồm 13 ẩn số:

1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 : Chuyển vị xoay tại các nút .

7 ; 8 ; 9 ; 10 ; 11 ; 12 : Chuyển vị đứng tại các nút .

13 : 1 chuyển vị theo phương ngang

Hệ phương trình chính tắc :

r1.11 + r1.22 + r1.33 + r1.44 + r1.55 + r1.66 + r1.77 + r1.88 + r1.99 + r1.1010 + r1.1111 + r1.1212 + r1.1313 + r1 = 0

r2.11 + r2.22 + r2.33 + r2.44 + r2.55 + r2.66 + r2.77 + r2.88 + r2.99 + r2.1010 + r2.1111 + r2.1212 + r2.1313 + r2 = 0

r3.11 + r3.22 + r3.33 + r3.44 + r3.55 + r3.66 + r3.77 + r3.88 + r3.99 + r3.1010 + r3.1111 + r3.1212 + r3.1313 + r3 = 0

r4.11 + r4.22 + r4.33 + r4.44 + r4.55 + r4.66 + r4.77 + r4.88 + r4.99 + r4.1010 + r4.1111 + r4.1212 + r4.1313 + r4 = 0

r5.11 + r5.22 + r5.33 + r5.44 + r5.55 + r5.66 + r5.77 + r5.88 + r5.99 + r5.1010 + r5.1111 + r5.1212 + r5.1313 + r5 = 0

r6.11 + r6.22 + r6.33 + r6.44 + r6.55 + r6.66 + r6.77 + r6.88 + r6.99 + r6.1010 + r6.1111 + r6.1212 + r6.1313 + r6 = 0

r7.11 + r7.22 + r7.33 + r7.44 + r7.5 + r7.66 + r7.77 + r7.88 + r7.99 + r7.1010 + r7.1111 + r7.1212 + r7.1313 + r7 = 0

r8.11 + r8.22 + r8.33 + r8.44 + r8.55 + r8.66 + r8.77 + r8.88 + r8.99 + r8.1010 + r8.1111 + r8.1212 + r8.1313 + r8 = 0


89101112

131 2 3 4 5

7

6

26


r9.11 + r9.22 + r9.33 + r9.44 + r9.55 + r9.66 + r9.77 + r9.88 + r9.99 + r9.1010 + r9.1111 + r9.1212 + r9.1313 + r9 = 0

r10.11 + r10.22 + r10.33 + r10.44 + r10.55 + r10.66 + r10.77 + r10.88 + r10.99 + r10.1010 + r10.1111 + r10.1212 + r10.1313 +r10 = 0

r11.11+ r11.22 +r11.33 + r11.44 + r11.55 + r11.66+ r11.77 + r11.88 + r11.99 + r11.1010 + r11.1111

+ r11.1212 + r11.1313 + r11 = 0

r12.11 + r12.22 + r12.33 + r12.44 + r12.55 + r12.66 + r12.77 + r9.88 + r12.99 + r12.1010 + r12.1111 + r12.1212 + r12.1313 + r12 = 0

r13.11 + r13.22 + r13.33 + r13.44 + r13.55 + r13.66 + r13.77 + r13.88 + r13.99 + r13.1010 + r13.1111 + r13.1212 + r13.1313 +r13 = 0

- Sử dụng phần mềm SAP200 để giải nội lực: Biểu đồ và số được thể hiện ở phụ lục

- Thống kê kết quả cực trị của dầm ngang và cọc

Phần tử

M (Tm) Q (T) N (T)

Max Min Max Min Max Min

Dầm 64,72 82,43 80,23 34,67 4,69 0,42

Cọc 10,52 -3,86 0,84 0,1 178,18 128,57

- Kiểm tra sức chịu tải của cọc

Sức chịu tải của cọc tính theo đất nền được xác định theo công thức :

Fs = 1,6 ÷ 2,0 ( với cọc chịu nén ) , ta chọn là 1,6

Pgh = m.(1.qi.Fc + 2ui.i.li)

Trong đó:

m: Hệ số điều kiện làm việc, lấy m = 1.

1, 2: Hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc. Ở đây dùng phương pháp đóng ép cọc nên lấy 1 = 2 = 1.

Ri : Sức kháng đầu mũi của lớp đất thứ i ngay mũi cọc.


27


Fc,ui :Diện tích mũi cọc và chu vi tiết diện cọc. Fc = 0,5024 (m2) , ui = 2,512 (m).

i : Cường độ ma sát thành bên của lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc.

Tính toán sức chịu tải của cọc từ chiều sâu ngàm giả định, cọc đóng vào lớp đất 3.

Chiều dài cọc chọn là 42 m, chia làm 2 đoạn, cao trình mũi cọc là -37 m. Cọc mép bến

có chiều sâu cắm trong đất là nhỏ nhất nên ta dùng để tính toán sức chịu tải của cọc

Đặc trưng của các lớp đất :

Lớp đấtChiều dày

(m)

(T/m3)

()

c

(T/m2)Trạng thái

1 8 1,62 4 0,2 Bùn sét

2 7 1,81 11 2,1 Sét cát dẻo mềm

3 1,8 25 0,5 Cát pha dẻo cứng

Kết quả tính toán sức chịu tải cho trong bảng sau :

Lớp đất Loại đất li (m) i (T/m2) ui.i.li (T)

2 Sét cát dẻo mềm 5 4,5 56,52

3 Cát pha dẻo cứng 19,5 5 244,92

= 56,52+244,92 = 301,44 (T)

Cọc cắm vào lớp 3 ở độ sâu -19,5m nên ta có Ri = qciFc = 15x0,5024 = 7,536 (T)

Pgh = 301,44+7,536 = 308,976 (T)

193,11 (T) > Nmax = 178,18 (T) .

Chiều dài cọc chọn là 42 m đảm bảo sức chịu tải của cọc.

- Xác định nội lực trong trường hợp thi công cẩu lắp:


28


Cọc có chiều dài 42 m, chia làm 2 đoạn cọc, mỗi đoạn dài 21 m

+ Cọc trong quá trình cẩu lắp 1 móc cẩu:

p

Sơ đồ làm việc của cọc trong quá trình cẩu lắp có thể xem là dầm đơn giản có gối tựa

tại điểm móc cẩu và điểm tiếp xúc với đất.

q

m1

m1

a

Điểm đặt móc cẩu được xác định sao cho mômen dương lớn nhất tại giữa nhịp bằng trị

số mômen âm lớn nhất tại gối trong quá trình cẩu lắp.Theo giáo trình Nền và Móng của

tác giả Lê Đức Thắng thì: a = 0,294xL = 0,294x21 = 6,174 (m).

Tải trọng tác dụng lên cọc là tải trọng bản thân cọc có dạng phân bố đều trên chiều dài

đoạn cọc.Giá trị tải trọng này được xác định như sau:

q = n Fc = 1,5 x 2,5 x 0,1395 = 0,523 (T/m).

Khi đó mômen lớn nhất trên chiều dài cọc là: M1 = = 9,968 (T.m)

Lực cắt lớn nhất: Q1.max = q.a = 0,523 x 6,174 = 3,23 (T)

+ Trường hợp cẩu lắp 2 móc cẩu và vận chuyển cọc:


29


p

b b

Sơ đồ làm việc của cọc trong quá trình vận chuyển cọc có thể xem là dầm đơn giản có

gối tựa tại 2 điểm móc cẩu.

bq

m2

m2

Điểm đặt móc cẩu được xác định sao cho mômen dương lớn nhất tại giữa nhịp bằng trị

số mômen âm lớn nhất tại gối trong quá trình cẩu lắp.Theo giáo trình Nền và Móng của

tác giả Lê Đức Thắng thì: b = 0,207xL = 0,207x21 = 4,347 (m).

Khi đó mômen lớn nhất trên chiều dài cọc là: M2 = = 4,94 (T.m)

Lực cắt lớn nhất: Q2.max = q.b = 0,523 x 4,347 = 2,273 (T).

Nhận thấy : M1 > M2 Nội lực trong cọc tương ứng với trường hợp cẩu lắp 1 móc cẩu

nguy hiểm hơn, dùng giá trị nội lực này để tính toán cọc trong giai đoạn thi công.

Mmax = M1 = 9,968 (Tm)

Qmax = Q1 = 3,23 (T)

2. Giải nội lực bản sàn cầu tàu :

Chọn ô bản chịu tải trọng hàng hóa lớn nhất để tính toán, qh = 6 (T/m2).

- Tải trọng tính bản :


30


+ Tải trọng hàng hóa : qh = 6 x 1,3 = 7,8 T/m2

+ Tải trọng bản thân bản : qb = 1,05(0,3x2,5) = 0,7875 T/m2.

+ Tải trọng tác dụng lên bản : q = qh + qb = 7,8 + 0,7875 = 8,5875 T/m2.

Sơ đồ tính bản :

Tỷ số ta tính bản theo sơ đồ khớp dẻo bản kê 4 cạnh.

- Sơ đồ tính mômen :

Tính toán bản kê 4 cạnh theo sơ đồ khớp dẻo. Giả thiết cốt thép đặt đều theo phương l 1,

l2 và các mép biên đều xuất hiện khớp dẻo.Cân bằng công khả dĩ của ngoại lực và nội

lực ta được biểu thức :

Chọn tỷ số nội lực giữa các tiết diện:


1

F

2

E

M I

M 1

M 2 M II

M I

M II

M II

M 2

M II

MI

M I

M 1

L02 = 5 (m)

L01

=

4,5

(m)

31


0,7 ;1

IMM = 1,5;

1

'IMM = 1,5;

2

'IIMM = 1,5;

2

IIMM = 1,5

Thay các giá trị vào ta có :

Do đó : M1 ≈ 2,57 T.m ; M2 = 1,799 T.m

MI = 3,855 T.m ; IIM = 3,238 T.m

M’I = 3,855 T.m ; 'IIM = 3,238 T.m

Biểu đồ để tính cốt thép cho bản :

3. Tính toán nội lưc dầm vòi voi

Dầm vòi voi chịu tác dụng của lực va tàu và tựa tàu.Phần trên của dầm vòi voi liên kết

với dầm ngang, truyền tải trọng vào dầm ngang và chủ yếu là lực nén nên không cần

tính toán mà chỉ tính toán với phần dầm bên dưới như dầm côngxon chịu uốn dưới tác

dụng của lực tựa tàu và lực va tàu.


2,57Tm

3,855 Tm 3,855 Tm

4,2 m

32


110

F

3.1. Trường hợp chịu lực tựa tàu :

- Lực tác dụng lên dầm trong trường hợp tựa là : F = 4,5 T

- Thiên về an toàn ta xem như lực này đặt tại đầu dầm, khi đó mô men tại mép ngàm

là : M = 4,5 x 1,1 = 4,95 ( Tm )

3.2. Trường hợp chịu lực va tàu :

Lực tác dụng lên dầm là : F = 27 T

Thiên về an toàn ta xem như lực này đặt tài mép dầm , khi đó mô men tại mép ngàm là :

M = 27 x 1,1 = 29,7 (Tm)

Nhận thấy dầm vòi voi chịu mômen trong trường hợp va tàu nguy hiểm hơn trường hợp

tựa tàu. Do đó dùng giá trị M = 29,7 (Tm ) và Q = F = 27 ( T ) để tính cốt thép cho dầm

vòi voi

4. Kiểm tra ổn định tổng thể

4.1. Xác định các tâm trượt.

Giả thiết khối đất phía dưới kết cấu bến trượt theo dạng cung tròn tâm O. Chia khối đất trượt thành các khối phẳng nhỏ bằng các mặt phẳng thẳng đứng

4.2. Phương pháp tính ổn định.

Ổ định cầu tàu được đánh giá bằng điều kiện :

Trong đó :

Rg : Tổng các lực kháng trượt.

Rtr : Tổng các lực gây trượt.

k : Hệ số ổn định trượt.

Thành phần gây trượt : Rtr = Rtd + Rtp .

Trong đó:


33


Rtd : Thành phần trượt do khối đất gây ra.

Rtp : Thành phần trượt do cọc gây ra.

Ở đây tính trượt theo phương pháp mặt trượt cung tròn nên Rg và Rtr là các Mômen.Ta có điều kiện :

= =

n : hệ số vượt tải n=1,25 với cảng biển

: hệ số tổ hợp tải trọng =1 với tổ hợp cơ bản

: hệ số điều kiện làm việc mômen trượt =1,15

m : hệ số điều kiện làm việc mômen giữ m =1,15

Với tâm trượt nguy hiểm nhất ta có :

Mtr = R.(gi.sini + wi.zi)

Mg = R. [(gi.cosi .tgi ) + Ci.li + Q]

Trong đó :

R : Bán kính cung trượt.

gi : Tổng trọng lượng của lớp đất thứ i và các cấu kiện công trình trong phạm vi đó.

i : Góc nghiêng với đường nằm ngang của đường tiếp tuyến với cung trượt ở giao

điểm cung trượt và đường tác dụng lực gi: i = arcsin

ri : Khoảng cách theo đường nằm ngang từ tâm quay O1 đến đường tác dụng của lực gi.

i , Ci : Góc nội ma sát và lực dính của lớp đất thứ i.

li : Chiều dài đoạn cung ở đáy cột thứ i .

wi = 0 : Áp lực thuỷ động tăng thêm .

zi : Khoảng cách của tâm cung trượt đến đường tác dụng gi .

Qci : Lực kháng trượt của cọc thứ i:

Với l = 5 m; Với : tn - Khoảng cách từ mặt trượt tới chân cọc.

Mc : Mômen uốn của cọc dưới mặt trượt:

: Chiều dài đoạn thẳng mà trong phạm vi đó áp lực chủ động và áp lực bị động của

đất truyền lên cọc: = L khi L 3d ; =3 khi L>3d


34


Với là đường kính cọc =3.0,8=2,4 (m)

p , a : Áp lực bị động và áp lực chủ động của lớp đất, được xác định theo công thức

sau : ;

: khối lượng thể tích của đất ở trạng thái tự nhiêu

: chiều dày lớp đất thứ i

: hệ số thành phần áp lực ngang của áp lực chủ động và áp lực bị động, phụ thuộc góc ma sát trong của đất

4.3. Xác định tâm trượt nguy hiểm

Xét tỉ số >1

Lấy tọa độ ban đầu O1 có ,

Tọa độ tâm ban đầu O1 ( x;y) = (5,453; 7,049)

Sau đó ta tính thêm 2 điểm O2 (5,453; 5) , O3 ( 7; 7,049)

Chia lớp phân tố như hình vẽ . Ta tính ổn định cho 3 tâm trượt O1, O2, O3:

a) Kiểm tra ổn định cho tâm trượt O1( 5,453 m ; 7,049 m ) R1=50,91 (m)

m = 2.5

O1

x

y

1

2

34 5

876 9 10 11 12 13 14 15 1617

1819

O2

O3

RO

Tổng mômen gây trượt : Mt = 33846 (Tm)

Tổng mômen giữ : Mg = 117246 (Tm )

3,46 > Kmin = 1,25

Vậy đảm bảo điều kiên ổn định


35


b) Kiểm tra ổn định trượt với tâm O2 ( 5,453 m; 5 m ) , R= 48,793 m

O1

x

y

1

2

34 5

876 9 10 11 12 13 14 15 1617

1819

O2

O3

RO

Tổng mômen gây trượt: Mt = 33846 ( Tm )

Tổng mômen giữ: Mg = 112122 ( Tm)

> Kmin = 1,25


c) Kiểm tra ổn định trượt với tâm O3 ( 7; 7,049) có bán kính R= 51,189 m

m = 2.5

O1

x

y

1

2

34 5

876 9 10 11 12 13 14 15 1617

1819

O2

O3

RO

Tổng mômen gây trượt: Mt = 41002,3 ( Tm )

Tổng mômen giữ: Mg = 119535,6 ( Tm)


36


> Kmin = 1,25


Bảng tính chi tiết ổn định tâm O1, O2, O3 được thể hiện trong phụ lục C

V. TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN CẦU TÀU1. Các đặc trưng vật liệu :

Cốt thép nhóm AII : Ra = 2800 kG/cm2

Cốt thép nhóm AI : Rk = 1750 kG/cm2

Bê tông mác 300 : Rn = 130 kG/cm2 ; Rk = 10 kG/cm2

Hệ số = 0,9 .

2. Tính cốt thép:

2.1. Tính cốt thép dọc

Theo tiêu chuẩn TCVN4116-85, đối với cấu kiện chịu uốn có tiết diện hình chữ nhật

được tính theo công thức :

0 . 0

.

. . . . . .( 0,5. ) . . ' .( '). . . . ' . . .

n c b n a a n a

a a a a a n a b n

k n M m R b x h x m R F h am F R m R F m R b x

Trong đó :

kn – hệ số bảo đảm, với công trình cấp II , kn = 1,25

nc – hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp cơ bản nc = 1,0

mb – hệ số điều kiện làm việc của bê tông , mb = 1,15

ma – hệ số điều kiện làm việc của cốt thép , ma = 1,1

Rn, Ra.n – Cường độ chịu nén của bê tông và cốt thép , Rn = 175 KG/cm2

Ra – cường độ chịu kéo của cốt thép: Ra = Ra.n = 2800 KG/cm2

Để đảm bảo điều kiện phá hoại dẻo ( ≤ r )


37


Với m = .(1-0,5. ) ; = x/h0 ; r = r.(1-0,5r )

Bê tông M300 , cốt thép nhóm AII , tra bảng 17 – tiêu chuẩn bê tông cốt thép thuỷ công

4116-85 ta được r = 0.6.

r = 0.6x(1-0.5 x 0.6) = 0.42

Giả thiết đặt cốt thép đơn Fa , F’a = 0.Từ công thức (1) ta có :

20

. .. . .n c

mb n

k n Mm R b h

Fa = 0

. .. . .(1 0.5. )

n c

a a

k n Mm R h

Hàm lượng cốt thép: >

2.2. Tính toán cốt đai, không bó trí cốt xiên

Theo “Kết cấu bê tông cốt thép”, điều kiện để không phải tính cốt thép ngang là :

kn.nc.Q ≤ mb . Qb với Qb = k1.Rk.b.h0

Nếu kn.nc.Q < mb . Qb Bê tông đủ khả năng chị cắt, cốt đai bố trí theo cấu tạo.

Nếu kn.nc.Q > mb . Qb Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, cần tính toán cốt đai.

Điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt: Qmax < Qbi +Qsw

Qbi – Lực kháng cắt của bê tông trên tiết diện nghiêng có hình chiếu Ci

Qbi = Mb/ Ci và Mb = 2Rbtbho2

Ci – Hình chiếu trên tiết diện nghiêng: Ci = l- 0,5bc <

Qsw – Lực cắt do cốt đai chịu được trên vết nứt nghiêng có hình chiếu Co ( Với Co= 2ho)

Qsw = qswCo


38


Tính giá trị qsw theo các hệ số

Nếu Lực phân bố cốt đai phải chịu được:

Nếu Lực phân bố cốt đai phải chịu được:

Khoảng cách giữa các lớp cốt đai:

+ Theo tính toán: (Với Asw là diện tích một lớp cốt đai)

+ Theo câu tạo: Với dầm h> 45 cm Thì: (h/3; 50)

Với dầm h 45 cm Thì: (h/2; 150)

+ Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:

Vậy khoảng cách các đai cần bố trí s = min ( stt; sct; smax )

2.3. Tính toán sự hình thành và mở rộng vết nứt :

Theo tiêu chuẩn 4116 – 85, chiều rộng vết nứt aT vuông góc với trục dọc dầm được

xác định theo công thức sau : 0. . . .7.(4 100 ).a

T ga

a k C dE

(mm)

Trong đó :

+ k : Hệ số kể đến tính chất chịu lực của cấu kiện, với cấu kiện chịu uốn k = 1

+ Cg : Hệ số xét đến tính chất của tải trọng tác dụng , với tải trọng thường xuyên và

tải trọng tạm thời là 1,2.

+ : Hệ số kể đến loại thép sử dụng , với cốt thép thanh AII có gờ lấy là 1

+ a : Ứng suất trong cốt thép chịu kéo không kể đến cường độ bê tông vùng chịu kéo

của mặt cắt , với cấu kiện chịu uốn thì a xác định theo công thức : .aa

MF Z

Z là cánh tay đòn nội lực, theo kết quả tính toán mặt cắt về độ bền: Z = h0 – x/2


39


x là chiều cao vùng nén của bê tông. Gần đúng có thể lấy: x = . h0

0 : Ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do sự trương nở của bê tông, với kết

cấu khô 0 = 0

Ea : Mô đun đàn hồi của thép: Ea = 2,1x106 (kG/cm2 )

: Hàm lượng cốt thép trong tiết diện:

d : Đường kính cốt thép

Thỏa mãn độ nứt cho phép khi: aT < 0,08 mm

- Ta có bảng tính toán sau:

+ Cốt thép dọc

Cấu kiện

M

(Tm)

αm Fa

(cm2)

Fa bố trí

(cm2)

μ

(%)

aT

(mm)

Dầm ngang 82,43 0,025 23,75 12Ф25 = 58,91 0,41 0,0736

64,72 0,0196 18,7 10Ф25 = 49,09 0,34 0,071

Dầm dọc chân CT 134.7 0,031 34,08 14Ф25=68,726 0,421 0,075

141.44 0,033 35,8 14Ф25=68,726 0,421 0,0798

Dầm dọc thường 91,22 0,0277 26,25 12Ф25 = 58,91 0,43 0,0775

40,57 0,0123 11,59 8Ф22= 30,4 0,212 0,0735

Dầm vòi voi 29,7 0,046 22,78 10Ф25 = 49,09 0,7 0,0735

Bản (xét dải bản 1m) 3,855 0,045 6,41 7Ф16 = 14,077 0,56 0,0696

+ Cốt thép đai

Cấu kiện

Q

(T)

knncQ

(T)

mbQb

(T)

Bố trí cốt đai

Dầm ngang 80,23 100,29 100,64 Ф8a20 cm

Dầm dọc chân CT 125,5 156,88 115 Ф8a20 cm


40


Dầm dọc thường 107,46 134,325 100,64 Ф8a20 cm

Dầm vòi voi 27 33,75 43,47 Ф8a20 cm

VI. THỐNG KÊ VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG

1. Thống kê cấu kiện

BẢNG THỐNG KÊ CẤU KIỆN

Stt Tên cấu kiện Vật liệu Kích thước

Lxbxh hoặc LxDxt(m)

SL cấu kiện phân đoạn 1

SL cấu kiện toàn bến

1 Dầm ngang Btct M300# 29,5x1x1,5 9 9x4 = 36

2 Dầm dọc thường Btct M300# 40x1x1,5 4 4x4 = 16

3 Dầm dọc dưới chân cần trục

Btct M300# 40x1x1,7 2 2x4 = 8

4 Cọc ống Btct ưst M500#

42x0,8x0,12 54 54x4 = 216

5 Vòi coi Btct M300# 9 9x4 = 36

6 Đệm tàu Δ1000 5 2x5+2x4 =18

7 Bích neo HW 20 2 2x4 = 8

2. Thống kê vật liệu chính.

- Thống kê khối lượng bê tông

Cấu kiện Một cấu kiện (m3)

Một phân đoạn (m3)

Toàn bến (m3)

Cọc 5,856 316,224 1264,9


41


Liên kết cọc - dầm 0.5 27 108

Dầm ngang 35,4 318,6 1274,4

Dầm dọc thường 48 192 768

Dầm dọc dưới chân cần trục 56 112 448

Bản 354 1416

Vòi voi và dầm tụa tàu 33,5 134

Tường chắn 94 376

Tổng 1447 5788

- Thống kê thép

+ Khối lượng thép một phân đoạn: 108,178 T

+ Khối lượng thép toàn bến: 432,712 T

Bảng thống kê chi tiết được thể hiện trong bản vẽ

3. Phương pháp thi công.

+ Cọc ống bê tông cốt thép ứng suất trước: Cọc đường kính D =800 mm M500#, cốt

thép căng trước được thi công trong nhà máy với phương pháp quay ly tâm.

+ Hạ cọc bằng phương pháp đóng kết hợp khoan mồi, tổng chiều dài cọc 42m chia làm hai đoạn, mỗi đoạn dài 21m được hạ vào đất thứ 3 một đoạn 19,5m.

+ Kết cấu dầm, bản, dầm tựa tàu

và vòi voi đổ toàn khối thi công tại chỗ.

VII. PHỤ LỤC

Phụ lục A : Bảng tính toán ổn định

γ1= 1,8 T/m3 ; γ2= 1,62 T/m3 ; γ3= 1,81 T/m3 ; γ4= 1,8 T/m3

- Tâm trượt O1( 5,453 m; 7,049 m ); R1=50,91 (m)


42


Khoảng chia S1 S2 S3 S4 Pphân bố Pcọc bdải chia gi

1 27.1 20.3 17.38 0 6 0 5 143.039

2 35.9 47.4 35 0 6 0 5 234.763

3 26.9 41.3 35 15.25 6 0 5 236.16

4 29 35 35 39.97 12.38 15.6 5 321.774

5 26.8 28.8 35 58.74 10.38 15.6 5 331.421

6 23.1 22.5 35 73.24 10.38 15.6 5 340.655

7 19.3 16.3 35 84.26 9.875 15.6 5 341.107

8 15.6 10 35 92.26 9.375 15.6 5 336.132

9 11.8 0 35 97.54 6.375 15.6 5 307.637

10 9.52 0 35 100.3 0 0 5 260.972

11 0 15.5 35 100.5 0 0 5 269.38

12 0 17 35 98.31 0 0 5 267.848

13 0 17 35 93.57 0 0 5 259.316

14 0 17 35 86.15 0 0 5 245.96

15 0 17 35 75.78 0 0 5 227.294

16 0 17 35 62 0 0 5 202.49

17 0 17 35 42.25 0 0 5 166.94

18 0 17 35 21.13 0 0 5 128.924

19 0 22 24.6 0 0 0 5 80.1012

tn tz lc hi sa sp Mc Qc

F 0 0 0 29.5 29.7 88.9 0 0

E 1.03 0.827 2.4 30.5 30.7 91.9 12.6 15.18

D 2.73 2.186 2.4 31.2 31.4 94 89.7 41.02

C 4.97 3.975 2.4 30.8 31 92.7 293 73.59

B 7.91 6.326 2.4 30 30.2 90.4 722 114.2

A 11.7 9.375 2.4 28.3 28.4 85.1 1493 159.2

r tgφ ci li gcosα*tgφ+cli Qc gsinα

48.016 0.069927 0.2 11 5.52569987 0 134.908

43.016 0.19438 2.1 9.4 44.1431729 0 198.361

38.016 0.466308 0.5 7.52 77.0075772 0 176.348

33.016 0.466308 0.5 6.57 117.498657 0 208.676

28.016 0.466308 0.5 5.99 132.032157 15.182 182.382


43


23.016 0.466308 0.5 5.61 144.492014 41.022 154.007

18.016 0.466308 0.5 5.35 151.440476 73.59 120.711

13.016 0.466308 0.5 5.17 154.117452 114.2 85.9377

8.016 0.466308 0.5 5.08 144.203089 159.23 48.4388

3.016 0.466308 0.5 4.99 123.972508 0 15.4605

-1.984 0.466308 0.5 5 128.020441 0 -10.498

-6.984 0.466308 0.5 5.05 126.242734 0 -36.744

-11.984 0.466308 0.5 5.14 120.095106 0 -61.042

-16.984 0.466308 0.5 5.3 110.773971 0 -82.054

-21.984 0.466308 0.5 5.5 98.3487134 0 -98.15

-26.984 0.466308 0.5 5.9 83.0157034 0 -107.33

-31.984 0.466308 0.5 6.43 63.7778752 0 -104.88

-36.984 0.466308 0.5 7.28 44.9533846 0 -93.658

-41.984 0.19438 2.1 10.1 30.1195445 0 -66.057

Tổng 1899.78028 403.22 664.82

- Tâm O2 ( 5,453 m; 5 m ); R= 48,793 m

Khoảng chia S1 S2 S3 S4 Pphân bố Pcọc

bdải

chia gi

1 27.053 20.3 17.38 0 6 0 5 143.04

2 35.93 47.37 35 0 6 0 5 234.76

3 26.937 41.28 35 15.25 6 0 5 236.16

4 29.03 35.03 35 39.97 12.4 15.6 5 321.77

5 26.8 28.78 35 58.74 10.4 15.6 5 331.42

6 23.055 22.53 35 73.24 10.4 15.6 5 340.65

7 19.3 16.28 35 84.26 9.88 15.6 5 341.11

8 15.55 10.03 35 92.26 9.38 15.6 5 336.13

9 11.8 0 35 97.54 6.38 15.6 5 307.64

10 9.52 0 35 100.3 0 0 5 260.97

11 0 15.49 35 100.5 0 0 5 269.38

12 0 17 35 98.31 0 0 5 267.85

13 0 17 35 93.57 0 0 5 259.32

14 0 17 35 86.15 0 0 5 245.96

15 0 17 35 75.78 0 0 5 227.29


44


16 0 17 35 62 0 0 5 202.49

17 0 17 35 42.25 0 0 5 166.94

18 0 17 35 21.13 0 0 5 128.92

19 0 21.96 24.6 0 0 0 5 80.101


F 0 0 0 29.533 29.714 88.9 0 0

E 1.078 0.862 2.4 30.542 30.729 91.9 13.65 15.8

D 2.855 2.284 2.4 31.235 31.426 94 97.91 42.9

C 5.21 4.168 2.4 30.807 30.996 92.7 321.6 77.2

B 8.32 6.656 2.4 30.043 30.227 90.4 799.8 120

A 12.39 9.912 2.4 28.265 28.438 85.1 1669 168

r tgφ ci li gcosα*tgφ+cli Q gsinα

48.016 0.069927 0.2 11.007 3.97930952 0 140.7614

43.016 0.19438 2.1 9.398 41.2744734 0 206.9679

38.016 0.466308 0.5 7.523 72.7939128 0 183.9991

33.016 0.466308 0.5 6.568 113.762607 0 217.7295

28.016 0.466308 0.5 5.987 129.523061 15.82758 190.2953

23.016 0.466308 0.5 5.605 142.869204 42.86925 160.6892

18.016 0.466308 0.5 5.345 150.493378 77.15879 125.9479

13.016 0.466308 0.5 5.172 153.646942 120.1614 89.66632

8.016 0.466308 0.5 5.078 144.043354 168.3521 50.54041

3.016 0.466308 0.5 4.986 123.95354 0 16.13124

-1.984 0.466308 0.5 5.004 128.011978 0 -10.9534

-6.984 0.466308 0.5 5.048 126.137499 0 -38.3385

-11.984 0.466308 0.5 5.144 119.789102 0 -63.6903

-16.984 0.466308 0.5 5.303 110.172068 0 -85.6144

-21.984 0.466308 0.5 5.502 97.3724025 0 -102.409

-26.984 0.466308 0.5 5.895 81.6167821 0 -111.983

-31.984 0.466308 0.5 6.426 62.0012097 0 -109.43

-36.984 0.466308 0.5 7.279 42.8534676 0 -97.7215

-41.984 0.19438 2.1 10.149 29.246373 0 -68.9232

Tổng 1873.54066 424.3691 693.6652


45


- Tâm O3 ( 7; 7,049); R= 51,189 m

Khoảng chia S1 S2 S3 S4 Pphân bố Pcọc

bdải

chia gi

1 27.05 20.3 17.38 0 6 0 5 143.039

2 35.93 47.37 35 0 6 0 5 234.763

3 26.94 41.28 35 15.25 6 0 5 236.16

4 29.03 35.03 35 39.97 12.375 15.6 5 321.774

5 26.8 28.78 35 58.74 10.375 15.6 5 331.421

6 23.06 22.53 35 73.24 10.375 15.6 5 340.655

7 19.3 16.28 35 84.26 9.875 15.6 5 341.107

8 15.55 10.03 35 92.26 9.375 15.6 5 336.132

9 11.8 0 35 97.54 6.375 15.6 5 307.637

10 9.52 0 35 100.27 0 0 5 260.972

11 0 15.49 35 100.52 0 0 5 269.38

12 0 17 35 98.31 0 0 5 267.848

13 0 17 35 93.57 0 0 5 259.316

14 0 17 35 86.15 0 0 5 245.96

15 0 17 35 75.78 0 0 5 227.294

16 0 17 35 62 0 0 5 202.49

17 0 17 35 42.25 0 0 5 166.94

18 0 17 35 21.13 0 0 5 128.924

19 0 21.96 24.6 0 0 0 5 80.1012


F 0 0 0 29.533 29.71401 88.86943 0 0

E 1.19 0.952 2.4 30.542 30.72919 91.90567 16.63 17.472

D 3.06 2.448 2.4 31.235 31.42644 93.99102 112.5 45.947

C 5.5 4.4 2.4 30.807 30.99581 92.7031 358.4 81.454

B 8.66 6.928 2.4 30.043 30.22713 90.4041 866.5 125.07

A 12.8 10.2 2.4 28.265 28.43823 85.05382 1767 173.24

r tgφ ci li gcosα*tgφ+cli Q gsinα

49.538 0.069927 0.2 11.007 4.72121491 0 138.4258

44.538 0.19438 2.1 9.398 42.2298011 0 204.2605


46


39.538 0.466308 0.5 7.523 73.7058256 0 182.4084

34.538 0.466308 0.5 6.568 114.029295 0 217.1056

29.538 0.466308 0.5 5.987 129.212225 17.472 191.2423

24.538 0.466308 0.5 5.605 142.211975 45.94743 163.2965

19.538 0.466308 0.5 5.345 149.691127 81.45362 130.1948

14.538 0.466308 0.5 5.172 152.872533 125.0718 95.4635

9.538 0.466308 0.5 5.078 143.480244 173.2437 57.32172

4.538 0.466308 0.5 4.986 123.707096 0 23.13565

-0.462 0.466308 0.5 5.004 128.110747 0 -2.43125

-5.462 0.466308 0.5 5.048 126.710519 0 -28.5801

-10.462 0.466308 0.5 5.144 120.940594 0 -52.999

-15.462 0.466308 0.5 5.303 111.987202 0 -74.294

-20.462 0.466308 0.5 5.502 99.9037464 0 -90.8572

-25.462 0.466308 0.5 5.895 84.8605258 0 -100.721

-30.462 0.466308 0.5 6.426 65.7742315 0 -99.3441

-35.462 0.466308 0.5 7.279 46.9945216 0 -89.3142

-40.462 0.19438 2.1 10.149 30.8501329 0 -63.3155

Tổng 1891.99356 443.1886 800.9985

Phụ lục B : Biểu đồ bao nội lực các cấu kiện

MỤC LỤC trang

I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

1. Số liệu tàu thiết kế ….………….………………………………......1

2. Tải trọng hàng hóa, phương tiện, thiết bị………………..………......2

3. Số liệu địa chất công trình……………..………………..………...…2


47


4. Số liệu khí tượng, hải văn………………..………………...……...…2

II. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN

1. Xác định các cao trình bến………………………………………......2

2. Xác định chiều dài bến…………………...……………..……….......4

3. Xác định chiều rộng bến …..…………..………………..…………..4

4. Lựa chọn kết cấu bến…..………………...………………...…….......4

III. XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI TẢI TRỌNG

1. Tải trọng gió………………………………………………………....5

2. Tải trọng dòng chảy….……………………………………………...5

3. Tải trọng neo tàu..……………………………………………...........6

4. Tải trọng tựa tàu.………………………………………………….…7

5. Tải trọng va tàu.…………………………………………………......8

6. Tải trọng thiết bị…………………………………………………….9

7. Tải trọng bản thân…………………………………………………...9

8. Đưa về bài toán khung phẳng cầu tàu..…………………..………...10

9. Tổ hợp tải trọng..…………………………………………………...17

IV. GIẢI CẦU TÀU

1. Giải nội lực khung ngang cầu tàu..………………………………... 26

2. Giải nội lực bản sàn………………………………………………...30

3. Tính nội lực vòi voi………………………………………………...32

4. Kiểm tra ổn định tổng thể.……………………………………….…33

V. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CẦU TÀU

1. Các đặc trưng vật liệu………………………………………………37

2. Tính toán cốt thép………………………………………………......37

VI. THỐNG KÊ VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG

1. Thống kê cấu kiện ………………………………………………….41


48


2. Thống vật liệu ………………..…………………………………….41

3. Phương pháp thi công………………………………………………42

VII. PHỤ LỤC


49

Documents

download