Đồ án môn Cảng - Đường thủy: Cảng biển

Chia sẻ: đinh Văn Hiển | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:61

Thêm vào BST

Báo xấu

78
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án với các nội dung: số liệu đầu vào; tính toán các kích thước cơ bản và đề xuất giải pháp kết cấu bến; tính toán tải trọng tác động lên cầu tàu; phân phối lực ngang và tổ hợp tải trọng; phân tích kết cấu bến cầu tàu...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn Cảng - Đường thủy: Cảng biển

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