Tiêu chuẩn kỹ thuật và chú giải đối với các công trình cảng ở Nhật Bản TẬP 1

Tiêu chuẩn Kỹ thuật Công trình cảng Nhật Bản được dịch ra tiếng Việt là kết quả của Chương trình hợp tác (từ tháng 5/2002 đến tháng 2/2004) giữa Hôi Cảng Đường thuỷ -Thềm lục địa Việt Nam (VAPO) với Hiệp hội Hợp tác Cảng Nước ngoài Nhật Bản (JOPCA) & Viện Phát triển Ven biển Nước ngoài Nhật Bản (OCDI). Bộ Tiêu chuẩn này dịch từ “Technical Standards and Commentaries for Port and Habour Facilities in Japan.” - January, 2002, là bộ Tiêu chuẩn mới nhất, được bổ sung và cập nhật khá hệ thống và đồng bộ hơn nhiều so với hai lần xuất bản trước đây (1980 và 1988) Tham gia dịch, hiệu đính, biên tập bộ Tiêu chuẩn này gồm các thành viên của VAPO (Bộ môn Cảng - Đường thuỷ, Trường đại học Xây dựng; Khoa Công trình thuỷ Trường Đại học Hàng hải; TEDI Port ; và một số hội viên cá nhân khác) Bộ Tiêu chuẩn dịch này được in thành 2 tập : Tập 1 : Gồm 4 phần: Phần 1. Khái quát; Phần 2. Các điều kiện thiết kế; Phần 3. Vật liệu; Phần 4. Các cấu kiện bê tông đúc sẵn. Tập 2: Gồm 7 phần: Phần 5. Nền móng; Phần 6. Luồng tàu và khu nước ; Phần 7. Công trình bảo vệ cảng ; Phần 8. Công trình bến; Phần 9. Các công trình khác trong Cảng; Phần 10. Bến chuyên dụng; Phần 11. Bến du thuyền.

Tiêu chuẩn

kỹ thuật

và chú giải

đối với các công trình cảng

ở Nhật Bản

hội cảng - đường thuỷ

và thềm lục địa Việt Nam

thềm lục địa việt nam

Hôị cảng - đường thuỷ - thềm lục địa Việt Nam

Tiêu chuẩn này được dịch từ bản tiếng Anh “Technical Standards and Commentaries for Port and Facilities in Japan” theo chương trình hợp tác giữa Hội cảng - Đường

thuỷ - Thềm lục địa Việt Nam (VAPO) với Viện Phát triển Ven biển Nước ngoài Nhật Bản (OCDI) và Hiệp hội Hợp tác Cảng Nước ngoài Nhật bản (JOPCA) trong thời gian 2002 -

2004

Lời giới thiệu

Tiêu chuẩn Kỹ thuật Công trình cảng Nhật Bản được dịch ra tiếng Việt là kết quả

của Chương trình hợp tác (từ tháng 5/2002 đến tháng 2/2004) giữa Hôi Cảng Đường thuỷ Thềm lục địa Việt Nam ( VAPO) với Hiệp hội Hợp tác Cảng Nước ngoài Nhật Bản (JOPCA)

-& Viện Phát triển Ven biển Nước ngoài Nhật Bản ( OCDI)

Bộ Tiêu chuẩn này dịch từ Technical Standards and Commentaries for Port and Habour Facilities in Japan - January, 2002, là bộ Tiêu chuẩn mới nhất, được bổ sung và

cập nhật khá hệ thống và đồng bộ hơn nhiều so với hai lần xuất bản trước đây (1980 và 1988) Tham gia dịch, hiệu đính, biên tập bộ Tiêu chuẩn này gồm các thành viên của VAPO

(Bộ môn Cảng - Đường thuỷ, Trường đại học Xây dựng; Khoa Công trình thuỷ Trường Đại học Hàng hải; TEDI Port ; và một số hội viên cá nhân khác)

Bộ Tiêu chuẩn dịch này được in thành 2 tập :

Chúng tôi hy vọng rằng Bộ Tiêu chuẩn này sẽ đáp ứng phần nào cho các chuyên gia

đang làm công tác tư vấn, xây dựng, nghiên cứu và giảng dạy ngành xây dựng Cảng - Đường thuỷ Việt Nam và là một trong những bước đi để Việt Nam sẽ có một bộ Tiêu chuẩn kỹ thuật

về Cảng - Đường thuỷ chính thức bằng song ngữ Việt - Anh phù hợp với trình độ khu vực và thế giới

Khát vọng lớn lao, nhưng khả năng về nhiều mặt rất hạn hẹp nên không thể không có sai sót trong dịch thuật, biên tập và in ấn Chúng tôi rất mong sự thông cảm và nhận được nhiều góp ý của độc giả

Hôi Cảng Đường thuỷ - Thềm lục địa Việt Nam xin chân thành cảm ơn:

- Sự giúp đỡ quí báu và có hiệu quả của JOPCA và OCDI

- Sự tham gia nhiệt tình của các cá nhân và tập thể trong việc dịch, hiệu đính, biên tập và

in ấn

Hà Nội, ngày 28 tháng 01 năm 2004

Hội Cảng - Đường thuỷ - Thềm lục địa Việt nam

Hội Cảng - Đường thuỷ - Thềm lục địa Việt Nam

Tiêu chuẩn này được dịch từ bản tiếng Anh “ Technical Standards and Commentaries for Port and Facilities in Japan” theo chương trình hợp

tác giữa Hội Cảng - Đường thuỷ - Thềm lục địa Việt Nam (VAPO) với Viện Phát triển Ven biển Nước ngoài Nhật Bản (OCDI) và Hiệp hôị Cảng Nước ngoài Nhật Bản (JOPCA) trong thời gian 2002 - 2004

Phần II Các điều kiện thiết kế

Chương 1 Đại cương II.1 Chương 2 Tàu II.4

2.1 Kích thước của tàu mục tiêu II.4 2.2 Các ngoại lực do tầu gây ra II.12 2.2.1 Tổng quát II.12 2.2.2 Cập bến II.12

[1] Năng lượng cập bến II.12 [2] Tốc độ cập bến II.14 [3] Hệ số lệch tâm II.17 [4] Hệ số khối lượng ảo II.18 2.2.3 Tàu neo buộc II.19

[1] Chuyển động của tàu neo buộc II.19 [2] Sóng tác động lên tàu II.20 [3] Lực gió tác động lên tầu II.21 [4] Lực dòng chảy tác động lên tàu II.22 [ 5 ] Đặc trưng tải trọng – biến dang của hệ thống neo tàu II.24 2.2.4 Lực kéo tác động lên một trụ neo hoặc bích neo II.24 Chương 3 Gió và áp lực gió II.27

3.1 Tổng quát II.27 3.2 Gió II.28 3.3 áp lực gió II.29 Chương 4 Sóng II.31

4.1 Tổng quát II.31 4.1.1 Phương pháp xác định sóng dùng trong thiết kế II.31 4.1.2 Sóng dùng trong thiết kế II.31 4.1.3 Tính chất của sóng II.33

[ 1] Tính chất cơ bản của sóng II.33 [ 2 ] Các tính chất thống kê của sóng II.37 [ 3 ] Phổ sóng II.38 4.2 Phương pháp xác định các điều kiện của sóng

dùng trong thiết kế II.42 4.2.1 Các nguyên tắc để xác định các sóng nước sâu

dùng trong thiết kế II.42 4.2.2 Phương thức để có các thông số của sóng tính toán II.43

ii

-4.3 Dự báo sóng II.43 4.3.1 Tổng quát II.43 4.3.2 Dự báo sóng trong vùng phá sinh II.44 4.3.3 Dự báo sóng dâng II.48 4.4 Quá trình thống kê các dữ liệ quan sát và sóng đã dự báo II.49 4.5 Sự biến dạng của sóng II.52 4.5.1 Tổng quát II.52 4.5.2 Khúc xạ của sóng II.52 4.5.3 Nhiễu xạ sóng II.56

[1] Nhiễu xạ II.56 [2] Kết hợp khúc xạ và nhiễu xạ II.73 4.5.4 Sự phản xạ của sóng II.74

[1] Tổng quát II.74 [2] Hệ số phản xạ II.76 [3] Biến dạng của sóng ở các góc lõm, gần đầu đê chắn

sóng và xung quanh các đê chắn sóng tách riêng II.77 4.5.5 Sóng vào cạn II.80 4.5.6 Sóng vỡ II.80 4.6 Sóng leo, sóng tràn và sự truyền sóng II.86 4.6.1 Sóng leo II.86 4.6.2 Sóng tràn II.90 4.6.3 Sự truyền sóng II.97 4.7 Sự điều chỉnh sóng và phách song II.98 4.7.1 Sự điều chỉnh sóng II.98 4.7.2 Phách sóng II.100 4.8 Sóng chu kỳ dài và sóng lừng II.100 4.9 Sóng trong bến cảng II.101 4.9.1 Yên tĩnh và xáo động II.101 4.9.2 Đánh giá độ yên tĩnh của bến cảng II.101 4.10 Sóng do tàu II.102 Chương 5 : Lực sóng II.108

5.1 Tổng quát II.108 5.2 Lực sóng tác động lên tường thẳng đứng II.108 5.2.1 Các vấn đề quan tâm chung II.108 5.2.2 Lực sóng của các sóng đứng và sóng đang vỡ II.109

[1] Lực sóng dưới đỉnh sóng II.109 [2] Lực sóng dưới chân sóng II.114 5.2.3 áp lực xung do các sóng đang vỡ II.115 5.2.4 Lực sóng lên tường thẳng đứng có phủ các khối bê tông

tiêu sóng II.108 5.2.5 ảnh hưởng của cách bố trí đê chắn sóng đến lực sóng II.119 5.2.6 ảnh hưởng của sự thay đổi đột ngột trong chiều sâu nước

tới lực sóng II.120 5.2.7 Lực sóng trên tường thẳng đứng gần bờ hoặc trên bãi II.121

[1] Lực sóng tại phía biển của đường bờ II.121 [2] Lực sóng tại phía hướng về đất liền của đường bờ II.121 5.2.8 Lực sóng lên một thùng chìm thẳng đứng hấp thụ sóng II.121 5.3 Khối lượng tảng đá bảo vệ và khối bê tông II.122 5.3.1 Đá bảo vệ trên mái dốc (Điều 48, Khoản 5 Thông báo) II.122 5.3.2 Khối bảo vệ trên lớp đệm móng của đê chắn sóng

hỗn hợp (Điều 48, khoản 5 Thông báo) II.129 5.4 Lực sóng tác động lên các cấu kiện hình trụ và

kết cấu riêng lẻ lớn II.131 5.4.1 Lực sóng lên cấu kiện hình trụ II.131

5.4.2 Lực sóng trên kết cấu lớn riêng lẻ II.134 5.5 Lực sóng tác động lên kết cấu nằm gần mực nước tĩnh II.135 5.5.1 Lực đẩy nổi tác động lên tấm nằm ngang

gần mực nước tĩnh II.135 Chương 6 Thuỷ triều và các mực nước khác thường II.140

6.1 Mực nước thiết kế (Điều 6 Thông báo) II.140 6.2 Thuỷ triều thiên văn II.141 6.3 Nước dâng do bão II.142 6.4 Sóng thần II.144 6.5 Sóng đứng II.147 6.6 Mực nước ngầm và hiện tượng thấm II.149 Chương 7 Dòng chảy và lực dòng chảy II.153

7.1 Tổng quát II.153 7.2 Lực dòng chảy tác động lên các cấu kiện và các kết cấu

ngập nước II.153 7.3 Khối lượng của đá bảo vệ và khối bê tông chống lại dòng chảy II.155 Chương 8 Ngoại lực tác động lên một vật nổi và chuyển động của nó Ii.157

8.1 Tổng quát II.157 8.2 Ngoại lực tác động lên vật nổi II.158 8.3 Chuyển động của vật nổi và lực neo II.161 Chương 9 Thuỷ lực cửa sông II.163

9.1 Tổng quát II.163 Chương 10 Dòng bùn cát ven bờ II.170

10.1 Tổng quát II.170 10.2 Xói chung quanh kết cấu II.179 10.3 Dự đoán biến dạng bãi biển II.182 Chương 11 Đất gốc II.186

11.1 Phương pháp xác định các điều kiện địa kỹ thuật II.186 11.1.1 Nguyên tắc II.186 11.1.2 Chọn phương pháp khảo sát địa chất II.187 11.1.3 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn II.187 11.2 Tính chất vật lý của đất II.187 11.2.1 Dung trọng của đất II.187 11.2.2 Phân loại đất II.188 11.2.3 Hệ số thấm của đất II.188 11.3 Tính chất cơ học của đất II.189 11.3.1 Hằng số đàn hồi II.189 11.3.2 Tính chất cố kết II.190 11.3.3 Tính chất cắt II.193 11.4 Góc ma sát trong theo giá trị N II.196 11.5 áp dụng các phương pháp thăm dò khác ngoài SPT II.197 11.6 Tính chất động lực của đất II.199 11.6.1 Môđun biến dạng động II.199 11.6.2 Tính chất cường độ động lực II.202

Chương 12 Động đất và lực động đất II.204

12.1 Tổng quát II.204 12.2 Sức bền động đất của các công trình trong cảng trong thiết kế II.205 12.3 Phương pháp hệ số động đất II.207 12.4 Hệ số động đất tính toán II.207 12.5 Phân tích phản ứng động đất II.215 12.6 Phương pháp biến dạng động đất II.218 Chương 13 Sự hoá lỏng II.221

- iv -

13.1 Tổng quát II.221 13.2 Dự đoán về hoá lỏng II.221 13.3 Các biện pháp chống hoá lỏng II.226 Chương 14 ỏp lực đất và áp lực nước II.227

14.1 áp lực đất II.227 14.2 áp lực đất trong các điều kiện bình thường II.227 14.2.1 áp lực đất của đất cát trong các điều kiện bình thường II.227 14.2.2 áp lực đất của đất dính trong các điều kiện bình thường II.229 14.3 áp lực đất trong động đất II.229 14.3.1 áp lực đất của đất cát trong động đất II.229 14.3.2 áp lực đất của đất dính trong động đất II.230 14.3.3 Hệ số động đất biểu kiến II.233 14.4 áp lực nước II.233 14.4.1 áp lực nước dư II.233 14.4.2 áp lực nước động lực trong động đất II.234 Chương 15 Tải trọng II.235

15.1 Tổng quát II.235 15.2 Trọng lượng bản thân và gia tải II.235 15.3 Tĩnh tải II.236 15.3.1 Tĩnh tải trong điều kiện thường II.236 15.3.2 Tĩnh tải trong động đất II.236 15.3.3 Tải trọng phân bố không đều II.236 15.3.4 Tải trọng tuyết II.236 15.4 Hoạt tải II.237

15.4.1 Hoạt tải xe lửa II.237 15.4.2 Tải trọng xe ôtô II.237 15.4.3 Tải trọng thiết bị bốc xếp hàng II.237 15.4.4 Hoạt tải vỉa hè II.237 Chương 16 Hệ số ma sát II.239

16.1 Tổng quát II.239

Phần III Vật liệu

Chương 1 Khái quát III.1

1.1 Chọn vật liệu III.1 1.2 Độ an toàn của các cấu kiện kết cấu III.1 Chương 2 Thép III.2

[2] Điện thế bảo vệ III.10

3.2 Cơ sở của thiết kế dựa trên phương pháp thiết kế

trạng thái giới hạn III.13 3.3 Thiết kế dựa trên phương pháp ứng suất cho phép III.16 3.4 Vật liệu bê tông III.17 3.5 Chất lượng và tính năng của bê tông III.18

3.6 Bê tông dưới nước III.20

Chương 4 Vật liệu Bitum III.21

4.1 Khái quát III.21

4.2 Tấm đệm atphan III.21

4.2.1 Khái quát III.21

5.1 Khái quát III.25 5.2 Đá hộc làm móng III.25 5.3 Vật liệu lấp III.26 5.4 Vật liệu làm nền dưới lớp mặt III.26 Chương 6 Gỗ III.27

6.1 Chất lượng gỗ III.27 6.1.1 Gỗ kết cấu III.27 6.1.2 Cọc gỗ III.27 6.2 ứng suất cho phép của gỗ III.27 6.2.1 Khái quát III.27 6.2.2 ứng suất cho phép của gỗ kết cấu III.27 6.3 Chất lượng gỗ dán III.27 6.3.1 ứng suất cho phép của gỗ dán III.27 6.4 Nối gỗ III.27 6.5 Bảo dưỡng gỗ III.27 Chương 7 Vật liệu khác III.28

7.1 Kim loại không phải là thép III.28 7.2 Chất dẻo và cao su III.28 7.3 Vật liệu phủ III.31 7.4 Vật liệu phun phụt III.32 7.4.1 Khái quát III.32 7.4.2 Tính chất của vật liệu phun phụt III.32 Chương 8 Các tài nguyên có thể sử dụng lại III.33

8.1 Khái quát III.33 8.2 Xỉ III.33 8.3 Tro than III.34 8.4 Bê tông nghiền III.35

1.4.1 Tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng IV.3 1.4.2 Các ngoại lực trong quá trình chế tạo IV.9 1.4.3 Ngoại lực trong quá trình hạ thuỷ và kéo nổi IV.9 1.4.4 Các ngoại lực trong quá trình lắp đặt IV.10 1.4.5 Các ngoại lực sau khi xây dựng IV.10

[1] Các tường ngoài IV.10 [2] Bản đáy IV.12 [3] Các tường ngăn và các bộ phận khác IV.13 1.5 Thiết kế các bộ phận IV.14 1.5.1 Tường ngoài IV.14 1.5.2 Tường ngăn IV.15 1.5.3 Bản đáy IV.15 1.5.4 Các phần khác IV.15 1.6 Thiết kế móc cẩu IV.15 Chương 2 Khối hình L IV.16

2.1 Khái quát IV.17

2.2 Xác định kích thước IV.15

2.3 Tải trọng tác động lên các bộ phận IV.17 2.3.1 Khái quát IV.17 2.3.2 áp lực đất IV.19 2.3.3 Tải trọng quy đổi cho tính toán thiết kế IV.19 2.4 Thiết kế các bộ phận IV.20 2.4.1 Tường trước IV.20 2.4.2 Đế tường IV.21 2.4.3 Bản đáy IV.21 2.4.4 Bản chống IV.22 2.5 Thiết kế móc cẩu cho cẩu lắp bằng cần trục IV.22 Chương 3 Khối rỗng IV.23

3.1 Khái quát IV.23 3.2 Xác định kích thước IV.23 3.2.1 Hình dạng các khối thùng rỗng IV.23 3.2.2 Xác định các kích thước IV.24 3.3 Tải trọng tác động trên khối thùng rỗng IV.24 3.3.1 Khái quát IV.24 3.3.2 áp lực đất lấp và áp lực nước dư IV.25 3.3.3 Qui đổi tải trọng để tính toán thiết kế IV.26 3.4 Thiết kế các bộ phận IV.26 3.4.1 Khối thùng rỗng hình chữ nhật IV.26 3.4.2 Các dạng khác của khối thùng rỗng IV.27 Chương 4 Thùng chìm hấp thụ sóng dạng tường đứng IV.30

4.1 Khái quát IV.30 4.2 Ngoại lực tác dụng lên các bộ phận IV.30 4.3 Thiết kế các bộ phận IV.32

Chương 5 Thùng chìm liên hợp IV.33

5.1 Khái quát IV.33 5.2 Xác định các kích thước IV.34 5.3 Ngoại tải thiết kế IV.34 5.4 Thiết kế các bộ phận IV.34 5.4.1 Lực trên mặt cắt ngang IV.34 5.4.2 Thiết kế các bản hỗn hợp IV.34 5.4.3 Thiết kế các cấu kiện BTCT IV.34 5.4.4 Thiết kế vách ngăn IV.34 5.4.5 Thiết kế các góc và khớp nối IV.35 5.4.6 An toàn chống phá huỷ mỏi IV.35 5.5 Kiểm soát sự ăn mòn IV.35

PhÇn I Kh¸i qu¸t

- I.1 -

Phần I Khái quát

Chương 1 Các qui tắc chung

1.1 Phạm vi áp dụng

Việc xây dựng, cải tạo và duy tu các công trình cảng và bến tàu phải tuân thủ hai văn kiện sau

đây: Pháp lệnh quy định các Tiêu chuẩn kỹ thuật đối với các công trình cảng và bến tầu

(Pháp lệnh của Bộ vận tải số 30,1974; sau đây để đơn giản sẽ gọi là Pháp lệnh) và Thông báo quy

định Chi tiết các tiêu chuẩn kỹ thuật đối với các công trình cảng và bến tầu (Thông báo của

Bộ vận tải số 181,1999; sau đây đơn giản gọi là Thông báo), hai văn kiện này đều phù hợp với

Điều 56-2 của “Luật về cảng và bến tầu”

[Chú giải]

(1) Pháp lệnh và Thông báo (sau đây gọi chung là Các tiêu chuẩn kỹ thuật) không áp dụng cho các công trình cảng

và bến tầu quy định trong Điều 2 của “Luật về cảng và bến tầu”, mà áp dụng cho các công trình cảng và bến

tầu quy định trong Điều 19 của Quy định bổ sung Luật về cảng và bến tầu Vì vậy Các tiêu chuẩn kỹ thuật

cũng áp dụng cho các công trình như luồng tầu, vũng tầu, công trình bảo vệ và công trình neo đậu của các bến

và cảng tư nhân, xây dựng ngoài các khu vực cảng hợp pháp

(2) Vì Các tiêu chuẩn kỹ thuật bao hàm một phạm vi rộng các công trình, nên có các trường hợp mà các hạng mục

ghi trong Các tiêu chuẩn kỹ thuật có thể không thích hợp cho việc quy hoạch thiết kế, thi công, duy tu hoặc sửa

chữa một kết cấu đơn lẻ đặc biệt nào đó của một cảng hoặc bến Cũng có khả năng trong tương lai sẽ bổ sung các hạng mục mới phù hợp với việc phát triển kỹ thuật hoặc đổi mới Với các vấn đề không có quy định trong

Các tiêu chuẩn kỹ thuật, có thể chấp nhận các phương pháp thích hợp ngoài các phương pháp đã nêu trong Các tiêu chuẩn kỹ thuật, sau khi đã khẳng định độ an toàn của một kết cấu đã sử dụng các phương pháp đó, ví như

thí nghiệm mô hình hoặc các tính toán đáng tin cậy (tuân theo các hạng mục chỉnh của Bộ tiêu chuẩn kỹ thuật)

(3) Hình C.1.1.1 cho thấy cơ cấu luật pháp của Bộ tiêu chuẩn kỹ thuật

Sắc lệnh cảng và bến tầu Quy định bổ sung Luật Các điều khoản bổ sung

công trình cảng và bến tàu) (Quy định các công trình (Quy định các công trình

thuộc phạm vi điều chỉnh ngoài phạm vi điều chỉnh

Các tiêu chuẩn kỹ thuật Pháp lệnh của Bộ

Thông báo

(4) Tài liệu này nhằm giúp đỡ những ai quan tâm đến việc lý giải đúng đắn về Các tiêu chuẩn kỹ thuật và làm cho

việc áp dụng Sắc lệnh và thông báo được dễ dàng Tài liệu này được lập theo các hạng mục chính, kèm theo các

tài liệu tham khảo để Chú giải và hướng dẫn kỹ thuật bổ sung cho các hạng mục chính Phần văn bản viết chữ

to là các hạng mục chính miêu tả các phần của Thông báo và các hạng mục cơ bản phải tuân thủ, đối với các hạng mục liên quan đến thông báo Các mục ghi là Chú giải chủ yếu cung cấp xuất xứ của thông báo.v.v Các

mục ghi là Chú thích kỹ thuật cung cấp các phương pháp điều tra nghiên cứu hoặc các tiêu chuẩn có giá trị

tham khảo khi tiến hành các công việc thiết kế, các ví dụ đặc trưng về kết cấu hoặc các tài liệu có liên quan khác

(5) Các phương pháp thiết kế có thể được phân loại rộng rãi theo các phương pháp sử dụng hệ số an toàn và các phương pháp sử dụng các bảng liệt kê dựa trên lý thuyết xác suất tuỳ theo các đánh giá độ an toàn của kết cấu Một hệ số an toàn không phải là một chỉ số đại diện cho mức độ an toàn một cách định lượng Đúng hơn,

nó được xác định thông qua kinh nghiệm để bù trừ vào mức độ không đáng tin cậy của hàng loạt các nhân tố Trong tài liệu này, các hệ số an toàn cho các giá trị đã được kinh nghiệm cho thấy đủ an toàn trong các điều kiện

Hình C.1.1.1 Cơ cấu pháp luật của Bộ tiêu chuẩn kỹ thuật đối với

công trình cảng và bến tầu

- I.2 -

tiêu chuẩn Tuỳ theo trường hợp, có thể chấp nhận hạ thấp giá trị của hệ số an toàn, nhưng khi đó cần phải quyết

định theo một cách xét đoán thận trọng dựa trên một lập luận vững chắc

Trong trường hợp sự phân bố theo xác suất các tải trọng và cường độ kết cấu có thể ước lượng gần đúng một cách thích hợp, có thể sử dụng phương pháp thiết kế theo độ tin cậy Không giống như phần lớn các phương pháp thiết kế truyền thống trong đó sử dụng các hệ thống an toàn, phương pháp thiết kế theo độ tin cậy cho ta khả năng có thể biết được một cách định lượng khả năng xảy ra tình trạng phá hoại của kết cấu, và do đó ta có thể giữ cho khả năng xảy ra đó ở dưới một giá trị cho phép nào đó Với phương pháp thiết kế theo độ tin cậy, việc thiết kế được thực hiện bằng cách sử dụng một phần các hệ số an toàn và các chỉ số tin cậy Về mặt hình thức phương pháp thiết kế theo trạng thái giới hạn có thể được xếp vào một dạng thiết kế theo độ tin cậy

1.2 Các định nghĩa

Các thuật ngữ dùng trong Thông báo là dựa trên thuật ngữ của Pháp lệnh; ngoài ra, nghĩa của

các thuật ngữ dưới đây như đã quy định trong Pháp lệnh hoằc Thông báo được hiểu như sau

(1) Các vật nguy hiểm: Thuật ngữ này chỉ các vật được chỉ định trong Thông báo là “Các loại

hàng hoá nguy hiểm” đối với bản Bổ sung các quy tắc về cảng (Thông báo của bộ Vận tải

số 547,1979 )

(2) Cao độ chuẩn cho công tác thi công: là cao độ mực nước chuẩn khi xây dựng, cải tạo hoăc duy tu các công trình cảng và bến tầu và bằng cao độ chuẩn hải đồ (Đặc biệt mực chuẩn hải

đồ mà độ cao được xác định dựa trên các quy định của Điều 9(8) của “Luật về các công tác

thuỷ văn” (Luật số 102, 1950) Tuy nhiên, trường hợp các công trình cảng và bến tàu trong các hồ và sông ở đấy ảnh hưởng thuỷ triều nhỏ, để đảm bảo việc sử dụng an toàn cảng hoặc bến tầu đó, cao độ chuẩn cho thi công sẽ được xác định trong khi xem xét các trường hợp cao

độ nước thấp nhất có thể xảy ra trong mùa khô

[Chú giải]

Ngoài các thuật ngữ định nghĩa trên đây, các thuật ngữ dưới đây có các nghĩa như sau:

1 Tầu siêu lớn: tầu có trọng tải từ 100.000T trở lên, trừ trường hợp tầu LPG và tầu LNG, khi đó trọng tải

Cùng vói các quy định trong Luật về đo lường (Luật số 51, 20 tháng năm 1992), nhằm mục đích để cho việc

chuyển đổi sang các đơn vị đo lường SI được thuận lợi, Bộ Nông lâm ngư nghiệp, Bộ vận tải và Bộ xây dựng đã quyết định sử dụng các đơn vị của Hệ đơn vị đo lường Quốc tế trong các đồ án công trình công cộng của các bộ đó

từ tháng 4 năm 1999

(1) Cao độ chuẩn hải đồ

Cao độ chuẩn hải đồ là cao độ thấp hơn cao độ nước biển trung bình một lượng bằng hoặc xấp xỉ bằng tổng các biên độ của 4 thành phần triều cường (M2, S2, K1 và O1) có được bằng cách phân tích hàm điều hoà các số liệu triều quan sát được ở đây M2 là con triều chính của bán nhật triều theo mặt trời, K1 là nhật triều theo mặt trăng Cần nhớ rằng các độ cao của các mốc trên các hải đảo và đất liền cho trên các hải đồ là độ cao trên mực nưóc biển trung bình trong thời kỳ lâu dài của độ cao hàng giờ của mặt biển tại vị trí nghiên cứu (Tuy nhiên, trường hợp thời kỳ quan sát ngắn, cần phải hiệu chỉnh đối với các dao động theo mùa khi quyết định độ cao mực nước biển trung bình) Độ chênh chiều cao giữa cao độ chuẩn hải đồ và cao độ nước biển trung bình được gọi là Zo.

(2) Chuẩn hải đồ quôc tế

Tổ chức thuỷ văn quốc tế (IHO – Inaernational Hydrographic Organization) đã quyết định chấp nhận cao độ thuỷ triều thiên văn thấp nhất (LAT – Lowest Astronomical Tide) là mức chuẩn hải đồ quốc tế và đã gửi một khuyến cáo về vấn đề này tới các Cục thuỷ văn ở nhiều nước khác nhau trên khắp thế giới vào tháng 6 năm

1997 Cao độ LAT được xác định là mực nước biển thấp nhất, có nghĩa là giả định xảy ra khi có sự kết hợp của các điều kiện thời tiết trung bình và các điều kiện hải văn đại thể có thể hình dung được Trong thực tế, các cao

độ thuỷ triều trong ít nhất 19 năm được tính toán bằng cách sử dụng các hằng số điều hoà có được từ các quan sát có giá trị ít nhất 1 năm, và từ đó cao độ mực nước thấp nhất đươc lấy là cao độ LAT

Tuy nhiên, trong trường hợp của Nhật Bản, cao độ mức nước chuẩn hải đồ có được bằng cách sử dụng phương pháp cũ miêu tả trong mục (1) trên đây (ước tính gần đúng cao độ mực nước thấp nhất) sẽ không có sự chuyển tiếp sang LAT trong tương lai gần ở Nhật Bản Nhưng dự định sẽ đáp ứng khuyến cáo của tổ chức IHO bằng cách nêu rõ độ chênh giữa LAT và cao độ chuẩn hải đồ trong các bảng thuỷ triều do Cục thuỷ văn của Chi nhánh an toàn hàng hải, Bộ đất đai, Hạ tầng cơ sở và Vận tải Nhật Bản

- I.5 -

Chương 3 Duy tu

Để duy trì các chức năng của các công trình cảng và bến ở mức độ phục vụ như ý và để ngăn ngừa sự xuống cấp về mức độ an toàn của các công trình đó, phải thực hiện các công việc duy tu toàn diện bao gồm việc kiểm tra, đánh giá, sửa chữa v.v phù hợp với các đặc tính riêng của cảng

và bến

[Chú giải]

(1) Việc duy tu là một hệ thống hàng loạt các công việc liên kết với nhau liên quan đến việc phát hiện có hiệu quả các sự thay đổi trong trạng thái khả năng phục vụ của công trình và việc thực hiện các biện pháp có hiệu quả như việc đánh giá hợp lý, sửa chữa và gia cường

(2) Các công trình cảng và bến nói chung phải phục vụ được lâu dài, trong thời gian đó các chức năng của các công trình phải được duy trì, do đó, điều chủ yếu không chỉ là xem xét một cách thích đáng khi bắt đầu thiết kế các kết cấu có liên quan, mà còn phải tiến hành công việc duy tu một cách thích hợp sau khi các công trình đã đi vào phục vụ

(3) Phải ghi giữ lại theo một mẫu lưu trữ toàn bộ các dữ liệu liên quan đến viêc duy tu (Cụ thể là kiểm tra, đánh giá, sửa chữa, gia cố v.v ) Các dữ liệu duy tu lưu gĩư một cách có hệ thống là các thông tin cơ bản để tiến hành việc đánh giá một cách thích đáng mức độ vững chắc của các công trình,và thực hiện công việc duy tu và sửa chữa chúng Đồng thời các dữ liệu duy tu cũng có ích cho việc chọn biện pháp ngăn ngừa sự xuống cấp của công trình một cách tổng thể và khi nghiên cứu khả năng giảm chi phí trong thời gian phục vụ của công trình

(4) Khi thiết kế một kết cấu, cần xem xét nghiêm túc đến hệ thống duy tu sau này và chọn lựa loại kết cấu và vật liệu sử dụng để cho việc duy tu sau này được dễ dàng, và thể hiện việc này trong thiết kế chi tiết

[Chú thích kỹ thuật]

(1) Khái niệm về các thuật ngữ liên quan đến việc duy tu như sau:

Duy tu

Kiểm tra Các hoạt động điều tra nghiên cứu tình trạng kết cấu, tình

huống liên quan đến việc hư hỏng và mức độ chức năng còn lại, cùng với công việc quản lý có liên quan; chủ yếu là công tác kiểm tra dịnh kỳ và kiểm tra đặc biệt

Đánh giá Đánh giá mức độ hoàn hảo dựa trên các kết quả kiểm tra, duy

tu và phán đoán sự cần thiết phải sửa chữa v.v

Duy tu Các hoạt động phải tiến hành nhằm ngăn chặn một kết cấu bị

hư hỏng và duy trì chức năng của nó ở mức độ có thể chấp nhận được

Sửa chữa, gia cố Các hoạt động đối với một kết cấu đã bị hư hỏng hoặc chức năng của nó đã bị suy giảm để tôn tạo lại kết cấu đó hoặc hồi

phục lại chức năng của nó

(2) Về cách thức duy tu, nên lập một kế hoạch duy tu cho mỗi kết cấu có xem xét đến các yếu tố như hình dạng kết cấu, xu hướng hư hỏng, và mức độ quan trọng, từ đó thực thi công tác duy tu theo kế hoạch đã lập

(3) Về các vấn đề cơ bản và thông thường liên quan đến việc duy tu, xem “Sổ tay duy tu và sửa chữa các kết cấu ở cảng và bến tàu

PhÇn II C¸c ®iÒu kiÖn thiÕt kÕ

- II.1 -

Phần II Các điều kiện thiết kế

Chương 1: Đại cương

Khi thiết kế cảng và bến tầu, phải lựa chọn các điều kiện thiiết kế từ các hạng mục nêu dưới đây,

có xét đến các điều kiện tự nhiên, các điều kiện khai thác và thi công, các đặc thù của vật liệu, các tác động của môi trường và các yêu cầu của xã hội đối với công trình:

(1) Kích cỡ tầu

(2) Ngoại lực do tầu gây ra

(3) Gió và áp lực gió

(4) Sóng và lực sóng

(5) Thuỷ triều và các mực nước biển bất thường

(6) Dòng chảy và lực của dòng chảy

(7) Ngoại lực tác động lên các kết cấu nổi và chuyển động của chúng

(8) Thuỷ lực học cửa sông và dòng chảy ven bờ

kế phải được xác định chính xác dựa trên sự hiểu biết đầy đủ về các phương pháp và kết quả của các công việc điều tra nghiên cứu và thực nghiệm Trường hợp đối với các kết cấu tạm thời, các điều kiện thiết kế có thể được xác định

có xem xét đến tuổi thọ dài ngắn của chúng

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Khi thiết kế các công trình cảng và bến, cần xem xét các vấn đề sau:

(a) Chức năng của công trình

Vì các công trình thường đa chức năng, phải thận trọng sao cho mọi chức năng của công trình phải

được khai thác hoàn hảo

(b) Tầm quan trọng của công trình

Phải xem xét mức độ quan trọng của công trình để khi thiết kế công trình có quan tâm thích đáng đến mức độ an toàn và các mối quan hệ rộng rãi về kinh tế Các tiêu chuẩn thiết kế bị ảnh hưởng bởi tầm quan trọng của công trình là các tiêu chuẩn về điều kiện môi trường, hệ số động đất tính toán, tuổi thọ, tải trọng, hệ số an toàn v.v Khi xác định tầm quan trọng của công trình, phải xét đến các tiêu chuẩn sau đây:

• ảnh hưởng đến cuộc sống con người và và công trình chung quanh khi công trình bị hư hỏng

• Tác động đến xã hội và nền kinh tế nếu công trình bị hư hỏng

• Tác động đến các công trình khác nếu công trình bị hư hỏng

- II.2 -

• Khả năng thay thế công trình

(c) Tuổi thọ

Phải xem xét đến tuổi thọ khi xác định kết cấu và vật liệu làm công trình và cả khi xác đính sự cần thiết

và quy mô cải tạo công trình Tuổi thọ phải xác định bằng cách xem xét các vấn đề sau đây:

• Chức năng khai thác của công trình

Số năm trước khi công trình không thể sử dụng được nữa do sự xuất hiện các vấn đề có liên quan

đến chức năng của công trình, ví dụ chiều sâu nước của một vùng neo tàu trở thành không đủ do kích cỡ tàu tăng lên

• Quan điểm kinh tế của công trình

Số năm cho tới khi không thể cạnh tranh về kinh tế với các công trình khác mới hơn (trừ khi thực hiện một số cải tiến nào đó)

• Chức năng xã hội của công trình

Số năm cho tới khi các chức năng chủ yếu của công trình trở nên không cấn thiết nữa hoặc tới khi công trình cần đến các chức năng khác do việc quy hoạch cảng mới v.v

• Các tính chất vật thể của công trình

Số năm cho tới khi không thể duy trì được cường độ của vật liệu tạo thành kết cấu ở mức độ quy

định do các quá trình như vật liệu bị ăn mòn hoặc bị phong hoá

(d) Xác suất ngẫu nhiên

Xác suất ngẫu nhiên có quan hệ gần gũi với tuổi thọ Xác suất ngẫu nhiên E1 có được theo phương trình (1.1.1) 1)

trong đó :

L1: tuổi thọ

T1: chu kỳ lặp

(e) Điều kiện môi trường

Không chỉ các điều kiện về sóng, động đất, địa hình và đất cát có ảnh hưởng trực tiếp đến việc thiết kế công trình, mà cả chất lượng nước, vật liệu đáy, đời sống động vật và thực vật, điều kiện khí quyển và mực nước biển dâng lên do trái đất nóng lên cũng phải xem xét đến

(f) Vật liệu

Cần xét đến các ngoại lực, sự hư hại, tuổi thọ, loại kết cấu, công tác thi công, chi phí và ảnh hưởng của môi trường và cảnh quan khi lựa chọn vật liệu Điều quan trọng nhất là phải đảm bảo chất lượng yêu cầu Trong các năm gần đây, ngoài các vật liệu có tính truyền thống, đã bắt đầu sử dụng các vật liệu mới như thép không gỉ, ti tan và cao su mới và các vật liệu tái sinh như xỉ, tro than vá bùn nạo vét được (g) Phương pháp thi công

Để việc thiết kế được hợp lý, cần phải xem xét đến phương pháp thi công

(j) Chi phí xây dựng v v

Chi phí xây dựng bao gồm chi phí đầu tư ban đầu và chi phí duy trì Tất cả các chi phí này phải xét đến khi thiêt kế và thi công Khi đó, cần phải xét đến việc đưa công trình vào sử dụng sớm và đảm bảo việc thu hồi vốn nhanh Cũng có phương pháp thiết kế để cho công trình đưa vào sử dụng từng bước một khi

II.4

-Chương 2 Tàu

2.1 Kích thước của tàu mục tiêu (Điều 21 Thông báo)

Các kích thước chính của tàu mục tiêu phải được xác định theo phương pháp sau đây: (1) Trường hợp tàu mục tiêu đã được xác định, dùng các kích thước chính của tàu đó (2) Trường hợp không thể xác định được tàu mục tiêu, dùng các kích thước chính thích hợp xác định bằng phương pháp thống kê (Chú thích kỹ thuật)

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Điều 1 khoản 2 của Pháp lệnh quy đinh “tàu mục tiêu” là tàu có trọng tải tổng cộng lớn nhất trong số các tàu dự kiến sử dụng các công trình cảng và bến đang xem xét Theo đó, trưòng hợp tàu mục tiêu đã xác định được, sử dụng các kích thước chính của tàu đó

(2) Trường hợp không xác định được tàu mục tiêu, như trường hợp công trình cảng và bến dùng cho công cộng, các kích thước chính của tàu mục tiêu có thể xác định theo Bảng T.2.1.1, trong bảng này trọng tải tàu (thường là trọng tải bì hoăc trọng tải hàng) được sử dụng như những chỉ số đại diện

(3) Bảng T.2.1.1 liệt kê các “kích thước chính của tàu trong trưòng hợp tàu mục tiêu không thể xác định

được” theo mức độ trọng tải Các giá trị này có được bằng các phương pháp như phân tích thống kê 1),2),

và chúng đại diện chủ yếu cho 75% các giá trị của các tầu cho mỗi loại trọng tải Do đó, với mỗi loại trọng tải, sẽ có một số tầu có các kích thước chính vượt quá các giá trị trong bảng Cũng có các tàu có trọng tải lớn hơn trọng tải của tàu mục tiêu ghi trong bảng, nhưng lại có kích thước nhỏ hơn kích thước của tàu mục tiêu

(4) Bảng T.2.1.1 có được là do sử dụng các số liệu của “Tin tức Hàng hải của Lloyd tháng 6/ 95” và

“Nihon Senpaku Meisaisho” (Danh mục chi tiết các tàu Nhật bản , 1995) Định nghĩa các kích thước chính của tàu, xem trong Bảng T.2.1.1

(5) Vì các kích thước chính của các phà đường dài chạy quá 300 km có xu hướng mang những đặc điểm khác với các phà chạy đường gần và trung bình, nên các kích thước chính được ghi riêng cho “phà

đường xa” và “phà đường gần và trung bình”

(6) Vì các kích thước chính của tàu khách Nhật có xu hướng mang những đặc điểm khác với các tàu khách ngoại quốc, các kích thước chính được ghi riêng cho “Tàu khách Nhật” và tàu khách ngoại quốc” (7) Chiều cao cột thay đổi đáng kể ngay đối với các tàu cùng loại và cùng trọng tải, do đó khi thiết kế các công trình như cầu vượt qua các tuyến hàng hải, cần phải khảo sát về chiều cao cột của tàu mục tiêu (8) Trường hợp tàu mục tiêu được biết là một tàu hàng nhỏ, nhưng lại không thể xác định một cách chính xác kích thước của tàu, các kích thước chính của tàu hàng nhỏ có thể xác định theo Bảng T.2.1.2 Các

giá trị của Bảng T.2.1.2 cũng có được bằng cách sử dụng cách thức như với Bảng T.2.1.1, nhưng với

tàu hàng nhỏ, có các biến động lớn về kích thước chính nên phải đặc biệt cẩn thận khi dùng Bảng T.2.1.2

(10) Để cho nhất quán, phương trình (2.1.1) cho mối quan hệ giữa trọng tải hàng (DWT) và trọng tải bì (GT) đối với các loại tàu sử dụng trọng tải hàng làm chỉ số đại diện 1) Với mỗi loại tàu, có thể sử dụng phương trình nếu trọng tải nằm trong phạm vi cho trong Bảng T.2.1.1

(11) Các bảng từ T.2.1.3 đến T.2.1.6 liệt kê sự phân bố theo tần số các kích thước chính của các tàu hàng bách hoá,

tàu hàng rời, tàu hàng container, và tàu dầu, chúng được phòng thí nghiêm các hệ thống của Viên nghiên cứu

Cảng và bến (PHRI – Port and Harbour Research Institute) phân tích theo các dữ liệu lấy từ bản “Tin tức hàng (12) hải Lloyd tháng 6 /1998”

Bảng T-2.1.1 Các kích thước chính của tàu trong trường hợp tàu mục tiêu không thể định dạng

(MNTN)

(MNTN)

Chiều dài giữa hai trụ

Hình T-2.1.1 Định nghĩa các kích thước chính của tàu

II.6

-1 Tµu hµng

2 Tµu chë container

Träng t¶i (DWT) Tæng chiÒu dµi (m) BÒ réng (m) Mín ®Çy hµng (m)

Träng t¶i (DWT) Tæng chiÒu dµi (m) BÒ réng (m) Mín ®Çy hµng (m)

3 Phµ

Träng t¶i (DWT) Tæng chiÒu dµi (m) BÒ réng (m) Mín ®Çy hµng (m)

3-A Phµ ®­êng gÇn vµ trung b×nh (cù ly nhá h¬n 300km)

II.8

7 Tàu dầu

Bảng T-2.1.2 Kích thước chính của tàu hàng nhỏ

Bảng T-2.1.3 Phân bổ tần suât các kích thước chính của tàu hàng bách hoá

(a) DWT – Tổng chiều dài

(b) DWT – Bề rộng

(c) DWT – Mớn đầy hàng

Không rõ Không rõ

Không rõ

Không rõ

Không rõ Không rõ

Tổng

Tổng

Tổng

Bảng T-2.1.4 Phân bổ tần suất các kích thước chính của tàu chở hàng rời

II.10

-Bảng T-2.1.5 Phân bố tần suất các kích thước chủ yếu của tàu chở container

(a) DWT Tổng chiều dài

(b) DWT Bề rộng

(c) DWT Mớn đầy hàng

Không rõ Không rõ

Không rõ Không rõ

Không rõ Không rõ

Tổng

Tổng

Tổng

II.11

-Bảng T-2.1.6 Phân bố tần suất các kích thước chính của tàu dầu

(a) DWT Tổng chiều dài

(b) DWT Bề rộng

Không rõ Không rõ

Không rõ Không rõ

Tổng

Tổng

(c) DWT Mớn đầy hàng

II.12

-2.2 Các ngoại lực do tầu gây ra

2.2.1 Tổng quát

Các ngoại lực tác động lên các công trình neo đậu khi một tàu cập bến hoặc neo đậu được xác

định bằng cách sử dụng một phương pháp thích hợp, có xét đến kích thước của tàu mục tiêu, phương pháp cập bến và tốc độ cập bến, kết cấu của công trình neo tàu, phương pháp neo buộc và các tính chất của hệ thống neo, cùng với ảnh hưởng của gió, sóng và dòng thuỷ triều

[Chú giải]

(1) Phải xét đến các tải trọng tác động lên các công trình neo đậu dưới đây khi một tàu cập bến hoặc neo

đậu:

(a) Tải trọng do tàu cập bến

(b) Tải trọng do các chuyển động của một tàu đã neo buộc

Khi thiết kế công trình neo tàu, trước hết phải xét đến lực cập bến, sau đó là các lực xung kích và lực kéo lên công trình neo buộc do các chuyển động của tàu đã neo, các chuyển động này do lực sóng, lực gió và dòng chảy gây ra Đặc biệt, trong trường hợp công trình neo buộc trong các cảng và bến đối mặt với biền khơi dự đoán sẽ có các con sóng chu kỳ dài, các công trình nằm ngoài biển khơi hoặc các lối vào bến như các bến ngoài khơi, và các công trình neo buộc trong các bến ở đó các tầu tìm chỗ trú ẩn khi có bão, ảnh hưởng của lực sóng tác động lên tàu là lớn, do đó phải xét đoán nghiêm túc đến lực sóng

(2) Như một quy tắc chung, các lực cập bến tác động lên công trình neo buộc phải được tính toán dựa trên năng lượng cập bến của tàu và sử dụng các đường đặc trưng tải trọng - độ võng của các thanh chống va (3) Như một quy tắc chung, các lực kéo và lực xung kích do các chuyển động của một tàu đã neo gây ra phải tính đựoc bằng cách làm mô hình số các chuyển động của tàu có xét đến lực tác động lên tàu, lực gió, lực dòng chảy, và đặc trưng tải trọng - độ võng của hệ thống neo

2.2.2 Cập bến

[1] Năng lượng cập bến (Điều 32, Khoản 1 Thông báo)

Ngoại lực gây ra do một tàu cập bến được tính theo phương trình sau đây:

Ce : hệ số lệch tâm

Cm : hệ số khối lượng ảo

Cs : hệ số độ mềm (giá trị tiêu chuẩn là 1,0)

Cc : hệ số hình thể của bến (giá trị tiêu chuẩn là 1,0)

[Chú giải]

Ngoài phương pháp động năng nói trên, cũng có các phương pháp khác để ước tính năng lượng cập bến của tàu: ví

dụ, phương pháp thống kê, phương pháp sử dụng các thí nghiệm mô hình thuỷ lực, và phương pháp sử dụng mô hình

động chất lỏng 3) Tuy nhiên, với các phương pháp này, các dữ liệu cần thiết cho việc thiết kế không đầy đủ và các giá trị của các hằng số sử dụng trong tính toán có thể chưa được hiểu biết đầy đủ Vì vậy thường sử dụng phương pháp động năng

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Nếu giả định một con tàu khi cập bến chỉ chuyển động theo hướng ngang sườn, động năng E s bằng (M s V 2 )/2

Tuy nhiên, khi một tàu cập vào một cọc buộc tàu, một tường bến hoặc một dầm cập tàu có trang bị các thanh chống va, năng lượng bị các thanh chống va hấp thụ (nghĩa là năng lượng cập tàu Ef của tàu) sẽ là E s x f có xét

đến các nhân tố ảnh hưởng khác nhau, f= C e C m C s C c

(2) Khối lượng của tàu M s lấy bằng trọng tải choán chỗ (DT) của tàu mục tiêu Trường hợp không thể xác định

được tàu mục tiêu có thể sử dụng phương trình (2.2.2) 1) để có quan hệ giữa trọng tải hàng (DWT) hoặc trọng tải bì (GT) và trọng tải choán chỗ (DT)

Tàu hàng (dưới 10.000 DWT): log(DT) = 0,550 + 0,899 log(DWT)

Tàu hàng (10.000 DWT hoặc hơn):log(DT)= 0,511 + 0,913 log(DWT)

Tàu container: log(DT)= 0,365 + 0,953 log(DWT)

Phà (đường xa): log(DT)= 1,388 + 0,683 log(GT)

Phà (đường gần và trung bình): log(DT)= 0,506 + 0,904 log(GT) (2.2.2)

Tàu cho xe lên xuống được: log(DT)= 0,657 + 0,909 log(DWT)

Tàu khách (Nhật): log(DT)= 0,026 + 0,981 log(GT)

Tàu khách (ngoại quốc): log(DT)= 0,341 + 0,891 log(GT)

Tàu chở ô tô: log(DT)= 1,915 + 0,588 log(GT)

(4) Khi một tàu cập bến, lượng nước nằm giữa tàu và công trình neo đậu không thoát ra được và tác động như có một cái đệm đặt ở khoảng cách đó Do đó, năng lượng mà thanh chống va phải hấp thụ sẽ giảm

đi ảnh hưởng này được xét đến khi xác định hệ số hình thể C c của bến ảnh hưởng này phụ thuộc vào các vấn đề như góc cập bến, hình dạng vỏ tàu, khoảng trống dưới sống tàu, và tốc độ cập bến, nhưng việc nghiên cứu này chưa nhiều

[2] Tốc độ cập bến

Tốc độ cập bến của một tàu phải xác định dựa trên sự đo đạc tại chỗ hoặc số liệu đã có của các lần đo đạc tương tự, có xét đến loại tàu mục tiêu, mức độ chất tải của tàu, vị trí và kết cấu của công trình neo buộc, các điều kiện thời tiết và hải dương học, và khả năng có hoặc không có tàu lai dắt và kích thước của chúng

II.14

-[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Quan sát cách mà một tàu hàng lớn và tàu dầu lớn cập bến, ta thấy các tàu đó tạm thời dừng lại, tàu nằm song song với tường bến ở một khoảng cách nào đó Sau đó, chúng được các tàu lai đẩy nhẹ vào cho tới khi chúng tiếp xúc với bến Khi có cơn gió mạnh thổi vào bến, các tàu này có thể cập vào bến trong khi thực sự chúng bị các tàu lai kéo ra Khi chấp nhận phương pháp cập bến này, thông thường vận tốc cập bến có thể lấy bằng 10 – 15 cm/s dựa theo các ví dụ thiết kế trước đây

(2) Các tàu đặc biệt như phà, tàu cho xe chạy lên chạy xuống được, và các tàu hàng nhỏ cập bến bằng năng lượng của bản thân mà không cần đến tàu lai Nếu có một cầu dốc ở mũi hoặc đuôi tàu, tàu có thể đứng vuông góc với bến Trong các trường hợp này, có thể sử dụng một phương pháp cập bến khác phương pháp dùng cho các tàu lớn hơn mô tả trong (1) Khi đó cần xác định cẩn thận tốc độ cập bến dựa vào các giá trị đo thực tế, chú ý đến loại phương pháp cập bến sử dụng cho tàu mục tiêu

(3) Hình T.2.2.1 cho quan hệ giữa các điều kiện thao tác tàu và tốc độ cập bến theo cỡ tàu 4) , hình này

được lập ra dựa trên các số liệu thu thập được qua kinh nghiệm Hình này cho thấy tàu càng lớn, tốc

độ cập bến càng thấp, hơn nữa, tốc độ cập bến phải lấy cao nếu công trình neo buộc không có đê chắn sóng bảo vệ

(4) Theo các kết quả khảo sát về tốc độ cập bến 5),6), tốc độ cập bến thường nhỏ hơn 10 cm/s đối với các tàu chở hàng bách hoá, nhưng có một số ít trường hợp nó vượt trên 10 cm/s (xem Hình T.2.2.2) Tốc

độ cập bến chỉ thỉnh thoảng vượt quá 10 cm/s đối với tàu dầu lớn sử dụng các bến ngoài khơi (xem

Hình T.2.2.3) Ngay đối với các phà cập bến bằng chính năng lượng của chúng, phần lớn chúng cập

bến với tốc độ nhỏ hơn 10 cm/s Tuy nhiên, có số ít trường hợp tốc độ cập bến trên 15 cm/s và khi đó phải cẩn thận khi thiết kế các bến phà (xem Hình T.2.2.4) Từ các kết quả khảo sát nói trên cũng rõ ràng là mức độ chất tải của tàu ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ cập tàu Nói cách khác, nếu một tàu chất tải đầy, có nghĩa là khoảng trống dưới sống tàu nhỏ, khi đó tốc độ cập bến có xu hướng hạ thấp, trong khi nếu tàu chở nhẹ, có nghĩa là khoảng trống dưới sống tàu lớn, khi đó tốc độ cập bến có xu hướng cao hơn

Tốc độ cập tàu (cm/s)

Hình T-2.2.1 Quan hệ giữa các điều kiện cập tàu và tốc độ cập tàu theo kích thước tàu 4)

Khó khăn không được che chắn Cập tàu thuận lợi không được che chắn Cập tàu dễ dàng không được che chắn Cập tàu khó khăn

được che chắn Cập tàu thuận lợi

Lượng choán nước DT (tấn) Hình T-2.2.2 Tốc độ cập tàu và lượng choán nước của tàu hàng bách hoá 5)

Lượng choán nước DT (10.000 tấn)Hình T-2.2.3 Tốc độ cập tàu và lượng choán nước đối với tàu dầu lớn 6)

Lượng choán nước DT (tấn)Hình T-2.2.4 Tốc độ cập tàu và lượng choán nước đối với phà cập dọc bến 5)

Theo khảo sát của Moriya, tốc độ cập bến trung bình đối với tàu hàng, tàu container, và tàu chuyên dụng chở xe ô tô được liệt kê trong Bảng T.2.2.1 Mối quan hệ giữa trọng tải hàng và tốc độ cập bến được cho

trong Hình T.2.2.5 Khảo sát này cũng cho thấy tàu càng lớn, tốc độ cập bến có xu hướng càng thấp Tốc

độ cập bến cao nhất quan sát được là khoảng 15 cm/s đối với tàu dưới 10.000 DWT và khoảng 10 cm/s đối với tàu 10.000 DWT hoặc lớn hơn

Bảng T.2.2.1 Trọng tải hàng và tốc độ cập bến trung bình Trọng tải

(DWI) Tầu hàng Tàu container Tốc độ cập bến (cm/s) Tàu chở ô tô Tất cả các tàu cấp 1.000

- 7,8 7,2 4,9 4,1 3,4

-

- 4,6 4,7 4,4

-

8,1 7,2 5,3 4,6 4,1 3,4

II.16

-(5) Hình T.2.2.6 cho sự phân bổ tần suất của tốc độ cập bến có được từ các ghi chép đo đạc thực tế ở các bến ngoài

khơi cho các tàu dầu lớn khoảng 200.000 DWT sử dụng Có thể thấy tốc độ cập bến cao nhất đo được là 13 cm/s Nếu các số liệu được giả định theo sự phân bố Weibull, khi đó xác suất tốc độ cập bến dưới 13 cm/s sẽ là 99,6% à trung bình là 4,41 cm/s và độ lệch chuẩn s là 2,08 cm/s Việc áp dụng sự phân bổ Weibull cho ta hàm mật độ xác suất f(v) biểu thị trong phương trình (2.2.3)

) exp(

8 , 0 )

( V V V1,25

trong đó :

V : tốc độ cập bến (cm/s)

Từ phương trình này, xác suất của tốc độ cập bến vượt quá 14,5 cm/s sẽ là 1/1000 Các bến ngoài khơi tại đó có

đo đạc tốc độ cập bến đã có tốc độ cập bến tính toán bằng 15 cm/s hoặc 20 cm/s 7)

(6) Các tàu nhỏ như tàu hàng loại nhỏ và tàu đánh cá vào bến bằng cách dùng năng lượng của bản thân không có sự trợ giúp của tàu lai dắt Do đó, tốc độ cập bến nói chung thường cao hơn tàu lớn và trong một số trường hợp nó

có thể vượt quá 30 cm/s Đặc biệt với các tàu nhỏ, cần xác định cẩn thận tốc độ cập bến dựa trên các giá trị đo

đạc thực tế

(7) Trong các trường hợp mà phương pháp cập bến thận trọng như mô tả trong (1) không được sử dụng, hoặc trong trường hợp các tàu kích thước cỡ nhỏ hoặc trung bình cập bến có chịu ảnh hưởng của dòng chảy, cần xác định tốc độ cập bến dựa trên các số liệu đo đạc thực tế, có xét đến tốc độ trôi giạt của tàu do dòng chảy gây ra (8) Khi thiết kế công trình neo đậu có thể cho cả tàu đánh cá sử dụng, nên tiến hành công việc thiết kế dựa trên các tiêu chuẩn tính toán cho công trình cảng và các tình trạng sử dụng thực tế

[3] Hệ số lệch tâm (Điều 22 , Khoản 2 Thông báo)

=

r l

Phân bổ Poisson m=3 Phân bổ Poisson m=4 Phân bổ Weibull Phân bổ chuẩn tắc

l : khoảng cách từ điểm mà tàu chạm vào công trình neo đậu tới trọng tâm của tàu đó dọc

theo đường mặt của công trình neo đậu (m)

r : bán kính quay xung quanh trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của tàu (m)

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Khi một tàu đang ở giữa thao tác cập bến, nó không nằm hoàn toàn dọc theo đường mặt của bến Điều đó có nghĩa là sau khi tàu chạm vào công trình neo đậu (thanh chống va), tàu bắt đầu quay và chòng chành Vấn đề này dẫn đến kết quả là một số động năng của tàu đã bị tiêu hao Lượng năng lượng đã bị tiêu hao do chòng chành thì nhỏ so với năng lượng do quay và có thể bỏ qua Do đó phương trình (2.2.4) chỉ xét đến lượng năng lượng được sử dụng do quay tàu

(2) Bán kính quay r liên quan đến L pp là một hàm số của hệ số khối C b của tàu và có thể có được từ Hình T.2.2.7 8) Một cách khác , có thể sử dụng phép tính gần đúng tuyến tính cho trong phương trình (2.2.5)

trong đó:

r : bán kính quay; nó liên quan đến mô men quán tính Iz xung quanh trục thẳng đứng của tàu theo quan hệ

I z = M s r 2

L pp : chiều dài giữa các đường thẳng đứng (m)

C b : Hệ số khối; C b = ∇/(L pp Bd) (∇: thể tích nước do tàu choán chỗ (m3), B: chiều rộng thân tàu(m), d: mớn nước(m) )

(3) Như đã phác hoạ trong Hình T.2.2.8 khi một tàu tiếp xúc với tấm chống va F1 và F2 với điểm của tàu gần tường bến nhất là điểm P, khoảng cách l từ điểm tiếp xúc tới trọng tâm tàu đo song song với công trình neo đậu được cho trong phương trình (2.2.6) hoặc (2.2.7); l được lấy bằng L1 khi k < 0,5 và L2 khi k > 0,5; Khi k = 0,5, l được lấy theo L1 hoặc L2 tuỳ theo khoảng cách nào cho giá trị

Ce cao hơn trong phương trình (2.2.4)

Hệ số khối Cb

Hình T-2.2.7 Quan hệ giữa bán kính quay quanh Hình T-2.2.8 Tàu cập bến

trục thẳng đứng và hệ số khối (Myers, 1969) 7)

θ

5 , 0

II.18

-L2: khoảng cách từ diểm tiếp xúc tới trọng tâm tàu đo song song với công trình neo đậu khi tàu tiếp xúc với thanh chống va F2

θ : góc cập bến (giá trị của θ được chọn như một điều kiện thiết kế; nó thường được chọn trong phạm vi 0 ~100 )

e : tỉ số của khoảng cách giữa các thanh chống va, đo theo chiều dọc tàu so với chiều dài giữa hai trụ

α : tỉ số của chiều dài cạnh song song của tàu tại chiều cao của điểm tiếp xúc với thanh chống va so với chiều dài gữa hai trụ, tỉ số này thay đổi tuỳ theo các yếu tố như loại tàu và hệ số khối v.v nhưng thường nằm trong phạm vi 1/3 – 1/2

k: thông số đại diện cho vị trí tương đối của điểm mà tàu tới gần công trình neo đậu nhất giữa các thanh F1 và F2; k thay đổi giữa 0 và 1 , nhưng thường lấy k = 0,5

[4] Hệ số khối lượng ảo (Điều 22, Khoản 3 Thông báo)

Hệ số khối lượng ảo được tính theo các phương trình sau:

M

M M

(2.2.9) trong đó :

Cm : hệ số khối lượng ảo

Ms : khối lượng tàu (t)

Mw : khối lượng nước xung quanh tàu (khối lượng nước cuốn theo) (t)

Phương trình do Ueda 8) kiến nghị (2.2.8) dựa trên các kết quả thí nghiệm mô hình và quan sát hiện trường Số hạng thứ hai trong phương trình (2.2.8) tương ứng với Mw / Ms trong phương trình ( 2.2.9)

(2) Như một quy tắc chung, các giá trị thực tế của tàu mục tiêu được dùng cho chiều dài giữa hai trụ (Lpp), chiều rộng (B), và mớn đầy tải (d) Nhưng khi sử dụng một trong các kích cỡ của tàu tiêu chuẩn, ta có thể sử dụng các kích thước chính cho trong 2.1 Kích thước của tàu mục tiêu Các phương trình hồi quy đã được kiến nghị về

mối quan hệ giữa trọng tải hàng, chiều rộng thân tàu và mớn đầy tải 1) Cũng có thể sử dụng các phương trình (2.2.10) cho quan hệ giữa trọng tải hàng (DWT) hoặc trọng tải bì (GT) với chiều dài giữa các đường thẳng đứng cho các loại tàu khác nhau:

(2.2.8)

Tàu hàng (dưới 10.000 DWT): log(L pp ) = 0,867 + 0,310 log(DWT)

Tàu hàng (10.000 DWT hoặc hơn): log(L pp )= 0,964 + 0,285 log(DWT)

Tàu container: log(L pp )= 0,516 + 0,401 log(DWT)

Tàu khách (Nhật): log(L pp )= 0,679 + 0,359 log(GT)

Tàu khách (ngoại quốc): log(L pp )= 0,787 + 0,330 log(GT)

Tàu chở ô tô: log(L pp )= 1,046 + 0,280 log(GT)

Tàu chở dầu: log(L pp )= 0,793 + 0,322 log(DWT)

(3) Thể tích nước bị tàu choán chỗ V được xác định bằng cách chia trọng tải choán chỗ (DT) cho tỷ trọng nước biển (1,03 t / m3)

2.2.3 Tàu neo buộc

[1] Chuyển động của tàu neo buộc (Điều 23 Thông báo)

Theo quy tắc chung, các ngoại lực do các chuyển động của tàu neo buộc gây ra được tính toán bằng cách thực hiện một mô phỏng bằng số các chuyển động của tàu, với lực sóng tác động lên tàu, lực gió, lực dòng chảy do các dòng chảy gây ra vv được thể hiện một cách thoả đáng

[Chú giải]

(1) Các tàu neo đậu tại các công trình neo buộc nằm ngoài biển hở hoặc gần các lối vào biển, hoặc tại các công trình neo buộc ở các bến bên trong tại đó dự đoán có các sóng chu kỳ dài, cũng như với các tàu neo đậu trong khi có bão, có khả năng bị dịch chuyển bởi ảnh hưởng của các tải trọng do sóng, gío, dòng chảy v.v Trong một vài trường hợp, động năng do các chuyển động đó tạo ra có thể vượt quá năng lượng cập tàu Trong các trường hợp đó, cần quan tâm đầy đủ đến các kực kéo và lực xung kích do các chuyển động của tàu gây ra khi thiết kế các bích neo và thanh chống va 10)

(2) Theo nguyên tắc chung, các ngoại lực do chuyển động của tàu neo đậu gây ra được tính toán bằng cách thực hiện một mô phỏng bằng số về các chuyển động của tàu, dựa trên các nhân tố như lực sóng tác động lên tàu, lực gió, lực dòng chảy do các dòng chảy gây ra và các đặc trưng tải trọng - biến dạng của hệ thống neo buộc

[Chỉ dẫnkỹ thuật]

(1) Theo nguyên tắc chung, các chuyển động của một tàu bị neo buộc phải được phân tích qua một mô phỏng bằng số, có xét đến các sự thay đổi ngẫu nhiên của các tải trọng và tính phi tuyến của đặc trưng tải trọng - biến dạng của hệ thống neo Tuy nhiên, khi không thể thực hiện được một mô phỏng bằng số như vậy về các chuyển động của tàu, hoặc khi tàu bị neo buộc ở một hệ thống được xem như ít nhiều đối xứng, ta có thể có được sự dịch chuyển của một tải trọng nào đó lên hệ thống neo bằng cách phân tích đáp tuyến tần số

đối với các sóng ổn định đều đặn hoặc bằng cách tham khảo các kết quả phân tích chuyển động lên một vật nổi neo ở một hệ thống có các đặc trưng tải trọng – biến dạng có tính chất song tuyến 11)

(2) Tổng lực sóng tác động lên một thân tàu được phân tích bằng cách chia nó thành lực sóng kích thích do các sóng đi tới và lực bức xạ (toả ra) được gây ra khi tàu chuyển động Lực sóng kích thích do các sóng đi tới là lực sóng tính cho trường hợp các cuyển động của tàu bị kìm hãm Lực toả ra là lực sóng tác động lên thân tàu khi tàu chịu một chuyển động có biên độ bằng đơn vị cho mỗi dạng chuyển động Lực toả ra có thể biểu thị bằng tổng của một số hạng tỷ lệ với gia tốc của tàu và một số hạng tỷ lệ với tốc độ Đặc biệt , số hạng trước có thể biểu thị bằng một khối lượng cộng thêm chia cho gia tốc, còn số hạng sau được biểu thị bằng một hệ số suy giảm chia cho vận tốc 12) Ngoài ra, một lực động chất lỏng phi tuyến tỷ lệ với bình phương của chiều cao sóng tác động lên tàu (Xem 8.2.Ngoại lực tác động lên vật nổi)

(3) Với các tàu có hệ số khối bằng 0,7 ~ 0,8 như các tàu dầu, thân tàu có thể được đại diện bởi một hình trục ellip, cho phép đánh giá gần đúng lực sóng 13)

II.20

-(4) Với các tàu hình hộp như tàu thi công, lực sóng có thể có được bằng cách xem tàu như một vật nổi có tiết diện ngang chữ nhật hoặc vật nổi hình trục chữ nhật

[2] Sóng tác động lên tàu

Lực sóng tác động lên một tàu bị neo buộc phải được tính toán bằng một phương pháp thích hợp,

có xét đến loại tàu và các thông số của sóng

[Chú giải]

Lực sóng tác động lên một tàu bị neo buộc được tính theo một phương pháp thích hợp, ví dụ phương pháp dải, kỹ thuật phân phối nguồn, phương pháp phần tử giới hạn, hoặc phương pháp phần tử hữu hạn; phương pháp thường được sử dụng nhất đối với tàu là phương pháp dải

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Lực sóng theo phương pháp dải 11),12)

(a) Lực sóng của các sóng đều đặn tác động lên thân tầu

Lực sóng tác động lên thân tầu được lấy bằng cách tích phân lực Froude- Kriloff và lực do các sóng bị thân tầu phản xạ lại (lực nhiễu xạ)

Lực nhiễu xạ tác động lên một tầu là lực được sinh ra do sự thay đổi trường áp lực khi các sóng đi tới

bị thân tầu phân tán Để ước tính, sự thay đổi trong áp lực có thể thay thế bởi lực bức xạ (sóng cản khi tầu chuyển động với một vận tốc nào đó trong một chất lỏng tĩnh lặng) với trường hợp thân tầu chuyển

động so với chất lỏng Trong trường hợp này, giả định rằng vận tốc của tầu bằng với vận tốc của mặt cắt ngang với thân tầu so với các phần tử nước trong các sóng tới Vận tốc này gọi là ” Vận tốc tương

đối tương đương”

(d) Tổng lực tác động lên thân tầu

Tổng các lực sóng tác động lên thân tầu có được bằng cách tích phân lực Froude- Kriloff và lực nhiều xạ tác động lên một mặt cắt ngang thân tầu theo phương dọc từ x = - L pp /2 tới x = L pp /2

(2) Lực sóng theo lý thuyết nhiễu xạ 13)

Trường hợp mà tầu nghiên cứu rất dày (nghĩa là có hệ số khối Cb bằng 0,7~0,8), không có kết cấu phản xạ

ví dụ tường bến đằng sau tầu, và các chuyển động của tầu được xem là rất nhỏ, tầu có thể được đại diện bởi một hình trụ elíp và lực sóng có thể tính theo phương trình dựa trên lý thuyết nhiễu xạ 13)

A 2

1

C U

Y L 2

A 2

1

C U

M L 2

A 2

1

C L U

trong đó:

C x : hệ số cản trong phương X (từ phía trước tàu)

C y : hệ số cản trong phương Y (từ phía bên cuả tàu)

C M : hệ số mômen áp lực ở khoảng giữa thân tàu

(3) Vận tốc gió tối đa (vận tốc gió trung bình 10 phút) được sử dụng làm vận tốc gió U

(4) Đối với diện tích chiếu mặt trước bên trên mặt nước và diện tích chiếu mặt bên bên trên mặt nước, nên dùng các giá trị cuả tàu mục tiêu Với kích thước tàu tiêu chuẩn, có thể tham khảo các phương trình hồi quy 1)

(5) Vì vận tốc gió thay đổi cả theo thời gian và không gian, vận tốc gió có thể được xem như dao động trong khi phân tích các chuyển động của tàu neo Davenport16) và Hino đã kiến nghị phổ tần số cho các dao động theo thời gian của vận tốc gió Phổ tần số do Davenport và Hino kiến nghị được cho bởi các phương trình (2.2.14) và (2.2.15)

2 2

10

/ 1200

) 1 ( 4

) (

U f X

X

X U

K f

3

6 2 2

10

10 10

169 , 1

1 856

, 2 ) (

α

α β

β β

m r

r u

z K U

f U

K f

S

(2.2.15)

trong đó:

Su (f) : phổ tần số của vận tốc gió (m2 s)

U10 : vận tốc gió trung bình ở chiều cao tiêu chuẩn 10 m (m/s)

Kr : hệ số ma sát đối với bề mặt được xác định với vận tốc gió ở chiều cao tiêu chuẩn; trên biển, Kr = 0,003

là thích hợp

α : số mũ khi profin thẳng đứng của vận tốc gió được biểu thị bằng định luật dạng luỹ thừa [ U∝ (z/10)α ]

z : chiều cao bên trên mặt đất hoặc mặt biển (m)

m: hệ số hiệu chỉnh liên quan tới độ ổn định của khí quyển; m được lấy bằng 2 cho trường hợp bão

[4] Lực dòng chảy tác động lên tàu

áp lực dòng chảy do các dòng thuỷ triều tác động lên tàu được xác định bằng một công thức tính toán thích hợp