Đồ án công trình thuỷ công trong nhà máy đóng và sửa chữa tàu thuỷ kèm bản vẽ

- Xác định các kích thớc và thông số cơ bản của các bộ phận triền tầu, bến trang trí.. - Lựa chọn và tính toán sơ bộ các kích thớc kết cấu của các bộ phận triền tầu.. - Lập bản vẽ mặt bằ

Công trình thuỷ công trong nhà máy đóng và sửa chữa tàu thuỷ

I - số liệu xuất phát.

1/ Số liệu về tàu:

a/ Tàu loại III có trọng lợng hạ thuỷ 300 T

- Chiều dài tàu: 50 m

- Chiều rộng tàu: 12 m

- Mớn nớc : 2,5 m

b/ Tàu loại II có trọng lợng hạ thuỷ 250 T

- Chiều dài tàu: 40 m

- Chiều rộng tàu: 10 m

- Mớn nớc : 2 m

c/ Tàu loại I có trọng lợng hạ thuỷ 200 T

- Chiều dài tàu: 30 m

- Chiều rộng tàu: 80 m

- Mớn nớc : 1,5 m

2/ Số liệu về mực nớc:

Khu vực xây dựng là ở Hải Phòng:

- Khu vực xây dựng là Hải Phòng có chế độ thuỷ triều thuần nhất với các đờngbiểu diễn mực nớc triều điển hình tại Hòn Dấu (Hình 1- đờng biểu diễn mực nớc triềutrong một tháng tại Hòn Dấu)

- Đờng mực nớc triều tại Hải Phòng trong một thời kỳ triều cờng ( Hình số 2 )

- Đờng tần suất mực nớc giờ, đỉnh triều, chân triều, và trung bình chiều ngày tạiHòn Dấu cho trong hình 3

3/ Điều kiện địa hình:

Bình đồ khảo sát khu vực Xí nghiệp sửa chữa phơng tiện thuỷ

4/Số liệu địa chất:

Gồm 3 lớp,với các chỉ tiêu cơ lý của đất nền đợc cho trong bảng

- Lớp1: Sét màu vàng nhạt, trạng thái dẻo cứng

- Lớp2: Sét màu nâu nhạt, trạng thái dẻo mềm

- Lớp3: Cát hạt mịn màu xám kết chặt vừa

Bảng các chỉ tiêu cơ lý của đất

16 Mô đun biến dạng tổng quát Eo KG/cm2 13.02 18.29

II - Nội dung tính toán1/ Phần quy hoạch chung.

- Lựa chọn, tính toán nhu cầu kế hoạch sửa chữa, đóng mới hàng năm

- Xác định số lợng bệ tầu cần thiết cho các loại tầu điển hình

- Xác định số lợng bến cần thiết cho các loại tầu điển hình

- Xác định các kích thớc cơ bản cho các loại bệ tầu và bến tầu

- Lựa chọn loại đờng triền (ngang, dọc) và hình thức chuyển tầu tơng ứng

- Xác định các kích thớc và thông số cơ bản của các bộ phận triền tầu, bến trang trí

- Dự kiến bố trí mặt bằng tổng thể và ớm thử lên bình đồ theo tỷ lệ phù hợp và điềuchỉnh cho thích hợp với mặt bằng tự nhiên tại nơi xây dựng

2/ Thiết kế kết cấu công trình.

- Lựa chọn và tính toán sơ bộ các kích thớc kết cấu của các bộ phận triền tầu

- Lập bản vẽ mặt bằng tổng thể, mặt cắt dọc ngang và một số mặt cắt điển hình thểhiện đợc ý đồ thiết kế các bộ phận kết cấu

- Sơ bộ xác định kích thớc xe các loại, số lợng bánh xe, số tầng, xác định áp lựcbánh xe và thành lập đoàn tải trọng tác động lên các bộ phận khác nhau của triền tầu

- Tiến hành tính toán các bộ phận kết cấu về độ bền và biến dạng theo các yêu cầucủa các trạng thái giới hạn 1 và 2 Hiệu đính kích thớc của chúng khi không bảo đảmcác yêu cầu của trạng thái giới hạn.

- Tính toán lực cản kéo, chọn tời, cáp và tính toán puly.

III - thuyết minh và bản vẽ.

1/Thuyết minh:

- Nội dung:

+ Nêu nhiệm vụ đợc giao

+ Các tài liệu đợc cung cấp

+ Nội dung phần tính toán quy hoạch mặt bằng tổng thể khu vực triền tàu.+ Nội dung tính toán thiết kế các bộ phận kết cấu triền tàu

- Hinh thức: Theo quy định chung

2/ Bản vẽ:

Thể hiện mặt bằng tổng thể, các mặt cắt dọc và ngang, một số mặt cắt cần thiếtkhác; Thể hiện công nghệ kéo tàu: Gồm tời, puly, cáp…và bố trí tổng thể công trìnhvà bố trí tổng thể công trìnhtrên bình đồ cụ thể

Bản vẽ phải đảm bảo yêu cầu của bản vẽ kỹ thuật.

Phần A - phần quy hoạch chung

I - Lựa chọn, tính toán nhu cầu kế hoạch

sửa chữa, đóng mới hàng năm.

- Tổng số lợng bệ : 8

- Để quy hoạch ta gộp bệ loại I và II thành 1 nhóm:

+ Bệ loại I, II (sau đây gọi chung là bệ loại I): 5

+ Bệ loại III: 3

- Số ngày làm việc trong 1 năm : 300 ngày

- Tính toán số ngày trên bệ và lập thành bảng sau:

Loại tàu Hình thức đóng mới sửa chữa Số lợng tàu Số ngày trên bệ thời gian Tổng

Lt- Chiều dài tàu tính toán.

l - Khoảng cách dự trữ hai đầu của bệ , chọn l = 5m

- Với tàu loại III : Lb = 50 + 2.5 = 60(m)

- Với tàu loại I, II : Lb = 40 + 2.5 = 50(m)

2/ Chiều rộng bệ:

Chiều rộng bệ đợc xác định theo công thức :

Bb = Bt + 2bTrong đó

Bt - Chiều rộng tàu tính toán lớn nhất

b - Chiều rộng dự trữ hai bên mạn tàu để dựng dàn giáo khi sửa chữa

- Với tầu loại III : Bb = 12 + 2 2 = 16(m)

- Với tầu loại I : Bb = 10 + 2 2 = 14(m)

3/ Khoảng cách giữa các bệ:

Khoảng cách giữa các bệ (kể từ mép) đợc xác định theo nguyên tắc phụ thuộcthiết bị cần trục ở hai bên Trong các nhà máy nhỏ thờng trang bị cần trục bánh lốp vớikhoảng cách giữa các bệ là 6  10 m Chọn khoảng cách trung bình giữa các mép bệ 6

m, hay lấy khoảng cách giữa các tim bệ là 24 m

4/ Cao trình mặt bệ :

Để việc vận chuyển và liên hệ giữa các bộ phận trong xởng đợc thuận tiện, cao trình mặt bệ đợc chọn bằng cao trình mặt xởng

Theo tiêu chuẩn thiết kế công trình bến cảng biển, cao trình mặt xởng đợc xác

định theo hai tiêu chuẩn sau :

a/ Tiêu chuẩn chính:

 Đỉnh = HP50% + aTrong đó

HP50% - Mực nớc ứng với tần suất P = 50% của đờng tần suất luỹ tích trung bình giờ quan sát trong nhiều năm, theo tài liệu ta có HP50% = 1,95 m

để sửa chữa và trang trí, lắp ráp sau khi sửa chữa xong một con tàu

Chiều dài bến trang trí phải đảm bảo đủ yêu cầu sản xuất Tránh tình trạng tàu

đóng xong không có bến để tiếp tục công việc hạ thuỷ hoặc không có chỗ cập bến đểsửa chữa Số lợng bến cũng đợc tính theo kế hoạch sửa chữa hàng năm giống nh bệ:Khối lợng công việc tính theo công thức:

Tt = Ti 795 , 67

3

895 1492

T N

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công

1/ Chiều dài bến.

LB = Lt + dTrong đó:

Lt - Chiều dài lớn nhất của tàu tính toán Lt = 50 m

d - Khoảng cách dự phòng cho 1 bến, là khoảng cách giữa các tàu Lấy d =10mTheo công thức kinh nghiệm đối với hình thức neo đậu tầu độc lập ta lấy

Z1 - Độ dự phòng chạy tàu tối thiểu tính với an toàn lái tàu Tra 3/10 TCN

207 - 92 Trờng hợp đất đáy là bùn  Z1 = - 0,04.2,5 = - 0,1 (m)

Z4 - Dự trữ độ dâu do phù sa bồi lấp

5/ Mực nớc thấp thiết kế (Mực nớc hạ thuỷ):

MNTTK ở các công trình thuỷ công có cách lấy tơng tự nh cách lấy của côngtrình bến là HP=9598% của ĐTSMN trung bình ngày trong nhiều quan trắc Tuy nhiên,khi lấy mực nớc thấp nh vậy thì số ngày có nớc nhiều, công việc sẽ ổn định nhng sẽgây lãng phí lớn do chọn cao độ khá thấp gây khó khăn cúng nh tốn kém trong thicông Vì vậy chọn MNTTK bằng MNHT

Dựa vào kế hoạch sửa chữa và đóng mới của xởng hàng năm:

- Số tàu tiểu tu là: 49

- Số tàu trung tu là: 38

- Số tàu đại tu là: 19

- Số tàu đóng mới là: 6

Với các tàu tiểu tu, trung tu, đại tu thì số lần sử dụng đờng triền sẽ là:

(49 + 38 + 19).2 = 212 (lần)Với các tàu đóng mới số lần sử dụng đờng triền là: 6 (lần)

Tổng số lần đờng triền đợc sử dụng là: 212 + 6 =218 (lần) Trung bình 1 ngày số

lần sử dụng đờng triền là: 0 , 727

=12,12 %Tra đờng tần suất trung bình ngày thì ứng với P = 12,12 % thì mực nớc là 3,05 m

Điều này không thực tế bởi theo tài liệu về mực nớc thuỷ triều 1 tháng điển hình tạiHòn Dấu thì mực nớc cao nhất chỉ là 3 m Hơn nữa, vào các tháng trong mùa kiệt thì

số ngày có nơc sẽ không nhiều, tàu không hạ thuỷ đợc Vì vậy để hợp lí ta chọnMNHT = +2,3

IV - Dự kiến bố trí mặt bằng tổng thể.

Dự kiến sẽ bố trí 2 bên của đờng triền chính, mỗi bên sẽ bố trí 4 bệ đối xứng đểtiện cho việc đa tàu vào bệ Do sử dụng đờng triền ngang nên các bệ ta bố trí có xu h-ớng song song với khu nớc Mọi điều chỉnh chỉ xảy ra khi khu đất không đủ điều kiện

bố trí hợp lí

phận của triền tàu:

I - Lựa chọn và tính toán sơ bộ kích thớc kết cấu

các bộ phận của triền tàu.

- Loại triền: Ngang

- Chọn hình thức xe đờng triền: Với triền ngang ta lựa chọn xe giá nghiêng 2 tầng

xe Các kích thớc mặt đứng đợc xác định nh sau

1/ Chiều sâu mút đờng triền:

a a"

a

MNC MNT

l

T

O P

Chiều sâu mút triền là chiều sâu tính từ mực nớc hạ thuỷ tới vị trí thấp nhất của ờng triền áp dụng công thức tính cho xe giá bằng:

đ-Hm = T + k + Hk + a + a”+ lx.sin

Trong đó:

T – Mớn nớc hạ thuỷ của tàu T = 2,5 m

k - Độ sâu dự trữ đệm tàu và đáy tàu Chọn k = 0,2 m

Hk – Chiều cao đệm sống tàu, kích thớc này thờng tính gộp vào xe chở tàu nên Hk = 0

a – Chiều cao đầu trên của xe giá nghiêng a = 0,8 m

a” – Chiều cao của tầng xe trên a” = 0,5 m

lx – Chiều dài xe chở tàu lx = 0,7.Bt = 0,7.12 = 8,4 m

i - Độ dốc đờng trợt i =

10 1

) a H

Ho – Chênh lệch giữa mặt nớc cao nhất và mặt xởng

= 61,6 (m)

3/ Chiều rộng đờng triền.

Do kết cấu là triền ngang nên dự kiến có 4 tổ hợp ray:

- Chiều rộng đờng triền: Btr =(0,7  0.9)Lt = 35  54 (m)

- Khoảng cách giữa tim 2 ray của xe (là khoảng cách giữa 2 bánh xe) : a = 2,4 (m)

4/ Kết cấu đờng triền.

Theo yêu cầu thiết kế công trình phục vụ tàu nhỏ và vừa Mặt khác để hạ giáthành xây dựng, tận dụng vật liệu địa phơng và rút ngắn thời gian xây dựng ta chọn kếtcấu đờng triền là kết cấu tà vẹt trên nền đá dăm gồm tà vẹt BTCT M300, tiết diệnbhl = 2520100 cm, khoảng cách giữa các tà vẹt là 50 cm Với kết cấu dới nớcchọn là kết cấu dầm trên móng cọc, chọn cọc BTCT M300 tiết diện 0,4  0,4 m

300 2 , 1 l

Q 2 , 1 m

K’ - Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các xe K’ =1,5

K'm - Tỷ số của trọng lợng trên 1 mét dài giữa tầng xe trên cùng so vớitàu K'm = 0,08

K"m - Là tỷ số của trọng lợng trên 1 mét dài giữa tầng xe giữa so với tàu, do dùng 2 tầng xe nên K"m = 0

Km'' - Là tỷ số của trọng lợng trên một m dài giữa tầng xe dới cùng so

r – Số ray trong 1 tổ hợp ray r = 2

K” –Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các bánh xe Tra bảng V-5 giáo trình CTTC, K”= 1,3

Thay số: l1 =

88 , 11 3 , 1

2 8 25

= 25,9 (m)

Số tổ hợp ray: nr = 1 , 35

9 , 25

35 l

Tính toán cho thấy khoảng cách giữa các tổ hợp ray không phù hợp với lựa chọn

ở phần B-I-3, vì vậy ta phải tính số tồ hợp ray lại trong phần sau

l K

m

k 1

7 , 30 3 , 1 88 , 11

= 29,63 (T) [Pk] = 2.0,2.0,06.750 = 18 (T)

Nhận thấy áp lực bánh xe lớn hơn áp lực cho phép nên ta giảm khoảng cách giữa các tổ hợp ray để đảm bảo an toàn cho ray Chọn l1 = 18 m  Pk = 17,37 (T)

Lúc này số tổ hợp ray sẽ là 3 với chiều rộng đờng triền là Btr = 36 m

 Sơ đồ bố trí bánh xe nh sau:

7 m

 Sơ đồ bố trí đờng triền:

2/ Lựa chọn ray cho đờng triền:

a/ Đoàn tải trọng tác dụng lên ray:

1 b C

=

50 2

100 25 6

= 150 (kg/cm2)Trong đó: a – Khoảng cãh giữa 2 tim ray

 Tính hệ số K:

ThiÕt kÕ m«n häc: C«ng Tr×nh Thuû C«ng

4 4

968 2100000

4

150 EJ

k

k

M(x) = P 

K 4

c/ Tính toán độ bền của ray.

378711

= 2579 (kg/cm2)

Ray có [] = 2850 (kg/cm2)

   [] nên ray đủ bền

III - Tính toán cho tà vẹt và nền balat.

1/ ứng suất cục bộ tác dụng lên tà vẹt.

Vậy tà vẹt đủ sức chịu tải

2/ ứng suất tác dụng lên nền balat.

10200





Vậy nền balat đủ khả năng chịu ứng suất

3/ Kiểm tra chiều dày lớp balat.

 Kiểm tra theo điều kiện thứ nhất: 1 , 25

N

87 , 53

h  với N =  





Trong đó:

[] – ứng suất cho phép của đất nền dới lớp đá dăm [] = 0,56 (kg/cm2)

 - ứng suất thực tế tại cao trình mặt đáy lớp đá dăm  = 6 (kg/cm2)

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công

Vậy N =

6

56 , 0

=0,093  1 , 25

093 , 0

87 , 53

 Kiểm tra theo điều kiện thứ 2: 1 , 25

a

l 87 , 53

Vậy ta chọn chiều dày lớp balat h = 1,3 m

4/ Kiểm tra ứng suất nền:

30 tg h 2 a (

P 2

30 tg 130 2 20 (

9600 130

002 ,

 < [] nên chiều dày tầng đệm thoả mãn

5/ Tính toán nội lực và độ võng của tà vẹt.

a/ Tính toán tà vẹt ngắn:

Nhận thấy tà vẹt là kết cấu có độ cứng lớn và chiều dài nhỏ nên việc tính toán tà

vẹt phải tiến hành nh với dầm có chiều dài hữu hạn Để tính toán tà vẹt ta dùng phơng

pháp thông số ban đầu của Crnốp, trờng hợp này dầm ngắn gồm 2 đoạn OA, OB

Sơ đồ tính của một tà vẹt đợc biểu diễn nh sau :

Từ sơ đồ tính toán của tà vẹt ta tính đợc các đặc trng cơ học và sự tơng tác cơ họcgiữa tà vẹt và nền đất nh sau:

4 3

3

10 67 , 1 12

2 , 0 25 , 0 12

a  =4

000167 ,

0 210000

4

25 6

E - Môđun đàn hồi của bêtông E =210000 (kg/cm2)

Do tà vẹt là kết cấu đối xứng, tải trọng tác dụng lên nó cũng đối xứng nên ta chỉtính nội lực cho một nửa tà vẹt còn các giá trị M, Y của nửa dầm còn lại đợc lấy đốixứng

Tiến hành tính toán cho các mặt cắt trong một nửa tà vẹt ta có

Bảng tham số ban đầu

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công

- Tính toán với tà vẹt ngắn và lực tác dụng là đối xứng nên ta chỉ tính toán cho

một nửa dầm, phần còn lại tơng tự Theo Crnốp thì tính toán cho từng đoạn dầm ta

phải tra bảng Ta cho từng đoạn và lập thành bảng sau

x

(

Q

) x ( Y a y k q ) x ( Y a y k q ) x ( Y a

Q ) x ( Y M )

x

(

M

3 2

' 0 '

0 2

0 0

1 o 4

o

4 3

' o '

o 3

2 o o

2 o 1

o

- Do tại đầu dầm có các giá trị mômen, chuyển vị và Y’ bằng không nên ta có

tính toán cho đoạn OA nh hệ sau

, 0 02 , 1 y 1500 Y

a ' ky Y

a ky Q

0221 , 0 02 , 1 ' y 1500 13

, 0 02 , 1 y 1500 Y

a ' ky Y

a

ky M

2 o o

) x ( 3 2 ) 5 , 0 ( 2 o o

3 o 2

) 5 , 0 ( 4 3 ) 5 , 0 ( 3 2 o

(1)

- Đoạn OB Tại B thì MB và QB bằng 0 nên:

) m T ( 089 , 5 M 0

02 , 1 5089 , 0 2 , 10 M 0

) 5 , 0 1 ( Y a

P M M

o o

1 o

B

o o

2 o

) m ( 0626 ,

0 y

o

' o

02 , 1

188 , 0 9887 , 0 0626 0 a

y ) 5 , 0 ( Y y y

' o 1

o

Thay các giá trị Mo, Qo, y'o , yo vào hệ sau để xác định mômen, lực cắt, độ

võng của điểm trên dầm

( Y 31 , 0 1224

, 0 )

a x

( Y P k a 4 y

y

) 5 , 0 x

( Y 2 , 10 49

, 9 )

a x

( Y P Q

Q

) 5 , 0 x

( Y 02 , 1 2 , 10 79

, 4 )

a x

( Y a P M

M

4 4

1 )

x

(

1 1

o )

x (

2 2

o )

x (

Kết quả tính toán lập thành bảng nh sau:

Với tà vẹt ngắn thì khoảng cách 50 cm ta bố trí 1 chiếc, tà vẹt dài thì khoảng 2 m

ta bố trí 1 chiếc.Trình tự tính toán tà vẹt dài cũng giống nh tính với tà vẹt ngắn sơ đồ

3 2 2

o 1

o 0

1 0 4

o 1

02 , 1 1798 , 0 1500 02

, 1

y 5974 , 0 1500 )

6 , 0 ( Y a k ) 6 , 0 ( Y a y k Q

9784 , 0 y 469 , 1 ) 6 , 0 ( Y ) 6 , 0 ( Y y a 4

Phơng trình cho đoạn cuối (BO)

/ 6 , 0 8 , 1 ( Y P a 4 0

) T ( 69 , 6 Q 0 6561 , 0 2 , 10 Q 0 ) 6 , 0 8 , 1 ( Y P Q

Q

2 1

3 2 1 2

1 1

1 1

) m ( 10 8 , 8 y 3 , 6 227 , 259 y

53

,

878

0187 , 0 9784 , 0 y

469

,

1

3 0

3 o

0 0

0 0

Thay y0 , φ0 , φ1, Q1 , vào phơng trình ban đàu của (3) ta đợc phơng trình nội lực

và biến dạng cho tiết diện bất kì nh sau :

-Với tiết diện nằm trớc lực P ( x < 0,6 m)

M(x) = -k.yo.Y3(x)/a2 –k.φo.Y4(x)/a3 = 12,69.Y3(x) – 8,17.Y4(x)

7 98

1 0,2 36 0,1 -

4

14 ,7.0 ,5 9 7 Q

(m )

10

62 6 ,

5 6,9 6

0 ,5 9 74

0 ,9 78 4

0 ,0 1 -

y

(T m )

9 8 , 4

0 ,13 6

8 ,1 7 -

0 ,4 7 98

12 ,6 9 (0,6 )

Y

1 ,00 4 -

(0 ,6 ) Y

1 4,4 2.

M

1

3 3

1

-4 3

1

-Với tiết diện có x > 0,5 m

M(x) = M1 – P.Y2(x-0,5)/a = 1,98 – 10.Y2(x- 0,5)

Q(x) = Q1 - P.Y1(x-0,5) = 6,94 – 10,2 Y1(x-0,5)

y (x) = y1 – 4a.P Y4(x-0,5)/k = 5,626.10-3 – 2,72.10-3 Y4 (x-0,5)

Ta chia nhá dÇm thµnh c¸c ®o¹n dµi 0,2 m nh sau:

0,6 m

DC

O

A B0,2

0,2

0,20,20,2

C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n lËp thµnh b¶ng nh sau:

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công

D C

0,45

0,2 0,3 A

A

0,15

0,7 0,4

A -A 3,4

Giả thiết cọc dài 25 m

a/ Xác định lực thẳng đứng tác dụng xuống mỗi đầu cọc : Lực tác dụng xuống đầumỗi cọc gồm trọng lợng bản thân của kết cấu và tải trọng do xe chở tàu truyền xuống

 Xác định lực thẳng đứng do tải trọng bản thân của kết cấu :

Trọng lợng bản thân của kết cấu gồm :

- Trọng lợng bản thân của cọc : Gcọc = b.h.l.bt = 0,4.0,4.25.2,5 = 10 T

- Trọng lợng của bệ cọc : Gbệ = 0,6 0,9 2,6 2,5 = 3,51 T

- Trọng lợng bản thân của dầm dọc Gdầm dọc = 9,9.0,8.0,6.2,5 = 11,88 T

- Trọng lợng bản thân của giằng ngang Ggiằng = 2.0,3.0,2 2,5 = 0,3 T

 Trọng lợng bản thân của kết cấu tác dụng lên một bệ cọc (gồm 4 cọc) là:

Gbt = 4.Gcọc + Gbệ + 2.Gdầm dọc + Ggiằng = 67,57 (T)

 Xác định tải trọng do xe truyền xuống :

Xe triền gồm 3 xe riêng biệt với nhau, mỗi xe gồm 16 bánh truyền tải trọng xuống

đờng triền Vậy Pxe = 16.17,37 = 277,92

Theo” Giáo trình nền và móng” sức chịu tải của cọc theo đất nền đợc xác định theo công thức :

PC =m(mr.R.F + Umf.fi.li )Trong đó:

 - Sức chịu tải của cọc theo đất nền

m - Hệ số điều kiện làm việc (lấy m = 1)

li - Chiều dày lớp đất thứ i mà mũi cọc đi qua

fi - Ma sát giữa cọc và đất của lớp đất thứ i

Sức chịu tải thực tế của cọc là: PCtt =