Công trình bến cảng phạm văn giáp, nguyễn hữu đẩu, nguyễn ngọc huệ

Tải trọnp tạm thời dài hạn gòm : - Tải trọng do các thiết bị bốc xếp di động, các phương tiện vận tải và hàng hoá - Tác động của sự thay đổi nhiệt độ môi truừng - Tác động hoá học của n

PHẠM VẢN GIÁP NGUYỄN HỮU ĐẨU, NGUYỄN NGỌC HUỆ

LỜI NÓI Đ Ắ l

Con؟, tiiíih bến củng (CTBC) xiuit bủn nam 1986 tại Nhci xnùt bủn Giao thông Vận ﺍﺀﻝ؛ ﺀ'؛)ﺃﺃ thìến nhl'ên vấn đề, ١ nà tht.to tếsủ n xuất đ(')i hỏi Sítch xiiẩí bản lần nảy đượo bổ sung them nhiều nội dung mới : càng dầu ; càng

cá : cdng khách cảng đảo ; cảng phcì cảng phao Ѵ.Ѵ Phan giỏi thiệu спи tạo cốc loại hết cốu bến mốì.؛lghìêng ١ t ٢ ọng I ì I c , tường cù, cầu tàu khố dcìy đủ và chi tiết bang các công trinh cụ thề ỏ nhiều nưốc trên th ế giỏi .Một số nội dung đatig đuợc nhiều người quan tâm công trinh bến cảng trên nền đất yếu ‘; biện pháp sửa chữa cài tạo các bến cảng cũ đánh giá

t ٥ c động môl trường؛ chng đưọc glớl thlệư'trong cuốn sủch ٠ гаѵ.

Vâi nội dung 12 chương "Công trinh bến cdng" xuất bàn lần này sẽ góp ph'ân nhỏ veto'sự n.ghí.ệp Ị)hối'trlên khth tếblển.nól chung và xốv dựng cảng đườ ١ tg tltu^' nói rlêìig C'ÎBC ١ ò một trong những tài hệtt^chính phitc vụ cho công tốc đdo tạo cốc kỹ sU ngdnh cồng dường thu ^ ١ ngdnh xâ^ dựng công trbrh biển, ngdnh xй ﻻ ddng thư ١ , lợl vd bdo dảm hồng hdl tại cdc irưOitg dạl

hợc vâ ctio đning Nố cũng la tdl liệu tham khdo l.ốl clto cOng tdc thiết kế

thi c(Á)ng các cống trinh trên biên, trên sông, trong hồ.

CTBC ra mắt các độc giíi lần này có sự giỉĩp đõ ciia các chuyên gia dầu ngdnh, cCia nhlCu cơ ٩ ưan vồ bạn bè troìrg ngành -Cdng dưồtrg thu؛ , cũng như các cán bộ gidng diiy hộ môn Cdng đường thuv trường Dại học Xây dựng Hà Nội Dặc biệt có sự góp ý rất tận tinh cửa các tác gid CTBC xiicít bủn 1986 như ٠ PGS Hồ Ngoe Lu^ện, PTS Phan Bạch Chdu vita Id ngư.ồl : viết n'nạn xẻt va PTS Phan DCtng Cltdng tôl xln chân ilrdnh cdm ơn những

al dd giúp dỡ d ể cuốn sdch nha.rh c.tông rtt mát bạn dọc.

Một khủc vl trinh độ c6 hạn, chốc chố.t CTBC còn rhlêư khiếm khu^ết Rổt mong сПс dộc gia gôp ﻵ ١ dể sủch xudl bủn lần sa.u thdnh dạt hơn.

Cuố ١ t "C6ng'trl ١ r ١ n bến- cdng" do tộp thê tốc gia biên soan, VỚI sự phốn công cụ thê

- PGS PTS PVuim Văn Glốp chít biên vd viết todn bộ cdc chương 1 ;

3 : 5 ; 6 ; 7 ; 1-1 -Vd Cốc mục 1-0 - 1 ; 10-2 ; 1 0 - 3 cíta chương 10.

- PTS Ngưyễ.n Hdu Dau dOm nhộn hal chương 2 ; 12 ;

- PTS Nguyễn Ngọc Huệ phụ trdch- các clutơng còn lal ; 4 ; 8 ' ١ '9 và Irul mực 10 - 4 ; 10 - 5 của chương 10.

Công trinh có sự hỗ trọ cíta đg tai nghiên cứu khoa học cổp Nhà nước

mã số 327-98.

Các tác gíả

Chu’oiig í

N H l/N G KHAI NIỆM CHUNG VF CANG VA BẾN

!.t Of)؛ tượng nghỉên cứn mf)n cf.ng trinh bến tảng.

Cồng trinh bến cảng (CTBC) ^ới th.iệu tu'ơng đội đầy ổủ về cấu ta٥ các loạ,i bến cảng' biển, cảng sbng dã dược xâv dffn^ nhiều trên thế ^ d i và V iệt Nam Dựa vào các dặc thù riêng của mỗi loạ؛, CTĨỈC di sồu hon về cấu tạo các loại kết cấu bến : in:tí nghiêng, trọng lực, trròng ci'!' và cáu tàu Ung với mỗi loại kết cấu, sốch giới thiệu Cítc phương pháp tínli toán thCi ا ' '؛ ا phù liỢp vdi xu thế hiện tại của thế gidi Lồng vho cốc phương pháp tinh, 0٢1٦1 ؛ل'ل cUng đề cập phiều dến các quy trlith quy phạm hiện hồnh có hên quan bao gồm các quy trinh quy ph,ạin của Việt Nam, cíia Anh, Nhật, Diên Xơ cũ và chc íiươc khác Nói chung, CTBC phục vụ dắc lực cho công tác dho tạo cùng như thiết kế các công trinh bến cảng nOi riêng và các công trinh cảng thuv cbng nơi chung

Bên canh các loại kết cấu cốt loi, CTBC cơn mô tả các loại cảng dặc biệt ؛ bảng dầu, chng cá, cảng kháclí, cảng phà, cảng phao, cảng đảo V V.

Một đối tượirg nglilèn ctru nữa của CTBC là gidi tliiệu m ột chch tương dối các cơjig trinh phụ trỢ (؛ba bến : líích neo, giá dỡ, đường hào công nghệ, thang lén xuống

V V mà khOng có nO bến không thể hoqt dộng được

Dể phh hợp với thực tế khách quan của Việt Nam, CTBC cỏn trinh bà„v kỹ về chc glồi phhp kết cáu bến trên nền dẩt yếu, Cítc biện pháp sủ'a chữa cảỉ tạo các bến cảng cfi

Một đốỉ tượng nghiên cứu mới nữa của CTBC là đánh giá tóc dộng môi trường khi xâv dụ'ng cả؛' g cUng như khi cảng hoạt, động' Đây là vấn dề mang tinh thời sự, ١

dồng thời cdn^ mang' tíiih pháp Ịuật của nhà nước khi xét duyệt một dự ần xây dqrig

Tóm Iqi, cOng trinh bổn chng bao quát một phạm vi nghiên cúư^ kết cấu và tinh tohn mang tinh xương sống' của ngành xây dụ'ng cảng dường thuỷ DO là m ột phạm ti'ù kết cấu mOng sâu trong xây dựng nói chung

M uốn nghiên cứu sâu m ôn học nàv, diều cốt lõi phải nắm dược bản chất của

ba m ôn cơ học : 'rời, rắn, lỏng M ặt khốc, CTBC hoàn toàn là m ột môn kỹ thuật ứng dụng cốc m ôn Irqc cơ bản vồ cơ sở của ngành xây dựng công trinh Vì vậy tinh thực hành của m ôn học rá t phong phú : quan sát, tham quan thụ'c tế : thực hiện các bài tập, các dồ án môn học càng nhíều thi càng nắm chắc dược toàn bộ nội dung môn học

1.2 Phân Joạỉ cảng, các bộ ا)!lận c،'ia cảng.

Cảng íà tập hợp các cOng tìình xây dụHg và thiết bị bảo dảm cho tàu dậu an

toàn, dồng thời cho phép bốc dỡ hàng hoấ nha،٦h vả thuận tiện

Cảng là m ột dầu mối giao thông của giao thOng thuỷnốỉ riêng' vồ của toàn ngành

vận tải nói chung ; tương tụ' như nhà ga đối với hệ thống during ؛- sân bíiy dổi vdi عا

hàng không, bến ồ tô dối vdi vận tíri ô tô Ѵ.Ѵ c) chù'ng mực ηήο dri nlriều cring lớn

nhất la các cảng biển, cảng dược coi như đầu mối của các đầư mối nO vừa là đầu

mối vận tải thuỷ, ^ a là dầu mối của during sắt, during ôtô, dường ống

Dựa vào chức năng, cảng dược phàn ra : cảng thương mại, quân cảng, cảng dịch

ѴІ.Д, cảng k.hách vân vân Phân cấp cảng thương mại chủ yếu dụ'a vào khả năng liring

hóa Q thông qua trong một năm : cáp I nếu Q > 20 triệu tấư/năni ; cổp II Q = 10

؛

20

ب cấp III Q = 5 10 ؛ ; cấp IV Q = 1 5 ؛ và cấp V ; Q< 1 triệu tổn /năm

CUng theo chức năng cỏn có các cảng : cảng phà, cảng cá, cảng dầu vri các cảng

chuyên dUng khác

Phân loại cảng theo vị t.rí dịa ly cring phản ảnh

tinh khách quan ; bao gồm : cảng biển ; cảng cửa

sông ; cảng sông ; cảng hồ Các cảng nước sâu cho

tàu trên 10000 DWT chiếm hầu hết là cảng biển,

cảng cửa sồng : Trên thế gidi hiện nay xuất hiện

rấ t nhiều cảng nước sâu và siêu sâu clio tàu trên

100.000 DWT (Rotterdam ؛ Singap.re; Hồng

Kông ; Kobe ; Richards-Bay ; Bilbao Ѵ Ѵ )

H iện nay, toàn cầu có khoảng 1000 cảng siêu

lớn, Irin và ١riĩa, trong đó 70% có lượng hring ﺢﻗؤ

1 triệu tấn /năm Bất kỳ một cảng nào cring có hai

bộ phận chinh : khu nước và khu đất (hinli ].-1)

HìnU 1-1 So dồ cdng Id d'ủ.u m ối

giao Uxông

1 Vạn tài biền ٠٠ ٠ 2 Vận tủi dirang sdt 3 ؛ Vận tcii d u b n g ô to 4 ؛ Vạ,n f(١n đ.nOng thù v 5 ﺫ Vận td t d u o n g ồng

sá và CỐC Công' trin h dịch vụ

- Khu nu'ớc bao gồm : bể cảng sắp đặt cốc liỉ.u)g

tnục công trinh : tuyến bến, tu\rến dê chdn sóng,

kênh vào cảng kèm theo hệ tltống bảo liiệu hồng

ﺀﺀب دﺪﻋ

٠ ٧ ع ﻢﻌﻌﻫ ٧ ﻢﺳ

٠

دددد

١

دد

hải, các ١hm.g chờ dợi tàu neo dậu

- Khu d ất là nơi bố tri cồc thiết bị, klio bãi,

yếu phục thuộc vào diều kiện dịa hình cụ thể của mỗi cảng Chọn T và s cliínli xác

còn phải xét dến tổng chiều dài tuyến bến L, tổng trọng tải tót cả các tàu đến và

rrii cảng trong một năm I ; tổng lu'Ợng liring thông qua cảng ti'ong một năm Q ; và

tong chiều dài hệ thống đường sắt / có ti'ong cảng

ل Xii Ihế.chiing về phát tr ؛ên cảng trên thố gỉ<'h Vit ٧lệt Nani

Xu thế phát triển cảng của thế giới, cUng như ở Việt Nam la :

- Váng số lượng thu vào cảng, cồi tiến dóng mới, làna thay đổi kích thước và chắt ỉu'ựng tàاl Ị)ẩy mạnh hướng tàu c'hờ bến hơn là bến chờ tàu

- Thp tĩưng lượng hàng^vào một số cảng lớn : ở Pháp có 300 cảng biển và sông, 87% lượng hàng bốc dở trong 0' cảng chinh ; ỏ' Ỵ có 114 cảng, 85% lu'Ợng hàng bốc xếp trong 16 cảng lớn ; ở Nhật cO 1000 cảng Idn nhỏ, 35% lượng hàng ở 11 cảng lớn ; cỏn 'ở Liên Xô cU có 05 cảng mà 90% ا lượng liàng bổc xbp trong 28 cảng Ѵ.Ѵ

- Thu hẹp chuyển tải, giải plrồp chuyển t,ải luOn luôn lả giải pháp tinh thế làm tbng-cươc phi vận tải Ngoài ra, quá ti'lirh chuvển tải phụ thuộc nliiều vào diều kiện

tự nliiên

- Phảt tri.ển cảng dồng thời với cbc khu cbng nghiệp ;

- Xhy dựng cốc bến nước sầu và sibu sâu Ịliện nay, toàn cầu có tới 30 cảng biển

cb tàu trên 200.000 DWT cập,,vb' ؛ ؛ nbn nước T 51,8 ؛ ra

- ٢l'ătig cường các bén coitĩ.a؛ưc،' : theo tài, liệu nglhên cú\i của các nước thi nhu cồuvề chng containei' sẽ tătì؛,:' ichoảng 125% trotig giai đoạn 1990 - 2000 và tiếp tục tăn,g hon nữa vầo năm 2000 - 2010, trong do 'Lrutig Quổc sẽ tăng khoảitg 125% Đông Nant A là 170% trong giai đoạn 1990 - 2000

Lương hbn^í vận chuvển bằng dường bi.ển dit kiến vào năm 2000 của tohn thế gldi

l 1 tỷ tấn , trOitg do dầu 0 tỷ tắn ; luOng thçi'c thụ'c phẩm 2307 triệu tẩn, cỏn lại là

m, áy tnbc thiết bị, khoáng sản Sắp bước vào thé kv 21, Việt Nam, dự kiến với các con số : 31 triệu tấn lu'0'ng tliụ'c,'năm ; 2 triệti tán 1 1ﺎﺟ sân/ năm ; 15-20 triệu tẩn dbu,/n'ồm Ѵ.Ѵ sẽ dật ra m ột tầm vóc mới cho khobng 100 c4rاg lOn nhb của Vlột Nam، Những xu thế trên của thế gidi cúng là các xu thế cha Việt Nam Ngoài ra, vì V iệt Nam là một nước nghèo lại trải qua nliiều cube chiến tranh, nên riệc sửa chữa cải Lạo các bến cảng cũ cUng ỉà một nlUộm vụ kh('),i١g kóm phần quan trọỉìg

1.4 Phân loạỉ cồng trinh bến

Công trinh bến Cílng cO thể phíln loại, theo : vật liệu làm bến vị tri của cồng trinh dối với bd, theo m ặt cắt ngang và tlieo đặc tmng kết cấu

1.4.1 Theo vật ịíệu xây dựng

Tuỳ thuộc vào loại vật liệu của các cấu kiện chinh của một kết cấu bến mà phân loại : kết cấu bến bằng gỗ ; kết cấu bến bằng th,ép, kết cổu bến bằng bê tbng cốl thép (BTCT) và kết cấu bến, bằng vật liệu hỗn hợp

V ật liệu gỗ, tre dược tận dụng sdm nhất trong lịch sử xây dụng cảc bến cảng Ngày nay, gỗ vẫn cOn dược dUng nhiều ở nhù'ng vùng' có nhiều rừng' và bếii cảng cỏ chiều cao vừa và nhỏ (H ي 5 ؛ Om)

Thép dUng cho xây dụng kết cẩu bến, mdi có từ dầu t,hế kỷ 19 dưới dạng bế.n cọc ống thép, cọc cừ Loại kết cáu bến bằng thép dù,ng tiện lợi n'hất dối với cốc bến cảng

ở ngoài khơi xa bờ

Nhược dlểm của thép luOn ﻷإ xâm th.fc nên pỉiổ b؛ến nhítt vẩn là các cOng trinh bhng bê tong và bêtỗng cốt thép, nỏ khtc phpc dồng th(')'i ،lu'o'c hầu hết các nhược điểin của hai loại vật liệu gỗ và thép.

1.4.2 The.) vị tri clia cdng trinh ddi vdi bờ

Từ dặc điểm dịa hìnlr và tuỳ thuộc vảo chiều sâu tnidc bến, công trinh, bến cỏ thể dặt liền bờ ; song song vdi bờ, nhô khỏi bờ và vdng cách xa bờ (hình 1-2)

H ình 1-2 Phâ,^ t ạ t cồ^g triĩih bến tbco ﺎﻧﺍ tri luong quan vớt bo

a, B ến tt'èn bO ; b Bến song song vớt bb không cO cầu d ẫ n ; c,d ; B ến song song vói bo cố cầu dUn ;c Bến nho 1 TuOng clidn ; 2 Cầu dUn.

1.4.3 Phân loạỉ cOng trinh bến theo mặt cắt ngang

Các m ặt cắt ngang thường gặp trong công trinh bến là :

- Bén dUng yêu cầu mức độ ổn dỊnh CdO hơn, tOn nhithi vật liệu hon, song lạl rất thuận tiện cho các quá trinh xếp dở Itàng hoá

(hình l-3a)

- Bến nghiêng xây dựng ớ nhUng nơi tàu nhỏ,

mực nước thay dổi nhiều Kết cdu bển mái

nghiêng cấu tạo dơn giản, tốn ít vật liệu, giố

thành hạ, song khai thác kém hiệu quả hơn bến

tường dUng (hình l-3b)

- Bến nửa nghiêng nửa dUng (hlnh l-3c) và

nửa dUng nửa nghiêng (hình 1- 3d), dược sử dụng

trong trường hợp noi xây dựng có mực nước thấp

hoặc mực nudc cao kéo dài trong năm,

1.4.4 Phân loạí the dặc trưng kết cân Hìrili 1-3 P h â n loại theo m ặ t

Theo đặc t i l g kết cấu kéo theo l.à các Bẽn d ứ n g ٥ B ến n g h iên g

phương pháp luận tinh to án công trinh bến dược c Bến nữa nghiêng, n ử a dứng.

ci, Bcn nùa đứng, nií ٠ a ìighlêĩig.

1 rên bảng 1“ 1 trình l ؛à٠y١ k.iù tiêt sự phân cà.Ịi tầu trên nen cọc ; d B ến d,ặc biệt bằng

chính : công trình bến trọng lực và công trình bến kiều cọc (và cừ)

Báng 1-1 Phân loại chi tiết kết câu bến theo đặc trưng

Tường gdc neo tro n g

Tường góc neo ngoài

Tường go'c cd b ả n chốn^

T h ù n g nổi bê tông cốt thép

ch ế tạo từ trê n bờ, d ùng tàu kéo đưa đến nơi xây dựng.

Bản đứng, được neo ra ngo،ài bản đíiy

N hư 5, bộ phận neo là bản chống bê tô n g cốt th ép H ln h thức đa dạng.

kính lớn

coc ٠ĩ٠‘g đường D ường k ín h cọc ố n g bố tỏ n g

cốt th ổ p từ 4 5m

Tư ờng cọc ống đường kính lớn có bản giảm tải

Tường cừ k h ông neo

Tư ờng cừ m ộ t ta n g neo, neo vào gối cọc cháo

Tường cừ m ột tấ n g neo

là bàn neo ngang

Tường cừ cổ nhiều tấ n g neo

Tường cừ h ٩ i đoan., hai neo

Tường cừ co' th iế t bị giảm tải

D ây neo th é p trò n , cọc neo

bê tô n g cố t th é p hoặc cừ thép

B ản neo n g a n g b êtô n g cốt

th é p hay cừ th é p liên kết chổt hay n g à n trư ợ t với

tư ò n g m ặ t

T ấ n g neo tr ê n c ũ n g n h ư 11 hoặc 12 hoặc 13 các tầ n g neo dưới n h ư 14

P h ẩ n dưới : tư ờ n g cừ b êtố n g cốt th é p neo có d ấ m neo là

d ẩ m dờ p h ẩ n tr ê n

T h iết bị g iả m tả i r ấ t đa d ạ n g

1.5 Những yếu t(١ ảnh hiíỏng đến việc lựa ch٠.١n kết cấu c٠١ng trỉnh hến

Dể dễ dàng lựa chọn ban dầu dược chinh xác, khi thiết kế một côn,g trinh bến cảng, bắt buộc phải xét dến các yếu tố ảnh hưởng dến sir ổn định tong th,ể của cồng trinh Các yếu tố cần xét dến là :

- Điều kiện tự nhibn nơi xồy dựng ;

- Nhũưg yêu cầu sử dụng ;

- Diều ki۶n thi công ;

- Diều kiện vật tư

، 1 Điêu kìện tự ا ا ا ا 1 جاا nơi xâỵ dựtig.

Trước hết, phải xét dến -điều kiện địa chất ; do là diều kiện tiên quyết Dối với loại dất mền cho phép hạ cọc bằng cốc phương phốp khác nhau (dOng, ép, xói, rung, xoắn Ị thl loại kết cấu nền cọc hoặc cừ la hợp ly hon kết cấu trọng lực Các công

trinh bến kiểu trợn؟ lực sử dr.in؟ hf.Jp lý với dất nền !;١ đá, nửa đá liay sét chặt h.oặc nền là cốt, thô lẫn sỏi sạn Bến trpng lực có thể xâ.y dựng trốn dất cho phép dỏng cpc, nếu thi cOng' theo phương phhp t,rên khõ (.؛')! !ig dê pưây hay cảng hồ th,؛ cdng ١

trưức khi cho ngập ìiước)

dh'ong tru'dng họ'p đẩt nền mềm yếu, không đủ độ bển để tiếp nhận trực tiếp các tdi tĩ-png vả không cho phép sử dụng mOng cọc (thi dụ như Idp đất yếu không dầy phd trbn nền đá, lớp dất yếu cố độ dầy Idn nằm trên Idp dất tốt nhưng quố sâu

Ѵ Ѵ ) thi phải sử dụng các mong dặc biệt : giếng chim, giếng chim hơi ép Ѵ.Ѵ.

Sau yếu tố dịa chất, phải xét đến diều kiện thuỷ văn Trong nhiều trường hợp, tinh hinh thưỷ văn quyết dịnli hình dáng về kích thước của công trinh bến, quyết định việc phân bố theo chiều cao các đoạn nghi trung gian ở các bến khách và việc phân bố thiết bị neo cập tầu

Khi thiết kế bến bệ cọc cao cần thoả mãn yêu cầu sau : các tải trọng do tàu gây

ra phải dược truyền vào bệ, nghĩa la ti'ong bẩt kỳ trường hqp nào cUng không nên cho cọc tiếp nhận trụ'c tiếp các tải trọng của tàu bè Với những biên độ dao dộng mụ'c nước lớn hơn 4,Om, việc tuân theo nguyên tắc này đòi hỏi phải có những ^ ả i phốp sáng tạo khi vạch ra phương án kết cấu bệ cọc cao

Trên m ột số sông có vật trồi về mùa lũ, không nên dùng kiểu bệ cọc cao hay bệ cọc cao vdi cừ sau, vì vật trôi va dập làm gẫy cọc

Sau cUng cần xét dến mức độ ăn mòn và tinh chất xâm thụ'c của môi trường nước

mà quyết định chọn loại bến trọng Ir.i'c hay cầu thu

b Nliiìng уси c'âu stl diuig.

Kiểu và kết cẩu cOng trinh bến cUng kích thước mặt bằng của nó liên hệ chặt chẽ với sơ đồ cư gibi hoả câc quá trinh bốc xếp Chủng loại và các dặc trưng kỹ thuật của máy xếp dơ, vận chuyển củng như ١dệc bố tri hoạt động của nó trên bến quyết định phạm vi quy luật và giá trl của các tải trqng tốc động vào kết cấu bến

Sơ đồ bốc xếp đòi hỏi kliu dất trước bến đủ rộng, trong nhiều timờng hợp phải dUng bến liền bờ như trọng lực hoặc tường cù' Tm'ờng hợp cần tạo ra một m ặt bằng hẹp

ở xa bờ và nối với bờ bằng du'ờng dẫn thích hợp, tốt hơn cả là ddng kết cấu mOng cọc ơ các cảng sông, khi bốc xếp hàng rời, công trinh bến thường la các ti١ụ dộc lộp xây dựng trbn mái nghiêng của bờ tq nhiên

Để có thể tiếp nhận các t.àu chuyên d Ung và cO СЙС kích thước lơn, các cồng trinh bến phải cấu tạo dặc biệt đủ sức chịu dụng tác dụng của càc tả.i trọng do tầu

c Điêu kiện ihi công

Trinh độ trang bị và diều kiện thi cOng cíing là n٦.ột nhân tố ảnh hưởng dến giải pháp kết cấu cụ thể của công trinh bến Nếu th.1 cOng trong nước thi tường cừ và m.ớng cọc là các phương án hqp 1١ 'ﺀ nhdt d٦ường cừ cọc ống BTCT đôi khi có thể cạnh tranh dược vơi tường cừ, nếu như có cơ sơ công nglhệp chế tạo cọc và có thiết

bị búa rong dể hạ cọc Bến trọng lụ'c, đặc biệt la kết cấu khối xếp dOi hỏi phải có cần tnic nồi với stíc nâng lơn và có các tliiết bị chuyên dUng dể tạo ra lớp dệm (ví

dụ thiết bị lặn, thiết bị san nền )

Khả năng chế tạo, vận chuyê n, cẩu lắp trong quá trình xây dụng cũng quyết dịnh kích thước các bộ phận kết C:ắu bến.

d Diêu kiện vật iư.

Khả năng cung cấp vật liíệu, dặc biệt là vật liệu tại chỗ (gỗ ; đá, đ át đắp thậm chí cả bê tông V V ) củng giữ một vai ti’ò nhất dịnh khi lựa chọn kết cấu bến Tường

cừ thép ở các nước công nghdệp phát triển thirờng dược sử diing nhiều và thi công nhanh, kinh tế

Khi chọn kết cấu bến người ta thường nghiêng về phương án tốn ít vật liệu quý liiếm, tăng cường sử dụng các loại vật liệu địa phương, như thế sẽ chủ động được

kế hoạch và tiến bộ thi công Bảĩig 1-2 dưới dáy lóng kết phạm vi ứng dụng của các loai bến

Điểu kiện tự nhiên nơi xây

5 T ư ờ n g cừ bê tô n g cốt Ithép

1 2 3 4 5

9

rpường cừ bê tô n g cốt th é p

t ؛ê't đ ؛ện chữ T, cọc neo xiên 9

٥ ẵ t c á t

n ử a cứ n g và

bUn ؛ )

c ứ n g

CO xỉ n g h íệp ch ế tạo cọc ống

KhOng cO d ấ t d ảp gầy ra lực hay tá c

d ự n g ; p h ải cd cấn

tr ụ c sức n â n g lớn

^ h ư trê n và không cO h a án gỗ

Cd n h iều gỗ tại nới xây d ự n g

'27 C h u ồ n g b é t n g cốt thdp 10

Đ ất n ế n không cho phép d d n g cọc

K hông cđ c ấn tr ụ c sức nân.g lớn

1.6 Xác định các kích thư ١ '٠c cơ( bản của bèn

1.6.1 Chííu dàỉ bến

Chiều dài bén cho tưyến m،ép ‘bến Hên tục cảng biển dược xác định phụ thuộc

vào chiều dải tàu thiết ké 1[ và khoảng cách dự phòng d :

- Khi nối tiếp giữa bon vo'؛ phẩn kè ốp bờ, trị số /b dược tinh bắt dẩu từ noi cO

đủ độ Sồ-U tinh toán của bổn dó.

- Số liệư trong bảng 1-3 cũng là cơ sở dể định ra chiều rộng của các bến nhô.Nếu quá trinh xếp dỡ mà tàu phải xê dịcli (lọc bến thl chiều dài /١ ا sẽ có :

/h = /|4 d - f /dVới /ل chiều dài dịch chuyển cOng nghệ của tầu

Dối vdi các bển cảng sông khodng các:h dự trữ g؛.d'a cốc bến dược ghi rõ ở bảng

HinH 1-5 K H oang c i g iũ a ta u υά рігйп doạĩi tỉiằĩig cuốt bếĩi

a B ến th ằ n g ؛ b B ến cò sụ xê d ic h công n g h ệ cUa thu ؛ c B ến nhò hẹp ؛ d B ến n h ô ٣ ộng ؛

e B ến g ﺓﻻ hhUc ؛ f B ến d ầ u ;'g B ến kiều m ổ dộc tạp.

Bảng 1-4 Khoảng cách dự phòng cho chiêu dài bến cảng sông.

Có nhiều trường hợp tuyến bến không liên tục, bến nằm độc lập thì chiều dài bến /؛, < /٠, đặc biệt đối với các bến dạng đảo, các bến của cảng đảo nhân tạo, bến

mố, bến cảng khách V V .

1.6.2 Chiêu rộng bến.

Khái mệm chiểu rộng bến B có thể hiểu theo hai khía cạnh : ổn định của kết cấu và đủ thuận tiện cho các thao tác bốc dỡ hàng hoá Clứểu rộng ổn định B củng tuỳ thuộc vào mỗi loại kết cấu :

- Đối với bến trọng lực

Trong đó : H - chiều cao tníóc bến

- Đối với cầu tàu dọc bờ

Vói m - mái dốc ổn định của mái đất dưới gầm cầu tàu

m = cotga

a - Góc nghiêng của mái đất ổn định so với mặt nằm ngang.

- Đối với bến tường cừ

Chiều rộng B xác định theo công nghệ bốc xếp hàng cũng rất khác nhau ; thường lấy, bằng chiều rộng tuyến mép bến B؛

B = B, ( 1 - 6 )

1.6.3 Mực nước thấp thiết kế (MNTTK)

Mực nước thấp tính toán lấy theo bảo đảm suẩt quy định Bảo đảm suất phụ thuộc vào hiệu số giữa mực nước có bảo đảm suất 50% với mực nước thấp nhất (bảng 1-5), Mực nước tháp nhất là mực nước năm thấp nhất với tần suất 1 lần trong

1.6.4 Mực nước cao thiết kê (MNCTK)

Mực nước cao thiết kế phải lấy theo quy định của các tiêu chuẩn thiết kế công tiùnh thuỷ ; chủ yếu phụ thuộc vào cấp công trình bến cụ thể (hình 1-6) :

- 1% đối với công trình bến cấp I ;

- 5% đối với công trình cấp II và III ;

- 10% đối với các công trình cấp IV

H ình 1-6 Các cao trin h và các chiều sâu, chiêu cao trước bến.

1.6.5 Cao trình mặt bến (CTMB)

Cao trình m ặt bến lấy bằng (hình 1-6)

VCTMB =VMNCTK + aa- Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và quá trình bổc dỡ ; a

(1-7)

1 - 2 m

T - Mớn nước tàu chở đầy hàng

z ٥ - 0Ộ dự phOng cho sự nghiêng (ệch tàu do xếp hàng hoá lên tàu không dều và do hàng hoố bị xê dịch

Zj - Độ dự phOng chạy tàu tối thiểu tinh với an toàn lối tàu

Z٦ - Độ dự phOng do sOng

Zs - Độ dự phOng về tóc độ tinh tới sụ' thay dổi mớn nước của tàu khi chạy

so với mdn nước tàu neo dậu khl nu'ớc tĩnh

- Độ dự phOng cho sa bồi

Các độ dự phOng z ٥ ; Z[ ; z٦ ; Zj ; z dược xác định cụ thể trong tiêu chuẩn tWết kế 22 - TCN - 207 -92

1.6.7 Chỉêu cao trưức bến, cbỉẽu sâu trưóc bến, chỉêu sâu djnb hỉnh

Chiều cao trước bến H (hlnh 1-6) dược tinh theo :

^ ả m thành công trinh và rút ngắn thờỉ gian thi công, nhất là dối với cốc cảng

có tong chiều dài bến 1 Ib > 1000 m ở Liên bang Nga và cốc nước SNG dã dược

định hình hoá cho các bến cảng có chiều sâu trưức bến thay dổi từ 5 - 27m (bảng 1-6) cho 3 khu vực : biển xa ; ven biển và các cảng nhỏ dịa phương

Bảng 1-6 Chiêu sâu định hình trước bến (m)

h đa

và gố

H à n g rời đổ đống

D âu thô

S àn phẩm

d ầ u và

h à n g lỏng khác

H à n g chở

b ằ n g

tà u pha sông

b iển và

tà u sông

V ận tải

b ằ n g sà lan , tà u chở sà ia n

vụ

của càng

- Kích thước khu bến đủ rộng, đặc biệt là dải đát trước bến

- Bố trí hợp lý thiết bị xếp dỡ, diện tích kho bãi và các công trình, cũng như hệ thống đường sắt, đường ôtô, đường ống

- Hợp lý về hình dạng và kích thước khu nước, đặc biệt là vùng nước sát bến

- Tiện lợi khi tàu vào bến, buộc neo và rời bến

~ Tàu đỗ yên tĩnh ở bến, tránh ảnli hưởng bất lợi của sóng và gió

- Khối lượng nạo vét khu nước tníớc bến nhỏ và sa bồi ít

- Bố trí các công trình bến trong khu vực có điều kiện địa hình, địa chất tốt nhất

Sau khi chọn hình dạng m ặt bằng tuyến bến, bước quyết định vỊ trí mép bến là

rất quan trọng Mép bến là đường tiếp cận khả dĩ của boong tàu tính toán với bờ úng với mực nước thấp tliiết kế

Giả sử te có m ật cất ngang địa hình Ể ư hình 1- 7, te áp các mực nước chạy ten, mực nước cao thiểt ké, các cao độ mặt bến và ááy bén So sánh 3 vị trí mép bến Ι-Ι ; II-II ; III-III ; để dung hoà các yêu cầu trên nhằm chọn ra dược vỊ trí tối ưu nhát.

H ình 1-7 Sơ đò đ ịn h vi đ ư m g mép bển

Chu’OTíg 2

TẢI TRỌ N G VÀ TẤC ĐỘNG LÊN CÔNG TR ÌN H BẾN

NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN

2.1 Các loại tài trọng, tác động và tổ hợp

2.1.1 Phân loại tải trọng : Tải trọng được chia thành tải trọng thường xuyên và

tải trọng tạm thời (dài hạn, ngắn hạn và đặc biệt) tưỳ theo thời gian tác dụng của chúng

Tải trọng thường xuyên (tiêu chuẩn hoặc tính toán) là các tải trọng tác dụng không biến đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình

Tải trọng thường xuyên gồm :

- Khối lượng bản thân công trình bến.

- Khối lượng đất lấp trong công trình bến

- Tải trọng do các công trình và thiết bị công nghệ đặt cố định trên bến

- Áp lực của đất lấp trong công trình bến

Lưu ý : ứng lực tự tạo hoặc có trước trong kết cấu hay nền móng (kể cả líng suất trước) phải kể đến khi tính toán như ứng lực do các tải trọng thường xuyên

Tải trọnp tạm thời dài hạn gòm :

- Tải trọng do các thiết bị bốc xếp di động, các phương tiện vận tải và hàng hoá

- Tác động của sự thay đổi nhiệt độ môi truừng

- Tác động hoá học của nước biển, nước ngầm và các hoá chất khác đối với công trình bến

- Tác động của biến dạng nền không kèm theo sự thay đổi cấu trúc của đất

- Tác động do thay đổi độ ẩm, co ngót và từ biến cửa đất nền và vật Hệu

Tdi trọng tạm thời ngắn hạn ẹ.m .■

- Tải trọng do sóng, dòng chảy

- Tải trọng do tàu (gồm lực neo tàu, lực tựa tàu và lực va khi tàu cập bến)

- Tải trọng ngang do cần cẩu và СЙС phương tiện vận tải

- Tải trọng tác dộng trong giai do.ạn xâv dựng

- Tải trọng gió tóc dộng lên các công trinh cố định và cần cẩu hoạt dộng trên công trinh bến

Tủl trọng dục biệt gô؛n :

- Tải t,rọng dộng dất, sóng thần

- Tải trọng do vi pham nghiêm trọng trong quả trinh xây dụng hoặc khai thác công trinh bến, do thiết bị trục trặc, hư hỏng tem thời

- Tác dộng của biến dạng nền gả١r a do thay dổi cấu trUc dất ( ١ d dụ : biến dạng

do dất bị sdt lở hoặc lún tm ợt tóc dộng lên raOng cọc hoặc tường cừ ), tắc dộng

do biến dạng của m ặt d ất ở vùng có nứt dát

- Ấp lực thưỷ t,ĩnh do mực nu'ớc ngầm sau công trinh bến cao lion mụ'c nước trước bến) trong diều kiện cht có một nửa hệ thống côn.g trinh thoát nước ngầm còn hoạt dộng dược

- Tác dộng do hoả hoạn

- Tải trọng do nổ trong hoặc gần công trinh bến

Dồ.te thời khi ihlết k ế côíig trluh bến cbn phai xci đến cúc tốc dộng san :

- Tác dộng mài mồn của teu bè, các vật trôi

- Sự thay dổi cao trình dáy sông (biển) trước bến do sa bồi dòng chồy, chân vịt tàu

- Sự ăn mòn diện hoá của các dOng diện "lang thangj' có thể xảy ra dối vdi các cấu kiện thép, bêtông cốt thép của công trinh bến

Các to hợp tải trọng trong giai đoạn xây dựng và sửa chữa công trinh phải dược quy định phù hợp vdi trinh tự thi công dược chọn

Thành phần và to hợp tel trọng cho từng loại tinh toán dược lặy phù hợp với yêu cẩu tinh toán của mỗi loại kết cấu công trinh bến

Tổ hợp tải trọng cơ bản có, một tel trọng tạm thời thi.giá trị của tel trọng tem thời dược lấy toàn bộ Nếu có từ 2 tel trọng 'tạm thời trở lên thi giá trị tính toán của tel trọng tạm thời hoặc các nội krc tương ứng của chUng phải dược nhân với hệ

số to hợp như sau :

- Tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn n h õn với hệ số

=0,9

- Khi cú thể phõn tớch ảnh hưởng riờng biệt của từng tải trọng tạm thời ngắn hạn lờn nội lực, chuyển vị trong cỏc kết cấu và nền múng thỡ tải trọRg cú ảnh hưởng lớn nhất khụng giảm, tải trọng thứ hai nhõn với hệ số 0,8, cỏc tải trọng cũn lại nhõn với hệ số 0,6

Tổ hợp tải trọng đặc biệt cú một tải trọng tam thời thỡ giỏ tri của tảỡ ،rbngx tạm thời được lấy toàn bộ Nếu cú hai tải trọng tạm thời trở lờn, giỏ trị tải trọng đặc biệt được lấy khụng giảm, giỏ trị tớnh toỏn của tải trọng tạm thời hoặc nội lực tương ứng của chỳng đươc nhõn với hệ số tổ hợp như sau : tải trọng tạm thời dài hạn rửiõn với hệ số T j= 0,95, tải trọng tạm thời ngắn hạn nhõn với hệ số d>2 ^ ٥)đã

Tải trọng dựng để tớrứi toỏn kết cấu và nền cụng trỡnh cú hai giỏ trị tiờu chuẩn

và tớnh toỏn Việc sử dụng giỏ trị nào phải tuõn theo quy định của tựmg tớnh toỏn

cụ thể

Giỏ trị tiờu chuẩn của từng loại tải trọng được quy định trờn cơ sở quan trắc những yếu tố tạo ra tải trọng đú và chỡnh biờn cỏc số liệu quan trắc bằng phương phỏp xỏc suất thống kờ

Giỏ trị tớnh toỏn là tớch của giỏ trị tiờu chuẩn với hệ số độ tin cậy về tải trọng

Hệ số này tớnh đến khả năng sai lệch bất lợi cú thể xảy ra của tải trọng so với giỏ trị tiờu chuẩn và được xỏc đinh phụ thuộc vào trạng thỏi giới hạn được tớnh đến.Trong cỏc tớnh túấn theo nhúm trạng thỏi giới hạn thứ nhất thỡ cỏc hệ số độ tin cậy về tải trọng được lấy theo bảng 2-1,

Bảng 2-1 Hệ số độ tin cậy đụi với một sụ tải trọng thường gặp trong

tớnh toỏn cúng tnnh bến.

Loại tải trọng Hệ số độ tin cậy vể tải trọng

+ Khối lượng thể tớch cựa cỏc cấu kiện cồng trỉnh 1,05 (0,9Ộ)

-ỉ- Tải trọng do cỏc phương tiện vận tải và bốc xếp 1,2()

+ Tải trọng do hàng hoỏ xếp trờn bến

ﺓ N ếu кігбі lượĩig d ố t dưọc tín li tkeo tﺁﺍ số tín ìi toan của, кігбі lư ọ n g ٣ tên g của dâ,t tk t hệ s6 do ttn cậỵ d ó t υόί kh 6 t tư ọ n g d ố t k ١ ^6ng dưọc d u a who.

3 Đề thuO n ttện cho tin h toCin, hệ 5Ó do tin cỌỵ dOt uOi d á t ٧ a h h n g rời đổ d ó n g diiọc phép

^ é t d ế n ktii xác d^nti tri; só tﺍn h todn của khOi tượng th ề t ﺍclﺍ cha chiing,

Khối ﻢﻟ،،'(ر,?.ة của kết cấu và đấí Tải trọng tiêu chuẩn do khối lượng các kết cấu

xác định theo số liệu của tiêu chuẩn và catalo hoặc theo các kích thước thiết kế và khối lượng thể tích vật liệu cO kể dến độ ẩm thực tế Tníờng hợp công trinh nằm dưới mực nước tinh toán, xác định khối lượng các cấu kiện phải trừ di lực dẩy nổi thuỷ tĩnh tác dộng lèn cáu kiện Tri؛ số lực dẩy nổi thưỷ tĩnh bằng khối lượng khối nước choán chỗ S ổi với nhũng vật liệu có cẩu trUc dặc (kim loại, bê tong, bê tong cốt thép ) khối lượng thể tích của vật liệư nằm dưới nước bằng :

Trong do γ - khối lượng thể tích vật liệu trong không khi.

Khối lượng dất láp tấc dộng trên một don vỊ diện tích bề m ặt nằm ngang của cOng trinh láy bằng tích số ^ ữ a khối lượng thể tích của dất và c'hiều cao lớp dất lấp Khối lượng thể tích dất trong trạng thai dẩy nổi'(nằm dưới nước) dược xác định có xét dến độ rỗng của d á t theo công thức :

lầ lOkN/тЗ , lớp dệm bằng đá dãm hoặc cuội sỏi la HkN/m3

Hệ số độ tin cậy dối vdi các tải trọng tlo khOi lượng kết cấu xây dựng và dất quy định trong bảng 2-2

Bảng 2-2 Hệ sft' độ tỉn cậy dối với các tảỉ trqng do

khốỉ lượng kết cấu xây dựng và dất

2 Bê tồng co' khố؛ lượng thế tích lớn hơn 1600kg/m٩ bê tông

cốt thép, gạch đá, gạch đá cO cốt thép và gỗ ااا

3 Bê tOng cO khối lượng thể tích không lớn hơn 1600kg/m٩

cấc vật liệu ngần cách, các lớp trát và hoàn thiện (tấm, vỏ.

các vật liệu cuộn, lớp phủ, lớp vữa lot ) tuỳ th^ điểu kỉện

ChÍL thích ٠

1 Kíxí k iề m tra ổn d Ịn ìi c k ố n g tạt, d ổ t uói p h ầ n k h ố i tư ợ n g k ểt cản ٧ a dố,t١ n ến g td m n ố n g

có t k ể ctdn d ế n SIỊ td m ^tệc c ủ a kết, cdn b á t tọt Hon tHt Hê ồổ đ ộ ttn 0ﻩﻻ tố ^ b d n g 0,9

2 KHi ^dc d Ịn ỉi td t trọ n g củ a d d t tdc d ộ n g tên cbng tr ١ nH cdn ttnH d é n 'à n H HnOng 'cHa độ

d m tHưc tế, td t trọ n g uật ttện cHdt kHo, tH tểt bt ud pH n o n g ttên g ta o tHông- tdc d ộ n g tên d d t.

2 Đ ốt aớt k ế t cdn tHCp, n ến ứ n g tực d o kHổt tn ọ n g rtên g anạt q n d ﺝ 0 ٠ ﲅ ﻫ ứ n g tụ c cH nng ttà

Hệ s ố độ ttn-cộ,ỵ ﺃ ٠ ﺉ ﻻ b d n g 1,1.

Cách xác định những tó i'trọ n g mang tinh dặc tm ng của công trinh bén sẽ dược trinh bày trong cấc phần sau

2.2 Áp lực thuỷ tĩnh của nưỏc ngầm

Áp lực thuỷ tinh của nước, ngầm trên công trinh bến xuất hiện khi mức nước sau tường bến cao hơn mực nước trước bén Nguyên nhân cíia hiện tượng này thường

do mực nước trước bến hạ xuống khi thuỷ triều rUt do dao dộng mực nước theo mùa hay do gỉó CUng có thể do mực nước ngầm sau tường bến dâng lên do ảnh hưởng của mưa, nước thải hoặc hư hỏng của hệ thống thoát nước ngầm

Ap lực thuỷ tĩnh của nước ngầm hẩu như không ^ ấ t hiện khi kết cấu công trinh bến có khả năng thoát nước cao như : kết cấu dạng chuồng, tường cừ bằng cọc ván,

bê tông- cốt thép không cO khoá liẽn kết, tường trọng lực trên dệm da có lãng thể giảm tải trong lOng bến

Ap lực thuỷ tĩnh cũng có thể không cần xét dến trong những trường hợp sau :

- Bến có kết cẩu tường trọng lực dặt trên dệm đá với chiều dầy đệm trê n 0,5m (không phụ thuộc vào độ thấm nước của nền dất và giải pháp kết cấu dã dUng dể ngần không cho d át lọt qua khe tiếp giáp giữa cảc cấu kiện)

- Bến dạng tường góc hoặc tường cừ có các khe tiếp giáp d ặt cách nhau nhỏ hơn 4m theo chiều dài bến và có tầng lọc ngược (không phụ thuộc vào độ thấm nước của nền)

Ap lực thuỷ tinh của nước ngầm thường ^ ấ t hiện ở các công trinh bến dạng tường cừ bằng thép dOng vào tầng sét, dưới chân tường có táng sét hoặc tồng dẩt

cO tác dụng như tầng không thẩm nước Tầng d ẩt dược coi là tầng không thám nước khi hệ số thấm của lớp d ất dó nhỏ hơn 1/10 hệ số thấm của lơp dất dắp phía trên.Tải trọng nằm ngang của áp lực thấm tá,c dộng d.ọc theo dường viền dưới d ất của công trinh bến d ặ t trực tiếp vảo Công' trinh hoặc cấu kiện công trinh và dưới dạng

m ột biểu dồ có hình dạng và cường độ, tuỳ theo vi tri của tắng không thấm nước tinh toán cho trong hình 2-1 dối với các công t.rình 'bến tường cừ và bến tường gOc trong hình 2 -2 dối với các công trinh bến bằng cọc ống dường kinh lớn Khi dUng d,ể tinh ổn định thi các biểu dồ tải trọng nằm ngang do áp lực thẩm xác định theo chỉ dẫn trên hình 2-1, nhưng diện tích biểu dồ' phải tâng lên 30% dối với các dao dộng mực nước ngày dêm và teng 10% dối vổi các dao dộng mực nước theo mùa

4 B iể u àồ tai t٣ ọng n d m n g a n g cùa dp lực tk d m ؛

5 Biềix dồ tàl t٣ ọng tk d n g d ứ n g cda dp lac t k d ^

So (Ì ô ﺝ

So dồ 6

H ìnk 2 2 Các sơ dồ tdí trọng d.o áp lìỊc th d m d d n g d ể tin h toan

độ bần cong tr in h bến b d n g cọc ống dư ơng k in h lớn.

1 Cọc ố ng d ư ờ n g k i n h lớn '١ 2 T'ống cdck nước 3 ؛ B iều d ồ tảl trọ n g n g a n g của dp lực ιΚάηι

Trong các chi dẫn trên các hình 2-1 và 2-2

у ١ ѵ - Khối lượng thể tích tinh toán của nước

ل - O radien cột nưổc, xác định theo các công thức ghi ở các hình 2-1 và 2-2 tùy theo các sơ dồ tinh toán

/), 3 ا 2 ل ا - chiều dài dường thấm phía sau, phía trước và bên dưới công trinh bến, xác định theo các hình 2- 1 và 2-2 tùy theo sơ dồ tinh toán

B - Bề rộng dáy công trinh

Tải trọng thẵng đứng của áp lực tl١ấm trong các tinh toán độ bền và ổn định cOng trinh bến dược tinh vào khối lượng thể tích của dất nằm dưới mực nước ngầm

và trong phạm vi các chiều cao của các dường viền thấm 2 ﺭﻭ, ﺍ :

- Trong phạm vi chiểu cao رو sau bến :

S ố i với các công trinh bến tường góc phải tinh thêm cả tóc dộng của áp lực nước thấm dưới bản dáy như chi dẫn ti'ên to dồ 4 của hình 2.1

Chil ý

1 Nếu tcmg thốm nưóc íicim sâu hơn đá ١١ cống ttinh hoộc sâu hơn chhn cục cữ một đocin lổn hơn l = 2Hb thl trong cốc sơ dồ tinh todtt độ sdu cítti tdng cdch nưỏc tinh todn phdl ﺃ0ﻻ bằng l (Hb - cliCêu ctio bến tinh tít độ sdu truức bến thiết k ế dế ١ i dinh bến).

2 Cóc lớp kẹt sét dầy nhỏ hơit 2b cm và cdc lóp k؟ t ủ sèt dầy n.hỏ hơn 4bcm không điiợc coi là tầng cácỉi nưâc.

3 Trrtơng ItỌp n'ên cb cốu t، Ị0 dl، ، chốt phltc tạp thl óp h.tc nước thổm can dư، Jc xác định bdng phương phdp mạng lưới tlnly động.

4 Dê xdc dhth cột nưóc H tại cỗítg trinh cun có dưòng qud trinh trung binh của mttc nước trước bến theo míta hoộc theo ngUy Itng vbl mt.tc nưỏc cao nhổt tinh toán.

Nól chung, tảl trọng do sóng phụ thuộc vào :

٠ H ình dáng m ặt cắt dứng của công trinh : thẳng dứng hoặc nghiêng, kin hoặc hở

٠ Các thông số của sOng ;

٠ Độ sâu nước trước công trinh theo mực nưóc tinh toán ;

٠ Hướng sOng dến cOng trinh ;

٠ Biểu đồ áp lực sóng và giá trị các tung dộ cho tù٠ng trường hợp tính toán co thể tham khảo trong tiêu chuẩn nghành : Tải trọng và tác động (do sóng và do tàu) lên công trình thuỷ Tiêu chuẩn ngành Ihiết kế 22 TCN 222-95, hoặc Britsh Standard Code of Practice for Maritime Structuros Part 1 - Pari 7 1984 - 1991.

2.4 Tải trọng và tác động do tàu

Tải trọng do tàu tác động lốn công trìnli gồm ba loại clúnh : Khi cập bến gây tải trọng va tàu, khi đậu tại bến gây ra tải trong neo tàu và tựa tàu do ảnh hưởng của gió và dòng chảy tác động lên tàu

Tải trọng va tàu hình thành khi tàu bắt đầu tiếp xúc với công trình bến khi cập, trị số tăng dần và dạt đến giá trị lớn nhất khi toàn bộ dộng năng của táu đã chuyển thành thế năng biến dạng của công trình bến và thiết bị đệm tàu Tải trọng va tàu phụ thuộc vào : kích thước tàu và tốc độ cập hiu ; dặc tính của két cấu công trình bến gồm cả tliiết bị đệm tầu và khả năng của chúng Tải trọng va tàu gồm thành phần vuông góc và thành phần song song với mặt bến cập tàu

Thành phần vuông góc của tải trọng va phụ thuộc vào :

a - Động năng cập bến

b - Độ lệch tâm khi va chạm

c - Các đặc tiorng tải trọng - biến dạng của tàu, kết cấu và hệ đệm tàu

Thânh phần song song phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa hai bề m ặt va chạm : tàu và hệ đệm tàu

Động năng cập tàu được xác định theo công thức sau :

Dv^

E , =

Trong đó :

D- Lượng rẽ nước của tàu tính toán, úín

V - Thành phần vuông góc với m ặt bến cập tàu của tốc dộ cập tòu, m/s, lấy theo bảng 2- 3

Bảng 2-3

T àu

T h à n h p h ấ n v u ô n g gổc củ a tốc độ cập tà u V (m /s) với lư ợ n g rẽ nước tín h to án D (lOOOtán)

gọi là khối lượng thủy động, bằng 1,3 đến 3,6 lần lượng rẽ nước của tàu và phổ biến nằm trong phạm vi từ 1,3 đến 1,6 lần.

Các yếu tố làm giảm năng lượng va : do khi va chạm vị trí tiếp xúc ^ ữ a tàu và bến không trùng với trọng tâm của tàu nên một phần đáng kể của động năng tàu

bị tiêu hao vào việc quay và nghiêng của tàu quanh điểm va M ột phần động năng khác bị tiêu hao vào việc chuyển thành thế năng biến dạng đàn hồi của vỏ tàu hoặc biến thành nhiệt năng trên bề mặt tiếp xúc giữa hai vật thể M ặt khác, kết cấu công trình bến không phải là vật rắn có độ cứng tuyệt đối nên va chạm không xẩy ra hoàn toàn như giả thiết để tính động năng va chạm

Trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm, người ta đã thiết lập các giá trị của hệ số

kể đến tất cả các yếu tố trên tuỳ theo loại tàu và kết cấu công trình bến như sau :

Bảng 2-4

- B ến liền bờ có m ặ t trư ớ c d ạn g tư ờ ng kín (các 0,50 0,30

-Gọi E là trị số năng lượng biến dạng của toàn bộ hệ thống "tàu-đệm tàu- công trình bến" ta có :

AE،J- Năng lượng biến dạng của đệmNăng lượng biến dạng của bến

EA^- Biến dạng của toàn bộ hệ thốngBiến dạng của hệ đệm tàu - A ٥

؛,-(2.5)(2.6)

Aị٦- Biến dạng của công trình bến

E٥, A٥ là các đặc trưng của đệm do các nhà sản xuất cung cấp dưới dạng biểu

đồ quan hệ giữa E ~ A ~ F٩^ là tải trọng tác động lên đệm theo hướng vuông góc với mép bến tức là thành phan vuông góc với mép bến của tải trọng va tàu

E ؛,,A؛J, có thể tính trực tiếp tuỳ theo độ cứng của kết cáu công trình bến, theo công thức sau :

A b- F٩/K

( 2 8 )

Hệ số độ cúìig của công trình bến theo hướng nằm ngang vuông góc với mép bến

có thể tính tiạrc tiếp từ kết cấu cụ thể hoặc theo bảng sau :

Bảng 2-5

Thành phần song song với mép hến của tải trọng va tàu F٧(KN) được xác định theo công thức sau :

Trong đó : '

Hệ số ma sát, phụ thuộc vào vật liệu lớp m ặt của thiết bị đệm tàu

Khi bề m ặt bê tông hoặc cao su ị-i = 0,5

Khi bề m ặt là gỗ ị 1 - 0,4

Để tính toán tải trọng neo tàu và tải trọng tựa tàu trước hết phải xác định tải trọng do gió và do dòng chảy tác động lên tàu :

Wg(KN)Thành phần ngang và thành phần dọc W٠٦(KN) của tải trọng gió tác động lên các vật nổi cần được xác định theo công thức sau :

- Đối với tàu và bến phao có tàu đang neo dậu :

- Đ ố i với ụ nổi

w٥ = 73,6 X 10-5 A„ X V 2 X ^

٦ ٦ ٠

= 49,0 X 10-5 A٢١2 X V2 x ệ

= 79,5 X 10-5 X A X V 2

(2.10) (2.11)

(2.12)

(2.13)Trong đó :

Vg và A٢ - Diện tích cản gió theo hướng ngang và theo hướng dọc của vật nổi

v٩ và V^- Thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ gió có suất đảm bảo 2%, m/s

Ệ - Hệ số lấy theo bảng 2.6 trong đó a^ là kích thước nằm ngang lớn nhất của

m ặt cản gió theo hướng dọc của vật nổi

Bảng 2-6

C h iêu d à i c ủ a h ìn h c h iếu tà u lên m ặ t p h ằ n g vuông

H ẻ s 0 ﻭﺍ

Khi xác dỊnh tải trọng gió tấc dộng lên tàu dang neo dậu ở hến, diện tích cản của tầu (A٩,An) phải trù' di diện tích chắn gió tinh dổi của bến va các cOng trinh hến A , (m؛ ) dtíoc xác dinh tlieo công thức (hình 2-4) sau :

ở dây :h(_ Độ cao mép bến so ١'di mực nước cao nhất.m

- Lcg- Chiều dài hoặc tong ctóều dài các vật chắn giO trong phạm vi L $ L ؛, m

- Chiều dài vùng chắn gió dược lấy theo quy ước :

Nếu L] > 1ﻝﺍ: thi L = 1ﻝﺍ

Nếu L[ < Lb thi L = LbThành phần ngang Q (KN) và thành phần dọc N؛„(KN) của toi trpng do dOng chảy toc dộng lên tou hoặc vật nổi dược xác địith theo công thức sau :

Trong do :

Aj và A ؛- Tương ứng là diện tích chắn nước theo hương

ngang và hướng dọc của tou hoặc vật nổi, m2

dọc của tóc độ dOng chảy với ton suất 2%, m/s

- Tải trong neo teu dược truyền ìbn kết cấu công trinh

bển qua các thiết bị neo bố trí trên bến

Trên hình 2-5 là sơ dồ phân bố toi trọng neo tou trên

-H ình 2-5 S o dồ p liâ ĩi bỗ

Hối với m ột công trinh bến nói chung, toi trọng neo dược tả i trọ n g neo tàu trên

xác đ i Ế bằng cách phốh phối thàn'h phẩn toi trqng ^ ô n g m ộ t b ich neo

٠١x

góc mép bến tống cộng do gió và dòng chảy tác dộng lên tầu tính toán cho các bích

neo làm việc của bến

Gọi S(KN) là tải trọng neo tàu tác động lên một bích neo, khé٠ng phụ thuộc vao

só lượng tàu buộc dây vào bích neo đó, thì s được xác định theo công thức sau :

n- Số lượng bích neo làm việc lấy theo bảng 2- 7

a,fĩ- góc nghiêng của dây neo (xem hình 2-5) lấy theo bảng 2-8, hoặc căn cứ váo

điều kiện neo đậu thực tế của tàu tại công trình bến

20 10

40 20

T àu sô n g chở k h á c h h o ặ c chở

G hi chú : K hi bích neo đ ặ t tr ê n các m óng đứng riêng rẽ th ì láy (3 - 30؛ ١

Các hình chiếu của tải bọng neo s (xem hình 2-5) được xác định theo công thức sau :

của tàu Hai blch neo này dặt ngoài phạm vi

chíều dài tàu và cách mủi tàu, lái tàu không quá

()١2L| Mỗi hích neo dọc dược tinh, toán chỊu tải

trọng ireo hằng tổng các thành phần dọc bến

của tải trọng do gió Wn và của tải trọng do dOng

chảy N xốc định theo các biểu thức (2.11) và

ا

0

ﻵ vdi các chuyên dụng bao gồm một sàn 1■ C á c n eo d ọ c m ũ i v à tó2 ؛ Các neo

cOng nghệ và các trục neo riêng lẻ (hình 2-6) n g a n g 5 ر Các n eo g iằ n g

cần lập sơ dồ bố tri các trti neo thành 3 nhOm dây neo : Các neo dọc mũi và lái, các neo ngang, các neo giằng Tải trọng do gió và dOng chảy Q ؛ dược xác định theo (2.18) phải phân bổ cho các nhOm dây neo theo cách thức sau dây :

a) NhOm dây neo dọc mũi và lái tàu và nhOm dây neo' ngang - mỗi nhOm chịu 0.80

b) NhOm dây neo giằng chịu 0,6Q)

Nếu mỗi nhOnr dây neo dược buộc lên m ột số trụ thi lực neo dược phân bổ đều cho các trụ, tri số các góc neo « và ﻢﺗ (xem hình 2.5) và số trụ chiu lực cần dược xác d.ịnh theo sơ dồ bố tri các trxi ireo

Dối vơi các tầu sông, ngoài cách tinh trực tiếp từ tàu tinh toán, toi trọng neo s

có thể lấy theo bảng 2-9

Bảng 2-9

Lượng 1.9 nước của tàu tinh

toán đấy hàng D, tẩn Tậu hhách, tâu khấch và tàu hàng, tàu kỹ thuật cO kê't cấu

Q

to

T rong dó :

Q[- xác định theo (2.18)

I f chiền dài đoạn tiếo xúc giữa h i u và công trinh bến, in Tuỳ theo quan hệ giira

chiều dồi bến L và chiều dàl đoạn thẳng của thành tàu /, tn số lị dược iấy như sau :

K h i L < / thi /٥ = L

ChU ý : S ố i với tuyến bến chi gồm các mố hoặc trụ thi thi trọng tựa tàu clu phân

bố lên những mố hoặc trụ nào nằm trong phạm vi đoạn thẳng của thành thu

2.5 Tảỉ trpng do thỉết bị, phi،(١ng tíệ٠i vận tải và hàng h٠١á trên bến

Tải trọng do thiết bị bốc xếp, phương tiện vận tải và hàng hoá đặt trbn bếir dược xốc định cụ thể khi thiết kế căn cứ theo nhdệm vụ của cảng, sơ đồ công nghệ bổc xếp dã dược chọn và phải tinh dến khả năng phát triển trong tương lai của cảng.Theo quy trinh thiết kế cản.g sông, nếu các bến trang bị cần cẩu cồng thi g á trị tiêu chuẩn của các tải trọng ở ^Ing mép bến do cần cẩu ١'à hàng hoá phải láy không nliO hơn giá trị xác định theo sơ dồ chất tải trên hình 2-7

Tải trọng do cầu cẩu và đoàn tàu dược xem là phân bố cho cả hai pliía dườn,g ray và, theo chiều rộng dầm dưới đường cần cẩu hoặc theo clhều tà vẹt dược xốc định như sau :

Trong do :

p- Tải trọng trên m ột mét dài (dọc ray) do cần cẩu hoặc đoàn tàu hoả

b- Bề rộng ray hoặc chiều dài tà vẹt

Dối với đo àn tàu hoả p có t.hể tra bảng theo loại đoàn tàu

ود

Cẩná/còhỡ

i

١ ص ١

ﻢ ﺗ

-٠ ' ١١

ﺍ

ا ذ\

١

-b) Can câủ œhg

ﺭ -

Can cấ ٧ công

sứcnangíQ^KN/ệ\ ؛ ١٠ ١

/'

\ / \

١ ا/

،

ﺭ ﻝ

a Đ ố i υ ό ΐ h a n g rời đ ổ đ ố n g ؛ b Đ ổ i υόι cdc lo ạ i h d n g k ìia c

1 C a n cdu có sức n d n g 1 6 Τ 2 ؛ Đ ố n g h h n g rbl

Đối với cần cẩu cổng được tính theo tải trọng

lớn nhất trên m ột chân cần cẩu, chiều dài đoạn

phân bố tải trọng của một chân có xét dến ảnh

hưởng của cần cẩu cổng bên cạnh nếu có

Khi tính toán độ bền của tường cừ một tầng

neo và bến tường góc có thể thay thế tải trọng

do cần cẩu và đoần tàu hoả bằng một tải trọng

phân bố đều tương đương

Tải trọng ngang do cần cẩu đưỢc đ ặ t ở cao

độ đỉnh công trình bến và phân bố đều cho một

phân đoạn

Đối với các cảng biển thường dùng các sơ

đồ công nghệ đả được tiêu chuẩn hoá gồm ba

cấp : I, II và III Theo chiều rộng bến, tải

Trong thực tế vùng A thường không có khi trên bến có cần cẩu cổng vì đường ray cần cẩủ thường được bố trí cách tuyến bến 2,25 - 2,50 m Vùng B là vùng hoạt động của các phương tiện bốc xếp và vận tải để hàng tạm Vùng c là vùng chuyển tiếp đối với hàng rời đổ đống hoặc không có đối với hàng xếp thành đống đứng Vùng D là vùng của mỗi loại hàng và khả năng xếp cao có thể của phương tiện bốc xếp Chiều rộng của vùng này chi phụ thuộc mặt bằng khu bốc xếp của cảng