Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 1 Đồ án: Công trình cầu tàu đài mềm cọc khoan nhồi BTCT G5MỤC LỤC Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 2 CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1: Số liệu về địa chất công trình STT Tên lớp Chỉ tiêu cơ lý Chiều dày h (m) B γ (T/ 3 m ) φ (˚) c (T/ 2 m ) 1 Bùn sét pha dẻo chảy,lẫn hữu cơ 0,80 1,55 10 1,5 2,2 2 Cát pha,lẫn sạn đá,trạng thái chặt 0,23 1,85 18 2,95 2,5 3 Đá phong hóa trạng thái cứng chắc Cường độ kháng nén R=430 Kg/cm2 1.2: Số liệu về khí tượng , hải văn Mực nước (m) gió V (m/s) dc V (m/s) MNCTK(p1%) MNTB(p50% ) MNTTK(p99% ) Dọc tầu Ngang tầu Dọc tầu Ngang tầu +1,5 +0,3 -1,0 14 14 2,0 0,4 1.3: Số liệu tàu thiết kế Tàu chở hàng khô G (DWT) D(T) Kích thước (m) Diện tích cản gió (m2) 40000 50000 t L q L t B t H c T 0 T c L 0 L qc A q0 A nc A n0 A 213 197 28.5 16 10.8 5 86 65 3230 4210 720 940 Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 3 1.4: Tải trọng hàng hóa , thiết bị - Cấp tải trọng : Cấp I , q=4,0T/m2 - Ô tô H30 - Cần trục cổng , khoảng cách ray 10,5m , sức nâng 30T , áp lực chân lớn nhất P = 120T , 4 bánh xe / chân Sơ đồ tải trọng hình 2-8 a (trang 41 công trình bến cảng). cÇn cÈu cæng 0.5q1=2T/m2 q1=4T/m2 q2=6T/m2 q3=10T/m2 200 200 650 200 200 600 1175 A B C D CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN . GIẢ ĐỊNH KẾT CẤU BẾN 2.1: Xác định các cao trình bến a. Cao trình mặt bến ▼CTMB = ▼MNCTK + a Trong đó: a = 1÷2 (m) – độ vượt cao dự trữ cho bảo quản hàng hóa và quá trình bốc xếp. Đối với CT bến cảng biển ▼CTMB được xác định theo 2 tiêu chuẩn: + Tiêu chuẩn thiết kế : ▼CTMB = ▼MNTB(P50%) + 2 m = 0,3 + 2 = 2,3 m + Tiêu chuẩn kiểm tra: Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 4 ▼CTMB = ▼MNCTK(P1%) + 1 m = 1,5 + 1 = 2,5 m Để thiên về an toàn ta chọn theo tiêu chuẩn có kết quả lớn hơn ▼CTMB = 2,5 m b. Chiều sâu trước bến b ct 4 c 0 1 2 3 4 H = H + Z = T + Z + Z + Z + Z + Z Trong đó: + ct H : Chiều sâu chạy tầu. + c T : Mớn nước đầy hàng của tầu tính toán lớn nhất. + 0 Z : Độ dự phòng do sự nghiêng lệch tầu vì xếp hàng hóa không đều bị xê dịch (bảng 6/22TCN207-92). + 1 Z : Độ dự phòng chạy tàu tối thiểu (bảng 3/22TCN207-92). + 2 Z : Độ dự trữ do sóng (bảng 4/22TCN207-92). + 3 Z : Độ dự trữ do tốc độ tầu chạy (bảng 5/22TCN207-92). + 4 Z : Độ dự phòng do sa bồi (mục 5. 3. 6/22TCN207-92). Ta có bảng : Zo (m) Z1 (m) Z2 (m) Z3 (m) Z4 (m) Hct (m) b H (m) 0,741 0,432 0,000 0,15 0,5 12.168 12.623 Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 5 Chọn Hb =12,7 (m) c. Cao trình đáy bến ▼CTDB = ▼MNTTK - b H = -1,0 - 12,7 = -13,7 (m) d. Chiều cao trước bến c H = ▼CTMB - ▼CTDB = 2,5 – (-13,7) = 16,2 (m) 2.2: Xác định chiều dài bến max b t L = L + d - Trong đó: + max t L : Chiều dài tầu thiết kế. + d : khoảng cách an toàn giữa các tàu – lấy d = 25m Lb = 213 + 25 = 238 (m) Chọn L = 240 (m) 2.3: Xác định chiều rộng bến b c B = m.H - Trong đó: + m = cotgα (α phụ thuộc tính chất của đất): hệ số mái dốc ổn định của mái đất dưới gầm cầu tàu. Chọn m = 2 + c H : Chiều cao trước bến. b c B = m.H = 2 . 16,2 = 32,4 (m) chọn B= 33 (m) Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 6 2.4: Giả định kết cấu bến a. Kết cấu bến - Bến cầu tầu đài mềm cọc khoan nhồi BTCT 1.1. Phân đoạn bến - Với chiều dài bến b L = 240 m chia chiều dài bến thành 5 phân đoạn mỗi phân đoạn dài 48 m. - Khoảng cách khe lún giữa các phân đoạn là 2 cm. - Bố trí bích neo như hình vẽ. 1.2. Nền cọc - Cọc khoan nhồi BTCT - Trên mỗi phân đoạn bố trí 10 hàng cọc theo phương dọc bến với bước cọc dọc bến c B = 4.8 m và 7 hàng cọc theo phương ngang bến với bước cọc ngang bến c B = 4.5m - Bước cọc trong vùng cần trục cổng . c B = 5.25 m - Mặt bằng bố trí cọc được thể hiện trên hình vẽ. 1.3. Giả định về hệ dầm bản - Kết cấu đài bến là hệ dầm bản BTCT. - Bản BTCT dày 40 cm, được thi công đổ tại chỗ bằng bê tông mác 300. - Dầm ngang và dầm dọc tiết diện 100x150 cm chưa kể bản, được chế tạo từ bê tông mác 300 và cốt thép AII. 1.4. Giả định tường chắn đất - Phía tuyến sau bến dùng tường chắn để giữ ổn định mái đất. - Cấu tạo tường chắn đất và vòi voi như hình vẽ. - Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 7 - t êng ch¾n ®Êt 50 160 90 70 80 200 CHƯƠNG 3 : XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 3.1 . Tải trọng bản thân Bao gồm trọng lượng của bản,dầm ngang,dầm dọc.Để tính toán nội lực của bến ta cắt 1 dài bản song song với dầm ngang có chiều dọc bằng khoảng cách giữa 2 hàng cọc ( lấy bằng 4.8 m – bước cọc theo phương dọc ). Tải trọng bản thân bản: Tải trọng bản thân của bản được xác định: G b = h b . b b . γ b = 0,4 . 4,8 . 2,5 = 4,8 (T/m) h b – chiều cao bản. b b – khoảng cắt để tính toán. Bêtông mác 300 có trọng lượng riêng 2500 kG/m 3 = 2,5 T/m 3 . Tải trọng bản thân dầm ngang: Tải trọng bản thân do dầm ngang được xác định: G dn = b n . h n . γ bt = 1 . (1,5 – 0,4) . 2,5 = 2,75 (T/m) b n : bề rộng dầm ngang. Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 8 h n : chiều cao dầm ngang trừ đi chiều dày bản. Tải trọng bản thân dầm dọc: Tải trọng bản thân do dầm dọc được xác định: G dd = (b – b n ) . b d . h d . γ bt = (4,8 – 1) . 1 . (1,5 – 0,4) . 2,5 = 10,45 (T) Tải trọng bản thân vòi voi: Tải trọng bản thân của vòi voi được tính một cách tương đối và thiên về an toàn,có dạng tập trung đặt tại đầu dầm và có giá tri : G vv =8.25 (T). 3.2 . Tải trọng thiết bị hàng hóa Cấp tải trọng khai thác trên bến: Cấp tải trọng khai thác trên bến Tải trọng do phương tiện và thiết bị vận tải Tải trọng do hàng hóa (KN/ 2 m ) Cần cẩu giàn Đoàn tầu (KN/m) Ô tô 1 q 2 q 3 q I 140 H - 30 40 60 100 cÇn cÈu cæng 0.5q1=2T/m2 q1=4T/m2 q2=6T/m2 q3=10T/m2 200 200 650 200 200 600 1175 A B C D Sơ đồ tải trọng hình 2-8 a (trang 41 công trình bến cảng). Tính toán với bề rộng 4,8 m ta có: Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 9 q 1 = 4,8 . 40 = 192 (KN/m) q 2 = 4,8 . 60 = 288 (KN/m) q 3 = 4,8 . 100 = 480 (KN/m) Tải trọng do cần trục giàn tác dụng lên cầu tầu có dạng tập trung đặt tại chân của cần trục. Áp lực cho mỗi chân cần trục là 120 T 3.3 . Tải trọng gió tác dụng lên tầu: Theo mục 5.2/22TCN222-95 ta có thành phần ngang W q và thành phần dọc W n của tải trọng gió tác dụng lên tàu được xác định theo công thức : W q = 73,6.10 -5 .A q .v q 2 .ξ W n = 49.10 -5 .A n .v n 2 .ξ Trong đó : A q và A n - Diện tích cản gió theo hướng ngang và hướng dọc tàu. (m 2 ) V q và v n – Thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ gió có suất đảm bảo 2%. (m/s) ξ - Hệ số lấy theo Bảng 26/22TCN222-95. Kết quả tính toán tải trọng gió được thể hiện ở bảng sau: Pha của tàu A q m 2 A n m 2 V q m/s V n m/s ξ W q (kN) W n (kN) Ngan g Dọc Đầy hàng 3230 720 14 14 0,5 1 232.97 69.15 Không hàng 4210 940 14 14 0,5 1 303.66 90.28 3.4 . Tải trọng dòng chảy tác dụng lên tầu: Theo mục 5.3/22TCN222-95 ta có thành phần ngang Q w (kN) và thành phần dọc N w (kN) của lực do dòng chảy tác dụng lên tàu được xác định theo công thức: Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 10 [...]... Động năng của tàu được xác định theo công thức sau: D.ν 2 Eq=ψ 2 (kJ) Trong đó: D - Lượng rẽ nước của tàu tính toán D=50000T ν - Thành phần vuông góc (với mặt trước công trình) của tốc độ cập tàu, m/s Theo bảng 29/22TCN222-95 ta có : với tàu biển D = 50000 (T) → ν = 0,098 (m/s) ψ - Hệ số,phụ thuộc kết cấu công trình bến và loại tàu Theo bảng 30/22TCN222-95: Khi tàu đầy hàng : ψ = 0, 55 Khi tàu chưa có... kết cấu công trình bến: 1 l E Eb = 2 q K 2 (kJ) Fq ∆b = K (m) Trong đó: K - Hệ số độ cứng của công trình bến theo hướng nằm ngang vuông góc với mép bến,kN/m Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 14 Theo bảng 2.5 /công trình bến cảng, ta có : 12.EI.n K= l3 EI- Độ cứng của cọc bến E - Modul đàn hồi của vật liệu cọc. Bêtông Mác 400,lấy: E = 3,1.106 (T/m2) I - Mômen quán tính của tiết diện cọc Đối... đang neo đậu tựa lên công trình dưới tác dụng của sóng gió,dòng chảy được xác định theo công thức sau: Qt q = 1,1 L tx (kN/m) Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 12 Trong đó : Qt - Lực ngang do tác động tổng hợp của gió,dòng chảy và sóng, kN Ltx - Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu và công trình, m Kết quả tính toán tải trọng tựa tàu được thể hiện trong bảng sau: Pha tàu Đầy hàng Qt kN 450.13... Page 27 P=120T P=96T 4.Tải trọng neo tàu S=6.78T 5 Tải trọng va tàu Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 28 F=27.94T 6 Tải trọng tựa tàu Q=3.28T Các tổ hợp tải trọng được trình bày trong bảng sau: Các loại tổ hợp Tải trọng bản thân Tải trọng hàng Tải trọng cần Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Tải trọng neo tàu Tải trọng va tàu Tải trọng tựa tàu Page 29 hóa Tổ hợp 1 Tổ hợp 2 Tổ... Cơ học kết cấu.Xem các cọc đơn được ngàm chặt cả 2 đầu,tra bảng 6.6 /Công trình bến cảng ta có : H 12.E.I Hix = Hiy = l3 (kN/m) Trong đó : E -Modul đàn hồi của vật liệu cọc Bêtông mác 400 có : E=3,1.107 (kN/m2) I - Mômen quán tính của tiết diện cọc Cọc khoan nhồi BTCT D = 1m có : I =0,049 (m4) Ta có bàng phân phối tổng phản lực các đầu cọc như sau: Hix A B C D E F G Tổng Hiy Hix (kN/m) (kN/m) (kN/m) 2040,256... 47 Kết quả tính toán động năng va của tàu được thể hiện ở bảng sau: Pha tàu ν (m/s) 0,098 ψ Đầy hàng D (T) 50000 0,55 Eq (kJ) 132.055 Chưa hàng 50000 0,098 0,47 112.847 Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 13 Ta thấy Eq khi tàu đầy hàng lớn hơn Eq khi tàu chưa có hàng.Vậy ta dùng Eq khi tàu đầy hàng để tính toán Eq = 132.055(kJ) Theo mục 5.9/22TCN222-95 ta có: Động năng tàu cập bến bằng tổng... bến: Fn= μ F = 0,5 1400 = 700 (kN) q Bố trí đệm tàu mỗi phân đoạn có 5 đệm tàu dọc theo tuyến mép bến (xem hình vẽ chi tiết ở bản vẽ A1) Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 15 3.8 Xác định sức chịu tải của cọc Đối với bất kì loại cọc nào thì sức chịu tải của cọc cũng được tính toán theo 2 nhóm : + Theo sức chịu tải nền đất Sức chịu tải của cọc theo đất nền được xác định: Pđ = m.(α1.Ri.F... vị của các cọc trong phân đoạn cầu tàu theo phương x và y xi,yi - Tọa độ của đầu cọc thứ i đối với gốc tọa độ ban đầu Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 17 ΣHix.yi ,ΣHiy.xi –Mômen tổng cộng của các phản lực ứng với trục y và trục x Các phản lực ngang ix , H iy ở đầu cọc đơn được tính như lực cắt Q gây ra do các chuyển vị đơn vị theo các công thức của Cơ học kết cấu.Xem các cọc đơn được... biến dạng của toàn hệ thống “ tàu - đệm tàu - công trình bến” Bỏ qua năng lượng biến dạng của tàu, khi dó ta có: Eq = Ed + Eb (kJ) Và ∆z = ∆d + ∆b (m) Trong đó: Ed-Năng lượng biến dạng của thiết bị đệm,kJ Eb-Năng lượng biến dạng của công trình bến,kJ ∆z - Biến dạng tổng của toàn bộ hệ thống.m ∆d - Biến dạng của thiết bị đệm,m.(Phụ thuộc loại đệm) ∆b - Biến dạng của công trình bến,m Eb và ∆b có thể tính... (T/m2) I - Mômen quán tính của tiết diện cọc Đối với cọc khoan nhồi tiết diện tròn D = 1m ,ta có : I = = 0.049 (m4) n - Số lượng cọc. Xét cho 1phân đoạn bến: n = 10 x 7 = 70 (cọc) l - Chiều dài tính toán của cọc ltt = 20.75 m Từ đó ta có : K = = 142817,94 (kN/m) Từ đó ta có: 1 l E Eb = 2 q K 2 = 132,055 = 6,9.10-8 (KJ) Do năng lượng biến dạng của công trình bến là rất nhỏ nên ta coi: Eq= Ed = 132.055 . Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 1 Đồ án: Công trình cầu tàu đài mềm cọc khoan nhồi BTCT G5MỤC LỤC Viện Xây dựng Công trình Biển (ICOOFSHORE) Page 2 CHƯƠNG. vẽ. 1.2. Nền cọc - Cọc khoan nhồi BTCT - Trên mỗi phân đoạn bố trí 10 hàng cọc theo phương dọc bến với bước cọc dọc bến c B = 4.8 m và 7 hàng cọc theo phương ngang bến với bước cọc ngang bến. liệu cọc. Bêtông mác 400 có : E=3,1.10 7 (kN/m 2 ). I - Mômen quán tính của tiết diện cọc. Cọc khoan nhồi BTCT D = 1m có : I =0,049 (m 4 ). Ta có bàng phân phối tổng phản lực các đầu cọc như