ĐỒ án môn học CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY đồ án CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY ụ tàu KHÔ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN MƠN HỌC

CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY
SVTH 1:
MSSV 1:
SVTH 2:
MSSV 2:

LỘC MINH CHIẾN
1710671
LÂM PHAN NGHĨA
1712316

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12, 2020


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PORT and COASTAL ENGINEERING Department

ĐỒ ÁN MƠN HỌC

CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY
SVTH 1:
MSSV 1:
SVTH 2:
MSSV 2:

LỘC MINH CHIẾN
1710671
LÂM PHAN NGHĨA
1712316

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12, 2020


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ

Mục lục
Mục lục ............................................................................................................................ 1
Danh mục hình ảnh ........................................................................................................ 3
Danh mục bảng ............................................................................................................... 4
SỐ LIỆU BAN ĐẦU ............................................................................. 5
1.1
1.2
1.3
1.4

Tài liệu địa chất ................................................................................................... 5
Khí tượng thủy văn .............................................................................................. 5
Địa hình ............................................................................................................... 5
Tàu và phương thức đóng mới hoặc sửa chữa ...................................................... 5
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ................................................. 7

2.1 Tính tốn các thơng số cơ bản .............................................................................. 7
2.1.1 Xác định kích thước của bệ. .......................................................................... 7
2.1.2 Xác định kích thước của bến trang trí. ........................................................... 9

2.2 Xác định thơng số cơ bản của ụ ......................................................................... 10
2.2.1 Đầu ụ .......................................................................................................... 10
2.2.2 Buồng ụ ...................................................................................................... 10
2.2.3 Cửa ụ .......................................................................................................... 11
2.3 Chọn vị trí đặt ụ ................................................................................................. 11
2.4 Đề xuất kết cấu đầu ụ và buồng ụ ...................................................................... 12
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG.......................................... 13
3.1 Tĩnh tải .............................................................................................................. 13
3.2 Tải trọng do tàu ................................................................................................. 13
3.2.1 Tải trọng va ................................................................................................. 13
3.2.2 Tải trọng neo ............................................................................................... 13
3.2.3 Tải trọng tàu tác dụng xuống đáy buồng ụ ................................................... 15
3.3 Tải trọng do lực đẩy nổi và áp lực nước ............................................................. 16
3.4 Tải trọng do áp lực đất ....................................................................................... 16
3.5 Hệ số nền của đất............................................................................................... 16
3.6 Tổ hợp tải trọng ................................................................................................. 17
GIẢI TĨNH LỰC KẾT CẤU ............................................................. 18
4.1 Đặc trưng vật liệu .............................................................................................. 18
4.1.1 Bê tông ....................................................................................................... 18
4.1.2 Thép ............................................................................................................ 18
4.2 Cọc ống bê tông ứng lực trước ........................................................................... 19
LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 1


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
4.3 Đầu ụ ................................................................................................................. 21
4.3.1 Tường đầu ụ ................................................................................................ 21

4.3.2 Bản đáy đầu ụ ............................................................................................. 24
4.4 Buồng ụ ............................................................................................................. 24
4.4.1 Tường buồng ụ ............................................................................................ 24
4.4.2 Bản đáy buồng ụ ......................................................................................... 26
KIỂM TRA ỔN ĐỊNH, CƯỜNG ĐỘ ................................................ 29
5.1
5.2
5.3

Kiểm tra ổn định, chuyển vị, độ lún. .................................................................. 29
Kiểm tra sức chịu tải cọc ................................................................................... 31
Nhận xét chung. ................................................................................................. 32
TÍNH TỐN CỐT THÉP CÁC CẤU KIỆN..................................... 33

6.1
6.2

Sơ đồ tính tốn................................................................................................... 33
Tính cốt thép bản đáy đầu ụ và buồng ụ ............................................................. 33

Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 35

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 2


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ

Danh mục hình ảnh
Hình 3-1: Sự phân bố tải trọng lên một bích neo. ............................................................ 14
Hình 3-2: Tải trọng phân bố lên đáy ụ............................................................................. 15
Hình 4-1: Sơ đồ tính bản đáy đầu ụ. ................................................................................ 21
Hình 4-2: Mơ hình kết cấu ụ tàu trong phần mềm Plaxis. ................................................ 24
Hình 4-3: Biều đồ mơmen của phần tử cừ thép. .............................................................. 25
Hình 4-4: Giá trị mơmen uốn của phần từ cừ thép. .......................................................... 25
Hình 4-5: Mặt cắt ngang cừ thép FSP-VL ....................................................................... 25
Hình 4-6: Biểu đồ mômen của phần từ bản đáy trường hợp ụ có tàu trên bệ.................... 26
Hình 4-7: Giá trị mơmen max và min của phần tử bản đáy trường hợp ụ có tàu trên bệ .. 26
Hình 4-8: Biểu đồ mômen của phần tử bản đáy trường hợp ụ không có nước. ................ 27
Hình 4-9: Giá trị max và min của phần tự bản đáy trong trường hợp ụ không có nước. ... 27
Hình 4-10: Biểu đồ mơmen uốn của phần tử bản đáy trường hợp ụ đầy nước. ................ 27
Hình 4-11: Giá trị mơmen max và min của phần tử bản đáy trường hợp ụ đầy nước. ...... 27
Hình 5-1: Kết quả độ lún trường hợp ụ khơng có nước từ phần mềm Plaxis .................... 29
Hình 5-2: Kết quả độ lún trường hợp ụ đầy nước từ phần mềm Plaxis ............................ 30
Hình 5-3: Kết quả độ lún trường hợp ụ đang có tàu trên bệ từ phần mềm Plaxis ............. 30
Hình 5-4: Lực dọc trong cọc từ mơ hình Plaxis ............................................................... 31
Hình 5-5: Giá trị max và min của lực dọc trong cọc từ mơ hình Plaxis. ........................... 32

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 3


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ

Danh mục bảng
Bảng 1-1: Bảng tổng hợp số liệu địa chất ở các hố khoan. ................................................ 5

Bảng 1-2: Bảng tổng hợp số liệu thủy văn khu vực. .......................................................... 5
Bảng 1-3: Số liệu tàu trong nhà máy ................................................................................. 6
Bảng 3-1: Bảng tính toán áp lực chủ động của đất. ......................................................... 16
Bảng 3-2: Bảng tra hệ số sức chịu tải. ............................................................................. 17
Bảng 3-3: Bảng tính tốn hệ số nền K. ............................................................................ 17
Bảng 3-4: Tổ hợp tải trọng đầu ụ. ................................................................................... 17
Bảng 3-5: Tổ hợp tải trọng buồng ụ. ............................................................................... 17
Bảng 4-1 – Số liệu cọc thiết kế ....................................................................................... 19
Bảng 4-2: Bảng áp lực đất và nước ngầm lên tường đầu ụ. ............................................. 24
Bảng 6-1: Bảng tính tốn cốt thép cho bản đáy buồng ụ. ................................................. 34

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 4


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ

SỐ LIỆU BAN ĐẦU
1.1

Tài liệu địa chất

Số liệu về các hố khoan địa chất được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng 1-1: Bảng tổng hợp số liệu địa chất ở các hố khoan.
Chiều dày (m)
Tính chất cơ lý cơ bản
Lớp đất
HKHKHKHKHKc

Độ sệt

 (o )
3
3
01
02
03
04
05
(kg/cm
)
B
(g/cm )
o
1. Bùn cát
2.0
2.5
3.5
3.5
5.2
1.45
3 30'
0.197
1.43
o
2. Cát
6.5
7.2
8.1

8.0
8.6
1.87
20 17’
0.1
o
3. Sét dẻo
22.6
23.5
25.0
22.0
21.4
1.88
16 48’
0.22
0.51
Vị trí các hố khoan xem trên bình đồ
1.2

Khí tượng thủy văn

Số liệu khí tượng thủy văn được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng 1-2: Bảng tổng hợp số liệu thủy văn khu vực.
Yếu tố
Giá trị
Đơn vị
Cao độ mặt bằng khu vực xây dựng
theo bình đồ m
Cao độ mực nước cao thiết kế
Cao độ mực nước thấp thiết kế

Cao độ mực nước ngầm
Vận tốc dịng chảy max
Vận tốc gió max
1.3

+2.00
-1.20
0.00
1.20

m
m
m
m/s

20

m/s

Địa hình

Lấy theo bình đồ 3 được giao.
Khơng hạn chế chiều rộng khu đất và lịng sơng.
1.4 Tàu và phương thức đóng mới hoặc sửa chữa

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 5

ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ

Loại tàu/Lượng dãn
nước/Tải trọng
Tàu nhọn đáy 5.000 T
/3.200 T

Bảng 1-3: Số liệu tàu trong nhà máy
Kích thước cơ bản
Dài (m)

Rộng (m)

Mớn nước đầy
hàng (m)

75

14

6,8

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Loại CTTC
Đóng mới 10 tàu và
sửa chữa 20 tàu / Ụ khô

Trang | 6


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1

Tính tốn các thơng số cơ bản

2.1.1 Xác định kích thước của bệ.
2.1.1.1 Lựa chọn, tính tốn kế hoạch nhu cầu sửa chữa và đóng mới.
Bệ là những cơng trình để đặt tàu lên đó khi tiến hành sửa chữa hay đóng mới. Số lượng
bệ phụ thuộc vào kế hoạch công tác hằng năm hoặc kế hoạch thường thường xun.
Số lượng bệ được tính bằng cơng thức:
𝑛𝑏 =

𝑇𝑏 𝐾𝑏
𝑇𝑜𝑏

Trong đó:
Tb

: Khối lượng cơng việc được thực hiện trên bệ

Kb

: Hệ số làm việc không đều, Kb = 0.8

Tob

: Thời gian làm việc trong một năm, chọn Tob = 365 ngày

Với:
𝑇𝑏 = ∑(𝐴𝑖 𝑇𝑏𝑖 + 𝐵𝑘 𝑇𝑏𝑘 )
Trong đó:
Ai

: Số lượng tàu cấp thứ i cần phải đóng/tạo mới

Tbi

: Thời gian cần thiết trên bệ để hồn thành đóng tàu mới

Bk

: Số lượng tàu cấp thứ k cần phải sửa chữa

Tbk

: Thời gian cần thiết trên bệ để hoàn thành sửa chữa tàu

Theo yêu cầu, ta cần phải tính cho số lượng bệ cho kế hoạch đóng mới 10 tàu và sửa
chữa 20 tàu có độ giãn nước 5000T. Thời gian cần thiết để đóng mới là 105 ngày, và sửa
chữa là 35 ngày. Khối lượng công việc được thực hiện trên bệ:
LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 7

ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
𝑇𝑏 = ∑(𝐴𝑖 𝑇𝑏𝑖 + 𝐵𝑘 𝑇𝑏𝑘 ) = (10 × 105 + 20 × 35) = 1756 𝑛𝑔à𝑦
Vậy số lượng bệ cần thiết:
𝑛𝑏 =

𝑇𝑏 𝐾𝑏 1756 × 1
=
= 4.8 𝑏ệ → 𝑪𝒉ọ𝒏 𝟓 𝒃ệ.
𝑇𝑜𝑏
300

2.1.1.2 Xác định kích thước cơ bản của bệ tàu.
 Chiều dài bệ:
Chiều dài bệ được tính toán sao cho đảm bảo khi tàu ra vào và sửa chữa trên bệ sẽ không
gây ảnh hưởng đến tàu khác đang di chuyển trên đường ray ngang chuyển tàu
Chiều dài bệ được xác định theo công thức:
𝐿𝑏 = 𝐿𝑡 + 2𝑙
Trong đó:
Lt

: Chiều dài tàu lớn nhất (m)

l

: chiều dài dữ trữ 2 đầu, lấy từ 3 ÷ 10 m tùy vào tàu
⟹ 𝐿𝑏 = 𝐿𝑡 + 2𝑙 = 75 + 2 × 5 = 85𝑚

 Chiều rộng bệ:
Chiều rộng bệ được xác định theo công thức:

𝐵𝑏 = 𝑏𝑡 + 2𝑏
Trong đó:
Bt

: Chiều rộng tàu lớn nhất (m)

b

: chiều rộng dữ trữ 2 bên để bố trí dàn giáo, lấy từ 2 ÷ 3 m
⟹ 𝐵𝑏 = 𝐵𝑡 + 2𝑏 = 14 + 2 × 3 = 20𝑚

 Cao trình mặt bệ:
Cao trình mặt bệ thường được lấy bằng cao trình mặt xưởng để việc vận chuyển và liên
hệ giữa các bộ phận trong xưởng được thuận lợi.

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 8


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
2.1.2 Xác định kích thước của bến trang trí.
2.1.2.1 Số lượng bến trang trí.
Bến trang trí là vị trí cuối cùng để hoàn thành nốt các phần việc của một dây chuyền
cơng nghệ đóng tàu sau khi đã hạ thủy hoặc là nơi tháo dỡ máy móc thiết bij trước khi đưa
tàu lên cạn để sửa chữa.
Số lượng bến cũng được tính theo kế hoạch sửa chữa hàng năm tính giống như tính số
lượng bệ:
𝑁𝑡 =

𝑇𝑡 𝐾𝑡
𝑇𝑜𝑡

Trong đó:
Tt

: Khối lượng cơng việc được thực hiện trên bến
𝑇𝑡 = ∑(𝐴𝑖 𝑇𝑡𝑖 + 𝐵𝑘 𝑇𝑡𝑘 )

Ai

: Số lượng tàu cấp thứ i cần hoàn thiện trên bến

Bk

: Số lượng tàu cấp thứ k cần sửa chữa trên bến

Tti

: thời gian cần hoàn thiện tàu đóng mới trên bến, Tti = 45 ngày

Ttk

: thời gian cần thiết để sửa chữa tàu trên bến, Ttk = 25 ngày

Kb

: Hệ số làm việc không đều, Kb = 0.8

Tob

: Thời gian làm việc trong một năm, chọn Tob = 365 ngày
⟹ 𝑁𝑡 =

𝑇𝑡 𝐾𝑡 0.8 × (45 × 10 + 25 × 20)
=
= 3.16 𝑏ế𝑛 ⟹ 𝑪𝒉ọ𝒏 𝟒 𝒃ế𝒏
𝑇𝑜𝑡
365

2.1.2.2 Chiều dài bến trang trí.
Chiều dài bến trang trí phụ thuộc vào cách cập tàu vào bến, chiều dài tàu, và số lượng
bến
Chọn hình thức cập tầu ở bến thơng hình thức đậu song song với bến theo 1 dãy.
Chiều dài bến tính như sau:
𝐿𝑏 = 1.1𝐿𝑡 = 1.1 × 75 = 82.5𝑚 ⟹ 𝑐ℎọ𝑛 85𝑚

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 9


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
Xác định thơng số cơ bản của ụ

2.2

2.2.1 Đầu ụ

Kích thước của đầu ụ khô được xác định trong mục 6.1 theo [1]
Chiều rộng cửa đầu ụ
𝑚𝑎𝑥
𝐵′ = 𝐵𝑡à𝑢
+ 2∆𝑏 ′ = 14 + 2 × 4 = 22𝑚

Trong đó:
Δb’

= 4m : khoảng cách 2 bên mạn tàu và tường cửa ụ.

2.2.2 Buồng ụ
Các kích thước của buồng ụ khơ được xác định trong mục 6.1 theo [1]
Chiều dài buồng ụ
𝐿′ = 𝐿𝑚𝑎𝑥
𝑡à𝑢 + ∆𝑙1 + ∆𝑙2 = 75 + 3 + 12 = 90𝑚
Trong đó:
Δl1

= 3m : khoảng cách dự trữ mũi tàu đến tường ụ.

Δl2

= 12m : khoảng cách dự trữ từ đuôi tàu đến cửa ụ

Chiều rộng buồng ụ
𝑚𝑎𝑥
𝐵′ = 𝐵𝑡à𝑢
+ 2∆𝑏 = 14 + 2 × 6 = 26𝑚

Trong đó:
Δb

= 6m : khoảng cách 2 bên mạn tàu đến tường ụ.

Chiều sâu buồng ụ:
𝐻 = 𝑇𝑜 𝑡à𝑢 + 𝑎 + ℎ = 6.8 + 0.3 + 1.2 = 8.3𝑚
Trong đó:
a

= 0.3m : khoảng cách dự trữ giữa sống tàu và đệm sống tàu.

h

= 1.2m : chiều cao đệm sống tàu.

Cao trình đỉnh:
Chọn cao hơn mực nước cao thiết kế 2m
∇ĐỈ𝑁𝐻 = 𝑀𝑁𝐶𝑇𝐾 + 2 = +2.00 + 2 = +4.00𝑚
LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 10


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
Cao trình đáy:
∇ĐÁ𝑌 = 𝑀𝑁𝐻𝑇 − 𝐻 = −1.2 − 8.3 = −9.5𝑚
Với MNHT = MNTTK = -1.2m
2.2.3 Cửa ụ

Các kích thước của cửa ụ khô được xác định trong mục 6.4 theo [1].
Chiều dài cửa ụ tính từ tim hai gỗ ngăn nước
𝐿𝑐 = 𝐵′ + 2𝑏𝑐 = 22 + 2 × 0.8 = 23.6𝑚
B’

= 22m : chiều rộng cửa đầu ụ.

bc

= 0.8m : khoảng cách từ tim cửa ngăn nước ra đến mép cửa.

Chiều cao cửa ụ
𝐻𝑐 = 𝐻𝑜 + 𝑑 ′ = ∇ĐÁ𝑌 − ∇ĐỈ𝑁𝐻 + 𝑑 ′ = 4 + 9.5 + 0.5 = 14𝑚
Ho

= 13.5m : chiều cao tính từ ngạch ụ đến đỉnh cửa ụ

d'

= 0.5m : khoảng cách tính từ đỉnh ngạch ụ đến tim gỗ ngăn nước

Chiều dày cửa ụ:
1 1
𝐵𝑐 = ( ÷ ) 𝐿𝑐 = (2.36 ÷ 3.93)𝑚
6 10
→Chọn Bc = 3m.
Trọng lượng cửa ụ:
𝐺 = 𝐾𝐿𝑐 𝐵𝑐 𝐻𝑐 = 0.15 × 23.6 × 3 × 14 = 148.7 (𝑇)
Trong đó:
K

2.3

= 0.15 : cửa ụ làm bằng thép
Chọn vị trí đặt ụ

Chọn vị trí xây dựng ụ cần thỏa các điều kiện sau:
 Địa điểm ụ phải cách xa cảng và luồng tàu quốc gia để không gây ảnh hưởng tàu bè
qua lại và tác nghiệp tàu ra vào ụ.
 Trục dọc tàu bố trí thẳng góc hoặc xiên với bờ sông.
LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 11


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
 Cửa đầu ụ quay về phía hạ lưu. Trước cửa đầu ụ phải có khu nước đủ rộng để tàu có
thể quay trở ra khi vào ụ. Hoặc ít nhất cần có kênh dẫn trước cửa đầu ụ để tàu kéo hỗ trợ
tàu ra vào ụ, chiều rộng kênh bằng chiều dài tàu.
Xét về mặt địa chất tại vùng cần thiết kế ụ tàu có mặt cắt địa chất khá giống nhau.
Kết hợp với yếu tố kinh tế ta lựa chọn vị trí có lợi nhất về mặt kinh tế: diện tích nạo vét ít
nhất nhưng vẫn đảm bảo đủ độ sâu nước thiết kế. ta chọn vị trí bố trí như hình vẽ.
2.4

Đề xuất kết cấu đầu ụ và buồng ụ

Căn cứ vào điều kiện địa chất, yêu cầu sử dụng và các tính tốn kinh tế kỹ thuật, có thể
chọn hai loại kết cấu buồng ụ:
 Kết cấu buồng ụ toàn khối
 Kết cấu buồng ụ tách rời (đáy rời)

Trong phạm vi xây dựng, địa chất khu vực thuộc dạng yếu, mực nước ngầm cao và đáy
ụ đặt trên nền sét pha. Vì vậy, phương án kết cấu ụ được đề xuất theo kết cấu buồng ụ tách
rời như sau:
 Đầu ụ toàn khối đặt trên nền cọc bê tông cốt thép dự ứng lực.
 Buồng ụ dạng kết cấu đáy rời, tường ụ là tường cừ chắn đất.
 Bản đáy ụ là bản bê tông cốt thép đặt trên nền cọc.
Với dạng kết cấu này có một số đặc điểm như:
 Bản đáy mỏng hơn nên ít tốn vật liệu.
 Vật liệu sử dụng thường đắt tiền hơn và kĩ thuật thi công yêu cầu cao hơn.
 Tuổi thọ cơng trình khơng cao.

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 12


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ

TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG
Tĩnh tải

3.1

Tĩnh tải xét đến trọng lượng bản thân kết cấu được phần mềm kết cấu tính tốn tự động.
Tải trọng do tàu

3.2

3.2.1 Tải trọng va

Khi tàu được đưa vào ụ thì động năng va tùa xác định thoe mục 5.8 của [2]:
𝐸𝑞 (𝑘𝐽) = 𝜓

𝐷𝜐 2
5000 × 0.152
= 0.5 ×
= 28.125 𝑘𝐽 = 28.125 𝑘𝑁. 𝑚
2
2

Trong đó:
D
υ
Ψ

: lượng rẽ nước của tàu tính tốn, bằng theo phụ lục 4 của [2]
: thành phần vuông góc (với mặt trước cơng trình của tốc độ cập tàu, theo bảng
29 của [2], chọn υ = 0.15 m/s)
: hệ số, lấy 0.5 theo bảng 30 của [2]

3.2.2 Tải trọng neo
Đối với ụ khô tải trọng neo tàu chủ yếu do gió, được xác định theo mục 5.2 của [2].
Thành phần ngang do lực gió tác dụng
𝑊𝑞 = 73.6 × 10−5 𝐴𝑞 𝜐𝑞2 𝜉
Trong đó:
Aq

: diện tích cản gió theo phương ngang của tàu

υq

: thành phần nằm ngang của tốc độ gió với suất đảm bảo 2%

Diện tích cản gió theo phương ngang của tàu Aq được xác định theo phụ lục 3 của [2].
Với giá trị tra được αq = 0.1, khi đó Aq là:
𝐴𝑞 = 𝛼𝑞 𝐿2𝑡,𝑚𝑎𝑥 = 0.1 × 752 = 562.5 𝑚2
LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 13


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
υq = 33 m/s 50 năm xuất hiện 1 lần
Hệ số ξ lấy theo bảng 26 của [2], với kích thước nằm ngang lớn nhất của mặt cản gió
theo phương ngang
𝐿𝑡,𝑚𝑎𝑥 = 75𝑚 ⟹ 𝜉 = 0.72
𝑊𝑞 = 73.6 × 10−5 × 562.5 × 332 × 0.72 = 324.61 𝑘𝑁
Thành phần dọc do lực gió tác dụng
𝑊𝑛 = 49 × 10−5 𝐴𝑛 𝜐𝑛2 𝜉
An

: diện tích cản gió theo phương dọc của tàu

υn

: thành phần nằm dọc của tốc độ gió với suất đảm bảo 2%

An
nB2

: diện tích cản gió theo phương dọc của tàu, theo phụ lục 3 [2],

=

với n = 1.20
An = 1.20 × 142 =235.2 m2

Vậy
ξ

: hệ số lấy theo bảng 26 [2], với kích thước nằm ngang lớn nhất của mặt
cản gió theo phương ngang

Bt,max = 14m → ξ = 1.0
→ 𝑊𝑛 = 49 × 10−5 × 235.2 × 332 × 1 = 125.5 𝑘𝑁
Lực kéo dây neo:
𝑆=

𝑄𝑡𝑜𝑡
𝑛𝑠𝑖𝑛𝛼𝑐𝑜𝑠𝛽

Hình 3-1: Sự phân bố tải trọng lên một bích neo.
Khi đó ta có:
𝑄𝑡𝑜𝑡 = 𝑊𝑞 = 324.61 𝑘𝑁
LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 14

ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
n

: số lượng bích neo chịu lực, theo bảng 31 [2], chọn n = 4

, 

: góc nghiêng dây neo, theo bảng 32 [2]
Chọn  = 30,  = 40

Lực kéo dây neo:
⟹𝑆=

𝑄𝑡𝑜𝑡
324.61
=
= 211.9 𝑘𝑁
𝑛𝑠𝑖𝑛𝛼𝑐𝑜𝑠𝛽 4 × 𝑠𝑖𝑛30 × 𝑐𝑜𝑠40

Các thành phần lực neo:
S
(kN)
212

Sq = Qtot/n
(kN)
81

Sn = Scos x cos Sv = Ssin

(kN)
(kN)
141
136

3.2.3 Tải trọng tàu tác dụng xuống đáy buồng ụ
Các cơng thức tính dựa theo [1] trang 88.

Hình 3-2: Tải trọng phân bố lên đáy ụ.
Trọng lượng tàu phân bố xuống đáy ụ theo chiều dọc:
𝑞𝑡 =

𝑄𝑡 𝐾𝑡
3200 × 1.3
=
= 68.5 𝑇/𝑚
0.9𝐿𝑐𝑝 0.9 × (0.9 × 75)

Tải trọng phân bố cho đệm giữa:
𝑃𝑑 = 𝑞𝑡 𝑒 = 68.5 × 9 = 616.5 𝑇
Tải trọng phân bố cho đệm:
𝑃𝑑𝑝 = 0.17𝑞𝑡 𝑒 = 0.17 × 68.5 × 9 = 104.8 𝑇
Trong đó:
e

: khoảng cách giữa các đệm sống tàu (m)

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 15


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
Tải trọng do lực đẩy nổi và áp lực nước

3.3

Lực đẩy nổi lên và áp lực nước tác dụng lên toàn đáy ụ tàu xem như lực phân bố:
𝑃 = 𝛾ℎ
Đối với tường đầu ụ và buồng ụ, áp lực nước tác dụng theo phân bố tam giác:
𝑃 = 𝛾ℎ

3.4

h

: chiều sâu mực nước (m)



: trọng lượng riêng của nước (kN/m3)
Tải trọng do áp lực đất

Hệ số áp lực chủ động:
𝜑
𝐾𝑎 = 𝑡𝑎𝑛 2 (45𝑜 − )
2
Áp lực chủ động của đất:
𝑝𝑎 = 𝛾𝑧𝑘𝑎 − 2𝑐√𝑘𝑎

Kết quả tính tốn được tổng hợp trong bảng sau:

Lớp đất

Bảng 3-1: Bảng tính tốn áp lực chủ động của đất.
Chiều
c
z (m)
ka
 (kN/m3)  (độ)
dày (m)
(kN/m3)

Bùn Cát

2

14.5

3.5

19.7

Cát

6.5

18.7

20.28

10

Sét dẻo

22.6

18.8

16.8

22

3.5

0
2
2
8.5
8.5
31.1

0.885
0.885
0.485
0.485
0.551
0.551

pa

(kN/m2)
-37.06
-11.40
4.21
63.16
55.39
289.50

Hệ số nền của đất

Áp dụng lời giải Terzaghi mục 4.3.2 của [3]:
𝐾 = 24(𝑐𝑁𝑐 + 0.4𝛾𝐵𝑁𝑦 ) + 24𝛾𝑁𝑞 𝑍
Theo bảng 4.14 [3], ta có bảng tra sau:

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 16


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
Bảng 3-2: Bảng tra hệ số sức chịu tải.
Nq
Nc
N

Bùn cát
3.5
1.37
6.04

0.29
Cát
20.28 6.59
15.11
5.62
Sét dẻo 16.8
4.68
12.20
3.44
Khi đó ta có kết quả tính tốn hệ số nền K như sau:
Bảng 3-3: Bảng tính tốn hệ số nền K.
Lớp đất
Bùn cát
Cát
Sét dẻo
3.6

Độ
sâu

K
(kN/m2)

0.0
2.0
2.0
8.5
8.5
31.1

2913
3867
9542
28766
24707
72423

Tổ hợp tải trọng
Bảng 3-4: Tổ hợp tải trọng đầu ụ.

STT

1
2

Tổ hợp

Cửa ụ đóng
Cửa ụ mở

Tường đầu ụ
Bản đáy buồng ụ
ALTT ALTT
KL
Cao độ
ALTT Áp lực trong trong Áp lực KL nước nước
mực
ngồi
cửa buồng buồng
phía

phía Áp lực
đất E1
nước
buồng truyền trong ngoài
trong
ngoài đẩy nổi
ngầm
và E2
đầu ụ
vào
cửa
cửa
cữa phao cửa
phao phao
phao
x
x
x
x
x
x
0
x
x
x
x
x
x
x
0

Bảng 3-5: Tổ hợp tải trọng buồng ụ.
Tường buồng ụ
STT

Tổ hợp

3
4
5
6
7

Xây dựng 1
Xây dựng 2
Đóng tàu, ụ khơ nước
Đưa tàu vào, ụ đầy nước
Ụ khô nước, không tàu

Áp lực
Áp lực nước
Tải
đất
ngoài neo
buồng ụ
x
x
x
x
x

x
x
x
x

x

Bản đáy ụ

Tải
phân
Tải va
bố bên
trên

x

x
x
x
x
x

Khối
lượng
nước
trong
buồng

x

Cao độ
mực
Tải
Áp lực
nước
trọng
đẩy nổi
do tàu ngầm

x
x
x
x

x

0
0
0
0
0

Ghi chú: tải trọng bản thân luôn xuất hiện trong mọi tải trọng tính tốn.
LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 17

ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ

GIẢI TĨNH LỰC KẾT CẤU
4.1

Đặc trưng vật liệu

4.1.1 Bê tông
Bê tông B30 (M400)
 Cường độ chịu nén Rb  17 Mpa
 Cường độ chịu kéo Rbt  1.2Mpa
 Modun đàn hồi:
+ Đóng rắn tự nhiên: Eb  32.5  103 Mpa
+ Dưỡng hộ nhiệt ở áp suất khí quyển: Eb  29  103 Mpa
+ Chưng áp: Eb  24.5  103 Mpa
4.1.2 Thép
Nhóm thép CII
 Cường độ tính tốn:
+ cốt thép dọc: Rs  280Mpa
+ cốt thép ngang: Rsw  225Mpa
+ cường độ chịu nén: Rsc  280Mpa
 Mô đun đàn hồi: Es  21104 Mpa
Nhóm thép CI
 Cường độ tính tốn:
+ cốt thép dọc: Rs  225Mpa
+ cốt thép ngang: Rsw  175Mpa
+ cường độ chịu nén: Rsc  225Mpa
 Mô đun đàn hồi: Es  21104 Mpa
LỘC MINH CHIẾN - 1710671

LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 18


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
4.2

Cọc ống bê tơng ứng lực trước

Tính tốn theo số liệu nhà sản xuất Phan Vũ Group:
Loại

Bề dày

D800

110

Bảng 4-1 – Số liệu cọc thiết kế
Sức chịu tải Sức chịu tải
Moment
ngắn hạn
dài hạn (T)
uốn nứt
(T)
(kN.m)
1032

516

392.4

Moment
phá hủy
(kN.m)
588.6

Sức chịu tải cọc theo tính chất cơ lý của đât và đá theo 7.2.2 TCVN 10304:2014
(tr 22)
𝑅𝑐,𝑢 = 𝛾𝑐 (𝛾𝑐𝑞 × 𝑞𝑏 × 𝐴𝑏 + 𝑢 ∑ 𝛾𝑐𝑓 × 𝑓𝑖 × 𝑙𝑖 )
𝑅𝑐,𝑢 : Sức chịu tải trọng nén. (kN)
𝛾𝑐 : hệ sộ điều kiện làm việc của cọc.
𝛾𝑐𝑞 , 𝛾𝑐𝑓 :hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc và trên thân cọc.
𝑞𝑏 : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc. (𝑘𝑁/𝑚2)
𝐴𝑏 : diện tích tiết diện ngang cọc. (𝑚2)
𝑢 : chu vi cọc. (m)
𝑓𝑖 : cường độ sức kháng của đất trên thân cọc. (kN/m)
𝑙𝑖 : bề dày lớp đất thứ “i”
𝛾𝑐

𝛾𝑐𝑞

𝑞𝑏

𝐴𝑏

𝑢

𝛾𝑐𝑓

𝑓𝑖 × 𝑙𝑖

1

0.7

2250

0.24

2.51

1.0

1298

𝑅𝑐,𝑢

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

3636

kN

Trang | 19


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ

𝑅𝑡,𝑢 = 𝛾𝑐 × 𝑢 ∑ 𝛾𝑐𝑓 × 𝑓𝑖 × 𝑙𝑖
𝑅𝑡,𝑢 : Sức chịu tải trọng kéo ( kN).
𝛾𝑐 : hệ sộ điều kiện làm việc của cọc.
𝑢 : chu vi cọc. (m)
𝛾𝑐𝑓 :hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc.
𝑓𝑖 : cường độ sức kháng của đất trên thân cọc. (kN/m)
𝑙𝑖 : bề dày lớp đất thứ “i”
𝛾𝑐

𝛾𝑐𝑓

𝑢

𝑓𝑖 × 𝑙𝑖

0.8

1.0

2.51

1298

𝑅𝑡,𝑢

2607

kN

𝛾0
𝑅𝑐,𝑢
𝑅𝑐,𝑑 ; 𝑅𝑐,𝑑 =
𝛾𝑛
𝛾𝑘
𝛾0
𝑅𝑡,𝑢
≤ 𝑅𝑡,𝑑 ; 𝑅𝑡,𝑑 =
𝛾𝑛
𝛾𝑘

𝑁𝑐,𝑑 ≤
𝑁𝑡,𝑑

𝑁𝑐,𝑑 , 𝑁𝑡,𝑑 : trị tính tốn tải trọng chịu nén và kéo lên cọc.
𝑅𝑐,𝑑 , 𝑅𝑡,𝑑 : sức chịu tải tính tốn chịu nén và kéo của cọc.
𝛾𝑘 : hệ số tin cậy của đất.
𝛾0 : hệ số điều kiện làm việc của cọc có kể sự đồng nhất của đất.
𝛾𝑛 : hệ số cấp cơng trình.

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 20


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ

𝑅𝑐,𝑢

𝑅𝑡,𝑢

𝛾𝑘

3636

2607

1.4

𝑅𝑐,𝑑

2598

kN

𝑅𝑡,𝑑

1862

kN

𝛾0

1.15

𝛾𝑛

1.2

𝑁𝑐,𝑑

2490

kN

𝑁𝑡,𝑑

1784

kN

Vậy:
Tải trọng chịu nén của cọc là 2490 kN.
Tải trọng chịu nhổ (do đẩy nổi) của cọc là 1784 kN
4.3

Đầu ụ

4.3.1 Tường đầu ụ
4.3.1.1 Chiều dài tường đầu ụ.

Hình 4-1: Sơ đồ tính bản đáy đầu ụ.
Trong đó:
P1, P2

: trọng lượng bản thân đáy

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 21


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
: trọng lượng bản thân cửa, tính trên 1m chiều ngang bản đáy đầu ụ.

Pc
𝑃𝑐 =

𝐺
148.7 × 10
=
= 63 𝑘𝑁/𝑚2
𝐵𝑐
23.6

Pn

: trọng lượng cột nước

Ew

: áp lực nước tác dụng lên cửa
𝑚𝑎𝑥
𝜎𝑚𝑖𝑛
=

∑𝑃
𝐹

±

∑ 𝑀𝑜
𝑊

𝐹 = 𝐿 × 1𝑚
𝐿2 × 1𝑚
𝑊=
6
Ta có:
∑ 𝑃 = 25 × 1 ×

𝐿
𝐿
𝐿
+ 25 × 2 × + 10 × 12.8 × ( ) + 63 = 101.5𝐿 + 63
2
2
2

Tổng mômen tác dụng lên O:
Mômem do lực P1 , P2 :
𝐿
𝐿
𝑀𝑃1.2 = 25 (2 − 1) = 3.125𝐿2
2
4
Mô mem do trọng lượng cửa ụ:
𝑀𝑃𝑐 = 63 ×

3
= 94.5
2

Mơ mem do lực Pn :
𝐿
𝐿
𝑀𝑃𝑛 = 10 × 12.8 × ( ) × = 16𝐿2
2
4
Mơ mem do áp lực nước:
𝑀𝐸𝑤 =

1
12.8
× 10 × 12.82 × (
+ 1) = 4314.45
2
3

⟹ ∑ 𝑀 = 𝑀𝑃1,2 − 𝑀𝑃𝑐 − 𝑀𝑃𝑛 + 𝑀𝐸𝑤 = 3.125𝐿2 − 94.5 − 16𝐿2 + 4314.45
= 4219.95 − 12.875𝐿2
𝑚𝑎𝑥
𝜎𝑚𝑖𝑛

101.5𝐿 + 63 −12.875𝐿2 + 4219.95
=
±
=

±
𝐹
𝑊
𝐿
𝐿2 /6
∑𝑃

∑ 𝑀𝑜

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 22


ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THỦY - Ụ TÀU KHƠ
Điều kiện:
𝜎𝑚𝑎𝑥 ≤ 1.2𝑅𝑐
𝜎𝑚𝑖𝑛 ≥ 0 với 𝑅𝑐 = 𝑚(𝐴𝑏𝛾 + 𝐵ℎ𝛾 + 𝐷𝑐 𝑡𝑐 )
Tra bảng 14 [6], giá trị hệ số sức chịu tải A, B, D:
A = 0.386, B = 2.54, D = 5.12
m1 m2
(A. b. γ + B. Df. γ∗ + c. D) = 0.386 × 1 × 8.8 + 2.54 × 0 × 8.8 + 5.12 × 22
Rtc =
tc
K
= 116.04 𝑘𝑁/𝑚2
Với
𝜎𝑚𝑎𝑥 ≤ 1.2𝑅𝑐 ⟹ 𝐿 > 15.11𝑚
𝜎𝑚𝑖𝑛 ≥ 0 ⟹ 𝐿 > 11.72𝑚

Vậy ta chọn chiều dài đầu ụ: L = 16m.
4.3.1.2 Chiều dày của tường đầu ụ.
Chiều dày cần thiết của tường đầu ụ có thể tính sơ bộ theo trang 92 [1]:
𝐵=√

6𝑀
1.8𝑚𝑅𝑝 + (ℎ1 + ℎ2 )𝛾𝑏𝑡

Trong đó:
m

: hệ số điều kiện làm việc

Rp = 1050 kN/m2

: cưởng độ tính tốn chịu kéo của bê tông

 = 25 kN/m2

: trọng lượng riêng bê tông.

M

: mômen của các lực ngang đối với mặt S-S, M = Wr + Ee (Tm)

Tính cho bản đáy dày 1m:
𝜑

Hệ số áp lực chủ động: 𝐾𝑎 = 𝑡𝑎𝑛 2 (45𝑜 − )
2

Áp lực thủy tĩnh do nước ngầm: 𝑝𝑤 = 𝛾𝑤 × ℎ (𝑘𝑁/𝑚2 )
Áp lực đất chủ động: 𝑝𝑎 = 𝛾𝑧𝑘𝑎 − 2𝑐√𝑘𝑎

LỘC MINH CHIẾN - 1710671
LÂM PHAN NGHĨA - 1712316

Trang | 23