Chương 2. TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH BẾN pptx

Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-1
Chương 2.
TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH
BẾN.
2.1.Tải trọng và tổ hợp tải trọng.
2.1.1. Các tải trọng tác động lên công trình bến
Tùy theo tính chất và thưòi gian tác động của các tải trọng trên công trình bến người
ta chia những tải trọng này thành hai loại: tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời.
Trong đó các tải trọng tạm thời lại được phân ra ba nhóm. Tải trọng tạm thời tác động lâu
dài, tải trọng tạm thời tác động tức thời (nhanh) và tải trọng tạm thời đặc biệt.
2.1.1.1. Tải trọng thường xuyên:
Là tải trọng tác động lên công trình hay kết cấu công trình trong suốt quá trình khai
thác, bao gồm:
- Trọng lượng bản thân của công trình bến;
- Trọng lượng đất lấp trên công trình bến;
- Tải trọng do các công trình và thiết bị công nghệ đặt cố định trên bến;
- Áp lực chủ động của đất lấp sau công trình bến.
2.1.1.2. Tải trọng tạm thời
Là tải trọng tác động lên công trình trong một thời gian hoặc từng thời kỳ nhất định
trong quá trình xây dựng và khai thác công trình.
a) Tải trọng tạm thời tác động lâu dài:
Tải trọng tác động lên công trình trong một thưòi gian tương đối dài.
- Tải trọng do các máy bốc xếp di động, các phương tiện vận tải và hàng hóa xếp
trên bến;
- Áp lực chủ động của đất do ảnh hưởng của tải trọng tạm thời trên b
ến;
- Áp lực thủy tĩnh do mực nước ngầm sau công trình bến cao hơn mực nước trước
bến, trong điều kiện hệ thống công trình thoát nước ngầm của bến vẫn hoạt động
bình thường.
b) Tải trọng tạm thời tác động tức thời:

Tải trọng tác động lên công trình trong một thời gian ngắn
- Tải trọng do sóng;
- Tải trọng do tàu: lực neo tàu, lực tựa tàu và lực va khi tàu c
ặp bến;
- Tải trọng ngang do cần cẩu;
- Tải trọng tác động trong giai đoạn xây lắp.
c) Tải trọng tạm thời đặc biệt:
Tải trọng tác động lên công trình trong thời gian ngắn, trong điều kiện đặc biệt
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-2
- Áp lực thủy tĩnh do mực nước ngầm sau công trình bến cao hơn mực nước trước
bến, trong điều kiện chỉ có một nửa hệ thống công trình thoát nước ngầm còn hoạt
động được;
- Tải trọng do động đất, sóng thần.
Các tải trọng nói trên được chọn để ghép vào với nhau thành nhiều tổ hợp khác
nhau. Công trình bến được tính toán theo hai loại tổ hợp tải trọng: Tổ hợp c
ơ bản và tổ
hợp đặc biệt.
2.1.2.Các tổ hợp tải trọng:
Khi tính toán công trình bến hay kết cấu của nó người ta phải tổ hợp tất cả các tải
trọng có thể đồng thời tác dụng lên công trình gây trạng thái ứng suất biến dạng bất lợi
nhất cho công trình hay các bộ phận của nó.
2.1.2.1. Tổ hợp tải trọng cơ bản bao gồm:
Các tải trọng thường xuyên, các tải trọng tạm thời tác động lâu dài và một trong số
các tải trọng tạm thời tác động tức thời. Trong đó tải trọng tạm thời tác động tức thời
được chọn đưa vào tổ hợp cơ bản phải là tải trọng gây ảnh hưởng nhiều nhất đối với trạng
thái ứng suất, biến dạng của toàn bộ kết c
ấu hoặc của từng bộ phận kết cấu và nền công
trình. ngoài ra phải lựa chọn thành phần và cách xếp đặt các tải trọng sao cho có được tổ
hợp bất lợi nhất.

2.1.2.2) Tổ hợp tải trọng đặc biệt.
Gồm các tải trọng thường xuyên các tải trọng tạm thời có khả năng xảy ra cùng một
lúc và một trong số các tải trọng tạm thời đặc biệt. Trong đó các tải trọng tạm thời tác
động nhanh được nhân với hệ số tổ hợp n
1
= 0,8 để xét đến việc trong thực tế tải trọng
tạm thời đặc biệt và các tải trọng tạm thời khác ít có xác suất đạt đến giá trị lớn nhất
trong cùng một lúc.
Ngoài những tải trọng kể trên, khi thiết kế công trình bến phải xem xét những tác
động khác có ảnh hưởng đến an toàn và tuổi thọ công trình như khả năng đất nền bị bào
xói do dòng chảy, sóng, hoặc chân vịt của tàu, khả n
ăng các cấu kiện bị han gỉ hoặc bị tác
động bao mòn của phù sa.
Tải trọng dùng để tính toán kết cấu và nền công trình có thể có hai giá trị Tiêu
chuẩn và tính toán. Việc sử dụng giá trị nào để tính toán phải phù hợp với quy định của
từng bài toán cụ thể.
Giá trị tiêu chuẩn của từng loại tải trọng được quy định trên cơ sở quan trắc những
yếu tố tạo ra tải tr
ọng đó và chỉnh biên các số liệu quan trắc bằng phương pháp xác suất
thống kế. Giá trị tính toán của tải trọng được xác định bằng cách nhân giá trị tiêu chuẩn
với hệ số vượt tải n. Nếu việc giảm nhỏ trị số của một tải trọng nào đó sẽ ảnh hưởng xấu
đến khả năng chịu tải của công trình hoặc từng bộ phậ
n công trình thì giá trị tính toán của
tải trọng dó được xác định bằng cách nhân giá trị tiêu chuẩn với số nghịch đảo của hệ số
vượt tải (1/n).
Trong bảng 2.1 ghi giá trị hệ số vượt tải của các tải trọng thường gặp trong tính toán
công trình bến.


Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.

2-3
Bảng 2_ 1 Giá trị vượt tải của một số tải trọng
STT Tải trọng Hệ số vượt tải (n)
1 Trọng lượng bản thân của các kết cấu bê tông, bê tông
cốt thép, thép, đá và gỗ
1,05 (0,95)
2 Trọng lượng bản thân của đất lấp 1,10 (0,90)
3 Trọng lượng của các máy bốc xếp, phương tiện vận tải
và hàng hóa xếp ở vùng ven bến
1,20
4 Tải trọng phân bố đều của hàng hóa xếp ở vùng
chuyển tiếp và vùng sau bến
1,30
5 Áp lực hông của đất 1,20 (0,80)
6 Tải trọng do tàu 1,20
7 Tải trọng do sóng 1,00
8 Áp lực thủy tĩnh của nước ngầm 1,10
9 Tải trọng do động đất 1,00
Ghi chú:
- Các trị số trong ngoặc được lấy khi tính toán làm cho công trình nguy hiểm thêm.
- Theo Tiêu chuẩn ngành 22TCN 207-92 hàng dùng hệ số vượt tải n = 1,25 thì
không sử dụng các hệ số trong bảng trên.
2.2.Trọng lượng bản thân của các cấu kiện công trình bến.

Trọng lượng bản thân của các cấu kiện công trình bến được xác định trên cơ sở
kích thước hình học của cấu kiện và dung trọng vật liệu dùng để chế tạo ra cấu kiện đó.
Trường hợp công trình nằm dưới mực nước tính toán, khi xác định trọng lượng các cấu
kiện phải trừ đi lực đẩy nổi thủy tĩnh tác dụng lên cấu kiện. Trị số
lực đẩy nổi thủy tĩnh
bằng trọng lượng khối nước bị choán chỗ. Đối với vật liệu có cấu trúc đặc (kim loại, bê

tông, bê tông cốt thép v.v ) dung trọng của vật liệu nằm dưới nước bằng:
1=
n®
-γγ
(2. 1)
Trong đó:
γ: dung trọng vật liệu trong không khí.
Trọng lượng đất lấp tác động trên một đơn vị diện tích bề mặt nằm ngang của công
trình lấy bằng tích số giữa dung trọng đất và chiều cao lớp đất lấp. Dung trọng đất trong
trạng thái đẩy nổi (nằm dưới nước) được xác định có xét đến độ rỗng của đất theo công
thức:
ε
γ
γ
+1
1
=
r
n®
-
(2. 2)
Trong đó:
γ
r
: Tỷ trọng bình quân của các hạt rắn, thông thường;
γ
r
= 2,65 ÷ 2,75 T/m
3
;

ε: Hệ số độ rỗng.
Đối với đất cát trong tính toán thực tế có thể lấy
γ
đn
= 1,0 T/m
3
.
2.3. Áp lực thủy tĩnh và tải trọng do sóng.

Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-4
2.3.1. Áp lực thủy tĩnh
Áp lực thủy tĩnh tác động lên công trình bến xuất hiện khi mực nước trong lòng bến
cao hơn mực nước trước bến. Nguyên nhân dẫn đến sự chênh lệch này giữa hai mực nước
thường là do mực nước trước bến hạ xuống khi triều rút, khi chịu tác động của gió theo
hướng từ bờ ra biển, hoặc khi mực nước dao động theo mùa cũng có khi, mực nước ngầm
dâng lên do nước mưa rào hoặc n
ước thải ra từ các máy bốc xếp thủy lực.
Có những loại kết cấu công trình bến có kảh năng thoat nước, nhờ đó áp lực thủy
tĩnh của ngước ngầm haùa như không xuất hiện. Đó là những công trình bến có kết cấu
dạng chuồng, dạng tường cừ bằng cọc bê tông cốt thép không có khóa liên kết, dạng
tường trọng lực trên đệm đá có lăng thể gi
ảm tải lòng bến v.v
Áp lực thủy tĩnh của nước ngầm thường xuất hiện ở các công trình bến dạng tường
cừ bằng thép đóng vào tầng sét, hoặc dưới chân tường có tầng sét, có tác dụng như tầng
không thấm nước. Lớp đất được coi là tầng không thấm nước khi hệ số thấm của lớp đất
đó nhỏ hơn 1/10 hệ số thấm của lớp
đất lấp bên trên. Trong thực tế đã có trường hợp sau
bến tường cừ mực nước ngầm cao hơn 3
÷ 4 mét so với mực nước trước bến. Độ chênh

mực nước đó đã làm mô men uốn trong cừ và nội lực trong thanh neo tăng lên 1,5 lần.
Bởi vậy, khi kết cấu bến và tầng đất bên dưới có tác dụng ngăn nước thì khi thiết kế cần
xét tới xây dựng hệ thống công trình thoát nước ngàm thích hợp đồng thời để lấp lòng
bến phải dùng loại đất có hệ số thấm không nhỏ h
ơn 5m ngày đêm.
Áp lực thủy tĩnh của nước ngầm có thể không cần xét đến trong những trường hợp
sau:
- Bến có kết cấu tường trọng lực đặt trên đệm đá với chiều dày lớp đệm đá trên
0,5m (không phụ thuộc gì vào độ thấm nước của nền đá và biện pháp kết cấu đã
dùng để che chắn không cho đát lọt qua khe tiếp giáp giữa các cấu kiện);
- Bến dạng tường góc họăc tường cừ có những khe tiếp giáp giữa các cấu kiện nằm
cách nhau không quá 4 mét theo chiều dài bến và được che chắn bằng tầng lọc
ngược (không phụ thuộc gì vào độ thấm nước của nền).
Trong trường hợp khe tiếp giáp giữa các cấu kiện tường mặt của bến có cấu tạo
không thấm nước (cừ thép liên kết khóa màn chắn bằng vật liệu tổ
ng hợp v.v ) cần tính
toán áp lực thủy tĩnh tác động lên công trình do mực nước ngầm cao hơn mực nước trước
bến. Trong thực tế có thể có hai trường hợp tính toán sau đây.
2.3.1.1).Trường hợp 1
Bến tường cừ có chôn cừ nằm trong tầng không thấm nước (hình 2.1a) hoặc bến
tường góc mà giữa bản đáy và tầng không thấm nước có lớp đệm đá dày không quá 0,5m
(hình 2.1b).
Trong trường hợp này áp lực thủy tĩnh xác định theo biểu đồ vẽ trên các hình 2.1a,
và 2.1b, trong đó cột áp lực
∆h lấy bằng hiệu số độ cao giữa mực nước cao nhất và mực
nước thấp nhất trước bến, tức là xem mực nước ngầm vẫn giữ nguyên ở cao độ mực nước
cao nhất khi mực nước trước bến đã hạ đến vị trí thấp nhất do quá trình dao động mực
nước theo ngày. Với chế độ dao động mực nước theo mùa và chiều dài tuyến bến trên
1000m,
để dựng biểu đồ áp lực thủy tĩnh trị số ∆h được giảm di 10 ÷ 20%.

Chng 2. Ti trng tỏc ng lờn cụng trỡnh bn.
2-5
MNCN
Biểu đồ
áp lực
thuỷ tĩnh
Tầng
không
thấm
nớc
h
a)
=
MNTN
b)
Biểu đồ
AL thuỷ tĩnh
h
MN
MNTN
ngầm
Tầng không thấm nớc
MNTN
MNCN
MN
ngầm tính toán
AL thuỷ tĩnh
Biểu đồ
Tầng không thấm
c)

l
1
l
2
l
3

Hỡnh 2_ 1 S tớnh ỏp lc thy tnh ca nc ngm
trờn cụng trỡnh bn.

2.3.1.2.Trng hp 2
Bn tng c cú chõn tng úng cha n tng khụng thm nc (hỡnh 2.1c).
Trong trng hp ny dng biu ỏp lc thy tnh ca nc ngm ct nc
h c
xỏc nh riờng cho hai ch dao ng mc nc, theo mựa v theo ngy.
i vi dao ng mc nc theo mựa, ct nc
h cú th tớnh toỏn theo cụng thc
ca Shul.

=
L
t.K
exp1
K
L.V
h
th
th
y
(2. 3)
Trong ú:
V
y
- Tc h trung bỡnh ca mc nc trc bn (xỏc nh theo ng quỏ trỡnh
mc nc);
L - Chiu di gi nh ca mch thm
k
th
- H s thm ca t;
t - Thi gian h t mc nc cao nht xung mc nc thp nht.
Cụng thc tớnh chiu di gi nh L ca mch thm cú dng:
()
()
32
2
32
3
21
ll

l
45sinlll/l12L
+
++=
o
(2. 4)
Trong ú:
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-6
l
1
- Chiều sâu đóng cọc;
l
2
- Khoảng cách từ chân cọc đến cao độ mức nước cao nhất;
l
3
- Khoảng cách từ chân cọc đến bề mặt tầng không thấm nước. Nếu l
3
> l
1
, thì
công thức (2.4) thay l
3
bằng l
1
.
Trong thực tế tốc độ hạ của mực nước trước bến V
y
thay đổi theo thời gian. Bởi

vậy, khi cần tính toán cột nước ∆h một cách chính xác hơn có thể chia thời gian t của
đường quá trình hạ mực nước trước bến ra làm nhiều thời đoạn để tính và dựng đồ thị
biến thiên mực nước ngầm theo thời gian, từ đó tìm được trị số ∆h
max
dùng làm cột nước
tính toán của biểu đồ áp lực.
Đối với chế độ dao động mực nước theo ngày, cột nước ∆h tính toán theo công
thức.
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=∆
L.2
t.k
-1t.V
th
yh
(2. 5)
Trong trường hợp trên tường bến có áp lực thủy tĩnh của nước ngầm, khi xác định
áp lực đất lên tường nên tính toán hiệu chỉnh dung trọng đất lấp nằm dưới mực nước
ngầm theo công thức:
i.
nnn
γ
γ
γ
±=

®®
(2. 6)
Trong đó:
γ
đn
- Dung trọng đất ở trạng thái đẩy nổi, xác định theo công thức (2.2);
γ
n
- Dung trọng nước, lấy bằng 1,0T/m
3
;
i- Độ dốc dòng thám, xác định theo mạng lưới thủy động hoặc tính gần đúng theo
biểu thức:
L
h
i
max
∆
=
(2. 7)
Trong công thức (2.6) dấu cộng được dùng đối với vùng áp lực chủ động của đất,
dấu trừ được dùng đối với vùng áp lực bị động.
2.3.2. Áp lực do sóng
Thường chỉ xét đến khi bến có kết cấu dạng tường cừ hoặc tường trọng lực và chiều
cao sóng trên 0,5m. Trong trường hợp này tải trọng sóng lớn nhất hình thành khi chân
sóng tiến đến mặt tường.

Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-7
a)

MNTT
ζ
t
b)
MNTT
ζ
t

Hình 2_ 2 Biểu đồ áp lực sóng trên bến tường cừ(a)
và bến trọng lực (b)

Đối với bến tường cừ biểu đồ áp lực sóng có dạng như hình 2.2a, trong đó xem áp
lực sóng chỉ tác động trong phạm vi từ mực nước tính toán đến cao độ đáy nước trước
bến.
Đối với bến tường trọng lực áp lực sóng xác định theo biểu đồ trên hình 2.2b.
Độ chênh ζ
t
giữa cao độ chân sóng và mực nước tính toán phụ thuộc vào các thông
số tính toán của sóng (chiều cao sóng h và bước λ) và chiều sâu nước trước bến.
Đại lượng ζ
t
và các trung độ p của biểu đồ áp lực sóng xác định theo Quy phạm tính
toán tải trọng và tác động trên công trình thủy.
2.4.Tải trọng do tàu
2.4.1. Tải trọng do gió, dòng chảy tác động lên tàu
Tải trọng do tàu tác động lên công trình bến bao gồm ba loại tải trọng neo tàu, tải
trọng tựa tàu và tải trọng va khi tàu cập bến.
Nguyên nhân làm xuất hiện tải trọng neo tàu và tải trọng tựa tàu là tác động của gió
lên phần nổi của tàu và tác động của dòng chảy lên phần tàu ngập nước. Khi gió và dòng
chảy hướng ra phía khu nước thì tác động của chúng đẩy tàu tách khỏi bến và làm căng

các dây neo, tạo ra tải trọng neo truyền vào công trình bến qua các bích neo. Nế
u gió và
dòng chảy tác động theo hướng ngược lại thì tàu bị đẩy áp vào bến, tạo ra tải trọng tựa
tàu.
Tải trọng va xuất hiện khi đưa tàu cập bến. Hình thành vào thời điểm tàu bắt đầu
tiếp xúc với bến, trị số tải trọng va tăng dần và đạt giá trị lớn nhất khi toàn bộ động năng
của tàu đã chuyển thành thế năng biến dạng củ
a công trình bến và thiết bị đệm tàu trước
bến.
Để tính toán tải trọng neo tàu và tải trọng tựa tàu trước hết phải xác định tải trọng
do gió và dòng chảy tác động lên tàu.
1)
Thành phần ngang Wq(KN) và thành phần dọc Wn(KN) của tải trọng do gió tác động
lên tàu, xác định theo công thức:
ξ=
− 2
qq
5
q
VA10.6,73W (2. 8)
ξ=
− 2
nn
5
n
VA10.0,49W (2. 9)
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-8
Trong đó:
A

q
; A
n
- Diện tích hướng gió của tàu theo hướng mạn tàu và theo hướng mũi tàu,
tính bằng m
2
;
V
q
và V
n
- Thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ gió, lấy theo tần suất
2% cho thời gian vận tải thủy, tính bằng m/s;
ξ - Hệ số xét đến tác động không đều của luồng gió được lấy theo bảng 2.2 tùy
thuộc vào chiều dài hình chiều tàu tàu lên mặt phẳng vuông góc hướng gió.

Bảng 2_ 2 Hệ số ζ.
Chiều dài của hình chiếu tàu lên
mặt phẳng vuông góc với hướng
gió tính bằng n (L
th
)
≤ 25
25
÷50 50 ÷100 ≥100
Hệ số ξ
1,00 0,80 0,65 0,50
Khi tính diện tích hướng gió của tàu phải xét tác động che chắn gió của những vật
cản nằm ở đầu gió bằng cách lấy diện tích hướng gió của tàu (A
q

, A
n
) trừ đi trị số tính đổi
của diện tích che chắn gió A
c
của các vật cản gió. Trị số tính đổi A
c
có thể xác định theo
công thức:
A
c
= (h
b
+α
c
.H
c
)L (2. 10)
Trong đó:
h
b
- Chiều cao từ mặt bến đến cao độ mực nước cao nhất tính bằng m;
H
c
-

Chiều

cao trung bình của các vật cản, tính bằng m;
L - Chiều dài vùng chắn gió, láy bằng chiều dài tàu L

t
nếu L
t
< L
b
và lấy bằng
chiều dài bến L
b
nếu L
t
>L
b
tính bằng mét;
α
c
- Hệ số chắn gió, xác định theo công thức:
th
c
c
c
c
L
L
l
H
5,0=α
(2. 11)
Trong đó:
l
c

- Khoảng cách trung bình từ các vật cản đến mép bến, tính bằng mét (khi l
c
<H
c

thì lấy l
c
= H
c
);
L
c
- Chiều dài hoặc tổng chiều dài các vật cản nằm trong giới hạn L
c
≤ L
th
tính
bằng m.
Khi chiều dài bến L
b
bé hơn chiều dài L
th
của hình chiếu tàu lên mặt phẳng vuông
góc hướng gió thì công thức (2.11) thay L
th
bằng L
b
.
2) Thành phần ngang Qa(KN) và thành phần dọc Na(KN) của tải trọng do dòng chảy tác
động lên tàu, xác định công theo công thức:

2
lla
VA59,0Q = (2. 12)
2
tta
VA59,0N =
(2. 13)
Trong đó:
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-9
A
l
và A
t
- Diện tích cản nước của tàu, theo hướng mạn tàu và theo hướng mũi tàu,
tính bằng m
2
;
V
l
và V
t
- thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ dòng chảy, lấy theo tần
suất 2% cho thời gian vận tải thủy tĩnh bằng m/s.
2.4.2- Tải trọng neo tàu:
Là tải trọng tập trung truyền lên công trình qua các thiết bị neo tàu bố trí trên
bến.Trên hình 2.3 là sơ đồ phân bố tải trọng neo tàu S trên một bích neo, các thành phần
ngang S
q
, dọc S

n
và thẳng đứng S
v
.
S
S
v
S
q
S
n
α
β
MÐp bÕn

Hình 2_ 3 Sơ đồ phân bố tải trọng neo tàu trên bích neo.
Đối với bến tàu biển thành phần ngang S
q
phân bố đều, tổng thành phần.ngang Q
tot

của tải trọng do gió và do dòng chảy tác động lên tàu (Q
tot
= W
q
+ Q
a
) cho các bích neo.
Như vậy tổng hợp lực neo lên một bích neo (S) và các thành phần S
q

, S
n
và S
v
được xác
định bằng những biểu thức sau:
βα
=
cossinn
Q
S
tot
(2. 14
n
Q
S
tot
q
= (2. 15)
β
α= coscosSS
n
(2. 16)
β= sinSS
v
(2. 17)
Trong đó:
n - Số bích neo làm việc lấy theo bảng 2.3;
α và β - Góc nghiêng của dây neo đo bằng độ lấy theo bảng 2.4.

Bảng 2_ 3 Số bích neo trước bến.
Chiều dài max của tàu L
t max
, m ≤ 50 150 250
≥ 300
Khoảng cách max giữa các bích neo, m 20 25 30 30
Số bích neo làm việc 2 4 6 8

Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-10
Bảng 2_ 4 Góc dây neo α, β
Góc nghiêng của dây neo,
độ
β
Loại tàu
Vị trí bích neo trên
công trình bến
α
Tàu có
hàng
Tàu không
hàng
Tàu biển Trên mép bến;
phía sau bến
30
40
20
10
40
20

Tàu sông chở khách hoặc
chở khác và hàng hóa
Trên mép bến 45 0 0
Tàu sông chở hàng Trên mép bến 30 0 0
Khi xây dựng bến dùng để tiếp nhận những tàu biển trọng tải lớn với lượng choán
nước có hàng trên 5 vạn tấn cần bố trí ở hai đầu bến hai bích neo cho các dây neo dọc.
Hai bích neo này đặt ngoài phạm vi chiều dài tàu L
t
, cách hai mũi tàu không quá 0,2L
t

theo hướng mép bến. Trong trường hợp này mỗi bích neo được tính toán chịu một lực
bằng tổng thành phần dọc T
tot
của tải trọng do gió và do dòng chảy (T
tot
= W
n
+ N
a
). Xác
định theo các biểu thức (2.9); (2.13).

1
22
1
3
1. Nhãm d©y neo däc
2. Nhãm d©y neo ngang
3. Nhãm d©y neo gi»ng

Hình 2_ 4 Phân bố các nhóm dây neo chuyên dụng.
Đối với các bến chuyên dụng chỉ gồm một sàn công nghệ và các trụ neo riêng lẻ
(hình 2.4) trước khi tính toán phải lập so đồ bố trí các trụ neo cho 3 nhóm dây neo, nhóm
dây neo dọc ở hai mũi tàu nhóm dây neo ngang và nhóm dây neo giằng vào giữa. Với
mỗi nhóm dây neo phải bố trí hai trụ neo, tính toán chịu tải ngang nhau. Mỗi trụ neo
thuộc nhóm dây neo dọc hoặc nhóm dây neo ngang chịu một tải trọng neo bằng 0,4 ΣH,
mỗi trụ neo thuộc nhóm dây neo giằng chịu một tải trọng neo b
ằng 0,3ΣH. Tùy theo số
lượng dây neo trong mỗi nhóm và tải trọng tính toán của các bích neo mà bố trí từ một
đến bốn bích neo trên mỗi trụ neo. Khi tàu cập ở cả hai phía công trình bến thì tăng số trụ
neo và bích neo lên hai lần.
Đối với bến tàu sông, tổng hợp lực Q của tải trọng neo được tiêu chuẩn hóa theo
quy định trong bảng 2.5.
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-11
Bảng 2_ 5 Tải trọng neo tàu.
Tổng hợp lực của tải trọng neo (Q), KN
Lượng choán nước tính
toán của tàu khi có hàng
(D), t
Tàu chở khách, tàu
chở cả khách và hàng,
tàu thuộc đội tàu KT có
kết cấu tầng trên kín
Tàu chở hàng và tàu
thuộc đội tàu KT có
kết cấu tầng trên hở
≤ 100 50 30
110-500 100 50

510-1000 145 100
1100-2000 195 125
2100-3000 245 145
3100-5000 - 195
5100-10000 - 245
>10000 - 295

2.4.3. Tải trọng tựa tàu:
Là tải trọng phân bố đều theo chiều dài công trình bến trên toàn bộ đoạn tiếp xúc
giữa mạn tàu và mặt trước bến. Đối với công trình có tuyến bến liên tục trong phạm vi
phần thẳng của mạn tàu tải trọng tựa tàu xác định theo công thức.
tx
tot
l
Q
1,1q =
(2. 18)
Trong đó:
l
tx
- Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa mạn tàu và mặt trước bến.
Nếu gọi l
m
là chiều dài phần thẳng của mạn tàu (hoặc của dầm bao mạn tàu) và L
b
là
chiều dài bến thì trong công thức (2.18) phải lấy l
tx
= l
m

khi L
b
>l
m
và l
tx
= L
b
khi L
b
<l
m
.
Đối với tuyến bến chỉ gồm các mố hoặc trụ tựa tàu riêng lẻ thì tải trọng tựa tàu chỉ
phân bố lên những mố hoặc trụ nào nằm trong phạm vi phần thẳng của mạn tàu.
2.4.4- Tải trọng va khi tàu cập bến
Là tải trọng tập trung tác động lên công trình bến. Là một trong những yếu tố quyết
định các kích thước chủ yếu, giá thành và tuổi thọ của nhiều loại kết cấu công trình bến.
Phần lớn các công thức tính toán tải trọng va đã dùng trong thực tế thiết kế các công trình
bến cảng đều nhận được trên cơ sở phương trình cân bằng năng lượng.
Ở thời điểm bắt đầu ch
ạm vào công trình bến, tàu vẫn còn một vận tốc và một động
năng ứng với giá trị vận tốc đó. Trong quá trình va một phần động năng của tàu biến
thành công của lực va gây ra biến dạng công trình bến và các thiết bị đệm ở mặt trước
bến. Phần động năng đó, tính bằng Tm, được xác định bàng biểu thức
2
DV
E
2
q

Ψ= (2. 19)
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-12
Trong đó:
D - Lượng choán nước tính toán của tàu khi cập bến tính bằng T.
V - Thành phần vuông góc với mặt trước bến của tốc độ cập tàu, tính bằng m/s,
lấy theo bảng 2.6.
Ψ - Hệ số, dùng để xét ảnh hưởng chung của tất cả các yếu tố tác động đều quá
trình va.
Lý thuyết và thực nghiệm đã chỉ ra rằng: Năng lượng va tàu ứng với một khối
lượng lớn hơn nhi
ều so với khối lượng của tàu khi cập bến, đó là do khi tàu chuyển động
trong môi trường nước luôn luôn có một bộ phận nước cùng chuyển động theo . Ở thời
điểm va vào bến vận tốc V của chuyển động tịnh tiến của tàu bắt đầu giảm đi nhanh
chóng và triệt tiêu hoàn toàn ở cuối quá trình biến dạng của công trình và thiết bị đệm.
Trong khi đó lượng nước cuốn theo tàu vẫn ti
ếp tục chuyển động theo lực quán tính và
tác động lên tàu, làm gia tăng năng lượng va.
Mặt khác, không phải tất cả động năng của tàu và khối nước cuốn theo đều chuyển
thành công của lực va tàu, gây ra biến dạng đàn hồi của công trình bến và thiết bị đệm
trước bến. Một phần đáng kể của động năng tàu, kể cả khối nước cuốn theo, bị tiêu hao
vào việc làm quay tàu và nghiêng ngang quanh
điểm va; một phần khác chuyển thành thể
năng biến dạng đàn hồi của vỏ tàu, hoặc biến thành nhiệt năng trên các mặt tiếp xúc giữa
hai vật thể va.
Tất cả những yếu tố làm tăng hoặc tiêu hao năng lượng va được xét đến bằng hệ số
R trong biểu thức (2.19), các giá trị của Ψ lấy theo bảng 2.7.

Bảng 2_ 6 Vận tốc tàu cập bến
Thành phần vuông góc của tốc độ cập tàu V, m/s có lượng

choán nước tính toán D, t
Loại
tàu
2000 5000 10000 20000 40000 100000
≥200000
Sông
Biển
0,20
0,22
0,15
0,15
0,10
0,13
-
0,11
-
0,10
-
0,09
-
0,08
Bảng 2_ 7 Hệ số ψ
Hệ số
Ψ đối với
các tàu
Kết cấu công trình
Sông Biển
- Bến liền bờ bằng các khối xếp thông thường hoặc khối hình, khối
cực lớn, cọc ống đường kính lớn và bến dạng tường góc, bến tường
cừ và bến trên nền cọc có tường cừ trước.

- Bến liền bờ dạng bệ cọc hoặc dạng cầu; bến trên nền cọc có hàng
cừ sau

-Bến nhỏ dạng bệ cọc hoặc dạ
ng cầu, trụ cập tàu

-Trụ cập tầu đầu bến hoặc trụ quay tàu
0,03



0,40


0,45

-
0,50



0,55


0,65

1,60
1) Xác định lực va động (F
q

) theo Quy phạm 22 TCN 222-95
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-13
Quy phạm tính toán tải trọng và tác động trên công trình bến quy định tính toán tải
trọng va tàu trên cơ sở dựng các biểu đồ
M,tq
fF
=
và
M,t
fE
=
như trình bày trên hình 2.5.
Nhánh phải của biểu đồ là đường biểu diễn quan hệ giữa thành phần vuông góc F
q

của tải trọng va với tổng biến dạng của công trình bến và thiết bị đệm tàu. Đường biểu
diễn này được dựng trên cơ sở cộng đồ thị của hai đường biểu diễn
M,tq
fF = .
Nhánh trái của biểu đồ là đường biểu diễn quan hệ giữa năng lượng do tàu truyền
vào công trình bến và thiết bị đệm với tổng biến dạng của chúng. Hoành đồ E
i
của mỗi
điểm trên đường biểu diễn
M,t
fE =
bằng diện tích ω
i
giới hạn bởi đường

)f(fF
tq
=
và
trục tung trên đoạn ∆b tương ứng (hình 2.5).
Mỗi giá trị E tính trước theo biểu thức (2.19) có thể xác định một trị số F
q
tương
ứng trên biểu đồ theo hướng các mũi tên trên đường dóng trên hình 2.5.
Một số loại công trình bến có độ cứng lớn do đó khi chịu tải trọng va độ biến dạng
của công trình không đáng kể so với biến dạng của thiết bị đệm tàu. Trong trường hợp
này khi tính toán tải tọng va tàu có thể bỏ qua năng lượng biến dạng của công trình.
Nhược điểm của việc xác định t
ải trọng va theo cách dựng biểu đồ hình 2.5 là ở chỗ
thiết kế nhiều phương án kết cấu công trình bến, với nhiều phương án sử dụng các loại
thiết bị đệm tàu khác nhau người thiết kế phải dựng hàng loạt biểu đồ cho từng tổ hợp
công trình, thiết bị. Mặt khác do đặc điểm thực tế ở Việt Nam việc sử dụng loại thiết b
ị
đệm tàu còn chưa có sự tiêu chuẩn hóa thống nhất. Việc thí nghiệm nén ép gặp nhiều khó
khăn do đó thường thiếu số liệu cho việc tính toán thiết kế.
2) Xác định lực va tàu theo Quy phạm (CHIP 14460)
Tải trọng N
y
do tàu va vào bến xác định theo công thức.
21
ty
CC
M
sin.V.RN
+

α= (2. 20)
Trong đó:
R - hệ số xét đến tính chất chịu dộng năng của công trình bến phụ thuộc vào dạng
kết cấu công trình bến lấy theo bảng 10;
V
t
- Tốc độ của tầu khi cập bến (m/s);
X- Góc tàu cập bến.
g
W
M =
: Trọng khối của tàu
W - Lượng thoát nước của tàu khi chở đầy hàng (T);
g - Gia tốc trọng trường g = 9,81m/m
2

C
1
- Tổng hệ số biến dạng đàn hồi của công trình và của kết cấu bảo vệ công trình;
C
2
- Hệ số biến dạng đàn hồi của vỏ tàu.
a) Xác định hệ số C
1
.
Hệ số biến dạng đàn hồi C
1
của công trình và kết cấu bảo vệ là trí ố biến dạng tính
bằng m của các công trình ấy dưới tác dụng của lực bằng 1 đơn vị (tấn) theo công thức
sau:

Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-14
- Đối với tổ hợp cọc hay trụ đứng riêng rẽ:
C
1
= f
n
+ f
0
/n (2. 21)
Trong đó:
f
n
- Trị số chuyển vị diểm tác dụng của tải trọng thẳng góc với mặt trước công
trình dưới tác dụng của lực đơn vị (m/T);
f
0
- Trị số biến dạng của kết cấu bảo vệ do lựuc bằng đơn vị tác dụng vào thanh
bảo vệ (thanh ngoài hoặc thanh đệm( (m/T);
n - Số lượng thanh bảo vê đồng thời chịu lực tàu va vào.
- Đối với bến dài liên tục:
r
f
l
f
C
oc
1
+=
(2. 22)

Trong đó:
f
c
- Trị số chuyển vị điểm tác dụng của tải trọng hướng thẳng góc với mép bến
dưới tác dụng của lực bằng 1 tàu trên một mét dài (m/T);
l - Chiều dài của khu vực bến chịu lực tàu va vào (m).
b) Xác định hệ số C
2

Hệ số biến dạng đàn hồi của vỏ tàu C
2
được tính như sau:
- Đối với tàu biển
()
70L90,035
015,0
C
2
−+
=
(2. 23)
Đối với tàu biển có bộ phận chống va chạm của băng:
()
70L80,135
015,0
C
2
−+
=
(2. 24)

Trong đó:
L - Là chiều dài tàu
Với L = 70m; C
2
= 0,0004m/T.
- Đối với tàu sông: C
2
= 0
c) Kiểm tra trị số N
y
:
Các trị số về lực va tàu N
y
tính được, không được lớn hơn áp lực cho phép N
d
đối
với vỏ tàu tính bằng T. Muốn vậy phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Đối với tàu biển không có bộ phận bảo vệ chống băng trôi:
()
70L3,150N
d
−
+≤ (2. 25)
- Đối với tàu biển có bộ phận bảo vệ chống băng trôi:
()
70L7,250N
d
−+≤ (2. 26)
- Đối với tàu sông:
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.

2-15
20LN
d
−≤ (2. 27)
Trong trường hợp các điều kiện trên không thỏa mãn lớn hơn áp lực cho phép đối
với vỏ tàu thì phải hạn chế tốc độ của tàu khi cập bến hoặc thay đổi kết cấu bảo vệ tìm
loại có tính đàn hồi cao hơn.
d) Xác định lực va tiếp tuyến với bến (F
n
)
Lực va hướng dọc theo bến tính bằng công thức:
T
y
= µ.F
q
(2. 28)
Trong đó:
F
q
- Lực va tàu vào bến;
µ - Hệ số ma sát giữa tàu và kết cấu bảo vệ;
Với kết cấu bảo vệ bằng gỗ f
m
= 0,4
Bằng cao su, hoặc bê tông f
m
= 0,5 ÷ 0,6
E

=

f
(



)
t
0
EE (KJ)
f
t,M
q
F


=
t
f
(
f

)
F



=
q
®

f
(
f

)
®
F



=
q
b
b
f
(
f

)
b)a)
ω
i
M
i,t,
f
qqi
EF
qi q
FF (KJ)
qq

Hình 2_ 5 Sơ đồ dạng đồ thị quan hệ giữa độ biến dạng của thiết bị đệm
và công trình bến F
q
với năng lượng va tàu E
q
và lực va tàu F
q
.
2.5.Tải trọng do thiết bị bốc xếp, phương tiện vận tải và hàng hóa gây ra
trên bến.

2.5.1- Đối với cảng sông:
Tải trọng khai thác trên bến được xác định tùy theo vào nhiệm vụ của Cảng và sơ
đồ công nghệ bốc xếp hàng hóa chọn dùng. Tải trọng do cần trục và tàu hỏa gây ra tùy
theo mục đích tính toán được tính đổi thành tải trọng phân bố dọc theo đường ray. Trong
thực tế tính toán tải trọng khai thác trên bến được lấy như sau:
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-16
- Tải trọng vùng mép bến trong trường hợp trên bến có cả cần trục và tàu hỏa được
lấy là tải trọng phân bố đều q = 4T/m
2
. Trường hợp trên bến chỉ có cần trục, hoặc
tàu hỏa tải trọng phân bố đều được lấy là q = 2T/m
2
.
- Tải trọng vùng xếp hàng lấy tối đa q = 6T/m
2
.

CÇn trôc søc
n©ng 16Tn©ng 16T
CÇn trôc søc
45°
= 2T/m
3
γ
20m
40,00
2,0
10,50
2,25
2,0
10,50
10,50
CÇn trôc søc
n©ng 16T
2,25
2,0
40,00 10,50
n©ng 16T
CÇn trôc søc
2,0
a)
b)
q = 6T/m
2

Hình 2_ 6 Sơ đồ tải trọng khai thác trên bến cảng sông.
a_Đối với hàng rời đổ đống có dung trọng bé hơn 20KN/m

3
.
b_Đối với mọi loại hàng hóa, trừ hàng rời đổ đống.

2.5.2. Đối với cảng biển.
Theo công dụng của bến, tải trọng khai thác trên bến được tiêu chuẩn hóa thành các
cấp được thể hiện trên bảng 2.8.

Bảng 2_ 8 Cấp tải trọng tiêu chuẩn.
Công dụng của bến

Cấp tải trọng
khai thác Tiêu
chuẩn

1- Đối với hàng bốc dỡ và đồ đống được xử lý lại bằng hệ thống
công nghệ chuyển tải đặc biệt
- Khi xếp hàng ở vị trí ngoài khu vực tải trọng tác dụng trực tiếp
lên công trình bến.
- Khi xếp hàng ở vị trí tác dụng trực tiếp gần tường bến
2- Đối với hàng hóa xếp đống: sắt thép thiết bị và những hàng hóa
khác khi khối lượng hàng tại v
ị trí là 10T và lớn hơn với sơ đồ cơ


0-b

0-C

Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-17
giới hóa bằng cần trục.
- Đối với bến độ sâu 11,50m và lớn hơn;
- Đối với bến còn lại.
3- Đối với bến container lớn và loại tàu R
o
-R
o

4- Đối với hàng gỗ
5- Đối với hàng hóa ghép theo từng chiếc
6- Đối với dầu mỡ, sản phẩm dầu mỡ, hóa chất, thực phẩm và hầu
hết các hàng lỏng
7- Đối với bến hành khách
8- Đối với bến hàng hạt
9- Những bến có công dụng phục vụ hỗ trợ


0
0(I)
0-K
I (0)
I (II)
III

III(II)
III(II)
III
Ghi chú: Cấp tải trọng ghi trong ngoặc dùng khi thiết kế sơ bộ.

Theo chiều rộng bến, tải trọng được phân thành bốn vùng với các giá trị tải trọng
trên từng vùng lấy theo bảng 2.9.

Bảng 2_ 9 Tải trọng hàng hóa trên bến.
Sơ đồ tải trọng do các máy
bốc xếp phương tiện vận tải
Tải trọng do hàng xếp đồng T/m
2
Vùng
sát
mép
bến
Vùng
mép
bến
Vùng
trung
chuyển
Vùng
hậu
phương
Cấp tải
trọng
khai
thác
tiêu
chuẩn
Máy bốc
xếp và
cần cẩu

vùng gần
mép bến
Đoàn
tàu hỏa
T/m
Vận tải
không
đường
sắt
A B C D
0-C; 0 K-35 14 H-30 2 4 12 20
O-b K-35 14 H-30 0,75 1,5 2 2
O-K K - KB-70
(KB-35)
2 4 6 10
I K-35 14 H-30 2 4 6 10
II K-25 14 H-30 1,5 3 4 6
III - - H-10 0,75 1,5 2 2

Phạm vi phân bố các vùng trên bến trình bày trên hình 2.7. Đối với những bến tính
toán chịu tải trọng cấp III thì mỗi vùng có thể chất tải theo sơ đồ 2.7b hoặc chỉ có tải
trọng ô tô H-10 trên toàn bộ chiều rộng bến, hoặc một tổ hợp bất kỳ gồm tải trọng ô tô và
tải trọng do hàng hóa có thể có trong điều kiện khai thác thực tế trên bến. Đối với các bến
tính toán chịu cấp t
ải trọng Tiêu chuẩn còn lại thì trên mỗi vùng (A, B, C, D) sẽ đặt một
trong những tải trọng quy định trên các sơ đồ hình 2.7 a, b, c.
- Vùng A: Vùng sát mép bến, chiều rộng vùng này xác định trên cơ sở đảm bảo an
toàn cho cần trục di chuyển dọc bến. Theo quy hoạch cảng khoảng cách từ mép bến đến
tim ray ngoài chân cần trục được lấy theo quy định 2,25-2,75m, mặt khác. Khi xếp hàng
vùng A phải cách tim ray ngoài của cần trục 2 mét vì vậy trong thực tế hầu như không có

vùng A.
- Vùng B: là vùng bố trí thiết bị xếp dỡ, phương tiện vận chuyển, hàng hóa đôi khi
cũng có thể xếp tạm ở vùng này với chiều cao không lớn lắm nhằm đảm bảo an toàn cho
công trình.

Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-18
- Vùng C: là vùng trung gian, chẳng hạn đối với bến hàng rời thì vùng này nằm
dưới mái dốc của đống hàng do đó chiều rộng của vùng được xác định theo công thức:
B
c
= (h
đ
- h
o
) cotgα
o
(2. 29)
Trong đó:
h
đ
- Chiều cao đống hàng rời;
h
o
- Chiều cao tường chắn bãi hàng rời (nếu có);
α
o
- Góc nghỉ tự nhiên của hàng rời.
Với những loại hàng có thể xếp thành đống thẳng đứng thì không có vùng này.
- Vùng D: là vùng hậu phương, hàng hóa ở đây có thể xếp cao đến chiều cao xếp

đống cho phép của mỗi loại hàng. Chiều rộng của vùng này chỉ bị hạn chế bởi bán kính
hoạt động của các máy bốc xếp và gianh giới khu đất của cảng.
CÇn trôc cæng
c)
§oµn tµu
0,5q
1
2
q
3
q
3,5 4,8 6
2
AB C D
2,75
D
q
AB
b)
CÇn trôc cæng
C
2
q
3
0,5q
1
1
q
q
1

0,5q
A
a)
1
B
q
C
q
2
D
3

Hình 2_ 7 Sơ đồ tải trọng khai thác trên bến.
Tải trọng Tiêu chuẩn nêu trên sử dụng trong tính toán thiết kế các công trình cảng
khi dây chuyền công nghệ bốc xếp được sử dụng các sơ đồ cơ giới hóa xếp dỡ Tiêu
chuẩn thông dụng hiện nay. Trong trường hợp thiết lập dây chuyền công nghệ bốc xếp
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-19
khác với quy trình công nghệ nêu trên thì cần phải căn cứ vào số thiết bị xếp dỡ, phương
tiện vận tải thực tế và vị trí hoạt động của chúng để xác định đúng tải trọng khai thác trên
bến.
Ghi chú: Khi tính toán công trình bến liền bờ kiểu tường cọc, trọng lực thì tải trọng
tập trung do chân trước cần trục gây ra được thay bằng tải trọng phân bố đều tương
đương, còn áp lực chân phía bờ của cần trục lấy bằng tải trọng phân bố đều của hàng
hóa xếp trên khu vực này.
Tải trọng rải đều tương đương được xác định theo công thức:
b
l
P
q

H
td
= (2. 30)
Trong đó:
P
H
- Tổng tải trọng lớn nhất do một nhóm lực tập trung khi sử dụng một cần trục
đứng độc lập hoặc hai cần trục cạnh nhau, xác định theo sơ đồ bố trí công nghệ
các cần cẩu trên bến (P
H
= ΣP
i
H
) áp lực do các lực này được truyền lên chiều dài
dải phân bố (hình 13).
b - Bề rộng bản, dầm dưới ray hoặc chiều dài tà vẹt;
l - Chiều dài dải phân bố tải trọng dọc tuyến mép bến xác định theo hình 2-8.
a
MÆt ph¼ng tÝnh to¸n cña t−êng mÆt
ϕ
h.tg h.tg
ϕ
l
l0
l
2
l
0,5 0,5
0,50,5
l = l

K1
K2
l = l
ϕ/2
h = actg(45 - )
°
β = ϕ/2
°
(45 - )
P
H
t®
q
P
H
12
P
H
a) b)
ϕϕϕϕ
b/2 b/2
b

Hình 2_ 8 Sơ đồ xác định tải trọng tương đương.
a_Sơ đồ theo mặt cắt ngang; b_Sơ đồ theo mặt cắt dọc.

- Với một chân riêng rẽ của cần trục (khi l
o
> 2htgϕ +1,0m):
l = l

k1
= 2htgϕ +l
1
+ 1,0m (2. 31)
- Với hai chân của hai cần trục cạnh nhau (khi l
o
< 2htgϕ + 1,0m):
l = l
k2
= 2htgϕ + l
1
+ l
o
+ l
2
+ 1,0m (2. 32)
2.6. Áp lực ngang của đất

Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-20
Đối với các bến tường chắn (tường trọng lực, tường cừ, cầu tàu có tường cừ phía
trước hoặc phía sau v.v ) áp lực ngang của đất chiếm phần chủ yếu trong tổng tải trọng
tác động lên công trình. Tải trọng do hàng hóa, thiết bị bốc xếp và phương tiện vận tải đặt
trên khu đất tiếp giáp với bến cùng truyền vào kết cấu công trình bến qua khối đất đắp
làm gia tă
ng áp lực ngang của đất trị số áp lực đất có quan hệ hàm số với độ võng và di
chuyển vị của kết cấu bến, do đó việc dựng biểu đồ áp lực đất lên một bài toán khá phức
tạp ngay cả trong trường hợp đơn giản của nền đồng nhất.
2.6.1.Áp lực đất chủ động
Thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động do trọng lượng bản thân của đất và

tải trọng rải đều gây ra phải xác định theo lý thuyết cân bằn giới hạn của đất có xét đến
đặc điểm trượt theo mặt cong của lăng thể phá hoại (theo phương pháp lý thuyết cân bằng
giới hạn của sêcôlôp xki và Goluskevich). Quy luật biến thiên của áp lực đất chủ động
trong phạm vi m
ỗi lớp đất đồng nhất là quy luật tuyến tính.
Ngoài ra thành phần nằm ngang của áp lực chủ động cũng được phép xác định theo
lý thuyết cổ điển (Culomb) đối với mặt trượt phẳng của lăng thể phá hoại.
Trung độ của biểu đồ thành phần ngang của áp lực chủ động trong các phương pháp
trên được xác định theo công thức:
(
)
acai
tc
i
tc
iax
Chq λ−λγΣ+=σ (2. 33)
Tung độ của biểu đồ thành phần đứng của áp lực đất chủ động được xác định theo
công thức:
()
δ
+ασ=σ tg
axay
(2. 34)
Trong đó:
tc
i
q - Hoạt tải trên bến, áp lực do hoạt tải
tc
i

q được truyền theo mặt phẳng phá hoại
đến điểm cần tính trung độ áp lực đất chủ động lên tường;
i
tc
hγΣ
- Áp lực thẳng đứng do trọng lượng bản thân của đất ở độ sâu cần xác định
tung độ biểu đồ áp lực chủ động.
tc
i
γ - Dung trọng của đất ở trạng thái ẩm tự nhiên bị đẩy nổi hoặc bão hòa nước.
h
i
- Chiều cao lớp đất thứ i có cùng các đặc trưng cơ lý;
C- Lực dính của đất nằm ở độ sâu cần xác định tung độ biểu đồ áp lực đất chủ
động (khi tính toán theo trạng thái giới hạn nhóm I thì C = C
I
; nhóm II thì C = C
II
);
λ
a
λ
ac
- Các hệ số thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động và do lực dính
xác định theo sau:
- Trong trường hợp tường bến có mặt sau thẳng đứng và mặt đất nằm ngang thì các
hệ số thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động theo lý thuyết cần bằng giới
hạn lấy theo bảng 2.10.

Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-21
Bảng 2_ 10 Hệ số thành phần ngang của áp lực đất chủ động.
Hệ số thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động theo
Xokolopxki và Goluskevich, khi góc ma sát
δ bằng:
0
0,5
ϕ
Góc ma
sát trong
ϕ
o

λ
a
λ
ac
λ
a
λ
ac

(1) (2) (3) (4) (5)
10 0,70 1,68 0,66 1,57
11 0,68 1,65 0,64 1,53
12 0.66 1,62 0,61 1,50
13 0.63 1,59 0,59 1,46
14 0.61 1,56 0,56 1,43
15 0.59 1,53 0,54 1,40

16 0.57 1,50 0,52 1,37
17 0.55 1,47 0,50 1,34
18 0.53 1,45 0,48 1,31
19 0.51 1,42 0,46 1,28
20 0.49 1,40 0,44 1,25
21 0.47 1,37 0,42 1,22
22 0.45 1,34 0,41 1,20
23 0.44 1,32 0,40 1,18
24 0.42 1,29 0,38 1,15
25 0.41 1,27 0,36 1,12
26 0.39 1,25 0,35 1,10
27 0.38 1,22 0,33 1,07
28 0.36 1,20 0,32 1,25
29 0.34 1,18 0,30 1,02
30 0.33 1,16 0,29 1,00
31 0.32 - 0,28 -
32 0.31 - 0,27 -
33 0.33 - 0,26 -
34 0.28 - 0,25 -
35 0.27 - 0,24 -
36 0.26 - 0,23 -
37 0.25 - 0,22 -
38 0.24 - 0,21 -
39 0.23 - 0,20 -
40 0.22 - 0,19 -

Ghi chú:
- Có thể sử dụng bảng này khi tính toán theo lý thuyết cổ điển cho trường hợp mặt
tường thẳng đứng và mặt đất nằm ngang;
- Khi tính toán theo nhóm I các trạng thái giới hạn thì

λ
a
=
λ
aI
và
λ
ac
=
λ
acI
, theo
nhóm II thì
λ
a
=
λ
aII
,
λ
ac
=
λ
acII
;
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-22
α
- Góc nghiêng so với phương đứng của mặt phẳng tính toán tiếp nhận áp lực đất
chủ động (khi tính toán theo nhóm I và trạng thái giới hạn thì

I
α=α theo nhóm
II.
II
α=α );
δ
- Góc ma sát của đất lên mặt phẳng tiếp nhận áp lực chủ động (khi tính toán theo
nhóm I các trạng thái giới hạn thì
δ
=
δ
I
, theo nhóm II
δ
=
δ
II).
Ghi chú:
- Nếu C
λ
ac
>
σ
ax
thì trên đoạn này ta lấy
σ
ax
= 0;
- Nếu tường có mặt sau thẳng đứng thì cho phép xác định
σ

ax
theo lý thuyết cổ điển,
còn nếu tường có mặt sau nghiêng thì dùng lý thuyết cân bằng giới hạn;
- Đối với đất dính khi mực nước giao động, thì tùy theo vị trí và độ ẩm mà lấy dung
trọng
γ
tc

của đất như hình sau (hình 2.9).
2
1
γ
H
γ
n
γ
3
A

Hình 2_ 9 Vị trí các khu vực đất theo độ ẩm.
A - Biên độ trung bình của dao động triều
γ
H
- Ở trạng thái ẩm tự nhiên;
γ
- Ở trạng thái bão hòa nước;
γ
n
- Ở trạng thái đẩy nổi thủy tĩnh.
1) Cao trình đáy bến;

2) Cao độ trung bình của đỉnh triều;
3) Cao độ trung bình của chân triều.
- Phía trên cao độ trung bình của đỉnh triều, lấy theo các số liệu khảo sát địa chất
công trình;
- Phía dưới cao độ trung bình của chân triều, ở trạng thái đẩy nổi thuỷ tĩnh. Lấy
theo công thức.
(
)
11
tc
so
tc
s
tc
−−γε−γ=γ (2. 35)
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-23
Trong đó:
tc
s
γ
- Khối lượng riêng của các hạt cứng của đất
ε
o
- Thể tích các lỗ hổng trong 1 cm
3
đất.
Ghi chú:
Khi có các số liệu đủ tin cậy có thể xét đến trạng thái đẩy nổi không hoàn toàn do
đó với đất dính có độ ẩm hữu hạn, nếu trong lớp đất dính đó không có các lớp kẹp hoặc

thấu kính thấm nước.
- Trong phạm vi giữa mực nước cao và mực nước thấp khi mực nước dao động với
biên độ trung bình, coi tất cả các lỗ hổng trong dất đều chứa đầy nước theo công thức:
(
)
1
tc
so
tc
s
tc
−γε=γ−γ (2. 36)
Khi tính toán theo lý thuyết cổ điển, hệ số thành phần ngang của áp lực đất chủ
động. Xác định theo công thức:
()()
ϕ+β+δ+α
β
+
α
=λ
tgtg
tatg
a
(2. 37)
Trong đó:
α, δ- Như đã dẫn ở trên
β- Góc phá hoại (góc giữa đường thẳng đứng và mặt phá hoại).
ϕ- Góc ma sát trong của đất
Trong trường hợp riêng, khi không có tải trọng trên mặt bến, hoặc tải trọng này
phân bố đều trên toàn bộ mặt bến, đối với mặt sau tính toán của tường bến giả định là

nghiêng một góc α = β = 45
o
-4/2; và khi góc ma sát giữa đất và mặt sau bến là δ = ϕ,
hoặc đối với trường hợp mặt sau của tường bến là thẳng đứng và không có ma sát, tức δ =
0 và α = 0 thì hệ số thành phần ngang của áp lực chủ động xác định theo công thức:
λ
a
= tg
2
(45
o
-φ/2) (2. 38)
Hệ số thành phần nằm ngang của lực kháng trượt do lực dính trong đất xác định
theo công thức:
aax
2 λ=λ (2. 39)
Góc phá hoại β khi tính toán theo lý thuyết cổ điển được xác định bằng công thức
(
)
β
+αϕ−α−ϕ+±−=β StgCtgtgtgVVVtg
(2. 40)

Trong đó:
()
ϕ+δ+α= tgV , α, δ, ϕ - Như trên đã dẫn
S
β
- Hệ số, xét đến vị trí của hoạt tải trên lăng thể phá hoại, xác định theo công
thức:

(
)
()
[]
tc
n
tc
i
tc
o
tc
n
tc
i
tc
oai
2q2.HH
qqZ
S
γ−γ∑++γ
−∑
=
β
(2. 41)
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-24
i
a ;
tc
i

q - Tương ứng là bề rộng của dải tải trọng i và cường độ tải trọng trên dải i
đó trên các đoạn có
H
o
H
2
qq ≠ (Hình 2.10).
H
hh
α
β
n
γ
tc
γ
tc
1
n1
1
tc
q
q
2
tc
q
3
tc
q
5
tc

0
tc
q
q = 0
tc
4
3
aa
2
a
1
a
4
a
5

Hình 2_ 10 Sơ đồ hoặt tải trên bến khi xác định hệ số S
β

tc
o
q - Cường độ tải trọng ở giao điểm của mặt bãi với mặt phẳng phá hoại;
H- Tổng chiều cao của lăng thể phá hoại;
tc
i
γ và
i
h - Dung trọng và chiều cao của lớp đất thứ i;
tc
n

γ
- Dung trọng của lớp đất bên dưới trọng lăng thể phá hoại.
Khi xác định, trong khối đất lấp, góc nghiêng α của mặt phẳng tiếp nhận áp lực chủ
động (xem hình 2-10) và góc nghiêng β tương ứng với nó của mặt phá hoại phải xuất
phát từ điều kiện áp lực chủ động của lăng thể phá hoại tác động lên tường có giá trị lớn
nhất.
Trong trường h
ợp (đã nêu ở trên) góc phá hoại xác định theo công thức:
245
o
ϕ−=β

(2. 42)
Khi có lăng thể đá giảm tải, biểu đồ áp lực chủ động cũng được dựng theo cách
trình bày trên với giả thiết các lớp đất, đá kéo dài vô tận, sau đó cộng thêm vào một biểu
đồ áp lực do tải trọng của đất nằm trên mái dốc khối đá để bên trong lăng thể trượt. Tung
độ ∆σ
i
của biểu đồ áp lực gia tăng này (hình 2.11) trong trường hợp tổng quát được xác
định như sau:
- Trong phạm vi lăng thể đá với chiều cao ∆H theo công thức:
(
)
()
H
Shq
oakari
tc
i
tc

i
i
∆
λ−λγ∑+
=σ∆
(2. 43)
Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến.
2-25
- Phía dưới lăng thể đá với chiều cao ∆t theo công thức
(
)
()
t
Shq
oakari
tc
i
tc
i
i
∆
γ−λγΣ+
=σ∆
(2. 44)
Trong đó
tc
i
q +
o
tc

i
hγΣ - Áp lực do trọng lượng bản thân của đất và tải trọng khai thác ở cao
độ của giao điểm giữa mái dốc lăng thể đá với mặt phá hoại, mặt phá hoại này
được vẽ từ điểm cần xác định tung độ ∆σ
i
ở mặt sau tường bến.
ar
λ - Hệ số thành phần ngang của áp lực chủ động của đất nằm trên mái dốc lăng
thể đá.
ak
γ
- Hệ số thành phần ngang của áp lực chủ động của đá đổ;
S
o
’ S
o
- Hình chiếu lên phương đứng của các đoạn mái dốc đá, các đoạn này nằm
giữa các mặt phẳng đá hoặc vẽ qua chân các đoạn ∆H và ∆T ở mặt phẳng tính toán
của tường mặt (xem hình 2.11).
t
H
H
h
a
β
K
K
β
0
1

:

m
β ϕ
1
= tg(45°- /2)
1
β ϕ
= tg(45°- /2)
00
ϕ ;γ
11
0
ϕ ;γ
0
q
σ
3
2
σ
2
σ
'
1
σ

Hình 2_ 11 Sơ đồ áp lực đất chủ động do tải trọng đất nằm
trên mái dốc lăng thể đá.

Các công thức tính toán tung độ của biểu đồ
(
)
(
)
H
Shq
'
oakar
tc
1
tc
1
∆
γ−γγ
=σ∆
(2. 45)
(
)
()
H
SShq
'
oakar
'
o
tc
2
tc
1

tc
2
γ−γγ+γ
=σ∆
(2. 46)
(
)
()
t
SShq
oakar
'
o
tc
2
tc
1
tc
'
2
∆
γ−γγ+γ
=σ∆
(2. 47)