đồ án cảng biển cọc ống d60
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (535.85 KB, 44 trang )
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 1 -
I. Các số liệu đầu vào.
1. Kết cấu bến.
Bến cầu tàu đài mềm trên nền cọc ống BTCT đ ờng kính D = 60 ( cm )
2. Thông số của tàu .
Tàu chở dầu có các thông số nh sau:
3. Số liệu về thuỷ văn.
Mực n ớc ( m ) V
gió
(m /s )
V
dc
( m /s )
MNCTK
MNTTK
MNTB
V
gdt
V
gnt
V
dcdt
V
dcnt
+2,7 -0,6 1,1 5 14 1,6 0.1
4. Số liệu về địa chất công trình.
Nền đất gồm 4 lớp có các chỉ tiêu cơ lí nh sau :
Lớp
đất
Tên đất
Chiều dày
m
j, độ g, T/m
3
c, T/m
2
1 Bùn sét chảy 9 5 1,56 1,5
2 Sét gầy lẫn cát
10 8 1,75 1,3
3 Cát hạt trung 8 20 1,82
4 Cát hạt thô Rất dày 29 1,95
5. Đặc tr ng vật liệu.
Bê tông mác M300 có các đặc tính sau :
* C ờng độ chịu kéo : R
k
= 10 (kG/cm
2
).
* C ờng độ chịu nén : R
n
= 135 (kG/cm
2
).
Kích th ớc (m) Diện tích cản gió (m2)
D (T)
P (T)
L
t
L
w
B
t
H
t
T
d
T
k
L
d
L
k
A
qd
A
qk
A
nd
A
nk
5000 3300
103
96
15
6,3
5,4
2,4
37
23
610
1030
200
270
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 2 -
* Mô đun đàn hồi : E = 2,9 .10
6
(kG/cm
2
).
Cốt thép A
II
có :
*
R
a
= R
a
= 2800 (kG/cm
2
).
*
R
ađ
= 2150 (kG/cm
2
).
II. Xác định kích th ớc cơ bản của kết cấu bến.
1. Cao trình mặt bến.
Cao trình mặt bến đ ợc xác định :
+). ẹCTMB = ẹMNTB + a
a - Độ cao dự trữ . Ta lấy a = 2,0 (m).
đ ẹCTMB = 1,1 + 2,0 = 3,1 (m).
+). ẹCTMB = ẹMNCTK + a
a - Độ cao dự trữ. Ta lấy a = 1,0 (m).
đ ẹCTMB = 2,7 + 1,0 = 3,7 (m).
đ Chọn ẹCTMB = 3,7 (m)
2. Chiều sâu tr ớc bến.
Chiều sâu tr ớc bến là độ sâu n ớc tối thiểu sao cho tàu cập bến không bị v ớng
mắc. Trong đó có kể đến mớn n ớc của tàu khi chứa đầy hàng theo quy định và các độ
sâu dự phòng khác.
Ta có công thức xác định độ sâu tr ớc bến nh sau:
H
0
= T + Z
0
+ Z
1
+ Z
2
+ Z
3
+ Z
4
(m).
Trong đó :
T - Mớn n ớc khi tàu chở đầy hàng.
Z
0
- Mức n ớc dự trữ cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hàng hoá lên tàu không
đều và do hàng hoá bị xê dịch.
Z
1
- Độ dự phòng chạy tàu tối thiểu tính với an toàn lái tàu.
Z
2
- Độ dự trữ do sóng, theo bài ra tr ớc bến không có sóng.
Z
3
- Độ dự phòng về tốc độ tính tới sự thay đổi mớn n ớc của tàu khi chạy so
với mớn n ớc của tàu neo đậu khi n ớc tĩnh.
Z
4
- Độ dự phòng cho sa bồi.
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 3 -
* Xác định các độ dự phòng Z
0
, Z
1
, Z
2
, Z
3
, Z
4
.
(Đ ợc lấy trong tiêu chuẩn 22-TCN-207-92[3])
Z
0
= 0,017 . B
t
= 0,017 . 15 = 0,255 (m).
Z
1
= 0,04 . T = 0,04 . 5,4 = 0,216 (m).
Z
2
= 0 (m).
Z
3
= 0,15 (m).
Z
4
= 0,5 (m).
Vậy, thay vào công thức trên với các giá trị nh trên ta có độ sâu n ớc tr ớc bến là:
H
0
= 5,4 + 0,255 + 0,216 + 0,15 + 0,5 = 6,5 (m).
3. Cao trình đáy bến.
Cao trình đáy bến đ ợc xác định nh sau:
ẹCTĐB = ẹMNTTK - H
0
ẹCTĐB = -0,6 - 6,5 = - 7,1 (m).
4. Chiều cao tr ớc bến.
Chiều cao tr ớc bến đ ợc xác định nh sau:
H = ẹCTMB - ẹCTĐB
H = 3,7 - (- 7,1 ) = 10,8 (m).
5. Chiều dài tuyến bến.
Chiều dài tuyến bến đ ợc xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu L
t
và khoảng cách dự
phòng d theo công thức sau:
L
b
= L
t
+ d
Trong đó d đ ợc lấy theo bảng 1-3 [2] lấy d = 15 (m).
Suy ra L
b
= 103 + 15 = 118 (m).
6. Chiều rộng bến.
Chiều rộng bến cầu tàu (có kể đến chiều cao t ờng chắn đất) dọc bờ đ ợc xác theo công
thức sau [2]:
B = m.H
Trong đó:
H - Chiều cao bến. H = 10,8 (m).
m - Độ dốc ổn định của mái đất d ới gầm cầu tàu, chọn m = 2,5
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 4 -
=> B = 10,8 . 2,5 = 10,8 . 2,5 = 27 ( m ). Chọn B = 24 (m).
7. Kết cấu bến.
a. Hệ kết cấu bến.
Bến cầu tàu đài mềm trên nền cọc ống BTCT đ ờng kính D = 60 cm
b. Phân đoạn bến.
Với chiều dài bến là : L
b
= 118 (m).
Vậy ta chia bến thành 3 phân đoạn, mỗi phân đọan dài 40 (m). Vậy chiều dài bến
L
b
= 120 (m).
Giữa các phân đoạn bố trí các khe lún có bề rộng 2 cm.
c. Kích th ớc cọc, bản, dầm.
* Cọc:
Chọn cọc ống bê tông cốt thép M300
#
đ ờng kính D= 60 (cm ) ,bề dày t =15 (cm )
đóng thẳng đứng , bố trí mặt bằng cọc đ ợc thể hiện chi tiết trong bản vẽ
Chọn b ớc cọc theo ph ơng ngang 4 (m).
Chọn b ớc cọc theo ph ơng dọc 4 (m).
* Bản:
Bản bê tông cốt thép M300
#
dày 30 ( cm )
* Dầm:
Dầm BTCT M300
#
có kích th ớc nh sau :
- Dầm dọc : 80 x 120 (cm) ( có kể bản BTCT )
- Dầm ngang : 80 x 120 (cm). ( có kể bản BTCT )
d. T ờng chắn đất.
T ờng chắn đất đ ợc chi tiết trong bản vẽ .
8. Mặt bằng tổng thể bến.
Trong phạm vi đồ án này ta chỉ chọn ra một phân đoạn để tính toán.
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 5 -
I II III
HAỉO CONG NGHE
BCH NEO HW5
III. Tính toán tải trọng tác dụng lên cầu tàu.
1. Tải trọng do gió.
Theo 22 TCN 222 95 (trang 520):
* Thành phần lực dọc:
52
49.10
docdocdocdoc
WAV
x
-
=
* Thành phần lực ngang:
52
73,6.10
ngangngangngangngang
WAV
x
-
=
Trong đó:
V
doc
= 5 (m/s).
V
ngang
= 14(m/s).
A
ngang
, A
doc
- Diện tích cản gió theo ph ơng ngang tàu và ph ơng dọc tàu.
V
nang
, V
doc
- Vận tốc gió theo ph ơng ngang tàu và ph ơng dọc tàu.
x
ngang
,x
doc
- Hệ số lấy theo bảng 26 ( 22 TCN 222-1995 )
đ x
doc
= 1,0; x
ngang
= 0,65
Tr ờng hợp A
doc
, m
2
A
ngang
,m
2
W
doc,
KN W
ngang
, KN
Đầy hàng 200 610 2,45 57,198
Không hàng 270 1030 3,31 96,58
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 6 -
2. Tải trọng do dòng chảy.
Theo 22 TCN 222 - 95 (trang 521):
Thành phần ngang Q
w
và thành phần dọc N
w
của tải trọng do dòng chảy tác động lên
tàu đ ợc xác định theo công thức:
2
0,59
ngangngang
QAV
w
= và
2
0,59
docdoc
NAV
w
=
Trong đó :
A
ngang
, A
doc
- Diện tích chắn n ớc theo h ớng ngang và dọc tàu (m
2
).
V
ngang
, V
doc
- Vận tốc dòng chảy theo h ớng ngang và dọc tàu (m/s).
Ta có :
V
ngang
= 0,1 (m/s); V
doc
= 1,6 (m/s).
A
ngang
= T.L
w
L
w
- Chiều dài hai đ ờng vuông góc.
T - Mớn n ớc của tàu.
A
doc
= T.B
t
B
t
- Bề rộng tàu.
Tr ờng hợp A
ngang,
m
2
A
doc,
m
2
Q
w
, KN
N
w
, KN
Đầy hàng 518,4 81 3,059 122,34
Không hàng 230,4 36 1,37 54,37
3. Tải trọng tựa tàu.
Tải trọng phân bố q do tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình d ới tác dụng của
gió , dòng chảy đ ợc xác định theo công thức sau :
1,1.1,1.
ngang
tot
d
d
WQ
Q
q
L
L
w
+
==
L
d
- Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu với công trình L
d
= 37 ( m ), L
k
= 23 (m)
Tr ờng hợp
Q
tot ,
KN q, KN/ m
Đầy hàng 60,257 1,79
Không hàng
97,94 4,68
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 7 -
4. Tải trọng va tàu.
Động năng của tàu đ ợc xác định theo công thức sau :
2
.
.
2
VD
E
q
y
=
Trong đó :
D - L ợng rẽ n ớc của tàu D = 5000 (T )
V - Thành phần vuông góc với mép bến của tốc độ tàu cập lấy theo
bảng 29 [1 - Tr.523]; V = 0,15 (m/s)
y - Hệ số lấy theo bảng 30 (22TCN222-95, Tr.523
) với bến liền bờ trên
nền cọc có mái dốc d ới gầm bến . Khi tàu đầy hàng y = 0,55 , khi tàu không hàng y lấy
giảm đi 15 % ,y = 0.4675
Tr ờng hợp D, Tấn V , m/s
y
E
q
,kJ
Đầy hàng 5000 0,15 0,55 30,94
Không hàng 5000 0,15 0,4675 26,3
Ta thấy E
q
khi tàu đầy hàng > E
q
khi tàu ch a hàng .Vậy ta dùng giá trị E
q
khi tàu
đầy hàng để tính toán
Ta lại có : Động năng tàu cập bến bằng tổng động năng biến dạng toàn bộ hệ thống
tàu - đệm tàu - công trình bến , bỏ qua năng l ợng biến dạng tàu ta có :
E
q
= E
d
+ E
b
( kJ )
Z
=
d
+
b
( m )
E
d
- Năng l ợng biến dạng của thiết bị đệm , kJ
E
b
- Năng l ợng biến dạng của công trình bến , kJ
Z
- Biến dạng tổng thể của toàn bộ hệ thống , m
d
- Biến dạng của thiết bị đệm , m
b
- Biến dạng của công trình bến , m
Trong đó xác định đ ợc :
E
b
=
q
2
1
.E.
2
l
k
( kJ ) ;
b
=
q
F
K
( m )
Trong đó :
F
q
- Thành phần vuông góc với mép bến của lực va tàu , kN
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 8 -
K - Hệ số cứng của công trình bến theo h ớng nằm ngang vuông góc với mép
bến , kN/ m
Theo bảng 2.5 / CTBC ta có :
K =
3
12
EIn
l
EI - Độ cứng của cọc bến
E- Modul đàn hồi của vật liệu cọc , E =2,9.10
6
( T /m
2
)
I - Moomen quán tính của tiết diện cọc
I =
44
(1)
64
d
p
a
- (m
4
)
Vậy I =
44
0,15
.0,6.(1())
640,6
p
- = 0,0063 ( m
4
)
n - Số l ợng cọc , n = 60 ( cọc )
l - Chiều dài tính toán của cọc, l= H +hd
l =10,05 +6 .0,6 = 13,65 ( m )
Từ đó ta có : K =
6
3
12.2,9.10.0,0063.60
13,65
= 5172 ( kN/ m )
Thay các giá trị ta tính đ ợc :
E
b
=
q
2
1
.E.
2
l
k
=
2
113,65
.30,9.
25172
= 7,88.10
-6
( kJ )
Ta nhận thấy năng l ợng biến dạng của công trình bến là rất nhỏ nên
E
q
= E
d
= 30,9 ( kJ )
Theo hình 3- 22 TCN 222-1995 trang 563 ta chọn loại đệm
D
800 có :
* Dung năng biến dạng E
q
= 30,9 ( kJ )
* Phản lực vuông góc bến F
q
= 180 ( kN )
* Thiết bị đệm tàu bằng cao su m = 0,5 đ Thành phần lực song song với mép
bến
F
n
= m.F
q
= 0,5.180 = 90 (kN ).
5. Tải trọng neo tàu.
Tải trọng tác dụng lên công trình do lực kéo của dây neo.
Xác định theo mục 5.11 [1]. Lực neo S (KN) tác dụng lên một bích neo đ ợc xác
định theo công thức sau :
.sin.cos
tot
Q
S
n
ab
=
Trong đó :
n - Số l ợng bích neo chịu lực, chọn n = 4 (với L
t
= 103 < 150 (m ) ).
a , b - Góc nghiêng của dây neo đ ợc lấy theo bảng 32[1, Tr.526]
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 9 -
Q
t
= W
ngang
+ Q
w
- Tải trọng ngang do gió, dòng chảy tác động lên tàu.
a
b
Sơ đồ tính toán lực neo.
Ta xét bích neo đặt tại vị trí mép bến.
Lực tác dụng lên công trình theo 2 ph ơng: Ph ơng vuông góc và ph ơng song với
mép bến, đ ợc xác định theo công thức sau:
tot
q
Q
S
n
=
b
a
cos.cos.SS
n
=
b
sin.SS
v
=
Tr ờng hợp
a b
n Q
tot
, kN
S, kN S
n
, kN S
q
, kN S
v
, kN
Đầy hàng 30 20 60,26 32,06 26,09 15,1 10,97
Không hàng
30 40
4
97,94 63,93 42,4 24,5 41,1
Từ bảng tải trọng trên ta xác định đ ợc các đặc điểm cấu tạo của bích neo theo bảng
11 - 3 ( CTBC ). Chọn loại bích neo HW5 có các kích th ớc và sơ đồ liên kết đ ợc thể
hiện trong bản vẽ.
6. Tải trọng thiết bị và hàng hoá bốc xếp trên cảng.
Với nhiệm vụ thiết kế của đồ án ta đã chọn cấp tải trọng khai thác trên bến là cấp II,
với các số liệu tải trọng d ới bảng sau đây :
Tải trọng do thiết bị và ph ơng tiện vận tải
Trọng tải do hàng hoá
(KN/m
2
)
Cấp tải
trọng khai
thác trên
bến
Ô tô q
1
q
2
q
3
III H-100 15 20 20
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 10 -
Theo chiều rộng bến , tải trọng đ ợc phân thành các vùng nh hình vẽ sau :
0,5 q1
q1
q2
q3
275 1000 1125
Sơ đồ tải trọng phân bố trên bến.
Tính toán với một dải bến có bề rộng 4 m ta có :
q
1
= 15 . 4 = 60 KN/m = 6 (T/m)
q
2
= 20 . 4 = 80 KN/m = 8 (T/m)
q
3
= 20 . 4 = 80 KN/m = 8 (T/m)
7. Tải trọng bản thân.
Bao gồm trọng l ợng của bản, dầm ngang, dầm dọc. Để tính toán nội lực của bến ta
cắt một dải bản song song với dầm ngang có chiều rộng bằng khoảng cách giữa hai hàng
cọc.
* Tải trọng bản thân của bản:
Tải trọng bản thân của bản đ ợc xác định:
q
bản
= b . h . g
bt
Trong đó:
b - Khoảng cắt để tính toán ,b = 4 ( m).
h - Chiều cao bản.
g
bt
- Khối l ợng riêng của bê tông.
Vậy ta có:
q
bản
= 4 .0,3 .2,5 = 3 (T/m).
* Tải trọng bản thân do dầm ngang:
Tải trọng bản thân của dầm ngang đ ợc xác định nh sau:
q
dầm ngang
= a . t . g
bt
Trong đó:
a - Bề rộng dầm ngang.
t - Khoảng cách từ mép d ới dầm ngang đến mép d ới bản, hay bằng chiều cao
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 11 -
dầm ngang trừ đi chiều cao bản.
Thay các giá trị vào ta có:
q
dầm ngang
= 0,8 . (1,2 - 0,3) . 2,5 = 1,8 ( T/m ).
* Tải trọng bản thân do dầm dọc:
Tải trọng bản thân do dầm dọc là đ ợc quy về thành tải trọng tập trung tại các đầu
cọc và đ ợc xác định nh sau:
P
dầm dọc
= (b - a) . a . t . g
bt
= (4 - 0,8) . 0,8. (1,2 - 0,3) .2,5 = 5,76 (T).
* Tải trọng của dầm vòi voi và dầm tựa tàu :
Tải trọng của dầm vòi voi và dầm tựa tàu đ ợc tính một cách t ơng đối và quy về
thành tải trọng tập trung tại các đầu cọc nh sau:
P
vòi voi
= 8 (T).
8. Các tổ hợp tải trọng.
Các tổ hợp cơ bản để tính toán nội lực cấu kiện nh sau :
* Tổ hợp cơ bản:
- Bao gồm tải trọng th ờng xuyên , tải trọng tạm thời tác động dài hạn , tải trọng
tạm thời tác động ngắn hạn
Tổ hợp tải
trọng
Bản thân Hàng hóa Neo Va Tựa
TH 1 X X X
TH 2 X X X
TH 3 X X X
* Hệ số độ tin cậy của tải trọng:
- Trọng l ợng riêng của cấu kiện cầu tàu : 1,05
- Tải trọng do ph ơng tiện bốc xếp : 1,2
- Tải trọng do hàng hoá : 1,3
- Tải trọng do tàu : 1,2
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 12 -
IV. Tính toán nội lực kết cấu.
1. Xác định toạ độ tâm đàn hồi.
* Xác định sơ bộ chiều dài tính toán của cọc và chiều dài tự do của cọc:
Chiều dài tính toán của cọc đ ợc xác định theo ph ơng pháp kinh nghiệm nh sau:
l
tt
= l
0
+ h.d
Trong đó:
l
0
- chiều dài tự do của cọc ( là khoảng cách từ trục trung hoà của dầm tới mặt
đất ) đ ợc xác định dựa vào mặt cắt địa chất, cao độ đặt bến và khoảng cách giữa mỗi
hàng cọc.
h - Hệ số kinh nghiệm đ ợc lấy trong khoảng từ (5 á 7), ta chọn h = 6.
d - Đ ờng kính cọc, d = 0,6 ( m )
Ta có bảng số liệu tính toán chiều dài cọc d ới bảng sau:
Hàng cọc l
0
, m l
tt
, m
A 9,16 12,76
B 7,65 11,25
C 6,14 9,74
D 4,64 8,24
E 3,13 6,73
F 1,9 5,50
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 13 -
* Xác định toạ độ tâm đàn hồi :
1
x
y
2 3 4 5 6 7 8 9 10
A
B
C
D
E
F
* Xác định toạ độ tâm đàn hồi :
Gọi toạ độ tâm đàn hồi là C( x
C
, y
C
).
550
673
824
974
1125
1276
400 400 400 400 400 275
125
F
E
D
C
B
A
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 14 -
Toạ độ tâm đàn hồi C đ ợc tính theo công thức sau :
ồ
ồ
=
iy
i
iy
C
H
xH
x
.
ồ
ồ
=
ix
i
iy
C
H
yH
y
.
Trong đó :
ồ
ix
H ;
ồ
iy
H là tổng phản lực do chuyển vị ngang đơn vị của các cọc theo
ph ơng x và ph ơng y.
xi, yi - Toạ độ đầu cọc thứ i đối với gốc toạ độ ban đầu.
i
ix
yH .
ồ
,
i
iy
xH .
ồ
- Mô men tổng cộng của các phản lực ứng với trục x và
trục y. Với giả thiết cọc đều ngàm chặt trong đất và ở đầu cọc thì phản lực ngang Hix và
Hiy của cọc đơn đ ợc xác định nh lực cắt Q gây ra do các chuyển vị đơn vị theo các
công thức của cơ học kết cấu :
ix
H =
iy
H = Q =
3
12
i
EI
l
ã Mô men quán tính của cọc :
I =
44
(1)
64
d
p
a
-
=
44
0,15
.0,6.(1())
640,6
p
- = 0,0063 (m
4
).
ã Cọc bê tông cốt thép mác 300, ta có :
E = 2,9.10
6
(T/m
2
)
=> EI = 2,9.10
6
.0,0063 = 18270 (Tm
2
)
Kết quả tính toán :
ồ
ix
H =
ồ
iy
H = 29256
i
ix
yH .
ồ
= 448894
i
iy
xH .
ồ
= 526614
Do đó toạ độ tâm đàn hồi là :
x
C
= 18 (m).
y
C
= 15,34 (m).
2. Xác định lực xô ngang lên một hàng cọc.
Xét một số tr ờng hợp cầu tàu chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng theo ph ơng
ngang và chọn ra tr ờng hợp nguy hiểm nhất để tính toán.
Đồ áN Cảng Biển
SVTH :NGUYễN XUÂN LƯU MSSV : 87653 LớP 53CB1
- 15 -
* Các tr ờng hợp tính toán:
ã Cầu tàu chịu lực neo tàu.
Lực neo tàu tác động lên từng phân đoạn của cầu tàu thông qua lực căng dây neo.
Thành phần lực ngang của dây neo này là: S
q
và S
n
đã tính toán ở trên. Trong hai tr ờng
hợp tàu đầy hàng và không hàng thì tr ờng hợp tàu đầy hàng có tải trọng neo lớn hơn do
đó lấy tải trọng neo trong tr ờng hợp này để tính toán.
C
2,45 2,45
4,24
X
Y
4,24
ã Cầu tàu chịu lực va tàu:
9
C
18
X
Y
đồ án cảng biển
SVTH :
NGUYễN
XUÂN LƯU
MSSV : 87653
LớP 53CB1
-
16
-
ã Cầu tàu chịu lực tựa tàu:
Tàu tựa vào bến cầu tầu coi nh gây ra một tải phân bố q.
C
X
Y
q=0,468 ( T/m )
* Ph ơng pháp tính toán:
Đặt: SX, SY là tổng hợp các tải trọng tác dụng theo ph ơng ngang và ph ơng đứng
(T).
X, Y là tọa độ của điểm đặt các lực SX, SY so với cọc A1.
Lx, Ly là cánh tay đòn của điểm đặt SY, SX so với tâm đàn hồi (m).
Ta có:
Mo = SX . Ly + SY . Lx (Tm)
)(m
H
X
x
ix
ồ
ồ
=D
)(m
H
Y
y
iy
ồ
ồ
=D
)(
M
22
O
Rad
xHyH
iiyiix
ồồ
+
=
j
đồ án cảng biển
SVTH :
NGUYễN
XUÂN LƯU
MSSV : 87653
LớP 53CB1
-
17
-
Lực ngang phân bố theo cả hai ph ơng cho cọc thứ i đ ợc xác định theo công thức sau :
)(
'
j
i
ix
ix
yxHH D=
)(
'
j
i
iy
iy
xyHH D=
Trong đó:
'
i
x
,
'
i
y
- Toạ độ của cọc thứ i đối với hệ toạ độ mới có gốc tại tâm đàn hồi C.
Kết quả tính toán nh bảng tổng hợp sau :
Thành phần Neo Va Tựa
x , m
2,9.10
-4
-3,08.10
-4
0
y , m
-1,7.10
-4
6,15.10
-4
6,4.10
-4
, rad
-8,22.10
-6
2,3.10
-5
0
Khung
Dọc
Neo Va Tựa
Hx (T )
A 0,17 -0,7 0
B 0,30 -0,88 0
C 0,54 -1,13 0
D 1,03 -1,5 0
E 2,12 -2,1 0
F 4,33 -2,65 0
MAX 4,33 -2,65 0
Neo Va Tựa
Khung
Dọc
Hy ( T )
A -0,18 0,65 0,68
B -0,26 0,95 0,98
C -0,40 1,46 1,52
D -0,67 2,41 2,51
E -1,22 4,42 4,60
F -2,24 8,1 8,43
MAX -2,24 8,1 8,43
đồ án cảng biển
SVTH :
NGUYễN
XUÂN LƯU
MSSV : 87653
LớP 53CB1
-
18
-
Neo Va Tựa
Khung
Ngang
Hx ( T )
1 0,85 -0,75 0
2 0,85 -0,75 0
3 0,85 -0,75 0
4 0,85 -0,75 0
5 0,85 -0,75 0
6 0,85 -0,75 0
7 0,85 -0,75 0
8 0,85 -0,75 0
9 0,85 -0,75 0
10 0,85 -0,75 0
MAX 0,85 -0,75 0
Neo Va Tựa
Khung
Ngang
Hy ( T )
1
-0,06 2,51 1,87
2
-0,16 2,28 1,87
3
-0,26 2,06 1,87
4
-0,35 1,84 1,87
5
-0,45 1,61 1,87
6
-0,55 1,4 1,87
7
-0,64 1,17 1,87
8
-0,74 0,94 1,87
9
-0,83 0,72 1,87
10
-0,93 0,50 1,87
MAX
-0,06 2,51 1,87
Nh vậy khung dọc nguy hiểm nhất là khung F , Khung ngang nguy hiểm nhất là khung
1. Lấy tải trọng phân bố trên các đầu cọc tại khung ngang 1 để tính toán nội lực nh một
bài toán phẳng:
đồ án cảng biển
SVTH :
NGUYễN
XUÂN LƯU
MSSV : 87653
LớP 53CB1
-
19
-
Neo ( T ) Va ( T ) Tựa ( T )
Khung
Ngang 1
Hy
A -0,002 0,11 0,07
B -0,003 0,16 0,10
C -0,005 0,24 0,15
D -0,009 0,4 0,25
E -0,016 0,74 0,46
F -0,029 1,36 0,84
Tổng -0,06 3 1,87
Neo ( T ) Va ( T ) Tựa ( T )
Khung
dọc F
Hx
Tổng 4,33 -2,65 0
Pvv
8 T
400 400 400 400 400 275
125
F
E
D
C
B
A
q
b
3 T/m
q
dn
1,8 T/m
P
dd
5,76 T
Tải trọng bản thân ( dầm ngang )
đồ án cảng biển
SVTH :
NGUYễN
XUÂN LƯU
MSSV : 87653
LớP 53CB1
-
20
-
F
E
D
C
B
A
3 T/m
6 T/m
8 T/m
1125 2751000
Tải trọng hàng hóa ( dầm ngang )
F
E
D
C
B
A
Pneo
0,06 T
400 400 400 400 400 275125
Tải trọng neo tàu ( dầm ngang )
đồ án cảng biển
SVTH :
NGUYễN
XUÂN LƯU
MSSV : 87653
LớP 53CB1
-
21
-
F
E
D
C
B
A
0,070,10,150,250,46
0,85
400
400 400 400 400 275
125
Tải trọng tựa tàu ( dầm ngang )
F
E
D
C
B
A
0,110,160,240,40,74
1,36
400 400 400 400 400 275
125
Tải trọng va tàu ( dầm ngang )
đồ án cảng biển
SVTH :
NGUYễN
XUÂN LƯU
MSSV : 87653
LớP 53CB1
-
22
-
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
q
b
3 T/m
q
dd
1,8 T/m
200 400 400 400 400 400 400 400 400 400 200
P
dn
5,76 T
Tải trọng bản thân ( dầm dọc )
200 400 400 400 400 400 400 400 400 400 200
8 T/m
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tải trọng hàng hóa ( dầm dọc )
Pneo
4,33 T
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
200 400 400 400 400 400 400 400 400 400 200
Tải trọng neo tàu ( dầm dọc )
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
200 400 400 400 400 400 400 400 400 400 200
Pva
2,65 T
Tải trọng va tàu ( dầm dọc )
đồ án cảng biển
SVTH :
NGUYễN
XUÂN LƯU
MSSV : 87653
LớP 53CB1
-
23
-
3. Kết quả tổ hợp nội lực
Sau khi giải khung phẳng bằng phần mềm sap 2000 ta có bảng kết quả nội lực sau :
`
Cấu kiện Dầm ngang Cọc Dầm dọc
M
max
( Tm ) 12,7 3,9 8,76
M
min
( Tm ) -51,5 -3,48 -25,6
Q
max
( T ) 28,7 0,07 28,1
Q
min
( T ) -29,5 -1,3 -27,9
N
max
( T ) 0,2 -43,7 4,33
N
min
( T ) -0,01 -63,9 -2,7
V. Tính toán cấu kiện.
1. Dầm ngang .
Dầm ngang khi tính toán coi là dầm liên tục đặt trên các gối tựa là các cọc. Tính
toán cốt thép của dầm đ ợc tính toán theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4116 - 85.
Nội lực tính toán đ ợc lấy theo công thức sau :
S
tt
= k
n
. n
c
.n .m
đ
. S
Trong đó :
n - hệ số v ợt tải , n =1,25
n
c
- hệ số tổ hợp tải trọng , với tổ hợp cơ bản n
c
= 1
m
đ
- hệ số điều kiện làm việc m
đ
= 0,9
k
n
- hệ số đảm bảo , công trình cấp III lấy k
n
= 1,15
* Tính toán cốt dọc với momen âm tại gối M = - 46( T m)
M
tt
= k
n
. n
c
.n .m
đ
. M = 1,15.1.1,25.0,9.51,5 = 66,6 ( Tm )
Ta có :
- Tiết diện dầm : b x h = 80 x 120 (cm.)
Chọn a
bv
= 7 (cm) đ h
0
= 120 - 7 = 113 (cm).
đồ án cảng biển
SVTH :
NGUYễN
XUÂN LƯU
MSSV : 87653
LớP 53CB1
-
24
-
- Bê tông mác M300 có : R
n
= 135 (kG/cm
2
); R
k
= 10 (kG/cm
2
).
- Thép A-II có : R
a
= 2800 (kG/cm
2
).
Theo TCVN 4116-85,đối với cấu kiện chịu uốn có tiết diện hình chữ nhật đ ợc tính theo :
Ê-+-
-=
0.0
.
(0,5.) '.(')
'
ncbnaana
aaaaanabn
knMmRbxhxmRFha
mFRmRFmRbx
( 1 )
Trong đó :
k
n
- Hệ số độ tin cậy, với công trình cấp III lấy k
n
= 1,15
n
c
- Hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp cơ bản , n
c
= 1,0
m
b
- Hệ số điều kiện làm việc của bê tông, lấy m
b
= 1,15
m
a
- Hệ số độ làm việc của cốt thép , m
a
= 1,1
R
n ,
- c ờng độ chịu nén của bê tông ,R
n
=135 kG /cm
2
R
a ,
R
a.n
- c ờng độ chịu kéo và chịu nén của cốt thép , R
a
= R
a.n
=2800 kG /cm
2
Để bảo đảm điều kiện phá hoại dẻo thì
mr
aa
Ê
(x x
r
)
Với
m
a
=x.(1-0,5. x) ; x = x/h
0
; a
r
= x
r
.(1-0,5x
r
)
Bê tông M300 , cốt thép AII , tra bảng trang 17 ( TCVN 4116 - 85 ) ta có x
r
= 0,6
Nên a
r
= x
r
.(1-0,5x
r
) = 0,6. (1- 0,5.0,6) = 0,42
Giả thiết đặt cốt đơn F
a
,F
a
= 0 , từ công thức ( 1 ) ta có :
a
=
2
0
nc
m
bn
knM
mRbh
=
2
1,15.1.66,6
1,15.1350.0,8.1,13
= 0,048 < a
r
= 0,375
Cốt thép trong dầm tính theo tiết diện đặt cốt đơn
F
a
=
x
-
0
(10.5.)
nc
aa
knM
mRh
Với
m
a
= 0,048 tra phụ lục 9 sách kết cấu bê tông cốt thép ( Phan Quang Minh )
Ta có : x = 0,048
Nên : F
a
=
x
-
0
(10.5.)
nc
aa
knM
mRh
=
( )
3
10,5.0,048
-
-
1,15.1.66,6
=2,25.10
1,1.28000.1,13.
( m
2
)
đồ án cảng biển
SVTH :
NGUYễN
XUÂN LƯU
MSSV : 87653
LớP 53CB1
-
25
-
Chọn 10 f25 có F
a
= 49 ,1 ( cm
2
)
m =
0
49,1
.100%
80.113
a
F
bh
= = 0,54 % > m
min
= 0,05%
* Tính toán theo sự hình thành và mở rộng vết nứt
Chiều rộng vết nứt a
T
vuông góc với trục dọc dầm đ ợc xác định theo tiêu chuẩn
TCVN 4116 - 85 nh sau :
a
t
=
( )
7.(4100.).
ao
g
a
kCdmm
E
ss
hm
-
-
Trong đó:
k - Hệ số với cấu kiện chịu uốn lấy bằng 1,0
C
g
- Hệ số với tải trọng th ờng xuyên và tải trọng tạm thời, C
g
= 1,3
h - Hệ số kể đến loại cốt thép. Với thép A-II có gờ thì h = 1,0
s
a
- ứng suất trong cốt thép chịu kéo. Đối với cấu kiện chịu uốn thì đ ợc xác định
nh sau :
s
a
=
.
a
M
FZ
Trong đó Z là cánh tay đòn nội ngẫu lực.
Trong đó :
Z = h
0
- x/2 với x là chiều cao vùng nén . Cho phép lấy :
0
00
.
0,048.113
113110,3
222
h
x
Zhh
x
=-=-=-= ( cm )
ị s
a
=
( )
5
2
66,6.10
1230/
49,1.110,3
kGcm
=
s
o
- ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do tr ơng nở bê tông. Đối với kết cấu
nằm trên khô thì s
0
= 200 ( kG/ cm
2
).
m - Hàm l ợng cốt thép trong tiết diện. m = 0,54 %
d - Đ ờng kính thanh cốt thép (d = 25 mm)
E
a
- Môđun đàn hồi của thép. E
a
= 2,1 . 10
6
(kG/cm
2
).
