Đồ án môn học cảng biển bến cầu tàu đài mềm hệ dầm bản trên nền cọc bê tông cốt thép ƯST

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
Kết cấu công trình bến : Cầu tàu đài mềm hệ dầm bản trên nền cọc bê tông cốt thép
ứng suất trước.
1. Loại tàu thiết kế : Tàu chở quặng
Diện tích cản gió, m
2
Độ sâu
trước bến, m
Ngang tàu, A
q
Dọc tàu, A
n
đầy hàng không hàng đầy hàng không hàng
1810 3240 610 810 10,9
2. Tải trọng hàng hóa, phương tiện, thiết bị .
Sơ đồ 2.8.a – Trang 41 - Sách Công trình bến cảng.
Theo chiều rộng bến tải trọng được phân thành các vùng sau :
q
1
= 3 T/m
2
q
2
= 4 T/m
2
q
3
= 6 T/m
2

0.5q
1
= 1.5 T/m
2
200200650200200600
AB
C
D
825

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
Lượng
rẽ
nước
1000T
Trọng
tải
1000T
Kích thước, m
Chiều dài
Bề
rộng
Chiều
cao
mạn
Mớn nước
Chiều dài đoạn
thẳng tàu
Lớn
nhất

L
tmax
Giữa
hai
đường
vuông
góc L
w
đầy
hàng
không
hàng
đầy
hàng
không
hàng
15 10 144 130 18,5 10,5 8 2,9 68 54
1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
Hình1: Sơ đồ tải trọng khai thác
- Dựa vào các số liệu về cao trình bến sẽ được trình bày ở mục II.1 sau đây :
Thiết kế tải trọng Cấp II.
Cấp tải trọng
khai thác
trên bến
Tải trọng do thiết bị và phương
tiện vận tải
Tải trọng do hàng hóa KN/m
2

Cần cẩu
cổng
Đoàn tàu
KN/m
Ô tô q
1
q
2
q
3
II K - 250 140 H - 300 30 40 60
3. Số liệu địa chất.
- Lớp 1 : Bùn sét: Chiều dày h
1
= 8 m;
1
ϕ
= 4
o
;
1
γ
=1,62 (T/m
3
); c = 0,2 (T/m
3
)
- Lớp 2 : Sét cát dẻo mềm: h
2
= 7 m;

2
ϕ
= 11
o
;
2
γ
= 1,81(T/m
3
); c = 2,1 (T/m
2
);
- Lớp 3 : Cát pha dẻo cứng: h
3
=
∞
m;
3
ϕ
=25
o
;
3
γ
= 1,8(T/m
3
); c = 0,5 (T/m
2
);
4. Số liệu khí tượng,thủy văn.

4.1. Số liệu về mực nước .
- Mực nước cao thiết kế MNCTK = 5,2 (m)
- Mực nước thấp thiết kế MNTTK = 2,5 (m)
- Mực nước thấp thiết kế MNTB = 3,6 (m)
4.2. Số liệu về gió .
- Tốc độ gió theo phương dọc tàu : V
gdt
= 4 (m/s)
- Tốc độ gió theo phương ngang tàu : V
gnt
=16 (m/s)
4.3. Số liệu về dòng chảy .
- Tốc độ dòng chảy theo phương dọc tàu : V
dcdt
= 0,9 (m/s)
- Tốc độ dòng chảy theo phương ngang tàu : V
dcnt
= 0,4 (m/s)
II. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN
1. Xác định các cao trình bến
1.1. Cao trình mặt bến

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
Cao trinh mặt bến được xác định theo hai trường hợp như sau :
- Theo tiêu chuẩn chính :

∇

CTMB = MNTB + a = 3,6 + 2 = 5,6 (m)
- Theo tiêu chuẩn kiểm tra :
∇
CTMB = MNCTK + a = 5,2 + 1 = 6,2 (m)
Lấy giá trị lớn nhất
∇
CTMB= 6,2 m
1.2. Chiều sâu trước bến
H
0
= T + Z
0
+ Z
1
+ Z
2
+ Z
3
+ Z
4
(m).
Trong đó :
T - Mớn nước khi tàu chở đầy hàng.
Z
0
- Mức nước 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 trước bến không có sóng.
Z
3
- Độ dự phòng về tốc độ tính tới sự thay đổi mớn nước của tàu khi chạy so với mớn
nước của tàu neo đậu khi nước tĩnh.
Z
4
- Độ dự phòng cho sa bồi.
Xác định các độ dự phòng Z
0
, Z
1
, Z
2
, Z
3
, Z
4
. (Theo tiêu chuẩn 22-TCN-207-92)
Với tàu chở quặng ta có:
Z
0
= 0,026 x B
t
= 0,026 x 18,5 = 0,481 (m). (theo bảng 6-tiêu chuẩn 22-TCN-207-92)
Z
1
= 0,07 x T = 0,07 x 8 = 0,56 (m). (theo bảng 3-tiêu chuẩn 22-TCN-207-92)

Z
2
= 0 (trong bể cảng không có sóng)
Z
3
= 0,15 (m). (theo bảng 5-tiêu chuẩn 22-TCN-207-92)
Z
4
= 0,4 (m).
Vậy ta có độ sâu nước trước bến là:
H
0
= 8+ 0,481+ 0,56 + 0,15+0,4 = 9,531 (m). Làm tròn 9,6 m.
So sánh H
0
= 9,6 m > H
dh
= 8,25 m (bảng 1-6 tr 23 sách Công trình bến cảng)
1.3. Cao trình đáy bến.
∇CTĐB = ∇MNTTK - H
0
= 2,5– 9,6 = - 7,1 (m).
1.4. Chiều cao trước bến.
H = ∇CTMB - ∇CTĐB = 6,2- (- 7,1) = 13,3 (m).

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
2. Xác định chiều dài bến

Chiều dài tuyến bến được xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu L
t
và khoảng cách dự
phòng d theo công thức:
L
b
= L
t
+ d
Trong đó d được lấy theo bảng 1-3 sách Công trình bến cảng
Với L
tmax
= 144 (m) ta có : d = 15 m.
L
b
= 144 + 15= 159 (m). Chọn L
b
=160 (m)
3. Xác định chiều rộng bến
Chiều rộng bến cầu tàu (có kể đến chiều cao tường chắn đất) dọc bờ được xác theo
công thức sau:
B = m.H
H - Chiều cao bến.
m - Độ dốc ổn định của mái đất dưới gầm cầu tàu. Mái đất được gia cố bằng lớp đệm
đá có chiều dày 1m độ dốc m = 2,5
=> B = m.H = 13,3x2,5 = 33,25 (m).
Chọn B = 29,5 m.
4. Lựa chọn kết cấu bến
4.3. Hệ kết cấu bến : Bến cầu tàu liền bờ có kết cấu đài mềm trên nền cọc bê tông
ứng suất trước.

4.4. Phân đoạn bến :
- Với L
b
= 160 m, chia bến thành 4 phân đoạn, mỗi phân đoạn dài L
fd
= 40 m.
- Các khe lún có bề rộng 2 cm
4.5. Cọc :
- Theo tiêu chuẩn TCVN 7888 - 2008 chọn cọc ống bê tông cốt thép ứng suất trước tiết
diện tròn đường kính d = 80 cm,chiều dày thành cọc σ = 12 cm đóng thẳng đứng xuống
lớp 3 khoảng 15 m
- Chọn bước cọc theo phương ngang 5,25 (m).
- Chọn bước cọc theo phương dọc 4,5 (m).
4.6. Bản : Bản bê tông cốt thép dày 30cm.
4.7. Dầm :
- Dầm ngang và dầm dọc không dưới chân cần trục có kể cả chiều dày bản sàn bê
tông cốt thép : b x h = 100 cm x 150 cm.

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
- Dầm dọc dưới chân cần trục có kể cả chiều dày bản sàn: b x h = 100 cm x 170 cm.
4.8. Giả định tường chắn đất :
- Tường chắn cao 2,5 m, rộng 2 m
- Khe giữa tường chắn và bản rộng 5 cm
III. XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI TẢI TRỌNG – TỔ HỢP TẢI TRỌNG
1. Tải trọng gió tác dụng lên tàu
Theo 22 TCN 222 – 95 (trang 520):
- Thành phần lực dọc:

5 2
49.0 10
doc doc doc doc
W x xA xV x
ξ
−
=
- Thành phần lực ngang:
5 2
73.6 10
ngang ngang ngang ngang
W x xA xV x
ξ
−
=
Trong đó:
V
doc
= 4 (m/s).
V
ngang
= 16 (m/s).
A
ngang
, A
doc
- Diện tích cản gió theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.
V
ngang
, V

doc
- Vận tốc gió theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.
ξ
ngang
,ξ
doc
- Hệ số lấy theo bảng 2-6 Sách Công trình bến cảng :
2. Tải trọng dòng chảy tác dụng lên tàu
Theo 22 TCN 222 - 95 (trang 521):
Thành phần ngang Q
ω
và thành phần dọc N
ω
của tải trọng do dòng chảy tác động lên tàu
được xác định theo công thức:
2
ngang doc
Q 0,59x A x V
ω
=
Trong đó :
A
ngang
, A
doc
- Diện tích chắn nước theo hướng ngang và dọc tàu (m
2
).

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1

Trường hợp
A
doc
(m
2
)
A
ngang
(m
2
)

ξ
doc
ξ
ngang
V
doc
(m/s)
V
ngang
(m/s)
W
doc,

(KN)
W
ngang
(KN)
Đầy hàng 310 1150 1,0 0,584 4 16 2,4304 126,5402

Không hàng 410 1980 1,0 0,584 4 16 3,2144 217,8692
5
2
ngang
0,59x A x V
ngang
N
ω
=
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
V
ngang
, V
doc
- Vận tốc dòng chảy theo hướng ngang và dọc tàu (m/s).
Ta có :
V
ngang
= 0,4 (m/s); V
doc
= 0,9 (m/s).
A
ngang
= T x B
t
(m
2
)
A

doc
= T x L
w
(m
2
)
Trường hợp A
doc
(m
2
)
A
ngang
(m
2
)
V
ngang
(m/s)
V
doc
(m/s)
N
ω
(KN)
Q
ω
(KN)
Đầy hàng 1040 148 0,4 0,9 98,176 70,73
Không hàng 377 53.65 0,4 0,9 35,59 25,64

3. Tải trọng neo tàu
Tải trọng tác dụng lên công trình do lực kéo của dây neo.
Xác định theo mục 5.11 [Tr.525 - 22TCN222-95]. Lực neo S (KN) tác dụng lên một
bích neo được xác định theo công thức sau :
.sin .cos
t
Q
S
n
α β
=
Trong đó :
n - Số lượng bích neo chịu lực, chọn n = 4 (L
t
= 144m< 150 m).
α , β - Góc nghiêng của dây neo (xem hình dưới đây), được lấy theo
bảng 32 [Tr.526- 22TCN222-95]
Q
t
= W
ngang
+ Q
ω
- Tải trọng ngang do gió, dòng chảy tác động lên tàu.
Ta xét bích neo đặt tại vị trí mép bến.
Hình2: Sơ đồ tính toán lực neo

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
α
β

6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
Lực tác dụng lên công trình theo 2 phương: Phương vuông góc S
q
, phương song với
mép S
n
bến, và thẳng đứng được xác định theo công thức sau:
.cos .cos
n
S S
α β
=
.sin
v
S S
β
=
Ta có bảng tính toán sau:
Trường hợp
α β
n Q
t
, (KN) S, (KN)
S
q
,
(KN)
S

n
, (KN)
S
v
,
(KN)
Đầy hàng 30 20
4
197,27 104,97 49,32 85,424 35,902
Không hàng 30 40 243,51 158,94 60,8775 105,443 102,165
Từ bảng tải trọng trên ta xác định được các đặc điểm cấu tạo của bích neo theo bảng
11-2 [Tr.354 - Công trình bến cảng]. Chọn loại bích neo HW20 có các kích thước và sơ
đồ liên kết được thể hiện trong bản vẽ.
Loại
bích
A B C D E F G H Số
hiệu
Lực
căng
(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (T)
HW20 598 838 838 635 305 456 305 64 7 20
4. Tải trọng tựa tàu
- Tải trọng phân bố q do tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình dưới tác dụng của
sóng, gió, dòng chảy được xác định theo công thức sau :
L
tx
- Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu với công trình.
Trường hợp Q
t
, (KN) L

tx
q, (KN/m)
Đầy hàng 197,27 68 2,9
Không hàng 243,51 54 4,5
5. Tải trọng va tàu

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
1,1.
ngang
t
tx
tx
W Q
Q
q
L
L
ω
+
= =1,1
7
t
q
Q
S
n
=
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
Động năng của tàu được xác định theo công thức sau :

2
.
.
2
q
D V
E
ψ
=
Trong đó :
D - Lượng rẽ nước của tàu D = 15000 (T)
V - Thành phần vuông góc với mép bến của tốc độ tàu cập lấy theo
bảng 29 [1 - Tr.523]; V = 0,12 (m/s)
ψ - Hệ số lấy theo bảng 30 (22TCN222-95, Tr.523) với bến liền bờ trên nền cọc có:
Trạng thái
ψ
q
E
, (kJ)
Đầy hàng 0,55 59,4
Không hàng 0,47 50,76
Ta có: E
q
= E
d
+ E
b

E
d

- Năng lượng biến dạng của đệm
E
b
- Năng lượng biến dạng của bến:
2
1
2
q
b
E l
E
K
=
Với
3
12nEJ
K
l
=
EI – Độ cứng của cọc
n = 54 Số lượng cọc của bến.
l = 17,8 m Chiều dài tính toán của cọc
Cọc bê tông ứng suất trước có môđun đàn hồi E= 3,6*10
7

2
( )
kN
m
Mô men quán tính

4 4
[ ( ) ]
64
d d
J
π σ
− −
=
= 9,6*10
-3
(m
4
)
Suy ra: E
b
= 3,35 *10
-7
(kJ)
E
d
= E
q
- E
b
≈ E
q
= 59,4 (kJ)
- Chọn loại đệm: Δ1000
Tra biểu đồ [Tr.567 - 22TCN222-95]

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
+ Vật liệu và hình dạng : Ống cao su
+ Phương pháp treo : Treo bằng dây xích hoặc cáp
+ Chiều dài đệm : 2,5 (m).
+ Chiều cao điệm : 0,8 (m).
+ Trị số biến dạng giới hạn x = 50 cm
+ Phản lực F
q
= 270 (KN).
Số lượng đệm tàu trên một phân đoạn là 5 chiếc.
Thiết bị đệm tàu bằng cao su µ = 0,5 → Thành phần lực song song với mép bến
F
n
= µ.F
q
= 0,5x270 = 135 (KN).
6. Tải trọng thiết bị , hàng hóa.
Thiết kế tải trọng Cấp II.
Cấp tải trọng
khai thác trên
bến
Tải trọng do thiết bị và phương
tiện vận tải
Tải trọng do hàng hóa (T/m
2
)
Cần cẩu

cổng
Đoàn tàu
T/m
Ô tô q
1
q
2
q
3
II K - 250 14 H - 300 3 4 6
- Tính toán với một dải bến có bề rộng 4,5 m ta có :
q
1
= 3 x 4,5 = 13,5 (T/m)
q
2
= 4 x 4,5 = 18 (T/m)
q
3
= 6 x 4,5 = 27 (T/m)
- Tải do cần cẩu K250:Tải trọng do cần cẩu tác dụng lên cầu tàu có dạng tập trung đặt
tại chân của cần cẩu. áp lực được cho mỗi chân lần lượt là : 100 (T) ,60 (T)
q
1
= 3 T/m
2
q
2
= 4 T/m
2

q
3
= 6 T/m
2
0.5q
1
= 1.5 T/m
2
200200650200200600
AB
C
D
825
Hình3: Sơ đồ tải trọng khai thác
7. Tải trọng bản thân

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
Bao gồm trọng lượng 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:
Ta có tải trọng bản thân do bản là tải trọng phân bố được xác định:
q
bản
= b x h x γ
bt
Trong đó:

q
bản
- Tải trọng bản thân của bản
b - Bề rộng dải bản tính toán lấy bằng nhịp dầm
h - Chiều cao bản.
γ
bt
- Khối lượng riêng của bêtông.
Vậy ta có:
q
bản
= 4,5x 0,3 x 2,5 = 3,375 (T/m
2
).
- Tải trọng dầm ngang:
Tải trọng bản thân của dầm ngang là tải trọng phân bố được tính như sau:
q
dầm ngang
= a x t x γ
bt
Trong đó:
q
dầm ngang
- Tải trọng bản thân của dầm ngang.
a - Bề rộng dầm ngang.
t - Chiều cao dầm không kể bản.
Thay các giá trị vào ta có: q
dầm ngang
= 1 x 1,2 x 2,5 = 3 (T/m).
- Tải trọng dầm dọc : P

dầm dọc
= a x t x γ
bt
Các ký hiệu như trên, thay các giá trị ta có:
+ Dầm dưới chân cần trục : P
dầm dọc
= 1 x 1,4 x 2,5 = 3,5 (T/m).
+ Dầm không dưới chân cần trục : P
dầm dọc
= 1 x 1,2 x 2,5 = 3 (T/m).
- Tải trọng của dầm vòi voi.
Tải trọng của dầm vòi voi được tính một cách tương đối và quy về thành tải trọng tập
trung tại đầu dầm :
P
vòi voi
= 12 (T).
8. Đưa về bài toán khung phẳng cầu tầu
8.1. Xác định tâm đàn hồi
- Xác định sơ bộ chiều dài tính toán của cọc và chiều dài tự do của cọc:

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
275500
2950
525525500500125
La
Lb
Lc

Ld
Le
Lf
Hình4: Sơ đồ tính toán chiều dài cọc.
Chiều dài tính toán của cọc xác định theo phương pháp kinh nghiệm : l
tt
= l
0
+ η.d
l
0
- chiều dài tự do của cọc.
η - Hệ số kinh nghiệm được lấy trong khoảng từ (5 ÷ 7), trong đồ án chọn η = 6.
d - Đường kính cọc, d = 0,8 m
Ta có bảng số liệu tính toán chiều dài cọc dưới bảng sau:
Hàng cọc L
o
(m) L
tt
(m)
A 12,8 17,8
B 10,6 15,6
C 8,55 13,55
D 6,54 11,54
E 4,54 9,54
F 2,95 7,95
- Xác định toạ độ tâm đàn hồi:

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
11

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
E
1
200 450 450
450
200
4000
275 525 525
500
500
2950
125
450
450
450
450
450
S
n
y
C (
X
C;
Y
C)
x1
y1
500
S

q
S
n
S
q
0
x
F
C
D
A
B
2 3 4 5 6 7 8 9
Hình5: Mặt bằng một phân đoạn bến
Gọi toạ độ tâm đàn hồi là C( x
C
, y
C
). Toạ độ tâm đàn hồi được tính theo công thức :
.
iy
i
C
iy
H x
x
H
=
∑
∑

;
.
iy
i
C
ix
H y
y
H
=
∑
∑
Trong đó :
ix
H
∑
;
iy
H
∑
- là tổng phản lực do chuyển vị ngang đơn vị của các cọc theo phương x
và phương y.
i
x
,
i
y
- Toạ độ đầu cọc thứ i đối với gốc toạ độ ban đầu.
.
ix

i
H y
∑
,
.
iy
i
H x
∑
- 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 được xác định như lực cắt Q gây ra do các chuyển vị đơn vị theo các công
thức của cơ học kết cấu :

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
ix
H
=
iy
H
= Q =
3
12
i
EJ
l
- Mô men quán tính của cọc :

4 4
[ ( ) ]
64
d d
J
π σ
− −
=
= 9,6*10
-3
(m
4
)
- Diện tích tiết diện cọc : F =
1
4
π[d
2
- (d-σ)
2
] = 0,1394 (m
2
).
- Cọc bê tông cốt thép mác 500, ta có : E = 3,6*10
7
(kN/m
2
)
=> EJ = 3,6x10
6

x9,6x10
-3
= 34598 (Tm
2
).
Từ các công thức đó ta có bảng tổng phản lực các đầu cọc như sau:
` Hix(KN) Hiy (KN) Hix.iy(KNm) Hiy.ix(KNm)
A 662.549 662.549 0 11925.891
B 984.248 984.248 5167.302 17716.463
C 1501.97 1501.97 15770.66 27035.409
D 2431.43 2431.43 37687.09 43765.652
E 4303.61 4303.61 88224.06 77465.032
F 7436.64 7436.64 189634.4 133859.57
Tổng 17320.4 17320.4 336483.5 311768.02
Do đó toạ độ tâm đàn hồi C (X
C
;Y
C
) là :
X
C
= 18 (m).
Y
C
= 19,427 (m).
8.2. Xác định lực ngang lên đầu cọc.
Xét một số trường hợp cầu tàu chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng theo phương
ngang và chọn ra trường hợp nguy hiểm nhất để tính toán.
- 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 trường
hợp tàu đầy hàng và không hàng thì trường hợp tàu không hàng có tải trọng neo lớn
hơn do đó lấy tải trọng neo trong trường hợp này để tính toán.
Chuyển lực neo về tâm đàn hồi :
ΣX = -2.S
n
= -21,0886 (T).
ΣY = -2.S
q
= -12,1755 (T).
M
o
= 267,34 (Tm).

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
Các thành phần chuyển vị :
φ
0
2 2
ix i iy i
M
H .y H .x
=

+
∑ ∑
= 1,74 x 10
-5
(rad)
Δ
x
=
ix
X
H
∑
∑
= -12,18 x 10
-4
(m)
Δ
y
=
iy
Y
H
∑
∑
= -7 x 10
-4
(m).
Lực ngang phân bố theo cả 2 phương cho cọc bất kì thứ i được xác định bằng các biểu
thức :
H

ix
=
ix
H
.(Δ
x
±
'
i
y
.φ).
H
iy
=
iy
H
.(Δ
y
±
'
i
x
.φ).
Trong đó
'
i
x
,
'
i

y
là tọa độ của cọc thứ i đối với hệ tọa độ mới có gốc tọa độ đặt tại tâm
đàn hồi C.
Từ đó ta có kết quả phân bố lực neo lên các khung ngang và khung dọc như sau :
+ Theo phương x :
Khung dọc
Khung ngang
1 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
2 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
3 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
4 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
5 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
6 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
7 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
8 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
9 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
+ Theo phương y :
Khung dọc
Khung ngang

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
14
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
1 -0.0748 -0.111 -0.17 -0.274 -0.486 -0.84 -1.955
2 -0.069 -0.103 -0.156 -0.253 -0.448 -0.775 -1.805
3 -0.0633 -0.094 -0.143 -0.232 -0.411 -0.71 -1.654
4 -0.0575 -0.085 -0.13 -0.211 -0.374 -0.646 -1.503
5 -0.0517 -0.077 -0.117 -0.19 -0.336 -0.581 -1.353
6 -0.046 -0.068 -0.104 -0.169 -0.299 -0.516 -1.202

7 -0.0402 -0.06 -0.091 -0.148 -0.261 -0.452 -1.052
8 -0.0345 -0.051 -0.078 -0.126 -0.224 -0.387 -0.901
9 -0.0287 -0.043 -0.065 -0.105 -0.186 -0.322 -0.75
- Cầu tàu chịu lực va tàu :
Ta có tải trọng va tàu bao gồm 2 thành phần đã tính được ở trên là :
+ Thành phần vuông góc với tuyến mép bến: F
q
= 18,5 (T).
+ Thành phần song song với tuyến mép bến: F
n
= 9,25 (T).
Từ đó ta có kết quả phân bố lực va tàu lên các khung ngang và khung dọc như sau:
+ Theo phương x :
Khung doc
Khung ngang
1 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.5
2 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.5
3 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.5
4 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.5
5 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.5
6 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.5
7 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.5
8 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.5
9 -0.127 -0.161 -0.203 -0.2622 -0.348 -0.4 -1.5
+ Theo phương y :
Khung doc
Khung ngang
1 0.05025 0.0747 0.1139 0.1844 0.3264 0.564 1.3137
2 0.06638 0.0986 0.1505 0.2436 0.4312 0.7451 1.7353
3 0.0825 0.1226 0.187 0.3028 0.5359 0.9261 2.1568

4 0.09863 0.1465 0.2236 0.362 0.6407 1.1071 2.5784
5 0.11476 0.1705 0.2601 0.4211 0.7454 1.2881 3
6 0.13088 0.1944 0.2967 0.4803 0.8502 1.4691 3.4216
7 0.14701 0.2184 0.3333 0.5395 0.9549 1.6501 3.8432

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
8 0.16314 0.2423 0.3698 0.5987 1.0597 1.8311 4.2647
9 0.17926 0.2663 0.4064 0.6579 1.1644 2.0121 4.6863
- Cầu tàu chịu lực tựa tàu:
Ta có kết quả phân bố lực tựa tàu lên các khung ngang và khung dọc như sau:
+ Theo phương y :
Khung dọc
Khung ngang
1 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
2 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
3 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
4 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
5 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
6 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
7 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
8 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
9 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
- Tổng lực phân bố trên các đầu cọc tác dụng theo khung ngang và dọc:
Theo
ph
ương x Theo phương y
Lực

Khung ngang
1 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.9553 1.3137 2.0000
2 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.8047 1.7353 2.0000
3 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.6541 2.1568 2.0000
4 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.5035 2.5784 2.0000
5 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.3528 3 2.0000
6 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.2022 3.4216 2.0000
7 -2.3432 -1.5 0.0000 -1.0516 3.8432 2.0000
8 -2.3432 -1.5 0.0000 -0.9010 4.2647 2.0000
9 -2.3432 -1.5 0.0000 -0.7504 4.6863 2.0000
Kết luận : Khung số 1là khung ngang nguy hiểm nhất với trường hợp neo tàu, khung số
9 là khung ngang nguy hiểm nhất trong trường hợp va tàu
9. Tổ hợp tải trọng.
Các tổ hợp tải được trình bày trong bảng sau:
Các loại tổ Tải trọng Tải trọng Tải trọng Tải trọng Tải trọng Tải trọng

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
16
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
hợp bản thân hàng hóa cần trục neo tàu va tàu tựa tàu
Tổ hợp 1 x x x
Tổ hợp 2 x x x
Tổ hợp 3 x x x
Tổ hợp 4 X x x x
Tổ hợp 5 X x x x
Tổ hợp 6 x x x x
Lấy biểu đồ bao của 6 tổ hợp trên
- Sơ đồ các trường hợp tải:
+ Tải trọng bản thân: Bản + Dầm ngang + Dầm dọc + Vòi voi

G
b
= 3.375 T/m
G
dn
= 3 T/m
P
dd
= 15.75 T
P
vv
= 12 T
P
dd
= 13.5 T
275525525500
2950
500500125
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 TP
dd
= 13.5 T
+ Tải trọng hàng hóa

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
17
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST

13.5 T/m
18 T/m
27 T/m
6.75 T/m
600 200 200 650 200 200 75
275525525500
2950
500500125
825
+ cần cẩu trục
P
ct
= 100 T
P
ct
= 60 T
275500
2950
525525500500125
+ Tải trọng neo tàu

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
18
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN

BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
Sq= 1.955 T
275500
2950
525525500500125
+ Tải trọng va tàu:
P
y,va
= 4.686 T
275500
2950
525525500500125
+ Tải trọng tựa tàu

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
19
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
P
y,tua
= 2 T
275500
2950
525525500500125
- Sơ đồ các tổ hợp tải :
+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng neo tàu
G
b
= 3.375 T/m
G

dn
= 3 T/m
P
vv
= 12 T
13.5 T/m
18 T/m
27 T/m
6.75 T/m
600 200 200 650 200 200 75
275525525500
2950
500500125
825
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 TP
dd

= 13.5 T
Sq= 1.955 T

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
20
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng va tàu
G
b
= 3.375 T/m
G
dn
= 3 T/m
P
vv
= 12 T
13.5 T/m
18 T/m
27 T/m
6.75 T/m
600 200 200 650 200 200 75
275525525500
2950
500500125
825
P
dd
= 15.75 T
P

dd
= 13.5 T
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 TP
dd
= 13.5 T
P
y,va
= 4.686 T

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
21
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng tựa tàu
G
b
= 3.375 T/m
G
dn
= 3 T/m
P
vv

= 12 T
13.5 T/m
18 T/m
27 T/m
6.75 T/m
600 200 200 650 200 200 75
275525525500
2950
500500125
825
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 TP
dd
= 13.5 T
P
y,tua
= 2 T

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng cầu trục, Tải trọng neo tàu
G
b
= 3.375 T/m
G
dn
= 3 T/m
P
vv
= 12 T
13.5 T/m
18 T/m
27 T/m
6.75 T/m
600 200 200 650 200 200 75
275525525500
2950
500500125
825
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T

P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 T
P
ct
= 100 T
P
ct
= 60 T
Sq= 1.955 T

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
23
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng cầu trục, Tải trọng va tàu
G
b
= 3.375 T/m
G
dn

= 3 T/m
P
vv
= 12 T
13.5 T/m
18 T/m
27 T/m
6.75 T/m
600 200 200 650 200 200 75
275525525500
2950
500500125
825
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd

= 13.5 T
P
ct
= 100 T
P
ct
= 60 T
P
y,va
= 4.686 T

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
24
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng cầu trục, Tải trọng tựa tàu
G
b
= 3.375 T/m
G
dn
= 3 T/m
P
vv
= 12 T
13.5 T/m
18 T/m
27 T/m
6.75 T/m
600 200 200 650 200 200 75

275525525500
2950
500500125
825
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 T
P
ct
= 100 T
P
ct
= 60 T
P
y,tua

= 2 T

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
25