ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN 3 ( ĐẠI HỌC THỦY LỢI )

TRNG I HC XY DNG N CNG BIN
B MễN CNG NG THY
CHNG I
TNH CC KCH THC C BN CA BN V
GI NH KT CU

I. S liu tớnh toỏn
1. Kt cu cụng trỡnh bn
Bn cu tu i mm h dm bn cc ng bờ tụng ct thộp .
1.1. Loi tu thit k: Tu ch hng khụ
1.2. S liu v tu
D (T) P (T)
Kích thớc (m) Diện tích cản gió (m2)
ĐST
B
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
0
4000
0
21
2
19
6
27,
5
1
6
1
2
5
8
6
6
5
323
0
412

0
72
0
91
0
13,3
Bảng1: Cỏc thụng s ca tu
Cỏc thụng s nh sau :
Bng 1
2. Hng húa v phng tin bc xp trờn bn.
Trong phm vi ỏn ta dung cỏc s cụng ngh ó c tiờu chun húa l
cp II , s liu v s ti trng nh sau :
Bng 2
Cấp tải
trọng khai
thác trên
bến
Tải trọng do thiết bị và phơng tiện vận tải
Trọng tải do hàng
hoá (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
Theo chiu rng bn , ti trng c phõn vựng nh hỡnh v sau :

SVTH : TRN THANH HI MSSV: 4820.53 LP : 53CB1
1- 1 -
Cần cẩu cổng
q
1
q
2
q
3
2000 2000 2000 2000 6000
B
C
D
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
3. Số liệu về địa chất công trình.
Nền đất gồm 4 lớp có các chỉ tiêu cơ lí như sau :
Bảng 3
4. S
ố
liệu về thủy văn.
Bảng 4
Số liệu mực nước
Sè liÖu vÒ
giã
Sè liÖu vÒ dßng ch¶y

MNCTK MNTTK MNTB V
gdt
V
gnt
V
dcdt
V
dcnt
3,6 0,2 2 7 11 0,8 0,4
B¶ng 2: Các số liệu về thủy văn.
5. Đặc trưng vật liệu.
Bê tông cấp độ bền B30 có các đặc trưng sau :
– Cường độ chịu kéo : R
k
= 13 (kG/cm
2
).
– Cường độ chịu nén : R
n
= 170 (kG/cm
2
).
– Mô dul đàn hồi : E = 2.9 x 10
6
(kG/cm
2
).
– Hệ số γ=0,9
Bê tông M300 có các đặc trưng sau :
– Cường độ chịu kéo : R

k
= 10 (kG/cm
2
).

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
2- 2 -
Líp
®Êt
Lo¹i ®Êt
ChiÒu dµy
h( m)
ϕ, ®é γ, T/m
3
c, T/m
2
1
Sét dẻo chảy
12 3 1.7 1,2
2
Sét cát dẻo
mềm
5 12 1,9 2,5
3
Cát pha dẻo
cứng
Rất dày
25 1,8 0.5
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY

– Cường độ chịu nén : R
n
= 130 (kG/cm
2
).
– Mô dul đàn hồi : E = 2.9 x 10
6
(kG/cm
2
).
– Hệ số γ=0,9
Cốt thép A
I
có :
– R
a
= R
an
= 2100 (kG/cm
2
).
– R
a®
= 1700 (kG/cm
2
).
Cốt thép A
II
có:
– R

a
= R
an
= 2800 (kG/cm
2
).
– R
a®
= 2150 (kG/cm
2
).
II. Xác định kích thước cơ bản – giả định kết cấu bến.
1. Các cao trình bến
1.1 Cao trình mặt bến
Cao trình mặt bến lấy theo 2 tiêu chuẩn sau :
 Tiêu chuẩn thiết kế
+). ∇CTMB = ∇MNTB + a
a – Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và quá trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn
thiết kế. Ta lấy a = 2.0(m).
→ ∇CTMB = 2 + 2.0 = 4 (m).
 Tiêu chuẩn kiểm tra.
+). ∇CTMB = ∇MNCTK + a
a – Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hóa và quá trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn kiểm
tra. Ta lấy a = 1.0(m)
→ ∇CTMB = 3.6 + 1.0 = 4.6 (m).
Vậy ta chọn cao trình mặt bến bằng: ∇CTMB = 4.6(m)
1.2 Chiều sâu trước bến.
Chiều sâu trước bến là độ sâu nước tối thiểu sao cho tàu cập bến không bị
vướng mắc. Trong đó có kể đến mớn nước của tàu khi chữa đầy hàng theo quy định
và các độ sau dự phòng khác.

Ta có công thức xác định độ sâu trước bến như sau:
H
0
= H
ct
+ Z
4
(m).
Trong đó :
H
ct
- Là chiều sâu chạy tàu , H
ct
= T + Z
0
+ Z
1
+ Z
2
+ Z
3
T - Mớn nước khi tàu chở đầy hàng.
Z
0
– Mức dự phòng cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hang hóa lên tàu không
đều và do hang hóa bị xê dịch.
Z
1
- Độ dự phòng tối thiểu tính với an toàn lái tàu.
Z

2

– Độ dự phòng do sóng, theo bài ra trước bến không có sóng.

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
3- 3 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
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 khi neo đậu nước tĩnh.
Z
4
– Độ dự phòng do sa bồi.
* Xác định các độ dự phòng Z
0
, Z
1
, Z
2
, Z
3
, Z
4
.
(Được lấy trong tiêu chuẩn 22-TCN-207-92 )
Z
0
= 0.026 x B

t
= 0.026 x27,5 = 0.715 (m).
Z
1
= 0.04 x T = 0.06 x 12 = 0.48 (m).
Z
2
= 0 (m).
Z
3
= 0 (m).
Z
4
= 0.5 (m).
Ta có chiều sâu chạy tàu là:
H
ct
= 12 + 0.715 + 0.48 + 0 + 0 = 13.2 (m).
Vậy ta có độ sâu trước bến là :
H
0
= H
ct
+ Z
4
=13.2 + 0.5 = 13,7 (m).
1.3 Cao trình đáy bến.
Cao trình đáy bến được xác định như sau:
∇CT§B = ∇MNTTK - H
0

∇CT§B = 0.2 - 13,7 = -13,5 (m).
1.4 Chiều cao trước bến.
Chiều cao trước bến được xác định như sau:
H = ∇CTMB - ∇CT§B
H = 4.6 - (- 13,5) =18,1 (m). Chän H = 18 (m)
2 . Chiều dài tuyến 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 sau:
L
b
= L
t
+ d
Trong đó d được lấy theo bảng 1-3 / trang 18 CTBC , lÊy d = 25 (m).
Suy ra L
b
= 212 + 25 = 237 (m). Chän L
b
=240 (m)
3. ChiÒu réng bÕn.
Chiều rộng bến cầu tàu được xác định theo công thức sau (có kể đến chiều cao
tường chắn đất giả định cao 3 m )
+, B = m.(H-3)
Trong đó:
H - chiều cao trước bến. H = 18 (m).
m - Độ dốc ổn định của mái đất dưới gầm cầu tàu m = cotgα
chọn m= 2.0
=> B = m x( H-3) = 2 x (18-3) = 30 (m) .

Vậy ta chon B = 30 (m).
4. Giả định kết cấu bến.

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
4- 4 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
4.1 Hệ kết cấu bến.
Cầu tàu đài mềm hệ dầm bản cọc ống bê tông cốt thép.
4.2 Phân đoạn bến.
Với chiều dài bến là : L
b
= 240 (m).
Vậy ta chia bến thành 5 phân đoạn, mỗi phân đoạn dài 48m (m).
Các khe lún có bề rộng 3 cm.
4.3 Giả định kích thước cọc, bản, dầm.
* Cọc :
– Chọn cọc ống bê tông cốt thép có D=0,8 m, bố trí cọc thẳng đứng.
– Bê tông cấp độ bền B30 có trọng lượng riêng là γ=2500KG/m
3
.
– Các cọc đóng vào lớp đất thứ 3.
Theo kinh nghiệm chiều dài tính toán sơ bộ của cọc có thể được xác định thông qua
công thức:(trang 205 – công trình bến cảng)
l
tt.cọc
=l
o
+ η.d = H + η.d
Trong đó : η = 5− 7. Chọn η = 6.

d : đường kính cọc.
l
o
: chiều dài tự do của cọc.
Suy ra: l
tt.cọc
= 18 + 6.0,8 = 22.8 m
Vậy dự kiến chiều dài tính toán sơ bộ của cọc là 23 m
Theo phương ngang trên bến sử dụng cần trục chuyên dụng chạy trên ray có khổ
ray là 10,5 (m).Chọn bước cọc theo phương ngang là 5,25 (m).
Chọn bước cọc theo phương dọc 5 (m), tại đầu và cuối mỗi phân đoạn có đoạn
công xôn dài 1,5 (m).
– Cấu tạo cọc theo khung ngang:trong một khung ngang có 6 cọc được chia làm 6
hàng cọc.
* Bản :
Bản nằm trên dầm ngang và dầm dọc dày 30 (cm).
* Dầm :
Chọn hệ dầm dọc, dầm ngang đan xen nhau và có tiết diện:
– Dầm dọc : 130 x 90 (cm).
– Dầm dọc cần trục 150 x 100
– Dầm ngang : 130 x 90 (cm).
– Dầm vòi voi:
Phần trên kich thước 700x3000 , dµi 300
Phần dưới 1.2 m, tiết diện thu nhỏ dần từ 800 xuống 500

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
5- 5 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
4.4 Giả định tường chắn đất.

– Mái dốc có cấu tạo như một bến mái nghiêng bằng đá đổ gồm có chân khay,
mái và đỉnh mái. Phía trong có tầng lọc ngược. Độ nghiêng của mái dốc gầm bến
tàu là m=2.
– Phía sau tuyến bến dung tường chắn để giữ ổn định mái đất.
Với các số liệu ban đầu như trên ta giả định tường chắn đất như sau:


3000
2400
H×nh1: Tường chắn đất.
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CẦU TẦU
I. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH BẾN.
1. Tải trọng thường xuyên.
– Khối lượng bản thân công trình bến.
– Khối lượng đất lấp trong công trình bến.
– Tải trọng do công trình và các thiết bị công nghệ đặt cỗ định trên bến.
– Áp lực của đất lấp trong công trình bến.
2. Tải trọng tạm thời dài hạn.
– Tải trọng do các thiết bị bốc xếp di động, các phương tiện vận tải và hàng hóa đặt
trên bến.
– Phần áp lực chủ động của đất, do các thiết bị và phương tiện hàng hóa đặt trên
công trình bến.
– Áp lực thủy tính 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.
– Tác động của sự thay đổi nhiệt độ môi trường.
– Tác động hóa học của nước biển, nước ngầm và các hóa chất khác đối với công
trình bến.
– Tác động của biến dạng không kèm theo sự thay đổi cấu trúc đất.

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
2
5
0
0
6- 6 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
– Tác động do thay đổi độ ẩm, co ngót và từ biến của đất nền và vật liệu.
3. Tải trọng tạm thời ngắn hạn gồm.
– Tải trọng do sóng dòng chảy.
– Tải trọng do tàu (gồm lực neo tàu, lực tựa tàu và lực va khi tàu cập bến).
– Tải trọng ngang do cần cẩu và các phương tiện vận tải.
– Tải trọng tác động trong giai đoạn xây dựng.
– Tải trọng do tác động lên các công trình cỗ định và cần cẩu hoạt động trên công
trình bến.
4. Tải trọng đặc biệt.
– Tải trọng động đất sóng thần.
– Tải trọng do vi phạm nghiêm trọng trong quá trình xây dựng hoặc khai thác công
trình bến, do thiết bị trục trặc hoặc hư hỏng tạm thời.
– Tải trọng do nổ trong hoặc gần công trình bến.
II. XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU TÀU.
1. Tải trọng bản thân.
Kết cấu bên trên của cầu tàu bao gồm bản , dầm dọc, dầm ngang và vòi voi được đổ
liền khối với nhau. Tải trọng bản thân của kết cấu bến bao gồm tải trọng bản thân
của bản, hệ dầm dọc, dầm ngang và vòi voi.
a. Tải trọng bản thân bản.
Bản của bến cầu tàu được giả định dày : h
b

= 30cm.
Xét một dải bản có bề rộng 5,25 m theo phương song song và nằm phân bố đều về 2
phía của một dầm ngang bất kì.
Bê tông mác 350 có trọng lượng riêng 2,5 T/m
3
.
Vậy tải trọng bản thân bản phân bố đều trên 1m dài bề rộng bến là:
G
b
= 2,5.0,3.5,25= 3,9375 (T/m)
b. Tải trọng bản thân dầm ngang.
Trọng lượng bản thân dầm ngang có dạng phân bố đều trên chiều dài, có giá trị trên
một mét dài (trừ đi phần dầm nằm liền khối trong bản) là :
G
dn
= 2,5.(1,3 – 0,3).0,9 = 2,25 T/m
3
c. Tải trọng bản thân dầm dọc.
Xét một đoạn dầm dọc có chiều dài 5 m nằm vuông góc và phân bố đều về 2 phía
của một dầm ngang bất kì. Tải trọng bản thân đâm dọc có dạng tải trọng tập trung
dặt tại điềm giao nhau của đầ ngang và dầm dọc và được tính như sau.
G
dd
= 2,5.( 1,3 – 0,3).0,9.(5 – 0,9) = 9,225 T/m
3
d. Tải trọng bản thân vòi voi.
Tải trọng bản thân vòi voi được tính một cách tương đối theo các kich thước đã
chọn và thiên về an toàn, có dạng tập trung dặt tại đầu dầm và có giá trị.
G
vv

=10 T
2. Tải trọng do tàu tác dụng lên công trình bến.

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
7- 7 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Theo 22TCN222 – 95 khi tính toán công trình thủy chịu tải trọng do tàu (vật
nổi) cần xác định :
 Tải trọng do gió, dòng chảy và sóng tác động lên tàu.
 Tải trọng tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình bến dưới tác dụng của gió,
dòng chảy và sóng gọi là tải trọng tựa tàu.
 Tải trọng va khi tàu cập vào công trình bến.
 Tải trọng kéo vào dây neo khi gió, dòng chảy tác động lên tàu.
a. Tải trọng gió tác dụng lên cầu tầu:
Theo mục 5.2/22TCN222-95 – trang 65, ta có thành phần ngang W
q
(KN) và thành
phần dọc W
n
(KN) của lực gió tác dụng lên vật nổi phải xác định theo các công thức
sau:

5 2
73,6.10 . . .
q q q q
W A V
ξ
−
=

5 2
49,0.10 . . .
n n n n
W A V
ξ
−
=
Trong đó:
• A
q,
A
n
– diện tích cản gió theo hướng ngang tàu và dọc tàu (m
2
)
• V
q
, V
n
– thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ gió có
suất đảm bảo 2%, m/sec
• ξ
q
,ξ
n
- hệ số lấy theo bảng 26/22TCN222-95 - trang 65
Kết quả tính toán tải trọng gió được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 5
Trường hợp A
q

A
n
V
q
V
n
ξ
W
q
W
n
m
2
m
2
m/s m/s Ngang Dọc kN kN
Đầy hàng 3230 720 11 7 0.5 0,98 143,8 16,94
Chưa hàng 4120 910 11 7 0.5 0,98 183,5 21,4
b. Tải trọng sóng tác dụng lên cầu tàu
Do công trình bến nằm trong bể cảng và được ngăn cách bởi hệ thống đê chắn
sóng, do đó có thể coi trong bể cảng không có sóng.vì vậy tải trọng sóng tác dụng
lên tàu trong trường hợp này bằng không.
c. Tải trọng dàng chảy tác dụng lên cầu tàu.
Theo mục 5.3/22TCN222 – 95 – trang 66, ta có thành phần ngang Q
w
(kN) và
thành phần dọc N
w
(kN) của lực do dòng chảy tác dụng lên tàu được xác định theo
công thức:

2
0,59. .
l t
Q A V
ω
=


2
0,59. .
t l
N A V
ω
=
Trong đó:
• A
l
, A
t
– tương ứng là diện tích chắn nước theo hướng ngang và hướng
dọc tàu, m
2
.Ta có A
l
= T.L
w
; A
t
= T.B

t
(với L
w
=196 m,
B
t
= 27,5 m)
• V
l
, V
t
– Thành phần ngang và thành phần dọc của vận tốc dòng chảy
với suất đảm bảo 2%, m/s.

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
8- 8 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Kết quả tính toán tải trọng dòng chảy được thể hiện trong bảng sau đây.
Bảng 6
Trường hợp T A
l
A
t
V
l
V
t
Q
ϖ

N
ϖ
m m
2
m
2
m/s m/s kN kN
Đầy hàng 12 2352 330 0,4 0,8 888 31,2
Chưa hàng 5 980 137,5 0,4 0,8 370 12,98
d. Tải trọng tựa tàu.
Theo mục 5.7/22TCN222 – 95 – trang 68, ta có trải trọng phân bố q (kN) do
tàu neo đậu ở bến tựa trên bến dưới tác động của gió dòng chảy được xác định theo
công thức:


1,1. 1,1.
q
tot
d
d
W Q Q
Q
q
L
L
ω
+ +
= =
Trong đó:
• Q

tot
– lực ngang do tác động tổng hợp của gió, sóng, dòng chảy,kN.
• L
d
– Chiều dài đoạn tiếp xúc giữ tàu với công trình.
Ta có: L
b
= 240 (m) > L
w
= 196 (m)
Kết quả tính toán tải trọng tựa tàu được thể hiện trong bảng sau.
Bảng 7
Trường hợp W
q
Q
Q
ϖ
Q
tot
L
d
q
kN kN kN kN m kN/m
Đầy hàng 143,8 0 888 1031,8 86 12
Chưa hàng 183,5 0 370 553,5 65 8,5
e. Tải trọng va tàu khi tàu cập bến.
Theo mục 5.8/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: khi tàu cập vào công trình bến
cảng thì động năng va chạm của tàu E
q
(kJ) được xác định theo công thức.

2
.
. ( )
2
q
D
E kJ
ν
ψ
=

Trong đó:
• D – Lượng rẽ nước của tàu tính toán.
• ν − Thành phần vuông góc (với mặt trước công trình) của tốc độ cập tàu,
m/s. Tra theo bảng 29/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: với tàu biển có D
= 50000 Tấn  ν = 0,09833 m/s.
• ψ − Hệ số , phụ thuộc kết cấu công trình bến và loại tàu.Nếu tàu không
chứa hàng hoặc tàu chỉ có nước đối trọng thì giá trị ψ giảm đi 15%. Theo
bảng 30/22TCN222-95 – trang 70, tra với tàu biển cập vào bến cầu tàu liền
bờ trên nền cọc có mái dốc dưới gầm bến, ta có:
o Khi tàu đầy hàng : ψ =0.55
o Khi tàu chưa có hàng: ψ = 0,47

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
9- 9 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Kết quả tính toán động năng va của tàu được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 8

Trường hợp D
ν ψ
E
q
Tấn m/s - kJ
Đầy hàng 50000 0,09833 0,55 133
Chưa hàng 50000 0,09833 0,47 113,6
Nhận xét: Động năng khi tàu chở đầy hàng lớn hơn khi tàu không có hàng, do đó
sẽ sử dụng giá trị của động năng khi tàu chở đầy hàng để tính toán.
E
q
= 133 (kJ)
Theo mục 5.9/22TCN222 – 95 – trang70, ta có: Động năng tàu cập bến bằng
tổng năng lượng biến dạng của toàn hệ thống bao gồm năng lượng biến dạng của
thiết bị đệm E
d
và năng lượng biến dạng của công trình bến E
b
và khi E
d
> 10E
b
thì
cho phép bỏ qua E
b.
. Khi đó ta có:
E
q
= E
d

+ E
b
và ∆
z
= ∆
d
+ ∆
b
Trong đó:
• E
d
– Năng lượng biến dạng của thiết bị đệm, kJ
• E
b
– Năng lượng biến dạng của công trình bến, kJ.
• ∆
z
– Biến dạng tổng của toàn bộ hệ thống,m.
• ∆
d
– Biến dạng của đệm (phụ thuộc loại đệm).
• ∆
b
– Biến dạng của công trình bến, m.
E
b
và ∆
b
có thể tính trực tiếp dựa vào độ cứng của kết cấu công trình bến.

2
1
. . ( )
2
b q
l
E E kJ
K
=

q
b
F
K
∆ =
(m)
Trong đó:
• K – Là độ cứng của công trình bến theo hướng nằm ngang vuông góc với
mép bến, kN/m.
Theo bảng 2.5/Công trình bến cảng – trang 35, ta có:

3
12 .EI n
K
l
=
o EI – Độ cứng của cọc bến.
o E – Modul đàn hồi của vật liệu cọc. Bê tông mác 350, lấy:
E=2,9.10
6

kN/m
2
o I – là mô men quán tính của tiết diện cọc.:
4 4
. 3,14.0,8
0,02
64 64
D
I
π
= = =
(m
4
).
o n- Số lượng cọc. Xét cho một phân đoạn bến, với lưới cọc giả định như
trên thì: n = 10x6 =60 (cọc)
o chiều dài tính toán của cọc, l
tt,cọc
=23 (m)

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
10- 10 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Từ đó ta có:
6
3
12.2,9.10 .0,02.60
3020,83( / )
24

K kN m= =
• F
q
– Thành phần vuông góc với mép bến của lực va khi tàu cập vào công
trình bến.
Từ đó ta có:
4
2 2
1 1 23
. . .133. 1,75.10 ( )
2 2 3020,83
b q
l
E E kJ
K
−
= = =
Suy ra : E
d
= E
q
=133 (kJ)
Với năng lượng của thiết bị đệm tính được như trên, dựa vào bảng 1 phụ lục
6/22TCN222-95 – trang 112, chọn loại đệm SA800 với các đặc điểm như sau:
– Cấu tạo bằng cao su hình thang rỗng.
– Dạng liên kết cứng.
– Chiều dài tiêu chuẩn : L = 2,5 m
– Chiều cao : H = 0,8 m
Vậy :
– Tải trọng va tàu theo phương vuông góc với mặt bến là: F

q
= 610 kN.
– Tải trọng va tàu theo phương song song với mép bến:
F
n
= µ.F
q
= 0,5.610 = 305 kN.
Bố trí đệm tàu tại các đầu dầm ngang, mỗi phân đoạn có 10 đệm tàu dọc theo tuyến
mép bến.
f. Tải trọng neo tàu.
Theo mục 5.11/22TCN222 – 95 - trang 71,tải trọng kéo của các dây neo phải xác
định bằng cách phân phối thành phần vuông góc với mép bến của lục Q
tot
(kN) cho
các bich neo. Lực Q
tot
bao gồm cả lực cả gió và dòng chảy tác động lên một tàu tính
toán.
Lực neo S (kN) tác động lên một bích neo không phụ thuộc vào số lượng tàu buộc
dây neo vào bích neo đó và được xác định theo công thức;

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
11- 11 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY

.sin . os
tot
Q

S
n c
α β
=
Trong đó:
• n – Số lượng bích neo chịu lực tra theo bảng 31/22TCN – 95 - trang 72, lấy
n= 6 bich neo.
• α, β - góc nghiêng của dây neo, được lấy theo bảng 32/22TCN222-95 – trang
73, như sau:
Bảng 9
Loại tàu Vị trí bích
neo
Góc nghiêng của dây neo(độ)
α β
Đầy hàng Chưa hàng
Tàu biển Tại mép bến 30 20 40
Hình chiếu của lực S lên các phương vuông góc với mép bến S
q
, song song với mép
bến S
n
, và theo phương thẳng đứng S
v
được xác định theo công thức:
tot
q
Q
S
n
=

βα
cos.cos.SS
n
=
β
sin.SS
v
=
Lấy n

=6

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
12- 12 -
Cần cẩu cổng
q
1
q
2
q
3
2000 2000 2000 2000 6000
B
C
D
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Theo kết quả tính toán tải trọng do gió (bảng 5) và tải trọng do dòng chảy (bảng 6)
tác động lên tàu theo phương vuông góc với mép bến, ta có kết quả tính toán tải
trọng neo tàu được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 10
Trườn
g hợp
Q
tot
α β
S S
n
S
q
S
v
kN Độ Độ kN kN kN kN
Đầy
hàng
1031,8 30 20 366 297,85 172 125,2
Chưa
hàng
553,5 30 40 240,9 159,82 92,3 154,9
Nhận xét: tải trọng neo khi tàu chưa có hàng S= 240,9 kN ≅ 24 tấn nho hơn tải
trọng khi tàu đầy hàng S= 366 kN ≅ 36,6 tấn, do đó dùng giá trị 36,6 tấn chọn loại
bích neo để neo tàu.
Tra bảng 11.2/Công trình bến cảng – trang 354,chon loại bich neo HW40 để bố trí
trên bến. loại bích neo này có đặc điểm thể hiện ở bảng sau:
Bảng 11
Loại
bích
A
(mm)
B

(mm)
C
(mm)
D
(mm)
E
(mm)
F
(mm)
G
(mm)
H
(mm)
Số
hiệu
bulon
g
Lực
căng
Tấn
HW40 617 990 990 686 356 508 305 83 7 40
3. Tải trọng do hàng hóa và thiết bị.
Sơ đồ tải trọng khai khác cảng biển.
Cấp tải trọng khai thác trên bến là III.
Theo bảng 2.10/công trình bến cảng – trang 41, ta có:


SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
13- 13 -
TRNG I HC XY DNG N CNG BIN

B MễN CNG NG THY
Bng 12
Cấp tải
trọng khai
thác trên
bến
Tải trọng do thiết bị và phơng tiện vận
tải
Trọng tải do hàng
hoá (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
Cỏc ti trng khỏc.
Ti trng do súng v dũng chy tỏc dng trc tip lờn cc: Do bn cu tu
c xõy dng trong khu nc c m bo v iu kin che chn súng
nờn súng v dũng chy trong khu nc ca cng l khụng ỏng k,mt khỏc
kớch thc ca cc theo hng chn súng l khụng ỏng k do ú cú th b
qua phn tớnh toỏn ti trng súng v dũng chy tỏc dng lờn cc.
CHNG III

PHN B LC NGANG V T HP TI TRNG
I. GII BI TON PHN PHI LC NGANG.
1. Xỏc nh s b chiu di cc tớnh toỏn.
S xỏc nh chiu di cc tớnh toỏn s b.

SVTH : TRN THANH HI MSSV: 4820.53 LP : 53CB1
14- 14 -
1700
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
15- 15 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Ta có chiều dài tính toán của cọc được xác định bằng phương pháp kinh nghiệm
như sau.
l
tt
= l
0
+ η.d
Trong đó: l
o
– Là chiều dài tự do của cọc (là khoảng cách từ trục trung hòa tới mặt
đất)
η − là hệ số kinh nghiệm được lấy trong khoảng từ 5 : 7, ở đây ta chọn
η = 6.
d- là đường kính cọc, d = 0,8 m
Ta có bảng số liệu xác định chiều dài tính toán cọc sơ bộ như sau.

Bảng 13
Hàng cọc l
0
(m) l
tt
(m)
A
15,270 20,07
B
12,450 17,25
C
9,631 14,431
D
6,812 11,612
E
3,993 8,793
F
1.700 6.5
2. Xác định tâm đàn hồi.
Một phân đoạn bến cầu tàu gồm có 10 khung ngang, và 6 khung dọc trong đó
khung dọc có độ cứng lớn hơn khung ngang. Do đó có thể tiến hành giải phân đoạn
cầu tàu bằng bài toán phẳng theo phương ngang. Khung được chọn để giải bài toán
phẳng là khung có ΣH
i,max
.
Sơ đồ giải bài toán phân bố lực ngang lên một phân đoạn bến.

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1

16- 16 -
E
D
C
B
A
1
2
3 4
5
6
7
8 9 10
A'
X
F
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Chọn hệ trục tọa độ ban đầu của phân đoạn bến đặt tại đầu cọc AA’. Tọa độ tâm
đàn hồi được xác định theo các công thức của sức bền vật liệu như sau:
∑
∑
=
iy
i
iy
C
H
xH
x

.

∑
∑
=
ix
i
iy
C
H
yH
y
.
Trong đó:
•


∑
ix
H
;
∑
iy
H
- là tổng các giá trị phản lực do chuyển vị ngang đơn vị của
các cọc trong phân đoạn cầu tàu theo phương x và y.
•
xi,yi - Tọa độ của đầu cọc thứ I đối với gốc tọa độ ban đầu.
•
i

ix
yH .
∑
,
i
iy
xH .
∑
- Mô men tổng cộng của các phản lực ứng với trục y và
trục x.
Các phản lực ngang
ix
H
vµ
iy
H

ở đầu cọc đơn B,C,E,F và G được tính như lực
cắt Q gây ra do các chuyển vị đơn vị theo các công thức của cơ học kết cấu.
xem các cọc đơn được ngàm chặt 2 đầu, tra bảng 6.6/Công trình bến cảng –
trang 208. Ta có:
ix
H
=
iy
H
= Q =
3
12
i

l
EJ
Trong đó:
• E - Modul đàn hồi của tiết diện cọc. Bê tông mác 300 có E=2,9.10
6
(kN/m
2
).

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
17- 17 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
• I – Mô men quán tính của tiết diện cọc, cọc tiết diện tròn có D=0,8
m, có : I =0.02 (m
4
).
• l – Chiều dài tính toán của cọc m. Do cọc của bến cầu tàu được
ngàm vào nền đất có dạng mái nghiêng nên chiều dài tính toán của
các hàng cọc dọc bến là khác nhau.
Kết quả tính toán
ix
H
vµ
iy
H
,
ở đầu cọc được thể hiện ở bảng tính ở phần phụ lục.
Kết quả tính toán
ix

H
∑
=44559.19 (KN)
iy
H
∑
=44559.19 (KN)
iy
.H X
∑
= 0 (KNm)
2
iy
.H X
∑
=23373520.03 (
2
KNm
)
ix
.H Y
∑
=981707,42 (KNm)
2
ix
.H Y
∑
=9190332,73 (
2
KNm

)
Tứ đó ta tính được tọa độ tâm đàn hồi
X
0
iy i
iy
H .X
H
=
∑
∑
=
0
44559,19
=0
Y
0
ix i
ix
H .Y
H
=
∑
∑
=
981707,42
22,03
44559,19
=
(m)

3.
Xác định lực ngang lên đầu cọc.
Sau khi xác định được tâm đàn hồi của phân đoạn bến, ta tiến hành đưa tất cả tải
trọng ngang tác dụng lên 1 phân đoạn bến về tâm đàn hồi.
a.
Phân phối lực neo lên đầu cọc.
Dựa vào kết quả tính toán lực neo tàu ở mục 2f, ta có:

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
18- 18 -
C (0;22,03)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Bảng 14
Trường
hợp
S S
n
S
q
S
v
kN kN kN kN
Đầy hàng 366 297,85 172 125,2
Chưa
hàng
240,9 159,82 92,3 154,9
Nhận xét: Tải trọng neo tàu khi tàu không hàng (S=240,9 kN = 24,1 tấn) nhỏ hơn
tải trọng neo khi tàu đầy hàng (S=366 = 36,6tấn) ,do đó dùng tải trọng neo tàu khi
tàu đầy hàng để phân phối lên các khung ngang.

Xét 3 trường hợp neo tàu sau đây:
Trường hợp 1
Trường hợp 2

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
19- 19 -
C (0;22,03)
C (0;22,03)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Trường hợp 3
Trong 3 trường hợp trên ta thấy trường hợp 3 là nguy hiểm nhất. Do đó ta sẽ chọn
trường hợp 3 để tính toán.
Chuyển lực neo về tâm đàn hồi :
ΣX = 2.S
n
= 2 x 297,85 = 595,7 (kN).
ΣY = -2.S
q
= -2 x 172 = -344 (kN).
M
o
= -2 x (22,03+1,75) x 297,85 – 172 x 5 = -15025,75 (kNm).
Các thành phần chuyển vị :
φ
0
2 2
ix i iy i
M
H .y H .x

=
+
∑ ∑
=
4
15035,75
4,62.10 ( )
23373520.03 9190332,73
rad
−
−
= −
+
Δ
x
=
3
ix
X
595,7
13,37.10
H 44559,19
−
= =
∑
∑
(m) ;

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
20- 20 -

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Δ
y
=
3
iy
Y
344
7,72.10
H 44559,19
−
−
= = −
∑
∑
(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.
+ Xác định tọa độ mới của các cọc: Tọa độ các cọc được thể hiện chi tiết trong bảng
1 phụ lục
Lực ngang phân bố các cọc
BẢNG PHÂN BỐ LỰC NEO TÀU LÊN KHUNG NGANG
VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG X
Bảng 15
BẢNG PHÂN PHỐI LỰC NEO TÀU LÊN KHUNG NGANG

Nhận xét: khung ngang số 10 chịu lực neo lớn nhất, các khung dọc chịu lực neo như
nhau.
b.
Phân phối lực va lên các đầu cọc.

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
21- 21 -
C (0;22,03)
Fq
Fn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
Theo tính toán ở phần tải trọng va tàu, trên mỗi phân đoạn bến ta bố trí
đệm tàu dọc theo tuyến mép bến. Tuy nhiên trường hợp nguy hiểm nhất là khi toàn
bộ năng lượng va tàu chỉ tập trung vào 1 đệm tàu nằm ở vị trí ngoài cùng của phân
đoạn bến (tại đó gây ra mô men lớn nhất đối với tâm đàn hồi C). Do đó ta sẽ đem
trường hợp này để phân phối lực va tàu lên các đầu cọc của phân đoạn bến.
Ta có tải trọng va tàu bao gồm 2 thành phần đã tính được ở trên lá:
•
Thành phần vuông góc với tuyến mép bến : Fq = 610kN
•
Thành phần song song với tuyến mép bến: Fn = 305 kN
Chuyển các thành phần lực va về tâm đàn hồi ta có:
ΣX = F
n
= 305 (kN)
ΣY = F
q
= 610 (kN).

M
o
= -305.(22,03+2.75) + 610.22,5 = 6167.1 (kNm)
+Các chuyển vị thành phần
φ
0
2 2
ix i iy i
M
H .y H .x
=
+
∑ ∑
=
4
6167,1
1,89.10 ( )
23373520,03 9190332,73
rad
−
=
+
Δ
x
=
3
ix
X
305
6,85.10

H 44559.19
−
= =
∑
∑
(m) ;
Δ
y
=
3
iy
Y
610
13,69.10
H 44559.19
−
= =
∑
∑
(m).
+ Lực ngang phân bố các cọc
BẢNG PHÂN BỐ LỰC VA TÀU LÊN KHUNG NGANG
VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG X

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
22- 22 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
BẢNG PHÂN BỐ LỰC VA TÀU LÊN KHUNG NGANG
VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG Y

Nhận xét: khung ngang số 10 chịu lực va lớn nhất.
c.
Phân phối tải trọng tựa tàu lên các đầu cọc.
Tải trọng tàu và bến. xét cho một phân đoạn tựa tàu có dạng phân bố đều trên đoạn
chiều dài tiếp xúc giữa thân bến ở giữa bến thì tải trọng tựa tàu có dạng phân bố đều
trên toàn bộ chiều dài phân đoạn bến đó.
Chuyển các thành phần lực về tâm đàn hồi ta có:
ΣX = F
n
= 0 (kN)
ΣY = q.l
w
= 12.48=576 (kN).
M
o
= 0 (kN.m)
Các thành phần chuyển vị:
φ
0
2 2
ix i ix i
M
H .y H .x
=
+
∑ ∑
= 0 (rad)
Δ
x
=

ix
X
H
∑
∑
= 0 (m) ;
Δ
y
=
3
iy
Y
576
12,93.10
H 44559,19
−
= =
∑
∑
(m).

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
23- 23 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
+Lực ngang phân bố các cọc
BẢNG PHÂN BỐ LỰC TỰA TÀU LÊN CÁC KHUNG NGANG
VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG Y
Nhận xét:khung ngang số 10 chịu lực tựa lớn nhất.
Sau khi phân phối các thành phần lực ngang lên các đầu cọc của phân đoạn bến ta

có tổng hợp kết quả phân phối ở bảng sau.

TỔNG LỰC NGANG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG
VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG X VÀ Y
Kết luận : khung ngang số 10 là khung ngang nguy hiểm nhất.
II.
TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU TÀU.
1.
Sơ đồ các trường hợp tải trọng.
a.
Tải trọng bản thân : Bản + Dầm ngang + Dầm dọc + vòi voi.

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
24- 24 -
Qb=3,9375
Qdn=2,25
Pvv=10
Qdd=9,8
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN
BỘ MÔN CẢNG – ĐƯỜNG THỦY
b. Tải trọng hàng hóa và cần cẩu trục.
31,5 T/m
²
21 T/m
²
15,75 T/m
²
7,88 T/m
²
c. Tải trọng neo tàu.

SVTH : TRẦN THANH HẢI MSSV: 4820.53 LỚP : 53CB1
25- 25 -