Mẫu thiết kế Cảng Sông Nhà Bè

Thiết kế cảng
THIẾT KẾ CẢNG XĂNG DẦU NHÀ BÈ
 Chiều dài bến : a = 213.2 (m)
 Chiều dài sàn công nghệ : 64m
Ta chia chiều sàn thành 2 đoạn, mỗi đoạn dài 32 m, rộng 29(m)
I.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN
I.1 Self-Weight( tải trọng bản thân)
p d = 0.35.24 + 0.1.24= 10.8 kN/m

2

I.2 Overburden load ( tải chất đầy hang)
p s = 20 kN/ m

2

I.3 Cargo- handing vehicle load( tải tác động do xe tải hàng hóa)
P
p m = C (0.25l1 + 0.5l 2 )

I.3.1 Truck( T-250)
100 x 2
2
p m = 2.75(0.25 x 4.8 + 0.5 x 4.5) = 21.08 kN/ m

I.4 Tổ hợp tải trọng phân bố đều tác động lên sàn
Sàn
S1

lx
4.5

ly
4.8

lx/ly
0.9375

Bề dày sàn
0.35

Pd
10.8

Ps
20

Pm
21.08

Pu
-30.9

II.CÁC GIÁ TRỊ ĐẶC TRƯNG CỦA KẾT QUẢ NỘI LỰC
II.1 Nội lực do tải phân bố đều
λ=

l x 4.5
=
= 0.9375
l y 4.8

M x = Xpl x2
M y = YplY2

Trần Thanh Vũ

Page 1


Thiết kế cảng
 Kết quả tính moomen tại các điểm:

lx/ly

lx

Tải trọng
bản thân

Hệ số

ly

X

Y
0.05

0.94 4.50 4.80 1.00
0.94 4.50 4.80 2.00

0.02

0.94 4.50 4.80 3.00

0.05

0.02

Mx

Tải trọng
hàng hóa

My
12.77

0.00

Tải trọng
phương tiện
bốc dỡ hàng
hóa
Mx
My

Mx

My

Tải trọng
sóng

Mx

My

0.00

-23.64

0.00

-24.92

0.00

36.52

4.51

5.13

8.34

9.49

8.79

10.01

12.89

-14.67

11.22

0.00

-20.78

0.00

-21.90

0.00

32.10

0.00

 Kết quả tính lực cắt tại các điểm:
•

lx/l
y

0.94
0.94

lx

S= Qpl min

Tải trọng
bản thân

Tải trọng
hàng hóa

Q

Sx

Sy

Sx

0.47

0.00

22.84

0.00

0.44

21.38

0.00

39.60

Hệ số

ly

4.5
4.80 1.00
0
4.5
4.80 3.00
0

Sy
42.3
0
0.00

Tải trọng
phương tiện
bốc dỡ hàng
hóa
Sx
Sy

Tải trọng sóng
Sx

Sy

0.00

44.58

0.00

-65.35

0.00

0.00

-61.18

0.00

II.2 Trị số dung trong tính toán thiết kế của kết quả nội lực
Các giá trị của kết quả tính toán nội lực:
Momen uốn
Item
Self weight (D)
Overburden load (S)
Trần Thanh Vũ

Mx (KNm/m)
At
support
-11.22

-20.78

At
midspan
4.51
8.34

Lực cắt

My (KNm/m)
At
support
-12.77
-23.64

At
midspan
5.13
9.49

Sx
(KN/m)

Sy
(KN/m)

21.38
39.60

22.84

42.30

Page 2


Thiết kế cảng
Vehicle distributed
-21.90
8.79
-24.92
(Wm1)
Vehicle concentrated
-42.94
42.94
-38.72
(Wm2)
Uplift (Wu)
32.10
-12.89
36.52
Ultimate limit state [performance items 1,2 and 4]
(1) 1.1D+1.2S
-37.27
14.97
-42.41
(2) 1.1D+1.2Wm1
-38.62
15.51
-43.94
(3) 1.1D+1.2Wm2

-63.87
56.49
-60.51
(4) 0.9D+1.0Wu
22.00
-8.84
25.03
Serviceability limit state [performance items 6 and 7]
(1) 1.0D+0.5S
-21.61
8.68
-24.58
(2) 1.0D+0.5Wm1
-22.17
8.90
-25.22
(3) 1.0D+0.5Wm2
-32.69
25.98
-32.13
Fatigue limit state [performance item 9]
(5) 1.0D
-11.22
4.51
-12.77
(5) 1.0Wm2
-42.94
42.94
-38.72

10.01

0.00

44.58

38.72

68.75

68.75

-14.67

-61.18

-65.35

17.03
17.64
52.10
-10.05

71.04
23.52
106.02
-41.94

75.89
78.63

107.63
-44.80

9.87
10.13
24.49

41.18
21.38
55.76

43.99
45.13
57.22

5.13
38.72

21.38
68.75

22.84
68.75

II.3 Tính toán kiểm tra giới hạn cực hạn:
'

Chọn bêtong mác 300: f cd =13.0
Chọn nhóm thép A-II: fyd=280
Chọn thép φ18 thiết kế 3 cây: As=(mm2)

II.3.1 Tính toán kiểm tra khẳ năng chịu uốn:
II.3.1.1 . Tính toán cốt thép:

4γ γ M
An  d − d 2 − b i d
An
Asn = 
2 f yd






γ b (=1.1) hệ số cấu kiện
γ i (=1.0) hệ số kết cấu
An = 1.7bw f cd' = 1.7 x1000 x13 = 22100(mm 2 )
bw (=1000 mm) bề rộng sườn của cấu kiện
f cd'

: độ bền nén thiết kế của bê tông

f yd

: độ bền kéo thiết kế của cốt thép
II.3.1.2 Tính toán sức chịu uốn thiết kế:
Trần Thanh Vũ

Page 3

Thiết kế cảng
As f yd d (1 −
M ud =

pw =

p w f yd
)
1.7 f cd'

γb

As
bw d

γ b = 1.1

II.3.1.3. Kiểm tra khả năng chịu uốn:
γi

Md
≤ 1.0
M ud

II.3.2 Tính toán kiểm tra khả năng chịu cắt:được bỏ qua
II.3.3 Kiểm tra khả năng chọc thủng:
γi

Vd

V pcd ≤ 1.0
Vd

là lực chọc thủng thiết kế,khả năng chống cắt thiết kế

Trong đó

'
β d β p β r f pcd
u pd

V pcd

γb

=

'
f pcd
= 0.20 f cd'

β d = 4 1/ d

β p = 3 100 p w
βr = 1+

1
1 + 0.25

u

d

II.3.4 Chiều cao có hiệu của sàn

Trần Thanh Vũ

Page 4


Thiết kế cảng

II.3.5 Kết quả tính toán kiểm tra khả năng chiệu lực của sàn
II.3.5.1 Kết quả tính toán về uốn
Item
Width bw (mm)
d (mm)
Md (KNm)
f'cd (N/mm2)
fyd
An (mm)
Asn (mm)
Arrangement of
reinforcement
As (mm2)
pw
Mu (KNm)
yi.Md/Mu
Judgement

Trần Thanh Vũ

Parallel to the face line
At support
At midspan
1000
1000
357
273
63.874
56.489
13.000
13.000
280
280
22100
22100
721.363
846.116

Perpendicular to the face line
At support
At midspan
1000
1000
339
253
60.506
52.103
13.000
13.000

280
280
22100
22100
720.588
844.784

19

19

19

19

1416.925
0.004
122.285
0.522
OK

1416.925
0.005
91.989
0.614
OK

1416.925
0.004
115.793

0.523
OK

1416.925
0.006
84.775
0.615
OK

Page 5


Thiết kế cảng
II.3.5.2 Kết quả tính toán chọc thủng
γi


Trong đó

Vd
V pcd ≤ 1.0

Vd là lực chọc thủng thiết kế,khả năng chống cắt thiết kế

'
f pcd
= 0.20 f cd' = 0.2 * 13 = 0.721N / mm 2

d = (273 + 253)/2 =263 mm
β d = 4 1000 / d = 4 1000 / 263 = 1.396

p w = 1416.925 / 1000.260 = 0.0053

β p = 3 100 p w = 3 100.x0.0053 = 0.809

u = (950+450)x2 = 2800 mm
βr = 1+

1
u
1 + 0.25
d

= 1.273

=

u p [(450+230x2)+(950+230x2)]x2=4640 mm
'
β d β p β r f pcd
upd

V pcd

=
Vk=100 kN
Vd=

γb

= 979779.050 ( N ) = 979.779 kN

γ f .Vk = 1.2 x100 = 120kN

γ iVd / V pcd = 120 / 979.779 = 0.122 < 1

II.4 Tính toán kiểm tra theo trạng thái giới hạn về điều kiện làm việc:
II.4.1 Tính toán kiểm ta nứt do moomen uốn:
Bể rộng vết nứt đc tính :
σ

'

w = 1.1k1 k 2 k 3 [ 4c + 0.7(c s − φ )] se + ε csd
 Es

k2 =



15
+ 0.7
f + 20
=1.106(hằng số xế đến sự ảnh hưởng của chất lượng betong đối với bề
'
c

rộng vết nứt)
k3 =
f c'

5(n + 2)
7n + 8 = 1

'
=1.3 x f cd =1.3x13=16.9 N/mm2

Trần Thanh Vũ

Page 6


Thiết kế cảng
n=1 số lớp cốt thép

k1 = 1 hằng số xét đến sự ảnh hưởng của bề mặt cốt thép đến bề rộng vết nứt
Md
σ se =
As jd

j = 1− k / 3

k = 2np w +(np w ) 2 − np w
n = E s / Ec = 200 / 25 = 8

Bảng giới hạn của bề rộng vết nứt
Ăn mòn mạnh
Ăn mòn vừa

0.0035c
0.0050c

Lớp cốt thép phía trên
Lớp cốt thép phía dưới

 Bảng tổng hợp các kết quả tính toán

Width bw (mm)
d (mm)
Md (kN-m)

Parallel to the face
line
At
At
support
midspan
1000
1000
357
273
32.691
25.977

Perpendicular to the
face line
At
At
support
midspan
1000

1000
339
253
32.125
24.486
32125081. 24485939.
6
2
1416.925
1416.925

Md (N-mm)

32691310

25977220

As (mm2)
Arrangement of
reinforcement
pw
k
j
Teta se (N/mm2)
c (mm)
k1
f'c (N/mm2)
k2
n
k3

w (mm)

1416.925

1416.925

19

19

19

19

0.0040
0.222
0.926
69.798
50
1
16.9
1.107
1
1
0.1559

0.0052
0.250
0.917
73.251

70
1
16.9
1.107
1
1
0.2116

0.0042
0.227
0.924
72.363
70
1
16.9
1.107
1
1
0.2098

0.0056
0.258
0.914
74.728
90
1
16.9
1.107
1
1

0.2656

Trần Thanh Vũ

Page 7


Thiết kế cảng
wa (mm)
yi.w/wa
Judgement

0.25
0.624
OK

0.245
0.864
OK

0.35
0.599
OK

0.315
0.843
OK

II.4.2. Tính toán kiểm tra nứt do lực cắt:
Nếu Vd nhỏ hơn 70% sức kháng cắt của beetong Vcd thì việc tính toán kiểm tra bề rộng

vết nứt do lực cắt gây ra có thể bỏ qua.
II.4.3. Sức kháng cắt được tính toán:
Vcd = β d β p β n f vcd bw d / γ b

:sức kháng cắt thiết kế khi k có cốt thép chống cắt

f vcd = 0.23 f cd' = 0.23 16.9 = 0.513

2

( N/ m )

β d = 4 1000 / d

β p = 3 100 pw
β n = 1 + M 0 / M d ( N d' ≥ 0)
'
= 1+2 M 0 / M d ( N d < 0)

N d'

: lực nén dọc trục thiết kế

M d : moomen uốn thiết kế
M 0 : momen uốn cần thiết để khử ứng suất do lực dọc gây ra

Bảng kết quả tính toán nứt do lực cắt:
Parallel to the face line
Perpendicular to the face
(chiều song song bến)

line(chiều vuông góc bến)
At midspan (nhịp)
1000
1000
Width bw (mm)
d(mm)
273
253
Vd (kN )
55.76
57.22
f cd' ( N / mm 2 )

16.9

16.9

0.513

0.513

1416.925

1416.925

pw

0.0052

0.0056

βd

1.384

1.41

βp

0.804

0.824

2

f vcd ( N / mm )

As (mm 2 )

Trần Thanh Vũ

Page 8


Thiết kế cảng
βn

1

1

Vcd (kN )

155.8

150.8

γ iVd / Vcd

0.358

0.379

bw (mm)

OK

OK

II.5 Tính toán kiểm tra theo trạng thái giới hạn mỏi
II.5.1Số lần lặp lại trọng tải:được xác định như sau:
Lượng hàng hóa bốc xếp mỗi năm là 1000 tấn.Tổng chiều dài bến là 240m,tuổi thọ thiết
kế của công trình là 50 năm,tổng hàng hóa bốc xếp là 9810x240x50=117.720.000 kN
Vì sức nâng của forklift là 232 kN nên số lần lặp lại của tải trọng là:
(117720000/232)x0.4=203.000
II.5.2 Tính toán ứng suất:
 Ứng suất kéo của cốt thép:
σ s = nσ c'

1− k

k

 Ứng suất nén của cốt thép:

 d' 
σ s' = nσ c' 1 − 
 kd 
 Ứng suất nén của bê tông:

σ c' =

Md
1
2
'
bd k  k  np w 
d 
d 
1 −  +
 k − ' 1 − ' 
2 3
k 
d  d 

Với :

d' 
 − n p w + p w'
k = n 2 p w − p w' + 2n p w + p w'
d



E
= s
n : tỷ số mô đun đàn hồi Ec

(

)

(

)

E s : moodun đàn hồi của cốt thép =25N/ m 2
Ec : moodun đàn hồi của bê tông
A
pw = s
bw d

Trần Thanh Vũ

Page 9


Thiết kế cảng
p w' =

As'
bw d

As : diện tích cốt thép chịu kéo
As'

: diện tích cốt thép chịu nén

Item
Width bw (mm)
d (mm)
d' (mm)
Arrangement of reinforcement
As (mm2)
As (mm2)
pw
pw2
n
k

Permanent load
At support
At midspan
1000
1000
339
253
163
77
D18
D18
1416.925

1416.925
1416.925
1416.925
0.0042
0.0056
0.0042
0.0056
8
8
0.2548
0.2638

Variable load
At support
At midspan
1000
1000
339
253
163
77
D18
D18
1416.925
1416.925
1416.925
1416.925
0.0042
0.0056
0.0042

0.0056
8
8
0.2548
0.2638

11.22

4.51

38.72

38.72

0.964

0.397

2.9

2.91

σ s ( N / mm 2 )

22.55487598

8.863423806

67.85180534

64.96867324

σ s' ( N / mm 2 )

-6.84

-0.488

σ c' ( N / mm 2 )

Trần Thanh Vũ

Page 10