Bản dịch PIANC Guidelines for the Design of Fenders Systems_2002
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.89 MB, 104 trang )
MỤC LỤC
1.
2.
3.
4.
5.
6.
GIỚI THIỆU .............................................................................................................................................. 3
1.1.
CÁC HẠNG MỤC THAM KHẢO ......................................................................................................... 3
1.2.
PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CÔNG VIỆC............................................................................................. 3
1.3.
TỔNG KẾT ........................................................................................................................................ 3
1.4.
NHÌN NHẬN ..................................................................................................................................... 3
1.5.
ĐỊNH NGHĨA .................................................................................................................................... 3
1.6.
KÝ HIỆU............................................................................................................................................ 4
NGUYÊN LÝ ĐỆM VA................................................................................................................................ 5
2.1.
TẠI SAO SỬ DỤNG ĐỆM VA ............................................................................................................. 5
2.2.
QUI TẮC ĐỆM VA ............................................................................................................................. 6
2.3.
CƠ SỞ THIẾT KẾ ĐỆM ...................................................................................................................... 8
HỆ THỐNG ĐỆM SẴN CÓ ....................................................................................................................... 11
3.1.
GIỚI THIỆU: ................................................................................................................................... 11
3.2.
MÔ TẢ MỘT VÀI HỆ THỐNG ĐỆM: ................................................................................................ 11
THIẾT KẾ ĐỆM CHI TIẾT ......................................................................................................................... 14
4.1.
CƠ SỞ THIẾT KẾ ............................................................................................................................. 14
4.2.
NĂNG LƯỢNG CẬP BẾN- ............................................................................................................... 18
4.3.
ĐỆM NHƯ 1 PHẦN CỦA HỆ THỐNG NEO ...................................................................................... 29
4.5.
MÔ PHỎNG BẰNG MÁY TÍNH ....................................................................................................... 32
4.6.
CHỌN ĐỆM .................................................................................................................................... 39
XEM XÉT TOÀN VÒNG ĐỜI .................................................................................................................... 39
5.1.
GIỚI THIỆU .................................................................................................................................... 39
5.2.
BỀ MẶT .......................................................................................................................................... 40
5.3.
HỆ THỐNG PHỤ TRỢ ĐỆM ............................................................................................................ 40
5.4.
CHẤT LƯỢNG THI CÔNG VÀ ĐẶC TÍNH CHI TIẾT ........................................................................... 40
5.5.
KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ ................................................................................................................... 41
CÁC TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT ................................................................................................................ 42
6.1.
TÀU CONTAINER VÀ SÀ LAN.......................................................................................................... 42
6.2.
TÀU Ô TÔ VÀ TÀU HÀNGTHƯỜNG................................................................................................ 44
6.4.
TÀU TO .......................................................................................................................................... 52
6.6.
TRỤ VA MỀM VÀ DẦM BẾN........................................................................................................... 57
PHỤ LỤC A ..................................................................................................................................................... 62
QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH VÀ BÁO CÁO ............................................................................................................... 62
HIỆU SUẤT CỦA ĐỆM CAO SU ....................................................................................................................... 62
PHỤ LỤC B ..................................................................................................................................................... 72
QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH VÀ BÁO CÁO HIỆU SUẤT CỦA ĐỆM KHÍ ..................................................................... 72
PHỤ LỤC C ..................................................................................................................................................... 83
KÍCH THƯỚC TÀU .......................................................................................................................................... 83
PHỤ LỤC D ..................................................................................................................................................... 90
LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC ĐỆM – CÁC TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU .............................................................. 90
PHỤ LỤC E ..................................................................................................................................................... 99
HƯỚNG DẪN TIÊU CHUẨN VIẾT.................................................................................................................... 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................................. 103
1. GIỚI THIỆU
1.1.
CÁC HẠNG MỤC THAM KHẢO
1.2.
PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CÔNG VIỆC
Phương pháp tiếp cận được chọn cho việc cập nhật Hướng dẫn đệm va 1984 được sử dụng
dựa trên hội đồng các thành viên như 1 phương pháp tiếp cận thiết kế hiện tại và thực hành
thi công cho đệm.
1.3.
TỔNG KẾT
1.4.
NHÌN NHẬN
1.5.
ĐỊNH NGHĨA
Nhằm phục vụ cho tài liệu này, các định nghĩa được áp dụng như sau:
1.5.1. Đệm đàn hồi
Là 1 dạng cao su mà hấp thụ năng lượng cập bến bến bằng lực yêu cầu đến biến dạng đàn
hồi của chúng bằng lực nén, uốn hoặc cắt hoặc 1 tổ hợp của các lực trên.
1.5.2. Đệm khí nén
Các đơn vị bao gồm túi cao su chứa đầy không khí dưới áp suất mà hấp thụ năng lượng cập
bến nhờ việc nén khí trên áp suất bình thường thu được trong túi.
1.5.3. Dung tải đăng ký (GRT)
Tổng dung tích bên trong của tàu được định nghĩa bằng qui tắc của cơ quan đăng ký và đo ở
đơn vị 2.83m3
1.5.4. Trọng tải của tàu (DWT)
Tổng khối lượng hàng hóa, kho chứa, nhiên liệu, phi hành đoàn và dự trữ mà một chiếc tàu
đang phải chịu khi chìm trong thời gian vận chuyển.
CHÚ THÍCH. Mặc dù điều này đại diện cho tải trọng vận chuyển của tàu, nhưng nó không phải
là một biện pháp đo chính xác của tải trọng hàng hoá.
1.5.5. Độ dịch chuyển (ton)
Tổng trọng lượng của tàu và sức chứa của nó
Lưu ý: Bằng với thể tích của nước bị dịch chuyển do tàu nhân với dung trọng của nước
1.5.6. Kích thước tàu
Tàu lớn được đề cập trong tài liệu này gồm các loại sau đây:
Tàu dầu, tổng hợp và chở quặng
-
Quá 200000DWT
Tàu chở khí
-
Công suất vận chuyển quá 125000m3
Tàu container
-
Chiều dài tổng thể vượt 250m
Phà và Ro/Ro
-
Chiều dài tổng thể vượt 90m hoặc 4500
1.5.7. Mực triều thiên văn thấp nhất (LAT)
Mực thấp nhất có thể được dự đoán xảy ra trong điều kiện khí tượng trung bình và dưới bất
cứ kết hợp nào của điều kiện thiên văn.
1.5.8 Mực triều thiên văn cao nhất (HAT)
Mực cao nhất có thể được dự đoán xảy ra trong điều kiện khí tượng trung bình và dưới bất cứ
kết hợp nào của điều kiện thiên văn.
1.6.
KÝ HIỆU
B: Dầm tàu
C: Khoảng hở giữa thân tàu và bề mặt vòm
Cab: Hệ số tương tác bất thường
Cb: Hệ số khối của thân tàu
Ce: Hệ số lệch tâm
Cm; Hệ số khối lượng năng động ảo
Cs: Hệ số mềm
D: Mớn nước của tàu
D: đường kính đệm
E: Năng lượng động năng hiệu quả của tàu cập bến
H: Độ cao phần nén của đệm
K: bán kính độ quay tròn của tàu
L: Chiều dài đệm song song với mặt bến
Lpp: Chiều dài thân tàu giữa vuông góc
Ls: Chiều dài nhỏ nhất của tàu dùng trên bến
LL: Chiều dài lớn nhất của tàu dùng trên bến
M: Khối lượng 95% mức tinh cậy
M: Khối lượng tàu
MD: Chuyển vị của tàu (riêng cho mức độ tin cậy)
R: Phản lực của đệm
R: Khoảng cách điểm tương tác đến tâm của tàu
α: góc cập tàu
γ: góc giữa đường liên kết điểm tương tác với tâm của tàu (R0 và vecto vận tốc của tàu
δ: độ lệch của đệm
∆: độ lệch của đệm
N: Hệ số ma sát
2. NGUYÊN LÝ ĐỆM VA
2.1.
TẠI SAO SỬ DỤNG ĐỆM VA
a. Sử dụng đệm va nhằm giảm thiểu thi công và chi phí vận hành
b. Thay đổi tàu
Tàu ngày càng trở nên đắt tiền trong việc thiết kế và vận hành. Điều này cho thấy rằng
việc sử dụng và vật liệu làm tàu được kinh tế hóa mà không làm mất đi khả năng đi biển,
nhưng lại gia tăng độ nguy hiểm cho cảng.
Chi phí tạm cho tàu trong trường hợp sửa chửa hoặc trong thời gian nghỉ khi tàu không
có khả năng cập bến, đã gia tăng đáng kể.
Diện tích chắn gió của tàu tăng (container và tàu du lịch)
Tàu lớn chở hang hóa nặng hoặc chất nguy hiểm
c. Yêu cầu độ sâu khu nước cho tàu hiện đại dẫn đến việc bảo vệ bến kém, gia tăng năng
lượng tàu cập bến do sóng, gió và dòng chảy. Việc sử dụng hệ thống đệm va được thiết kế
đầy đủ và hiện đại có thể cho phép đặt các cơ sở vật chất của bến ở xung quanh mà không
cần bảo vệ đê chắn sóng.
d. Đệm, thường kết hợp với bố trí neo có thể được sử dụng để giảm dịch chuyển của tàu
trong khi vân hành dỡ hàng.
e. Một yếu tố quan trọng nữa là độ an toàn, điều này không chỉ liên quan đến con người làm
việc trên bến hoặc xung quanh mà còn ngăn chặn hư hỏng bến và tàu, cuối cùng nhưng
không kém quan trọng là bảo vệ môi trường. Hư hỏng tàu và đặc biệt là tàu chứa hàng nguy
hiểm.
2.2.
QUI TẮC ĐỆM VA
Đêm va cơ bản là bề mặt chuyển tiếp giữa tàu và bến. Phục vụ để hấp thụ phần động năng
của tàu mà không làm hư hỏng tàu và kết cấu trước bến. Đối với đệm cao su, thường là
tương đối mềm, đa số năng lượng hấp thụ thông qua độ lệch đàn hồi của đệm. Độ lệch của
bến và/ hoặc thân tàu sẽ góp phần hấp thụ động năng. Mặt khác, khi bến chống lại 1 cọc
đơn thẳng đứng, phần lớn năng lượng sẽ được hấp thụ bằng độ lệch của cọc mềm tương
đối (phần 6.6).
Động năng bằng Độ lệch nhân với phản lực sinh ra và hệ số hiệu quả.
Đối với đệm cao su mối quan hệ này có thể được thể hiện bằng công thức toán học sau, với
giả sử rằng chỉ có đệm cao su hấp thụ động năng
Ef = f * Rm * dm
Với:
Ef: động năng của tàu mà được hấp thụ bởi đệm (kNm)
f: Hệ số đại diện năng lượng hấp thụ hiệu quả của hệ thống đệm (giữa 0 và 1)
Rm: Phản lực tối đa của đệm (Kn)
dm: độ lệch tối đa của đệm (m)
Hệ số f phụ thuộc toàn bộ vào đặc tính của đệm, mối quan hệ giữa độ lệch và phản lực (xem
hình 2.1 và 2.2)
R và Ef sẽ được tính đến trong thiết kế độ lệch của đệm va. Tỉ lệ R/Ef thể hiện rằng phản lực
thấp được tạo ra để hấp thụ năng lượng yêu cầu.
Hình 2.1 Năng lượng hấp thụ
Hình 2.1: vùng gạch chéo thể hiện năng lượng hấp thụ; hệ số f bằng diện tích vùng gạch
chéo chia cho diện tích hình chữ nhật.
Hình 2.2: lực nén. Đường cong 1 thể hiện lực nén của đệm, đường cong 2 đường nén lại
của đệm, diện tích giữa 2 đường cong này là năng lượng tán xạ.
Việc chọn đệm hoặc hệ thống đệm được điều chỉnh theo các giai đoạn sử dụng:
a. Trong quá trình cập bến (tương tác ban đầu giữa tàu và bến)
Quá trình cập bến bao gồm 1 tàu cập vào bến, dưới 1 góc với 1 vận tốc cập bến được định
nghĩa vuông góc với mặt kết cấu. Lực tác động của tàu phải được hấp thụ theo cách không
làm hư hại kết cấu hoặc tàu.
b. Khi tàu được neo
Trong trường hợp tàu được neo dọc theo bến, với sự khác biệt giữa chế độ vận hành và
chế độ an toàn.
Chế độ vận hành là chế độ mà nó có khả năng đứng yên đối với tàu chất hàng và dỡ hàng,
chế độ an toàn là chế độ mà nó có khả năng đứng yên để cho phép tàu cập bến mà không
nguy hiểm cho tàu, bến hoặc đệm.
Trong cả 2 chế độ, đệm nên có khả năng hấp thu năng lượng tạo ra bởi tàu. Năng lượng
được chuyển tiếp 1 phần bởi đệm thông qua biến dạng đàn hồi thành nhiệt và thành phản
lực. Phản lưc tác dụng theo 2 hướng, dẫn đến lực tập trung trên bến và 1 lực lên thân tàu.
Phản lực này đặc biệt quan trọng khi:
Bến nhạy với lực theo phương ngang (kết cấu trên nền cọc)
Tàu được neo và di chuyển do sóng
CƠ SỞ THIẾT KẾ ĐỆM
2.3.
Việc thiết kế hệ thống đệm đáng được quan tâm như thiết kế các yếu tố khác của kết cấu.
Việc chọn hệ thống đệm và loại và loại kết cấu nên tương tác với nhau.
Đệm nên được thiết kế theo cách mà:
Việc cập bến của tàu lên kết cấu bến diễn ra không hư hỏng
Tàu và bến (gồm đệm) không bị hư hỏng khi tàu neo
Giai đoạn vận hành và an toàn được kéo dài nhiều nhất có thể.
Quy trình thiết kế nên tuân theo các bước sau:
Xác định rõ lập trình chức năng
Xác định rõ khía cạnh vận hành
Đánh giá điều kiện công trường
Đánh giá tiêu chí thiết kế
Tính toán năng lượng hấp thụ do đệm (trong quá trình cập bến hoặc khi neo)
Chọn hệ thống đệm thích hợp và loại đệm dựa vào năng lượng và các tiêu chí trên
Xác định phản lực và lực ma sát có liên quan
Kiểm tra lực tương tác lên kết cấu và lên tàu và suy ra đệm được chọn cho bề mặt
kết cấu, khía cạnh xem xét là các ví dụ. Mô hình cập bến, hình quả lê và khoảng cách
đệm được thể hiện 2.3.1 và hình 2.3.2 và 2.3.3.
Qui trình trên có thể phải lặp lại nhiều lần để chọn đệm tối ưu nhất cho trường hợp đặc
trưng. Có nhiều nhãn hiệu đệm và mỗi nhãn hiệu này thường đưa ra vài loại đệm và vài
kích thước tiêu chuẩn cho mỗi loại đệm đó. Người kỹ sư chọn đệm có đặc tính đáp ứng
(hoặc gần) với yêu cầu thiết kế.
Biểu đồ chọn đệm cho thiết kế hệ thống đệm hoặc chọn đệm được thể hiện trong hình
2.3.
Chú ý rằng tiêu chí thiết kế cho cập bến bất thường nên được nêu ra trước khi chọn đệm
thiết kế.
Khuyến cáo rằng chế độ kiểm tra thích hợp được lập để đảm bảo rằng hệ thống đệm
cuối cùng đáp ứng tiêu chí thiết kế.
Phụ lục A&B đưa ra chỉ dẫn về qui trình kiểm tra này.
Tất nhiên, nhà sản xuất đệm nên bố trí chế độ kiểm tra đạt chất lượng để mà các bên có
thể chắc chắn đặc tính vật liệu và thông số của đệm (như trên catalog của nhà sản xuất).
3. HỆ THỐNG ĐỆM SẴN CÓ
3.1.
GIỚI THIỆU:
Chương này mô tả các loại hệ thống đệm thông thường được sử dụng phổ biến và qui tắc và
đặc tính của các loại hệ thống đệm chính trong sử dụng.
3.2.
MÔ TẢ MỘT VÀI HỆ THỐNG ĐỆM:
3.2.1. Tổng quan:
Đệm hàng hải cung cấp 1 bề mặt chuyển tiếp giữa tàu cập bến và kết cấu bến. Vì vậy chức
năng cơ bản của đệm là chuyển năng lượng cập bến của tàu thành phản lực mà cả tàu và bến
có thể duy trì một cách an toàn. Hệ thống đệm được thiết kế được thiết kế đúng phải có khả
năng dừng dịch chuyển từ từ hoặc tàu cập bến mà không hư hại tàu, kết cấu bến hoặc đệm.
Khi tàu được neo an toàn, đệm nên có khả năng bảo vệ tàu và bến khỏi chuyển động do gió,
sóng, dòng chảy, sự thay đổi thủy triều và hoạt động nhập và xuất hàng hóa. Thiết kế đệm
phải tính đến tầm quan trọng của hệ quả, tàu và bến phải chịu trong trường hợp năng lượng
cập bến quá mức.
Hệ thống đệm có thể được phân loại theo phương thức mà chúng hấp thụ hoặc tiên tán động
năng của tàu cập bến.Bảng 3.1 chỉ ra vài loại đệm chính thường được sử dụng. Như ta có thể
thấy từ bảng, hầu hết các hệ thống đệm dựa trên nguyên lý chuyển đổi động năng của tàu
thành thế năng của đệm. Chỉ lực phá hoại mà phân tán động năng thông qua biến dạng đàn
hồi của thép hoặc bê tông giữa bộ đệm và kết cấu bến, không dùng nguyên lý này. Phần thép
gợn sóng thì luôn được sử dụng để liên kết với các phần khác của đệm khác để hấp thụ năng
lượng tương đương như 1 ngòi nổ điện.
Các hệ thống khác có thể tồn tại mà được sử dụng giới hạn hoặc không được chấp nhận một
cách rộng rãi. Cũng có nhiều đệm sẵn có hoặc kết hợp 1 vài loại khác được liệt kê. Không có
1 giải pháp riêng lẻ hoặc đơn giản nào cho tất cả các vấn đề của đệm. Mỗi sự kết hợp của tàu,
kết cấu bến và tình trạng bến đều có các yeu cầu khác nhau. Yếu tố tác động đến sự chọn lựa
đệm là: kích thước tàu, phương pháp hàng hải, vị trí, sự sai khác thủy triều… 1 con tàu cập
ngoài bến sẽ có đòi hỏi các yêu cầu cao hơn là cập trong nơi trú ẩn.
Bảng 3.1 là danh sách các loại kích thước tàu, khả năng hấp thụ năng lượng, phản lực, hệ số
biến dạng tối đa… cho mỗi loại đệm. Tất cả các loại mà chuyển đổi năng lượng do biến dạng
đàn hồi. Nhà sản xuất đệm đã tiến hành nghiên cứu và phát triển, nâng cấp các hệ thống đệm
này để sản xuất các loại đệm mới. Các nhà sản xuất cũng có tên cho các loại đệm khác nhau
hoặc tương tự về hình dạng và đặc trưng sử dụng và bảng 3.2 không cần thiết phải có tên tất
cả mỗi loại đệm cơ bản.
Hình 3.1 Các loại năng lượng hấp thụ biến dạng đàn hồi của đệm cao su
Bảng 3.2 thể hiện rằng các đệm vừa chuyển năng lượng hoặc hấp thụ năng lượng. Có thể
thấy, các kích thước khác nhau của đệm dạng trụ dưới tải trọng bên, hệ số đệm R/Ef biến
thiên từ 25 kN/kNm đến 1.3 kN/kNm.
Bảng 3.2 các hệ số khác nhau của các loại đệm cao su khác nhau
Hình 3.1 minh họa những gì xảy ra khi tàu cập bến. 1 đệm bởi đường kính bên ngoài 1500mm
(OD), 800mm đường kính trong (ID) và 1500mm chiều dài sẽ hấp thụ năng lượng tương tác
330 kNm khoảng 50% biến dạng. Lực đucợ chịu bởi bến sẽ là 900 kN với hệ số đệm R/Ef
900/330=2.7 kNm. Đối với các đệm lớn, được thiết kế cho tàu lớn, có hệ số đệm cao với lực
nén thấp (10% lực nén R/Ef=14 kNm). Đối với các đệm nhỏ, chúng có năng lượng ít-năng
lượng hấp thu có ích nhưng lại có nhiều chức năng bảo vệ bề mặt đệm nhiều. Đường cong
cho thấy rằng hệ số đệm giảm với lực nén tăng, bằng 50% khi nó bằng 2.7 kNm. Vượt ra ngoài
hệ số này tăng với lực nén tăng.
Phải thấy rằng đệm cao su hấp thụ năng lượng vượt độ biến dạng định mức (được xác định
bời nhà sản xuất) nhưng lực mà bến chịu sẽ tăng vượt mức. Điều này do độ biến dạng định
mức của hầu hết đệm cao su bắt đầu chuyển thành phản lực nhiều hơn hấp thụ năng lượng.
Khi đệm hoặc bến có thể chỉ chịu 1 phản lực xác định trước khi fail, kết cấu đệm có thể được
trang bị thiết bị hoặc 1 bộ phận chịu vượt tải để ngăn vượt tải hoặc hư hỏng kết cấu bến. Bộ
phận chịu tải phá hoại có thể được xây dựng trong cả bê tông hoặc thép và được lắp đặt giữa
đệm và kết cấu bến. Để ngăn chặn hư hỏng đệm và kết cấu bến, bộ phận chịu tải phá hoại
được thiết kế để phá phản lực bằng với phải lực của đệm khoảng 55 đến 60% lực nén của
đệm.
Hình 3.1 Hiệu suất đạt được tại các độ nén của đệm chịu tải trọng bên
4. THIẾT KẾ ĐỆM CHI TIẾT
4.1.
CƠ SỞ THIẾT KẾ
Trước khi thiết kế đệm cần tước tính cẩn thận các yêu cầu mà hệ thống đệm cần có.
Các mục sau có thể được tính đến trong qui trình chọn đệm:
-
1 tàu neo có thể tạo 1 lực lớn hơn tàu cầu bến
-
1 tàu nhỏ có thề làm tăng năng lượng cập bến lớn hơn tàu to
-
1 đệm to có thề cho phản lực lớn hơn đệm nhỏ khi hấp thụ cùng 1 năng lượng cập bến
-
1 đệm tương đối to có thề tác động giống như 1 tường rắn lên tàu nhỏ (hiện tưởng nảy ra)
-
Ăn mòn: 1 vấn đề được xác định trong quá trình thiết kế là ăn mòn hệ thống đệm. Anh3
hưởng của sự ăn mòn thành phần théo của đệm được chi tiết hóa và nêu trong mục 4.1.5.
4.1.1. Yêu cầu chức năng:
Dựa vào tình trạng của đệm được áp dụng 1 số hoặc tất cả các yêu cầu chức năng sau đây
có thể được xem xét đến:
-
Chức năng sử dụng của cơ sở vật chất (loại hàng hóc được chất…)
-
Cho phép tàu cập bến an toàn
-
Cho phép tàu neo an toàn
-
Bảo vệ tàu
-
Bảo vệ kết cấu bến
-
Giảm sự dịch chuyển của tàu dưới ảnh hưởng của gió, sóng và dòng chảy
-
Giảm độ dịch chuyển của tàu dưới ảnh hưởng của vận hành chất và dỡ hàng
-
Giảm phản lực do cập và neo của thuyền
Các khía cạnh vận hành sau có thể được xem xét:
-
Qui trình cập bến
-
Tần suất cập bến
-
Giới hạn neo (dưới tác động bất lợi của thời tiết)
-
Giới hạn khai thác (dịch chuyển của tàu maximum dưới tác động bất lợi của thời tiết)
-
Giới hạn tàu có thể sử dụng cơ sở vật chất (kích thước, loại)
-
Khía cạnh đặt biệt của tàu thiết kế (sà lan, tàu dây chuyền..)
-
Chỉ có tàu trống cập bến
-
Độ đứng vững tối đa của bề mặt bến
-
Yêu cầu đặt biệt của kết cấu hoặc phương pháp thi công (đúc sẵn…)
-
Tải lệch tâm của hệ thống đệm
Điều kiện công trường rất qua trọng đối với việc lựa chọn hệ thống đệm và đệm. cùng với các dữ
liệu đầy đủ, việc thiết kế đệm có tối ưu hóa và tiết kiệm chi phí. Giảm chi phí khảo sát công trường
có thể giảm chi phí khảo sát tuy nhiên cũng dẫn đến chi phí bảo trì cao hoặc hư hỏng do thiết kế
không tối ưu. Thu thập đầy đủ dữ liệu công trường là nhiệm vụ của thiết kế.
Dữ liệu thu thập yêu cẩu gồm
-
Gió
-
Sóng (sóng dài, sóng lừng, sóng ngẫu nhiên)
-
Dòng chảy
-
Độ sâu nước
-
Thủy triều
-
Nhiệt độ
-
Tình trạng đóng băng
Tiêu chí thiết kế gồm:
-
Mã và tiêu chuẩn được sử dụng
-
Tàu thiết kế được dùng để tính toán
-
Vận tốc cập bến dưới điều kiện thường và kiểm tra dưới điều kiện bất thường
-
Góc cập bến dưới điều kiện thường và kiểm tra trong điều kiện bất thường
-
Phản lực tối đa (phương ngang và vuông góc)
-
Áp lực thành tàu tối đa
-
Hệ số ma sát
-
Khoảng cách tổi thiểu và tối đa của đệm
-
Hệ số an toàn được sử dụng
-
Xem xét vòng đời
-
Thời kì bảo hành
Tất cả các kim loại chịu ăn mòn trong môi trường biển tốt hơn trên đất liền. Lý do chính
a. Sự tạo thành của pin điện mà không có kim loại của kết cấu tham gia như anot và catot và
giải pháp của muối trong nước biển hoạt động như điện phân. Sự ăn mòn trong môi trường
do oxi hóa. Các kim loại khác có dạng pin điện do đặc tính điện hóa khác nhau của chúng.
Điều này xày ra do ảnh hưởng giữa hàn và kim loại gốc.
b. Hoạt động của vi khuản bao gồm bin điện, 1 hiện tượng gia tăng ăn mòn do vi khuẩn SRB
hoặc thương tự, mà có thể gây ra tỉ lệ ăn mòn cao đã được phát hiện ở hầu hết các cảng
của UK và các đất nước khác. Đây là hình thức tấn công thường xảy ra ở nơi có mực triều
thấp (LAT) và thỉnh thoảng ở nơi có mực nước ăn mòn thấp (ALWC), đôi khi có ở sâu dưới
đáy biển.
Hiện tại, không có phương pháp dự đoán ăn mòn. Thường không kinh tế để duy trì chế độ ăn
mòn cho phép vì điều này có thể làm tăng đến mức độ ăn mòn cực đại hơn là ăn mòn thông
thường.
Đối với việc lắp đặt đệm nên xem xét tạo điều kiện thay thế các yếu tố có ảnh hưởng ăn mòn,
trong trường hợp đệm trên cọc lắp đặt hệ thống chống ăn mòn có ích hoặc bảo vệ vật lý dưới
dạng bê tông hoặc lớp phủ bảo vệ phi hữu cơ.
c. Độ ăn mòn ổn định của sản phẩm ăn mòn, chẳng hạn trong trường hợp kết cấu thép do
sóng hoặc hoạt động mài mòn tàu hoặc đệm nổi chống lại kết cấu phụ trợ hoặc đặc biết là
biến dạng có chu kỳ nếu kết cấu được thiết kế để hấp thụ năng lượng do biến dạng. Độ ăn
mòn trong mục b trên có thể được nâng cao do hoạt động mài mòn.
d. Sự không đầy đủ của phương pháp ngăn chặn hoặc bảo trì của chủ nhân
Nên xem xét ảnh hưởng của ăn mòn trong thiết kế đệm va và phụ trợ. Thép không bảo vệ sẽ
bắt đầu giảm độ dày ngay lập tức sau khi lắp đặt. Sự bắt đầu ăn mòn có thể trễ do lớp sơn
thích hợp, bảo trì hợp lý. Thiết kế nên dựa trên chiều dày thép tại lúc bảo trỉ lần đầu hoặc nếu
có kế hoạch không bảo trì, thì tại lúc hết hạn vòng đời thiết kế.
Tỉ lệ ăn mòn có biến đổi thể theo điều kiện và vị trí của đệm trong vùng thủy triều và có thể
tăng cao trong điều kiện khí hậu nóng hơn. Ảnh hưởng của ăn mòn lên đệm và hệ số an toàn
sẽ dựa trên thép có bị lộ ra cả 2 mặt hay không hay chỉ 1 mặt. Đối với xích và bu lông, đường
kính giảm ảnh hưởng đến diện tích tiết diện với sự hao hụt nhanh chóng của cường độ khi bắt
đầu bị ăn mòn – thường thực hiện thay thế định kì hiệu quả hơn là sử dụng kích thước lớn để
duy trì hệ số an toàn tối thiểu cho vòng đời thiết kế của đệm.
4.1.6. Tấm thép và khung đệm
Tấm thép và khung đệm có tính quyết định đến chất lượng hệ thống đệm. Chúng có thể chịu
kết hợp của tải phân bố, tải thẳng đứng và tải trọng điểm một cách đồng nhất theo loại tàu sử
dụng đệm đó.
Trạng thái giới hạn nên được sử dụng để xác định thi công théo tấm và khung. Lực đầu vào
từ thân tàu, đệm đàn hồi và xích nới nên đucợ xem xét.
Tính toán thiết kế nên xem xét độ uốn cong, lực cắt và nội biến dạng của thép tấm và khung
đệm. Nội biến dạng trong bệ tấm nên được kiểm tra khi kết cấu không phụ trợ đủ có thể bị
hỏng dẫn đến đổ dưới tác dụng của tải thẳng đứng hoặc tại trọng điểm.
Chiều dài khuyến cáo của théo trong tấm đệm là:
Tấm lộ 2 mặt 12mm
Tấm lộ 1 mặt 9-10mm
Bên trong (không lộ ra ngoài) 8mm
4.1.7. Xích
Xích thường được dùng để khống chế hình học động và nâng cao tính năng của hệ thống
đệm. Các loại xích sau thường được sử dụng:
Xích trọng lực dùng để hỗ trợ tấm thép và ngăn cản sự chùng xuống của đệm đàn hồi. Chúng
cũng kháng lực ma sát thẳng đứng nơi mà có sự thay đổi mực thủy triều lớn thay đổi khi mớn
nước của tàu khi chất và dỡ hàng hoặc nơi đê sát biển có thể gây áp lực nặng lên bến
Xích cắt được dùng để giới hạn chuyển vị ngang của khung thép, đặc biệt là tàu được thường
xuyên cập dọc theo bến.
Xích kéo được dùng để ngăn cản lực cắt quá mức lên đệm đàn hồi trong thiết kế conxon và
để đảm bảo hiệu suất sử d tàu chở hàng nặng được thể
hiện đầy đủ bởi DWT, trong khi một tàu vận chuyển hàng hoá nhẹ được GRT thể hiện đầy đủ.
Vì DWT là trọng số biểu thị trọng lượng, trong khi GRT là chỉ số đo khối lượng. Mối quan hệ
giữa loại tàu và sự khác nhau giải thích là:
DWT: Tàu hàng tổng hợp, tàu chở hàng rời, tàu container, tàu chở dầu và tàu Ro / Ro
GRT: Tàu chở khách, tàu chở dầu và khí
Mối quan hệ giữa trọng tải chết và tổng trọng tải đăng ký của từng loại tàu có thể được xem
như sau:
Tàu chở hàng thường
GRT = 0.712 DWT
Tàu chở hàng rời
GRT = 0.538 DWT
Container
GRT = 0.880 DWT
Chở dầu
GRT = 0.553 DWT
Ro/Ro
GRT = 1.217 DWT
Chở khách
GRT = 7.657 DWT
Chờ phà
GRT = 4.490 DWT
Chở khí
GRT = 1.185 DWT
Đối với các mức độ tin cậy khác, cần lưu ý rằng thông báo kỹ thuật của Viện Nghiên cứu cảng
và Cảng, Bộ Giao thông vận tải, Nhật Bản. Số 911 tháng 9 năm 1998, "Kích thước tàu của tàu
thiết kế theo Giới hạn Độ tin cậy" được sử dụng.
Tất cả các phân tích trong Phụ lục C đã được thực hiện bởi Yasuhiro Akakura (Phòng thí
nghiệm Hệ thống, Quy hoạch và Thiết kế Phòng Phân loại, Viện Nghiên cứu Cảng và Cảng,
Bộ Giao thông vận tải, Nhật Bản).
Xin lưu ý rằng giới hạn độ tin cậy 95% trong tài liệu đó nên được sử dụng cẩn thận. Người ta
cho rằng giới hạn từ 50% đến 75% là chính xác và thích hợp hơn so với kích thước cho giới
hạn 95% cho mục đích thiết kế ban đầu (xem Bảng C-1).
Tuy nhiên, để quyết định khối lượng của một chiếc tàu mà không có kích thước thực tế hoặc
số liệu, bảng C-2 đã được đưa ra, như một viện trợ. Cần lưu ý thêm rằng PIANC Working
Group 30 Report, June 1997 "Các kênh tiếp cận. Hướng dẫn thiết kế "cũng chứa một bảng
kích thước tàu điển hình như Phụ lục B trang 72. Đây là một tham khảo hữu ích nhưng không
có nguồn trích dẫn. Nó cho con số cho các tàu lớn hơn nhiều trong mỗi loại tàu.
Độ tin cậy 50%
Độ tin cậy 50%
Độ tin cậy 75%
Độ tin cậy 50, 75, 95%
PHỤ LỤC D
LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC ĐỆM – CÁC TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU
Hai trường hợp nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ biến dạng.
Trường hợp nghiên cứu -1 dành cho tàu trọng tải 30.000 DWT sử dụng yếu tố nhiệt độ (TF)
và hệ số vận tốc (VF).
Trường hợp nghiên cứu-2, nơi tàu cho một tàu 30.000 DWT được chia sẻ với một tàu 3.000
DWT, với hiệu lực của TF và VF hiển thị.
Mỗi trường hợp nghiên cứu sử dụng điều kiện nhiệt độ môi trường nằm trong khoảng từ 10°C
đến 40°C.
1. TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU -1
a. Tiêu chí thiết kế:
Kích thước tàu: tối đa 30.000 DWT;
Loại tàu: Hàng hoá tổng hợp;
Vận tốc cập bến: 0,10 m/s (Vmin).
Xem thêm Bảng 4.2.1;
Độ tin cậy 50% được áp dụng cho vận tốc thiết kế cập bến;
Giới hạn phản lực tối đa được chỉ định: dưới 980 kN;
Phạm vi nhiệt độ môi trường của bến, nơi đệm được lắp đặt được giả định như sau:
Nhiệt độ môi trường
Cao nhất 40°C (Tmax)
Thấp nhất 10°C (Tmin)
Hệ số đối với tác động bất thường: 1.75. Xem Bảng 4.2.5.
Yếu tố cho tác động bất thường: 1.75. Xem Bảng 4.2.5.
b. Tính năng lượng cập bến
i. giãn nước của tàu (MD)
Phụ lục C. Bảng C-3, trọng lượng chết và lượng giãn nước thay thế tương đương được
thể hiện.
Trọng tải của một tàu hàng tổng hợp (30.000 DWT) tức là khối lượng tàu (95% giá trị tin
cậy) M là 45.600 tấn
Đối với các mức độ tin cậy khác, không được chỉ ra trong Bảng C-1, sử dụng các tài liệu
tham khảo được đưa ra trong Phụ lục C.
ii. Hệ số khối ảo (Cm)
Hệ số khối ảo (Cm) được tính theo công thức sau, trong trường hợp này là của Shigeru
Ueda.
Xem Mục 4.2.5.
Cm = 1+ (𝜋/2 Cb) x (d/B)
Trong đó Cb là hệ số khối
[M / (LBD𝜌)] = 0,77
M: Trọng lượng tàu, 50% giá trị tin cậy
D: lượng giãn nước (m) = 10,9 m
B: Độ rộng khuôn (m) = 26,4 m
L: Chiều dài của con tàu (m) = 170 m
𝜌: dung trọng nước biển quy định (1030 N / m3)
Cm = 1 + (𝜋/2 × 0,77) × (10,9 / 26.4) = 1.84
iii) Hệ số lệch tâm (Ce)
Giả sử điểm cập bến 1/4, độ lệch tâm (Ce) là 0,5.
iv) Hệ cấu hình (Cc) và hệ số độ mềm (Cs)
Theo tiêu chuẩn thiết kế, cả hai hệ số sẽ là 1.0.
Cc = 1,0
Cs = 1,0
v) Tính năng lượng cập bến (Ev)
Năng lượng cập bến được tính bằng phương trình động học sau đây.
Ev = 1/2 Mv. V2. Cm. Ce. Cc. Cs. Cab (Hệ số tải không bình thường)
= (45600/2). 0,102. 1,84 . 0,5. 1.0. 1,0 .1,75 = 367,1 kNm
c. Dung sai sản xuất
