THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thay đổi và phát triển hiện nay của đất nước ta, ngành Xây dựng
đã, đang và vẫn sẽ đóng vai trò quan trọng trong công cuộc đổi mới lâu dài này. Để đáp
ứng được nhu cầu của xã hội ngày càng cao chúng ta cần một đội ngũ trẻ các kỹ sư xây
dựng có đủ năng lực, phẩm chất và tinh thần để thay thế cũng như tiếp bước các thế hệ
cha anh đi trước góp phần xây dựng đất nước ngày càng đẹp tươi!
Nói riêng về nhóm ngành Xây dựng Cảng – Biển, Việt Nam có lợi thế khi có
đường bờ biển dài 3.260 km và hệ thống sông lớn lên đến con số 50. Vì vậy để tận dụng
các đặc điểm này góp phần vào phát triển kinh tế là điều vô cùng thuận lợi và dễ dàng
hơn nhiều quốc gia khác, thêm nữa đường thủy đảm nhiệm 3/5 khối lượng luân chuyển
hàng hóa của toàn thế giới. Để tận dụng và phát triển các yếu tố nói trên thì các kỹ sư xây
dựng Cảng – Biển phải là người tiên phong trong quá trình xây dựng các hệ thống Bến
cảng, Bến tàu,... phục vụ cho việc trao đổi hàng hóa với các thương lái trong và ngoài
nước.
Đồ án môn học Công Trình Bến Cảng là một môn học quan trọng của sinh viên
chuyên ngành Cảng – Biển. Nhằm để hỗ trợ, bổ sung kiến thức cần thiết, đánh giá khả
năng học tập cũng như kiến thức tích lũy được của sinh viên trong một chặn đường 3
năm học tập.
Suốt học kì qua, nhóm em đã nhận được sự tận tình chỉ dẫn của bạn bè và các anh
chị khóa trước, thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là sự hướng dẫn, góp ý và giúp đỡ của
GVDH – thầy TS. Vũ Xuân Dũng.
Do kinh nghiệm bản thân và thời gian còn hạn chế nên mặc dù nhóm em đã cố
gắng nhưng cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vậy nhóm em rất mong nhận
được những lời góp ý, bổ sung những gì nhóm em còn thiếu sót để em có thể hoàn thành
tốt hơn và thu thập được những kinh nghiệm quý báu cho tương lai.
Một lần nữa nhóm em xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2019
Nhóm SVTH

LÝ ĐĂNG KHOA
HOÀNG ĐỨC TUẤN ANH

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................1
MỤC LỤC........................................................................................................................ 2
CHƯƠNG I: TỔNG HỢP SỐ LIỆU THIẾT KẾ...........................................................4
1.1

ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:...............................................................................4

1.2

KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN:................................................................................6

1.3

TÀU THIẾT KẾ..................................................................................................6

1.4

TẢI TRỌNG HÀNG HÓA VÀ THIẾT BỊ:.......................................................7

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ BẾN & GIẢ ĐỊNH KẾT CẤU..............................8
2.1

XÁC ĐỊNH CÁC CAO TRÌNH BẾN:...............................................................8

2.1.1

Cao trình mặt bến (CTMB):.......................................................................8

2.1.2

Chiều sâu tính toán: (tính từ MNTTK)......................................................8

2.1.3

Cao trình đáy bến:.......................................................................................9

2.1.4

Chiều cao trước bến:....................................................................................9

2.1.5

Tổng hợp cao độ cơ bản của bến:...............................................................9

2.2

CHIỀU DÀI VÀ CHIỀU RỘNG BẾN:.............................................................9

2.3

GIẢ ĐỊNH LOẠI KẾT CẤU BẾN:...................................................................9

2.4

Tính toán sơ bộ phương án 1: Bến tường cừ...................................................11

2.4.1
2.4.1.1

Áp lực đất chủ động và bị động:...............................................................11
Áp lực thủy tĩnh:.....................................................................................12

2.4.2

Giải bài toán tường cừ theo phương pháp giải đồ:..................................12

2.4.3

Kết luận:.....................................................................................................13

2.5

Tính toán sơ bộ phương án 2: Bến cầu tàu nền cọc........................................13

2.5.1

Lựa chọn cấu kiện ban đầu:......................................................................13

2.5.2

Sức chịu tải của cọc:...................................................................................14

2.5.3

Tổng tải trọng đứng lên một phân đoạn bến:..........................................15

2.5.4

Số lượng cọc cho một phân đoạn bến:......................................................16

2.5.5

Kiểm ổn định mái dốc cho bến cầu tàu:...................................................16

2.5.6

Tính toán chiều dài chịu uốn và chiều dài chịu nén của cọc:..................18

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG....................................................................19
3.1

NHẬN XÉT:......................................................................................................19

3.2

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẾN:............................................................19

3.2.1

Tải trọng bản thân lên một phân đoạn:....................................................19

3.2.2

Tải trọng thiết bị và hàng hóa:..................................................................19

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

3.2.3

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

Các tải trọng do tàu gây ra:.......................................................................19

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHI TIẾT BẾN CẦU TÀU.............................................25
4.1

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN..................................................................................25

4.2

KHAI BÁO TẢI TRỌNG.................................................................................25

4.2.1

Tĩnh tải:......................................................................................................25

4.2.2

Hoạt tải........................................................................................................26

4.3

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NỘI LỰC.................................................................27

4.3.1

Nội lực dầm ngang:....................................................................................27

4.3.2

Nội lực dầm dọc:........................................................................................28

4.3.3

Nội lực dầm cần trục:................................................................................28

4.3.4

Nội lực sàn:.................................................................................................28

4.3.5

Tổng hợp nội lực tính toán:.......................................................................29

4.4

TÍNH TOÁN CỐT THÉP................................................................................29

4.4.1

Đặc trưng vật liệu sử dụng:.......................................................................29

4.4.2

Tính toán cốt thép dầm dọc thường:........................................................30

4.4.3

Tính toàn cốt thép dầm dọc cần trục:.......................................................31

4.4.4

Tính toán cốt thép dầm ngang:.................................................................33

4.4.5

Tính toán cốt thép bản sàn:.......................................................................35

4.5

KIỂM TRA CỌC..............................................................................................37

4.5.1

Kiểm tra momen lớn nhất trong cọc khi cẩu lắp:....................................37

4.5.2

Kiểm tra nội lực cọc:..................................................................................38

4.5.3

Kiểm tra ứng suất cọc:...............................................................................39

4.6

KIỂM TRA LẠI MÁI DỐC BẾN....................................................................39

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

CHƯƠNG I: TỔNG HỢP SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1.1

ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

Giả thiết: khu vực xây dựng bến nằm sâu trong sông, có địa hình không thay đổi dọc
theo bờ (mặt cắt ngang không đổi). Thiết kế theo cao độ Hòn Dấu của Việt Nam.

Hình 1.1: Mặt cắt ngang địa hình xây dựng

Lớp đất
1
2
3
4
5

Cao độ
(m)
-22
-25
-28
-31

Loại đất

Trạng thái

Chiều dày
(m)

w
(g/cm3)

c

(kG/cm2)

 (độ)

Bùn sét
Á sét
Á sét
Cát
Sét

Chảy
Dẻo cứng
Dẻo
Chặt vừa
Nửa cứng

22
3
3
3
-

1.33
1.9
1.99
1.96
1.83

0.05
0.28

0.087
0.033
0.76

2o49'
15o24'
21o26'
28o44'
31o

Bảng 1.1: Tổng hợp địa chất cơ bản

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

STT

LOẠI
ĐẤT

Trạng thái

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

Hệ số
rỗng
tự

nhiên

Độ
bão
hòa

Độ
sệt





G (%)

B

KL thể
tích
tự nhiên

KL thể
tích
khô

Tỷ
trọng

W (%)

w
(g/cm3)

k
(g/cm3)

Độ ẩm
tự nhiên

Góc
nội
ma
sát

Lực dính
đơn vị

Hệ số
nén lún


c
a1-2
2
(độ) (kG/cm ) (cm2/kG)

Mô đun
biến

SPT

dạng
Eo (kG/cm2)

N30

1

Bùn sét 1

Chảy

133.2

1.33

0.57

2.6

3.561

97.3

1.38

2o49'

0.05

0.31

12.6

0

2

Á sét 2

Dẻo cứng

25.81

1.9

1.51

2.71

0.792

88.4

0.38 15o24'

0.28

0.029

60.2

23

3

Á cát 1

Dẻo

17.02

1.99

1.7

2.67

0.571

79.6

0.4

21o26'

0.087

0.013

350.2

37

4

Cát 2

Chặt vừa

17.72

1.96

1.66

2.65

0.596

78.8

-

28o44'

0.033

0.011

114.2

35

5

Sét 2

Nửa cứng

38.8

1.83

1.32

2.7

1.049

99.9

0.17

31o

0.76

0.017

217.8

23

Bảng 1.2: Số liệu địa chất đầy đủ

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

1.2

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN:

Mực nước (m)

vgió (m/s)

vdc (m/s)

Sóng

MNCTK
(p1%)

MNTB

(p50%)

MNTTK
(p99%)

Dọc

Ngan
g

Dọc

Ngan
g

hs

+1.5

+0.4

-1.4

20

20

1.8

0.5

0.0

Bảng 1.3: Tổng hợp số liệu khí tượng thủy văn
Trong đó:
•
•
•
•
1.3

MNCTK: mực nước cao thiết kế.
MNTB: mực nước trung bình.
MNTTK: mực nước thấp thiết kế.
hs: chiều cao sóng (m).

TÀU THIẾT KẾ

Tàu chở hàng khô, loại 10.000 DWT (nhóm 16). Các thông số đặc trưng tính toán
dưới đây tra theo Phụ lục 4 của 22TCN222 – 1995.
Diện tích đón gió (m2)

Các đặc trưng đường thẳng
Chiều dài

Tải
Lượng
chết
dãn
103

nước
T
103T,D DW Lớn
nhấ
t
Lmax

10

3.3

140

Chiề
u cao
mạn

Mớn nước

Dọc tàu Fx

Ngang tàu
Fy

Rỗn
g
To

Đầy
hàn

g

Rỗn
g

Đầy
hàn
g

Rỗn
g

4.8

194
0

2220

440

480

Giữa
2
đườn
g
vuôn
g
góc ,

Lw

Bề
rộn
g
B

Hb

Đầy
hàn
g
T

128

19.2

10

6.8

Bảng 1.4: Thông số đặc trưng tính toán của tàu 10.000 DWT

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611

Chiề
u sâu
tối

thiểu
ở bến
m

7.7


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

1.4

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

TẢI TRỌNG HÀNG HÓA VÀ THIẾT BỊ:
STT

Loại tải trọng

Tải trọng (kN/m2)

1

An toàn trước bến (A)

10

2

Cần trục C25 (CT)

40

3

Đường giao thông (OTO)

20

4

Kho bãi sau bến (SB)

40

Bảng 1.5: Tải trọng tác dụng lên bến

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ BẾN & GIẢ ĐỊNH KẾT CẤU
2.1
XÁC ĐỊNH CÁC CAO TRÌNH BẾN:
2.1.1 Cao trình mặt bến:
Theo TCCS 04 – 2010/CHHVN, căn cứ vào chế độ thủy triều và đường tần suất mực
nước, cao trình mặt bến (CTMB) trong khu nước cảng được che chắn được xác định bằng

tính toán theo điều kiện cần (chính) và điều kiện đủ (kiểm tra):

�CTMB  �MNCTK  a (m)
Trong đó: a  1 �2(m) là độ cao dự trữ cho bảo quản hàng hóa và quá trình bốc xếp.
Đối với công trình bến cảng biển thì �CTMB được xác định theo 2 tiêu chuẩn:
�CTMB  �MNTB( P50% )  2  0.4  2  2.4 ( m)

Tiêu chuẩn thiết kế
Tiêu chuẩn kiểm tra

�CTMB  �MNCTK ( P1% )  1  1.5  1  2.5(m)

Để đảm bảo cả hai trường hợp ta chọn: �CTMB  2.5(m)
2.1.2 Chiều sâu tính toán: (tính từ MNTTK)
Chiều sâu trước bến được xác định theo công thức dưới đây:

H ct  T  z0  z1  z2  z3
H b  H ct  z4

(1)

(2)

Hình 2.1: Cao độ tính toán
ST
T

Cao độ
(m)

1

T

Mớn nước đầy hàng

6.8

2

z0

Dự phòng chạy tàu

0.026 B  0.026 �19.2  0.5

3

z1

Dự phòng do sóng

0.04T  0.04 �6.8  0.272

4
5

z2

Dự phòng về vận tốc

Dự phòng nghiêng

z3

Định nghĩa

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611

Công thức xác định
Đơn vị: m

Ghi chú
Phụ lục 4
22TCN222-95
Bảng 6
22TCN207-92
Bảng 3
22TCN207-92
hs  0

0
Giả thiết

Bảng 5


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

6

z4

7

H ct

lệch trong quá trình
bốc xếp hàng hóa
Dự phòng cho sa bồi
và độ mặn T
Chiều sâu chạy tàu

8

Hb

Cao trình đáy bến

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

vt  5( M / h)  2.6 (m / s)

22TCN207-92
M: hải lý

� z3  0.25

0.4

Theo đề - nhóm 16

H ct  1.2T  1.2 �6.8  8.16

Theo đề

� H b  8.16  0.4  8.56

Chọn:

Theo (1) : H b  8.22

Hb  9

Bảng 2.1: Xác đinh chiều sâu tính toán

2.1.3 Cao trình đáy bến:
Theo 22 TCN 207 – 92, cao trình đáy bến được xác định theo công thức:
�CTDB  �MNTTK  H 0  1.4  9  10.4 (m)

2.1.4 Chiều cao trước bến:
H c  �CTMB  �CTDB  2.5  (10.4)  12.9 (m)

→ Cấp công trình: III - căn cứ theo mục 2.3 Tiêu Chuẩn Ngành 22 TCN 207 – 92.
2.1.5 Tổng hợp cao độ cơ bản của bến:
CTMB (m)

CTĐB (m)

Chiều cao

trước bến

Cấp công trình

Hệ tọa độ

+2.5

-10.4

-10.4

III

Hòn Dấu

Bảng 2.2: Tổng hợp cao độ của bến
2.2

CHIỀU DÀI VÀ CHIỀU RỘNG BẾN:
Kích thước
Chiều dài
Chiều rộng

Công thức

Chọn

Lb  1.1�Lmax  1.1�140  154 ( m)

Lb  160 (m)

Bb  m �H c  2 �12.9  25.8(m)

Bb  28(m)

Bảng 2.3: Tính toán kích thước bến
2.3

GIẢ ĐỊNH LOẠI KẾT CẤU BẾN:

Để có thể đề xuất các phương án hợp lý, cần phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến
việc áp dụng diểu kiểu kết cấu công trình bến:
 Điều kiện tự nhiên nơi xây dựng
 Điều kiện thi công
Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT



1.
2.

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

Điều kiện vật tư
Điều kiện kinh tế

Tính toán sơ bộ phương án 1.
Tính toán sơ bộ phương án 2.
Các thông số địa chất cơ bản của nhóm

Lớp
đất
1
2
3
4
5

Cao độ
đáy
(m)
-22
-25
-28
-31

Loại đất

Trạng thái

Chiều
dày
(m)

Bùn sét
Á sét

Á sét
Cát
Sét

Chảy
Dẻo cứng
Dẻo
Chặt vừa
Nửa cứng

22
3
3
3
-

w
c
3
(g/cm ) (kG/cm2)
1.33
1.9
1.99
1.96
1.83

0.05
0.28
0.087
0.033

0.76


(độ)
2o49'
15o24'
21o26'
28o44'
31o

Bảng 2.4: Tổng hợp địa chất cơ bản
 Vật liệu sử dụng
 Cọc các loại, cừ các loại được sử dụng rộng rãi, phổ biến và đa dạng về chủng
loại, hình dạng.
 Nếu sử dụng bến trọng lực cần chế tạo các chi tiết đặc biệt, khả năng cao phải
nhập từ ngước ngoài.
 Hiện nay hầu hết các nhà thầu thi công đều có hợp đồng với các nhà máy sản xuất
cấu kiện hàng loạt dùng cho cả công trình trên (hoặc những bộ phận đảm nhận của
nhà thầu đó).
 Yêu cầu dành cho nhà sản xuất: uy tín, đáp ứng đúng và chính xác các thông số kỹ
thuật bên thiết kế yêu cầu và tối ưu về phương án vận chuyển cấu kiện đến công
trường.
 Nếu các phương án trên không khả thi thì nên cân nhắc việc xây dựng tạm một
nhà máy sản xuất các cấu kiện.
→ Ưu tiên phương án tường cừ, cầu tàu.
 Phương án thi công.
 Kết cấu bến cầu tàu trên nền cọc và tường cừ là hai phương án mà các nhà thầu thi
công ở Việt Nam có nhiều kinh nghiệm nhất. Vì trong thực tế, đây là hai dạng kết
cấu dễ thi công nhất.
 Kết cấu bến trọng lực đòi hỏi nhiều năng lực như là khả năng thi công dưới nước,

cần các thiết bị chuyên dụng như cần trục nổi sức nâng cực kì lớn để phục vụ
trong công tác hạ các phân đoạn thùng.
 Địa hình & địa chất
 Địa hình
 Không rõ về chiều rộng sông, nhưng dựa vào mặt cắt địa hình khu vực xây dựng
đề bài cho thì dự đoán chiều rộng sông tại nơi xây dựng có thể lên đến 250 –
300m. Chiều sâu tự nhiên sâu nhất là 16m.
Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

 Cao trình đáy bến là -10.4m có hai sự lựa chọn: gần bờ (nạo vét) hoặc xa bờ (cầu
dẫn).
 Địa chất:
Lớp 1, 2 và 3 gồm bùn và á sét (sét pha cát) trạng thái tốt nhất cũng chỉ đạt mức
dẻo cứng. Từ lớp thứ 4 (-31m) trở đi đạt trạng thái chặt. Tổng quan ta có thể thấy
địa chất nơi đây chỉ đạt mức trung bình. Phương án xây dựng bến trên nền cọc với
chiều sâu đóng cọc khá lớn
2.4
Tính toán sơ bộ phương án 1: Bến tường cừ.
2.4.1 Áp lực đất chủ động và bị động:
ÁP LỰC ĐẤT CHỦ ĐỘNG THEO COULOMN
Lớp
1
1'
2

3
4
5

Vị
trí

Cao độ
thực

trên
dưới
trên
dưới
trên
dưới
trên
dưới
trên
dưới
trên
dưới

2.5
0.4
0.4
-22
-22
-25
-25

-28
-28
-31
-31
-32.5

Cao

độ quy
(độ)
ước
0
2.82
2.1
2.82
2.1
2.82
24.5
2.82
24.5
15.4
27.5
15.4
27.5 21.43
30.5 21.43
30.5
28.7
33.5
28.7
33.5

31
35
31

Ka


(kN/m3)

0.906
0.906
0.906
0.906
0.580
0.580
0.465
0.465
0.351
0.351
0.320
0.320

13.3
13.3
13.3
13.3
19
19
19.9
19.9

19.6
19.6
18.3
18.3

 đẩy
q
c
nổi
(kN/m2) (kN/m2)
(kN/m3)
3.3
40
5
3.3
40
5
3.3
78.57
5
3.3
73.25
5
9
149.85
28
9
137.6
28
9.9

176.85
8.7
9.9
164.6
8.7
9.6
206.55
3.3
9.6
194.3
3.3
8.3
235.35
76
8.3
223.1
76

Pa
26.73
61.68
61.68
352.15
314.45
340.42
324.71
346.76
278.53
294.88
185.57

190.44

Bảng 2.5: Áp lực đất chủ động
ÁP LỰC ĐẤT BỊ ĐỘNG THEO COULOMN
Lớp
1
2
3
4
5

Vị
trí

Cao độ
thực

Cao độ
quy ước

trên
dưới
trên
dưới
trên
dưới
trên
dưới
trên
dưới

-10.4
-22
-22
-25
-25
-28
-28
-31
-31
-32.5

0
11.6
11.6
14.6
14.6
17.6
17.6
20.6
20.6
22.1

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


(độ)

Kb

2.82
2.82
15.4
15.4
21.43
21.43
28.7
28.7
31
31

1.103
1.103
1.723
1.723
2.151
2.151
2.848
2.848
3.124
3.124

 đẩy
q
c
nổi
(kN/m2) (kN/m2)
(kN/m3)
3.3

3.3
9
9
9.9
9.9
9.6
9.6
8.3
8.3

0
0
38.28
38.28
65.28
65.28
94.98
94.98
123.78
123.78

0
5
28
28
8.7
8.7
3.3
3.3
76

76

Pp
0.00
52.75
139.47
186.00
165.97
229.86
281.62
363.64
655.35
694.25


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

Bảng 2.5: Áp lực đất bị động

2.4.1.1 Áp lực thủy tĩnh:
Giả sử trường hợp nguy hiểm nhất là chênh cao giữa mực nước trong và ngoài tường
cừ là cao nhất, tương ứng với trường hợp nước bên trong tường đầy ngang CTMB (do
mưa lớn, sự cố đường ống,...) và mực nước ngay lúc đó là mực nước thấp nhất trong thiết
kế.
ÁP LỰC THỦY TĨNH
Ngoài
Trong
Tổng

Cao độ
2.5
0.0
0
-1.4
0.0
-35
336.0
375
39.0

Bảng 2.6: Áp lực thủy tĩnh
2.4.2 Giải bài toán tường cừ theo phương pháp giải đồ:
a.
Biểu đồ áp lực tổng (chủ động + bị động + thủy tĩnh):

Hình 2.2: Mặt cắt ngang địa hình xây dựng

Hình 2.3: Áp lực đất tổng hợp
b.

Xây dựng đa giác lực và đa giác dây:

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

Hình 2.4: Biểu đồ đa giác lực

Hình 2.5: Tình chiều sâu chôn cừ
2.4.3

Kết luận:

Sau khi giải bài toán tường cừ với điều kiện địa chất trên đến chiều dài cừ lên đến
40m vẫn chưa thỏa nên ta dừng lại việc lựa chọn phương án tường cừ và chuyển qua
phương án bến cầu tàu. Vì chiều dài tường cừ trên quá dài và không phù hợp khi so với
thực tiễn thiết kế và thi công.
2.5 Tính toán sơ bộ phương án 2: Bến cầu tàu nền cọc.
2.5.1 Lựa chọn cấu kiện ban đầu:
Cấu kiện
Bản sàn

Thông số
Bề dày: hs = 0.4 m, bt = 25 kN/m3
Diện tích sàn: S = 28 �40 = 1120 m2

Dầm ngang (10 dầm)

Kích thước tiết diện b �h = 1000 �1200 mm

Dầm dọc (4 dầm)

Kích thước tiết diện b �h = 1000 �1200 mm

Dầm dọc cần trục (2 dầm)

Kích thước tiết diện b �h = 1000 �1400 mm

Hệ cọc

Loại cọc

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611

Cọc bê tông cốt thép, ứng suất trước
Bê tông B60 - M800, có Rb=33 Mpa; Rbt=43
Mpa; E=37000 Mpa


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

Kích thước tiết diện
Chiều dài cọc

Mác bê tông B25 – M350

D600, t = 110 mm
35 m gồm 03 đoạn 9m và 01 đoạn 8m.

Cọc ngàm vào dầm
Bố trí bước cọc

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

5 cm
Xem hình vẽ
Rb = 11.5 Mpa; Rbt=15 Mpa; E=30000 Mpa

Bảng 2.6: Thông số cơ bản cấu kiện sử dụng
2.5.2 Sức chịu tải của cọc:
a. Theo chỉ tiêu vật liệu:
Rvl   �( As �Rs  Ab �Rb ) ( kN )

Trong đó:


  0.8 � 

L0 35  12.9

 73.7
r
0.3
- hệ số uốn dọc của cọc, phụ thuộc vào độ mãnh

của cọc.



As 

0.00712
�14  1.76 �104 m 2 ; Rs  280000 kN
4

Ab 

0.62
�  0.283 m2 ; Rb  37000 kN
4

� Rvl  0.8 �(1.76 �10 4 �280000  0.283 �37000)  8416.224 kN �841.6 (T )

b. Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:

Rc ,u  m �(mR �q p �Ap  U ��m f �f i �li )

Trong đó:
 m = 1 – hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất
q p  712.9 (T / m 2 )

– sức chống tính toán của đất dưới mũi cọc, phụ thuộc:
 Độ sâu hạ mũi cọc: 35 – 12.9 = 22.1 m
 Đất dưới mũi cọc: sét – nửa cứng, IL=0.17
 mR, mf – hệ số điều kiện làm việc của đất nền dưới mũi cọc, xung quanh cọc sử
dụng phương pháp đóng, đến lớp thứ 3 và lớp thứ 4 kết hợp khoan dẫn (sức
chống tính toán sẽ giảm đi 50%). mR = 1; mf = 1
 U   �d   �0.6  1.885(m) – chu vi ngoài của tiết diện ngang của cọc


Ap 

 �d 2  �0.62


 0.283( m2 )
4
4
– diện tích chống của cọc trên đất


 li – chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt hông cọc (m)
Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

 fi – sức chống tính toán của lớp đất thứ i của nền lên mặt hông cọc theo TCVN
10304 trang 25
Lớp
1
2
3
4
5

fi
T/m2
0.574
2.7
2.5
4.8

3.5

IL
1.38
0.38
0.4
chặt
0.17

li
m
9
3
3
3
1

�f �l �m
i

i

mf
1
1
0.5
0.5
1

f

f i �li �m f

5.166
8.1
3.75
7.2
3.5
22.55 T/m

Bảng 2.7: Tính toán sức khán hông của cọc
� Rc,u  712.9 �0.283  1.885 �22.55  244.3(T )

� Rtt 

Rc ,u
k



244.3
 174.5(T )
1.4

k - hệ số tin cậy của đất được lấy theo 7.1.12 TCVN 10304 – 2014
So sánh: Rtt  174.5 T  Rvl  841.6 T . Vậy ta sử dụng Rtt  174.5(T ) để đại diện cho cọc bê
tông đã chọn trên.
2.5.3 Tổng tải trọng đứng lên một phân đoạn bến:
a. Bản thân cấu kiện:


Bản sàn dày :

Qsan =b �hs � bt  4 �0.4 �2.5  4(T / 4m)

Trong đó:
b = 4 ( m): khoảng cắt tính toán, tức là với mỗi dãy rộng 4m, tổng cộng có 10
dãy trên 1 phân đoạn.
hs = 0.4 (m): chiều cao bản
bt= 2.5 T/m3: khối lượng riêng bê tông



Q =b �h � bt  1 �(1.2  0.4) �2.5  2 (T / m)
Dầm ngang & dầm dọc: dam
Q =b �h � bt  1�(1.4  0.4) �2.5  2.5(T / m)
Dầm Cần Trục: dam

Cấu kiện

Số lượng

Tổng tải trọng

Bản sàn

40
�28  280 (m 2 )
4

1120 T

Dầm ngang

10 dầm x 28m

560 T

Dầm dọc

4 dầm x 40m

320 T

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

Dầm dọc CT

2 dầm x 40

Tổng trọng lượng cấu kiện

200 T
Gck=2200 T

Bảng 2.8: Tính toán tải trọng đứng lên một phân đoạn
G
 qhh �Lhh �Bhh �nc  4 �40 �20.75 �1.2  3984 (T )
b. Hàng hóa: hang
c. Thiết bị bốc xếp: cần cẩu trục C25: Gtb = 100 T (tra theo TCCS 04 – 2010 - CCHVN).

� �G  Gbt  Ghang  Gtb  2200  3984  100  6284 (T )

2.5.4 Số lượng cọc cho một phân đoạn bến:
Nc 

�G �n  6284 �1.5 �54
Ptt

174.5

Trong đó: n là hệ số đảm bảo sơ bộ cho cả lực ngang tác dụng lên cọc.
Vậy số cọc đã chọn là 60 đã hợp lý.

2.5.5 Kiểm tra ổn định mái dốc sau nạo vét cho bến cầu tàu:
Do địa chất của lớp thứ nhất là đất yếu nên lựa chọn sơ bộ m=5.
Đầu tiên lựa chọn một mái dốc có các thông số tương tự như đã chọn như sau.

Hình 2.6: Mái dốc nạo vét m=5
Áp dụng bài toán Cơ Học Đất kiểm tra ổn định của mái dốc.
3
o
o
Với   3.3(kN / m ),  8 ,  11 , R  71.3

Hệ số an toàn ổn định về trượt được xác định theo công thức W. Fellénuix như sau:
Fs =

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611

�M
�M

ct
gt



c �L  Wi �cos  i �tan 
Wi �sin  i


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

Trong đó:


c  5.5 kN / m 2 : lực dính tại lớp đất đang xét



76
L  R �  71.3 �
 94.6 m
180
: chiều dài cung trượt



Wi  Fi �

: trọng lượng mãnh thứ i
Wi �cos  i

Wi �sin  i

Fi

Wi

60.1

198.5

196.5

27.6

153.8

507.4

502.5

70.6

210.5

694.7

687.9

96.7

282.1

930.9

921.9

129.6

330.0

1088.9

1078.3

151.6

368.1

1214.8

1202.9

169.1

397.8

1312.6

1299.8

182.7

419.7

1385.1

1371.7

192.8

434.4

1433.5

1419.5

199.5

442.4

1459.8

1445.5

203.2

441.7

1457.7

1443.5

202.9

433.7

1431.1

1417.2

199.2

416.6

1374.6

1361.3

191.4

388.6

1282.5

1270.0

178.5

346.6

1143.8

1132.7

159.2

272.7

899.8

891.0

125.3

128.3

423.2

419.1

58.9

18061.4

2538.9

Bảng 2.8: Tính toán ổn định trượt cung tròn
5.5 �94.6  18061.4 �tan11o
� Fs = 
�1.58  1.2
2538.9
Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

Kết luận: với mái dốc m=5 thì khối đất đạt ổn định trượt.
2.5.6 Tính toán chiều dài chịu uốn và chiều dài chịu nén của cọc:
a. Xác định chiều dài chịu uốn của cọc:
Theo TCVN 10304 – 2014, khi tính toán cọc theo độ bền của vật liệu, cọc được xem
như là một ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy một khoảng L u xác định theo
công thức:
Lu  L0   �d
Trong đó:

 L0 – chiều dài cọc từ đáy đài đến mặt đất tính toán.
 d = 0.6 – đường kính ngoài của cọc
   5 �10 - hệ số phụ thuộc vào đất nền, do địa chất yếu nên chọn   10
b. Xác định chiều dài chịu nén của cọc:
Chiều dài chịu nén của cọc được xác định theo công thức:
Lnen  Lo  7 �10 3

EF
P



Lo



E  3.75 �106 T / m 2 - modun đàn hồi của vật liệu cọc.



F  (0.32  0.19 2 ) �  0.169 ( m 2 ) - diện tích mặt cắt ngang của cọc.



P(kN ) - sức chịu tải của cọc theo đất nền.

- chiều dài tự do của cọc.

Kết quả tính toán:
Hàng cọc

Lo



P (kN )

Lu

Lnen

Lu / Ln

A

12.065

10

2443

18.065

30.224

0.60

B

9.905

10

2443

15.905

28.064

0.57

C

7.94

10

2443

13.94

26.099

0.53

D

5.97

10

2443

11.97

24.129

0.50

E

4.2

10

2443

10.2

22.359

0.46

F

2.435

10

2443

8.435

20.594

0.41

Bảng 2.9: Tính toán chiều dài chịu uốn & chịu nén của cọc

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG
3.1 NHẬN XÉT:
Phân tích tải trọng tác dụng lên bến là công đoạn quan trọng nhất trong thiết kế công
trình. Công trình ổn định hay không phụ thuộc vào việc phân tích đúng hay sai tải trọng
tính toán. Tải trọng tác dụng lên công trình bến bao gồm:
 Tải trọng thường xuyên: bản thân cấu kiện bến, thiết bị công nghệ đặt trên bến
 Tải trọng tạm thời lâu dài: máy móc xếp di động, phương tiện vận chuyển ra vào,
áp lực thủy tĩnh do chênh cao nước ngầm
 Tải trọng tác động tạm thời và nhanh: sóng, tàu (neo, va,...), động đất, sóng thần
3.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẾN:
3.2.1 Tải trọng bản thân lên một phân đoạn:
Cấu kiện
Bản sàn

Số lượng

Tổng tải trọng

40
�28  280 (m 2 )
4

1120 T

Dầm ngang
10 dầm x 28m
Dầm dọc
4 dầm x 40m
Dầm dọc CT
2 dầm x 40
Tổng trọng lượng cấu kiện

560 T
320 T
200 T
Gck=2200 T

Bảng 3.1: Tính toán tải trọng đứng lên một phân đoạn
3.2.2 Tải trọng thiết bị và hàng hóa:
a. Hàng hóa:

b. Thiết bị:
Tải trọng dưới bánh xe cần trục phụ thuộc vào mỗi vị trí làm việc, tải trọng lớn nhất

lên một bánh xe trong điều kiện khai thác là 25 T. Cần trục CK25 mỗi chân gồm có 4
bánh xe, chạy trên ray cần trục di chuyển theo phương dọc bến.
3.2.3 Các tải trọng do tàu gây ra:
a. Tải trọng neo tàu:
Tải trọng do neo tàu gồm các thành phần: Tải trọng do gió và tải trọng do dòng chảy.
Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

Tải trọng do neo tàu được tính toán theo 22 TCN 222 – 95 Tải trọng và tác động (do
sóng và do tàu) lên công trình thủy.


Tải trọng neo do gió:

Thành phần lực gió tác động lên tàu theo phương ngang (Wq) và dọc (Wn):
Wq  73.6 �105 �Aq �vq2 �q (kN )
Wn  49 �105 �An �vn2 � n (kN )

Trong đó:
 An, Aq: diện tích cản gió theo phương dọc/ngang.
 vn=vq=20 m/s: vật tốc gió theo phương dọc/ngang



 q  1;  n  0.6

: hệ số phụ thuộc vào kích thước vuông lớn nhất với mặt cản gió,
tra bảng 26 TCN 222-95

Trạng
thái

An

Aq

Đầy

44
0

194
0

q

Rỗng

vi

Tính toán
Wq  73.6 �105 �440 �202 �1  129.5( kN )

1
48

0

n

0.6

20

222
0

Wn  49 �10 5 �1940 �202 �0.6  228.1( kN )
Wq  73.6 �105 �480 �202 �1  141.3( kN )
Wn  49 �10 5 �2220 �20 2 �0.6  261.1( kN )

Bảng 3.2: Tính toán lực tác động do gió
b. Tải trọng neo do dòng chảy:
Thành phần ngang Qw do dòng chảy:

Qw  0.59 �Aq �vq2 ( kN )

N w  0.59 �An �vn (kN )
Thành phần dọc Nw do dòng chảy:
Trong đó :
- Ai : Diện tích chắn nước theo phương ngang
 Khi tàu đầy : Aq = Tđ.L = 6.8 x 140 = 952 m2.
 Khi tàu rỗng : Aq = Tr.L = 4.8 x 140 = 672 m2.
- At : Diện tích chắn nước theo phương dọc
 Khi tàu đầy : An = Tđ.B = 6.8 x 19.2 = 130.6 m2
 Khi tàu rỗng : An = Tr.B = 4.8 x 19.2 = 92.2 m2

- vq : vận tốc dòng chảy theo phương ngang : 0.5 m/s
- vn : vận tốc dòng chảy theo phương dọc : 1.8 m/s
2

Trạng thái

Phương

vq

Đầy

Ngang

0.5

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611

vn

Aq
952

An

Qw

Nw

(kN)

(kN)

140.4


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

Dọc
Ngang

Rỗng



130.
6

1.8
0.5

249.7

627

Dọc

1.8

92.5
92.2

176.3

Bảng 3.3: Tính toán lực tác động do dòng chảy
Tổng hợp tải trọng do neo tàu:

Tải trọng

Đầy (kN)

Rỗng (kN)

Phương ngang

Phương dọc

Phương ngang

Phương dọc

Gió

129.5

228.1

141.3

261.1

Dòng chảy

140.4

249.7

92.9

176.3

Tổng

269.9

477.8

234.2

437.4

Bảng 3.4: Tổng hợp tải trọng do neo tàu
Sv

Qtot
n �sin  �cos 

Sn



Lực tác dụng lên 1 bích neo :

S



S

Sq

Hình 3.1: Lực neo tàu theo các phương
Trong đó:
Tổng các lực tác dụng lên tàu tính toán bao gồm lực gió và lực dòng chảy theo
phương vuông góc với mạn tàu (T).
 Số lượng bích neo chịu lực, phụ thuộc vào chiều dài lớn nhất của tàu, tra bảng 31
22 TCN 222 – 95, chọn 4 bích neo.
 Góc nghiêng của dây neo, tra bảng 32 22 TCN 222-95.


Lực ngang

Số bích neo

Góc dây
neo

Lực dây neo tác dụng lên công trình

Trạng thái
Qtot (kN)
Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611

n

α

β

S (kN)

Sq (kN)

Sn (kN)

Vuông
góc

Song
song

Sv
(kN)
Thẳng

THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

đứng
Đầy hàng

447.8

4

30o

20o

238.3

112

194

81.5

Không hàng

437.4

4

30o

40o

285.5

109.4

189.4

183.5

Bảng 3.5: Tổng hợp tải trọng do neo tàu


Lựa chọn bích neo cho công trình

Chiều dài tàu LOA = 140 m  tối thiểu có 4 bích neo chịu lực.
Khoảng cách tối thiểu giữa các bích neo là ln = 25 m (tra bảng 31, 22 TCN 222 – 95).
Lực kéo dây trong trường hợp tàu không hàng là lớn nhất 285.5 (kN).
 Chọn loại bích neo có khả năng chịu tải là 30T. Chọn bích neo Tee Bollard loại 30T
của nhà sản xuất TRELLEBORG MARINE


c. Tải trọng va tàu:
Động năng va tàu:
Động năng va của tàu khi cập bến được xác định theo công thức:
D �v 2
Eq   �
( kJ )
2

Trong đó:
 Lượng rẽ nước của tàu tính toán (T).
Thành phần vuông góc với mặt trước công trình của tốc độ cập tàu (m/s), tra bảng
29, mục 5.8, 22 TCN 222 – 95.
 Hệ số, tra bảng 30, mục 5.8, 22 TCN 222 – 95.


D (T)

v (m/s)

Ψ

Eq (kJ)

13600

0.13

0.5

57.46

Bảng 3.6: Tính toán động năng va tàu


Lựa chọn đệm va tàu:
Dựa vào lực va tàu Eq = 57.46 kNm, tra theo Bridgestone – Marine Fender
Systems Catalogue:

Chọn đệm va SUC630H – RH có thông số như sau:
 Năng lượng đệm va có thể chịu được: E = 62.5 kNm > Eq.
 Phản lực đệm theo phương ngang: R = 226 kN.
 Biến dạng lớn nhất của đệm: 52.5%.

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611


THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

 Chiều cao đệm: H = 0.63 m.


Lực va tàu:

Lực va tàu theo phương vuông góc với tuyến bến là Fq
Lực va tàu theo phương song song với tuyến bến là Fn
Fn   �Fq

Trong đó:
Hệ số ma sát, phụ thuộc và vật liệu lớp mặt của thiết bị đệm.
(Khi lớp mặt là bê tông hoặc cao su:  = 0,5. Khi lớp mặt là gỗ:  = 0,4).
Để an toàn, theo khuyến cáo của Catalogue, giá trị lực va đã tính cần tăng thêm 10% (do
độ chính xác trong sản xuất, do chất lượng đệm không đồng nhất, do góc va theo phương
đứng của tàu không đúng hoàn toàn như thí nghiệm..).
R: phản lực của đệm va theo phương ngang.
Thành phần vuông góc với mép bến Fq (kN) của lực va khi tàu cập vào công trình:

Fq  R �1.1  226 �1.1  248.6 (kN )

Thành phần song song với mép bến Fn (kN) của lực va khi tàu cập vào công trình:
Fn   �Fq  0.5 �248.6  124.3(kN )



Khoảng cách đệm va tàu:

Khoảng cách đệm tàu lớn nhất L (m), được tính toán theo Shibata Latest Catalogue,
trang 12, mục 7:
L  2 � r 2  (r  h) 2

Trong đó:
 Khoảng cách đệm tàu lớn nhất (m).


Bán kính cong mũi tàu (m).



Chiều cao đệm khi chịu năng lượng va tàu, h = 1 (m).

Hình 3.2: Mô hình va tàu
Đối với tàu chở hàng tổng hợp tải trọng từ 500 DWT ÷ 50 000 DWT:
Chọn cung 10o:
log r  1.055  0.65 �log( DWT )

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611

THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

� L  2 � 35.12  (35.1  1)2  16.6 ( m)
� log r  1.055  0.65 �log(10000)  1.545
� r  35.1
Bố trí đệm va tàu: Bố trí đệm va tàu treo trên bản tựa tại vị trí đầu dầm ngang cứ 3 bước
dầm ngang thì có 1 đệm va tàu. Khoảng cách của đệm va tàu bố trí ngoài thực tế: 4×4 =
16 m < 16.6 m.

d. Tải trọng tựa tàu:
Tải trọng phân bố q (T/m) do tàu đang neo đậu ở bến tựa trên công trình dưới tác động
của gió, dòng chảy và sóng có chiều cao lớn hơn trị số chiều cao cho phép theo bảng 28,
22 TCN 222 – 95 được xác định theo công thức:
Q
q  1.1� tot
ld

Trong đó:


Qtot



Ld  128 m

: Lực ngang do tác động tổng hợp của gió, dòng chảy và sóng.
: Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu và công trình (m).

Trạng thái tàu

Qtot (kN)

Đầy hàng

447.8

Không hàng

437.4

ld (m)

q (kN/m)

128

Bảng 3.7: Tính toán tải trọng tựa tàu

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611

3.5
10,77

THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER 10.000DWT

GVHD: TS. VŨ XUÂN DŨNG

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHI TIẾT BẾN CẦU TÀU

4.1

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN

Sử dụng phần mềm SAP2000 để tính toán nội lực các phần tử trong bến cầu tàu. Mô
hình tính toán bến cầu tàu là mô hình khung không gian với các kết cấu được mô tả như
sau:
 Kết cấu cọc và dầm được mô phỏng bằng những phần tử thanh.
 Kết cấu sàn được mô phỏng bằng phần tử shell (bản ngàm 4 cạnh)
 Liên kết dưới chân cọc là liên kết ngàm.
 Liên kết đầu cọc vào dầm được đặt mặc định (nút cứng).
Mô hình tính toán của bến cầu tàu được thể hiện trong hình vẽ sau:

Hình 4.1: Mô hình tính toán
4.2
KHAI BÁO TẢI TRỌNG
4.2.1 Tĩnh tải:

Hoàng Đức Tuấn Anh – 1610041
Lý Đăng Khoa - 1611611

SAP2000