download

Bộ môn Cảng – Đường thủy Đồ án Cảng biển

SVTH: Phạm Mạnh Linh - MSSV: 736954 1

Lêi nãi ®Çu

Đồ án Công Trình Bến Cảng là một trong những môn học chuyên ngành của sinh viên ngànhcông trình biển. Để hiểu và vận dụng kiến thức của môn học Công Trình Bến Cảng có hiệu quảthì sinh viên buộc phải làm đồ án này. Đồ án Công Trình Bến Cảng là sự vận dụng lý thuyết củaCông Trình Bến dạng cầu tàu. Kết cấu cầu tàu là kết cấu có rất nhiều ưu điểm, hiện nay loại kếtcấu này đang được sử dụng rộng rãi ở rất nhiều nước trên thế giới. Nó thích hợp với điều kiệnđịa chất yếu như ở Việt Nam, đặc biệt nó có kết cấu nhẹ, dễ thi công, chịu tải trọng lớn. Muốnlàm đồ án thành công ngoài việc nắm bắt các lý thuyết quan trọng về bến cầu tàu sinh viên cầnphải nắm vững những quy trình, quy phạm về Công Trình Bến.

Đồ án của em được giao nhiệm vụ thiết kế kết cấu bến cầu tàu cừ trước.Nội dung của đồ án này thể hiện qua 7 chương :

Chương 1 : Số liệu đầu vào ;

Chương 2 : Tính toán các kích thước cơ bản và đề xuất giải pháp kết cấu bến;

Chương 3 : Tính toán tải trọng tác động lên cầu tàu;

Chương 4 : Phân phối lực ngang và tổ hợp tải trọng;

Chương 5 : Phân tích kết cấu bến cầu tàu;

Chương 6 : Tính toán cấu kiện;

Chương 7 : Kết luận và kiến nghị.

Vì trình độ có hạn nên đồ án của em không tránh khỏi những khiếm khuyết , rất mong đượccác thày giúp đỡ và chỉ bảo cho em có thể hoàn thành đồ án được tốt hơn .

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Cảng - Đường thuỷ Trường Đại Học XâyDựng , đặc biệt là thầy hướng dẫn Đồ án PGS.TS.Đỗ Văn Đệ đã nhiệt tình giúp đỡ em hoànthành đồ án này!

Sinh viên thực hiện

Phạm Mạnh Linh



Chương I: Số liệu đầu vào

1. Kết cấu bến:Bến cầu tàu cừ trước.

2. Thông số của tàu:Trọng tải tàu: 5000 DWT;Chiều dài tàu : Lt= 108 (m);Chiều rộng tàu: Bt= 15 (m);Lượng dãn nước: 7200 Tấn;Mớn nước đầy tải: Tđ= 6,5 (m)

3. Số liệu thủy văn:

Mực nước (m) Vgió (m/s) Vdc (m/s)MNCTK MNTTK MNTB Vgdt Vgnt Vdcdt Vcdnt

+4.5 +0.7 +2.6 13 15 2.2 0.5

4. Số liệu địa chất công trình:

Lớp Mô tả lớp đất Chiềudày (m) Độ sệt

(T/m3

)

(độ)

c(T/m2)

1 Bùn sét pha lẫn hữu cơ dẻo chảy 3.8 0.80 1.71 12.0 1.92 Sét pha màu xám ghi dẻo mềm 3.5 0.55 1.85 15.0 2.83 Sét pha dẻo cứng đến nửa cứng 0 0.30 1.92 18.0 3.55

Ghi chú: Lớp đất 1 đước tính từ đỉnh bến xuống dưới qua đáy bến một độ sâu h1.

5. Đặc trưng vật liệu:Bê tông mác M300 có các đặc tính sau:

Cường độ chịu kéo: Rk = 10 (kG/cm2)Cường độ chịu nén: Rn = 135 (kG/cm2)Mô đun đàn hồi: E = 2,9.106 (kG/cm2)

Cốt thép AII có: Ra = R’a = 2800 (kG/cm2)Rad = 2150 (kG/cm2)

6. Tải trọng hàng hóa thiết bị:Cấp tải trọng: Cấp 2, q = 3,0 (T/m2)Thiết bị trên bến: Cần trục bánh lốp, sức nâng 25 T, áp lực chân lớn nhất P = 20 (T), Ô tôH30



Chương II: Tính toán các kích thước cơ bản và đề xuất giải pháp kết cấubến

1. Cao trình mặt bến:Cao trình mặt bến được xác định:CTMB = MNTB + a

a – độ cao dự trữ, ta lấy a = 2 (m)CTMB = 2,6 + 2,0 = 4,6 (m)CTMB = MNCTK + a

a – độ cao dự trữ, ta lấy a = 1 (m)CTMB = 4,5 + 1 = 5,5 (m)

Chọn CTMB = 5,5 (m)

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 đầy hàng theo quy định và các độ sâu dựphòng khác.Ta có công thức xác đinh độ sâu trước bến như sau:

H0 = T + Z0 + Z1 + Z2 + Z3 + Z4 (m)Trong đó:

T – mớn nước khi tàu chở đầy hàng.Z0 – mức nước dự trữ cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hàng hóa lên tàu không

đều và do hàng hóa bị xê dịch.Z1 – độ dự phòng chạy tàu tối thiểu tính với an toàn lái tàu.Z2 – độ dự trữ do sóng.Z3 – độ dự phòng về tốc độ tính tới sự thay đổi mớn nước của tàu khi chạy so với

mớn nước của tàu neo đậu khi nước tĩnh.Z4 – độ dự phòng do sa bồi.

Xác định các độ dự phòng Z0, Z1, Z2, Z3, Z4.Lấy trong tiêu chuẩn 22-TCN-207-92[2]:

Z0 = 0,026.Bt = 0,026.15 = 0,39 (m)Z1 = 0,06.Tđ = 0,06.6,5 = 0,39 (m)Z2 = 0Z3 = 0,15 (m)Z4 = 0,5 (m)

Vậy thay vào công thức trên với các giá trị như trên ta có độ sâu nước trước bến là:H0 = 6,5 + 0,39 + 0,39 + 0 + 0,15 + 0,5 = 7,93 (m)

Lấy H0 = 7,93 (m).



3. Cao trình đáy bến:Cao trình đáy bến được xác định như sau:CTĐB = MNTTK – H0

CTĐB = 0,7 – 7,93 = – 7,23 (m)

4. Chiều cao trước bến:Chiều cao trước bến được xác định như sau:

H = CTMB – CTĐBH = 5,5 + 7,23 = 12,73 (m)

5. Chiều dài tuyến bến:Chiều dài tuyến bến được xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu Lt và khoảng cách dự

phòng d theo công thức sau:Lb = Lt + d

Trong đó d được lấy theo bảng 1-3[2] lấy d = 15 (m)Lb = 108 + 15 = 123 (m)

6. Kết cấu bến:a. Hệ kết cấu bến:

Bến cầu tàu đài mềm trên cọc vuông BTCT kích thước 4040 (cm).b. Phân đoạn bến:

Với chiều dài bến là Lb = 124 (m)Ta chia bến thành 4 phân đoạn, mỗi phân đoạn dài 31 m.Giữa các phân đoạn bố trí các khe lún có bề rộng 2 cm.

c. Kích thước cọc, bản:Cọc:Chọn cọc vuông BTCT M300# kích thước 4040 (cm), đóng thẳng đứng, bố trí mặt

bằng cọc được thể hiện chi tiết trong bản vẽ.Chọn bước cọc theo phương ngang : 4 (m)Chọn bước cọc theo phương dọc : 4 (m)Tường cừ trước: ThépKết cấu đài bến là hệ dầm bản BTCT dày 30 (cm) được thi công đổ tại chỗ bằngBT mác 300.Dầm ngang: b x h= 60 x 90 (cm)Dầm dọc: b x h= 60 x 90 (cm)



Chương III: Tính toán tải trọng tác động lên cầu tàu

1. Tải trọng do gió:Theo 22 TCN 222-95:- Thành phần lực dọc: Wdọc = 49.10-5.Adọc.V2

dọc.dọc

- Thành phần lực ngang: Wngang = 73,6.10-5.Angang.V2ngang.ngang

Trong đó:

Vdọc= 13 (m/s)

Vngang= 15 (m/s)

Angang , Adọc – Diện tích cản gió theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.

Vngang , Vdọc – Vận tốc gió theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.

ngang , dọc– Hệ số lấy theo bảng 26 (22 TCN 222-1995)

dọc = 1,0 ngang = 0,65

Trường hợp Angang , m2 Adọc , m2 Wdọc , T Wngang , TĐầy hàng 760 240 1,29 8,18

Không hàng 1280 320 1,72 13,78

2. Tải trọng do dòng chảy:Theo 22 TCN 222-95:- Thành phần lực dọc: N = 0,59.Adọc.V2

dọc

- Thành phần lực ngang: Q = 0,59.Angang.V2ngang

Trong đó:

Vdọc = 2,2 (m/s)

Vngang = 0,5 (m/s)

Angang , Adọc – Diện tích chắn nước theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.

Angang = T.Lt

Lt – Chiều dài tàu.

T – Mớn nước của tàu.



Adọc = T.Bt

Bt – Bề rộng tàu.

Trường hợp Angang , m2 Adọc , m2 N, T Q, TĐầy hàng 702 97,5 27,84 10,35

Không hàng 259,2 36 10,28 3,8

3. Tải trọng tựa tàu:

Tải trọng phân bố q do tàu đang neo đậu ở bến tựa lên côn trình dươi tác dụng củagió, dòng chảy được xác định theo công thức sau:

ngangtot

d d

W QQq 1,1. 1,1.

L L

Ld – Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu với công trìnhLd = 42 (m)Lk = 25 (m)

Trường hợp Qtot , T/m q, T/mĐầy hàng 19,15 0,456

Không hàng 17,58 0,703

4. Tải trọng va tàu:

Động năng của tàu được xác định theo công thức sau:

2

qD.VE .

2

Trong đó:

D – Lượng rẽ nước của tàu D = 7200 (T)V – Thành phần vuông góc với mép bến của tốc độ tàu lấy theo bảng 29

V = 0.14 (m/s)

- Hệ số lấy theo bảng 30 (22 TCN 222-95) với bến liền bờ trên nền cọc có máidốc dưới gầm bến. Khi tàu đầy hàng = 0,5, khi tàu không hàng lấy giảm đi 15%, = 0,4675

Trường hợp D (T) V (m/s) Eq (kJ)Đầy hàng 7200 0,14 0,55 35,28

Không hàng 7200 0,14 0,4675 32,98



Ta thấy Eq khi tàu đầy hàng > Eq khi tàu chưa hàng.Vậy ta dùng giá trị Eq khi tàu đầy hàng để tính toán.

Chọn loại đệm tàu V 800H L = 2,5 m:

Hình dạng: Cao su hình thang rỗngKích thước: Cao 0,8 m, dài 2,5 mTrị số biến dạng: 360 mmDung năng biến dạng: 40 kJPhản lực: 14,5 TPhương pháp treo: Liên kết cứng

Từ kết quả tính toán Eq = 35,28 kJ

Tra được Fq = 18 T.

Thành phần song song với mép bến Fn của lực va tàu khi cập vào công trình xác địnhtheo công thức:

Fn = .Fq

Trong đó: - Hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu lớp mặt của thiết bị đệm tàu.Lấy = 0,5 với bề mặt cao su hoặc bê tông.

Do vậy thành phần song song với mép bến do lực va gây nên là:

Fn = 0,5.18 = 9 (T)

5. Tải trọng neo tàu:

Tải trọng tác dụng lên công trình do lực kéo của dây neo.

Lực neo tác dụng lên một bích neo được xác định theo công thức sau:

totQS

n.sin .cos

Trong đó:

n – Số lượng bích neo chịu lực, theo bảng 31 TCN 222- 95 với Lt=108< 150 chọnn = 4., - Góc nghiêng của dây neo được lấy theo bảng 32:Qt = Wngang + Q - Tải trọng ngang do gió, dòng chảy tác động lên tàu.



Sơ đồ tính toán lực neo

Ta xét bích neo đặt tại mép bến.

Lực tác dụng lên công trình theo 2 phương: phương vuông góc và song song với mépbến, được xác định theo công thức sau:

totq

QS

n

nS S.cos .cos

vS S.sin

Trường hợp n Qtot , T S, T Sn , T Sq , T Sv , TĐầy hàng 30 20 4 19,15 9,86 8,02 4,63 3,37

Không hàng 30 40 17,58 11,48 7,62 4,4 7,38

Từ bảng tải trọng trên ta xác định được các đặc điểm cấu tạo của bích neo theo tiêuchuẩn. Chọn loại bích neo R15.

6. Tải trọng thiết bị và hàng hóa bốc xếp trên cảng:Cấp tải trọng: Cấp 2, q = 3,0 (T/m2)Thiết bị trên bến: Cần trục bánh lốp, sức nâng 25 T, áp lực chân lớn nhất P = 20 (T),Ô tô H30.

Cấp tải trọngkhai tháctrên bến

Tải trọng do thiết bị và phương tiệnvận tải

Trọng tải do hàng hóa(KN/m2)

Ô tô q1 q2 q3

II H -30 30 40 60

Theo chiều rộng bến tải trọng được phân bố các vùng như hình vẽ:

Sv

S

Sq

Sn



Tính toán với một dải bề rộng bến ta có:q1= 30.4= 120 KN/m= 12 (T/m2)q2= 40.4= 160 KN/m= 16 (T/m2)q3= 60.4= 240 KN/m= 24 (T/m2)

7. Tải trọng bản thân:Bao gồm trọng lượng của bản, lớp đất lấp và lớp phủ. Để tính toán ta cắt một dảibản vuông góc với mép bến, có chiều rộng bằng khoảng cách giữa hai hàng cọc. Tải trọng bản thân của bản:

qbản=b.h.bTrong đó:qbản: Tải trọng bản thân do bản tác dụngb: khoảng cắt để tính toán (b=4)h: chiều cao bảnbt: khối lượng riêng của bê tông qbản= (4- 0,6).0,3.2,5= 2,55 (T/m)

Tải trọng bản thân do dầm ngang:qdầm ngang= a.t. bt

Trong đó:qdầm ngang: tải trọng bản thân do dầm nganga: Bề rộng dầm ngangt: khoảng cách từ mép dưới dầm ngang đến mép dưới bản, hay bằng chiều caodầm ngang trừ đi chiều cao bản.

qdầm ngang= 0,6.(0.9-0,3).2,5= 0,9 (T/m) Tải trọng bản thân do dầm dọc:

Tải trọng bản thân do dầm dọc được quy về thành tải trọng tập trung tại các đầucọc và được xác định như sau:

Pdầm dọc= (b- a).a.t. bt

Pdầm dọc = (4- 0,6).0,6.(0.9-0.3).2,5= 3,06 (T)

8. Các tổ hợp tải trọng:

q1q2

q3

0.5q1

A B C D



Các tổ hợp cơ bản để tính toán nội lực cấu kiện như sau: Tổ hợp cơ bản:

Bao gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời tác động dài hạn, tải trọngtạm thời tác động ngắn hạn.Tổ hợp tải trọng Bản thân Hàng hóa Neo Va Tựa

TH1 x x xTH2 x x xTH3 x x x

Hệ số độ tin cậy của tải trọng:Trọng lượng riêng của cấu kiện tàu: 1,05Tải trọng do phương tiện bốc xếp: 1,2Tải trọng do hàng hóa: 1,3Tải trọng do tàu: 1,2

9. Xác định áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động lên tường cừ: Xác định áp lực đất chủ động:

Do sau cừ có hàng cọc đứng nên biểu đồ áp lực đất chủ động lên cừ trước sẽgiảm đáng kể trong phạm vi:

1y y l cotan(45 )2

Trong đó:

l – Khoảng cách từ cừ đến màng chắn đất của hàng cọc. - Góc ma sát trong của lớp đất đổ sau cừ.

Và cường độ áp lực đất tính như bình thường, đoạn dưới là một hằng số.

Xác định màng chắn đất của hàng cọc:Màng chắn đất được thể hiện trên hình vẽ.

Xác định hệ số áp lực đất chủ động:

30°30°60°

4000400040004000

1150

3450



2 2a

30 1tan (45 ) tan (45 )2 2 3

Áp lực đất chủ động tính theo công thức sau:

i a i i i 1 ac ii 1

( .h ) .c

Trong đó:

i - Trọng lượng riêng của lớp đất phân tố.hi – Chiều dày lớp đất phân tố.c – Lực dính của lớp đất phân tố.ac – Hệ số thành phần ngang của áp lực chủ động do lực dính (tra bảng).

Xác định các tung độ áp lực chủ động:Với lớp sau cừ là cát nên giá trị các hệ số như sau:

= 30 = 1,85 (T/m3)c = 0 (T/m2)

0 = 0 (T/m)

A = 1,8 (T/m)

Xác định áp lực đất bị động:

Áp lực đất bị động được tính từ cao trình đáy bến xuống các lớp đất.

Xác định hệ số áp lực đất bị động:

2 ipi tan (45 )

2

Lớp Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3i 12 15 18pi 1.53 1.70 1.89

Áp lực đất bị động tính theo công thức sau:

i pi i i 0 pci ii 1

( .h q ) .c

ipci tan(45 )

2



Lớp Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3i 12 15 18pci 1.23 1.30 1.38

Kết quả thể hiện trong bảng sau:

STT Caotrình

hi

(m)i

(T/m3)q0

(T/m)pi pci ci (T/m2) i (T/m2)

1 -7,23 0 1,9 0 1,53 1,23 1,71 02 -11,03 3,8 1,9 0 1,53 1,23 1,71 13,152 -11,03 0 2,8 0 1,7 1,30 1,85 20,53 -14,53 3,5 2,8 0 1,7 1,30 1,85 31,343 -14,53 0 3,55 0 1,89 1,38 1,92 39,794 -15,53 1 3,55 0 1,89 1,38 1,92 41,53

Xác định lực tập trung:

Bảng tính các giá trị lực tập trung Pi:

Điểm Đáy nhỏ(m)

Đáy lớn(m)

Đường cao(m)

Lực tập trung(T)

1 0 0.6 0.9 0.272 0.6 1.2 1 0.9

+5,5m

+2,6m

-7,23m

-11,03m

-14,53m

Lớp 1

Lớp 2

Lớp 3

1,8 T/m

13,15 T/m20,5 T/m

31,34 T/m39,79 T/m

41,53 T/m

-15,53m

Áp lực chủ động Áp lực bị động



3 1.2 1.8 1 1.54 1.8 1.8 1 1.85 1.8 1.8 1 1.86 1.8 1.8 1 1.87 1.8 1.8 1 1.88 1.8 1.8 1 1.89 1.8 1.8 1 1.8

10 1.8 1.8 1 1.89 1.8 1.8 1 1.8

10 1.8 1.8 1 1.811 0 1.8 1.35 1.21512 0 3.46 1 1.7313 3.46 6.92 1 5.1914 6.92 10.38 1 8.6515 10.38 20.93 1 15.65516 20.93 24.03 1 22.4817 24.03 27.12 1 25.57518 27.12 38.37 1 32.74519 38.37 40.11 1 39.2420 40.11 41.85 1 40.9821 41.85 43.47 1 42.66

10. Tính toán chiều sâu chôn cừ:

Đa giác lực và đa giác dây thể hiện trong bản vẽ:



1343

1360

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

+5,5m

+2,6m

-7,23m

-11,03m

0,270,91,5

1,8

1,73

5,19

8,6515,655

22,48

25.575

1,215

-12,26m

1,8

1,8

1,8

1,8

1,8

1,8

1,8

1,8

1,8

Bằng phương pháp đồ giải ta xác định được các đại lượng sau:

t0 = 12,26 (m)

Ep’= 63,71 (T)

Ra= 11,67 (T/m)

Gia số độ sâu của tường mặt

Vậy tp = 12,26 + 2,1 = 14,36 (m)

11. Tính toán nội lực cừ:

Chọn cừ Larssen IV có momen kháng uốn tiết diện :W=2200(cm3)Với các thông số kỹ thuật sau:Chiều cao: h=180 (mm)Chiều rộng b=400 (mm)Momen kháng cho cừ: Wx=880 (cm3)

Tính nội lực mômen uốn:Giá trị mômen ở nhịp trong một cấu kiện tường mặt được xác định theo côngthức:

ptc tc

p i i pc a i i ac

E 't 2,1(m)

2 h c h c



tt max c kM M .m M b

Trong đó:Mmax – mômen uốn lớn nhất ở nhịp tường mặt do tính toán đồ giải:Mmax = ymax = 10.1,343 = 13,43 (Tm) - Khoảng cách cực trong đa giác lực.y1 – Khoảng cách lớn nhất ở nhịp đa giác dây.mc – Hệ số xét đến sự phân bố lại áp lực đất lên tường cừ.Theo 22 TCN 207-92 lấy mc = 0,85Mk – Gia số mômen uốn trong tường mặt do lực tựa tàu và lực va tàu

khi cập bến. Tính cho mặt cắt ở cao trình có tung độ lớn nhất của đa giác dây.Lấy Mk = 0.b – Bề rộng cừ.b = 0,4 m. - Khoảng hở của cấu kiện.Cừ thép nên ta có = 0.

Mtt = (13,43.0,85+0)(0,4+0)= 4,6 (Tm) Kiểm tra điều kiện quay của tường quanh điểm ngàm với bản:

c d q gn

mn .n.m .M .Mk

12. Xác định sức chịu tải của cọc Xác định sức chịu tải của cọc theo nền đất

Sức chịu tải giới hạn : Pg = F . +U.∑hi.iTrong đó:

F: Tiết diện cọc, F = 0,16 m2

: Ứng suất mũi cọc, = 450 T/m2

U : Chu vi cọc, U = 4.0,4 = 1,6 mi: Ma sát giữa cọc và đất của lớp thứ i.h1= 3,8 m đất yếuh2= 3,5m 2 = 2,3 T/m2

h3= 17,7m 3 = 6,8 T/m2

hi : Chiều sâu của lớp đất thứ i. Pg =0,16.450+1,6.(3,5.2,3+17,7.6,8) Pg = 277,5 (T)

Trong thực tế khung của cầu tàu bao giờ cũng có cọc chịu nén và cọc chịu kéophải xác định sức chịu tải cho phép riêng biệt cho cọc chịu kéo và cọc chịu nén.

Đối với cọc chịu nén:[Pn] = Pg /Ƞ= 277,5/1.6=173,4 (T)

Xác định sức chịu tải theo vật liệu làm cọc



Ta có công thức xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc như sau:Pvl = m.(Rbt.Fbt + RaFa)

Trong đó:

Rbt – Cường độ chịu nén tính toán của bê tông.

Fbt – Diện tích làm việc của bê tông.

Ra – Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép.

Fa – Diện tích làm việc của cốt thép.

mb – Hệ số điều kiện làm việc, lấy m = 1.

Cọc làm bằng bê tông mác 300# có: Rn = 130 (KG/cm2), cốt thép A-II có Ra = 2800(KG/cm2).

Cọc có kích thước 40x40 (cm) đặt 9 thanh thép 18 có:

Fa = 22,9 cm2

Fb = 40x40 – 22,9 = 1577,1 (cm2).

Ta có : Pvl = 1.(130.1577.1+ 2800.22.9) = 269,14 (T ).

→ Pvl = 269,14 (T)



Chương IV: Phân phối lực ngang và tổ hợp tải trọng

1. Xác định chiều dài cọc:

Chiều dài tính toán của cọc là khoảng cách từ đầu tự do của cọc đến điểm ngàm củacọc trong đất (nơi có mô men Mmax và mọi chuyển vị bằng không).

Sơ đồ tính toán chiều dài cọc:

Chiều dài tính toán của cọc:

l = l0 +.d

Trong đó:

l0-Chiềudài tự do của cọc (là khoảng cách từ trục trung hoà của dầm tới mặt đất)được xác định dựa vào mặt cắt địa chất, cao độ đặt bến và khoảng cách giữa mỗihàng cọc. - Hệ số kinh nghiệm được lấy trong khoảng từ (5 7), trong đồ án này ta chọn

= 6.d - Đường kính cọc, d =0,4 m

Ta có bảng số liệu tính toán chiều dài cọc dưới bảng sau:

Cọc lo (m) ltt (m)A 11,53 13,93

B1 10,32 12,72



2. Giải bài toán phân bố lực ngang:

Mục đích của bài toán phân bố lực ngang là đưa bài toán không gian về bài toánphẳng theo 2 chiều ngang và dọc của phân đoạn cầu tàu.

Để phân bố lực ngang lên 1 khung ngang hoặc khung dọc của cầu tàu ta dựa vàophương pháp tâm đàn hồi với giả thiết đài tuyệt đối cứng EJ =

Bến có chiều dài 123 m; rộng 24 m chia làm 4 phân đoạn,3 phân đoạn dài 31 m và 1phân đoạn dài 30 m. Ta sẽ tính toán cụ thể cho phân đoạn 1 có chiều dài 31 m.

Xác định tâm đàn hồi:Toạ độ tâm đàn hồi C (xC , yC) được xác định theo công thức:

iiyc

iy

H .xx

H

iixc

ix

H .yy

H

Trong đó:

ixH , iyH - tổng phản lực do chuyển vị ngang đơn vị của các cọc theo

phương x và phương y.Xi , yi – tọa độ đầu cọc thứ i đối với gốc tọa độ ban đầu.

iiyH .x , iix

H .y - mô men tổng cộng của các phản lực ứng với trục c và

trục y. Với giả thiết cọc đều ngàm chặt trong đất và ở đầu cọc thì phản lực ngangHix và Hiy của cọc đơn được xác định như lực cắt Q gây ra do các chuyển vị đơn vịtheo các công thức của cơ học kết cấu:

ix iy 3i

12EIH H Ql

a. Mô men quán tính của cọc:4 4d 0,4I 0,00213

12 12 (m4)

b. Cọc bê tông cốt thép mác #300 có:

B2 9,108 11,508C 7,731 10,131D 5,735 8,135E 3,74 6,145F 1,744 4,144



E = 2,1.106 (T/m2)

EI = 4479,3 (T/m3)

Lập bảng tính:

Hàngcọc Trục x y lo ltt Hix Hiy Hix.y Hiy.x Hix.y^2 Hiy.x^2

1 0 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 0 0 02 4 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 79.54228 0 318.16913 8 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 159.0846 0 1272.676

A 4 12 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 238.6268 0 2863.5225 16 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 318.1691 0 5090.7066 20 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 397.7114 0 7954.2287 24 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 477.2537 0 11454.098 28 0 11.53 13.93 19.88557 19.88557 0 556.796 0 15590.29


1 0 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 0 564.3023 02 4 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 4011.821 564.3023 16047.283 8 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 8023.641 564.3023 64189.13

B2 4 12 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 12035.46 564.3023 144425.55 16 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 16047.28 564.3023 256756.56 20 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 20059.1 564.3023 401182.17 24 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 24070.92 564.3023 577702.28 28 4 9.108 11.508 35.268894 1002.955 141.07557 28082.74 564.3023 786316.8


1 0 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 0 417.87852 02 4 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 3589.744 417.87852 14358.973 8 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 7179.487 417.87852 57435.9

B1 4 12 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 10769.23 417.87852 129230.85 16 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 14358.97 417.87852 229743.66 20 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 17948.72 417.87852 358974.47 24 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 21538.46 417.87852 516923.18 28 4 10.32 12.72 26.117407 897.4359 104.46963 25128.21 417.87852 703589.7




1 0 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 0 3308.3727 02 4 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 206.7733 3308.3727 827.09323 8 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 413.5466 3308.3727 3308.373

C 4 12 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 620.3199 3308.3727 7443.8395 16 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 827.0932 3308.3727 13233.496 20 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 1033.866 3308.3727 20677.337 24 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 1240.64 3308.3727 29775.358 28 8 7.731 10.131 51.693323 51.69332 413.54658 1447.413 3308.3727 40527.57


1 0 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 0 59446.494 02 4 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 928.8515 59446.494 3715.4063 8 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 1857.703 59446.494 14861.62

E 4 12 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 2786.554 59446.494 33438.655 16 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 3715.406 59446.494 59446.496 20 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 4644.257 59446.494 92885.157 24 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 5573.109 59446.494 133754.68 28 16 3.74 6.14 232.21287 232.2129 3715.4059 6501.96 59446.494 182054.9


1 0 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 0 14377.429 02 4 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 399.373 14377.429 1597.4923 8 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 798.746 14377.429 6389.968

D 4 12 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 1198.119 14377.429 14377.435 16 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 1597.492 14377.429 25559.876 20 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 1996.865 14377.429 39937.37 24 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 2396.238 14377.429 57509.718 28 12 5.735 8.135 99.843253 99.84325 1198.119 2795.611 14377.429 78277.11




1 0 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 0 302128.82 02 4 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 3021.288 302128.82 12085.153 8 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 6042.576 302128.82 48340.61

F 4 12 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 9063.864 302128.82 108766.45 16 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 12085.15 302128.82 193362.46 20 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 15106.44 302128.82 302128.87 24 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 18127.73 302128.82 435065.58 28 20 1.744 4.144 755.32204 755.322 15106.441 21149.02 302128.82 592172.5

Hix Hiy Hix.y Hiy.x Hix.y^2 Hiy.x^2Sum 9762.7468 24474.78 165432.46 342647 3041946.3 6852940

Kết quả tính toán:

ixH = 9762,7468

iyH = 24474,78

iiyH .x = 342647

iixH .y = 165432.46

Ta có tọa độ tâm đàn hồi là:

xC = 14 (m)

yC = 16,945 (m)

Xác định lực xô ngang lên 1 hàng cọc:

Xét một số trường hợp cầu tầu chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng theo phươngngang và chọn ra trường hợp nguy hiểm nhất để tính toán.

Các trường hợp tính toán:- Cầu tàu chịu lực neo tàu:

Lực neo tàu tác động lên từng phân doạn của cầu tàu thông qua lực căng dâyneo. Thành phần lực căng ngang của dây neo này là Sq và Sn đã tính toán ở trên. Trong



hai trường hợp tàu đầy hàng và không hàng thì trường hợp tàu không hàng có tải trọngneo lớn hơn do đó lấy tải trọng neo trong trường hợp này để tính toán.

Y

C

X

Cầu tàu chịu lực va tàu:

Y

C

X

- Cầu tàu chịu lực tựa tàu:Lực tựa tàu coi như là lực phân bố.



Y

X

C

Phương pháp tính toán:

Đặt X , Y là tổng hợp các tải trọng tác dụng theo phương ngang và phương đứng.

X, Y là tọa độ của các điểm đặt lực X , Y so với cọc A1.

Lx, Ly là cánh tay đòn của điểm đặt X , Y so với tâm đàn hồi.

Ta có:

oM Y.Ly X.Lx (Tm)

ix

Xx

H

(m)

iy

Yy

H

(m)

o2 2

ix iyi i

MH .y H .x

(rad)

Lực ngang phân bố theo cả 2 phương cho cọc thứ i được xác định theo công thức sau:

ixix iH H x y .



iyiy iH H y x .

Trong đó:

xi , yi– Tọa độ của cọc thứ i đối với hệ tọa độ mới có gốc tại tâm đàn hồi C.

Kết quả tính toán tổng hợp trong bảng sau:

Phân bố lực ngang cho lực neo

Chuyển lực neo về tâm đàn hồiΣX= 16.04 T ∆x= 0.00164Σy= 9.26 T ∆y= 0.00038

Mo= 271.802 2.7E-05

Phân bố lực ngang cho lực vaChuyển lực va về tâm đàn hồi

ΣX= -9 ∆x= -0.0009Σy= -18 ∆y= -0.0007

Mo= 72.4925 7.3E-06

Phân bố lực ngang cho lực tựaChuyển lực tựa về tâm đàn hồi

ΣX= 0 ∆x= 0Σy= -21.793 ∆y= -0.0009

Mo= 0 0

Khung Neo Va Tựadọc HxA 0.187324 -0.166405 0B1 0.268986 -0.212431 0B2 0.363238 -0.286867 0C 0.577833 -0.408339 0D 1.203821 -0.76528 0E 3.003932 -1.725429 0F 10.43487 -5.435249 0

Max 10.43487 -5.435249 0



Khung Neo Va Tựadọc HyA 0.06018942 -0.11699887 -0.14165B1 2.71634877 -5.2801596 -6.39281B2 3.0357332 -5.90099326 -7.14446C 0.15646476 -0.30414317 -0.36823D 0.30220442 -0.58743841 -0.71122E 0.70285927 -1.36624912 -1.65415F 2.28620016 -4.44401758 -5.38047

Max 2.28620016 -4.44401758 -5.38047

Khung Neo Va Tựangang Hx

1 2.005 -1.125 02 2.005 -1.125 03 2.005 -1.125 04 2.005 -1.125 05 2.005 -1.125 06 2.005 -1.125 07 2.005 -1.125 08 2.005 -1.125 0

Max 2.005 -1.125 0

Khung Neo Va Tựangang Hy

1 -0.0190197 -2.56379007 -2.724132 0.3171288 -2.47413576 -2.724133 0.65327728 -2.38448146 -2.724134 0.98942576 -2.29482715 -2.724135 1.32557424 -2.20517285 -2.724136 1.66172272 -2.11551854 -2.724137 1.9978712 -2.02586424 -2.724138 2.33401968 -1.93620993 -2.72413

Max 2.33401968 -1.93620993 -2.72413



Như vậy khung dọc nguy hiểm nhất là khung F, khung ngang nguy hiểm nhất là khung 1.

Lấy tải trọng phân bố trên các đầu cọc tại khung ngang 1 để tính toán nội lực như mộtbài toán phẳng:

Khung Neo Va Tựangang

1 HyA -0.000124 -0.01666 -0.01771B1 -0.005579 -0.75207 -0.7991B2 -0.006235 -0.84049 -0.89306C -0.000321 -0.04332 -0.04603D -0.000621 -0.08367 -0.0889E -0.001444 -0.1946 -0.20677F -0.004696 -0.63297 -0.67256

Tổng -0.01902 -2.56379 -2.72413

3. Tổ hợp lực về khung ngang.

Khung Neo Va Tựadọc F Hx

1 1.3043583 -0.67941 02 1.3043583 -0.67941 03 1.3043583 -0.67941 04 1.3043583 -0.67941 05 1.3043583 -0.67941 06 1.3043583 -0.67941 07 1.3043583 -0.67941 08 1.3043583 -0.67941 0

Tổng 10.434866 -5.43525 0



















Chương V: Phân tích kết cấu bến cầu tàu

1. Các tổ hợp tải trọngTổ hợp 1: Tĩnh tải + hàng hóa + neo của cừ + bản thân + cần trụcTổ hợp 2: Tĩnh tải + hàng hóa + neo của cừ + bản thân + neo+ cần trụcTổ hợp 3: Tĩnh tải + hàng hóa + neo của cừ + bản thân + va+ cần trụcTổ hợp 4: Tĩnh tải + hàng hóa + neo của cừ + bản thân + tựa+ cần trụcTổ hợp 5: Tĩnh tải + hàng hóa +neo của cừ+ bản thân+ neoTổ hợp 6: Tĩnh tải + hàng hóa +neo của cừ+ bản thân+ vaTổ hợp 7: Tĩnh tải + hàng hóa +neo của cừ+ bản thân+ tựa

Hệ số độ tin cậy của tải trọng:Trọng lượng riêng của cấu kiện tàu: 1,05Tải trọng do phương tiện bốc xếp: 1,2Tải trọng do hàng hóa: 1,3Tải trọng do tàu: 1,2

2. Giải cầu tàuSử dụng phần mềm tính toán Sap2000 để giải khung cầu tàu:









Bảng tổng hợp kết quả nội lực:

M+ M- Q+ Q- N+ N-Dầm 30,25 -64,71 79,78 -55,88 - -Cọc 2,83 -1,98 0,62 -0,89 - 135,92

Chương VI: Tính toán cấu kiện

1. Tính toán cốt thép cho dầm ngangDầm ngang khi tính toán coi là dầm liên tục đặt trên gối tựa là các cọc, tính toán cốt

thép theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4116-85.Nội lực tính toán lấy theo công thức:

Mtt = kn.nc.n.mđ.MTrong đó:

n – hệ số vượt tải lấy n = 1,25nc – hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp cơ bản chọn nc = 1mđ – hệ số điều kiện làm việc lấy mđ = 0,9kn – hệ số đảm bảo, lấy kn = 1,15

Bê tông mác #300 có: Rn = 135 (kg/cm2)Rk = 10 (kg/cm2)

Thép AII có: Ra = 2800 (kg/cm2) Tính toán cốt thép chịu mô men âm tại gối M = -64,71 (Tm)

Tiết diện dầm: b x h = 60 x 90 (cm)Chọn abv = 5 (cm)h0 = 90 - 5 = 85 (cm)

Chiều cao vùng bê tông chịu nén:

Xét x/h0 = 13,55/85 = 0,16 < R=0,6Như vậy chỉ cần tính cốt đơn:

Chọn 1028 a = 200 có Fa = 61,2 (cm2)

=> = a

0

Fbh

= 0,0012

52 2n c tt

0 0b n

2.k .n .M 2.1,15.1.64,71.10x h h 85 85 13,55(cm)m .R .b 0,9.130.60

2b na

a a

m .R .b.x 0,9.130.60.13,55F 30,88(cm )m .R 1,1.2800



Kiểm tra theo điều kiện mở rộng vết nứt:

Trong đó:σa - ứng suất cốt thép dọc chịu kéo tại tiết diện có khe nứt:

σbd = 0d – đường kính cốt thép, d =28 mm:

at = 0,08 (mm) = [at] = 0,08 (mm)Thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt.Vậy chọn 1028 a 200 có Fa= 61,2 (cm2)

Tính toán cốt thép chịu momen dương tại giữa nhịp M= 30,25 (Tm)Ta có:

Mtt = 39,14 (Tm)Tiết diện dầm: b x h = 60 x 90 (cm)

Chọn abv = 5 (cm)h0 = 85 (cm)

Chiều cao vùng bê tông chịu nén:

Xét x/h0 = 7,9/85 = 0,09 < R=0,6Như vậy chỉ cần tính cốt đơn:

Chọn 620 a = 200 có Fa = 18,85 (cm2)

=> = a

0

Fbh

= 0,0037


a bdt d

a

a k.C .n. .7(4 100 ). dE

52

a64,71.10 1351,7(kG / cm )

61,2.(85 0,5.13,55)

t 6

1351,7a 1.1,3.1. .7(4 100.0,0012). 28 0,08(mm)2,1.10

52 2n c tt

0 0b n

2.k .n .M 2.1,15.1.39,14.10x h h 85 85 7,9(cm)m .R .b 0,9.130.60

2b na

a a

m .R .b.x 0,9.130.60.7,9F 18(cm )m .R 1,1.2800

a bdt d

a

a k.C .n. .7(4 100 ). dE





at = 0,18 (mm) > [at] = 0,08 (mm)Vậy không thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt.Do đó ta tính cốt thép theo điều kiện mở rộng vết nứt:Chọn thép d = 25 (mm). Ta có :

Fa= 41,2 (cm2)Chọn 925 có: Fa= 44,18 (cm2)

Tính toán cốt đai

Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bê tông:

Lớp bảo vệ của thép lớp trên lấy = 5 cm, lớp dưới lấy = 5cm ta có:

abv = 10 cm

Suy ra h0 = h – abv = 90 – 10 = 80 (cm)

Ta có :

maxQnk cn = 1,2.1.79,78 = 95,7 (T).

0bhRkm kb = 0,6.1,15.10.60.80 = 33.1(T)

Thấy Qnk cn > 0bhRkm kb Cần phải tính toán cốt đai.

Chọn đai 10a200, n=2 nhánh, có fn= 0,785 cm2

Qđb là khả năng chịu lực trên tiết diện nghiêng

Qđb= 200,8. . . .k dR b h q trong đó: qd=

. .a dR n f

uvới u: khoảng cách cốt thép

52

a39,14.10 2561,9(kG / cm )

18,85.(85 0,5.7,9)

t 6

2561,9a 1.1,3.1. .7(4 100.0,0037). 20 0,18(mm)2,1.10

t a

a 0

a .EMF .(h 0,5x) k.c.n.7.(4 100 ) d

5 6

aa

39,14.10 0,08.2,1.10FF .(85 0,5.7,9) 1.1,3.7.(4 100. ). 25

60.85



Nên:

Qmax=79,78T< Qđb=99,5 T do vậy ta chọn cốt đai 10a200 chia làm 2 nhánh.

2. Tính toán bản sàn Tải trọng tác dụng lên bản

Ta cắt 1(m) bề rộng bản theo phương dọc và phương ngang để tính. Khi đó sơ đồtính cho bản có dạng dầm lien tục kê trên các gối. Khoảng cách giữa các gối chính làkhoảng cách giữa các dầm ngang và dầm dọc của cầu tàu theo phương ta xét.

- Tải trọng hàng hóa : qh = 24 (T/m2)- Tải trọng bản thân của bản: qb = 0,3.2,5 = 0,75 (T/m2)

Tải trọng tác dụng lên bản: qh+ qb= 24 + 0,75= 24,75 (T/m2)

Công thức xác định nội lực của bản như sau:

12)3( 12

21 lll

q 1'

2 )2( lMMM IIII + 2'

1 )2( lMMM II

Víi 11

2 l

l, ta cã :

11

2 M

M;

1M

M I 1

'

M

M I 1M

M II 4,11

'

M

M II

Thay c¸c gi¸ trÞ q, l1, l2 vµ dùa vµo c¸c tû sè trªn ta cã:

12)443(4.75,24

2

4).4,1.4,12( 111 MMM 4)4,1.4,12( 111 MMM

M1=6,8

Tõ ®ã ta cã :

M1 = 6,8 Tm M’I = 9,5 Tm M2 = 6,8 Tm MII = 9,5 Tm MI = 9,5 Tm M’II = 9,5 Tm

Ta có biểu đồ nội lực dùng để tính toán thép bản:

4

d28000.2.0,785.10q 21,98

0,2

2dbQ 0,8.1300.0,6.0,85 .21,98 99,5(T)



Tính toán cốt thép cho bảnBê tông mác #300 có: Rn = 130 (kg/cm2)

Rk = 10 (kg/cm2)Thép AII có: Ra = 2800 (kg/cm2)

R = 0,558 ; R = 0,402Momen lớn nhất trong bản Mmax= 6,8 (T.m)Tính theo trường hợp tiết diện hình chữ nhật h=30(cm), b=100(cm)Chọn khoảng cách từ tâm cốt thép đến mép tiết diện là a=5(cm)

=> h0 = 30 - 5 = 25 (cm)Ta có:

Kết luận : Thỏa mãn điều kiện hạn chế chiều cao vùng nén.

Tra bảng có: = 0,954, =0,09

Diện tích cốt thép cần thiết tại giữa nhịp:

Chọn 1016 a = 100 có Fa = 20,11 (cm2)

=> = a

0

Fbh

= 0,008


5

m R2 2b 0

M 6,8.10 0,084 0,402R .b.h 130.100.25

52n max

sa s 0

k .M 1,15.6,8.10A 9,4(cm )m .R . .h 1,1.2800.0,985.25

a bdt d

a

a k.C .n. .7(4 100 ). dE






=> h0 = 30 - 5 = 25 (cm)Ta có:


Tra bảng có: = 0,954, =0,09


Chọn 1016 a = 100 có Fa = 20,11 (cm2)

=> = a

0

Fbh

= 0,008


5

m R2 2b 0

M 6,8.10 0,084 0,402R .b.h 130.100.25

52n max

sa s 0

k .M 1,15.6,8.10A 9,4(cm )m .R . .h 1,1.2800.0,985.25

a bdt d

a

a k.C .n. .7(4 100 ). dE






=> h0 = 30 - 5 = 25 (cm)Ta có:


Tra bảng có: = 0,954, =0,09


Chọn 1016 a = 100 có Fa = 20,11 (cm2)

=> = a

0

Fbh

= 0,008




σa - ứng suất cốt thép dọc chịu kéo tại tiết diện có khe nứt:

d – đường kính cốt thép, d =16 mm:

at = 0,078 (mm) < [at] = 0,08 (mm)Thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt.Vậy chọn 1016 a 100 có Fa= 20,11 (cm2)

3. Tính toán cọc Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc

Cọc được sử dụng là cọc BTCT có tiết diện 40x40 (cmxcm)

Tải trong tính toán của cọc được xác định theo công thức:

Ntt = n.nc.mđ.N

Trong đó: n - là hệ số vượt tải, n=1,25

nc - là hệ số tổ hợp, với tổ hợp cơ bản, nc=1

mđ - hệ số điều kiện làm việc, mđ=1

N - tải trọng cọc lấy từ biểu đồ giải cầu tàu.

Tải trọng của cọc chịu nén lớn nhất theo biểu đồ là 135,92T

Ntt=1,25.1.1.135,92= 169,9 (T)Ta sử dụng tải trọng tính toán Ntt= 169,9 (T) để kiểm tra sức chịu tải của cọc.=>Ntt < Pt= 173,4 (T)

Do đó cọc đủ khả năng chịu lực.

Tính toán cọc trong quá trình thi công

Chọn chiều dài cọc lc = 22 (m). Chia làm 2 đoạn, mỗi đoạn dài 11 (m)

+ Trường hợp cẩu 1 điểm:

00 0

.hx 0,09.25Z h h 25 23,8(cm)2 2 2

52

as

M 6,8.10 1420,8(kG / cm )A .Z 20,11.23,8

t 6

1420,8a 1.1,3.1. .7(4 100.0,008). 16 0,078(mm)2,1.10



Hình : Trường hợp cẩu để thi công.

Điểm đặt móc cẩu được xác định sao cho nội lực trong cọc có trị số mô men dương lớnnhất bằng trị số mô men âm lớn nhất khi cẩu.

Ta có:

a = 0,207.l = 0,207.11 = 2,27 (m) . Chọn a = 2,3 m

Sơ đồ tính toán của cọc có thể xem là dầm đơn giản có gối tựa tại điểm móc cẩu và tiếpxúc với mặt đất:

Hình12 : Sơ đồ tính toán cọc cẩu 1 điểm.

Tải trọng tác dụng lên cọc là tải trọng bản thân cọc:

q0 = n. . F = 1,2.2,5.0,4.0,4 = 0,48 (T/m).

=>q = 1,2.q0 = 1,2.0,48 = 0,528 (T/m)

Khi đó:

Mô men lớn nhất : M1 = 0,086.q.l2 = 0,086.0,528.112 = 5,49 (T.m)

Lực cắt lớn nhất Qmax = q.a = 0,528.3,234 = 1,71 (T).

a

p

mi

mi

q



+Trường hợp cẩu 2 điểm

Hình13 : Trường hợp cẩu hai điểm.

Tương tự trường hợp trên ta có:

b = 0,207.l = 0,207.11 = 2,277 (m).

Hình : Sơ đồ tính toán cọc cẩu 2 điểm.

q = 0,528 (T/m)M2 =0,043.q.l2= 0,043.0,528.112 = 2,75 (T.m)

Lực cắt lớn nhất Qmax = q.b = 0,528.2,277= 1,2 (T).

Ta thấy M1 > M2Nội lực trong cọc trong trường hợp cẩu một điểm là nguy hiểmnhất.Ta lấy nội lực trong trường hợp này để tính toán thiết kế cho trường hợp thi công.

Giá trị nội lực lớn nhất là:

Mmax = M1 = 5,49 (T.m).

Qmax = Q1 = 1,71 (T).

Giá trị nội lực tính toán là :

Mtt= 1,25.5,49 = 6,86 (T.m).

p

b b

q

m2 m2

m2



Qtt= 1,25.1,71 = 2,1 (T).

Cọc được tính toán là cấu kiện BTCT có tiết diện vuông chịu mômen uốn.

Chọn lớp bảo vệ cốt thép cho cọc là 5 cm => h0 = 40 – 5 = 35 cm

Bê tông mác M300 có: Rn = 130 (kG/cm2); Rk = 10(kG/cm2).

Thép A-II có : Ra = 2800 (kG/cm2).

Chiều cao vùng bê tông chịu nén :

Xét: x/h0 = 5,2/35= 0,15 < R = 0.6

Như vậy chỉ cần tính cốt đơn :

Diện tích cốt thép yêu cầu là :

Chọn cốt thép 425 có Fa = 19,63 cm2 . Vậy ta phải chọn 825 có Fa = 39,26 cm2 cho toànbộ tiết diện cọc.

Hàm lượng cốt thép : = %10035.4026,39

0

bh

Fa = 2,8 % > min = 0,05%




at = 0,06 (mm) < [at] = 0,08 (mm)Thỏa mãn điều kiện mở rộng vết nứt.Vậy chọn 825 cho toàn bộ tiết diện cọc có Fa= 39,26 (cm2) Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông:

52 2n c tt

0 0b n

2.k .n .M 2.1,15.1.6,86.10x h h 35 35 5,2(cm)m .R .b 0,9.130.40

2b na

a a

m .R .b.x 0,9.130.40.5,2F 7,9(cm )m .R 1,1.2800

a bdt d

a

a k.C .n. .7(4 100 ). dE

52

a5,49.10 863,2(kG / cm )

19,63.(35 0,5.5,2)

t 6

863,2a 1.1,3.1. .7(4 100.0,007). 25 0,06(mm)2,1.10



Với h0 = 35 cm.

Ta có :

Qnk cn = 1,2.1.2,55 = 3.06 T

0bhRkm kb = 0,6.1,15.10.40.35 = 9660 (kG) = 9,66 (T).

Thấy Qnk cn < 0bhRkm kb Không phải tính toán cốt đai mà chỉ bố trí theo cấu

tạo.Ta chọn cốt đai8a200. Bố trí cốt đai dày hơn về 2 phía đầu cọc8a100.

4. Tính toán dầm vòi voiDầm vòi voi là dầm lắp ghép. Phần dưới tiết diện thu nhỏ dần từ bề rộng 0,8m xuống

0,5m, dài 1m.Dầm vòi voi chịu tác dụng của lực va tàu. Phần trên của dầm vòi voi liên kết với dầm

ngang, truyền tải trọng vào dầm ngang và chủ yếu chịu lực nén nên không cần thiết phảitính toàn mà chỉ tính toán với phần dầm bên dưới như dầm Conson chịu uốn dưới tácdụng của lực va tàu. Ta tính toán với trường hợp lực va theo phương vuông góc với mépbến là F= 18T.

Trường hợp chịu lực va :Lực tác dụng lên dầm trong trường hợp va là : F= 18(T)Để an toàn xem như lực này đặt tại vị trí cách mép ngàm là 1,5(m)

M= 18.1,5 = 27 (Tm)Ta thấy trường hợp chịu lực va là nguy hiểm nhất nên tính toán theo trường hợp này

và tính toán cho cấu kiện chịu uốn có tiết diện b x h = 100 x 80 cm

Ta cã :

M = 27 Tm ; Q = F = 18 T

Chọn abv = 5 cm suy ra h0 = h - abv = 80 - 5 = 75 (cm)

A0 = 2

5

20 75.100.130.15,1

10.18.1.2,1

bhRm

Mnk

nb

cn = 0,026 < AR = 0,438

Tra bảng ta có = 0,987

=> Fa =75.987,0.2800.1,1

10.18.1.2,1 5

0

hRm

Mnk

aa

cn

= 9,47 (cm2).

Chọn 725 có Fa = 34,36 (cm2).

Hàm lượng cốt thép : = %10075.100

34,36

0

bh

Fa = 0,46 % > min = 0.05%



Kiểm tra theo điều kiện mở rộng vết nứt :

Chiều rộng vết nứt aT vuông góc với trục dọc dầm được xác định:

at = mmdE

Cka

bdad ).1004(.7....

Trong đó:

k- Hệ số kể đến tính chất chịu lực của cấu kiện. Với dầm ngang, bản chịu uốn lấybằng 1,0

- Hệ số kể đến loại cốt thép. Với thép A-II có gờ thì = 1

Cd- Hệ số phụ thuộc tính chất tác dụng của tải trọng. Xem tải trọng tác dụng lâu dài,lấy Cd= 1,3

a - ứng suất trong cốt thép chịu kéo. Đối với cấu kiện chịu uốn thì được xác địnhnhư sau:

a =ZF

M

a

với2

75.026,07522

000

hh

xhZ

= 74,025 (cm)

a =025,74.36,34

10.27 5

= 1061,5 Kg/cm2

bd - ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do trương nở bê tông. Đối với kết cấunắm trên khô thì bd = 0.

at = 25).46,04.(7.10.1,2

5,1061.1.3,1.1 6

= 0,08 mm. Thỏa mãn độ nứt giới hạn cho phép.

Vậy ta bố trí thép dầm vòi voi là 725

Tính toán cốt đai

Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông:

Với cốt thép đã bố trí ta có h0 = 75 (cm).

Ta có:

Qnk cn = 1,5.1.18 = 27 (T)

0bhRkm kb = (0,5 + 2 .0,026).1,15.10.100.75 = 47,61 (T)

Thấy Qnk cn < 0bhRkm kb . Không phải tính toán cốt đai mà chỉ bố trí theo cấu tạo.

Ta chọn cốt đai10a200.



Chương VII: Kết luận và kiến nghị

Kết luận

Đối với em, Đồ án môn học cảng biển này rất bổ ích không chỉ giúp em hiểu thêm khánhiều điều về nghề nghiệp của mình, giúp định hướng tương lai mà còn qua đó em trau rồiđược khá nhiều kiến thức về các môn học đã học như: sức bền vật liệu, cơ học kết cấu, bê tôngcốt thép, nền và móng, địa chất; ngoài ra em còn nâng cao kỹ năng sử dụng các phần mềm bổtrợ cho công việc sau này như: Word, Excel, AutoCAD, SAP.

Cùng với đó em cũng nâng cao được khả năng làm việc độc lập và tự tin hơn khi bảo vệkết quả tính toán của mình.

Kiến nghị

Do đây là môn học liên ngành nên thời gian học và nội dung môn học không được nhiềuvà sâu như các sinh viên chuyên ngành, nhưng em thấy môn học rát hay và bổ ích nên nếu cóthể tạo điều kiện để sinh viên liên ngành như chúng em thêm thời gian và được nghiên cứu sâuhơn thì rất tốt.

Em mong bộ môn sẽ tiếp tục phát huy những gì đang có và tìm tòi cải tiến, nâng cao trithức để cung cấp cho sinh viên được nhiều nhất.

download

Documents

phm mnh linh

bn cu tu

cc chu nn

tit din cc

kt cu bn

rng vt nt

hc kt cu

hp ti trng