§å ¸n c¶ng biÓn


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CẢNG BIỂN
1- 1 -
cần cẩu cổng
q
1
q
2
q
3
2000 2000 2000 2000 6000
B
C
D
Đồ án cảng biển
THUYếT MINH TíNH TOáN
I. Số liệu tính toán
1. Kết cấu công trình bến
Bến cầu tầu đài mềm hệ dầm bản cọc bê tông cốt thép
1.1. Loại tầu thiết kế Tầu chở dầu
1.2. Số liệu về tầu
D
(T)
P
(T)
Kích thớc (m)
Diện tích cản gió
(m2)
ĐSTB

L
t
L
w
B
t
H
t
T
d
T
k
L
d
L
k
A
qd
A
qk
A
nd
A
nk
500
0
330
0
103 96
1

5
6,3
5,
4
2,4 37 23 610
103
0
200 270 6,1
Bảng1: Các thông số của tàu.
Các thông số nh sau :
2. Hàng hoá và phơng tiện bốc xếp trên bến.
Trong phạm vi đồ án ta dùng các sơ đồ công nghệ đã đợc tiêu chuẩn hoá là
cấp III , s liệu và sơ đồ tải trọng nh sau :
Cấp tải
trọng khai
thác trên
bến
Tải trọng do thiết bị và phơng tiện vận
tải
Trọng tải do hàng
hoá (KN/m
2
)
Cần cẩu cổng
đoàn tàu
KN/m
Ô tô q
1
q
2

q
3
III
K-250 140 H-100 15 20 20
Theo chiều rộng bến , tải trọng đợc phân thành các vùng nh hình vẽ sau :


2- 2 -
Đồ án cảng biển
3. Số liệu về địa chất công trình.
Nền đất gồm 3 lớp có các chỉ tiêu cơ lí nh sau :
4. Số liệu về thuỷ văn.
Số liệu mực nớc
Số liệu
về gió
Số liệu về
dòng chảy
Số liệu về sóng
MNCT
K
MNTT
K
MNT
B
V
gdt
V
gnt
V
dcdt

V
dcnt
H
sdt

dt
H
snt

nt
4,5 2,0 3,25 15 5 0,8 0,5 0,8 53 0,4 33
Bảng2: Các số liệu về thuỷ văn.
5. Đặc trng vật liệu.
Bê tông mác M300 có các đặc tính sau :
Cờng độ chịu kéo : R
k
= 10 (kG/cm
2
).
Cờng độ chịu nén : R
n
= 135 (kG/cm
2
).
Mô đun đàn hồi : E = 2.9 x 10
6
(kG/cm
2
).
Cốt thép A

I
có :
R
a
= R
an
= 2100 (kG/cm
2
).
R
ađ
= 1700 (kG/cm
2
).
Cốt thép A
II
có :
R
a
= R
an
= 2700 (kG/cm
2
).
R
ađ
= 2150 (kG/cm
2
).
II. Xác định kích thớc cơ bản - giả định kết cấu bến.

1. Các cao trình bến
1.1 Cao trình mặt bến
Cao trình mặt bến lấy bằng công thức sau:
+). CTMB = MNCTK + a
a - Độ cao dự trữ do bảo quản hàng hoá và quá trình bốc dỡ theo tiêu chuẩn
Kiểm tra. Ta lấy a = 1.0(m).
CTMB = 4.5 + 1.0 = 5.5 (m).
1.2 Chiều sâu trớc bến.
Chiều sâu trớc bến là độ sâu nớc tối thiểu sao cho tàu cập bến không bị vớng
mắc. Trong đó có kể đến mớn nớc của tàu khi chứa đầy hàng theo quy định và các
độ sâu dự phòng khác.
Ta có công thức xác định độ sâu trớc bến nh sau:


3- 3 -
Lớp
đất
Loại đất
Chiều dày
h( m)
, độ , T/m
3
c, T/m
2
1
sét mềm
3 19 1.8 3.6
2
sét dẻo
5 22 1.9 2.8

3
á cát
rất dày 24 2.0 0.1
Đồ án cảng biển
H
0
= H
ct
+ Z
4
(m).
Trong đó :
H
ct
- Là chiều sâu chạy tàu , H
ct
= T + Z
0
+ Z
1
+ Z
2
+ Z
3
T - Mớn nớc khi tàu chở đầy hàng.
Z
0
- Mức dự phòng cho sự nghiêng lệch tàu do xếp hàng hoá lên tàu
không đều và do hàng hoá bị xê dịch.
Z

1
- Độ dự phòng chạy tàu tối thiểu tính với an toàn lái tàu.
Z
2
- Độ dự phòng do sóng, theo bài ra trớc bến không có sóng.
Z
3
- Độ dự phòng về tốc độ tính tới sự thay đổi mớn nớc của tàu khi chạy
so với mớn nớc của tàu neo đậu khi nớc tĩnh.
Z
4
- Độ dự phòng cho sa bồi.
* Xác định các độ dự phòng Z
0
, Z
1
, Z
2
, Z
3
, Z
4
.
(Đợc lấy trong tiêu chuẩn 22-TCN-207-92 )
Z
0
= 0.017 x B
t
= 0.017 x 15 = 0.26 (m).
Z

1
= 0.06 x T = 0.06 x 5.4 = 0.33 (m).
Z
2
= 0.10 (m).
Z
3
= 0.15 (m).
Z
4
= 0.5 (m).
Ta có chiều sâu chạy tàu là
H
ct
= 5.4 + 0.26 + 0.33 + 0.10 + 0.15 = 6.24 (m).
Vậy ta có độ sâu nớc trớc bến là:
H
0
= H
ct
+ Z
4
=6.24 + 0.5 = 6.74 (m).
1.3 Cao trình đáy bến.
Cao trình đáy bến đợc xác định nh sau:
CTĐB = MNTTK - H
0
CTĐB = 2.0 - 6.74 = - 4.74 (m).
1.4 Chiều cao trớc bến.
Chiều cao trớc bến đợc xác định nh sau:

H = CTMB - CTĐB
H = 5.5 - (- 4.74) = 10.24 (m). Chọn H = 10.3 (m)
2 . Chiều dài tuyến bến.
Chiều dài tuyến bến đợc xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu L
t
và khoảng
cách dự phòng d theo công thức sau:
L
b
= L
t
+ d
Trong đó d đợc lấy theo bảng 1-3 / trang 18 CTBC , lấy d = 15 (m).
Suy ra L
b
= 103 + 15 = 118 (m). Chọn L
b
=120 (m)
3. Chiều rộng bến.
Chiều rộng bến cầu tàu đợc xác theo công thức sau (có kể đến chiều cao tờng
chắn đất giả định cao 2.5 m )
+, B = m.(H-2.5)
Trong đó:
H - Chiều cao trớc bến. H = 10.3 (m).


4- 4 -
Đồ án cảng biển
m - Độ dốc ổn định của mái đất dới gầm cầu tàu, m = cotg
- Góc nghiêng của mái đất ổn định so với mặt nằm ngang = 19

0
m = cotg(19
0
) = 2.9
=> B = m x( H-2.5) = 2.9 x (10.3-2.5) = 22.62 (m) .
Vậy ta chọn B = 25 (m).
4. Giả định kết cấu bến.
4.1 Hệ kết cấu bến.
Cầu tầu đài mềm hệ dầm bản cọc bê tông cốt thép
4.2 Phân đoạn bến.
Với chiều dài bến là : L
b
= 120 (m).
Vậy ta chia bến thành 3 phân đoạn, mỗi phân đọan dài 40 (m).
Các khe lún có bề rộng 3 cm.
4.3 Giả định kích thớc cọc, bản, dầm.
* Cọc:
Chọn cọc bê tông cốt thép tiết diện 40cm x 40cm, bố trí cọc xiên xen kẽ
cọc đứng, đóng xuống lớp 3.
Chọn bớc cọc theo phơng ngang 3,5 (m).
Chọn bớc cọc theo phơng dọc 3,5 (m).
* Bản:
Bản nằm trên dầm ngang và dầm dọc dày 30 (cm).
* Dầm:
Chọn hệ dầm dọc dầm ngang đan nhau, với các tiết diện nh sau:
Dầm dọc : 120 x 80 (cm).
Dầm ngang : 120 x 60 (cm).
Dầm vòi voi:
Phần trên kích thớc 700x3000 , dài 300
Phần dới di 1m, tiết diện thu nhỏ dần từ 800 xuống 500

4.4 Giả định tờng chắn đất.
Với các số liệu ban đầu nh trên ta giả định tờng chắn đất nh sau:



5- 5 -
Đồ án cảng biển
2500
2500
Hình1: Tờng chắn đất.
4.5. Mặt bằng tổng thể bến
Đ ờng
ray
2500015000
103000
Bích
neo
Hào công nghệ
I II III
40000
120000
40000 40000
III. Xác định các loại tải tổ hợp tải tác dụng lên cầu tầu
1. Tải trọng gió
Theo 22TCN222-95 (trang 520)
Thành phần lực dọc:
5 2
49.0 10
n n n n
W x xA xV x



=
Thành phần lực ngang:
5 2
73.6 10
q q q q
W x xA xV x


=
Trong đó:
V
n
= 15 (m/s).
V
q
= 5 (m/s).
A
q
, A
n
- Diện tích cản gió theo hớng ngang tu và dọc tàu
V
q
, V
n
- Vận tốc gió theo hớng ngang tàu và hớng dọc tàu.

q

,
n
- Hệ số lấy theo bảng 26 (theo 22TCN222-95/ trang 521)

n
=0.97 ;
q
= 0.6
Kết quả thê hiện ở bảng sau :
Trờng hợp A
n
A
q
W
n (T)
W
q (T)
Đầy hàng
200 610 2.14 0.67


2
5
0
0
6- 6 -
Đồ án cảng biển
Không hàng
270 1030 2.89 1.14
2. Tải trọng sóng.

Trị số lớn nhất của thành phần nằm ngang Q và của thành phần lực dọc N của
lực nằm ngang do sóng tác động lên ụ nổi hoặc bến phao có tàu đang neo cập ở bến
phái xác định theo công thức sau:
l
AhgQ
1

=
t
AhgN

=
Trong đó:
A
l
, A
t
- Diện tích chắn nớc theo hớng ngang và dọc tàu (m
2
)
A
l
= T.L
w
; A
t
= T.B
t
( B
t

- Bề rộng tàu )


- hệ số phụ thuộc T/, lấy Theo 22TCN222 - 95, Hình 32 / Tr.521.
1

- hệ số phụ thuộc a

/ lấy Theo 22TCN222 - 95, Bảng 27/ Tr. 522
Ngang tàu :
42.0
1
=

Trờng hợp

ngang

doc
Q, (T) N, (T)
Đầy hàng
0.61 0.74 53.42 48.22
Không hàng
0.84 0.80 32.69 23.17
3. Tải trọng dòng chảy .
Theo 22 TCN 222 - 95 (trang 521):
Thành phần ngang Q

và thành phần dọc N


của tải trọng do dòng chảy tác
động lên tàu đợc xác định theo công thức:
2
59.0
tl
VAQ
=

và
2
59.0
lt
VAN =

Trong đó :
A
l
, A
t
- Diện tích chắn nớc theo hớng ngang và dọc tàu (m
2
).
V
l
, V
t
- Vận tốc dòng chảy theo hớng dọc và ngang tàu (m/s).
Ta có :
V
l

= 0.8 (m/s); V
t
= 0.5 (m/s).
A
l
= T.L
w
L
w
- Chiều dài hai đờng vuông góc.
T - Mớn nớc của tàu.
A
t
= T.B
t
B
t
- Bề rộng tàu.
Ta có bảng sau :
Trờng hợp A
l
(m
2
) A
t
(m
2
)
Q


,
( T) N

,
( T)
Đầy hàng
518.4 81 7.65 3.06
Không hàng
230.4 36 3.40 1.36


7- 7 -
Đồ án cảng biển
4. Tải trọng tựa tàu.
Tải trọng phân bố q do tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình dới tác dụng
gió đợc xác định theo công thức sau :
1,1. 1,1.
q
t
d
d
W Q Q
Q
q
L
L

+ +
= =


L
d
- Chiều dài on tip xúc gia tu vi công trình , đợc xác định nh
sau :
Nếu L
b
l thì L
d
=l
Nếu L
b
< l thì L
d
= L
b

Với l = a. L
t,max
, a là hệ số tra bảng 3 22TCN222-95/tr548
Ta tính đợc L
d
cho trờng hợp tàu đầy hàng và không hàng nh sau:
L
d(đầy)
= 36 (m)
L
d(không)
= 21.6 (m)

Trờng hợp L

d
(m) Q
t
(T) q (T/m)
Đầy hàng
36
61.74 1.84
Không
hàng
21.6 37.23 1.78
5. Tải trọng va tàu
tải trọng va tàu đợc xác định thông qua động năng cập tàu
Động năng của tàu đợc xác định theo công thức sau :
2
.
.
2
q
DV
E

=
Trong đó :
D - Lợng rẽ nớc của tàu , D = 5000 (T )
V - Thành phần vuông góc với mép bến của tốc độ tàu cập lấy theo
bảng 29 (22TCN222-95/Tr.523) , V = 0.15 (m/s)
- Hệ số lấy theo bảng 30 (22TCN222-95/ Tr.523) với bến liền bờ trên
nền cọc có mái dốc dới gầm bến = 0.55
Suy ra
2

5000.(0.15)
0.55. 30.94( )
2
q
E KJ= =






8- 8 -
Đồ án cảng biển
Theo sơ đồ Hình 33 (22TCN222-95/Tr.524) ,thành phần lực tác dụng theo ph-
ơng vuông góc với mép bến do lực va của tàu gây lên là :
Fq = 12 (T).
Từ Fq = 12 (T) ta chọn thiết bị đệm tàu nh sau :
Loại đệm : SA800H
Chiều dài đệm : 2.0 (m).
Chiều cao đệm : 0.8 (m).
Số lợng đệm tàu trên một phân đoạn là 13 chiếc.
Thiết bị đệm tàu bằng cao su à = 0.5 Thành phần lực song song với mép
bến
F
n
= à.F
q
= 0,5.12 = 6 (T).
6. Tải trọng neo tàu.
Tải trọng tác dụng lên công trình do lực kéo của dây neo.

Xác định theo mục 5.11 [22TCN222-95]. Lực neo S (KN) tác dụng lên một
bích neo đợc xác định theo công thức sau :

cos.sin.n
Q
S
t
=
Trong đó :
n - Số lợng bích neo chịu lực, phụ thuộc chiều dài tàu, tra bảng
31(22TCN222-95/tr.525) . Chọn n = 3 (với L
t
= 103 < 150 (m)).
, - Góc nghiêng của dây neo, phụ thuộc vào loại tàu và trạng thái tàu
(hình vẽ sau) , đợc lấy theo bảng 32(22TCN222-95/Tr.526)
Q
t
= W
q
+ Q

- Tải trọng ngang do gió, dòng chảy tác động lên tàu.
Hình3: Sơ đồ tính toán lực neo.


9- 9 -
Đồ án cảng biển
Ta xét bích neo đặt tại vị trí mép bến.
Lực tác dụng lên công trình theo 2 phơng: Phơng vuông góc và phơng song
với mép bến, đợc xác định theo công thức sau:

n
Q
S
t
q
=

cos.cos.SS
n
=

sin.SS
v
=
Trờng hợp

n Q
t
,( T) S, (T) S
n
, (T) S
q
, (T) S
v
,(T)
Đầy hàng
30 20
3
8.32 5.90 4.80 2.77 2.02
Không hàng

30 40 4.54 3.95 2.62 1.51 2.54
Từ bảng tải trọng trên ta xác định đợc các đặc điểm cấu tạo của bích neo theo
bảng 11-3(CTBC/tr.354) . Chọn loại bích neo HW5 có các kích thớc và sơ đồ liên
kết đợc thể hiện trong bản vẽ.
7. Tải trọng thiết bị và hàng hoá bốc xếp trên cảng.
Với nhiệm vụ thiết kế của đồ án ta đã chọn cấp tải trọng khai thác trên bến là
cấp II, với các số liệu tải trọng dới bảng sau đây :
Cấp tải
trọng khai
thác trên
bến
Tải trọng do thiết bị và phơng tiện vận
tải
Trọng tải do hàng
hoá (KN/m
2
)
Cần cẩu cổng
đoàn tàu
KN/m
Ô tô q
1
q
2
q
3
II
K-250 140 H-100 15 20 20
Theo chiều rộng bến , tải trọng đợc phân thành các vùng nh hình vẽ sau :
C? N C? U C? NG

q1
q2
q3
2000 2000 2000 2000 6000
B C D
Hình4: Sơ đồ tải trọng phân bố trên bến.
Tính toán với một dải bến có bề rộng 4.0 (m) ta có :
q
1
= 15 x 3.5 = 52.5 (KN/m) = 5.25(T/m)
q
2
= 20 x 3.5 = 70 (KN/m) = 7 (T/m)
q
3
= 20 x 3.5 = 70 (KN/m) = 7 (T/m)
* Tải do cần cẩu:
Tải trọng do cần cẩu tác dụng lên cầu tàu có dạng tập trung, vị trí dặt tại chân
của cần cẩu. áp lực đợc chia đều lên 4 chân cần cẩu , mỗi chân là : 62.5 (T).
8. Tải trọng bản thân.
Bao gồm trọng lợng của bản, dầm ngang, dầm dọc. Để tính toán nội lực của
bến ta cắt một dải bản song song với dầm ngang có chiều rộng bằng khoảng cách
giữa hai hàng cọc.


Cn cu cng
10- 10 -
Đồ án cảng biển
* Tải trọng bản thân của bản:
Ta có tải trọng bản thân do bản là tải trọng phân bố đợc xác định:

q
bản
= b x h x
bt
Trong đó:
q
bản
- Tải trọng bản thân do bản tác dụng.
b - Khoảng cắt để tính toán (b = 3.5).
h - Chiều cao bản.

bt
- Khối lợng riêng của bêtông.
Vậy ta có:
q
bản
= 3.5x 0,3 x 2,5 = 2.625(T/m).
* Tải trọng bản thân do dầm ngang:
Tải trọng bản thân của dầm ngang là tải trọng phân bố đợc tính nh sau:
q
dầm ngang
= a x t x
bt
Trong đó:
q
dầm ngang
- Tải trọng bản thân do dầm ngang.
a - Bề rộng dầm ngang.
t - Khoảng cách từ mép dới dầm ngang đến mép dới bản, hay bằng chiều
cao dầm ngang trừ đi chiều cao bản.

Thay các giá trị vào ta có:
q
dầm ngang
= 0,6 x (1,2 - 0,3) x 2,5 = 1,35 (T/m).
* Tải trọng bản thân do dầm dọc:
Tải trọng bản thân do dầm dọc là đợc quy về thành tải trọng tập trung tại các
đầu cọc và đợc xác định nh sau:
P
dầm dọc
= (b a
doc
) x a
doc
x t x
bt
Trong đó : b - khoảng cắt tính toán , b = 3.5(m)
a
doc
- bề rộng dầm dọc
t - chiều cao dầm dọc

bt
- trọng lợng riêng của bê tông
Thay các giá trị ta đợc :
P
dầm dọc
= (3,5 - 0,8) x 0,8 x (1,2 - 0,3) x 2,5 = 4.86(T).
* Tải trọng của dầm vòi voi.
Tải trọng của dầm vòi voi đợc tính một cách tơng đối và quy về thành tải trọng
tập trung tại các đầu cọc nh sau:

P
vòi voi
= 6.21 (T).
9. Bài toán phân bố lực ngang cầu tầu
9.1. Xác định toạ độ tâm đàn hồi.
* Xác định sơ bộ chiều dài tính toán của cọc và chiều dài tự do của cọc:


11- 11 -
Đồ án cảng biển
B
C
D1
D2
E
F
G1
G
A
4700
5414
6664
7575
8283
9163
10413
3500 3500 3500 3500 3500 3500 2000
m

=


2
.
8
12208
2000
11165
Hình5: Sơ đồ tính toán chiều dài cọc.
Ta có chiều dài tính toán của cọc đợc xác định theo phơng pháp kinh nghiệm nh
sau:
l
tt
= l
0
+ .d
Trong đó:
l
0
- chiều dài tự do của cọc ( là khoảng cách từ trục trung hoà của dầm tới
mặt đất ) đợc xác định dựa vào mặt cắt địa chất, cao độ đặt bến và khoảng cách
giữa mỗi hàng cọc.
- Hệ số kinh nghiệm đợc lấy trong khoảng từ (5 ữ 8), trong đồ án
này ta chọn = 6.
d - Đờng kính cọc, d = 0.4 m
Ta có bảng số liệu tính toán chiều dài cọc dới bảng sau:


* Xác định toạ độ tâm
đàn hồi:
Gọi toạ độ tâm đàn hồi

là C( x
C
, y
C
). Toạ độ tâm đàn hồi
đợc tính theo công thức sau
:


12- 12 -
Hàng cọc l
0
, m l
tt
, m
A
4.70 7.70
B
5.41 8.41
C
6.66 9.66
D1
7.58 10.58
D2
8.28 11.28
E
9.16 12.16
F
10.41 13.41
G1

11.16 14.16
G2
12.21 15.21
Đồ án cảng biển



=
iy
i
iy
C
H
xH
x
.


=
ix
i
iy
C
H
yH
y
.
Trong đó :



ix
H
;

iy
H
là tổng phản lực do chuyển vị ngang đơn vị của các cọc
theo phơng x và phơng y.
xi, yi - Toạ độ đầu cọc thứ i đối với gốc toạ độ ban đầu.

i
ix
yH .

,
i
iy
xH .

- Mô men tổng cộng của các phản lực ứng với trục x
và trục y. Với giả thiết cọc đều ngàm chặt trong đất và ở đầu cọc thì phản lực ngang
Hix và Hiy của cọc đơn đợc xác định nh lực cắt Q gây ra do các chuyển vị đơn vị
theo các công thức của cơ học kết cấu :

ix
H
=
iy
H
= Q =

3
12
i
l
EJ
Mô men quán tính của cọc :
J = a
4
/12 = (0.4)
4
/12 = 0.00213333 (m
4
).
Diện tích tiết diện cọc :
F = a
2
= 0.4
2
= 0.16 (m
2
).
Cọc bê tông cốt thép mác 300, ta có :
E = 2,9.10
6
(T/m
2
)
=> EJ = 2,9.10
6
x 0.00213333 = 6200(Tm

2
).
Đối với hàng cọc đầu tiên ngoài cùng và hàng cọc thứ t tính từ ngoài cùng vào
do có một nút chụm đôi với hai cọc nghiêng so với phơng thẳng đứng một góc
nên phản lực ngang
ix
H
và
iy
H
của cọc đơn đợc xác định theo công thức sau :

ix
H
=
2
2
1 2
2
( ).
iy
Sin
H
k k Cos


=
+
Trong đó: k
1

, k
2
- Các hệ số lún đàn hồi đợc xác định theo công thức
sau :
EF
l
k
2,1
2,1
=
Từ các công thức đó ta thành lập bảng tính tải trọng ngang đầu cọc với tất cả các
cọc nh sau:
G1 1 0.0 0.25 625.68 625.68 156.42 0.00
2 3.5 0.25 625.68 625.68 156.42 2189.88
3 7.0 0.25 625.68 625.68 156.42 4379.76
4 10.5 0.25 625.68 625.68 156.42 6569.65
5 14.0 0.25 625.68 625.68 156.42 8759.53
6 17.5 0.25 625.68 625.68 156.42 10949.41
7 21.0 0.25 625.68 625.68 156.42 13139.29
8 24.5 0.25 625.68 625.68 156.42 15329.17
9 28.0 0.25 625.68 625.68 156.42 17519.06
10 31.5 0.25 625.68 625.68 156.42 19708.94
11 35.0 0.25 625.68 625.68 156.42 21898.82
F 1 0.0 3.50 30.79 30.79 107.75 0.00


13- 13 -
Hàng
cọc
Trục x y

H
x
(KN) H
y
(KN) H
x
.y(KNm) H
y
.x(KNm)
G2
1 0.0 -0.25 625.68 625.68 -156.42 0.00
2 3.5 -0.25 625.68 625.68 -156.42 2189.88
3 7.0 -0.25 625.68 625.68 -156.42 4379.76
4 10.5 -0.25 625.68 625.68 -156.42 6569.65
5 14.0 -0.25 625.68 625.68 -156.42 8759.53
6 17.5 -0.25 625.68 625.68 -156.42 10949.41
7 21.0 -0.25 625.68 625.68 -156.42 13139.29
8 24.5 -0.25 625.68 625.68 -156.42 15329.17
9 28.0 -0.25 625.68 625.68 -156.42 17519.06
10 31.5 -0.25 625.68 625.68 -156.42 19708.94
11 35.0 -0.25 625.68 625.68 -156.42
21898.82
§å ¸n c¶ng biÓn
2 3.5 3.50 30.79 30.79 107.75 107.75
3 7.0 3.50 30.79 30.79 107.75 215.50
4 10.5 3.50 30.79 30.79 107.75 323.25
5 14.0 3.50 30.79 30.79 107.75 431.00
6 17.5 3.50 30.79 30.79 107.75 538.75
7 21.0 3.50 30.79 30.79 107.75 646.50
8 24.5 3.50 30.79 30.79 107.75 754.25

9 28.0 3.50 30.79 30.79 107.75 862.00
10 31.5 3.50 30.79 30.79 107.75 969.76
11 35.0 3.50 30.79 30.79 107.75 1077.51
Hµn
g cäc
Trôc x y
H
x
(KN) H
y
(KN) H
x
.y(KNm) H
y
.x(KNm)
E
1 0.0 7.00 41.29 41.29 289.02 0.00
2 3.5 7.00 41.29 41.29 289.02 144.51
3 7.0 7.00 41.29 41.29 289.02 289.02
4 10.5 7.00 41.29 41.29 289.02 433.54
5 14.0 7.00 41.29 41.29 289.02 578.05
6 17.5 7.00 41.29 41.29 289.02 722.56
7 21.0 7.00 41.29 41.29 289.02 867.07
8 24.5 7.00 41.29 41.29 289.02 1011.59
9 28.0 7.00 41.29 41.29 289.02 1156.10
10 31.5 7.00 41.29 41.29 289.02 1300.61
11 35.0 7.00 41.29 41.29 289.02 1445.12
D2
1 0.0 10.25 840.63 840.63 8616.49 0.00
2 3.5 10.25 840.63 840.63 8616.49 2942.22

3 7.0 10.25 840.63 840.63 8616.49 5884.43
4 10.5 10.25 840.63 840.63 8616.49 8826.65
5 14.0 10.25 840.63 840.63 8616.49 11768.86
6 17.5 10.25 840.63 840.63 8616.49 14711.08
7 21.0 10.25 840.63 840.63 8616.49 17653.29
8 24.5 10.25 840.63 840.63 8616.49 20595.51
9 28.0 10.25 840.63 840.63 8616.49 23537.72
10 31.5 10.25 840.63 840.63 8616.49 26479.94
11 35.0 10.25 840.63 840.63 8616.49 29422.16
D1
1 0.0 10.75 840.63 840.63 9036.80 0.00
2 3.5 10.75 840.63 840.63 9036.80 2942.22
3 7.0 10.75 840.63 840.63 9036.80 5884.43
4 10.5 10.75 840.63 840.63 9036.80 8826.65
5 14.0 10.75 840.63 840.63 9036.80 11768.86


14- 14 -
§å ¸n c¶ng biÓn
6 17.5 10.75 840.63 840.63 9036.80 14711.08
7 21.0 10.75 840.63 840.63 9036.80 17653.29
8 24.5 10.75 840.63 840.63 9036.80 20595.51
9 28.0 10.75 840.63 840.63 9036.80 23537.72
10 31.5 10.75 840.63 840.63 9036.80 26479.94
11 35.0 10.75 840.63 840.63 9036.80 29422.16
Hµn
g cäc
Trôc x y
H
x

(KN) H
y
(KN) H
x
.y(KNm) H
y
.x(KNm)
C
1 0.0 14.00 82.36 82.36 1153.01 0.00
2 3.5 14.00 82.36 82.36 1153.01 288.25
3 7.0 14.00 82.36 82.36 1153.01 576.51
4 10.5 14.00 82.36 82.36 1153.01 864.76
5 14.0 14.00 82.36 82.36 1153.01 1153.01
6 17.5 14.00 82.36 82.36 1153.01 1441.27
7 21.0 14.00 82.36 82.36 1153.01 1729.52
8 24.5 14.00 82.36 82.36 1153.01 2017.77
9 28.0 14.00 82.36 82.36 1153.01 2306.03
10 31.5 14.00 82.36 82.36 1153.01 2594.28
11 35.0 14.00 82.36 82.36 1153.01 2882.54
B
1 0.0 17.50 124.81 124.81 2184.18 0.00
2 3.5 17.50 124.81 124.81 2184.18 436.84
3 7.0 17.50 124.81 124.81 2184.18 873.67
4 10.5 17.50 124.81 124.81 2184.18 1310.51
5 14.0 17.50 124.81 124.81 2184.18 1747.34
6 17.5 17.50 124.81 124.81 2184.18 2184.18
7 21.0 17.50 124.81 124.81 2184.18 2621.01
8 24.5 17.50 124.81 124.81 2184.18 3057.85
9 28.0 17.50 124.81 124.81 2184.18 3494.68
10 31.5 17.50 124.81 124.81 2184.18 3931.52

11 35.0 17.50 124.81 124.81 2184.18 4368.36
A
1 0.0 21.00 162.62 162.62 3414.96 0.00
2 3.5 21.00 162.62 162.62 3414.96 569.16
3 7.0 21.00 162.62 162.62 3414.96 1138.32
4 10.5 21.00 162.62 162.62 3414.96 1707.48
5 14.0 21.00 162.62 162.62 3414.96 2276.64
6 17.5 21.00 162.62 162.62 3414.96 2845.80
7 21.0 21.00 162.62 162.62 3414.96 3414.96
8 24.5 21.00 162.62 162.62 3414.96 3984.12
9 28.0 21.00 162.62 162.62 3414.96 4553.27
10 31.5 21.00 162.62 162.62 3414.96 5122.43
11 35.0 21.00 162.62 162.62 3414.96 5691.59


15- 15 -
§å ¸n c¶ng biÓn
Tõ b¶ng ta cã :

∑
ix
H
=
∑
iy
H
= 37119.36

i
ix

yH .
∑
= 272824.38

i
iy
xH .
∑
= 649588.85
Do ®ã to¹ ®é t©m ®µn håi lµ :
x
C
= 17.5 (m).
y
C
=7.35 (m).


16- 16 -
Y
C
(17.5 ; 7.35)
4.8
2.77
2.77
Đồ án cảng biển


9.2. Xác định lực xô ngang lên đầu cọc.
Xét một số trờng hợp cầu tàu chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng theo phơng

ngang và chọn ra trờng hợp nguy hiểm nhất để tính toán.
* Các tr ờng hợp tính toán:
Cầu tàu chịu lực neo tàu.
Lực neo tàu tác động lên từng phân đoạn của cầu tàu thông qua lực căng dây neo.
Thành phần lực ngang của dây neo này là: S
q
và S
n
đã tính toán ở trên. Trong hai trờng
hợp tàu đầy hàng và không hàng thì trờng hợp tàu đầy hàng có tải trọng neo lớn hơn do
đó lấy tải trọng neo trong trờng hợp này để tính toán.
Xét hai trờng hợp neo tàu sau:
Trờng hợp 1 :
Trờng hợp 2 :

SVTH : LÊ VĂN TIếN MSSV: 7305.52 LP : 52CB1
17
- 17 -
Y
C
(17.5 ; 7.35)
4.8
2.77 2.77
Y
X
C
(17.5 ; 7.35)
4.8
2.77
4.8

2.77
Đồ án cảng biển


Trờng hợp 3 :


Ta sẽ tính toán cho trờng hợp thứ 2.
Cầu tàu chịu lực va tàu:
Xét hai trờng hợp va tàu sau:

SVTH : LÊ VĂN TIếN MSSV: 7305.52 LP : 52CB1
18
- 18 -
Y
X
C
(17.5 ; 7.35)
6
12
Y
X
C
(17.5 ; 7.35)
6
12
§å ¸n c¶ng biÓn


– CÇu tµu chÞu lùc tùa tµu:

Tµu tùa vµo bÕn cÇu tÇu coi nh g©y ra mét t¶i ph©n bè q.

SVTH : L£ V¡N TIÕN MSSV: 7305.52 LỚP : 52CB1
19
- 19 -
Y
C
(17.5 ; 7.35)
Y
X
C
(17.5 ; 7.35)
Đồ án cảng biển


Sau khi quy về lực tập trung ta thấy lực này đi qua tâm đàn hồi C.
Cầu tàu trong đồ án này là cầu tàu liền bờ nên sẽ không xảy ra trờng hợp cầu tàu
chịu đồng thời các tải trọng ngang trên. Ta thấy trờng hợp cầu tàu chịu lực neo và lực va
là lớn nhất nên sẽ kiểm tra hai trờng hợp này để chọn ra trờng hợp nguy hiểm nhất để
tính toán.
* Ph ơng pháp tính toán:
Đặt: X, Y là tổng hợp các tải trọng tác dụng theo phơng ngang và phơng đứng
(T).
X, Y là tọa độ của điểm đặt các lực X, Y so với cọc G2.

SVTH : LÊ VĂN TIếN MSSV: 7305.52 LP : 52CB1
20
- 20 -
Đồ án cảng biển



Lx, Ly là cánh tay đòn của điểm đặt Y, X so với tâm đàn hồi (m).
Ta có:
Mo = X x Ly + Y x Lx (Tm)
( )
ix
X
x m
H
=


( )
iy
Y
y m
H
=


O
2 2
M
( )
. .
ix i iy i
Rad
H y H x

=

+

Lực ngang phân bố theo cả hai phơng cho cọc thứ i đợc xác định theo công thức
sau :
'
( )
ix
ix i
H H x y

=
)(
'

i
iy
iy
xyHH =
Trong đó:
'
i
x
,
'
i
y
- Toạ độ của cọc thứ i đối với hệ toạ độ mới có gốc tại tâm đàn hồi C.
Kết quả tính toán nh bảng sau :
x' y' Hxneo Hyneo Hxva1 Hyva1 Hxva2 Hyva2
-17.50 -7.60 0.08 -0.04 0.07 0.27 -0.16 0.33

-14.00 -7.60 0.08 -0.05 0.07 0.25 -0.16 0.30
-10.50 -7.60 0.08 -0.05 0.07 0.24 -0.16 0.28
-7.00 -7.60 0.08 -0.05 0.07 0.23 -0.16 0.25
-3.50 -7.60 0.08 -0.05 0.07 0.21 -0.16 0.23
0.00 -7.60 0.08 -0.05 0.07 0.20 -0.16 0.20
3.50 -7.60 0.08 -0.05 0.07 0.19 -0.16 0.18
7.00 -7.60 0.08 -0.05 0.07 0.18 -0.16 0.15
10.50 -7.60 0.08 -0.05 0.07 0.16 -0.16 0.13
14.00 -7.60 0.08 -0.05 0.07 0.15 -0.16 0.10
17.50 -7.60 0.08 -0.05 0.07 0.14 -0.16 0.08
0.88 0.81 -1.72 G2
-17.50 -7.10 0.08 -0.04 0.08 0.27 -0.15 0.33
-14.00 -7.10 0.08 -0.05 0.08 0.25 -0.15 0.30
-10.50 -7.10 0.08 -0.05 0.08 0.24 -0.15 0.28
-7.00 -7.10 0.08 -0.05 0.08 0.23 -0.15 0.25
-3.50 -7.10 0.08 -0.05 0.08 0.21 -0.15 0.23
0.00 -7.10 0.08 -0.05 0.08 0.20 -0.15 0.20
3.50 -7.10 0.08 -0.05 0.08 0.19 -0.15 0.18
7.00 -7.10 0.08 -0.05 0.08 0.18 -0.15 0.15
10.50 -7.10 0.08 -0.05 0.08 0.16 -0.15 0.13
14.00 -7.10 0.08 -0.05 0.08 0.15 -0.15 0.10
17.50 -7.10 0.08 -0.05 0.08 0.14 -0.15 0.08
0.88 0.83 -1.68
G1
-17.50 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.02
-14.00 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.01
-10.50 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.01

SVTH : LÊ VĂN TIếN MSSV: 7305.52 LP : 52CB1
21

- 21 -
§å ¸n c¶ng biÓn


-7.00 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.01
-3.50 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.01
0.00 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.01
3.50 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.01
7.00 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.01
10.50 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.01
14.00 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.00
17.50 -3.85 0.00 0.00 0.00 0.01 -0.01 0.00
0.043607 0.047207 -0.06982 F
-17.50 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.02 -0.01 0.02
-14.00 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.02 -0.01 0.02
-10.50 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.02 -0.01 0.02
-7.00 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.02 -0.01 0.02
-3.50 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.01 -0.01 0.02
0.00 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.01 -0.01 0.01
3.50 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.01 -0.01 0.01
7.00 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.01 -0.01 0.01
10.50 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.01 -0.01 0.01
14.00 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.01 -0.01 0.01
17.50 -0.35 0.01 0.00 0.01 0.01 -0.01 0.00
0.06 0.07 -0.08
E
-17.50 2.90 0.11 -0.06 0.15 0.36 -0.11 0.44
-14.00 2.90 0.11 -0.06 0.15 0.34 -0.11 0.41
-10.50 2.90 0.11 -0.06 0.15 0.32 -0.11 0.37
-7.00 2.90 0.11 -0.06 0.15 0.31 -0.11 0.34

-3.50 2.90 0.11 -0.06 0.15 0.29 -0.11 0.31
0.00 2.90 0.11 -0.06 0.15 0.27 -0.11 0.27
3.50 2.90 0.11 -0.06 0.15 0.25 -0.11 0.24
7.00 2.90 0.11 -0.06 0.15 0.24 -0.11 0.20
10.50 2.90 0.11 -0.06 0.15 0.22 -0.11 0.17
14.00 2.90 0.11 -0.06 0.15 0.20 -0.11 0.14
17.50 2.90 0.11 -0.07 0.15 0.19 -0.11 0.10
1.20 1.65 -1.18 D2
-17.50 3.40 0.11 -0.06 0.15 0.36 -0.10 0.44
-14.00 3.40 0.11 -0.06 0.15 0.34 -0.10 0.41
-10.50 3.40 0.11 -0.06 0.15 0.32 -0.10 0.37
-7.00 3.40 0.11 -0.06 0.15 0.31 -0.10 0.34
-3.50 3.40 0.11 -0.06 0.15 0.29 -0.10 0.31
0.00 3.40 0.11 -0.06 0.15 0.27 -0.10 0.27
3.50 3.40 0.11 -0.06 0.15 0.25 -0.10 0.24
7.00 3.40 0.11 -0.06 0.15 0.24 -0.10 0.20
10.50 3.40 0.11 -0.06 0.15 0.22 -0.10 0.17
14.00 3.40 0.11 -0.06 0.15 0.20 -0.10 0.14
17.50 3.40 0.11 -0.07 0.15 0.19 -0.10 0.10
1.20 1.68 -1.13
D1
-17.50 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.03 -0.01 0.04
-14.00 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.03 -0.01 0.04
-10.50 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.03 -0.01 0.04
-7.00 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.03 -0.01 0.03
-3.50 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.03 -0.01 0.03
0.00 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.03 -0.01 0.03
3.50 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.02 -0.01 0.02
7.00 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.02 -0.01 0.02
10.50 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.02 -0.01 0.02


SVTH : L£ V¡N TIÕN MSSV: 7305.52 LỚP : 52CB1
22
- 22 -
§å ¸n c¶ng biÓn


14.00 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.02 -0.01 0.01
17.50 6.65 0.01 -0.01 0.02 0.02 -0.01 0.01
0.11823 0.181242 -0.07673 C
-17.50 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.05 -0.01 0.07
-14.00 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.05 -0.01 0.06
-10.50 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.05 -0.01 0.06
-7.00 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.05 -0.01 0.05
-3.50 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.04 -0.01 0.05
0.00 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.04 -0.01 0.04
3.50 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.04 -0.01 0.04
7.00 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.04 -0.01 0.03
10.50 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.03 -0.01 0.03
14.00 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.03 -0.01 0.02
17.50 10.15 0.02 -0.01 0.03 0.03 -0.01 0.02
0.179968 0.302425 -0.06069
B
-17.50 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.07 0.00 0.09
-14.00 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.07 0.00 0.08
-10.50 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.06 0.00 0.07
-7.00 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.06 0.00 0.07
-3.50 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.06 0.00 0.06
0.00 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.05 0.00 0.05
3.50 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.05 0.00 0.05

7.00 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.05 0.00 0.04
10.50 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.04 0.00 0.03
14.00 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.04 0.00 0.03
17.50 13.65 0.02 -0.01 0.04 0.04 0.00 0.02
0.235518 0.430204
-
0.006637
A
Tæng hîp l¹i ta ®îc kÕt qu¶ sau :
Khung
Däc
Neo Va 1 Va 2
SUM
Hx (KN)
G2 0.88 0.81 -1.72 -0.03
G1 0.88 0.83 -1.68 0.03
F 0.04 0.05 -0.07 0.02
E 0.06 0.07 -0.08 0.06
D2 1.20 1.65 -1.18 1.67
D1
1.20 1.68 -1.13 1.75

SVTH : L£ V¡N TIÕN MSSV: 7305.52 LỚP : 52CB1
23
- 23 -
Đồ án cảng biển


C 0.12 0.18 -0.08 0.22
B 0.18 0.30 -0.06 0.42

A 0.24 0.43 -0.01 0.66
Khung
Ngang
Neo Va 1 Va 2
SUM
Hy (KN)
1
-0.24 1.43 1.77 2.96
2 -0.24 1.36 1.64 2.76
3 -0.25 1.30 1.50 2.55
4 -0.25 1.23 1.36 2.34
5 -0.25 1.16 1.23 2.14
6 -0.25 1.09 1.09 1.93
7 -0.25 1.02 0.95 1.72
8 -0.26 0.95 0.82 1.52
9 -0.26 0.89 0.68 1.31
10 -0.26 0.82 0.54 1.10
11 -0.26 0.75 0.41 0.90
Nh vậy khung dọc nguy hiểm nhất là khung D1, 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
nh một bài toán phẳng
Khung
Ngang 1
Neo Va 1 Va 2
Hy (KN)
G1+G2 -0.09 0.53
0.66
F 0.00 0.01
0.02
E 0.00 0.02

0.02
D1+D2 -0.12 0.71
0.88
C -0.01 0.03
0.04
B -0.01 0.05
0.07
A -0.01 0.07
0.09
SUM -0.24 1.43
1.77

SVTH : LÊ VĂN TIếN MSSV: 7305.52 LP : 52CB1
24
- 24 -
Đồ án cảng biển


10. Tổ hợp tải trọng
Các tổ hợp cơ bản để tính toán nội lực cấu kiện nh sau :
* Tổ hợp cơ bản:
Bao gồm tải trọng thờng xuyên , tải trọng tạm thời tác động kéo dài , cùng với một
trong số các tải trọng tạm thời tác động nhanh. Căn cứ vào tổ hợp tải trọng cơ bản ta có
hai tổ hợp tải trọng tính toán nh sau :
Tổ hợp 1: Tải trọng bản thân cầu tàu + tải do hàng hoá xếp trên bến + tải do
cần cẩu + tải do neo tàu.
Tổ hợp 2: Tải trọng bản thân cầu tàu + tải do hàng hoá xếp trên bến + tải do
cần cẩu + tải do va tàu.
Tổ hợp 3: Bao gồm tải trọng của 2 tổ hợp trên.
* Hệ số tổ hợp tải trọng:

Trọng lợng riêng của cấu kiện cầu tàu : 1.05
Tải trọng do phơng tiện bốc xếp : 1.1
Tải trọng do hàng hoá : 1.1
Tải trọng do tàu : 1.15
* Sơ đồ hình học , biểu đồ nội lực và các trờng hợp tải trọng( phần phụ lục)
IV. Giải cầu tầu
1. Giải nội lực khung ngang cầu tầu
Sau khi giải khung bằng phần mềm SAP2000 với trờng hợp tải trọng : Neo +
Va 2, ta có nội lực lớn nhất cho dầm ngang và cọc thể hiện qua bảng sau :
Cấu kiện N
max
(T) Q
max
(T) M
max
(T.m)
Dầm ngang
0.37 24.48 25.66
Cọc
53.33 0.05 2.04

Kiểm tra sức chịu tải của cọc :
Sức chịu tải của cọc tính theo vật liệu chế tạo cọc :
Ta có :
P
vl
= m
b
(R
n

F
b
+ R
a
F
a
)
Trong đó :
R
n
- Cờng độ chịu nén tính toán của bê tông.
F
b
- Diện tích làm việc của tiết diện bê tông.
R
a
- Cờng độ chịu nén tính toán của cốt thép.
F
a
- Diện tích làm việc của cốt thép.
m
b
- Hệ số điều kiện làm việc. Lấy m = 1.
Cọc làm bằng bê tông mác 300
#
có R
n
= 135 (KG/cm
2
) cốt thép A-II có R

a
= 2700
(KG/cm
2
).
Cọc có kích thớc 40x40 cm đặt 4 thanh thép 25 có:
F
a
= 19.63 cm
2
F
b
= 40x40 19.63 = 1580.37 (cm
2
).

SVTH : LÊ VĂN TIếN MSSV: 7305.52 LP : 52CB1
25
- 25 -