ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
Kết cấu công trình bến : Cầu tàu đài mềm hệ dầm bản trên nền cọc bê tông cốt thép
ứng suất trước.
1. Loại tàu thiết kế : Tàu chở quặng
Diện tích cản gió, m
2
Độ sâu
trước bến, m
Ngang tàu, A
q
Dọc tàu, A
n
đầy hàng không hàng đầy hàng không hàng
1810 3240 610 810 10,9
2. Tải trọng hàng hóa, phương tiện, thiết bị .
Sơ đồ 2.8.a – Trang 41 - Sách Công trình bến cảng.
Theo chiều rộng bến tải trọng được phân thành các vùng sau :
q
1
= 3 T/m
2
q
2
= 4 T/m
2
q
3
= 6 T/m
2

L
tmax
Giữa
hai
đường
vuông
góc L
w
đầy
hàng
không
hàng
đầy
hàng
không
hàng
15 10 144 130 18,5 10,5 8 2,9 68 54
1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
Hình1: Sơ đồ tải trọng khai thác
- Dựa vào các số liệu về cao trình bến sẽ được trình bày ở mục II.1 sau đây :
Thiết kế tải trọng Cấp II.
Cấp tải trọng
khai thác
trên bến
Tải trọng do thiết bị và phương
tiện vận tải
Tải trọng do hàng hóa KN/m
2

2
ϕ
= 11
o
;
2
γ
= 1,81(T/m
3
); c = 2,1 (T/m
2
);
- Lớp 3 : Cát pha dẻo cứng: h
3
=
∞
m;
3
ϕ
=25
o
;
3
γ
= 1,8(T/m
3
); c = 0,5 (T/m
2
);
4. Số liệu khí tượng,thủy văn.

CTMB = MNTB + a = 3,6 + 2 = 5,6 (m)
- Theo tiêu chuẩn kiểm tra :
∇
CTMB = MNCTK + a = 5,2 + 1 = 6,2 (m)
Lấy giá trị lớn nhất
∇
CTMB= 6,2 m
1.2. Chiều sâu trước bến
H
0
= T + Z
0
+ Z
1
+ Z
2
+ Z
3
+ Z
4
(m).
Trong đó :
T - Mớn nước khi tàu chở đầy hàng.
Z
0
- Mức nước dự trữ 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
= 0 (trong bể cảng không có sóng)
Z
3
= 0,15 (m). (theo bảng 5-tiêu chuẩn 22-TCN-207-92)
Z
4
= 0,4 (m).
Vậy ta có độ sâu nước trước bến là:
H
0
= 8+ 0,481+ 0,56 + 0,15+0,4 = 9,531 (m). Làm tròn 9,6 m.
So sánh H
0
= 9,6 m > H
dh
= 8,25 m (bảng 1-6 tr 23 sách Công trình bến cảng)
1.3. Cao trình đáy bến.
∇CTĐB = ∇MNTTK - H
0
= 2,5– 9,6 = - 7,1 (m).
1.4. Chiều cao trước bến.
H = ∇CTMB - ∇CTĐB = 6,2- (- 7,1) = 13,3 (m).

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
2. Xác định chiều dài bến

4.4. Phân đoạn bến :
- Với L
b
= 160 m, chia bến thành 4 phân đoạn, mỗi phân đoạn dài L
fd
= 40 m.
- Các khe lún có bề rộng 2 cm
4.5. Cọc :
- Theo tiêu chuẩn TCVN 7888 - 2008 chọn cọc ống bê tông cốt thép ứng suất trước tiết
diện tròn đường kính d = 80 cm,chiều dày thành cọc σ = 12 cm đóng thẳng đứng xuống
lớp 3 khoảng 15 m
- Chọn bước cọc theo phương ngang 5,25 (m).
- Chọn bước cọc theo phương dọc 4,5 (m).
4.6. Bản : Bản bê tông cốt thép dày 30cm.
4.7. Dầm :
- Dầm ngang và dầm dọc không dưới chân cần trục có kể cả chiều dày bản sàn bê
tông cốt thép : b x h = 100 cm x 150 cm.

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
- Dầm dọc dưới chân cần trục có kể cả chiều dày bản sàn: b x h = 100 cm x 170 cm.
4.8. Giả định tường chắn đất :
- Tường chắn cao 2,5 m, rộng 2 m
- Khe giữa tường chắn và bản rộng 5 cm
III. XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI TẢI TRỌNG – TỔ HỢP TẢI TRỌNG
1. Tải trọng gió tác dụng lên tàu
Theo 22 TCN 222 – 95 (trang 520):
- Thành phần lực dọc:

doc
- Vận tốc gió theo phương ngang tàu và phương dọc tàu.
ξ
ngang
,ξ
doc
- Hệ số lấy theo bảng 2-6 Sách Công trình bến cảng :
2. Tải trọng dòng chảy tác dụng lên tàu
Theo 22 TCN 222 - 95 (trang 521):
Thành phần ngang Q
ω
và thành phần dọc N
ω
của tải trọng do dòng chảy tác động lên tàu
được xác định theo công thức:
2
ngang doc
Q 0,59x A x V
ω
=
Trong đó :
A
ngang
, A
doc
- Diện tích chắn nước theo hướng ngang và dọc tàu (m
2
).

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1

Không hàng 410 1980 1,0 0,584 4 16 3,2144 217,8692
5
2
ngang
0,59x A x V
ngang
N
ω
=
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
V
ngang
, V
doc
- Vận tốc dòng chảy theo hướng ngang và dọc tàu (m/s).
Ta có :
V
ngang
= 0,4 (m/s); V
doc
= 0,9 (m/s).
A
ngang
= T x B
t
(m
2
)
A

3. Tải trọng neo tàu
Tải trọng tác dụng lên công trình do lực kéo của dây neo.
Xác định theo mục 5.11 [Tr.525 - 22TCN222-95]. Lực neo S (KN) tác dụng lên một
bích neo được xác định theo công thức sau :
.sin .cos
t
Q
S
n
α β
=
Trong đó :
n - Số lượng bích neo chịu lực, chọn n = 4 (L
t
= 144m< 150 m).
α , β - Góc nghiêng của dây neo (xem hình dưới đây), được lấy theo
bảng 32 [Tr.526- 22TCN222-95]
Q
t
= W
ngang
+ Q
ω
- Tải trọng ngang do gió, dòng chảy tác động lên tàu.
Ta xét bích neo đặt tại vị trí mép bến.
Hình2: Sơ đồ tính toán lực neo

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
α
β

n
, (KN)
S
v
,
(KN)
Đầy hàng 30 20
4
197,27 104,97 49,32 85,424 35,902
Không hàng 30 40 243,51 158,94 60,8775 105,443 102,165
Từ bảng tải trọng trên ta xác định được các đặc điểm cấu tạo của bích neo theo bảng
11-2 [Tr.354 - Công trình bến cảng]. Chọn loại bích neo HW20 có các kích thước và sơ
đồ liên kết được thể hiện trong bản vẽ.
Loại
bích
A B C D E F G H Số
hiệu
Lực
căng
(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (T)
HW20 598 838 838 635 305 456 305 64 7 20
4. Tải trọng tựa tàu
- Tải trọng phân bố q do tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình dưới tác dụng của
sóng, gió, dòng chảy được xác định theo công thức sau :
L
tx
- Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu với công trình.
Trường hợp Q
t
, (KN) L

2
.
.
2
q
D V
E
ψ
=
Trong đó :
D - Lượng rẽ nước của tàu D = 15000 (T)
V - Thành phần vuông góc với mép bến của tốc độ tàu cập lấy theo
bảng 29 [1 - Tr.523]; V = 0,12 (m/s)
ψ - Hệ số lấy theo bảng 30 (22TCN222-95, Tr.523) với bến liền bờ trên nền cọc có:
Trạng thái
ψ
q
E
, (kJ)
Đầy hàng 0,55 59,4
Không hàng 0,47 50,76
Ta có: E
q
= E
d
+ E
b

E
d

4 4
[ ( ) ]
64
d d
J
π σ
− −
=
= 9,6*10
-3
(m
4
)
Suy ra: E
b
= 3,35 *10
-7
(kJ)
E
d
= E
q
- E
b
≈ E
q
= 59,4 (kJ)
- Chọn loại đệm: Δ1000
Tra biểu đồ [Tr.567 - 22TCN222-95]


cổng
Đoàn tàu
T/m
Ô tô q
1
q
2
q
3
II K - 250 14 H - 300 3 4 6
- Tính toán với một dải bến có bề rộng 4,5 m ta có :
q
1
= 3 x 4,5 = 13,5 (T/m)
q
2
= 4 x 4,5 = 18 (T/m)
q
3
= 6 x 4,5 = 27 (T/m)
- Tải do cần cẩu K250:Tải trọng do cần cẩu tác dụng lên cầu tàu có dạng tập trung đặt
tại chân của cần cẩu. áp lực được cho mỗi chân lần lượt là : 100 (T) ,60 (T)
q
1
= 3 T/m
2
q
2
= 4 T/m
2

q
bản
- Tải trọng bản thân của bản
b - Bề rộng dải bản tính toán lấy bằng nhịp dầm
h - Chiều cao bản.
γ
bt
- Khối lượng riêng của bêtông.
Vậy ta có:
q
bản
= 4,5x 0,3 x 2,5 = 3,375 (T/m
2
).
- Tải trọng dầm ngang:
Tải trọng bản thân của dầm ngang là tải trọng phân bố được tính như sau:
q
dầm ngang
= a x t x γ
bt
Trong đó:
q
dầm ngang
- Tải trọng bản thân của dầm ngang.
a - Bề rộng dầm ngang.
t - Chiều cao dầm không kể bản.
Thay các giá trị vào ta có: q
dầm ngang
= 1 x 1,2 x 2,5 = 3 (T/m).
- Tải trọng dầm dọc : P

Ld
Le
Lf
Hình4: Sơ đồ tính toán chiều dài cọc.
Chiều dài tính toán của cọc xác định theo phương pháp kinh nghiệm : l
tt
= l
0
+ η.d
l
0
- chiều dài tự do của cọc.
η - Hệ số kinh nghiệm được lấy trong khoảng từ (5 ÷ 7), trong đồ án chọn η = 6.
d - Đường kính cọc, d = 0,8 m
Ta có bảng số liệu tính toán chiều dài cọc dưới bảng sau:
Hàng cọc L
o
(m) L
tt
(m)
A 12,8 17,8
B 10,6 15,6
C 8,55 13,55
D 6,54 11,54
E 4,54 9,54
F 2,95 7,95
- Xác định toạ độ tâm đàn hồi:

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
11

q
S
n
S
q
0
x
F
C
D
A
B
2 3 4 5 6 7 8 9
Hình5: Mặt bằng một phân đoạn bến
Gọi toạ độ tâm đàn hồi là C( x
C
, y
C
). Toạ độ tâm đàn hồi được tính theo công thức :
.
iy
i
C
iy
H x
x
H
=
∑
∑

i
H y
∑
,
.
iy
i
H x
∑
- 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 được xác định như lực cắt Q gây ra do các chuyển vị đơn vị theo các công
thức của cơ học kết cấu :

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
ix
H
=
iy
H
= Q =
3
12
i
EJ
l
- Mô men quán tính của cọc :

x9,6x10
-3
= 34598 (Tm
2
).
Từ các công thức đó ta có bảng tổng phản lực các đầu cọc như sau:
` Hix(KN) Hiy (KN) Hix.iy(KNm) Hiy.ix(KNm)
A 662.549 662.549 0 11925.891
B 984.248 984.248 5167.302 17716.463
C 1501.97 1501.97 15770.66 27035.409
D 2431.43 2431.43 37687.09 43765.652
E 4303.61 4303.61 88224.06 77465.032
F 7436.64 7436.64 189634.4 133859.57
Tổng 17320.4 17320.4 336483.5 311768.02
Do đó toạ độ tâm đàn hồi C (X
C
;Y
C
) là :
X
C
= 18 (m).
Y
C
= 19,427 (m).
8.2. Xác định lực ngang lên đầu cọc.
Xét một số trường hợp cầu tàu chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng theo phương
ngang và chọn ra trường hợp nguy hiểm nhất để 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.

+
∑ ∑
= 1,74 x 10
-5
(rad)
Δ
x
=
ix
X
H
∑
∑
= -12,18 x 10
-4
(m)
Δ
y
=
iy
Y
H
∑
∑
= -7 x 10
-4
(m).
Lực ngang phân bố theo cả 2 phương cho cọc bất kì thứ i được xác định bằng các biểu
thức :
H

y
là tọa độ của cọc thứ i đối với hệ tọa độ mới có gốc tọa độ đặt tại tâm
đàn hồi C.
Từ đó ta có kết quả phân bố lực neo lên các khung ngang và khung dọc như sau :
+ Theo phương x :
Khung dọc
Khung ngang
1 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
2 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
3 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
4 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
5 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
6 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
7 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
8 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
9 -0.1145 -0.16 -0.229 -0.3474 -0.573 -0.919 -2.343
+ Theo phương y :
Khung dọc
Khung ngang

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
14
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
1 -0.0748 -0.111 -0.17 -0.274 -0.486 -0.84 -1.955
2 -0.069 -0.103 -0.156 -0.253 -0.448 -0.775 -1.805
3 -0.0633 -0.094 -0.143 -0.232 -0.411 -0.71 -1.654
4 -0.0575 -0.085 -0.13 -0.211 -0.374 -0.646 -1.503
5 -0.0517 -0.077 -0.117 -0.19 -0.336 -0.581 -1.353
6 -0.046 -0.068 -0.104 -0.169 -0.299 -0.516 -1.202

4 0.09863 0.1465 0.2236 0.362 0.6407 1.1071 2.5784
5 0.11476 0.1705 0.2601 0.4211 0.7454 1.2881 3
6 0.13088 0.1944 0.2967 0.4803 0.8502 1.4691 3.4216
7 0.14701 0.2184 0.3333 0.5395 0.9549 1.6501 3.8432

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
8 0.16314 0.2423 0.3698 0.5987 1.0597 1.8311 4.2647
9 0.17926 0.2663 0.4064 0.6579 1.1644 2.0121 4.6863
- Cầu tàu chịu lực tựa tàu:
Ta có kết quả phân bố lực tựa tàu lên các khung ngang và khung dọc như sau:
+ Theo phương y :
Khung dọc
Khung ngang
1 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
2 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
3 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
4 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
5 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
6 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
7 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
8 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
9 0.0765 0.1137 0.1734 0.2808 0.4969 0.8587 2
- Tổng lực phân bố trên các đầu cọc tác dụng theo khung ngang và dọc:
Theo
ph
ương x Theo phương y
Lực

G
b
= 3.375 T/m
G
dn
= 3 T/m
P
dd
= 15.75 T
P
vv
= 12 T
P
dd
= 13.5 T
275525525500
2950
500500125
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 TP
dd
= 13.5 T
+ Tải trọng hàng hóa

BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
Sq= 1.955 T
275500
2950
525525500500125
+ Tải trọng va tàu:
P
y,va
= 4.686 T
275500
2950
525525500500125
+ Tải trọng tựa tàu

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
19
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
P
y,tua
= 2 T
275500
2950
525525500500125
- Sơ đồ các tổ hợp tải :
+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng neo tàu
G
b
= 3.375 T/m
G

= 13.5 T
Sq= 1.955 T

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
20
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng va tàu
G
b
= 3.375 T/m
G
dn
= 3 T/m
P
vv
= 12 T
13.5 T/m
18 T/m
27 T/m
6.75 T/m
600 200 200 650 200 200 75
275525525500
2950
500500125
825
P
dd
= 15.75 T
P

= 12 T
13.5 T/m
18 T/m
27 T/m
6.75 T/m
600 200 200 650 200 200 75
275525525500
2950
500500125
825
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 TP
dd
= 13.5 T
P
y,tua
= 2 T

P
dd
= 15.75 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 T
P
dd
= 13.5 T
P
ct
= 100 T
P
ct
= 60 T
Sq= 1.955 T

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
23
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng cầu trục, Tải trọng va tàu
G
b
= 3.375 T/m
G
dn

= 13.5 T
P
ct
= 100 T
P
ct
= 60 T
P
y,va
= 4.686 T

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
24
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẢNG BIỂN
BẾN CẦU TÀU ĐÀI MỀM HỆ DẦM BẢN TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST
+ Tải trọng bản thân, Tải trọng hàng hoá, Tải trọng cầu trục, Tải trọng tựa tàu
G
b
= 3.375 T/m
G
dn
= 3 T/m
P
vv
= 12 T
13.5 T/m
18 T/m
27 T/m
6.75 T/m
600 200 200 650 200 200 75

= 2 T

TRẦN VĂN HOÀN – MSSV : 648953 – LỚP : 53CB1
25