TIÊU CHUẨN NGÀNH 22 TCN 207 – 92 CƠNG TRÌNH BẾN CẢNG BIỂN TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ I NGUYÊN TẮC CHUNG 1.1 Tiêu chuẩn dùng để thiết kế cơng trình bến cảng biển nhà máy sửa chữa tàu biển Tiêu chuẩn bao gồm yêu cầu chung thiết kế cơng trình bến cố định yêu cầu riêng thiết kế kiểu bến tường góc, khối xếp, tường cừ tầng neo bệ cọc cao Ghi chú: Ngoài yêu cầu Tiêu chuẩn này, thiết kế cơng trình bến phải thỏa mãn u cầu TCVN TCN có liên quan Trong trường hợp chưa có TCVN TCN thích ứng phép tham khảo tài liệu tiêu chuẩn nước Khi thiết kế cơng trình bến cảng vùng có cấp động đất từ trở lên, vùng đất lún, đất trương nở, đất than bùn, đất san hô, vùng đất dễ sụt trượt, vùng có castơ vùng có điều kiện đặc biệt khác cần phải xét thêm yêu cầu tài liệu tiêu chuẩn tương ứng Nếu khơng có tài liệu tiêu chuẩn phải dựa sở nghiên cứu riêng trường hợp Trong chưa có Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình bến cảng sơng vận dụng quy định để thiết kế cơng trình bến cảng sơng nhà máy sửa chữa tàu sơng cần có luận đầy đủ đặc điểm riêng bến tàu sơng (cấp cơng trình, mực nước tính tốn, hoạt tải bến v.v…) 1.2 Các bước thiết kế, thành phần nội dung đồ án thiết kế phải phù hợp với yêu cầu “Điều lệ lập, thẩm tra, xét duyệt thiết kế cơng trình xây dựng” 1.3 Khi thiết kế cơng trình bến cần có tài liệu xuất phát phù hợp với: tổng mặt phần công nghệ đồ án, điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng điều kiện thi công (theo điều 1.4 đến 1.6) 1.4 Mặt vị trí bến xác định từ mặt tổng thể đối tượng xây dựng (cảng, nhà máy sửa chữa tàu v.v…) Khi lập đồ án phần cơng trình thủy phải vào điều kiện tự nhiên mà điều chỉnh cho hợp lý vị trí tuyến mép bến mặt Các số liệu ban đầu để thiết kế cơng trình bến xác định từ phần công nghệ đồ án bao gồm: - Chiều dài bến; - Cao độ đáy trước bến; - Cao độ mép bến; - Cấp tải trọng khai thác; - Loại tàu tính tốn; - Các u cầu riêng bến 1.5 Các tài liệu điều kiện tự nhiên tình hình khu vực xây dựng cần cho thiết kế bao gồm: a Tài liệu địa hình; b Tài liệu thủy đạc; c Tài liệu khí tượng thủy văn; d Tài liệu sinh vật học: có hay khơng có loại hà gỗ, mức độ hoạt động chúng, tình hình gỗ mục cao độ khác nhau, sinh vật cần bảo vệ; e Tài liệu địa chất địa chất thủy văn; g Tài liệu động đất (có xét cấp động đất theo vi phân vùng), tượng castơ, trượt, lún khu vực xây dựng 1.6 Các tài liệu điều kiện thi cơng cần phải có: a Khả thi công đơn vị xây dựng (các sở sản xuất, vị trí đặc điểm chúng, loại cần cẩu thiết bị thi công khác); b Vị trí xí nghiệp chế tạo cấu kiện bê tông cốt thép lắp ghép, công suất chúng, mức độ sử dụng công suất, khả công nghệ; c Sự liên hệ vận tải khu vực xây dựng với kho hàng nhà máy cung ứng, với địa điểm sản xuất vật liệu xây dựng địa phương; d Các vật liệu xây dựng địa phương (chủng loại, số lượng chất lượng, điều kiện khai thác vận chuyển) PHÂN LOẠI CƠNG TRÌNH BẾN 2.1 Cơng trình bến cảng biển cơng trình vĩnh cửu cơng trình tạm Cơng trình vĩnh cửu cơng trình làm để sử dụng lâu dài Cơng trình tạm cơng trình làm để dùng thời gian thi công sửa chữa cơng trình 2.2 Cơng trình bến phân loại sau: a Theo cách bố trí bến so với đường bờ - bến liền bờ, bến nhỏ (rộng hẹp), bến khơi (bến đảo bến nổi), bến làm cách xa bờ nối với bờ cầu dẫn đường đắp; b Theo khả di chuyển – bến cố định bến di động; c Theo đặc điểm kết cấu nguyên tắc làm việc – bến trọng lực, bến tường cừ, bến bệ cọc cao, bến kiểu cầu, bến kiểu hỗn hợp, bến nổi; d Theo vật liệu xây dựng – bến bê tông, bê tông cốt thép, thép, gỗ hỗn hợp; e Theo cách tiếp nhận áp lực ngang đất – bến chịu áp lực ngang đất bến không chịu áp lực ngang đất; g Theo công dụng: - Bến hàng hoá (bách hoá bao kiện, gỗ, hàng rời, đổ đống, công tenơ, hàng lỏng v.v ), - Bến hành khách; - Bến phà biển; - Bến sửa chữa tàu; - Bến thủy đội cảng v.v 2.3 Cơng trình bến phân thành cấp vào chiều cao H bến Cấp cơng trình bến không nhỏ cấp hạng quy định đây: Cấp I H > 25m; Cấp II 20m < H ≤ 25m; Cấp III H ≤ 20m Ghi chú: Chiều cao H bến tổng giá trị tuyệt đối cao độ đáy bến cao độ mép bến; Các cơng trình bến tạm thuộc cấp IV; Các cơng trình bến làm kết hợp với để chắn sóng có H ≤ 20m liệt vào cơng trình cấp II; Các cơng trình bến nâng lên cấp so với quy định trường hợp sau: có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, xây dựng điều kiện tự nhiên bất lợi, lần ứng dụng kết cấu 2.4 Ngoài yêu cầu điều 2.3, phân cấp cơng trình bến cần xét thêm: - Cơng suất tổ hợp cơng trình (cảng biển) bến hạng mục xây dựng; - Khả thông qua tương lai tuyến bến; - Chủng loại hàng hố thiết bị cơng nghệ định cấp tải trọng cơng trình; - Yếu tố khấu hao vơ hình bến; - An tồn người phục vụ bến 2.5 Căn vào cấp cơng trình để quy định: - Các u cầu khai thác, đảm bảo hoạt động bình thường cơng trình suốt thời gian phục vụ; - Các yêu cầu phù hợp thời hạn phục vụ hao mịn vơ hình cơng trình (tuổi thọ cần thiết kết cấu) đảm bảo cách sử dụng vật liệu xây dựng thích hợp bảo vệ chúng khỏi tác động môi trường 2.6 Cấp cơng trình quan giao thầu thiết kế quy định sở xét tổng hợp yêu cầu điều 2.4 2.5, ghi rõ văn yêu cầu thiết kế giao cho bên nhận thầu 2.7 Trong tổ hợp cơng trình hạng mục cơng trình thuộc cấp khác tùy theo tầm quan trọng tổ hợp Trong thuộc cấp cao cơng trình mà ngừng hoạt động để sửa chữa cố ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động tổ hợp cơng trình xí nghiệp cơng nghiệp có liên hệ với tổ hợp cơng trình 2.8 Trong đồ án thiết kế cần ghi rõ cấp cơng trình bến CHỌN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BẾN 3.1 Chọn kết cấu cơng trình phải xuất phát từ tính hợp lý kinh tế - kỹ thuật điều kiện xây dựng cụ thể sở so sánh phương án 3.2 Tính hợp lý kinh tế phương án đem so sánh phải xác định sở đối chiếu giá thành xây dựng cơng trình Nếu phương án có thời hạn xây dựng khác cịn phải tính thêm hiệu kinh tế đưa cơng trình vào sử dụng sớm 3.3 Khi chọn phương án kết cấu cần phải xét: - Khối lượng vật liệu xây dựng chủ yếu (sắt thép, xi măng, gỗ); - Khả cung ứng với vật liệu xây dựng địa phương; - Lượng lao động để thi công cơng trình; - Mức độ phức tạp việc xây dựng; - Khả có trang thiết bị thi cơng; - u cầu tuổi thọ cơng trình; - Các tiêu khai thác 3.4 Khi chọn phương án kết cấu cơng trình bến định biện pháp bảo vệ kết cấu cần xét đến tất dạng tác động bất lợi điều kiện tự nhiên khai thác; - Tác động thấm ướt theo chu trình làm cho bê tơng vùng mực nước dao động bị hư hỏng nhanh chóng; - Tác động hoá học nước biển, nước nước khoáng xâm thực, khí quyển, loại hàng hố chất bão hồ ẩm dịng điện tạp tán gây ăn mịn cho bê tơng thép; - Mài mịn hư hỏng kết cấu ngun nhân học tác động tàu neo đậu bến, sóng, bùn cát chuyển động vật trôi khác; - Hư hỏng gỗ mục hà gỗ 3.5 Khi đáy bến có nguy bị xói lở đồ án phải nêu biện pháp gia cố đáy phải tính tốn thiết kế bến với cao độ đáy đến độ sâu bị xói lở Chọn hai phương án phải dựa sở so sánh tiêu kinh tế - kỹ thuật CÁC YÊU CẦU CHỦ YẾU ĐỐI VỚI THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH BẾN 4.1 Chọn kết cấu cơng trình bến cảng biển cần tiến hành sở so sánh kinh tế kỹ thuật phương án Khi lập phương án kết cấu, cần xét đến: - Việc đáp ứng yêu cầu khai thác tương lai phát triển cơng trình; - Sự kết hợp thời gian hao mịn hữu hình vơ hình; - Các điều kiện thiên nhiên khu vực địa điểm xây dựng cơng trình (địa chất cơng trình, thủy văn, khí hậu, sinh học yếu tố khác môi trường); - Các điền kiện phương pháp thi công; - Các yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật sử dụng tiết kiệm vật liệu xây dựng chủ yếu; - Thời hạn thi công tối ưu; - Sử dụng tối đa kết cấu cấu kiện điển hình với mức độ giới hóa thi cơng cao hợp lý 4.2 Cơng trình bến cảng biển cần có đủ độ bền chịu tác động nước, trình ẩm ướt theo chu trình, sóng, mơi trường sinh vật tác động xâm thực hàng hóa xếp bến 4.3 Các yêu cầu điều 4.2 cần đảm bảo cách: - Sử dụng cấu kiện kết cấu làm từ vật liệu có khả chịu tác động môi trường xâm thực mài mòn học; - Sử dụng lớp phủ bảo vệ, ngâm tẩm thích hợp quét sơn lên bề mặt cấu kiện kết cấu; - Sử dụng giải pháp kết cấu làm giảm tác động yếu tố xâm thực nói trên; - Sử dụng biện pháp bảo vệ chủ động (bảo vệ catốt v.v…) MỰC NƯỚC TÍNH TỐN, ĐỘ SÂU KHU NƯỚC VÀ LUỒNG LẠCH RA VÀO CỦA CẢNG VÀ NHÀ MÁY SỬA CHỮA TÀU 5.1 Mực nước tính tốn mực nước thấp theo bảo đảm suất qui định, dùng để tính tốn độ sâu Mực nước tính tốn khu nước luồng lạch vào cảng biển nhà máy sửa chữa tàu cần qui định ứng với số không độ sâu dùng hải đồ vùng biển Mực nước tính tốn xác định theo đường bảo đảm suất nhiều năm mực nước ngày Bảo đảm suất để xác định mực nước tính tốn khu nước cảng qui định bảng tùy thuộc vào hiệu số mực nước có đảm bảo suất 50% (H 50%) mực nước thấp (Hmin) Bảng H50% - Hmin, cm Đảm bảo suất, % ≤ 180 98,0 260 99,0 ≥ 300 99,5 Ghi (bảng 1): Đường đảm bảo suất mực nước ngày vẽ theo kết quan trắc hàng tiến hành năm Mực nước thấp Hmin mực nước năm thấp với tần suất lần 25 năm (bảo đảm suất 4%) Khi dãy số liệu quan trắc mực nước khơng đủ dài dùng phương pháp tính chuyển từ trạm tương tự Khi có kênh vào cảng mực nước tính tốn khu nước cảng khơng lấy cao mực nước tính tốn kênh xác định theo Qui trình thiết kế kênh biển (xem phụ lục 1) Đối với giá trị trung gian hiệu số (H50% - Hmin) mực nước tính tốn xác định cách nội suy 5.2 Nếu có nhiều lý cho thấy việc lấy mực nước tính tốn với đảm bảo suất cao khơng hợp lý (dao động thủy triều tương đối lớn, số lượt vào tàu trọng tải lớn không nhiều lắm, khối lượng nạo vét lớn v.v…) khoản thời gian mực nước xuống thấp cao độ tính tốn giảm mớn nước tính tốn tàu cách giảm tải, cho tàu neo đậu vũng nạo vét vũng sâu tuyến bến mà không làm luồng sâu 5.3 Khu nước luồng lạch vào cảng biển nhà máy sửa chữa tàu cần có đủ độ sâu để đảm bảo an toàn cho việc lại neo đậu tàu Độ sâu cần xác định tùy thuộc vào mớn nước tàu tính tốn giá trị dự phòng cần thiết độ sâu Nếu thuyết minh vẽ thiết kế có số liệu độ sâu khu nước cần ghi rõ cao độ mực nước tính tốn ứng với số không hệ cao độ ứng với số không hải đồ vùng biển Khi thiết kế khu nước cảng cần xác định độ sâu chạy tàu độ sâu thiết kế Độ sâu chạy tàu xác định theo công thức Hct = T + z1 + z2 + z3 + z0 ; (1) Độ sâu thiết kế xác định theo công thức: H0 = Hct + z4 ; (2) Trong đó: T - mớn nước tàu tính tốn, m; z1 - dự phịng chạy tàu tối thiểu (đảm bảo an toàn độ lái tốt tàu chuyển động), m; z2 - dự phịng cho sóng, m; z3 - dự phịng vận tốc (tính đến thay đổi mớn nước tàu chạy so với mớn nước tàu neo đậu nước tĩnh), m; z0 - dự phòng cho nghiêng lệch tàu xếp hàng hóa lên tàu khơng đều, hàng hóa bị xê dịch v.v……, m z4 - dự phịng cho sa bồi, m 5.3.1 Tàu tính tốn tàu có mớn nước lớn tất tàu đến khu nước thiết kế Mớn nước tàu tính tốn cần cộng thêm gia cố T để xét đến thay đổi dung trọng nước Giá trị T xác định theo bảng Bảng Dung trọng nước, t/m 1,025 Độ muối % ΔT, m 32 0,000T 1,020 26 + 0,004 T 1,015 20 + 0,008 T 1,010 13 + 0,012 T 1,005 + 0,016 T 1,000 + 0,020 T 5.3.2 Độ dự phòng chạy tàu tối thiểu z xác định theo bảng tùy thuộc vào loại đất đáy khu nước phạm vi độ sâu từ Hct đến Hct + 0,5m Bảng Đất đáy phạm vi độ sâu từ Hct đến Hct + 0,5m Độ dự phòng z1 ,m Ở cửa vào cảng vũng đậu tàu cửa vào bên Ở tất vũng khác khu nước Bùn 0,04 T 0,03 T Đất bồi (cát bồi, vỏ sò hến, sỏi) 0,05 T 0,04 T Đất chặt (cát, sét) 0,06 T 0,05 T Đá 0,07 T 0.06 T Ghi chú: T - Mớn nước tàu tính tốn; Khi mặt lớp đất đáy nằm cao độ sâu H ct + 0,5m độ dự phịng z1 lấy loại đất nằm bên loại đất chặt hơn; Khi đất đáy khu nước có đá tảng lăn độ dự phịng z lấy theo bảng ứng với đá; Khi công trình bến thiết kế với lớp đệm đá nhơ ngồi đường mép bến 2m trở lên trị số z1 lấy với đáy đá; Nếu độ dự phòng cho sa bồi z4 ≥ 0,05m loại đất lắng động phạm vi z4 đất bùn giá trị z1 giảm bớt có đủ luận 5.3.3 Độ dự phịng z2 cho sóng để xét đến độ chìm gia tăng đầu cuối tàu có sóng Giá trị z2 lấy theo bảng phụ thuộc vào chiều dài tàu tính tốn chiều cao sóng có tần suất lần 25 năm xác định theo biểu đồ phân bố chiều cao sóng đảm bảo suất 3% (trong hệ sóng) múi mở phía biển Bảng Chiều cao sóng, m Chiều dài tàu, m 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Độ dự phòng z2, cm 75 10 17 34 58 76 102 130 158 100 14 28 46 65 87 112 136 150 20 34 51 69 87 108 200 15 26 40 57 72 92 250 10 21 33 48 63 80 300 0 16 25 39 56 68 400 0 11 18 31 51 58 Ghi chú: Biểu đồ phân bố chiều cao sóng khu nước lập có xét đến độ sâu khu nước nạo vét đến cao độ đáy thiết kế, xét đến tượng khúc xạ giao thoa sóng có cơng trình xây dựng Nếu góc hướng sóng trục tàu (đang chạy neo đậu) 35° giá trị z2 bảng nhân với hệ số 1,4, góc 90° nhân với 1,7 Khi góc nằm 15 35° nội suy hệ số 1,0 1,4, cịn góc từ 35° đến 90° nội suy 1,4 1,7 Với giá trị trung gian chiều dài tàu z xác định nội suy 5.3.4 Độ dự phòng vận tốc z3 xác định theo bảng Bảng Vận tốc tàu Độ dự phòng z3, cm hải lý/h m/sec 1,6 15 2,1 20 2,6 25 3,1 30 Ghi (bảng 5): Độ dự phòng vận tốc đưa vào tính tốn độ sâu khu nước vùng mà tàu tự chạy, không dùng tàu lai dắt 5.3.5 Độ dự phòng cho nghiêng lệch tàu z0 xác định theo bảng Bảng Độ dự phòng z0 tính theo bề rộng tàu, m Góc nghiêng lệch tàu, độ Tàu dầu 0,017 B Tàu chở hàng khô, tàu hỗn hợp 0,026 B Tàu chở gỗ 0,044 B Loại tàu 5.3.6 Độ dự phòng z4 cho sa bồi hàng rời rơi vãi xuống khu nước cảng phải lấy tùy thuộc vào mức độ sa bồi dự kiến thời gian hai lần nạo vét tu (kể bị hàng rời rơi vãi xuống khu nước), không nhỏ trị số 0,4m để đảm bảo tàu nạo vét làm việc có suất 5.4 Chiều sâu nước trước bến nên quy định theo cấp chiều sâu định hình ghi bảng Bảng Chiều sâu định hình trước bến (m) Bến dùng cho Loại vận tải Biển xa hàng hàng hàng dầu thô sản phẩm hàng vận tải bến bến công- bách rời đổ dầu chở sà lan (tàu hành cho tenơ hoá đống hàng lỏng tàu chở sà khách đội tàu gỗ khác pha lan/sà lan) công sông vụ biển cảng tàu sông 11,5 9,75 13,0 16,5 9,75 - 9,75/5,0 8,25 - Ven biển Địa phương 13,0 11,5 15,0 18,0 11,5 - 11,5/5,0 9,75 - 15,0 13,0 16,5 20,0 13,0 - 13,00/5,00 11,5 - - - 18,0 22,0 15,0 - - - - - - 20,0 24,0 16,5 - - - - - - 22,0 27,0 - - - - - - - 24,0 - - - - - - 8,25 8,25 8,25 13,0 8,25 5,0 8,25/5,0 6,50 - 9,75 9,75 9,75 15,0 9,75 6,5 9,75/5,0 8,25 - 11,5 11,5 11,5 - 11,5/5,0 - 11,5/5,0 - - - - 13,0 - - - - - - - - 15,0 - - - - - - 6,5 5,0 5,0 - 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 - 6,5 6,5 - 6,5 6,5 - 6,5 6,5 CƠNG TRÌNH BẾN CHIỀU DÀI VÀ CÁCH BỐ TRÍ BẾN 6.1 Số lượng bến cảng cần xác định vào lưu lượng hàng tính tốn khả thơng qua bến Số lượng bến nhà máy sửa chữa tàu xác định vào kế hoạch sản xuất nhà máy sơ đồ bố trí tàu 6.2 Chiều dài bến cần xác định vào chiều dài gabari tàu tính tốn khoảng cách dự phòng đầu bến xác định theo bảng Bảng Sơ đồ bố trí tàu Khoảng cách dự phịng đầu bến chiều dài tàu, m, bằng: > 300 300201 200 – 151 150100 < 100 30 25 20 15 10 a) 30 25 20 10 b) 45-40 30 25 20 15 Khoảng cách d tàu, m Khoảng cách e tàu điểm cuối đoạn thẳng tuyến bến, m c) 30/25 20 15 15 10 d) -/60 50 40 30 20 e) 20 15 15 10 10 Ghi chú: Các yêu cầu điều không dùng cho bến dạng đảo bến nằm bờ biển không che chắn Trường hợp tuyến bến gãy khúc khoảng cách hai tàu xác định xuất phát từ điều kiện thuận tiện cho thao tác bốc xếp hàng, cho hoạt động tàu khai thác bến điều kiện cụ thể khác đồ án Với tàu dài 300m số ghi mẫu số bảng dùng cho sơ đồ có gia cố bờ 6.3 Khi bố trí cơng trình bến cần xét đến: - Sự thuận tiện an toàn cho tàu vào bến; bến che chắn sóng; - Các điều kiện địa chất cơng trình; - Mức độ bồi lấp khơng bị bào xói đáy khu nước trước bến; - Khu đất cảng có đủ kích thước cần thiết; - Khối lượng đào đắp tạo khu đất nạo vét khu nước Khi diện tích khu đất cảng tương đối hẹp phải ưu tiên dùng phương án bến nhơ điều kiện khu nước cho phép Việc lựa chọn sơ đồ bố trí hệ thống bến cảng cho trường hợp cụ thể thực sở luận chứng kinh tế kỹ thuật nhiều phương án mặt tổng thể 6.4 Các kết cấu cơng trình bến điều kiện để sử dụng chúng ghi bảng Bảng Các kết cấu cơng trình bến Điều kiện sử dụng chủ yếu Bến liền bờ bến nhô kiểu bệ cọc cao cọc ống Đất cho phép hạ cọc cọc ống đến độ thép bê tông cốt thép với kết cấu bên sâu yêu cầu bê tông cốt thép lắp ghép, nửa lắp ghép đổ chỗ Bến liền bờ trụ cọc, có tường cừ phía trước phía sau; bến tường cừ thép bêtông cốt thép Đất cho phép hạ cọc cọc ống đến độ sâu yêu cầu Bến liền bờ bến nhô kiểu cầu trụ cọc với kết cấu bên nửa lắp ghép; trụ tựa tàu loại mềm cứng cọc thép bê tông cốt thép Như Bến liền bờ khối thường khối định hình.Đất đá, đất chặt chặt trung bình Bến liền bờ khối cực lớn, cọc ống đường kính lớn bến liền bờ dạng tường góc Đất đá, đất chặt chặt trung bình đất yếu gia cố đặc biệt để chịu tải trọng khai thác Bến liền bờ bến nhô kiểu cầu trụ khối Đất đá, đất chặt chặt trung bình thường, khối cực lớn Ghi chú: Đối với kết cấu cơng trình bến khơng ghi bảng sử dụng phải luận tính hợp lý Các kết cấu cơng trình bến điểm dùng cho cơng trình từ cấp II đến cấp IV; điểm - 3, dùng cho cấp cơng trình Ngồi điều kiện địa chất cơng trình nêu bảng 9, chọn phương án kết cấu cần xét điều kiện khác: sóng, mơi trường xâm thực, cấp động đất khu vực, nguồn vật liệu xây dựng địa phương, khả đơn vị thi công, tuyến đường vận tải khu vực xây dựng v.v VẬT LIỆU XÂY DỰNG 7.1 Để chế tạo kết cấu bêtông bêtông cốt thép cơng trình bến cảng biển phải dùng bê tơng thủy công nặng phù hợp với TCVN 4116 - 85 “Kết cấu bêtông với bêtông cốt thép thủy công” Trong đồ án cần ghi rõ yêu cầu bê tơng vào kết cấu cơng trình điều kiện làm việc bêtông phù hợp với dẫn tiêu chuẩn Các yêu cầu bê tông đặc trưng mác theo độ bền độ chống thấm Ghi chú: Cũng cho phép sử dụng bêtơng Keramzit nhẹ có đủ luận Để làm lớp phủ mặt bến phải dùng bêtông phù hợp với yêu cầu tiêu chuẩn thiết kế công nghệ cảng biển 7.2 Mác bêtơng theo độ bền xác định tính tốn, có xét yêu cầu tuổi thọ Tùy theo đặc điểm cấu tạo điều kiện chịu lực cơng trình, mác bêtơng dùng cho kết cấu bêtông bêtông cốt thép nên lấy theo bảng 10 Bảng 10 No Loại kết cấu cấu kiện Mác bêtông theo độ bền chịu nén, kg/cm2 Cọc cọc ống, cấu kiện lắp ghép kết cấu phần trên, tường góc bêtơng cốt thép UST 300-600 Như trên, bêtông cốt thép thường 200-400 Sơ đồ liên kết dầm đai phân bố Mô men uốn lực cắt dùng để chọn tiết diện dầm đai phân bố nên xác định theo cơng thức sau: - với sơ đồ hình a: M = 0,08 maR aIa2 , t/m; Ql = 0,33 k nnc nm đ maR ala , t; - với sơ đồ hình b: M = 0,094 maR aIa2 , t/m; Ql = 0,427 k nnc nm đ maR ala , t; - với sơ đồ hình c: M = 0,105 maR aIa2 , t/m; Ql = 0,6 k nnc nm đ maR ala , t Trong đó: m - hệ số điều kiện làm việc, để xét đến phân bổ lại áp lực lên tường căng không neo, lấy theo điều 20.18; Ra - điều 20.7; la - nhịp tính tốn dầm nhiều nhịp; bước neo Tiết diện dầm đai phân bố xác định tính tốn độ bền chịu uốn theo quy định TCXD 44-70, với mô men uốn MI lực cắt QI Ghi - Khi tính tốn đai phân bố theo sơ đồ hình a tiết diện dầm gối phải tăng cường cách hàn thêm thép ốp cánh thép chữ Tiết diện ốp xác định tính tốn để chịu mơ men dầm hàng có giá trị lớn 25% so với mơ men tính theo cơng thức cho sơ đồ dầm hình a Bu lông liên kết dầm đai phân bố Bu lông để liên kết dầm đai phân bố vào cọc ván (xem hình a, b) tính tốn chịu lực kéo theo quy định TCXD 44-70 Nội lực bu lơng tính tốn theo giả thuyết tải trọng phân bố cho bu lông liên kết Nội lực xác định theo cơng thức: - với sơ đồ hình a: P = 0,5maRala - với sơ đồ hình b: P = 0,333maRala Các ký hiệu điểm PHỤ LỤC (Khuyến nghị) KẾT CẤU NỐI VÀO BỜ BẰNG TƯỜNG MẮT CÁO VÀ GIA CỐ MÁI DỐC GẦM BẾN TRONG CÁC BẾN LIỀN BỜ KIỂU BỆ CỌC CAO Năm 1986 phịng thí nghiệm nghiên cứu sóng Viện thiết kế Hắc hải ấn hành văn “Hướng dẫn thiết kế mái dốc gầm bến kết cấu nối vào bờ cơng trình bến liền bờ kiểu bệ cọc cao chịu tác động sóng lớn” Bản Hướng dẫn dùng để thiết kế kết cấu nói sóng trước cơng trình bến có chiều cao h1% = (1-3)m chiều dài = (30 – 100)m Dưới nội dung tóm tắt Hướng dẫn Sơ đồ bến liền bờ kiểu bệ cọc cao (xem hình vẽ) gồm: - Kết cấu nối vào bờ tường mắt cáo, sau tường có lăng thể lớn đá đổ; - Lát mặt bãi đan có lỗ rỗng; - Mái dốc gầm bến gia cố đá đổ; vùng chịu tác động mạnh sóng mặt mái dốc phủ đan; đan thường làm theo kiểu đan có khe hở Mái dốc bờ đất gầm bến gia cố đá đổ với trọng lượng viên đá từ 15 đến 100kg Mái dốc đá đổ làm có độ dốc 1: 1,5 phần chân khoảng 1:2 phần (vùng chịu tác động mạnh sóng) tính từ độ sâu gia cố đan H k đến đế đáy tường góc Ở chân mái dốc làm khối tựa đá hộc Các kích thước khối tựa (rộng 3m, dày 1,5m) xác định cụ thể tính toán ổn định mái dốc gầm bến Phần mái dốc (vùng sóng tác động mạnh) lát mặt đan có khe hở Diện tích khe hở ≥ 10% diện tích đan Bề rộng khe hở khơng lớn kích thước viên đá nằm đan Trước đặt đan bề mặt mái dốc phải san phẳng cẩn thận Ở chân đan có đặt khối đỡ rộng 1,5 – 2m, cao 1-1,5m Mặt mái dốc phải san phẳng cẩn thận bề rộng – 3m tính từ khối đỡ trở xuống Chiều sâu đặt tường góc BTCT kiểu mắt cáo (khối có chống) tính từ mực nước tính tốn H = (1 ÷ 1,5) h1% (h1% - chiều cao sóng tính tốn) Mật độ lỗ rỗng tường mắt cáo 25-40% Mặt đá đáy khối tường góc phải san phẳng cẩn thận Phía sau tường mắt cáo đổ lăng thể đá có trọng lượng viên đá 100-300 kg Kích thước nhỏ viên đá phải lớn bề rộng khe hở tường Sau lăng thể đá cỡ lớn phải đổ tiếp lăng thể đá cỡ 50-100kg, tiếp tầng lọc ngược hai lớp đá dăm, với chiều dầy lớp 0,5m Ghi chú: Tường góc thay hàng cọc đóng cách với tính tốn cho tường cọc có độ rỗng ≥ 10% Tầng lọc ngược hai lớp thay tầng lọc ngược lớp có đủ lý Trên phạm vi lăng thể đá – đá dăm mặt bãi lát đan BTCT đúc sẵn (xem hình vẽ) Trong đan đặt sát bệ cọc (tấm đan loại 1) cần chừa lỗ với diện tích lỗ 1% diện tích đan Vị trí lỗ phải cách bệ cọc 2-3m Kích thước lỗ quy định theo điều kiện khai thác bến Hệ số giao thoa sóng (kgt = hgt/hkd) trước bến bệ cọc cao có phần liên kết vào bờ tường rỗng lấy 1,20 – 1,35 (hgt hkd – tương ứng chiều cao sóng giao thoa sóng khởi điểm) Lưu tốc đáy trước tường (do tác động sóng) phép xác định theo công thức (32), phải thay số tử số hệ số giao thoa kgt Trong trường hợp riêng (xem hình vẽ) bệ cọc có chiều rộng 15-17m, đáy bệ cọc nằm cao mực nước tính tốn - 1,2m sóng tính tốn có thơng số h 1% = (0,8 ÷ 2,5m), = (40 ÷ 105)m dùng giải pháp kết cấu công thức kinh nghiệm sau đây: - Để xác định chân đoạn mái dốc (được đổ đá cỡ 15-100kg) cần lát mặt đan BTCT: Hk = 1,05 2,45 ; h1% (1) - Để xác định bề dầy đan có khe hở, với hệ số điều kiện làm việc m d = 1,2 t = 0,064 h B ; (2) Trong đó: B – kích thước đan theo hướng vng góc với mép nước Ghi chú: Các công thức (1) (2) dùng hệ số mái dốc m o = (1,8 ÷ 2,0) B (2,0 ÷ 3,4)m Khi làm đặc (khơng có khe hở) bề dày phải lấy gấp đơi trị số tính theo công thức (2) Tổng bề rộng lăng thể đá đổ sau tường mắt cáo (kể tầng lọc ngược) lấy cao trình mực nước tính tốn phải 6-8m; bề rộng riêng lăng thể đá cỡ lớn 100-300kg cao trình phải 3-4,5m Mật độ lỗ rỗng tường mắt cáo – 25% Khi thiết kế kết cấu nối bệ phần tiếp giáp vào bờ cần xét đến áp lực sóng phát sinh vị trí này, xác định theo cơng thức P= tc (1,1h – 0,33) (3) Trong đó: tc - dung trọng nước, t/m3 Bề dầy đan đặt đoạn tiếp giáp bến với bờ xác định từ điều kiện ổn định theo công thức tđ-1 = tđ-2 = mđ tc 0,65h 0,18 (4) tc đ mđ tc k 0,26h 0,07 (5) tc đ Trong đó: tđ-1 , tđ-2 - tương ứng bề dầy đan loại loại 2; mđ - hệ số phụ điều kiện làm việc, 1,2; tc đ - dung trọng vật liệu làm đan; k - hệ số, phụ thuộc kích thước B đan; B bằng, m 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 hệ số k 0,92 0,88 0,84 0,80 0,76 0,73 Khi chiều rộng bệ cọc độ chênh cao đáy bệ mực nước tính tốn khác với trị số nêu đầu mục giải pháp kết cấu tường tiêu sóng gia cố mái dốc phải xác định kết thí nghiệm mơ hình Các giá trị bé nêu phụ lục nên dùng cho trường hợp sóng dốc đứng giá trị - cho trường hợp sóng thoải h h 20 20 Các khuyến nghị nêu phụ lục dùng thiết kế so sánh, lựa chọn phương án kết cấu bến Khi có cơng trình tương tự đủ tin cậy hệ thống tiêu sóng cơng trình làm theo mẫu tương tự giai đoạn thiết kế Nếu khơng có cơng trình tương tự đủ tin cậy giai đoạn thiết kế chi tiết phải tính tốn lại hệ thống tiêu sóng sở nghiên cứu mơ hình Sơ họa mặt cắt ngang bến liền bờ kiểu bệ cọc cao 1- lăng thể gối lực; – cao trình mực nước thấp nhất; – cao trình mực nước tính tốn; – lát bãi; 5- đan loại 1; - đan loại 2; –lăng thể đá cỡ lớn; – khối chống (tường mắt cáo); – đá đổ loại 100kg; 10 - tầng lọc ngược đá dăm; 11 – đan có khe hở; 12 – khối đỡ chân đan PHỤ LỤC (Bắt buộc) XÁC ĐỊNH ÁP LỰC CHỦ ĐỘNG VÀ BỊ ĐỘNG CỦA ĐẤT LÊN TƯỜNG NGHIÊNG CĨ MẶT KHƠNG NHẴN KHI MẶT ĐẤT TRƯỚC TƯỜNG LÀ MẶT DỐC Tung độ biểu đồ tam giác xy thành phần áp lực ngang trọng lượng thân đất cao độ chân tường (xem hình vẽ) tung độ biểu đồ chữ nhật đất ( thức: tc - dung trọng đất; q tc xq tải trọng rải mặt - cường độ tải trọng mặt đất, t/m ) xác định theo công x xq Các hệ số thành phần ngang áp lực đất xác định theo công thức: x = H tc = q x = 2S b n xq tc x xq xq phụ thuộc vào góc d i cos = S qa n cos Trong đó: S sin sin sin cos  ; ; , , b= cos cos e 20tg cos cos sin n= sin cos 1 cos sin d= cos e 20 tg cos sin i= sin cos cos cos - góc nghiêng mặt sau tường so với phương đứng ( dương mặt tường nghiêng theo hướng từ đất ra, âm tường nghiêng phía đất) - góc ma sát đất lên mặt nghiêng tường: sin Sq sin sin a= q p cos  cos cos e  tg cos sin e(  tg ) cos = + arctg sin ctg q = bn = = d i tg bn 1 2 arcsin arccos ictg d sin sin  sin sin - góc nghiêng mặt đất đắp so với đường nằm ngang; dốc hạ xuống = q ; ; ; ; dương dốc nâng lên, âm Sơ đồ xác định thành phần nằm ngang áp lực đất lên tường Trong biểu thức trên: dấu nằm ứng với áp lực chủ động, dấu nằm ứng với áp lực bị động PHỤ LỤC (Khuyến nghị) XÁC ĐỊNH ĐỘ VÕNG CỦA KẾT CẤU BẾN TƯỜNG CỪ Việc xác định độ võng tường đóng đất tiến hành theo trình tự sau (xem hình vẽ) Dựng biểu đồ tổng áp lực chủ động bị động đất có xét hoạt tải theo quy định điểm 13.27, 13.31 13.32 13.34 Tải trọng phân bố biểu đồ tổng áp lực chủ động bị động thay lực tập trung Pi Dựng đa giác lực đa giác dây từ lực Pi nói điểm Biểu đồ đa giác dây mômen uốn thay lực tập trung P i Dựng đa giác lực đa giác dây từ áp lực P i Khi dựng đa giác dây nên vẽ từ lên với tia (cho lực số 1) vẽ thẳng đứng Đối với tường cừ mềm đường cong đa giác phía phải cắt tia cao độ gắn thành neo Nếu khơng đạt điều cần tiến hành tính tốn lần thứ hai, việc thay đổi vị trí đường khép kín đa giác dây thứ (Ví dụ, đa giác dây biểu đồ M o cắt qua tia thứ điểm cao đường liên kết neo có nghĩa chân tường lấy sâu biểu đồ mơmen uốn cần vẽ đường khép kín cách tăng mômen nhịp giảm mômen ngàm nền, sau xác định lực tập trung P vẽ biểu đồ Mo) Đối với tường cừ cấu kiện có độ cứng cao độ võng tương đối xác định khoảng cách (theo đường nằm ngang) đường cong đa giác dây tia song song với tia thứ (tia lực cùng) qua giao điểm đa giác dây với đường neo Độ võng tường mặt cắt i xác định theo công thức: fi = M i Bk Trong đó: M i = y i - xem hình vẽ; Bk - độ cứng cấu kiện: cấu kiện BTCT xác định theo độ chống nứt vào quy định điều 4.6 4.7 TCVN 4116-85, cấu kiện thép – theo công thức Bk = EI (E – mô đuyn đàn hồi thép, I – mơmen qn tính cấu kiện) Sơ đồ xác định độ võng kết cấu kiểu “tường cừ” a- tường cừ mềm; b – tường cấu kiện có độ cứng cao; c- tường neo mềm PHỤ LỤC (Bắt buộc) XÁC ĐỊNH LỰC KHÁNG CỦA ĐẤT KHI TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH TRƯỢT CỦA LĂNG THỂ ĐẤT THAY TRƯỚC TƯỜNG CŨ Áp lực bị động lăng thể đất thay trước tường mặt bến cừ xác định theo qui định điều 20.6 Lực kháng trượt lăng thể đất thay (xem hình a) xác định theo công thức: Ep = E’p + E’’p + E'p E' 'p tg tg oI c oIb Trong đó: E’p, E’’p - tương ứng lực kháng trượt phần chữ nhật phần tam giác lăng thể đất thay, xác định theo công thức: E’p = G1tg oI E’’p = G2tg oI ; - điều 20.6; oI - góc ma sát đất nền; G1, G2 - tương ứng trọng lượng phần chữ nhật phần tam giác lăng thể đất thay, xác định theo công thức: G1 = ho b tc G2 = 0,5 h n2 mo mo, tc tc - hệ số dốc góc nghiêng mái dốc hố móng; - dung trọng đất lấp; hn, b - chiều cao chiều rộng phần chữ nhật lăng thể đất thay; coI - lực dính đất Sơ đồ tính tốn trượt lăng thể đất thay a – sơ đồ chịu lực lăng thể; b – biểu đồ áp lực bị động; – cao trình đáy bến; – cọc ván Cũng cho phép xét lực dính mặt nghiêng từ độ sâu cách mặt đáy 1m trở xuống Để tính tốn tường mặt bến cừ lấy trị số áp lực bị động bé trị số sau đây: 1) lực kháng trượt lăng thể đất thay; 2) áp lực bị động theo công thức: Ep = 0,5 tc hn2 p Biểu đồ áp lực bị động trị số áp lực kháng trượt lăng thể đất thay vẽ hình b PHỤ LỤC (Bắt buộc) KIỂM TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA KHỐI ĐẤT NEO GIỮ KẾT CẤU BẾN “TƯỜNG CỪ” – Khả neo khối đất trước kết cấu neo kiểm toán theo quy định điều 20.28 – Thực tính tốn theo điều kiện ổn định khối đất ABCD (xem hình vẽ) nằm tường mặt kết cấu neo theo mặt trượt AB – Mặt phẳng AB vẽ qua chân kết cấu neo (bản neo tường neo) điểm A tường mặt; độ sâu điểm A xác định đồ giải với giả thiết tựa tự chân tường tức qua tiếp điểm đường khép kín với đa giác dây – Từ phía tường mặt, chiều cao AD, khối đất ABCD chịu tác động áp lực chủ động E o đất; từ phía kết cấu neo – áp lực chủ động E’a; theo mặt trượt AB – phản lực đất Q = Gtg o tác động theo hướng góc nghiêng o so với đường vng góc lực dính Co Áp lực chủ động Ea phạm vi chiều cao AD xác định qua tính tốn tường mặt đồ giải, tính tốn xác định phản lực Ral (xem điều 20.28) – Nếu đất lấp đất đồng (xem hình a) xem xét khối đất Nếu đất khơng đồng khối đất chia thành phần nhỏ với tính tốn cho đáy phần tử G1 đồng (xem hình b) – Hoạt tải đặt mặt phần tử có mặt trượt nghiêng góc ma sát đất i lớn góc – Thành phần nằm ngang hợp lực tất lực tác động lên khối đất ABCD xác định theo công thức: Rkd = Ea - Gi c ibi tg tg c ibi E'a Trong đó: Gi - trọng lượng phần tử có đáy đồng khối đất kể hoạt tải theo điểm đây; bi - bề rộng phần tử Gi; - góc nghiêng mặt trượt so với đường nằm ngang; i, ci - tương ứng góc ma sát lực dính đáy phần tử G i Sơ đồ kiểm toán ổn định khối đất neo giữ tường cừ a – đất đồng nhất; b – đất không đồng PHỤ LỤC 10 (Khuyến nghị) XÁC ĐỊNH ÁP LỰC BỊ ĐỘNG CỦA ĐẤT KHI KẾT CẤU NEO NẰM GẦN TƯỜNG MẶT Áp lực bị động đất trước tường neo neo nằm gần tường mặt xác định tổng hai thành phần sau: a) Lực kháng bị động khối đất nằm tường neo mặt phẳng phá hoại đất đổ phía tường mặt (tung độ áp lực bị động i ); b) Lực kháng bị động trọng lượng đất đè lên mặt nghiêng lăng thể ép trồi Các mặt ép trồi (xem hình vẽ) dựng sau: - mặt – qua điểm 1, giao điểm mặt phá hoại với mặt đất; - mặt – qua điểm 2, giao điểm tim tường neo với mặt phân cách hai lớp đất khác nhau; - mặt – qua điểm 3, giao điểm mặt phá hoại với mực nước tính tốn; - mặt – mặt phẳng Tung độ biểu đồ áp lực bị động xác định sau: - khối đất: i (điểm 1.a) nói đây): cao trình cao trình cao trình cao trình cao trình cao trình o tc h1 p1 = 1= tc h1 = tc h2 tc h3 p ; 4= tc h p2 ; 2= E2 cao trình i p1 ; h' p2 (điểm 1.b nói đây): E / m2 , với = 0,5 tc t2b2 p1 , ' = E' / m2 , với E' cao trình tc h = p1 ; tc h' tc '2 = - đất đè lên mặt nghiêng lăng thể ép trồi cao trình tc h'1 = 0,5 3= E3 tc t2b2 p2 , E3 / m3 , với = 0,5 tc t3b3 p2 , cao trình 4 E4 = E / m , với = 0,5 tc t4b4 p2 , Biểu đồ tổng áp lực bị động – ABCDEKL Còn biểu đồ áp lực bị động đảm bảo đủ khoảng cách tường mặt tường neo ABMNP (xem hình điều 13.32, 20.4 20.24) Sơ đồ xác định áp lực bị động đất lên tường neo (hoặc neo) nằm gần tường mặt PHỤ LỤC 11 (Khuyến nghị) CÁC HỆ SỐ DÙNG ĐỂ XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TỐN CỦA CỌC Biểu đồ liên kết Đặc điểm cọc Cọc vuông, vị dịch ngang 1,25 1,5 Cọc ống, vị dịch ngang 1,0 1,25 Cọc cọc ống có trụ cọc chụm đầu theo hướng, khơng có dịch vị ngang 0,7 1,0 Ghi chú: Để xác định chiều dài hình học cọc đất dùng điểm ngàm quy ước ... đương 7.11 Thép dùng cho kết cấu thép cơng trình bến phải thỏa mãn u cầu tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép hành quy định Tiêu chuẩn 7.12 Các kết cấu chịu lực thép công trình bến phải làm từ thép dát... dải mép bến phải thiết kế tương tự lớp phủ khu đất cảng theo yêu cầu Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ cảng biển 8.9 Khi cơng trình bến có phương tiện vận tải chạy bánh làm việc dọc mép bến phải... định tiêu chuẩn thiết kế kết cấu cơng trình tương ứng 13.3 Khi tính tốn cơng trình bến cảng biển phải lấy giá trị tiêu chuẩn tải trọng khai thác Tải trọng xác định phù hợp với quy định tiêu chuẩn