Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 207 – 92 Công trình bến cảng biển tiêu chuẩn thiết kế

Nội dung text: Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 207 – 92 Công trình bến cảng biển tiêu chuẩn thiết kế

1. TIÊU CHUẨN NGÀNH 22 TCN 207 – 92 CÔNG TRÌNH BẾN CẢNG BIỂN TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ I. NGUYÊN TẮC CHUNG 1.1. Tiêu chuẩn này dùng để thiết kế các công trình bến của cảng biển và của nhà máy sửa chữa tàu biển. Tiêu chuẩn bao gồm các yêu cầu chung về thiết kế các công trình bến cố định và các yêu cầu riêng về thiết kế các kiểu bến tường góc, khối xếp, tường cừ một tầng neo và bệ cọc cao. Ghi chú: 1. Ngoài các yêu cầu của Tiêu chuẩn này, khi thiết kế các công trình bến phải thỏa mãn những yêu cầu của các TCVN và TCN có liên quan. Trong trường hợp chưa có TCVN và TCN thích ứng thì được phép tham khảo các tài liệu tiêu chuẩn của nước ngoài. 2. Khi thiết kế công trình bến cảng trong vùng có cấp động đất từ 7 trở lên, vùng đất lún, đất trương nở, đất than bùn, đất san hô, vùng đất dễ sụt trượt, vùng có castơ cũng như trong những vùng có các điều kiện đặc biệt khác cần phải xét thêm những yêu cầu của các tài liệu tiêu chuẩn tương ứng. Nếu không có các tài liệu tiêu chuẩn đó thì phải dựa trên cơ sở nghiên cứu riêng trong từng trường hợp. 3. Trong khi chưa có Tiêu chuẩn thiết kế công trình bến cảng sông có thể vận dụng các quy định này để thiết kế các công trình bến của cảng sông và của nhà máy sửa chữa tàu sông nhưng cần có luận cứ đầy đủ về những đặc điểm riêng của bến tàu sông (cấp công trình, mực nước tính toán, hoạt tải trên bến v.v ) 1.2. Các bước thiết kế, thành phần và nội dung đồ án thiết kế phải phù hợp với các yêu cầu của “Điều lệ về lập, thẩm tra, xét duyệt thiết kế các công trình xây dựng”. 1.3. Khi thiết kế công trình bến cần có các tài liệu xuất phát phù hợp với: tổng mặt bằng và phần công nghệ của đồ án, các điều kiện tự nhiên ở khu vực xây dựng và các điều kiện thi công (theo các điều 1.4 đến 1.6). 1.4. Mặt bằng vị trí bến được xác định từ mặt bằng tổng thể của đối tượng xây dựng (cảng, nhà máy sửa chữa tàu v.v ) Khi lập đồ án phần công trình thủy phải căn cứ vào điều kiện tự nhiên mà điều chỉnh cho hợp lý vị trí tuyến mép bến trên mặt bằng. Các số liệu ban đầu để thiết kế công trình bến được xác định từ phần công nghệ của đồ án bao gồm: - Chiều dài bến; - Cao độ đáy trước bến; - Cao độ mép bến; - Cấp tải trọng khai thác; - Loại tàu tính toán; - Các yêu cầu riêng đối với bến. 1.5. Các tài liệu về điều kiện tự nhiên và 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;
2. d. Tài liệu sinh vật học: có hay không có các loại hà gỗ, mức độ hoạt động của chúng, tình hình gỗ mục ở các cao độ khác nhau, các sinh vật cần bảo vệ; e. Tài liệu địa chất và địa chất thủy văn; g. Tài liệu về động đất (có xét cấp động đất theo vi phân vùng), các hiện tượng castơ, trượt, lún trên khu vực xây dựng. 1.6. Các tài liệu về điều kiện thi công cần phải có: a. Khả năng thi công của đơn vị xây dựng (các cơ sở sản xuất, vị trí và đặc điểm của chúng, các loại cần cẩu và thiết bị thi công khác); b. Vị trí các xí nghiệp chế tạo các cấu kiện bê tông cốt thép lắp ghép, công suất của chúng, mức độ sử dụng công suất, khả năng công nghệ; c. Sự liên hệ vận tải của khu vực xây dựng với các kho hàng và nhà máy cung ứng, với các địa điểm sản xuất vật liệu xây dựng địa phương; d. Các vật liệu xây dựng địa phương (chủng loại, số lượng và chất lượng, điều kiện khai thác và vận chuyển). 2. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH BẾN 2.1. Công trình bến cảng biển có thể là công trình vĩnh cửu hoặc công trình tạm. Công trình vĩnh cửu là công trình làm ra để sử dụng lâu dài. Công trình tạm là công trình làm ra để dùng trong thời gian thi công hoặc sửa chữa các công trình chính. 2.2. Công trình bến được phân loại như sau: a. Theo cách bố trí bến so với đường bờ - bến liền bờ, bến nhỏ (rộng và hẹp), bến ngoài khơi (bến đảo hoặc bến nổi), bến làm cách xa bờ và nối với bờ bằng cầu dẫn hoặc đường đắp; b. Theo khả năng di chuyển – bến cố định và bến di động; c. Theo đặc điểm kết cấu và 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 bằng bê tông, bê tông cốt thép, thép, gỗ và hỗn hợp; e. Theo cách tiếp nhận áp lực ngang của đất – bến chịu áp lực ngang của đất và bến không chịu áp lực ngang của 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 của thủy đội cảng v.v 2.3. Công trình bến được phân thành các cấp căn cứ vào chiều cao H của bến. Cấp công trình bến không nhỏ hơn cấp hạng quy định dưới đây: Cấp I khi H > 25m; Cấp II khi 20m < H ≤ 25m; Cấp III khi H ≤ 20m Ghi chú: 1. Chiều cao H của bến bằng tổng các giá trị tuyệt đối của cao độ đáy bến và cao độ mép bến;
3. 2. Các công trình bến tạm thuộc cấp IV; 3. Các công trình bến làm kết hợp với để chắn sóng có H ≤ 20m cũng liệt vào công trình cấp II; 4. Các công trình bến có thể nâng lên một cấp so với quy định trên trong các trường hợp sau: có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, xây dựng trong điều kiện tự nhiên bất lợi, hoặc lần đầu tiên ứng dụng kết cấu mới. 2.4. Ngoài các yêu cầu của điều 2.3, khi phân cấp công trình bến cần xét thêm: - Công suất của tổ hợp công trình (cảng biển) trong đó bến là một hạng mục xây dựng; - Khả năng thông qua trong tương lai của tuyến bến; - Chủng loại hàng hoá và thiết bị công nghệ quyết định cấp tải trọng trên công trình; - Yếu tố khấu hao vô hình của bến; - An toàn của người phục vụ trên bến. 2.5. Căn cứ vào cấp công trình để quy định: - Các yêu cầu về khai thác, đảm bảo hoạt động bình thường của công trình trong suốt thời gian phục vụ; - Các yêu cầu về sự phù hợp giữa thời hạn phục vụ và sự hao mòn vô hình của công trình (tuổi thọ cần thiết của kết cấu) đảm bảo bằng cách sử dụng vật liệu xây dựng thích hợp và bảo vệ chúng khỏi các tác động của môi trường. 2.6. Cấp công trình do cơ quan giao thầu thiết kế quy định trên cơ sở xét tổng hợp các yêu cầu của các điều 2.4 và 2.5, được ghi rõ trong văn bản yêu cầu thiết kế giao cho bên nhận thầu. 2.7. Trong một tổ hợp công trình các hạng mục công trình có thể thuộc các cấp khác nhau tùy theo tầm quan trọng của nó trong tổ hợp. Trong đó thuộc cấp cao hơn là những công trình mà khi ngừng hoạt động để sửa chữa hoặc do sự cố sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của cả tổ hợp công trình hoặc của các xí nghiệp công nghiệp có liên hệ với tổ hợp công trình đó. 2.8. Trong đồ án thiết kế cần ghi rõ cấp công trình bến. 3. CHỌN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BẾN 3.1. Chọn kết cấu công trình phải xuất phát từ tính hợp lý về kinh tế - kỹ thuật trong từng điều kiện xây dựng cụ thể trên cơ sở so sánh các phương án. 3.2. Tính hợp lý kinh tế của các phương án đem so sánh phải xác định trên cơ sở đối chiếu các giá thành xây dựng công trình. Nếu các phương án có thời hạn xây dựng khác nhau thì còn phải tính thêm hiệu quả kinh tế do đưa công trình vào sử dụng sớm hơn. 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 năng cung ứng với các vật liệu xây dựng địa phương; - Lượng lao động để thi công công trình; - Mức độ phức tạp của việc xây dựng; - Khả năng hiện có về trang thiết bị thi công; - Yêu cầu về tuổi thọ công trình; - Các chỉ tiêu khai thác. 3.4. Khi chọn phương án kết cấu công trình bến và quyết định biện pháp bảo vệ kết cấu cần xét đến tất cả các dạng tác động bất lợi của điều kiện tự nhiên và khai thác; - Tác động thấm ướt theo chu trình làm cho bê tông ở vùng mực nước dao động bị hư hỏng nhanh chóng;
4. - Tác động hoá học của nước biển, nước ngọt hoặc nước khoáng xâm thực, của khí quyển, của các loại hàng là hoá chất bão hoà ẩm và của dòng điện tạp tán gây ăn mòn cho bê tông và thép; - Mài mòn và hư hỏng kết cấu vì nguyên nhân cơ học do tác động của tàu neo đậu ở bến, do sóng, do bùn cát chuyển động và các vật trôi khác; - Hư hỏng gỗ do mục hoặc hà gỗ. 3.5. Khi đáy bến có nguy cơ bị xói lở thì trong đồ án phải nêu biện pháp gia cố đáy hoặc phải tính toán thiết kế bến với cao độ đáy đến độ sâu có thể bị xói lở. Chọn một trong hai phương án này phải dựa trên cơ sở so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. 4. CÁC YÊU CẦU CHỦ YẾU ĐỐI VỚI THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BẾN 4.1. Chọn kết cấu công trình bến cảng biển cần tiến hành trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án. Khi lập các phương án kết cấu, cần xét đến: - Việc đáp ứng các yêu cầu khai thác và tương lai phát triển của công trình; - Sự kết hợp thời gian hao mòn hữu hình và vô hình; - Các điều kiện thiên nhiên của khu vực và của địa điểm xây dựng công trình (địa chất công trình, thủy văn, khí hậu, sinh học và các yếu tố khác của môi trường); - Các điền kiện và phương pháp thi công; - Các yêu cầu của tiêu chuẩn kỹ thuật về sử dụng tiết kiệm các vật liệu xây dựng chủ yếu; - Thời hạn thi công tối ưu; - Sử dụng tối đa các kết cấu và cấu kiện điển hình với mức độ cơ giới hóa thi công cao hợp lý. 4.2. Công trình bến cảng biển cần có đủ độ bền khi chịu tác động của nước, của quá trình ẩm ướt theo chu trình, của sóng, của môi trường sinh vật và tác động xâm thực của hàng hóa xếp trên bến. 4.3. Các yêu cầu của điều 4.2 trên đây cần được đảm bảo bằng cách: - Sử dụng các cấu kiện kết cấu được làm từ các vật liệu có khả năng chịu được tác động của môi trường xâm thực và sự mài mòn cơ học; - Sử dụng các lớp phủ bảo vệ, ngâm tẩm thích hợp và quét sơn lên các bề mặt cấu kiện kết cấu; - Sử dụng các giải pháp kết cấu làm giảm tác động của các yếu tố xâm thực nói trên; - Sử dụng các biện pháp bảo vệ chủ động (bảo vệ bằng catốt v.v ) 5. MỰC NƯỚC TÍNH TOÁN, ĐỘ SÂU KHU NƯỚC VÀ LUỒNG LẠCH RA VÀO CỦA CẢNG VÀ NHÀ MÁY SỬA CHỮA TÀU. 5.1. Mực nước tính toán là mực nước thấp nhất theo một bảo đảm suất qui định, dùng để tính toán độ sâu. Mực nước tính toán đối với khu nước và luồng lạch ra vào của các cảng biển và nhà máy sửa chữa tàu cần qui định ứng với số không độ sâu đã dùng trên hải đồ của vùng biển. Mực nước tính toán này xác định theo đường bảo đảm suất nhiều năm của mực nước ngày. Bảo đảm suất để xác định mực nước tính toán đối với các khu nước cảng được qui định trong bảng 1 tùy thuộc vào hiệu số giữa mực nước có đảm bảo suất 50% (H50%) và mực nước thấp nhất (Hmin). Bảng 1 H50% - Hmin, cm Đảm bảo suất, % ≤ 180 98,0 260 99,0 ≥ 300 99,5
5. Ghi chú (bảng 1): 1. Đường đảm bảo suất mực nước ngày được vẽ theo kết quả quan trắc hàng giờ tiến hành ít nhất là 3 năm. 2. Mực nước thấp nhất Hmin là mực nước năm thấp nhất với tần suất 1 lần trong 25 năm (bảo đảm suất 4%). 3. Khi dãy số liệu quan trắc mực nước không đủ dài thì dùng phương pháp tính chuyển từ các trạm tương tự. 4. Khi có kênh ra vào cảng thì mực nước tính toán của khu nước cảng không lấy cao hơn mực nước tính toán của kênh xác định theo Qui trình thiết kế kênh biển (xem phụ lục 1) 5. Đối với các giá trị trung gian của hiệu số (H50% - Hmin) thì mực nước tính toán được xác định bằng cách nội suy. 5.2. Nếu có nhiều lý do cho thấy việc lấy mực nước tính toán với đảm bảo suất cao là không hợp lý (dao động thủy triều tương đối lớn, số lượt ra vào của các tàu trọng tải lớn không nhiều lắm, khối lượng nạo vét lớn v.v ) thì trong các khoản thời gian mực nước xuống thấp hơn cao độ tính toán có thể giảm mớn nước tính toán của tàu bằng cách giảm tải, cho tàu neo đậu ngoài vũng hoặc nạo vét một vũng sâu ở tuyến bến mà không làm luồng sâu. 5.3. Khu nước và luồng lạch ra vào của các cảng biển và nhà máy sửa chữa tàu cần có đủ độ sâu để đảm bảo an toàn cho việc đi lại và neo đậu của tàu. Độ sâu đó cần được xác định tùy thuộc vào mớn nước của tàu tính toán và các giá trị dự phòng cần thiết về độ sâu. Nếu trên bản thuyết minh và bản vẽ thiết kế có các số liệu về độ sâu khu nước thì cần ghi rõ cao độ mực nước tính toán ứng với số không của hệ cao độ và ứng với số không hải đồ của vùng biển. Khi thiết kế khu nước cảng cần xác định độ sâu chạy tàu và độ sâu thiết kế. Độ sâu chạy tàu được 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 của tàu tính toán, m; z1 - dự phòng chạy tàu tối thiểu (đảm bảo an toàn và độ lái tốt của tàu khi chuyển động), m; z2 - dự phòng cho sóng, m; z3 - dự phòng về vận tốc (tính đến sự thay đổi mớn nước của tàu khi chạy so với mớn nước tàu neo đậu khi nước tĩnh), m; z0 - dự phòng cho sự nghiêng lệch của tàu do xếp hàng hóa lên tàu không đều, do hàng hóa bị xê dịch v.v , m. z4 - dự phòng cho sa bồi, m. 5.3.1. Tàu tính toán là tàu có mớn nước lớn nhất trong tất cả các tàu sẽ đến khu nước thiết kế. Mớn nước của tàu tính toán cần cộng thêm một gia cố T để xét đến sự thay đổi dung trọng của nước. Giá trị của T xác định theo bảng 2. Bảng 2 Dung trọng nước, t/m3 Độ muối % ΔT,m 1,025 32 0,000T
6. 1,020 26 + 0,004 T 1,015 20 + 0,008 T 1,010 13 + 0,012 T 1,005 7 + 0,016 T 1,000 0 + 0,020 T 5.3.2. Độ dự phòng chạy tàu tối thiểu z1 xác định theo bảng 3 tùy thuộc vào loại đất ở đáy khu nước trong phạm vi độ sâu từ Hct đến Hct + 0,5m. Bảng 3 Độ dự phòng z1 ,m Đất đáy trong phạm vi độ sâu từ Ở cửa vào cảng và các vũng đậu Ở tất cả các vũng khác Hct đến Hct + 0,5m tàu ở cửa vào hoặc ở bên ngoài của 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: 1. T - Mớn nước của tàu tính toán; 2. Khi mặt dưới của lớp đất đáy trên cùng nằm cao hơn độ sâu Hct + 0,5m thì độ dự phòng z1 được lấy đối với loại đất nằm bên dưới nếu nó là loại đất chặt hơn; 3. Khi trong đất ở đáy khu nước có đá tảng lăn thì độ dự phòng z1 lấy theo bảng 3 ứng với đá; 4. Khi công trình bến được thiết kế với lớp đệm đá ở nền nhô ra ngoài đường mép bến 2m trở lên thì trị số z1 cũng lấy như với đáy là đá; 5. Nếu độ dự phòng cho sa bồi z4 ≥ 0,05m và loại đất sẽ lắng động trong phạm vi z4 này là đất bùn thì giá trị của z1 có thể giảm bớt khi có đủ luận cứ. 5.3.3. Độ dự phòng z2 cho sóng để xét đến độ chìm gia tăng của đầu cuối của tàu khi có sóng. Giá trị của z2 lấy theo bảng 4 phụ thuộc vào chiều dài tàu tính toán và chiều cao sóng có tần suất 1 lần trong 25 năm xác định theo biểu đồ phân bố chiều cao sóng đảm bảo suất 3% (trong hệ sóng) đối với múi mở ra phía biển. Bảng 4 Chiều cao sóng, m Chiều dài 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 tàu, m Độ dự phòng z2, cm 75 10 17 34 58 76 102 130 158 100 5 14 28 46 65 87 112 136 150 0 9 20 34 51 69 87 108 200 0 5 15 26 40 57 72 92 250 0 3 10 21 33 48 63 80 300 0 0 7 16 25 39 56 68 400 0 0 4 11 18 31 51 58
7. Ghi chú: 1. Biểu đồ phân bố chiều cao sóng trong khu nước được lập có xét đến độ sâu trong khu nước đã được nạo vét đến cao độ đáy thiết kế, và cũng đã xét đến các hiện tượng khúc xạ và giao thoa sóng khi có các công trình xây dựng. 2. Nếu góc giữa hướng sóng chính và trục tàu (đang chạy hoặc neo đậu) bằng 35° thì các giá trị z2 trong bảng 4 được nhân với hệ số 1,4, nếu góc đó bằng 90° thì nhân với 1,7. Khi góc nằm giữa 15 và 35° thì nội suy hệ số đó giữa 1,0 và 1,4, còn khi góc từ 35° đến 90° thì nội suy giữa 1,4 và 1,7. 3. Với các giá trị trung gian của chiều dài tàu thì z2 xác định bằng nội suy. 5.3.4. Độ dự phòng về vận tốc z3 được xác định theo bảng 5. Bảng 5 Vận tốc tàu Độ dự phòng z3, cm hải lý/h m/sec 3 1,6 15 4 2,1 20 5 2,6 25 6 3,1 30 Ghi chú (bảng 5): Độ dự phòng về vận tốc chỉ đưa vào tính toán độ sâu khu nước ở những vùng nào mà ở đó tàu tự chạy, không dùng tàu lai dắt. 5.3.5. Độ dự phòng cho sự nghiêng lệch của tàu z0 được xác định theo bảng 6. Bảng 6 Độ dự phòng z tính theo bề Loại tàu 0 Góc nghiêng lệch của tàu, độ rộng tàu, m Tàu dầu 0,017 B 2 Tàu chở hàng khô, tàu hỗn hợp 0,026 B 3 Tàu chở gỗ 0,044 B 5 5.3.6. Độ dự phòng z4 cho sa bồi và hàng rời rơi vãi xuống khu nước trong cảng phải lấy tùy thuộc vào mức độ sa bồi dự kiến trong thời gian giữa hai lần nạo vét duy tu (kể cả bị hàng rời rơi vãi xuống trong khu nước), nhưng không được nhỏ hơn trị số 0,4m để đảm bảo tàu nạo vét làm việc có năng suất. 5.4. Chiều sâu nước trước bến nên quy định theo các cấp chiều sâu định hình ghi ở bảng 7. Bảng 7 Chiều sâu định hình trước bến (m) Bến dùng cho hàng hàng hàng rời dầu thô sản phẩm hàng vận tải bằng bến bến Loại vận tải công- bách đổ đống dầu và chở sà lan (tàu hành cho tenơ hoá và hàng lỏng bằng tàu chở sà khách đội tàu gỗ khác pha lan/sà lan) công sông vụ của biển và cảng tàu sông Biển xa 11,5 9,75 13,0 16,5 9,75 - 9,75/5,0 8,25 -
8. 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 - - - - - - Ven biển 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 - - - - - - Địa phương 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 6. CÔNG TRÌNH BẾN CHIỀU DÀI VÀ CÁCH BỐ TRÍ BẾN 6.1. Số lượng bến trong một cảng cần được xác định căn cứ vào lưu lượng hàng tính toán và khả năng thông qua của bến. Số lượng bến trong nhà máy sửa chữa tàu được xác định căn cứ vào kế hoạch sản xuất của nhà máy và sơ đồ bố trí tàu. 6.2. Chiều dài bến cần được xác định căn cứ vào chiều dài gabari của tàu tính toán và khoảng cách dự phòng đầu bến xác định theo bảng 8. Bảng 8 Sơ đồ bố trí tàu Khoảng cách dự phòng đầu bến khi chiều dài tàu, m, bằng: > 300 300- 200 – 150- < 100 201 151 100 1. Khoảng cách d giữa các tàu, m 30 25 20 15 10 2. Khoảng cách e giữa tàu và điểm cuối đoạn thẳng tuyến bến, m a) 30 25 20 10 5 b) 45-40 30 25 20 15
9. c) 30/25 20 15 15 10 d) -/60 50 40 30 20 e) 20 15 15 10 10 Ghi chú: 1. Các yêu cầu của điều này không dùng cho các bến dạng đảo và các bến nằm trên bờ biển không được che chắn 2. Trường hợp tuyến bến gãy khúc thì khoảng cách giữa hai tàu được xác định xuất phát từ các điều kiện và sự thuận tiện cho các thao tác bốc xếp hàng, cho sự hoạt động của tàu khi khai thác ở bến và các điều kiện cụ thể khác của đồ án. 3. Với các tàu dài hơn 300m các số ghi ở mẫu số trong bảng 8 là dùng cho sơ đồ có gia cố bờ. 6.3. Khi bố trí các công trình bến cần xét đến: - Sự thuận tiện và an toàn cho tàu ra vào bến; bến được che chắn sóng; - Các điều kiện địa chất công trình; - Mức độ bồi lấp ít nhất và không bị bào xói ở đáy khu nước trước bến; - Khu đất của cảng có đủ kích thước cần thiết; - Khối lượng đào đắp ít nhất khi tạo khu đất và nạo vét khu nước. Khi diện tích khu đất của cảng tương đối hẹp thì phải ưu tiên dùng phương án bến nhô nếu điều kiện khu nước cho phép. Việc lựa chọn sơ đồ bố trí hệ thống bến trong cảng cho từng trường hợp cụ thể được thực hiện trên cơ sở luận chứng kinh tế kỹ thuật của nhiều phương án mặt bằng tổng thể. 6.4. Các kết cấu công trình bến và điều kiện chính để sử dụng chúng ghi ở bảng 9. Bảng 9
10. Các kết cấu công trình bến Điều kiện sử dụng chủ yếu 1. Bến liền bờ và bến nhô kiểu bệ cọc cao trên cọc ống Đất cho phép hạ cọc và cọc ống đến độ bằng thép hoặc bê tông cốt thép với kết cấu bên trên là sâu yêu cầu. bê tông cốt thép lắp ghép, nửa lắp ghép hoặc đổ tại chỗ 2. Bến liền bờ trên trụ cọc, có tường cừ phía trước và Đất cho phép hạ cọc và cọc ống đến độ phía sau; bến tường cừ thép hoặc bêtông cốt thép. sâu yêu cầu 3. Bến liền bờ và bến nhô kiểu cầu trên trụ cọc với kết Như trên cấu bên trên nửa lắp ghép; các trụ tựa tàu loại mềm hoặc cứng bằng cọc thép hoặc bê tông cốt thép. 4. Bến liền bờ bằng các khối thường hoặc khối định hình.Đất đá, đất chặt hoặc chặt trung bình. 5. Bến liền bờ bằng các khối cực lớn, bằng cọc ống Đất đá, đất chặt và chặt trung bình hoặc đường kính lớn và bến liền bờ dạng tường góc. đất yếu nhưng đã được gia cố đặc biệt để chịu được các tải trọng khai thác. 6. Bến liền bờ và bến nhô kiểu cầu trên các trụ bằng khối Đất đá, đất chặt hoặc chặt trung bình. thường, khối cực lớn. Ghi chú: 1. Đối với các kết cấu công trình bến không ghi ở bảng 9 thì khi sử dụng phải luận cứ về tính hợp lý. 2. Các kết cấu công trình bến ở điểm 4 chỉ dùng cho các công trình từ cấp II đến cấp IV; còn ở các điểm 1 - 3, 5 và 6 dùng cho mọi cấp công trình. Ngoài các điều kiện địa chất công trình nêu ở bảng 9, khi chọn phương án kết cấu cần xét các điều kiện khác: sóng, môi trường xâm thực, cấp động đất của khu vực, nguồn vật liệu xây dựng địa phương, khả năng của đơn vị thi công, các tuyến đường vận tải của khu vực xây dựng v.v 7. VẬT LIỆU XÂY DỰNG 7.1. Để chế tạo các kết cấu bêtông và bêtông cốt thép của các công trình bến cảng biển phải dùng bê tông thủy công nặng phù hợp với TCVN 4116 - 85 “Kết cấu bêtông với bêtông cốt thép thủy công”. Trong đồ án cần ghi rõ các yêu cầu đối với bê tông căn cứ vào kết cấu công trình và điều kiện làm việc của bêtông và phù hợp với các chỉ dẫn của bản tiêu chuẩn này. Các yêu cầu đối với bê tông được đặc trưng bằng mác theo độ bền và độ chống thấm. Ghi chú: 1. Cũng cho phép sử dụng bêtông Keramzit nhẹ nếu có đủ luận cứ. 2. Để làm lớp phủ mặt bến phải dùng bêtông phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn thiết kế công nghệ cảng biển. 7.2. Mác bêtông theo độ bền được xác định bằng tính toán, có xét cả các yêu cầu về tuổi thọ. Tùy theo đặc điểm cấu tạo và điều kiện chịu lực trong công trình, mác bêtông dùng cho các kết cấu bêtông và bêtông cốt thép nên lấy theo bảng 10. Bảng 10 No Loại kết cấu hoặc cấu kiện Mác bêtông theo độ bền chịu nén, kg/cm2 1 Cọc và cọc ống, cấu kiện lắp ghép của kết cấu phần 300-600 trên, bản tường góc bằng bêtông cốt thép UST 2 Như trên, bằng bêtông cốt thép thường 200-400
11. 3 Các cấu kiện và kết cấu bằng bêtông và bêtông cốt thép 300-600 chịu mài mòn (áo đường, đai bảo vệ, ống, bản chắn v.v ) 4 Các khối bêtông, các cấu kiện bêtông và bêtông có cốt 150-300 của kết cấu nằm trên mặt nước (tường chắn, rầm mũ) 5 Bêtông lấp hốc neo đầu các bó cốt thép; bêtông làm 400-600 thanh neo bêtông cốt thép, làm các tấm đệm mặt, làm các thanh đai phân bố lực 6 Bêtông đổ liên kết các khe nối và các nút chịu lực Mác thiết kế lấy cao hơn một cấp so với bêtông của các cấu kiện được liên kết, còn đối với bêtông có mác ≥ 400 thì lấy bằng mác bêtông của các cấu kiện được liên kết. Ghi chú: 1. Mác bêtông cho các kết cấu và cấu kiện ở các điểm 2 và 4 có thể lấy cao hơn khi có yêu cầu theo kết quả tính toán về độ bền, độ bền chống nứt và chống thấm nước. 2. Với các kết cấu ứng suất trước dùng bó thép bằng các sợi nhẵn hoặc có gờ, đường kính ≥ 5mm - thì mác bêtông cần lấy ≥ 400. 7.3. Trong đồ án thiết kế điển hình các công trình và kết cấu bến cần ghi rõ: mác bêtông theo tính chống thấm nước và các yêu cầu về tuổi thọ của bêtông trong điền kiện chịu tác động xâm thực của môi trường sẽ được xác định khi ứng dùng đồ án thiết kế điển hình vào địa điểm xây dựng cụ thể. 7.4. Các vật liệu dùng để chế tạo bêtông thủy công (xi măng, các phụ gia hữu cơ hoạt tính bề mặt, cát, đá dăm, sỏi, nước để trộn bêtông và nước rửa cốt liệu) cần thỏa mãn các yêu cầu trong các tiêu chuẩn hiện hành. Ngoài ra, tùy theo mức độ xâm thực của môi trường và vị trí của kết cấu cần chọn vật liệu đáp ứng các yêu cầu của TCVN 3993 - 85 và TCVN 3994 - 85 về “Chống ăn mòn trong xây dựng - Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép”. 7.5. Cốt thép dùng cho kết cấu bêtông cốt thép trong công trình bến phải thỏa mãn yêu cầu của các TCVN về kết cấu bêtông và bêtông cốt thép và về chống ăn mòn trong xây dựng. 7.6. Đối với cốt thép không căng trước của các kết cấu bêtông cốt thép phải dùng chủ yếu các loại thép sau đây: a. Cốt thép cán nóng loại A-III; b. Cốt thép cán nóng loại A-II - dùng trong trường hợp khi cốt thép loại A-III không thể sử dụng có hiệu quả theo điều kiện hình thành vết nứt. Ngoài ra cũng cho phép dùng: c. Cốt thép cán nóng loại A-I - chủ yếu để làm cốt ngang của các cấu kiện thẳng, làm cốt cấu tạo và cốt lắp dựng; d. Cốt thép sợi thông thường B-I và Bp-I đường kính ≥ 5mm - để làm cốt ngang trong các cấu kiện cốt thép hàn và cốt thép buộc; e. Cốt thép cán nóng loại A-IV và A-V - chỉ để làm cốt dọc chịu lực cho khung buộc và lưới buộc trong kết cấu bêtông cốt thép thường và bêtông ứng suất trước. Cốt thép không căng trước từ các loại thép cán nóng A-I, A-II và A-III thường phải dùng ở dạng khung hàn và lưới hàn. 7.7. Cốt thép căng trước của các cấu kiện ứng suất trước phải làm chủ yếu bằng các loại thép sau đây:
12. a. Cốt thép cán nóng loại A-IV; b. Cốt thép từ các sợi thép B-II và Bp-II với đường kính ≥ 5mm. Ngoài ra cũng cho phép dùng: c. Cốt thép cán nóng loại A-V; d. Cốt thép loại A-III được gia cường bằng kéo nguội có kiểm tra ứng suất và độ dãn dài; e. Các cốt thép loại mới AT∏-V và AT∏- VI có khả năng chống gỉ cao. Việc sử dụng các loại thép này cần được luận cứ đầy đủ. Cốt thép dọc chịu lực không căng trước loại A-IV và A-V được sử dụng kết hợp với cốt thép căng trước cùng các loại đó trong những trường hợp sau: a. Khi trong các kết cấu liên tục nửa lắp ghép từ các cấu kiện ứng suất trước nếu dùng cốt thép thường loại A-I, A-II và A-III thì không thể đảm bảo chịu được mômen uốn quá lớn ở các tiết diện gối, là nơi không có ứng suất trước; b. Khi cần tạo ra một sự phân bố vật liệu có hiệu quả nhất trong các cấu kiện bêtông cốt thép. 7.8. Khi chọn loại cốt thép theo tính toán cần xét các điều kiện nhiệt khi khai thác và tính chất tác động của tải trọng trên kết cấu. 7.9. Để làm các chi tiết chờ và các tấm liên kết thường dùng thép dát cacbon thường; mác thép được xác định tùy thuộc tính chất các tải trọng trên chi tiết chờ và các tác động nhiệt, phù hợp với TCVN về “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép”. 7.10. Để làm các móc nâng cẩu và lắp ráp của các cấu kiện bêtông và bêtông cốt thép lắp ghép chỉ được dùng cốt thép cán nóng loại A-II mác 10ГT và A-I mác BCT3C∏2 và BCT3C∏2 hoặc các loại khác có tính năng tương đương. 7.11. Thép dùng cho các kết cấu thép của công trình bến phải thỏa mãn các yêu cầu của tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép hiện hành và các quy định của Tiêu chuẩn này. 7.12. Các kết cấu chịu lực bằng thép của các công trình bến phải làm từ thép dát mác BCTC∏5, BCT3C∏5 và BCTC∏6 theo GOST 380-71 và mác 16Д theo GOST 6713-75 của Liên Xô, hoặc các loại thép khác có tính năng tương đương. 7.13. Thanh neo và các chi tiết liên kết của thanh neo phải làm bằng các loại thép dùng cho kết cấu hàn mác theo BCT3∏C, BCT3C∏2 và BCT3Г∏C2 theo GOST 380-71 và GOST 2590- 71, cũng như các loại thép khác có các tính năng tương đương về mặt uốn lạnh, độ dãn dài tương đối và tính dễ hàn. 7.14. Tường cừ thép phải làm từ thép cacbon mác BCT3C∏4 dùng cho kết cấu hàn theo GOST 380-71, thép hợp kim thấp mác 15XCHД GOST 19281-73 và mác 16XГ theo TY 14-1-33-71, cũng như các cọc cừ bằng thép cán từ các loại thép khác có các đặc trưng cơ học và thành phần hoá học thích hợp. 7.15. Kết cấu phần trên của công trình bến dạng cần phải làm bằng thép cacbon mác 16Д và thép hợp kim thấp mác 15XCHД theo GOST 6713-75, cũng như các loại thép khác có các đặc trưng cơ học và thành phần hoá học tương đương. 7.16. Bulông để gắn các dầm liên kết và các bích neo phải được làm từ thép mác CT3C∏3 theo GOST 1759-70 hoặc các loại thép khác có tính năng tương đương. 7.17. Đối với các cấu kiện lấy theo cấu tạo không phải tính toán thì nên dùng thép cácbon bình thường mác BCT3KN2 theo GOST 380-71* hoặc các loại thép khác có tính năng tương đương. 7.18. Các bộ phận đúc dùng cho kết cấu thép nên thiết kế lừ loại thép cacbon đáp ứng các yêu cầu của GOST 977-75* và từ gang xám đáp ứng các yêu cầu của GOST 1412-79, hoặc các loại thép, gang tương đương.
13. 7.19. Liên kết hàn của kết cấu thép phải làm từ các vật liệu hàn phù hợp với TCVN về kết cấu thép. 7.20. Đá để làm tăng thể giảm tải, làm tầng đệm dưới công trình bến và làm mái dốc gầm bến, phải thỏa mãn các yêu cầu của các tài liệu tiêu chuẩn tương ứng. 7.21. Đá dăm và sỏi để làm tầng lọc ngược, để gia cố đáy trước tường v.v cần thỏa mãn các yêu cầu của TCVN 1771-75 “Đá dăm, sỏi dăm, sỏi dùng trong xây dựng”, đồng thời cần thỏa mãn cả yêu cầu về tính toán không tan rã. 7.22. Để lấp phía sau tường bến (xem thêm điều 9.14) phải dùng đá hoặc cát thiên nhiên với thành phần hạt theo trọng lượng gồm trên 90% là loại hạt lớn hơn 0,1 mm, trong đó có ít nhất là 50% số hạt lớn hơn 0,25mm. Cũng cho phép dùng các loại đất cát khác có chứa cát pha bụi nếu thể tích các hạt sét và hạt bùn với cỡ hạt < 0,1 mm không chiếm quá 5% trong khối cát. Ghi chú: 1. Không cho phép đắp bằng đất có chứa muối sunphat và các hạt hữu cơ khác tan được trong nước với số lượng trên 5% khối lượng phần đất khoáng ở trạng thái khô. Muốn sử dụng cát bụi lẫn bùn để lấp lòng bến thì phải rửa sạch các hạt bé bằng thiết bị cơ giới thủy lực. 2. Có thể dùng đất có chất sét để đắp nếu điều đó đã được luận cứ qua kinh nghiệm thực tế sử dụng ở địa phương hoặc có các nghiên cứu riêng. 7.23. Để chế tạo các kết cấu gỗ của công trình bến (khung đệm tàu, cọc, rầm, trụ tựa tàu v.v ) thường dùng gỗ xẻ và gỗ cây đáp ứng các yêu cầu của TCXD 44-77 “Kết cấu gỗ”. Ngoài ra cũng có thể dùng gỗ dán. a. Đối với các kết cấu chịu lực và thiết bị đệm tàu phải dùng gỗ nhóm I và nhóm II, đối với các cấu kiện không quan trọng và không cần tính toán thì dùng gỗ nhóm II hoặc nhóm III. 7.24. Để cách ẩm, cách nhiệt và chống gỉ nên dùng: a. Đối với các kết cấu bêtông và bêtông cốt thép - dùng các vật liệu bảo vệ phù hợp với TCVN 3993-80 “Chống ăn mòn trong xây dựng. Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép”; b. Đối với các kết cấu và cấu kiện bằng thép chịu tác động xâm thực - dùng các lớp phủ chống gỉ chịu được nước như lớp phủ bằng bitum, lớp phủ bằng keo dán, mactit quét trên giấy và trên vải, cũng như các lớp phủ bằng sơn; đối với các bộ phận đệm bằng thép trong các kết cấu bêtông cốt thép thì dùng các lớp phủ bảo vệ phù hợp với TCVN 3993-85; c. Đối với các kết cấu và cấu kiện bằng gỗ có thể bị mục hoặc hà gỗ phá hoại – dùng biện pháp ngâm tẩm bằng dung dịch nước amôniăc đồng hoặc tẩm crêôzôt; d. Đối với các tấm gỗ lát mặt - dùng biện pháp ngâm tẩm bằng nhựa fenolafomandehit tổng hợp. 8. CÁC TRANG THIẾT BỊ CỦA CÔNG TRÌNH BẾN 8.1. Để đảm bảo việc khai thác bình thường của tuyến bến trong cảng hoặc trong nhà máy sửa chữa tàu, trên công trình bến có các trang thiết bị sau: vận hành trên bến đó. 8.8. Dải mép bến cần có lớp phủ bằng bêtông ximăng, bêtông atphan hoặc bêtông cốt thép. Khi làm lớp phủ trên nền đắp thì trước khi đất đắp ổn định lún nên làm lớp phủ tạm, hoặc dùng các bản bêtông cốt thép lắp ghép làm lớp phủ tạm khi có luận cứ xác đáng. Ghi chú: Lớp phủ ở dải mép bến phải thiết kế tương tự như lớp phủ khu đất cảng theo các yêu cầu của Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ cảng biển.
14. 8.9. Khi trên những công trình bến có các phương tiện vận tải chạy trên bánh làm việc thì dọc mép bến phải đặt các gờ chắn cố định hoặc tháo lắp được. Các gờ này cần phân biệt bằng màu sắc bằng cách sơn hoặc dán màng mỏng có màu. 8.10. Thang leo ở các công trình bến thường làm bằng thép cán (thép góc hoặc thép tròn). Bề rộng tháng: không nhỏ hơn 40cm, khoảng cách giữa các nấc thang: 25-30cm, khoảng cách đến mặt tường: không nhỏ hơn 15cm. Thang thường đặt trong các rãnh đứng, không để nhô ra ngoài mặt tường bến. 8.11. Khi thiết kế kết cấu công trình bến cần căn cứ vào yêu cầu công nghệ để trù tính trước việc lắp đặt các hệ thống công trình kỹ thuật (ống dẫn nước, ống dẫn khí, cáp điện v.v ), và cả các điểm cấp nước, cấp điện trên bến. 8.12. Tùy theo công dụng của công trình bến, trong các mạng công trình kỹ thuật có các thành phần sau: a. Trên các bến hàng hoá trong cảng có các hệ thống cấp điện, cấp nước chữa cháy và sinh hoạt, thoát nước, thông tin, tín hiệu và các hệ thống khác xác định theo yêu cầu công nghệ; b. Trên các bến trong nhà máy sửa chữa tàu có các hệ thống cấp điện cho tàu, cho máy hàn và cho các máy nâng cẩu - vận chuyển, cấp nước cho tàu, thoát nước, cấp nước chữa cháy, cấp khí nén, thông tin và các hệ thống khác xác định theo yêu cầu công nghệ. 8.13. Các điểm phân phối để cấp nước ngọt cho tàu, cấp điện cho tàu và các máy bốc xếp, nối vào mạng thông tin phải đặt dọc theo tuyến mép bến với các cự ly được quy định tương ứng trong Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ cảng biển và Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ nhà máy sửa chữa tàu. 8.14. Không cho phép đặt các điểm phân phối của các mạng công trình kỹ thuật (cấp điện, cấp nước v.v ) cách bị trí bích neo tàu dưới 3m. 8.15. Kích thước hố để đặt các thiết bị phân phối được lấy tùy thuộc vào sơ đồ đầu nối vào các mạng công trình kỹ thuật và kết cấu công trình bến. 8.16. Vị trí, cao độ và kích thước các đường hào phải lấy theo sơ đồ công nghệ của các mạng công trình kỹ thuật. 9. CÁC YÊU CẦU CHUNG VỀ CẤU TẠO, ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH BẾN 9.1. Kết cấu công trình bến (phần ngập nước, kết cấu bên trên) phải được chia ra thành các phân đoạn bằng các khe lún và khe nhiệt độ thẳng đứng suốt chiều cao công trình, theo yêu cầu của các điều 10.3, 11.7 và 12.6; Chiều dài các phân đoạn công trình bến cần được xác định tùy thuộc vào tải trọng, tác động nhiệt, tính chất nền và kiểu loại kết cấu. Trong một số trường hợp chiều dài phân đoạn được xác định bằng tính toán theo các tác động nhiệt - ẩm phù hợp với TCVN 4116-85 “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”. 9.2. Để đảm bảo sự kết hợp chịu lực của các cấu kiện lắp ghép trong phạm vi một phân đoạn, liên kết giữa các cấu kiện này phải được thiết kế theo đúng các chỉ dẫn ở các điều 10.10, 10.22, 10.27, 11.5, 12.8 – 12.11 9.3. Thiết kế các nút liên kết phải xét đến các sai số cho phép về kích thước và về vị trí của các cấu kiện; các sai số cho phép này lấy theo quy định trong các tiêu chuẩn tương ứng. 9.4. Tải trọng trên các bích neo và vị trí, kết cấu, cách lắp đặt chúng phải lấy theo quy định ở điều 8.3. Các khối gắn bích neo phải làm bằng bêtông đổ tại chỗ. Cho phép gắn bích neo vào các cấu kiện lắp ghép của kết cấu tầng trên.
15. Đối với tường cừ có neo và tường góc phải thiết kế khối bích neo có thanh neo phụ hoặc tăng cường thanh neo của tường mặt (xem điều 9.8); 9.5. Các kết cấu nhịp kiểu cầu cần được thiết kế theo cách tựa tự do có hạn chế chuyển vị ngang, phần trụ không ngập nước cần được thiết kế liền khối hoặc nửa lắp ghép với bích neo đặt trên các trụ. 9.6. Công trình bến cần được trang bị các thiết bị đệm để làm giảm tác động va của tàu (xem các điều 8.4 và 8.5). 9.7. Thanh neo phải gắn vào bản mặt hoặc tường mặt ở cao độ trên mực nước thi công để có thể tiến hành các công việc sửa chữa ở trên khô. Điều quy định này được châm chước với điều kiện có luận cứ xác đáng trong từng trường hợp cụ thể. Ghi chú: Mực nước thi công là mực nước triều trung bình nhiều năm (trong thời gian ≥ 10 năm). 9.8. Trong mọi trường hợp, khi điều kiện cường độ và độ bền chống nứt của kết cấu bản mặt (hoặc tường mặt) cho phép, thì thanh neo của các khối bích neo nên đặt cùng cao độ với thanh neo của bản mặt (hoặc tường mặt). Khi đó đường kính thanh neo của khối bích neo phải lấy bằng đường kính của các thanh neo kia và cho phép giảm nhỏ bước thanh neo ở những chỗ đặt các khối bích neo. Ghi chú: 1. Cho phép gắn thanh neo vào các khối bích neo ở cao độ cao hơn điểm gắn các thanh neo vào bản mặt (hoặc tường mặt). 2. Ở vị trí các khối bích neo, thay vì đặt các thanh neo phụ cho phép đặt các thanh neo có đường kính lớn hơn đường kính các thanh neo của bản mặt (hoặc tường mặt). 9.9. Các thanh neo (trừ các thanh neo của tường góc neo trong, xem điều 10.20) phải làm bằng thép tròn, gồm nhiều đoạn nối vào nhau. Các đoạn thanh neo phải được nối vào nhau theo một trong các phương pháp sau: a. Hàn tiếp xúc trong nhà máy; b. Hàn máng; c. Hàn có tấm ốp hình trụ; d. Dùng tăng đơ. Đầu ren của các đoạn để bắt êcu hoặc bắt tăng đơ phải làm bằng thép tròn có đường kính lớn hơn đường kính của các đoạn neo chính và được hàn vào các đoạn đó theo một trong các phương pháp vừa nêu trên. Khi xác định đường kính của đầu ren phải xuất phát từ điều kiện đường kính trong của đầu ren không nhỏ hơn đường kính đoạn thanh neo chính. Ghi chú: 1. Ngoài thanh neo bằng thép tròn cho phép dùng các thanh neo có tiết diện khác khi có đủ luận cứ kinh tế - kỹ thuật. 2. Cho phép dùng thanh neo bằng cáp với đường kính sợi ≥ 5mm, còn khi có luận cứ riêng cũng cho phép dùng thanh neo bằng bêtông cốt thép, kể cả loại ứng suất trước với cốt thép cường độ cao kiểu bó hoặc bện. 9.10. Trong mọi trường hợp khi điều kiện thực tế cho phép, thì trong các kết cấu bến có thanh neo liên kết vào các trụ neo phải đóng các cọc đỡ có xà mũ hoặc buộc xà mũ vào các cọc sẵn có dưới các thanh neo để tránh cho thanh neo khỏi bị võng quá mức và làm dễ dàng cho việc xây lắp. 9.11. Khi các tác động của sóng, dòng chảy và chân vịt tàu tạo ra một lưu tốc gây xói của dòng nước ở đáy trước công trình bến thì trên một dải dọc theo trước công trình cần làm kết cấu
16. chống xói cho nền. Độ lớn cở hạt đất trong lớp áo chống xói này được xác định bằng tính toán theo các quy định về xác định các tải trọng và tác động trên công trình thủy, và theo điều 13.26. 9.12. Kết cấu của các khe nối không đổ liền khối giữa các cấu kiện tường mặt của công trình bền cần đảm bảo đất không lọt qua và cố gắng không tạo ra cột nước ngầm sau tường mặt. Ghi chú: 1. Yêu cầu này không cần xét đến khi sau công trình có lăng thể đá đổ với kết cấu lọc ngược ở mặt trên và ở mái dốc lăng thể đá. 2. Khi kết cấu công trình bến ngăn không cho nước ngầm chảy ra phía khu nước thì phải làm thiết bị thoát nước trên suốt chiều dài tuyến bến để dẫn nước đến các lỗ thoát nước ở tường mặt (xem phụ lục 2). 9.13. Phải làm tầng lọc ngược cho các lăng thể đá giảm tải, các mối nối bịt kín không ngăn được đất lọt qua, các thiết bị thoát nước, các đệm đá, các kết cấu gia cố mái dốc ở gầm bến, các mặt tiếp giáp giữa khối đắp bằng cát bên trên một khối đắp bằng vật liệu hạt khô. Vật liệu để làm tầng lọc ngược là: a. Sỏi, đá dăm và cát – nhiều lớp hoặc một lớp với thành phần hạt và chiều dày lớp được xác định trên cơ sở nghiên cứu thí nghiệm. Khi đó cần xét đến thành phần cơ học của đất đắp, chế độ sóng trong khu nước, biên độ thủy triều. b. Vật liệu tổng hợp (tấm khấm) không thuộc loại hàng dệt. Ghi chú: 1. Khi nền dưới lớp đệm là đất hạt thô thì có thể không cần làm tầng lọc ngược, trừ trường hợp đất dưới lớp đệm có thể bị xói ngầm do tác động của sóng. 2. Được phép đặt các tấm vật liệu tổng hợp (không thuộc loại hàng dệt) dưới lớp đệm đá để làm tầng lọc ngược với điều kiện đảm bảo được hệ số ma sát tính toán giữa tấm thấm và đất nền. 3. Tầng lọc ngược bằng đá, đá dăm hoặc sỏi được phép làm theo các khuyến nghị ở phụ lục 2. 9.14. Khi lấp đất lòng bến trong phạm vi từ độ sâu đáy các công trình kỹ thuật ngầm trở lên phải dùng cát, đất loại cát, đá vụn, đá dăm, sỏi, và có thể dùng cả đá hộc (khi có đủ luận cứ trong đồ án). Khi trong kết cấu bến có các thanh neo thì những yêu cầu nêu trên đây về vật liệu (trừ đá hộc) là yêu cầu đối với lớp đất lấp bên trên, tính từ độ sâu đặt thanh neo trở lên (xem thêm điều 9.13). Từ cao độ đáy các công trình ngầm hoặc thanh neo trở xuống thì lòng bến phải lấp bằng các loại đất thỏa mãn các yêu cầu của điều 7.22. 9.15. Hình dạng các cấu kiện kết cấu phải làm càng đơn giản càng tốt để đảm bảo khả năng chống ăn mòn cao nhất và thi công dễ dàng nhất. 9.16. Hạn chế đến mức tối đa việc tạo ra các vách ngăn làm ngưng đọng hơi nước biển ở gầm bến và có biện pháp kết cấu thích hợp để thông thoáng hơi nước đó. 9.17. Chiều dày các cấu kiện bêtông cốt thép của kết cấu công trình cần được xác định bằng tính toán. Ngoài ra, để đảm bảo tuổi thọ đối với các kết cấu công trình bến chủ yếu, chiều dày cấu kiện cần lấy không nhỏ hơn các trị số nêu ở bảng 11. Bảng 11 Cấu kiện Bề dày tối thiểu, cm Các cấu kiện thuộc kết cấu phần trên của bệ cọc cao, các tấm bản mặt 15 của tường góc, các cọc cừ phẳng và cừ chữ T - bằng BTCT ứng suất trước Như trên, bằng BTCT thường 20
17. Cọc ống đường kính ≥ 1m bằng BTCT ứng suất trước 12 Như trên, bằng BTCT thường 15 9.18. Bề, dày lớp bêtông bảo vệ phải lấy theo các chỉ dẫn của TCVN 4116-85 “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép thủy công”. Ghi chú: Đối với cốt thép thanh chịu lực nằm ở phía mặt tiếp xúc với đất đắp của cấu kiện bêtông cốt thép, cũng như cốt thép thanh chịu lực của cấu kiện BTCT quay ly tâm, chiều dày lớp bảo vệ có thể giảm xuống 40mm. 9.19. Để tăng tuổi thọ của các kết cấu và cấu kiện bêtông và bêtông cốt thép, ngoài các giải pháp kết cấu đã nêu ở các điều 9.17 và 9.18, cần phải: a. Ưu tiên dùng kết cấu ứng suất trước; b. Hạn chế ứng suất nén trong bêtông của các kết cấu bêtông và bêtông cốt thép; c. Dùng các cấu kiện có tỉ số bé nhất giữa diện tích bề mặt chịu tác động xâm thực trên thể tích cấu kiện; d. Dùng các đai hoặc vỏ bọc bảo vệ, kiểu cố định hoặc tháo lắp được, làm bằng vật liệu có độ chống gỉ cao hoặc chịu được mài mòn; e. Dùng các tấm chắn để bảo vệ các kết cấu kiểu bệ cọc cao, dùng các đai chống va trôi kết hợp với tăng tiết diện cấu kiện đối với các kết cấu dạng tường. 9.20. Bêtông cốt thép lắp ghép phải làm thành các cấu kiện lớn xuất phát từ sự hợp lý về kinh tế - kỹ thuật và trong phạm vi cho phép về điều kiện chế tạo, vận chuyển và xây lắp. Ghi chú: 1. Trong đồ án phải xem xét khả năng vận chuyển các cấu kiện BTCT lắp ghép để dựng đứng trên xe nhờ các bộ gá lắp chuyên dụng. 2. Khi điều kiện nâng cẩu và vận chuyển cho phép phải xét đến việc gộp thành khối lớn các cấu kiện chế tạo trong nhà máy bằng cách lắp ráp sơ bộ và làm liền khối trên bãi cạnh công trường trước khi lắp đặt vào công trình. 3. Nên chuyên chở các cấu kiện lắp ghép bằng phương tiện vận tải biển nếu xét thấy có khả năng và hợp lý về mặt kinh tế. 9.21. Các kích thước gabari và cốt thép của các cấu kiện được xác định từ điều kiện khai thác, đồng thời cần thỏa mãn các yêu cầu về vận chuyển và xây lắp kết cấu (xem điều 9.26). Các kích thước gabari của cấu kiện lắp ghép phải xác định từ điều kiện giảm số lượng các chủng loại kích thước đến con số tối ưu, bằng tính toán và so sánh, kinh tế kỹ thuật, có xét đến những yêu cầu về thống nhất hoá các cấu kiện cũng như thiết bị chế tạo chúng. Trọng lượng và kích thước gabari của cấu kiện lắp ghép cần phù hợp với công nghệ chế tạo chúng. 9.22. Tương ứng với các sơ đồ xây lắp và bố trí kết cấu của công trình, trong các cấu kiện BTCT lắp ghép phải đặt các chi tiết chờ nhằm đảm bảo việc liên kết chắc chắn các trang thiết bị sau: a. Các thiết bị công nghệ cố định, các ray đường cần trục; b. Các cấu kiện với nhau khi xây lắp và khai thác; c. Các thanh neo thép; d. Các thiết bị neo tàu và đệm tàu, thang leo; e. Các kết cấu phủ ngoài mối nối, các cấu kiện không liên kết vào nhau của tường mặt; g. Các máy rung;
18. h. Các móc cẩu để nâng cẩu cấu kiện khi vận chuyển và xây lắp. 9.23. Các chi tiết chờ và bố trí chúng trong các cấu kiện lắp ghép phải thực hiện theo hướng thông nhất hoá để tránh lãng phí thép. 9.24. Nhằm tạo lỗ xuyên trong các cấu kiện BTCT để đút bulông, móc neo tàu, thanh neo v.v , trước khi đổ bêtông cần đặt các chi tiết chôn sẵn để lại trong bêtông dưới dạng ống và hộp, tạo thành lớp lát mặt bêtông trong lỗ. 9.25. Vị trí các chi tiết chờ phải đảm bảo khả năng đầm chặt được bêtông bao quanh chi tiết đó. 9.26. Để nâng cẩu các cấu kiện lắp ghép, phải đặt trước trong cấu kiện các móc tháo lắp được kiểu vít hoặc móc cố định bằng thép tròn (xem điều 7.10), hoặc chừa các lỗ và đặt các chi tiết chờ để lắp khoá cẩu. Sơ đồ bố trí các chi tiết để móc cẩu nói trên phải xác định bằng tính toán sao cho nội lực xuất hiện ở các tiết diện cấu kiện trong quá trình vận chuyển và lắp dựng thường là nhỏ hơn khi khai thác. 9.27. Khi thiết kế các cấu kiện BTCT phải tuân thủ các yêu cầu cấu tạo đã nêu trong các TCVN về “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép” và “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép thủy công”, cũng như các quy định trong bản Tiêu chuẩn này. 9.28. Việc ghép nối các cấu kiện BTCT của kết cấu lắp ghép phải thực hiện theo các chỉ dẫn trong TCVN về “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép” 9.29. Các mối nối hình vòng thắt nên làm bằng thép tròn trơn loại A-I với đường kính vòng ≥ 5d (d-đường kính thanh thép). Trong phạm vi lõi mối nối phải đặt ít nhất là 6 thanh theo hướng vuông góc với thanh vòng. Nếu các mối nối này chịu uốn thì trong phạm vi lõi phải có đoạn thẳng với chiều dài bằng đường kính vòng uốn. Cho phép dùng thép tròn có gờ đề làm thanh vòng, nhưng đường kính uốn cong của thanh thép phải ≥ 8d. 9.30. Liên kết hàn cốt thép phải theo đúng các yêu cầu của tiêu chuẩn về liên kết hàn cốt thép của các cấu kiện và kết cấu BTCT và các tiêu chuẩn về kết cấu bêtông và BTCT. 9.31. Khi dùng thép A-IIIB làm cốt thép cho các đoạn cọc ống UST phải dùng những thanh nguyên, hai đầu hàn nối vào hai thanh mút có đường kính lớn hơn bằng phương pháp hàn tiếp xúc. Trong đồ án cần chỉ rõ các yêu cầu sau: a. Trước khi căng, cốt thép phải được hóa cứng bằng cách kéo nguội sau khi đã hàn các thanh mút: b. Chiều dài và đường kính các thanh mút; c. Khi hàn cốt thép (các thanh mút) vào vành cọc ống phải có chế độ hàn thích hợp để không gây ra hiện tượng quá nhiệt của thép làm giảm độ hóa cứng đã đạt được bằng kéo nguội trong cốt thép chủ. 9.32. Trong quá trình thực hiện các thao tác thi công (ví dụ: cắt đầu cọc hoặc cọc ống v.v .) các cấu kiện có thể bị mất ứng suất trước trên một phần chiều dài cấu kiện và do đó không còn đảm bảo được các yêu cầu về độ bền chống nứt hoặc về trị số giới hạn độ mở rộng vết nứt. Khi đó, các đoạn mất UST này phải được gia cường có xét đến việc thực hiện các yêu cầu về mở rộng vết nứt trong bêtông, hoặc trù định các biện pháp bảo vệ để đảm bảo khả năng chống ăn mòn của cấu kiện. 9.33. Để tránh cho đầu cọc khỏi bị hư hỏng khi rung hoặc đóng phải đặt các cốt ngang bằng lưới hàn; khoảng cách giữa các lưới và giữa lưới trên cùng với đầu cọc không nhỏ hơn 5cm. Số lượng lưới xác định bằng tính toán và không ít hơn 5. Các cốt ngang trên đoạn dài 1m ở đầu và mũi cọc phải bố trí theo các yêu cầu đã nêu trong TCVN về kết cấu bêtông và bêtông cốt thép đối với loại cấu kiện chịu nén lệch tâm có đặt cốt
19. xiên. Ở đoạn giữa của cọc, bước cốt ngang xác định bằng tính toán theo độ bền hoặc lấy theo cấu tạo, nhưng phải ≤ 20 cm. 9.34. Để chống gỉ cho các cấu kiện kết cấu thép nên dùng sơn chống gỉ phù hợp với các yêu cầu của Tiêu chuẩn về chống ăn mòn cho các kết cấu kim loại. Với các kết cấu chịu lực nằm trong nước biển và bị ăn mòn mạnh thì phải dùng biện pháp bảo vệ điện hóa hoặc làm kết cấu bảo vệ. Khi cọc ván thép ở vùng mực nước dao động bị ăn mòn mạnh thì có thể dùng biện pháp bảo vệ bằng dầm mũ BTCT (xem điều 11.6), còn cọc ống thép thì dùng vỏ bọc bằng BTCT. 10. CÁC YÊU CẦU CHỦ YẾU VỀ CẤU TẠO ĐỐI VỚI CÁC CÔNG TRÌNH BẾN KIỂU TRỌNG LỰC 10.1. Những yêu cầu của chương này dùng để thiết kế các kết cấu sau đây của công trình bến trọng lực: - Tường góc có bản chống; - Tường góc có neo ngoài, có hai gối tựa: gối trên nằm ở điểm thanh neo gắn vào tường, gối dưới nằm ở ngưỡng bản mỏng; - Tường góc neo trong; - Tường khối xếp không có khe nối thẳng đứng trong mặt cắt ngang tường, khối xếp trên cùng kéo dài tạo thành đoạn công xôn giảm tải; - Tường bằng các khối bêtông rỗng xếp theo dạng cột; - Tường bằng cọc ống đường kính lớn. 10.2. Khi nền công trình có thể bị lún nhiều và lún không đều do điều kiện địa chất công trình bất lợi thì không được áp dụng loại công trình bến trọng lực, nhất là loại khối xếp có quy cách. Việc tăng tải trọng tác động lên nền trong quá trình thi công công trình bến không được gây ra các hiện tượng lún không đều, gây ra mở rộng khe nối trong khối xếp và sập đổ công trình. Ghi chú: 1. Điều kiện địa chất công trình được coi là bất lợi khi ở nền công trình có đất loại sét bão hòa nước ở trạng thái dẻo và dẻo cứng với độ no nước G ≥ 0,85, áp lực tính toán nằm trong khoảng R = (1,5 ÷ 3,0) kg/cm2, môđuyn biến dạng E ≤ 150 kg/cm2. Các loại đất trên còn có các đặc trưng phụ sau đây: - Độ chặt thấp (hệ số rỗng ep = εo = 0,75); - Độ ép lún lớn (hệ số ép lún a > 0,05 cm2/kg); -6 -9 - Hệ số thấm bé và không đều nhau theo mọi hướng [kt = (1.10 ÷ 1.10 )cm/sec]; - Độ bền tương đối bé [chỉ số lực kháng cắt trong phạm vi  = (0,02 ÷ 0,565) kg/cm2 khi các chỉ số kháng cắt về ma sát là = (2 ÷ 20o) và về dính là c = (0,05 ÷ 0,20) kg/cm2] - Thời gian ép lún ở trạng thái tự nhiên kéo dài, tính bằng năm, và đôi khi là hàng chục năm. 2. Công trình bến kiểu trọng lực nên dùng khi nền là đất chặt có độ ép lún bé với mônđuyn biến dạng ≥ 200 kg/cm2 10.3. Kết cấu bến liền bờ kiểu trọng lực phải được chia ra thành các phân đoạn theo chiều dài bến. Các phân đoạn được phân cách nhau bằng các khe lún – nhiệt độ thẳng đứng trên suốt chiều cao bến. Chiều dài phân đoạn được xác định tùy thuộc vào cấu tạo địa chất của nền, chiều cao tường bên và bề dày lớp móng đệm. - Với nền đá, khi bề dầy lớp đá đổ san móng ≤ 1,5m, thì chiều dài phân đoạn bến ≤ 45 m;
20. - Với nền không phải đá lấy chiều dài phân đoạn bến ≤ 30 m khi độ sâu trước bến < 13m, và lấy ≤ 40 m khi độ sâu trước bến ≥ 13 m. Ghi chú: 1. Cho phép tăng chiều dài phân đoạn bến có luận cứ riêng trong đồ án. 2. Khi chia tường bến thành các phân đoạn cần xét tới việc bắt buộc phải bố trí khe lún ở những chỗ có thể có sự chênh lệch lớn về độ lún của từng đoạn công trình (chỗ có điều kiện địa chất thay đổi, chỗ tiếp giáp giữa công trình mới với công trình cũ, chỗ chiều cao tường thay đổi). 10.4. Khi xây dựng công trình bến trọng lực trên nền không phải đá cần làm lớp đệm bằng đá đổ. Lớp đệm này có thể đặt ngập trong đất nền hoặc đổ trên mặt đất nền (trường hợp đổ trên mặt cần chú ý các yêu cầu ở điều 8.4). Trước khi làm lớp đệm đá phải đổ lên mặt đất nền một tầng lọc ngược bằng đá dăm hoặc sỏi với bề dầy ≥ 0,3m, trừ trường hợp nền là đất hạt thô (xem ghi chú ở điều 9.13). Nếu nền là đá thì không làm lớp đệm mà chỉ san nền bằng một lớp đá đổ có bề dầy ≥ 0,5m. Ghi chú: 1. Đối với bến tường góc có neo ngoài cho phép làm lớp đệm bằng sỏi hoặc đá dăm nếu đảm bảo được điền kiện không bị xói. 2. Nếu nền là đá thì thay vì làm lớp đệm bằng đá đổ có thể làm một lớp san móng có bề dầy ≥ 0,25m bằng sỏi - đá dăm hoặc bằng vữa bêtông đựng trong bao tải. 3. Sự cần thiết phải làm tầng lọc ngược giữa lớp đệm đá và đất nền được xác định xuất phát từ khả năng xảy ra xói ngầm của đất nền dưới tác động của chân vịt tàu, của dòng chảy ở đáy và của sóng. 10.5. Mặt lớp đệm đá phải làm rộng hơn đế tường về cả hai phía (hình 1): phía biển ≥ 2m phía bờ ≥ 1m. Hình 1. Mặt cắt ngang lớp đệm bằng đá đổ ở nền tường bến trọng lực 1. Đáy thiết kế; 2. Phần mở rộng phía biển ≥ 2m; 3. Phần mở rộng phía bờ ≥ 1m; 4. Đá dăm; 5. Đá đổ. 10.6. Bề dày lớp đệm bằng đá đổ, kể cả tầng lọc ngược, phải xác định bằng tính toán và lấy không lớn hơn 5m và không nhỏ hơn 1m. Ghi chú: 1. Cho phép làm lớp đệm dày hơn nếu có luận cứ kinh tế - kỹ thuật. 2. Đối với công trình bến kiểu tường góc cho phép lấy bề dày tối thiểu của lớp đệm là 0,75m. 10.7. Để làm các lớp đệm và các lăng thể giảm tải phải dùng đá có khối lượng 15 đến 100 kg mỗi viên. Các yêu cầu về chất lượng vật liệu của đá đổ được quy định theo điều 7.20. Ghi chú: Nếu tường bến chịu các tác động của sóng thì khối lượng viên đá để đỗ làm lớp đệm phải tính toán chịu được các tác động này.
21. 10.8. Làm tầng lọc ngược cho các lớp đệm đá và các lăng thể giảm tải phải tuân theo các yêu cầu của điều 9.13. Khi lớp đệm đá nằm trên nền là đất loại sét thì tầng lọc ngược cần làm bằng đá dăm lớn cỡ 7-10 cm. Các yêu cầu về chất lượng vật liệu của tầng lọc ngược được quy định theo điều 7.21. 10.9. Đỉnh phần ngập nước của công trình bến cần làm đến độ 0,3 m trên mực nước thi công tính toán để đảm bảo khả năng thi công kết cấu tầng trên ở trên khô. Ghi chú: Mực nước thi công tính toán phải quy định theo các chỉ dẫn ở mực ghi chú của điều 9.7. 10.10. Các phân đoạn bến tường góc bằng BTCT lắp ghép phải được cấu tạo hoặc bằng các khối có bản chống (xem điều 10.12) hoặc từ các bản mặt và bản đáy, các khe nối không ghép so le và không liên kết liền khối Trong phạm vi mỗi phân đoạn, các khối có bản chống và các bản mặt được liên kết liền khối qua kết cấu tầng trên bằng BTCT. 10.11. Bề rộng theo hướng dọc tuyến mép bến của các bản mặt và bản đáy của tường góc nên lấy đến mức tối đa theo khả năng cho phép chế tạo cấu kiện trong công xưởng và lắp đặt chúng ở công trường. 10.12. Bến tường góc có bản chống cho phép làm theo kiểu kết cấu lắp ghép từ các cấu kiện BTCT không ứng suất trước. Tất cả các cấu kiện tạo thành một khối của kết cấu này được liên kết với nhau bằng cách đổ bêtông liền khối thông qua các cốt thép chờ và các chi tiết chôn sẵn. 10.13. Bản mặt của tường góc kiểu neo ngoài và neo trong thường phải làm bằng BTCT ứng suất trước. Mác bêtông của bản mặt nên lấy không thấp hơn M 400. Bản mặt trong các tường góc có neo ngoài cho phép làm bằng các cọc ván thép ghép vào nhau. 10.14. Để đảm bảo không cho đất lọt qua các khe thẳng đứng của tường góc phải làm các màn chắn đất. Kết cấu màn chắn đất có thể lấy theo các thiết kế điển hình. Cũng phải xem xét việc dùng màn chắn đất bằng các tấm lọc nuớc làm từ các vật liệu tổng hợp không thuộc loại hàng dệt. 10.15. Ở tường góc neo ngoài và neo trong, trên gờ các bản đáy thường làm các gối đệm bằng thép nhô ra ngoài mặt bê tông; còn ở vị trí đối diện các gối này trên bản mặt cũng làm các đệm thép chìm ngang mặt bêtông. Chiều cao của gờ và cao độ đặt gối khớp cần phải lấy sao cho khi xảy ra biến dạng nền làm lún không đều bản mặt và bản đáy thì chúng vẫn tựa vào nhau chắc chắn. 10.16. Để đảm bảo ổn định của bản mặt khi lắp dựng, trước lúc lấp lòng bến, trong các bản đáy của tường góc kiểu neo trong và neo ngoài phải làm các gối đỡ tại chỗ để giữ cho bản mặt không bị đổ về phía bờ. 10.17. Lớp đệm cần được san phẳng cẩn thận trước khi lắp đặt lên đó các khối lắp ghép hoặc các cấu kiện tường trọng lực của công trình bến. 10.18. Mỗi bản mặt của tường góc kiểu neo trong hoặc neo ngoài phải được ghìm giữ bằng hai thanh neo đặt ở cùng một cao trình (xem thêm các điều 9.7 và 9.8). 10.19. Đối với các tường góc neo trong thì trong kết cấu liên kết đầu các thanh neo phải trù định khả năng điều chỉnh được chiều dài làm việc của các thanh neo này sau khi lắp dựng và trước lúc lấp đất nhằm nắn thẳng mép trên tường mặt theo đúng tuyến mép bến thiết kế.
22. 10.20. Trong các bến tường góc kiểu neo trong thì thanh neo nên làm từ thép rộng bản, khi đó cần đặt bề rộng bản thép trong mặt phẳng của mặt cắt ngang công trình. Trong các bến tường góc kiểu neo ngoài thì thanh neo phải làm bằng thép tròn (xem các điều 9.9 và 9.10). Ghi chú: Khi có luận cứ kinh tế - kỹ thuật riêng thì được dùng các thanh neo có tiết diện khác hoặc thép hình. 10.21. Đối với các bến tường góc kiểu neo ngoài phải làm gối neo kiểu bản bê tông cốt thép. Cũng cho phép đóng cọc hoặc cừ làm tường neo để có thể thực hiện thi công trên khô khi liên kết đầu phía bờ của thanh neo. 10.22. Các phân đoạn bến kiểu tường xây bằng các khối xếp thông thường phải được xây thành những lớp nằm ngang có mạch so le hoặc xây thành những cột không so le mạch (xây kiểu cột). Các khối bê tông rỗng chỉ được dùng trong khối xây kiểu cột. Trong tường xây thành những lớp nằm ngang có mạch so le, tính liền khối của phân đoạn bến được đảm bảo bằng việc xếp so le mạch và bằng kết cấu tầng trên BTCT. Trong trường hợp xây kiểu cột thì tính liền khối của phân đoạn được đảm bảo bằng kết cấu tầng trên BTCT. Ghi chú: Khối xếp thông thường là các khối bê tông có dạng hình hộp, kể cả loại hộp có mặt xiên và vát cạnh - Khối rỗng là các khối bê tông kiểu thùng không đáy với bề dầy các tấm vách ≥ 0,5m. 10.23. Trong các công trình bến kiểu tường xây bằng các khối thông thường, việc thay đổi độ sâu chân tường cần được thực hiện từng bậc với chiều cao bậc bằng một lớp khối xây. 10.24. Trọng lượng các khối chính nên lấy đến mức tối đa theo khả năng vận chuyển và lắp ráp. Những khối có trọng lượng nhỏ hơn dùng để xếp ở đầu các lớp nhằm đảm bảo so le mạch đúng quy cách. 10.25. Trong phần ngập nước của công trình bến kiểu tường xây bằng các khối xếp thông thường, để làm các khối phải dùng bê tông có mác theo độ bền ≥ 150 khi độ sâu bến < 13m, và ≥ 200 khi độ sâu bến ≥ 13 m. Các khối xếp ở lớp trên cùng để tạo mái côngxôn cho tường là những khối nằm ở vùng mực nước dao động. Mác bê tông của các khối này phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền và không nhỏ hơn các trị số đã nêu ở điều này. 10.26. Chủng loại các khối thông thường cần chọn ở mức ít nhất, có luận cứ bằng các số liệu kinh tế-kỹ thuật. Tỉ lệ kích thước của cạnh dài hơn trong mặt bằng của một khối trên chiều cao khối phải lấy như sau: - Trong tường xây thành cao các lớp so le mạch: tỉ lệ này ≤ 3 đối với độ sâu bến < 13m, và ≤ 2,5 đối với độ sâu bến ≥ 13 m; - Trong tường xây kiểu cột không so le mạch: tỉ lệ này ≤ 4 đối với độ sâu bến < 13 m, và ≤ 3 đối với độ sâu bến ≥ 13 m. Tỉ lệ kích thước giữa cạnh ngắn hơn trong mặt bằng trên chiều cao khối cần phải lấy ≥ 1 trong tường xây thành các lớp so le mạch, và ≥ 0,75 đối với các khối nhỏ dùng xếp cho ngang bằng đầu các lớp. Ghi chú: Các yêu cầu của điều này không dùng cho các khối của lớp trên cùng nếu các khối đó được làm thành côngxôn giảm tải cho tường. Trong trường hợp này có thể phải dùng các khối có chiều cao nhỏ hơn và để bù lại phải tăng mác bê tông (xem điều 10.25).
23. 10.27. Trong bến tường xây so le mạch độ lệch giữa các mạch cần lấy như sau: ≥ 0,9 m - trong mặt cắt ngang tường xây; ≥ 0,7 m - trong mặt cắt dọc tường và trong mặt bằng mỗi lớp; ≥ 0,9 m - trong các mặt cắt thẳng đứng của các trụ công trình bến. Ghi chú: Cho phép giảm độ lệch giữa các mạch xuống còn 0,5 m với điều kiện số lượng các chỗ lệch mạch như vậy không chiếm quá 10% tổng số các mạch trong mặt cắt dọc tường hoặc trong mặt bằng mỗi lớp. 10.28. Bề rộng khe thẳng đứng giữa các khối trong cùng một phân đoạn cần lấy bằng: 2 cm trong khối xây so le mạch; 4 cm trong khối xây kiểu cột. Bề rộng khe lún thẳng đứng giữa các phân đoạn cần lấy bằng 5 cm. 10.29. Để đảm bảo không lọt đất qua các khe xếp cũng như để giảm áp lực chủ động lên công trình cần đổ lăng thể đá giảm tải sau tường hoặc dùng những biện pháp khác đã được kiểm nghiệm. 10.30. Đối với tường bến liền bờ bằng khối xây phải tiến hành chất tải trước cho tầng đệm nhằm nén chặt lớp đá đổ tầng đệm và tạo độ nghiêng của tường theo quy định trong đồ án (xem phụ lục 3). 10.31. Thuộc loại tường bốn bằng cọc ống đường kính lớn là các kết cấu trọng lực bằng các cấu kiện BTCT vỏ mỏng hình trụ hoặc đa giác, bên trong nhồi đất, đặt trên lớp đệm đá hoặc đặt trực tiếp trên đất nền. Ngoài ra tỉ số giữa đường kính ống trên chiều cao công trình phải ≥ 0,7. Các ống có thể có kết cấu liền khối hoặc lắp ghép. Ống lắp ghép có thể làm từ các tấm phẳng hoặc tấm hình trụ đứng, nối vào nhau qua các liên kết liên tục kiểu cứng hoặc mềm, hoặc cũng có thể làm từ các đốt ống liền khối, đặt tự do lên nhau hoặc làm liền khối, các mối nối sau khi lắp đặt. 11. CÁC YÊU CẦU CHỦ YẾU VỀ CẤU TẠO ĐỐI VỚI CÁC CÔNG TRÌNH BẾN DẠNG “TƯỜNG CỪ” MỘT TẦNG NEO 11.1. Tường mặt trong các kết cấu bến kiểu "tường cừ" được làm bằng cọc ván thép hoặc cọc ván BTCT kiểu lăng trụ, hoặc bằng hàng cọc đóng liền nhau (cọc ống BTCT). 11.2. Tường mặt của tường cừ BTCT, bất luận thuộc kiểu kết cấu nào, cũng cần đảm bảo không cho đất lọt qua trên suốt chiều cao công trình bằng cách chèn kín khe giữa các cọc cừ (xem điều 9.12). Sự cần thiết phải chèn kín khe tới độ sâu thấp hơn đáy bến được quyết định theo yêu cầu đảm bảo không cho đất lọt qua tường. 11.3. Phải làm thiết bị thoát nước phía sau tường mặt của bến tường cừ trong trường hợp có thể hình thành cột nước ngầm sau tường, ví dụ như ở khu nước có mực nước dao động thường xuyên. Ghi chú: 1. Thiết bị thoát nước nên làm theo các số liệu nêu ở phụ lục 2 và theo các ghi chú ở điều 9.12; 2. Khi có đổ đá ở lòng bến sau tường thì không phải làm thiết bị thoát nước, nhưng cần bố trí các lỗ ở tường mặt để thoát nước ngầm. 11.4. Trong các bến liền bờ kiểu tường cừ có thể tăng cường khả năng chịu lực của tường bằng cách: - Làm bệ giảm tải kèm theo các hàng cọc chắn đất; - Đổ đất gia tải trước chân tường;
24. - Làm lăng thể giảm tải; - Lấp lòng bến bằng đất có cốt; - Các giải pháp công trình khác có tác dụng giảm áp lực chủ động và tăng áp lực bị động ở tường mặt. 11.5. Tường cừ bằng cọc ván BTCT và cọc ván thép hoặc tường bằng hàng cọc đóng liền nhau cần được liên kết với nhau ở đỉnh tường thông qua kết cấu phần trên bằng BTCT đổ liền khối hoặc nửa lắp ghép. Đối với tường cừ bằng cọc ván thép, nếu điều kiện bố trí thiết bị đệm tàu và điều kiện chống gỉ cho phép thì có thể làm một dầm mũ nhỏ bằng thép hoặc BTCT. 11.6. Cao trình đáy kết cấu phần trên bằng BTCT phải xác định từ yêu cầu bảo vệ khỏi tác động xâm thực cho đoạn cọc ván nằm ở vùng mực nước dao động. Cao độ này phải thấp hơn mực nước tính toán một đoạn ≥ 0,2 m. Ghi chú: Cho phép lấy cao trình đáy rầm mũ cao hơn điều quy định trên đây nếu có đủ luận cứ về đảm bảo tuổi thọ yêu cầu của công trình bến và điều kiện bề tạo mặt bố trí các thiết bị đệm tàu. 11.7. Các khe biến dạng - nhiệt độ trong kết cấu phần trên bằng BTCT của tường mặt phải bố trí cách nhau ≤ 40 m, và cả ở những chỗ điều kiện đất nền thay đổi đột ngột làm cho các bộ phận công trình có thể chuyển vị không đều. Các khe biến dạng - nhiệt độ trong kết cấu phần trên bằng BTCT của tường cừ thép nên đặt ở các chỗ liên kết khoá giữa các cọc ván thép, tại đó các biến dạng nằm ngang và thẳng đứng có điều kiện để xảy ra. 11.8. Cấu tạo thanh neo và cách lắp đặt thanh neo phải thực hiện theo chỉ dẫn ở các điều 9.7- 9.10. 11.9. Đối với các tường cừ có tường mặt bằng các cấu kiện BTCT dạng ống hoặc dạng chữ T tấm lớn, khi điều kiện biến dạng và ứng suất của tường mặt cho phép, phải trù định việc căng trước các thanh neo (trước khi lấp đất lòng bến) để phân phối đều nội lực trong các thanh neo và đảm bảo tốt sự kết hợp chịu lực của cả hệ công trình (tường mặt - thanh neo - tường neo). Trong quá trình căng trước thanh neo phải không chế lực căng theo đúng trị số đã quy định bằng tính toán (xem điều 20.19). 11.10. Chỗ gián đoạn của đai liên kết phải lấy phù hợp với chỗ gián đoạn của kết cấu phần trên theo quy định ở điều 11.7, nghĩa là ≤ 40 m. Trong phạm vi một phân đoạn bến các dầm của đai liên kết được nối vào nhau bằng mối hàn cùng cường độ với thanh dầm hoặc hàn có tấm thép ốp. Cho phép không hàn nối các dầm của đai liên kết, khi đó các sơ đồ tính toán của dầm phải lấy cho phù hợp với các điểm gián đoạn thực tế của dầm (xem phụ lục 4). 11.11. Gối neo phải làm dưới dạng tường bằng cọc hoặc cọc ván BTCT để có thể thi công trên khô khi liên kết thanh neo và căng trước thanh neo. Khi có đủ luận cứ kinh tế - kỹ thuật thì các gối neo cần làm dưới dạng bản neo BTCT hoặc bản neo ghép từ các đoạn cọc ván thép phế thải. Khi có đủ luận cứ thì cho phép làm tường neo bằng cọc ván thép có đai liên kết hoặc làm các trụ neo bằng cọc đóng chụm đầu, liên kết với nhau bằng một dầm mũ BTCT. Ghi chú: Ở những vùng có cấp động đất tính toán ≥ 7 thì nên dùng trụ neo kiểu cọc đóng chụm đầu hoặc các kiểu gối neo cứng khác. Yêu cầu này là xuất phát từ sự cần thiết phải hạn chế biến dạng và chuyển vị của tường mặt trong bến tường cừ. 12. CÁC YÊU CẦU CHỦ YẾU VỀ CẤU TẠO ĐỐI VỚI CÁC CÔNG TRÌNH BẾN KIỂU BỆ CỌC CAO
25. 12.1. Các cấu kiện công trình bến kiểu bệ cọc cao phải được chế tạo chủ yếu là bằng bê tông cốt thép, trong đó đối với các cọc và cọc ống nên dùng BTCT ứng suất trước, còn kết cấu phần trên thì dùng BTCT thường hoặc có ứng suất trước. Các cấu kiện của phần tiếp giáp sau bến phải làm bằng bê tông và bê tông cốt thép. Ghi chú: 1. Sử dụng các cấu kiện thép để làm kết cấu chịu lực phải được luận cứ riêng trong đồ án. 2. Khi thiết kế trụ mềm (đàn hồi) chịu tải trọng tàu trong các bến nước sâu, thông thường cần phải dùng các ống bằng thép cường độ cao, với bề dày thành vách ống thay đổi và mômen kháng đàn hồi của tiết diện ống W đạt đến (0,01 ÷ 2,5) m3. 12.2. Bề rộng bệ cọc của bến liền bờ kiểu bệ cọc cao, độ nghiêng của mái dốc gầm bến và kết cấu bệ cần được xác định trên cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật, xuất phát từ điều kiện đảm bảo ổn định chung của công trình và điều kiện tiêu sóng. 12.3. Khi xác định bề rộng kết cấu phần trên của bệ có xét đến các yếu tố sau: a) việc bố trí đường sắt, đường cần trục và các thiết bị khác; b) kết cấu gia cố mái dốc gầm bến và điền kiện ổn định của mái dốc đó; c) Kết cấu phần tiếp ráp sau bến với bờ và với các công trình hiện có. Ghi chú: 1. Cho phép tăng bề rộng của kết cấu phần trên để đảm bảo điều kiện ổn định của mái dốc gầm bến khi điều kiện địa chất bất lợi nhưng phải có luận cứ về sự hợp lý so với các giải pháp khác (thay hoặc gia cố đất nền, giảm khoảng cách giữa các trụ, dùng các kết cấu neo v.v ). 2. Điều kiện địa chất được coi là bất lợi nếu nền là bùn, sét và á sét yếu với lượng ngậm nước 2 cao: hệ số ngậm nước G ≥ 0,85, chỉ số dẻo IL ≥ 0,75, mô đun biến dạng E ≤ 50 kg/cm khi hệ số 2 cố kết cv < 1.107 cm /năm. 12.4. Chọn sơ đồ nền cọc của công trình bến phải xuất phát từ các yêu cầu sau: a) Bố trí cọc theo phương ngang phải xét đến: - vị trí các thiết bị đặt trên bến (đường cần cẩu cổng, đường sắt v. v ), - điều kiện có lợi nhất cho việc truyền hoạt tải lên các cọc; - bề rộng công trình đã xác định theo quy định ở điều 12.3; b) Khi xác định bước cọc (nhịp) theo phương dọc cần đạt được sự tương quan giữa các giải pháp kết cấu của bệ cọc và nền cọc sao cho giá thành 1 m dài bến là nhỏ nhất. Đồng thời cần đảm bảo sử dụng tối ưu khả năng chịu lực của các cọc và độ ổn định của mái dốc gầm bến. Chiều cao các cấu kiện chịu lực của kết cấu phần trên phải thỏa mãn các yêu cầu về độ bền, về độ mỏi (trong một vài trường hợp), độ chống nứt, đồng thời phải đảm bảo trị số độ võng cho phép không vượt quá (1/500) 1 trong phạm vi nhịp và (1/250) 1k trong phạm vi dầm hẫng (1 và 1k tương ứng là chiều dài nhịp và chiều dài rầm hẫng). Xác định độ cao đáy kết cấu nhịp so với mực nước tính toán phải tính đến tác động của sóng lên đáy bệ. Độ cao đó phải đủ để có thể kiểm tra và sửa chữa bệ từ dưới gầm bến và phải cao hơn mực nước thi công tính toán từ 0,8 m trở lên (xem ghi chú ở điều 9.7). Ghi chú: Ngoài ra, nếu trên bệ cọc đặt đường cần trục và đường sắt, thì trị số biến dạng cho phép của kết cấu phần trên do tải trọng khai thác gây ra được quy định khi thiết kế với tính toán sao cho độ chênh cao giữa hai ray khi khai thác (gồm độ chênh xây lắp cộng với biến dạng) không vượt quá trị số cho phép theo các quy trình khai thác kỹ thuật hoặc theo lý lịch máy; c) Khoảng cách tim tới tim của các trụ (cọc) thẳng đứng chịu tải trọng ngang phải lấy 6 ≥ D (D - cạnh dài của tiết diện cọc hoặc đường kính cọc ống).
26. Khoảng cách tim tới tim ở mặt phẳng chân cọc giữa các cọc đứng và cọc xiên phải lấy 3 ≥ D đối với các cọc treo (ma sát) và ≥ 2,5 D đối với các cọc chống. Ghi chú: Trong một số trường hợp, khi có luận cứ xác đáng trong đồ án thì khoảng cách theo phương ngang của các cọc chịu tải trọng ngang được phép lấy < 6D nhưng phải lấy ≥ 3D. 12.5. Khi thiết kế nền cọc, tính hợp lý của việc đóng cọc xiên hay cọc chụm đầu thay cho cọc đứng cần được xác định tùy thuộc vào các yếu tố sau: a) trị số tải trọng ngang tác động vào cọc; b) số lượng cọc cần đóng thêm để chịu tải trọng ngang; c) có thiết bị đóng cọc xiên hoặc cọc chụm đầu. Tùy theo hướng tác động của tải trọng ngang mà các cọc xiên hoặc cọc chụm đầu trong công trình có thể bố trí trong mặt phẳng song song với tuyến mép bến hoặc trong mặt phẳng vuông góc với tuyến mép bến. 12.6. Khoảng cách giữa các khe biến dạng - nhiệt độ của bệ cọc BTCT phải lấy theo kết quả tính toán tĩnh học về sự làm việc của các trụ (cọc) chịu độ uốn gia tăng do biến dạng vì nhiệt của bệ, đồng thời xét cả các chỉ dẫn ở điều 8.3. 12.7. Ở các khe nhiệt độ của công trình bến kiểu bệ cọc cao phải làm các vấu, chốt hoặc các kết cấu truyền lực khác nhằm làm cho tải trọng do tàu tác động lên một phân đoạn bến có thể truyền sang các phân đoạn bên cạnh. 12.8. Bệ cọc phải liên kết cứng với nền cọc bằng cách ngàm đầu cọc vào bệ một đoạn ≥ 5 cm và để cốt thép chờ ở đầu cọc một đoạn dài bằng chiều dài neo phù hợp với TCVN về kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. 12.9. Ở các bệ bằng cấu kiện BTCT lắp ghép phải làm mộng khớp để ngàm các cốt thép chờ đầu cọc; các mộng khớp này sẽ được đổ bê tông liền khối khi lắp ghép công trình. Mặt bên của các mộng khớp phải làm nghiêng để đảm bảo truyền lực lên trụ (cọc) có hiệu quả, với giả thiết có sự hạn chế về độ dính bám ở mặt tiếp xúc giữa bê tông lắp ghép với bêtông đổ tại chỗ (hình 2a). Hình 2. Mặt cắt ngang mối nối giữa bệ và cọc (vùng lấp bêtông liên kết biểu hiện bằng đường gạch chéo).
27. 1. Bản kết cấu phần trên; 2. cọc; 3. mũ cọc; 4. dầm; 5. Vòng đai bằng thép tấm; 6. bêtông đệm; 7. Chiều dài neo cốt thép; 8. cốt thép đặt thêm. Ghi chú: Yêu cầu về làm mặt nghiêng cho mộng khớp không dùng cho các trường hợp nêu ở điều 12.10. 12.10. Khi có làm mũ cọc hoặc khi có các cấu kiện dầm lắp ghép đặt trên các mộng ghép của bệ (hình 2b và c) thì được phép: a) ngàm cốt chờ ở đầu cọc vào bê ông liên kết đổ trong lòng mũ cọc có đặt thêm các thanh cốt thép phụ để gắn liền mũ cọc với bệ (hình 2b); b) với bệ là BTCT ứng suất trước khi đầu cọc không ngàm vào bệ mà chỉ cần đảm bảo sự tiếp xúc tốt ở đầu các cọc ống (hình 2c). Để đạt được điều này có thể đổ bêtông hoặc vữa ở chỗ tiếp xúc giữa đầu cọc ống với đáy bệ sau khi đã đặt các con kê để đảm bảo cao độ thiết kế của bệ. Mối nối của cọc vào bệ trong trường hợp này phải được làm liền khối nhờ các cốt thép phụ lồng qua mộng khớp của dầm; đầu dưới của cốt thép phụ ngàm vào bêtông liên kết đổ trong lòng cọc ống còn đầu trên ngàm vào bêtông lấp mộng khớp của bệ. Mối nối giữa cọc và bệ cần được bảo vệ khỏi các tác động ăn mòn. 12.11. Các cấu kiện lắp ghép trong kết cấu phần trên của bến bệ cọc cao BTCT phải được liên kết chắc chắn với nhau tạo thành một thể thống nhất khi tải trọng tác động vào kết cấu. Khi thiết kế kết cấu liên kết cho các cấu kiện BTCT lắp ghép trong một phân đoạn bệ cọc của bến bệ cọc cao phải tuân thủ các chỉ dẫn sau đây: a) các mối nối chịu lực, gồm mômen uốn và lực cắt của các cấu kiện lắp ghép của bệ được cấu tạo bằng cách hàn cốt thép chờ rồi đổ bêtông liên kết liền khối hoặc bằng cách hàn các chi tiết đặt sẵn (xem điều 9.28); b) các mối nối chịu lực cắt của các cấu kiện lắp ghép được cấu tạo bằng cách chừa mộng khớp ở mặt tiếp giáp giữa các cấu kiện, sau khi đặt cấu kiện vào vị trí sẽ đặt cốt thép dạng xoắn ốc vào các mộng khớp này rồi đổ bêtông liên kết liền khối; c) một số mối nối giữa các cấu kiện lắp ghép của bệ cho phép không cần liên kết mà “để hở” nếu điều kiện chịu lực của công trình chấp nhận giải pháp đó, còn điều kiện khai thác cũng cho phép có các chuyển vị tương đối theo đường tiếp giáp giữa các cấu kiện. 12.12. Bệ của công trình bến không làm với lớp ba lát bên trên (bằng cát, sỏi và đá dăm). Để làm phẳng bề mặt bến sau khi lắp đặt các cấu kiện lắp ghép dùng bêtông xi măng hoặc bêtông atphan phủ lên bề mặt đó, có xét đến yêu cầu đảm bảo các điều kiện cần thiết cho việc đặt đường ray trên bệ cọc cao. Ghi chú: Cho phép làm lớp ba lát trên mặt bệ với điều kiện có đủ luận cứ trong đồ án. 12.13. Ở các bệ cần bố trí việc thông gió cho khoảng không dưới gầm bến (xem phụ lục 5) và thoát nước mưa trên mặt bệ. Đối với các bến hóa chất cần đảm bảo nước có lẫn hóa chất không chảy xuống biển theo yêu cầu bảo vệ môi sinh. 12.14. Đối với các tấm đệm nhiệt độ trong các bệ cọc có chiều dài nhịp ≤ 8 m thì cho phép làm các bộ phận gối bằng thép lá. Khi chiều dài nhịp > 8 m thì trên các trụ cần sử dụng các bộ phận gối tiếp tuyến theo kiểu các gối của kết cấu nhịp cầu. 12.15. Cọc ống phải dùng loại ống liền hoặc loại ống nối từ các phân đoạn, liên kết với nhau qua các mối nối bằng kim loại hàn. Cường độ của mối nối phải bằng cường độ của thân cọc ống. 12.16. Khi có tác động bào mòn mạnh của bùn cát thì phần dưới của trục cọc nằm trong vùng sóng vỡ phải được bảo vệ bằng lớp áo BTCT tháo lắp được.
28. 12.17. Khi thiết kế mái dốc gầm bến và kết cấu phần tiếp giáp của bến với bờ cần phải: a) xác định kết cấu hệ tiêu sóng của phần tiếp giáp với bờ và kích thước các cấu kiện của hệ này trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, còn khi có các số liệu phù hợp thì dùng các kết quả khai thác trong thực tế. Trong trường hợp này nên làm theo các tài liệu ghi ở phụ lục 5; b) quyết định độ dốc của mái dốc gầm bến xuất phát từ điều kiện ổn định của mái dốc và của nền. Trong trường hợp này cho phép đưa chân mái dốc ra quá mép tuyến đệm tàu với điều kiện tuân thủ các yêu cầu của điều 8.4. c) trù định việc gia cố mái dốc bằng đá đổ. Riêng phần trên của mái dốc, nơi chịu tác động xói lở mạnh, thì gia cố bằng đá lát chất lượng đảm bảo, khối lượng viên đá đủ để chịu tác động của sóng, hoặc phủ lên lớp đá đổ bằng các tấm bêtông cốt thép có tạo khe hở. Kích thước các cấu kiện dùng để gia cố phần trên của mái dốc được xác định theo kết quả các nghiên cứu nêu ở điểm a của điều này. Ghi chú: Sơ đồ bố trí công trình và loại kết cấu phần tiếp giáp của mái dốc với khu đất của bến phải được chọn sao cho không ảnh hưởng xấu đến chế độ sóng của khu nước. 12.18. Thiết kế nút liên kết các cấu kiện BTCT lắp ghép của công trình bến kiểu bệ cọc cao phải xét đến các sai số cho phép về kích thước và vị trí của các cấu kiện lắp ghép. Sai số cho phép so với vị trí thiết kế trong mặt bằng của cọc và cọc ống phải lấy theo yêu cầu của các quy trình thi công và nghiệm thu công trình. 13. CÁC QUY ĐỊNH CHUNG VỀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH BẾN 13.1. Các chuẩn tắc tính toán nêu trong bản Tiêu chuẩn này dùng để thiết kế các loại công trình bến chủ yếu, thuộc các cấp I-IV (xem các điều 2.3 và 2.6). 13.2. Khi thiết kế công trình bến ở biển cần làm các tính toán sau đây: Theo nhóm I các trạng thái giới hạn (về mất khả năng chịu lực hoặc không còn sử dụng được) cần tính toán: a) ổn định chung của toàn bộ công trình, còn đối với công trình bến kiểu bệ cọc cao và mái dốc gầm bến thì tính ổn định trượt theo mặt trượt cung tròn và mặt trượt gãy khúc (giả định), hoặc theo các phương pháp dựa trên lý thuyết cân bằng giới hạn phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế nền các công trình thủy công (TCVN 4253-86) và các yêu cầu của Tiêu chuẩn này; b) ổn định theo sơ đồ trượt phẳng, theo khe tiếp xúc giữa các khối xếp, theo mặt lớp đệm hoặc cùng với lớp đệm; ổn định trượt của kết cấu tầng trên khi chúng không được liên kết liền khối với kết cấu chính của tường, và ổn định lật (quay) quanh mép quay phía trước đối với công trình bến trọng lực. Các tính toán ổn định nói ở điểm này được thực hiện phù hợp với các chỉ dẫn của Tiêu chuẩn này. Ghi chú: Nếu điểm đặt của hợp lực các tải trọng ở đáy tường trọng lực hoặc ở các khe tiếp giáp giữa các khối xếp đảm bảo nằm trong phạm vi lõi tiết diện thì không phải tính toán về lật quanh mép quay; c) ổn định quay quanh điểm neo của tường mặt trong bến tường cừ khi chân tường tựa tự do hay ngàm một phần – theo các chỉ dẫn của Tiêu chuẩn này; d) ổn định của khối đất trước bản neo hoặc tường neo để đảm bảo khả năng neo cho kết cấu kiểu tường cừ - theo các chỉ dẫn của Tiêu chuẩn này. e) khả năng chịu lực (độ bền) của các cấu kiện và nền của công trình bến – theo các chỉ dẫn của tiêu chuẩn này và các tiêu chuẩn về: “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép” (TCXD-41-70), “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép thủy công” (TCVN – 4116-85), “Kết cấu thép” (TCXD-44-70), “Kết cấu gỗ” (TCXD-09-72), “ Nền các công trình thủy công” (TCVN-4253-86);
29. f) khả năng chịu lực của cọc và cọc ống dưới tác động của các tải trọng thẳng đứng và nằm ngang – theo các chỉ dẫn của tiêu chuẩn này và tiêu chuẩn thiết kế móng cọc (TCXD-21-72); g) Kết cấu chịu các tác động của nhiệt độ và độ ẩm – theo tiêu chuẩn “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép thủy công” (TCVN-4116-85); h) ổn định hình dạng của kết cấu – theo các tiêu chuẩn thiết kế “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép thủy công” (TCVN-4116-85) và “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép” (TCXD-41-70) i) tính các cấu kiện của kết cấu về mỏi khi chịu tải trọng lắp nhiều lần – theo các tiêu chuẩn thiết kế “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép” (TCXD-41-70) và “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép thủy công” (TCVN-4116-85); Theo nhóm II các trạng thái giới hạn (về biến dạng và độ chống nứt) cần tính toán: k) độ lún theo phương thẳng đứng, chuyển vị ngang và góc quay – theo TCVN 4253-86; độ võng cho phép của kết cấu nhịp BTCT – theo TCVN 4116-85, độ võng cho phép của kết cấu nhịp bằng thép – theo Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn; l) các kết cấu bêtông cốt thép về hình thành vết nứt – theo TCXD-41-70; m) các kết cấu BTCT về mở rộng và khép kín khe nứt – theo TCVN-4116-85 và TCXD-41-70. Ghi chú: Ngoài các tính toán kết cấu và tính toán tĩnh học nêu trên, trong các trường hợp cần thiết phải thực hiện các tính toán khác (về thủy lực, về thấm v.v ) theo quy định trong các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu và công trình tương ứng. 13.3. Khi tính toán các công trình bến cảng biển phải lấy các giá trị tiêu chuẩn của tải trọng khai thác. Tải trọng được xác định phù hợp với các quy định của tiêu chuẩn này và các tiêu chuẩn về “Tải trọng và tác động” (TCVN-2737-78), về tải trọng và tác động lên công trình thủy (do sóng, do tàu) và tiêu chuẩn thiết kế công nghệ cảng biển. Ghi chú: Sự vượt tải của các tải trọng khai thác dùng để tính các kết cấu và nền công trình bến được xét đến theo chỉ dẫn ở các điều 13.13, 13.18, 13.20, và 13.21; 13.4. Các tải trọng và tác động trên công trình bến được phân thành hai loại: thường xuyên và tạm thời (gồm tạm thời tác động kéo dài, tạm thời tác động nhanh và tạm thời đặc biệt). 13.5. Tải trọng thường xuyên gồm: trọng lượng bản thân của công trình bến; trọng lượng đất lấp trên công trình bến; tải trọng do các công trình và thiết bị đặt cố định trên bến (nhà kho, cầu vượt, thiết bị lật toa xe .), áp lực chủ động của đất lấp sau công trình bến. 13.6. Tải trọng tạm thời tác động kéo dài gồm có: tải trọng do các máy bốc xếp di động (máy bốc xếp công ten nơ, các loại cần cẩu, băng chuyền v.v ) các phương tiện vận tải và hàng hóa đặt trên bến: phần gia tăng áp lực chủ động của đất do các thiết bị, phương tiện và hàng hóa đặt trên khu đất tiếp giáp công trình bến; áp lực thủy tĩnh do mực nước ngầm sau công trình bến cao hơn mực nước trước bến trong điều kiện hệ thống thoát nước ngầm hoạt động bình thường. 13.7. Tải trọng tạm thời tác động nhanh gồm: tải trọng do sóng: tải trọng do tàu (lực tựa tàu, lực neo tàu và lực va tàu khi cập bến); tải trọng ngang do cần cẩu. 13.8. Tải trọng tạm thời đặc biệt gồm: tải trọng do động đất, sóng thần; áp lực thủy tĩnh do mực nước ngầm sau công trình bến cao hơn mực nước trước bến trong điều kiện hệ thống công trình thoát nước ngầm chỉ còn hoạt động được 50%. 13.9. Khi tính toán công trình bến phải dùng các tổ hợp tải trọng và tác động sau đây: - các tổ hợp cơ bản: gồm các tải trọng thường xuyên, các tải trọng tạm thời tác động kéo dài và một trong số các tải trọng tạm thời tác động nhanh. Tải trọng tạm thời tác động nhanh được chọn đưa vào tổ hợp cơ bản phải là tải trọng gây ảnh hưởng bất lợi nhất đối với trạng thái biến dạng – ứng suất của toàn bộ hoặc từng bộ phận kết cấu và nền công trình bến;
30. - tổ hợp đặc biệt: gồm các tải trọng thường xuyên, các tải trọng tạm thời tác động kéo dài, các tải trọng tạm thời tác động nhanh và một trong số các tải trọng đặc biệt. 13.10. Theo quy định của TCVN 4253-86, khi tính toán các công trình bến cảng biển phải lấy trị số tính toán của các đặc trưng tg và c của đất như sau: để tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn thứ I – dùng tg 1 và c1; để tính oán theo nhóm trạng thái giới hạn thứ II – dùng tg II và cII ( - góc ma sát trong của đất, cII – lực dính đơn vị). Các đặc trưng này xác định theo số liệu khảo sát địa chất công trình phù hợp với các quy định của TCVN 4253-86. Ghi chú: Nếu công trình bến thiết kế sẽ xây dựng trên khu vực đã có công trình bến tương tự về kết cấu và điều kiện địa chất, mà những công trình này đã được tính toán theo các đặc trưng tiêu chuẩn về trượt của đất, và vẫn khai thác tốt trong thời gian dài, đồng thời đã thực hiện một khối lượng lớn các thí nghiệm mẫu đất trong phòng thí nghiệm, thì cho phép dùng các giá trị tiêu chuẩn về đặc trưng đất để tính toán, tức là lấy hệ số an toàn bằng 1 đối với lực dính và lực ma sát. 13.11. Các kết cấu chịu lực của công trình bến cảng biển phải tính toán chịu các tải trọng tác động trong thời gian thi công, khai thác và sửa chữa công trình. Nếu kết cấu làm việc trong điều kiện trạng thái ứng suất phức tạp (công trình tương tác với đất) và chưa tìm được phương pháp nào để xác định nội lực và ứng suất có xét đến biến dạng dẻo, thì cho phép tính toán cường độ của kết cấu này xuất phát từ điều kiện ứng suất lớn nhất ở giai đoạn làm việc đàn hồi không lớn hơn các lực kháng tính toán tương ứng: SI ≤ Ø (3) Trong đó: SI - nội lực tính toán trong cấu kiện (kết cấu); Ø - khả năng chịu lực tính toán của cấu kiện (kết cấu); 13.12. Khả năng chịu lực tính toán Ø của cấu kiện (kết cấu) phụ thuộc vào vật liệu tính chất của tải trọng (nén, kéo, uốn, nén và kéo lệch tâm với các độ lệch tâm lớn hoặc bé) và hình dạng tiết diện của cấu kiện. Khả năng chịu lực tính toán này được xác định theo quy định của các tiêu chuẩn thiết kế tương ứng (xem phụ lục 1), dùng các đặc trưng tính toán của vật liệu và các hệ số điều kiện làm việc tương ứng như đã quy định và ghi ở vế phải các công thức tính toán trong các tiêu chuẩn thiết kế trên. 13.13. Nội lực tính toán SI (xem điều 13.11) có thể là mô men uốn MI, lực cắt QI hoặc lực dọc trục NI và dùng để tính toán các cấu kiện và kết cấu công trình theo nhóm trạng thái giới hạn thứ I. Nội lực tính toán này được xác định theo công thức: SI = knncnmdS (4) Trong đó: kn - hệ số bảo đảm, xét đến tầm quan trọng và cấp công trình, lấy bằng: 1,25 đối với công trình cấp I; 1,20 đối với công trình cấp II; 1,15 đối với công trình cấp III; 1,10 đối với công trình cấp IV. nc - hệ số tổ hợp tải trọng, lấy bằng: 1,0 đối với tổ hợp cơ bản; 0,9 đối với tổ hợp đặc biệt; 0,95 đối với tổ hợp tải trọng trong giai đoạn thi công; n – hệ số vượt tải, lấy bằng 1,25 đối với các công trình bến cảng biển.
31. mđ – hệ số phụ điều kiện làm việc, xét đến đặc điểm chịu lực thực tế của cấu kiện và một số giả thiết của sơ đồ tính toán, lấy theo các bảng 12, 13 và 14; S – nội lực (M, Q, N), xác định qua tính toán kết cấu theo các chỉ dẫn trong Tiêu chuẩn này và các tiêu chuẩn khác có liên quan (xem phụ lục 1), trong đó trị số các tải trọng khai thác và đặc trưng đất lấy theo các điều 13.3 và 13.10. Bảng 12 Nguyên nhân phá hoại các cấu kiện bằng thép của kết Hệ số phụ điều kiện làm việc, mđ(1) cấu THÉP CÁN Kéo nén, uốn, cắt mặt tựa cầu (khi có gia công cho khít), 0,95 ép dập cục bộ khi tiếp xúc khít . Như trên, cho các cấu kiện đúc bằng thép cácbon với mác (2) 15Л và 25Л 0,90 35Л và 45Л 1,00 LIÊN KẾT BULÔNG Kéo 1,00 Cắt 1,00 Ép mặt 0,85 Ghi chú 1. Khi tính toán kết cấu thép theo tổ hợp đặc biệt các tải trọng thì hệ số md phải nhân với 0,85 2. Khi dùng các mác khác phải căn cứ vào đặc trưng của thép so với các mác thép này để quyết định giá trị md. Bảng 13 Nguyên nhân phá hoại các cấu kiện kết cấu bêtông Hệ số phụ điều kiện làm việc mđ Bêtông đạt đến cường độ kháng tính toán khi chịu nén 0,85 Như trên, khi chịu kéo (uốn) 0,90 Bảng 14 Nguyên nhân phá hoại các cấu kiện của kết cấu BTCT Hệ số phụ điều kiện làm việc, mđ 1 2 1. Bêtông đạt đến giới hạn cường độ chịu nén và cốt thép đạt giới hạn cường độ chịu kéo. a) trong các cấu kiện chịu nén: - đối với cốt thép thanh thuộc loại A-I, A-II, A-III 0,90 A-IV 0,85 A-V 0,80 - đối với cốt thép sợi loại: B-II, Bp-II 0,95
32. b) trong các cấu kiện chịu kéo - đối với cốt thép thanh loại: A-I, A-II, A-III 1,05 A-IV, A-V 0,95 - đối với cốt thép sợi loại: B-II, Bp-II 1,20 c) trong các cấu kiện khác: - đối với cốt thép thanh loại: A-I, A-II, A-III 1,00 A-IV, A-V 0,90 A-III 1,00 - đối với cốt thép sợi loại: B-II, Bp-II 1,05 2. Bê tông đạt đến giới hạn cường độ chịu kéo do tác 1,00 động của lực cắt 13.14. Tính toán tiết diện các cấu kiện bằng thép của kết cấu công trình bến cảng biển phải được thực hiện theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép (TCXD 44-70). Khi dùng các công thức trong TCXD nói trên để tính tiết diện kết cấu thép phải lấy các nội lực tính toán xác định theo công thức (4) của Tiêu chuẩn này (xem điều 13.13). 13.15. Các cấu kiện bêtông và bêtông cốt thép của kết cấu công trình bến phải tính toán theo các quy định của TCVN 4116-85 “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép thủy công” và TCXD 41-70” Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép”, căn cứ vào các quy định ở bảng 15. Tiết diện các kết cấu bêtông và bêtông cốt thép phải tính toán theo các công thức trong hai tiêu chuẩn nói trên, trong đó phải: - xét đến các hệ số điều kiện làm việc quy định trong hai tiêu chuẩn này; - thay vế trái của các công thức trong hai tiêu chuẩn này bằng trị số nội lực tính toán Sl xác định theo công thức (4). Bảng 15 Các cấu kiện BT và BTCT Trạng thái ứng suất Tài liệu tiêu Loại tính toán của kết cấu công trình và của cấu kiện kết cấu chuẩn dùng để hình dạng tiết diện tính toán 1. Tất cả các cấu kiện Uốn, nén lệch tâm TCVN 4116-85 Tính toán về: độ bền, độ không ứng suất trước, trừ hoặc kéo lệch tâm với mở rộng các vết nứt các cấu kiện nêu ở điểm 2. độ lệch tâm lớn hoặc vuông góc, biến dạng do bé, kéo đúng tâm tác động nhiệt -ẩm, do mỏi khi tần suất lặp của tải trọng ≥ 2.106. 2. Các cấu kiện của kết Uốn, nén lệch tâm và TCXD 41-70 Tính toán về: độ bền, cấu ứng suất trước; các kéo lệch tâm với độ hình thành vết nứt, khép tiết diện chữ T, chữ I có lệch tâm lớn và nhỏ, kín các vết nứt vuông sườn, rỗng lòng, hình tròn, kéo đúng tâm, xoắn góc và vết nứt xiên, đứt hình khuyên của cấu kiện kèm theo uốn (trạng các chi tiết chôn sẵn của ứng suất trước và không thái ứng suất phức các dầm hẫng ngắn.
33. ứng suất trước. tạp) 13.16. Tính toán các cấu kiện bêtông và bêtông cốt thép theo nhóm trạng thái giới hạn thứ II (về biến dạng, hình thành, mở rộng hoặc khép kín các vết nứt vuông góc và các vết nứt xiên) phải thực hiện theo TCVN 4116-85 và TCXD -41 -70, trong đó các nội lực được xác định bằng tính toán tĩnh học có xét đến các quy định ở điều 13.3 và 13.10. 13.17. Khi tính toán ổn định (nhóm trạng thái giới hạn thứ I) của công trình bến cảng biển và các cấu kiện của chúng (trừ các tính toán ổn định tường neo và bản neo) cần thỏa mãn điều kiện: Ntr l≤ Rgl ; (5) Trong đó: Ntr I - trị số tính toán của tổng các lực hoặc mômen gây trượt cho kết cấu (cấu kiện); Rg I - trị số tính toán của tổng các lực hoặc mômen giữ cho kết cấu (cấu kiện) khỏi trượt (xem hình 3). Hình 3. Sơ đồ tính toán ổn định công trình 13.18. Trị số tính toán của các lực (mômen) gây trượt Ntrl xác định theo công thức (xem thêm điều 13.17): Ntrl = ncn mdNtr (6) Trong đó: nc và n – như ở điều 13.13. md – hệ số phụ điều kiện làm việc, xác định theo bảng 16; Ntr – lực (hoặc mô men) gây trượt, xác định theo Tiêu chuẩn này, các giá trị tải trọng và đặc trưng của đất dùng trong tính toán có xét đến các quy định ở điều 13.3 và 13.10. Bảng 16 Nguyên nhân mất ổn định của công trình hoặc nền Hệ số phụ điều kiện làm việc, md 1 2 1. Mất ổn định công trình khi trượt phẳng và mất ổn định nền công trình 0,95 bến khi trượt sâu theo mặt trượt gãy khúc trong điều kiện bài toán phẳng 2. Mất ổn định nền công trình bến và mái dốc gầm bến (đoạn mái dốc 0,75 hạn chế giữa các trụ) khi trượt sâu theo mặt trượt cung tròn trong điều kiện bài toán phẳng 3. Mất ổn định nền công trình bến và mái dốc gầm bến (đoạn mái dốc 0,80
34. hạn chế giữa các trụ) khi trượt sâu theo mặt trượt cung tròn trong điều kiện bài toán không gian, cũng như khi có xét đến lực dính của đất và lực cắt của các cọc trong điều kiện bài toán phẳng 4. Mất ổn định công trình khi lật quanh một mép quay: 1,20 5. Mất ổn định tường mặt ngàm không hoàn toàn của bến tường cừ khi 1,05 quay quanh điểm gắn thanh neo; 6. Mất ổn định của khối đất đảm bảo việc neo giữ cho kết cấu kiểu 1,20 tường cừ (trượt sâu) 7. Mất ổn định tường neo của bến tường cừ có neo 1,50 8. Mất ổn định bản neo 1,55 9. Mất ổn định công trình bến trọng lực theo phương pháp ép trồi sâu 0,80 (phương pháp Gerxevanov) 13.19. Trị số tính toán của lực giữ (mômen giữ) Rgl xác định theo công thức (xem thêm điều 13.17): n Rgl = Rg (7) kn Trong đó: m – hệ số điều kiện làm việc, lấy theo TCVN 4253-86, bằng 1,15 đối với các công trình cảng; kn – như ở điều 13.13; Rg – lực giữ hoặc mômen giữ, xác định theo quy định của Tiêu chuẩn này; các giá trị tải trọng và đặc trưng của đất dùng trong tính toán có xét đến các quy định ở điều 13.3 và 13.10. 13.20. Khi tính toán ổn định chung của công trình theo sơ đồ trượt sâu với giả thiết mặt trượt cung tròn (phương pháp Terxhagi) cần thỏa mãn điều kiện sau đây: m ncnmđMtr ≤ Mg , (8) kn Trong đó: nc, n, kn - như ở điều 13.13; md - hệ số phụ điều kiện làm việc, lấy theo bảng 16, điểm 2; m - như ở điều 13.19. Mtr và Mg - tương ứng là các tổng mômen của các lực gây trượt và lực giữ ứng với tâm cung trượt nguy hiểm nhất, xác định theo quy định ở các điều 13.18 và 13.19 (xem thêm hình 4).
35. Hình 4. Sơ đồ tính toán ổn định chung của công trình theo giả thiết mặt trượt cung tròn. Các mômen Mtr và Mg xác định theo các công thức sau: Mtr = R gisinαi  WiZi (9) M = R[ ] (10) g gicosαitg iI ciI li Qci Trong đó: R – bán kính cung trượt; gi – tổng trọng lượng của các lớp đất, của các cấu kiện công trình và của hoạt tải trong phạm vi cột đất thứ i; αi - góc nghiêng so với đường nằm ngang của đường tiếp tuyến với cung trượt ở giao điểm của cung trượt với đường tác động của lực gi, đó cũng là góc giữa đường thẳng đứng với bán kính R vẽ qua giao điểm trên: r α = arcsin i (11) i R ri - Khoảng cách theo đường nằm ngang từ tâm quay O đến đường tác động của lực gi; il và cil – tương ứng là góc nội ma sát và lực dính của đất ở đáy cột đất thứ i; li – chiều dài đoạn cung ở đáy cột thứ i; wi - áp lực thủy động tăng thêm, xác định theo chỉ dẫn ở điều 13.25; zi – khoảng cách từ tâm cung trượt đến lực wi; Qci - lực kháng trượt, tính cho 1m dài công trình do sức chống gãy của các cọc đóng xuống quá mặt trượt một đoạn sâu tn. Trị số Qci có thể xác định theo công thức: 4Mc Qci = (12) tzL Mc – mômen uốn trong cọc ở dưới mặt trượt, xác định theo hai điều kiện: a) Điều kiện độ bền của tiết diện BTCT, tính theo công thức trong TCVN 4116-85; b) Điều kiện ngàm của cọc dưới mặt trượt một đoạn tz= tn/1,25, theo công thức: 2 σp σa lctz Mc = (13) 8
36. Trong biểu thức (13) nếu ≤σ p thìσa lấy M c = 0; Trong tính toán sẽ lấy trị số bé hơn trong hai trị số Mc tính được. σp - như ở điều 13.32; σa - như ở điều 13.27; lc - chiều dài của đoạn thẳng mà trên phạm vi đoạn đó áp lực chủ động và bị động của đất sẽ truyền lên cọc. Tùy thuộc khoảng cách L từ tim đến tim của các cọc dọc theo tuyến mép bến mà lấy lc như sau: lc – L khi L ≤ 3 dc; lc = 3 dc khi L > 3 dc; với dc – đường kính cọc (hoặc cạnh tiết diện chữ nhật của cọc), và dc ≤ 1,0 m (xem thêm ghi chú 1 dưới đây); tz - nửa chiều dài đoạn cọc bị uốn giữa 2 mặt phẳng ngàm (hình 5). tz = 8Mc /(σp σa )lc ; tc – khoảng cách từ mặt trượt đến chân cọc, (hình 5). Ghi chú: 1. Đối với các bến liền bờ kiểu bệ cọc cao trên nền cọc ống với đường kính cọc > 1,0m cần tiến hành các tính toán sau; - ổn định nền công trình (mặt trượt không cắt qua các cọc); - ổn định mái dốc gầm bến (mặt trượt đi qua điểm cuối của kết cấu phần trên hoặc điểm cuối của tường chắn phía sau công trình bến); - các ứng lực phụ truyền lên cọc ống khi mái dốc gầm bến có thể bị mất ổn định. Trong tính toán này độ ổn định mái dốc được xác định qua việc giải bài toán phẳng và thực hiện tính toán trong điều kiện bài toán không gian. Khi điều kiện ổn định của mái dốc gầm bến trong điều kiện bài toán phẳng không đảm bảo được thì tiến hành tính toán ổn định phần mái dốc nằm giữa hai hàng cọc trong điều kiện bài toán không gian (xem ghi chú 2 dưới đây và hình 6b). Trong tính toán này trị số của lực ma sát T ở hai mặt bên của khối mái dốc không được vượt quá tổng các lực Epi của áp lực bị động của đất lên cọc trong phạm vi theo chiều cao là từ giao điểm của tim cọc với mái dốc đến mặt trượt và theo chiều rộng thì bằng đường kính cọc, tức là T ≤ Epi , trong đó Epi = 0,5hiσpi.d (d – đường kính ngoài của cọc ống; Epi trong trường hợp này đồng thời cũng là tải trọng phụ trên cọc) Hình 5. Sơ đồ chịu lực của cọc bị mặt trượt cắt qua khi nền công trình mất ổn định chung.
37. Hình 6. Sơ đồ mất ổn định mái dốc giữa hai hàng cọc. 2. Nếu kết quả tính toán bài toán trượt phẳng theo công thức 8 cho thấy cọc theo tuyến mép bến có một đoạn ngắn (bề dài bé hơn bề rộng) mái dốc mất ổn định trong khi các đoạn bên cạnh vẫn đảm bảo ổn định thì cho phép tính toán ổn định đoạn này theo sơ đồ bài toán không gian, có xét thêm lực ma sát và lực dính Ti (xem hình 6a) ở hai mặt bên khối trượt. Thiên về an toàn, có thể xem lực ma sát phát sinh do tác động của áp lực đất chủ động lên mặt bên. Điều kiện ổn định được kiểm tra theo công thức 8, trong đó md lấy theo bảng 16, điểm 3; còn trị số Mg thì tăng lên bằng cách cộng thêm vào một mômen giữ MgT = 2  TirTi/L ( TirTi - mô men giữ do lực Ti ở một mặt bên; Ti = Eaitg il +cil ωi là hợp lực của lực ma sát và lực dính, trên diện tích i của mặt bên khối đất; Eai - hợp lực của áp lực chủ động trên diện tích i; rTi - cánh tay đòn của lực Ti tính đến tâm cung trượt nguy hiểm nhất; L – chiều dài khối đất tính trượt). 13.21. Khi ở nền công trình có các lớp kẹp đất yếu hơn so với khối đất chính và do đó có thể xảy ra trượt dọc theo các lớp kẹp này thì nên tính toán ổn định chung theo sơ đồ trượt sâu với giả thiết mặt trượt gãy khúc (hình 7) theo biểu thức: m ncnmđRtr ≤ Rg (14) kn Trong đó: nc, n, kn - như ở điều 13.13; mđ - hệ số phụ điều kiện làm việc, lấy theo bảng 16, điểm 1; m - như ở điều 13.19; Rtr và Rg – tổng hình chiếu theo phương ngang của các phản lực nền. Các phản lực này tương ứng là các lực gây trượt và lực giữ xác định theo quy định ở điều 13.18 và 13.19 bằng các công thức sau: a) đối với các khối sẽ trượt xuống theo mặt trượt: Khi θi il : Rtr =  (Gi – cilbitgθi )tg(θi - il ); (15) Rg =  cilbi (16) Khi θi il : Rg =  (Gi – cilbitgθi )tg(- il )θ +i c ilbi; (17) b) đối với các khối sẽ trồi lên theo mặt trượt:
38. Rg =  (Gi + cilbitgθi )tg(+ il )θ +i c ilbi; (18) Trong đó: Gi - trọng lượng khối i có đáy trượt đồng nhất kể cả trọng lượng đất, trọng lượng công trình và tải trọng bên ngoài; cil và il - tương ứng là lực dính và góc ma sát trong của đất ở đáy khối i; bi - bề rộng của khối i; θi - góc giữa mặt trượt ở đáy khối i so với phương ngang. Ghi chú: 1. Hoạt tải chỉ đặt trên bề mặt của khối i khi θi > il 2. Mặt trượt ở phía áp lực chủ động không cho phép vẽ dốc mặt phẳng phá hoại (xem điều 13.29), còn ở phía áp lực bị động không dốc hơn mặt phẳng ép trồi. Hình 7. Sơ đồ tính toán ổn định công trình theo giả thiết mặt trượt gãy khúc. 13.22. Ở các giai đoạn luận chứng hoặc dự án, việc tính toán công trình bến kiểu trọng lực về ổn định theo giả thiết ép trồi sâu (phương pháp Gerxêvanov, hình 8) được phép thực hiện theo công thức: m ncnmđ≤ Emin (19) kn Trong đó: nc, n, kn - như ở công thức 13.13; mđ - hệ số phụ điều kiện làm việc, lấy theo bảng 16; m - như ở điều 13.19; Ea – áp lực chủ động lên tường, xác định theo các quy định của tiêu chuẩn này, trong đó tải trọng và các đặc trưng của đất phải theo quy định ở các điều 13.3 và 13.10; Emin – lực kháng trượt của lăng thể đất ở nền công trình, được tạo ra do áp lực bị động và thành phần nằm ngang của phản lực ở nền của lăng thể đất, xác định theo công thức:
39. 3 2 bp Az Bz Cz D Emin = . ; (20) 2 1 fz bp = b + 0,585 hn; (21) A = γλplf.bp ; (22) B = γ λpl 1 bp + 2g1fλpI ; (23) C = γfbp 2go 2g1λpl ; (24) D = 2fgo (25) T = tg i - hệ số ma sát tính toán theo đất nền; b - bề rộng nền công trình; hn – chiều dầy lớp đệm; - dung trọng đất; 2 o pI = tg (45 + 0,5 I )- hệ số thành phần ngang của áp lực đất bị động; go = 'max - theo công thức (74); g1 = khn - áp lực do trọng lượng lớp đệm; z = tg - xác định qua việc giải phương trình bậc 3 bằng cách chọn nghiệm của phương trình: z3 + uz2 + vz +  = 0 (26) 0 – góc nghiêng của mặt trượt trong nền dưới lớp đệm; 3A Bf u = ; (27) 2f 2B v = ; (28) 2Af C Df  = ; (29) 2Af Hình 8. Sơ đồ tính toán ổn định theo giải thiết ép trồi sâu (phương pháp Gerxevanov)
40. 13.23. Đối với các kết cấu kiểu tường chắn, tải trọng tập trung do cần cẩu được phép thay bằng một tải trọng phân bố đều tương đương. Trong trường hợp này chỉ nên xét tải trọng của chân phía mép bến của cần cẩu, còn áp lực chân phía bờ của cần cẩu thì lấy bằng tải trọng phân bố đều của hàng hóa xếp trên khu vực này. Đối với đường ray cần cẩu phía mép bến cho phép xác định tải trọng rãi đều tương đương theo công thức: ptc qtd = (30) bl Trong đó: tc p - tổng tải trọng lớn nhất do một nhóm lực tập trung khi sử dụng một cần cẩu riêng rẻ hoặc hai tc tc cần cẩu cạnh nhau, xác định theo sơ đồ bố trí công nghệ các cần cẩu trên bến (p = pi ). Áp lực do các lực này được truyền lên chiều dài dải phân bố (hình 9); b – bề rộng bản, dầm dưới ray hoặc chiều dài tà vẹt; l – chiều dài dải phân bố tải trọng dọc tuyến mép bến xác định theo hình 9. Hình 9. Sơ đồ xác định tải trọng tương đương a) Sơ đồ theo mặt cắt ngang; b) Sơ đồ theo mặt cắt dọc; - với một chân riêng rẽ của cần cẩu (khi l0 > 2htg + 1,0m): l = lk1 = 2htg + l1 + 1,0m; - với hai chân của hai cần cẩu cạnh nhau: (khi l0 1,0 m. Biểu đồ áp lực sóng lên công trình ở thời điểm chân sóng tiến đến mặt công trình được xác định theo các quy định của Tiêu chuẩn về tải trọng trên công trình thủy. Nhưng, để xét đến tốc độ dao động mực nước phía sau công trình và tác động tiêu năng của tường mặt và vật liệu đắp sau tường, trong tính toán cho phép dùng biểu đồ áp lực sóng (sóng nhiễu xạ, sóng trượt, sóng xiên góc với bờ) có các tung độ bằng 1/2 tung độ của biểu đồ chính. Biểu đồ áp lực sóng lên công trình ở thời điểm đỉnh sóng tiến đến mặt công trình cũng xác định theo Tiêu chuẩn về tải trọng trên công trình thủy. Trong trường hợp này trong tính toán vẫn lấy nguyên cường độ áp lực sóng theo biểu đồ đã dựng.
41. 13.25. Biểu đồ áp lực thấm trên tường mặt do mực nước trước công trình bị hạ thấp lấy theo hình 10. Tung độ lớn nhất của biểu đồ nằm ở cao trình mực nước trước tường và bằng: tc th =  ∆h; (31) Trong đó: tc - trọng lượng riêng của nước; ∆h – Độ chênh tính toán của mực nước trước và sau tường. Điểm có tung độ bằng không phía dưới của biểu đồ áp lực thấm lấy ở cao độ chân tường đối với bến tường cừ, và ở cao độ chân kết cấu chèn khe hở đối với hàng cọc đóng liền. Ghi chú: Khi thiết kế các kết cấu trên phải trù định làm kết cấu thoát nước (xem điều 9.12) để loại trừ việc hình thành độ chênh mực nước. Trong trường hợp này không cần xét áp lực thấm. Còn nếu mực nước trước bến hạ nhiều và nhanh, đặc biệt là khi nền ít thấm, thì trong tính toán phải lấy dung trọng đất ở vùng mực nước dao động phù hợp với các quy định ở điều 13.28. Hình 10. Biểu đồ áp lực thấm σth trên công trình bến a) Bến kiểu tường cừ; b) Bến trọng lực. 13.26. Khi các tác động sóng, dòng đáy và chân vịt tàu có thể tạo ra lưu tốc gây xói trước công trình bến thì độ lớn (trọng lượng) của vật liệu làm lớp bảo vệ đáy hoặc làm lớp đệm phải xác định theo tiêu chuẩn về tải trọng trên công trình thủy. Lưu tốc đáy lớn nhất, vm,d, m/sec trước tường thẳng đứng (cách tường 0,25  ) do sóng đứng tạo ra được xác định theo công thức: 2nc h vmd = (32) 4 sh H g  trong đó: nc – hệ số, phụ thuộc vào độ thoải của sóng: độ thoải của sóng  / h 8 10 15 20 30
42. nc 0,6 0,7 0,75 0,8 1,0 = 3,14 h – chiều cao sóng có đảm bảo suất tương ứng trong hệ sóng (thường lấy bằng 2%), m; g = 9,81 m/sec2 – gia tốc trọng trường;  - chiều dài sóng trung bình, m; H – độ sâu nước trước bến, m. Trị số cho phép của lưu tốc đáy không gây xói, vcp, m/sec, phải xác định theo hình 11 đối với đất có cở hạt d10 ≤ 100 mm, và xác định theo công thức sau khi d10 > 100 mm m b gd50 vcp = 1,55km (33) b trong đó: km – hệ số, xét ảnh hưởng độ dốc đáy đối với tốc độ khởi động của hạt đất; với đáy thoải cho phép lấy km = 1; d50 - độ lớn của các hạt đất mà trong mẫu đất thí nghiệm có 50% vật liệu có trọng lượng bé hơn các hạt đó; 3 m - trọng lượng riêng của vật liệu, t/m ; 3 b - trọng lượng riêng của nước, thường lấy bằng 1,0 t/m , hoặc trong khoảng (1,0 ÷ 1,03) đối với nước biển. Hình 11. Đồ thị xác định trị số cho phép của lưu tốc đáy không gây xói. 13.27. Thành phần nằm ngang của áp lực chủ động do trọng lượng bản thân của đất và tải trọng rải đều gây ra phải xác định theo lý thuyết cân bằng giới hạn của đất có xét đến đặc điểm trượt theo mặt cong của lăng thể phá hoại (theo phương pháp lý thuyết cân bằng giới hạn của Xôcôlovskii và Goluskevich). Quy luật biến thiên của áp lực đất chủ động trong phạm vi mỗi lớp đất đồng nhất là quy luật tuyến tính.