Thuộc tính
Nội dung
Tiếng Anh (English)
Văn bản gốc/PDF
Lược đồ
Liên quan hiệu lực
Liên quan nội dung
Thuộc tính
Tải về
Các bản dự thảo

Đang tải văn bản...

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11820-1:2017 về Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế - Phần 1: Nguyên tắc chung

Số hiệu:	TCVN11820-1:2017	Loại văn bản:	Tiêu chuẩn Việt Nam
Nơi ban hành:	***	Người ký:	***
Ngày ban hành:	Năm 2017	Ngày hiệu lực:
		Tình trạng:	Đã biết

F	Giá trị tải trọng
F_d	Giá trị thiết kế của tải trọng
F_k	Giá trị đặc trưng của tải trọng
F_rep	Giá trị đại diện của tải trọng
n	Tuổi thọ thiết kế (năm)
P	Xác suất của một điều kiện cực trị cụ thể trong suốt tuổi thọ thiết kế (%)
T_R	Chu kỳ trở lại của một điều kiện cực trị cụ thể (năm)
ψ	Hệ số tổ hợp của tải trọng thường xuyên
ψ₀	Hệ số giá trị tổ hợp của tải trọng tạm thời
ψ₁	Hệ số giá trị ngắn hạn của tải trọng tạm thời
ψ₂	Hệ số giá trị dài hạn của tải trọng tạm thời
γ_F	Hệ số thành phần của tải trọng xét đến sự sai lệch bất lợi của giá trị thiết kế so với giá trị đại diện của tải trọng
γ_G_,_sup	Hệ số thành phần ảnh hưởng bất lợi của các tải trọng thường xuyên
γ_G_,_inf	Hệ số thành phần ảnh hưởng có lợi của các tải trọng thường xuyên

4.2 Từ viết tắt

Từ viết tắt

Từ tiếng Anh

Từ tiếng Việt

CDL

Chart Datum Level

Cao độ “0” hải đồ

Displacement Tonnage

...

Bạn phải đăng nhập hoặc đăng ký Thành Viên TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.

Mọi chi tiết xin liên hệ: ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66

DWT

Dead Weight Tonnage

Trọng tải tĩnh

EQU

Loss of equilibrium

Mất cân bằng tĩnh học

FAT

Fatigue failure

Phá hoại mỏi

...

Fatigue limit state

Trạng thái giới hạn mỏi

GEO

Failure of the ground

Phá hoại do đất nền

Gross Tonnage

Trọng tải toàn bộ

HYD

...

Gradient thủy lực/đất trồi thủy lực

LAT

Lowest astronomical tide

Triều thiên văn thấp nhất

STR

Failure of the structure

Phá hoại của kết cấu

SLS

Serviceability limit state

...

UPL

Uplift/buoyancy

Lực nâng lên/đẩy nổi

ULS

Ultimate limit state

Trạng thái giới hạn cực hạn

5 Phân cấp kỹ thuật công trình cảng biển

5.1 Phân cấp kỹ thuật theo chiều cao công trình

Bảng 1- Phân cấp kỹ thuật công trình theo chiều cao công trình

...

Phân cấp

Chiều cao công trình, m

III

Công trình bến cảng biển (bến hàng hóa, bến khách, bến nhà máy đóng và sửa chữa tàu,...)

> 25

20 ÷ 25

...

Công trình bảo vệ bên trong cảng biển; gia cố bờ; công trình chính trị

> 15

≤ 15

Công trình bảo vệ (đê chắn sóng, đê biển)

> 25

5 ÷ 25

...

Ụ khô

> 15

≤ 15

Âu tầu

> 25

20 ÷ 25

...

≤ 10

CHÚ THÍCH 1: Chiều cao công trình lấy bằng tổng các giá trị tuyệt đối của cao độ đỉnh công trình và cao độ đáy công trình.

CHÚ THÍCH 2: Công trình tạm thuộc cấp IV.

CHÚ THÍCH 3: Các công trình có thể nâng lên một cấp so với quy định trên trong trường hợp có ý nghĩa đặc biệt quan trọng.

5.2 Phân cấp về bậc bền vững và bậc chịu lửa của công trình (Xem Phụ lục A).

5.3 Phân cấp luồng tàu biển lấy theo Bảng 1 của TCVN 11419:2016.

6 Tuổi thọ thiết kế của công trình cảng biển

6.1 Tuổi thọ thiết kế của công trình hay bộ phận công trình cảng biển được xác định căn cứ vào cấp công trình, bậc bền vững và bậc chịu lửa của công trình hay bộ phận công trình đó. Để xác định tuổi thọ thiết kế cho từng công trình hay bộ phận công trình cảng biển có thể tham khảo kinh nghiệm xác định tuổi thọ thiết kế của các tiêu chuẩn nước ngoài (xem Phụ lục C).

6.2 Khi xác định tuổi thọ thiết kế cao thì cần chú ý: tải trọng tác động lên công trình tăng lên; cần lựa chọn vật liệu có tuổi thọ cao hơn phù hợp với tuổi thọ công trình; cần xây dựng chương trình bảo trì phù hợp với yêu cầu tuổi thọ thiết kế.

...

7.1 Nguyên tắc thiết kế

Độ bền và độ ổn định của các công trình cảng biển cần được kiểm tra theo các trạng thái giới hạn dưới đây:

- EQU: mất cân bằng tĩnh học của công trình hay mọi bộ phận công trình mà được xem như một vật rắn, khi đó:

+ các biến động nhỏ trong giá trị hay phân bố không gian của các tác động từ một nguồn độc lập sẽ gây hậu quả lớn và

+ cường độ của các vật liệu xây dựng hay đất nền nói chung không đóng vai trò chủ đạo trong duy trì cân bằng.

- STR: do cường độ các vật liệu xây dựng của công trình bị vượt quá nên xảy ra phá hoại bên trong hay biến dạng bị vượt quá của kết cấu hay các bộ phận kết cấu.

GEO: phá hoại do biến dạng đất nền bị vượt quá khi cường độ của đất hay đá đóng vai trò sức kháng đáng kể.

FAT: phá hoại mỏi của kết cấu hay các bộ phận kết cấu.

Các trạng thái giới hạn cực hạn UPL (do lực nâng lên/đẩy nổi) và HYD (do gradient thủy lực/đất trồi thủy lực) cũng cần được kiểm tra khi thích hợp và cần thiết.

...

- Tải trọng

- Đặc trưng vật liệu hay các đặc trưng của sản phẩm và

- Số liệu hình học.

7.2 Điều kiện thiết kế

Các tài liệu về điều kiện tự nhiên và tình hình khu vực xây dựng cần cho thiết kế bao gồm:

- Tài liệu địa hình;

- Tài liệu thủy đạc;

- Tài liệu khí tượng thủy hải văn;

- Tài liệu sinh vật học;

...

- Tài liệu về động đất (có xét cấp động đất theo phạm vi phân vùng), các hiện tượng castơ, trượt, lún trên khu vực xây dựng.

Các tài liệu về điều kiện thi công cần phải có:

- Khả năng thi công của đơn vị xây dựng;

- Khả năng chế tạo các cấu kiện lắp ghép;

- Khả năng giao thông vận tải của khu vực xây dựng;

- Khả năng cung cấp vật liệu xây dựng địa phương.

7.2.1 Xác suất của hiện tượng thiết kế

Xác suất xảy ra một hiện tượng được đặc trưng bởi chu kỳ trở lại T_R, là chu kỳ mà (tính trung bình) phân cách hai lần xuất hiện hiện tượng đó có biên độ bằng hay lớn hơn.

Thiết kế cần đánh giá và lựa chọn chu kỳ trở lại của các hiện tượng phù hợp với kết cấu đang được thiết kế. Khi hậu quả của sự vượt quá rất nghiêm trọng như nguy hiểm đến con người hay tác động nghiêm trọng đến khai thác thì phải chọn hiện tượng thiết kế có chu kỳ trở lại dài (xác suất xảy ra thấp) còn trong các trường hợp khi hậu quả không nghiêm trọng có thể chấp nhận một hiện tượng có chu kỳ trở lại ngắn hơn cho mục đích thiết kế.

...

CHÚ THÍCH 1: Quan hệ giữa tuổi thọ thiết kế, chu kỳ trở lại và xác suất của một hiện tượng bị vượt quá cho trong hình sau đây:

Hình 1 - Quan hệ giữa tuổi thọ thiết kế, chu kỳ trở lại và xác suất của một hiện tượng vượt quá trung bình tiêu chuẩn

T_R = 1/(1-(1-P/100)¹^/n)

(1)

trong đó:

T_R là chu kỳ trở lại của một điều kiện cực trị cụ thể, tính theo năm;

P là xác suất của một điều kiện cực trị cụ thể trong suốt tuổi thọ thiết kế n năm;

N là tuổi thọ thiết kế, tính theo năm.

Nói chung chu kỳ trở lại của hiện tượng thiết kế vượt quá tuổi thọ thiết kế. Tuy nhiên hiện tượng thiết kế có thể bị vượt quá trong bất kỳ năm nào của trong chu kỳ trở lại do một hiện tượng có biên độ cao hơn (có xác suất nhỏ hơn/chu kỳ trở lại dài hơn).

...

Mức độ thiết kế dư trong kết cấu cũng cần được đánh giá phối hợp với sự hiểu biết rõ ràng của phản ứng và kiểu phá hoại có thể xảy ra.

CHÚ THÍCH 3: Hậu quả của một hiện tượng xảy ra và vượt quá khác nhau rất lớn. Các kết cấu được thiết kế "ổn định động" như các đê chắn sóng đá đổ có xu hướng chịu sự phá hoại dần dần. Ngược lại các kết cấu đã được thiết kế "ổn định tĩnh" như các tường bến thẳng đứng có thể chịu sự phá hoại nghiêm trọng hơn nhiều khi các điều kiện thiết kế bị vượt quá.

7.2.2 Phương pháp thiết kế theo các trạng thái giới hạn với các hệ số thành phần

Giá trị thiết kế F_d của tải trọng F được tính như sau:

F_d = γ_F . F_rep

(2)

F_rep = ψ . F_k

(3)

trong đó:

...

F_re_p. là giá trị đại diện của tải trọng;

γ_F là hệ số thành phần của tải trọng xét đến sự sai lệch bất lợi của giá trị thiết kế so với giá trị đại diện của tải trọng;

ψ là hệ số tổ hợp, có các giá trị là 1,0 hay ψ₀, ψ₁ hay ψ₂;

ψ = 1 là hệ số tổ hợp của tải trọng thường xuyên;

ψ₀ là hệ số giá trị tổ hợp của tải trọng tạm thời;

ψ₁ là hệ số giá trị ngắn hạn của tải trọng tạm thời;

ψ₂ là hệ số giá trị dài hạn của tải trọng tạm thời.

Giá trị ảnh hưởng thiết kế của tải trọng E_d:

E_d = γ_Sd E {γ_f,i F_rep_,_i; a_d} i≥1

...

trong đó:

a_d là giá trị thiết kế của các số liệu hình học (Xem Phụ lục B: số liệu hình học);

γ_Sd là hệ số thành phần xét đến sự không chính xác trong:

- Mô hình hóa ảnh hưởng của tải trọng;

- Mô hình hóa tải trọng (trong một số trường hợp)

Khi cần phân biệt giữa các ảnh hưởng bất lợi và có lợi của các tải trọng thường xuyên cần dùng hai hệ số thành phần khác nhau γ_G_,i_nf và γ_G_,_s_u_p.

7.2.3 Điều kiện sóng và mực nước

Khi xác định các điều kiện sóng và mực nước đặc trưng để quy hoạch và thiết kế các công trình cảng biển cần đánh giá các vấn đề sau:

- Khi thiết kế các công trình như đê chắn sóng, đê biển, tường bến hay bến nhô/bến trụ, các tải trọng sóng (ví dụ như va đập, sóng nhào hay nâng lên) hay các phản ứng thủy lực (ví dụ như sóng leo, sóng tràn hay truyền sóng) cần lấy với các điều kiện sóng và mực nước cực trị (có xác suất thấp) tại hay gần chân công trình.

...

- Trong các trường hợp tàu lớn cần neo tại các vị trí tương đối trống trải ven bờ hay bên trong bể cảng, cần đánh giá khả năng sóng dài sẽ xảy ra tại địa điểm đó.

CHÚ THÍCH 1: Do các tác động sóng chu kỳ dài đi cùng với các nhóm sóng, ví dụ khi một loạt các sóng cao theo sau một loạt các sóng thấp thường gây ra các tải trọng neo lớn nhất.

- Khi các điều kiện sóng và mực nước được sử dụng cho thiết kế bãi hay công trình chỉnh trị thiết kế cần lấy số liệu thống kê sóng dài hạn hay các số liệu theo dãy thời gian (theo mùa, bao gồm hàng năm và theo thập kỷ) cũng như thông tin các hiện tượng bão ngắn hạn.

- Trong mọi trường hợp thiết kế cần xét đến phân bố tần số (và theo hướng) của phổ năng lượng sóng, như các sóng chu kỳ dài hơn (sóng lừng) thường có năng lượng lớn hơn (và/hoặc đến từ một hướng khác) so với các sóng cao hơn chu kỳ ngắn hơn trong phổ sóng.

CHÚ THÍCH 2: Các trạng thái biển phức tạp (nhiều kiểu) hay theo nhiều hướng có thể có hậu quả nặng nề hơn đối với một số trường hợp thiết kế, ví dụ như các tải trọng do dịch chuyển và neo tàu, sóng leo/sóng tràn/truyền sóng hay phản ứng của bờ (hay kết cấu động học).

- Trong nhiều trường hợp, các điều kiện sóng tới thường chịu ảnh hưởng của tương tác sóng-công trình (ví dụ phản xạ hay nhiễu xạ) và thiết kế cần xét đến phạm vi mà phương pháp lấy các điều kiện sóng và/hoặc phương pháp luận thiết kế xem xét hay thể hiện các ảnh hưởng như vậy.

- Đối với những áp dụng thiết kế nhất định mà dựa trên các quan hệ thực nghiệm (thường là đê biển hay đê chắn sóng), cần tính toán các điều kiện sóng không điều hòa dựa trên các thông số thống kê hay phổ như chiều cao, chu kỳ và hướng, nhưng việc đánh giá dạng sóng (ví dụ như sóng không vỡ, sóng nhào, sóng dâng) là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về khả năng hay phản ứng kết cấu có thể xảy ra.

CHÚ THÍCH 3: Một số loại công trình phù hợp để chấp nhận cách tiếp cận dựa trên phản ứng khi phản ứng của công trình (hay bộ phận) được đánh giá trên toàn bộ phạm vi các tải trọng môi trường dự kiến (hoặc dạng thống kê hay chuỗi theo thời gian). Theo đó xác suất của một phản ứng nhất định có thể được đánh giá trực tiếp (và mô tả theo khái niệm xác suất) của các thông số đầu vào đã định nghĩa tải trọng.

7.3 Thi công và bảo trì

...

Độ chính xác thi công: Thiết kế công trình cảng biển cần phải xét đến độ chính xác thi công thực tế đạt được.

Thời gian thi công: Trong các trường hợp khi thời hạn thi công đã được ấn định, cần phải xem xét cả về thiết kế và phương pháp thi công để có thể hoàn thành toàn bộ công trình trong thời hạn đã ấn định. Thời gian thi công nói chung phụ thuộc vào sự khó khăn của mua sắm vật liệu, thiết bị thi công, độ khó của công tác thi công, ngày hoàn thành, các điều kiện tự nhiên,...

Chi phí xây dựng: Chi phí xây dựng bao gồm chi phí đầu tư ban đầu và chi phí bảo trì. Thiết kế các công trình cảng cần phải xét đến tất cả các vấn đề đó. Chi phí đầu tư ban đầu bao gồm cả các chi phí gián tiếp ví dụ như chi phí đền bù.

Trong thiết kế cần chú ý đảm bảo công trình dễ thi công, thuận lợi trong sử dụng và có chương trình bảo trì, bảo dưỡng phù hợp để đảm bảo duy trì được tuổi thọ thiết kế của công trình một cách kinh tế nhất.

Phụ lục A

(Quy định)

Phân cấp công trình theo độ bền vững và phòng cháy

Bảng A1- Cấp công trình theo độ bền vững và bậc chịu lửa của nhà và công trình

...

Chất lượng xây dựng công trình

Độ bền vững

Bậc chịu lửa

Đặc biệt

Bậc I: Niên hạn sử dụng trên 100 năm

Bậc I

Bậc II: Niên hạn sử dụng từ 50 năm đến 100 năm

...

III

Bậc III: Niên hạn sử dụng từ 20 năm đến dưới 50 năm

Bậc III, bậc IV

Bậc IV: Niên hạn sử dụng dưới 20 năm

Bậc IV

CHÚ THÍCH: Đối với các công trình ở cấp đặc biệt (cấp cao hơn cấp I), ngoài những yêu cầu đã quy định trong Bảng này còn phải bổ sung những yêu cầu kỹ thuật đặc biệt (tải trọng và tác động, an toàn cháy nổ...) được lập riêng cho thiết kế và xây dựng công trình.

Phụ lục B

...

Số liệu hình học

B.1. Số liệu hình học cần được thể hiện bằng những giá trị đặc trưng của chúng hay (ví dụ như trong trường hợp có sự sai khác) trực tiếp bằng các giá trị thiết kế của chúng.

B.2. Các kích thước quy định trong thiết kế có thể lấy như các giá trị đặc trưng.

B.3. Khi không biết phân bố thống kê của chúng, có thể sử dụng các giá trị định lượng hình học mà tương ứng với một phân điểm trong phân bố thống kê.

B.4. Các sai số cho phép đối với các phần kết nối mà làm bằng các vật liệu khác nhau cần thích ứng với nhau.

Phụ lục C

(Tham khảo)

Xác định tuổi thọ công trình và bộ phận công trình cảng biển theo ISO 2394 (1998) và BS 6349 1-1-2013

...

Loại

Tuổi thọ thiết kế (năm)

Dạng công trình

1 ÷ 5

Các công trình tạm (phục vụ thi công; xuất nhập vật tư...)

Một số kết cấu trong công trình có thể thay thế, sửa chữa (như dầm, bản mặt, mố cầu, gối cầu...)

...

Tòa nhà; Công trình công cộng và các kết cấu khác...

≥100

Công trình vĩnh cửu (Tượng đài; các kết cấu quan trọng đặc biệt; Cầu có quy mô lớn...)

C.2 Cách biểu diễn các cấp tuổi thọ thiết kế của công trình hàng hải (theo BS 6349 1-1: 2013)

Cấp tuổi thọ thiết kế

Biểu thị tuổi thọ thiết kế (năm)

Các ví dụ

...

Các công trình tạm*

10 đến 25

Các bộ phận kết cấu được thiết kế để có thể thay thế trong một kết cấu hay công trình có tuổi thọ làm việc thiết kế dài hơn.

15 đến 30

Các kết cấu chuyên dụng đối với các nguồn tự nhiên không tái tạo được, các ứng dụng hóa dầu hay công nghiệp tương tự hay thương mại (như các bến nhô trên nền cọc, trụ neo và cập tàu, cầu nối Ro-Ro).

...

Cơ sở hạ tầng cảng thông dụng cho các cảng công nghiệp và thương mại bao gồm tôn tạo, bảo vệ bờ, đê chắn sóng, tường bến.

100

Cơ sở hạ tầng cảng thông dụng bao gồm đê chắn sóng cho các cảng có giá trị kinh tế hay chiến lược quốc gia quan trọng. Cơ sở hạ tầng bảo vệ chống ngập khu vực hay cơ sở hạ tầng chỉnh trị bờ.

* Các kết cấu hay bộ phận kết cấu có thể tháo dở với quan điểm sử dụng lại cần xem xét như không phải là công trình tạm.

Phụ lục D

(Tham khảo)

Phân tích các giá trị cực trị

...

Thông thường để thiết lập các giá trị hiện tượng thiết kế (ví dụ như các chiều cao sóng hay các mực nước) có các chu kỳ trở lại dài/xác suất xảy ra thấp để tiến hành phân tích các giá trị cực trị độc lập. Cơ sở của các phân tích đó là đã ấn định một hàm mật độ xác suất đối với các giá trị đỉnh trong phạm vi bộ số liệu đang có để ngoại suy theo phép thống kê các hiện tượng cực trị.

Thiết kế cần hiểu đầy đủ về cách tiếp cận này để chấp nhận mọi giả thiết hay hạn chế trong các kết quả (ví dụ như miêu tả một hiện tượng bão thời gian tương đối dài như một giá trị đỉnh thời gian ngắn suy ra từ phép thống kê).

Thiết kế cần chọn một hàm mật độ xác suất thích hợp mà phù hợp tốt với số liệu. Khoảng tin cậy của các giá trị ngoại suy cần được xác định và thiết kế cần xét đến độ nhạy của phạm vi các giá trị ngoại suy.

Thiết kế cũng cần xét đến ảnh hưởng của sự thay đổi khí hậu đến các giá trị cực trị trong tuổi thọ thiết kế của công trình.

CHÚ THÍCH 1: Chỉ dẫn chi tiết hơn về phân tích giá trị cực trị, các hàm mật độ xác suất và xác suất phối hợp của các điều kiện sóng và các mực nước tham khảo trong CIRIA C683 và thông tin liên quan đến các hàm mật độ xác suất để áp dụng cho các phân tích độc lập tham khảo trong Phụ lục D của BS 6349-1-2:2016.

CHÚ THÍCH 2: Trong trường hợp ước tính chiều cao sóng, phần lớn các trường hợp phù hợp nhất là thực hiện phân tích các giá trị cực trị khi sử dụng một bộ số liệu xa bờ do các sai khác xảy ra trong các tập hợp sống thông qua các quá trình biến dạng sóng gần bờ. Ngoài ra mục đích đối với các đặc trưng sóng tại địa điểm đang quan tâm là cần phải tách số liệu sóng thành các phần góc khác nhau sau đó xử lý riêng rẽ để có được hàm mật độ xác suất phù hợp. Nói cách khác mỗi trường hợp cần đánh giá theo tiêu chí riêng và cần có các chuyên gia để thực hiện.

D2 Phân tích các cực trị phụ thuộc (xác suất phối hợp)

Do tổ hợp các thông số nhất định, đặc biệt là chiều cao sóng và mực nước, rất quan trọng trong thiết kế nhiều công trình cảng biển, thiết kế cần thiết lập từ số liệu, liệu các chiều cao sóng lớn và các mực nước cao có xu hướng phụ thuộc hay độc lập với nhau.

CHÚ THÍCH 1: Mức độ phụ thuộc thay đổi theo từng địa điểm và cũng có thể chịu ảnh hưởng nhiều hay một phần do các ảnh hưởng của triều hay theo mùa.

...

CHÚ THÍCH 2: Khi không có số liệu đầy đủ để thiết lập liệu có hay không việc chiều cao sóng lớn và các mực nước (hoặc các thông số khác) có tương quan, có thể giả thiết hoàn toàn phụ thuộc lẫn nhau nhưng sẽ đưa đến các tính toán gần đúng. Đối với một địa điểm cụ thể cần tham khảo các chỉ dẫn tại địa điểm đó, nếu cũng không có các chỉ dẫn như vậy có thể tham khảo cách tiếp cận hệ số trực giác/tương quan đã trình bày trong CIRIA C683.