TCVN 11820-1:2017 về Công trình cảng biển Nguyên tắc thiết kế công trình cảng biển gồm những gì?

Nội dung chính

• Phạm vi áp dụng TCVN 11820-1:2017 về Công trình cảng biển thế nào?
• Nguyên tắc thiết kế công trình cảng biển gồm những gì?
• 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 gì?

Phạm vi áp dụng TCVN 11820-1:2017 về Công trình cảng biển thế nào?

TCVN 11820-1:2017 do Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải được xây dựng trên cơ sở tham khảo OCDI: Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình cảng và bể cảng Nhật Bản và BS 6349: Công trình hàng hải, Bộ Giao thông Vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Theo đó, tiêu chuẩn này quy định nguyên tắc chung trong thiết kế xây dựng mới, cải tạo nâng cấp và bảo trì cho các loại công trình cảng biển.

Phương pháp thiết kế sử dụng trong Bộ tiêu chuẩn này là thiết kế theo các trạng thái giới hạn. Trong một số trường hợp tính toán, nếu có luận cứ phù hợp có thể sử dụng phương pháp thiết kế theo ứng suất cho phép.

Công trình cảng biển được đề cập đến trong bộ tiêu chuẩn này bao gồm:

- Công trình bến cảng biển;

- Đê chắn sóng, đê chắn cát và công trình bảo vệ bờ;

- Luồng tàu và bể cảng;

- Ụ khô, âu tàu, và bến nhà máy đóng và sửa chữa tàu;

- Và một số loại công trình cảng biển khác (khi phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn này).

TCVN 11820-1:2017 về Công trình cảng biển Nguyên tắc thiết kế công trình cảng biển gồm những gì? (Hình từ Internet)

Nguyên tắc thiết kế công trình cảng biển gồm những gì?

Căn cứ tiểu mục 7.1 Mục 7 Tiêu chuẩn TCVN 11820-1:2017 như sau:

Quy định chung

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.

Trong kiểm tra theo các trạng thái giới hạn cần đảm bảo không có trạng thái giới hạn nào vượt quá các giá trị thiết kế tương ứng của:

- Tải trọng

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

- Số liệu hình học.

Như vậy, việc thiết kế công trình cảng biển phải đáp ứng các nguyên tắc cơ bản nêu trên.

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 gì?

Căn cứ khoản 7.2.3 tiểu mục 7.2 Mục 7 Tiêu chuẩn TCVN 11820-1:2017. 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.

- Khi tính toán các tải trọng trên các cọc (đơn hay hàng cọc) hay các bộ phận kết cấu tương đối mảnh khác, cần xem xét đến phổ sóng hay số liệu thống kê sóng (có xét đến phạm vi tần số sóng và tải trọng mỏi).

- 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.