Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 11815:2017 Thiết kế công trình phụ trợ trong thi công cầu

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11815:2017

THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ TRONG THI CÔNG CẦU

Design of temporary works and auxiliary equipments for bridge construction

Mục lục

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Quy định chung

4.1  Yêu cầu thiết kế công trình phụ trợ

4.2  Yêu cầu về khổ giới hạn

4.3  Những chỉ dẫn về tính toán kết cấu và nền

5  Tải trọng và hệ số tải trọng

6  Những công trình phụ trợ chuyên dùng - Các thiết bị máy móc và các dụng cụ

6.1  Cầu dùng cho cần cẩu đi lại

6.1.1  Những yêu cầu chung

6.1.2  Kết cấu nhịp

6.1.3  Mố, trụ

6.1.4  Tính toán

6.2  Cầu tạm thi công

6.2.1  Những yêu cầu chung

6.2.2  Tính toán

6.2.3  Đối với cầu tạm dùng cho thiết bị thi công bánh sắt

6.3  Bến tạm

6.3.1  Những yêu cầu chung

6.3.2  Tính toán

6.4  Triền tàu

6.4.1  Những yêu cầu chung

6.4.2  Tính toán

6.4.3  Phương pháp hạ thủy

6.5  Kết cấu chống va trôi

6.6  Neo trong đất

6.6.1  Phân loại neo

6.6.2  Tính toán neo

6.7  Đà giáo thi công, giá treo, giá đỡ, sàn công tác

6.7.1  Những yêu cầu chung

6.7.2  Những yêu cầu về cấu tạo các bộ phận

6.7.3  Tính toán

7  Các công trình phụ tạm để thi công nền móng

7.1  Vòng vây hố móng

7.2  Vòng vây đất (Đê quai)

7.2.1  Phân loại vòng vây đất và phạm vi áp dụng

7.2.2  Yêu cầu khi thi công

7.2.3  Tính toán

7.3  Khung vây cọc ván thép

7.3.1  Những yêu cầu về cấu tạo

7.3.2  Những nguyên tắc chung tính toán vòng vây cọc ván của hố móng

7.3.3  Tính toán vòng vây cọc ván không có các thanh chống ngang

7.3.4  Tính toán vòng vây cọc ván có một tầng giằng chống

7.3.5  Tính toán vòng vây cọc ván có từ 2 tầng khung chống trở lên

7.3.6  Các trường hợp tính toán đặc biệt

7.4  Vòng vây cọc ván gỗ

7.4.1  Những yêu cầu về cấu tạo

7.4.2  Tính toán

7.5  Văng chống vách

7.5.1  Những yêu cầu về cấu tạo

7.5.2  Tính toán

7.6  Thùng chụp ngăn nước

7.6.1  Yêu cầu về cấu tạo

7.6.2  Tính toán

7.7  Đảo nhân tạo

7.7.1  Những yêu cầu chung đối với đảo nhân tạo

7.7.2  Những dạng đảo nhân tạo thường được áp dụng trong thi công

7.8  Khung dẫn hướng

7.8.1  Những yêu cầu về cấu tạo

7.8.2  Tính toán

7.9  Các thiết bị phụ trợ để đổ bê tông dưới nước

7.9.1  Những yêu cầu về thiết kế và cấu tạo

7.9.2  Tính toán

7.10  Những công trình phụ trợ cho việc hạ cọc, hạ ống

7.10.1  Yêu cầu chung

7.10.2  Tính toán

8  Ván khuôn của kết cấu toàn khối

8.1  Những chỉ dẫn chung

8.2  Tính toán các bộ phận của ván khuôn

8.3  Những yêu cầu đối với việc thiết kế ván khuôn trượt

9  Những công trình phụ trợ chuyên dùng để lắp ráp những nhịp cầu thép, bê tông cốt thép, thép bê tông liên hợp

9.1  Đà giáo và trụ tạm

9.1.1  Cấu tạo đà giáo cố định

9.1.2  Cấu tạo đà giáo lắp ráp

9.1.3  Cấu tạo trụ tạm

9.1.4  Cấu tạo trụ tạm trung gian và kết cấu mở rộng trụ chính để lắp hẫng và nửa hẫng

9.1.5  Tính toán những đà giáo và trụ giữa để lắp ráp nửa hẫng và hẫng các nhịp cầu

9.2  Những trụ để lao cầu

9.2.1  Cấu tạo trụ để lao cầu

9.2.2  Tính toán

9.3  Sàn đạo lắp ráp

9.3.1  Cấu tạo chung

9.3.2  Tính toán

9.4  Đường trượt và các thiết bị trượt

9.4.1  Những yêu cầu chung

9.4.2  Những thiết bị trượt

9.4.3  Đường trượt

9.4.4  Mũi dẫn, các giá đón và kết cấu neo

9.5  Thiết bị kéo (đẩy) và hãm

9.5.1  Cấu tạo

9.5.2  Tính toán

9.6  Những thiết bị để nâng hạ nhịp cầu

9.6.1  Cấu tạo

9.6.2  Tính toán hộp cát và thiết bị để nâng (hạ) nhịp cầu

9.7  Những trụ nổi và thiết bị để di chuyển chúng

9.7.1  Nguyên tắc chung

9.7.2  Tính toán

9.8  Những sà lan (tàu đáy bằng, hoặc hệ phao) để đặt cần cẩu: Giá búa, chuyên chở vật liệu kết cấu thi công

9.8.1  Nguyên tắc chung

9.8.2  Tính toán

10  Nền và móng

10.1  Những chỉ dẫn chung

10.2  Vật liệu và chế phẩm

10.3. Cường độ tính toán của nền đất và khả năng chịu lực tính toán của cọc

10.4. Cấu tạo

10.5. Tính toán móng

11  Kết cấu gỗ

11.1  Những yêu cầu chung

11.2  Những yêu cầu bổ sung đối với các trụ gỗ của cầu cho cẩu, cầu công tác và đà giáo thi công

12  Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

13  Kết cấu kim loại

14  Một số biện pháp thi công khác đã có tiêu chuẩn có thể tham áp dụng khi thi công

Phụ lục A (Quy định): Bảng kê các thiết bị, công trình phụ trợ cần tính toán theo yêu cầu của công trình này

Phụ lục B (Quy định): Trọng lượng đơn vị và hệ số ma sát của vật liệu

Phụ lục C (Quy định): Trị số tiêu chuẩn của dung trọng γ (T/m³) lực đỉnh C (Kg/cm²), góc nội ma sát φ

Phụ lục D (Quy định): Xác định áp lực hông tiêu chuẩn tác dụng lên vòng vây hố móng

Phụ lục E (Tham khảo): Tính năng của các loại phao kim loại của Nga

Phụ lục F (Tham khảo): Tính mômen quán tính của hệ nổi ghép bằng phao

Phụ lục G (Quy định): Xác định mômen uốn AM và lực cắt AQ trong trụ nổi do tải trọng sóng gây ra

Phụ lục H (Tham khảo): Quy định tạm ứng suất cho phép cứa gỗ dùng trong công trình giao thông vận tải

Phụ lục I (Quy định): Tính toán móng cọc

Phụ lục J (Quy định): Xác định lưu lượng nước ngầm ngấm qua đáy hố móng trong vòng vây cọc ván thép

Phụ lục K (Quy định): Quy đổi đơn vị của một số đại lượng cơ bản

Lời nói đầu

TCVN 11815:2017 do Cục Đường sắt Việt Nam chủ trì biên soạn, 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.

THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ TRONG THI CÔNG CẦU

Design of temporary works and auxiliary equipments for Bridge construction

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu thiết kế xây dựng mới, sửa chữa các công trình phụ trợ trong thi công cầu đường sắt và cầu đường bộ khi thiết kế theo trạng thái giới hạn.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng các tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm ban hành thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả sửa đổi.

TCVN 10309: 2014 Hàn cầu thép - Quy định kỹ thuật;

TCVN 9686 : 2013 Tiêu chuẩn quốc gia về cọc ván thép;

TCVN 9859: Tiêu chuẩn quốc gia về bến phà cầu phao;

TCVN 9394 : 2012 - Thi công và nghiệm thu đóng và ép cọc.

3  Thuật ngữ và định nghĩa

3.1  Công trình phụ trợ (Auxiliary Structure)

Tên gọi chung cho những kết cấu hoặc công trình được dựng lên trong thời gian thi công và được tháo dỡ sau khi công trình đã hoàn thành.

3.2  Trạng thái giới hạn (Limit State)

Điều kiện mà vượt qua nó cấu kiện ngừng thỏa mãn các quy định đã được thiết kế.

4  Quy định chung

4.1  Yêu cầu thiết kế công trình phụ trợ

4.1.1  Nguyên tắc thiết kế công trình phụ trợ là đảm bảo an toàn tuyệt đối trong quá trình thi công công trình, đảm bảo bố trí cấu tạo và tính toán các công trình phụ trợ đối với công tác thiết kế và thi công cầu trong ngành giao thông vận tải.

4.1.2  Việc thiết kế các kết cấu, thiết bị và các công trình phụ trợ phải thực hiện khi lập thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công cầu.

Các kết cấu, thiết bị và công trình phụ trợ khi lập thiết kế kỹ thuật công trình cầu, bao gồm:

a) Các phương án về những giải pháp kết cấu của các công trình phụ trợ đồng bộ với thiết kế cầu và thiết kế tổ chức thi công. Các phương án đáp ứng đủ kết cấu cần thiết của công trình về mặt khối lượng, định mức dự toán.

b) Phù hợp các giải pháp kết cấu kinh tế - kỹ thuật cơ bản của những công trình định làm.

Những kết cấu, thiết bị và công trình chuyên dụng ở giai đoạn bản vẽ thi công phải bao gồm:

1. Những bản vẽ chi tiết cần cho việc chế tạo và thi công của kết cấu những công trình phụ trợ phải kèm theo chỉ dẫn kỹ thuật về chất lượng của vật liệu được sử dụng phù hợp với những tiêu chuẩn quốc gia.

2. Những yêu cầu về công nghệ chế tạo ở trong nhà máy hoặc trong các phân xưởng của đơn vị thi công.

3. Những chỉ dẫn về khả năng sử dụng ở những vùng khí hậu khác nhau và trong trường hợp cần thiết bao gồm cả yêu cầu thí nghiệm.

4. Các bản tính chủ yếu, bao gồm những kết quả tính toán.

5. Những chỉ dẫn về kỹ thuật an toàn phù hợp với những nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật.

4.1.3  Danh mục những kết cấu và công trình phụ trợ, cũng như những vật liệu và kết cấu vạn năng dùng cho nó, được xác định bởi thiết kế kỹ thuật.

Những bản vẽ thi công của các công trình phụ trợ được thiết kế trên cơ sở thiết kế kỹ thuật, và phù hợp với những nhiệm vụ đề ra trong thiết kế.

4.1.4  Khi thi công các công trình phụ trợ, theo sự thỏa thuận với đơn vị quản lý công trình và đơn vị thiết kế, cho phép có những thay đổi để phù hợp hơn với điều kiện thi công thực tế và những thay đổi này phải ghi trong bản vẽ thi công.

Các công trình phụ trợ phải lắp bằng những kết cấu vạn năng được chế tạo ở nhà máy. Việc sử dụng những kết cấu phi tiêu chuẩn (kể cả kết cấu gỗ) được coi là ngoại lệ khi không có kết cấu vạn năng đáp ứng được yêu cầu.

Những công trình phụ trợ cần đáp ứng yêu cầu thi công nhanh, khả năng cơ giới hóa cao và những yêu cầu về kỹ thuật an toàn trong thi công.

4.1.5  Các công trình phụ trợ phải được tính toán, bảo vệ đủ chịu tác dụng của thiên nhiên (mưa, lũ và bão) trong điều kiện cho phép và được ghi trong bản vẽ thi công.

Độ chôn sâu của chân cọc ván đê quai, của các móng và những công trình dưới nước phải xét đến mức độ xói lở của đất.

Những công trình phụ trợ nằm trong phạm vi thông thuyền của cầu, cần đặt các tín hiệu, đảm bảo lưu thông tàu thuyền, tàu xe trong giai đoạn thi công bằng cách tổ chức việc dẫn tàu thuyền ở luồng lạch quy định dưới cầu. Những biện pháp này cần phải có sự thỏa thuận với cơ quan quản lý đường thủy.

Trong trường hợp đặc biệt, khi có những chỉ dẫn thích hợp trong thiết kế tổ chức thi công, phải dự tính đặt những vòng vây bảo vệ riêng, hoặc phải tính toán sao cho công trình phụ trợ chịu được tải trọng va đập của thuyền bè.

4.1.6  Việc theo dõi, kiểm tra các công trình phụ trợ cần được thực hiện theo quy định, hướng dẫn kỹ thuật trong quá trình tổ chức thi công.

4.2  Yêu cầu về khổ giới hạn

4.2.1  Các công trình phụ trong giai đoạn thi công xây dựng bên đường sắt, đường ô tô và đường thành phố, tuân theo khổ giới hạn hiện hành (hoặc yêu cầu cụ thể).

Trong trường hợp cần thiết, việc giảm khổ giới hạn cần phải có sự thỏa thuận của các cơ quan quản lý.

4.2.2  Những khổ giới hạn ở dưới cầu, trong khoảng trống của đà giáo trong phạm vi thông thuyền và có vật trôi được quy định phụ thuộc vào đặc điểm qua lại của tàu thuyền trong giai đoạn thi công và phụ thuộc vào cấp đường sông có xét đến những yêu cầu của cơ quan quản lý đường sông địa phương

4.2.3  Việc xác định tĩnh không của các công trình phụ trợ và khoảng thông thủy giữa các trụ cầu phải được quy định trong thiết kế tùy thuộc vào điều kiện nơi thi công và có xét đến những yêu cầu sau:

a) Trong thiết kế lấy mức nước lớn nhất theo mùa có thể xảy ra trong giai đoạn thi công công trình, tương ứng với lưu lượng tính toán theo tần suất 10% làm mức nước thi công. Đồng thời phải xét đến cao độ ứ dềnh và chiều cao sóng. Trên những sông có sự điều tiết dòng chảy thì mức nước thi công được quyết định trên cơ sở những tài liệu của cơ quan điều tiết dòng chảy.

b) Đỉnh của các vòng vây cọc ván, thùng chụp và đê quai bằng đất cần cao hơn mực nước thi công tối thiểu 0,7 m và phải ở trên mực nước ngầm trong đất. Đảo để hạ giếng chìm và giếng chìm hơi ép cần phải cao hơn mức nước thi công tối thiểu 0,5 m.

c) Đáy kết cấu nhịp của cầu tạm thi công, cầu cho cần cẩu và của các đà giáo ở những sông không thông thuyền và không có bè mảng, cây trôi, cũng như ở những nhịp không thông thuyền của sông có tàu bè qua lại phải cao hơn mức nước thi công ít nhất 0,7 m. Cho phép giảm trị số trên, khi mức nước cao chỉ xuất hiện trong một thời gian ngắn và có khả năng tháo dỡ nhanh những kết cấu được phép ngập nước tạm thời.

d) Ở những nhịp vượt, mà có gỗ trôi và có dòng bùn, đá thì không nên xây dựng những công trình phụ trợ ở trong khoảng giữa các trụ chính. Khi cần thiết phải xây dựng chúng thì khoảng cách tĩnh giữa các trụ của đà giáo không được nhỏ hơn 10 m, và nên xây dựng chúng vào lúc ít có khả năng xuất hiện các tác động lũ nguy hiểm nhất.

Ở những dòng chảy có gỗ trôi và có dòng bùn, đá (lũ núi) thì đáy kết cấu nhịp của cầu cho cần cẩu và của cầu tạm thi công yêu cầu phải cao hơn mực nước thi công tối thiểu 1 m.

Bề rộng của các lối đi và đường bộ hành không được nhỏ hơn 0,75 m.

4.3  Những chỉ dẫn về tính toán kết cấu và nền

4.3.1 Những kết cấu của các công trình phụ trợ và nền của chúng cần phải được tính toán chịu đựng những tác dụng của lực và những tác dụng khác theo phương pháp trạng thái giới hạn.

Trạng thái giới hạn là trạng thái mà khi bắt đầu xuất hiện thì kết cấu hoặc nền không còn đáp ứng được những yêu cầu của sử dụng trong thi công.

Các trạng thái giới hạn được chia thành 2 nhóm:

+ Nhóm thứ nhất: (trạng thái giới hạn thứ 1)

Là trạng thái mà kết cấu công trình phụ trợ không đáp ứng được yêu cầu về sử dụng, do mất khả năng chịu lực, hoặc do cần thiết phải ngừng sử dụng mặc dù còn khả năng chịu lực hay đã tới trạng thái lâm giới.

+ Nhóm thứ hai: (trạng thái giới hạn thứ 2)

Là trạng thái do xuất hiện biến dạng quá mức, có thể gây khó khăn cho việc sử dụng bình thường những kết cấu phụ trợ.

Các trạng thái giới hạn thuộc nhóm thứ nhất gây ra bởi:

- Sự mất ổn định về vị trí và mất ổn định về độ nổi.

- Mất ổn định về hình dạng tổng thể.

- Mất ổn định về hình dạng cục bộ dẫn đến mất khả năng chịu lực.

- Sự phá hoại do giòn, dẻo hoặc do các đặc trưng khác, trong đó có cả sự vượt quá sức bền, kéo đứt, sự trượt, hay trồi của đất nền.

- Sự biến dạng chảy sự ép lún, hoặc những biến dạng dẻo quá mức của vật liệu (khi có vùng chảy).

- Sự vượt quá mức trong những liên kết bằng ma sát.

- Sự mát ổn định cục bộ về hình dạng, dẫn đến biến dạng quá mức, nhưng chưa đến nỗi làm mất khả năng chịu lực.

- Biến dạng đàn hồi quá mức, có thể gây ra những ảnh hưởng không cho phép đến hình dạng hoặc khả năng chịu lực của những công trình chính được xây dựng.

Thuộc nhóm thứ hai là trạng thái giới hạn gây ra bởi những chuyển vị đàn hồi hay chuyển vị dư (độ võng, độ vồng, độ lún, độ dịch chuyển, độ nghiêng, góc xoay và độ dao động).

4.3.2  Ngoài những tính toán chịu tác dụng của các lực, trong những trường hợp cần thiết phải tiến hành tính toán khác như sau:

- Những tính toán về thấm của vòng vây hố móng.

- Những tính toán xói của nền các trụ tạm và của vòng vây cọc ván (nếu sự xói mòn không được loại trừ bằng những giải pháp kết cấu).

- Tính toán lực kéo đến di chuyển các kết cấu lắp ghép.

4.3.3  Việc tính toán các kết cấu của các công trình phụ trợ và nền của chúng theo trạng thái giới hạn thứ nhất được tiến hành với những tải trọng tính toán, xác định bằng: Tích số của tải trọng tiêu chuẩn với hệ số vượt tải tương ứng n, hệ số xung kích I + M, và với hệ số tổ hợp η_e.

Chỉ dẫn về giá trị của các hệ số với những tính toán khác nhau nêu trong điều 5.6.

Việc tính toán kết cấu và nền của chúng theo trạng thái giới hạn thứ hai được tiến hành với những tác dụng và tải trọng tiêu chuẩn.

4.3.4  Khi tính toán cần chọn tổ hợp tải trọng bất lợi nhất có thể xảy ra trong mọi giai đoạn thi công riêng biệt, đối với những bộ phận và kết cấu khác nhau của công trình phụ trợ và nền của chúng. Vị trí và tổ hợp của tải trọng được xác định khi thiết kế theo những chỉ dẫn nêu trong 6.1.3.2.

Các tổ hợp tải trọng khi tính toán chịu tác động của trôi phải được xác định với sự xem xét trạng thái của công trình khi có cây trôi, thường chỉ tính với trường hợp công trình không làm việc (trong 6.1.3.2 những tính toán này thường không được xét trong danh mục những tổ hợp tải trọng kiến nghị).

Đối với công trình phụ trợ không tính lực động đất.

4.3.5  Cường độ tính toán của vật liệu (đất) khi tính toán về độ bền và ổn định cần phải lấy theo chỉ dẫn trong 10.3.4.

Trong những trường hợp cần thiết chúng được giảm hoặc tăng bằng hệ số điều kiện làm việc m, khi xét đến sự gần đúng của những sơ đồ tính toán. Đồng thời không phụ thuộc vào giá trị của hệ số m còn có hệ số tin cậy k, khi xét đến mức độ quan trọng của công trình và độ nghiêm trọng của hậu quả khi sự xuất hiện các trạng thái giới hạn.

Phương thức áp dụng những trị số m, k được quy định theo những yêu cầu trong Bảng 4.1 và phù hợp với những điều nhỏ của các điều. Trong những trường hợp không quy định trong Bảng 4.1 thì k và m được lấy bằng 1.

Báng 4.1 - Hệ số tin cậy k và điều kiện làm việc m

CHÚ THÍCH:

1) Cần phải chia trị số cường độ tính toán (lực giữ) cho hệ số k_H, nhân trị số cường độ tính toán với hệ số m. Khi tính toán độ nổi, trọng lượng tính toán của tàu được nhân với hệ số tin cậy.

2) Những hệ số k_H và m được sử dụng đồng thời với những hệ số điều kiện làm việc khác nêu trong 10.3.2 đến 10.3.4.

3) Hệ số m khi tính toán về ổn định cần lấy phù hợp với những yêu cầu của các điều 4 và điều 7 (đối với vòng vây cọc ván).

4.3.6  Độ ổn định chống lật của kết cấu phải tính toán theo công thức:

trong đó:

M₁ là moment của các lực lật đối với trục quay của kết cấu; khi kết cấu tựa trên những gối riêng biệt thì trục quay được lấy là trục đi qua tim của gối ngoài cùng (gối biên), còn khi kết cấu được tựa có tính chất liên tục, thì trục quay là trục đi qua cạnh thấp nhất, ngoài cùng của kết cấu.

M_g là moment của các lực giữ ổn định, cũng đối với trục trên.

m là hệ số điều kiện làm việc, đối với những kết cấu có điểm tựa tập trung (trên những điểm riêng biệt) thì lấy m = 0,95; đối với những trụ chống nề và lồng gỗ thì lấy m = 0,9; còn đối với tường cọc ván thì lấy theo điều 7.

Khi tính toán độ ổn định của kết cấu có neo thì cần phải kể đến moment giữ ổn định của các lực bằng khả năng chịu lực tính toán của neo.

4.3.7  Độ ổn định chống trượt của kết cấu phải tính toán theo công thức:

trong đó

T_t là lực trượt bằng tổng hình chiếu của các lực trượt lên mặt phẳng có khả năng bị trượt.

T_g là lực trượt giới hạn bằng hình chiếu các lực giữ ổn định trượt theo thiết kế tác dụng cùng lên mặt phẳng trượt.

m là hệ số điều kiện làm việc, m = 0,9 đối với kết cấu ở trên mặt đất, m = 1,0 đối với kết cấu chôn trong đất.

k_H là hệ số an toàn theo vật liệu, xét đến sự biến đổi của các hệ số ma sát và lấy bằng 1,1.

Khi tính toán ổn định của kết cấu được tăng cường bằng neo hoặc bằng thanh chống thì phải tính lực giữ ổn định bằng khả năng chịu lực tính toán của neo hoặc của thanh chống.

Khi tính toán độ ổn định thì hệ số ma sát, của vật liệu khác nhau lấy theo Phụ lục B.

4.3.8  Khi tính toán độ ổn định của những kết cấu nằm trên mặt đất thì trị số của những lực trượt được xác định với hệ số vượt tải lớn hơn 1, còn trị số của những lực giữ ổn định thì được xác định với hệ số vượt tải nhỏ hơn 1.

Khi xác định ổn định của cọc ván, cần tuân theo các chỉ dẫn của điều 7. Việc kiểm toán độ nổi cần được thực hiện theo công thức:

trong đó:

γ là trọng lượng riêng của nước lấy bằng 1 T/m³ đối với nước ngọt;

ΣV_n là lượng choán nước giới hạn của tàu, bằng lượng choán nước của nó ứng với mớn nước bằng chiều cao thành tàu ở mặt cắt giữa, tính bằng m³;

ΣQ là trọng lượng tính toán của tàu, lấy theo chỉ dẫn trong điều 9, tính bằng T;

k_H là hệ số tin cậy, lấy theo chỉ dẫn trong Bảng 4.1 và điều 9.

4.3.9  Độ ổn định của hệ nổi được đảm bảo khi tuân theo các điều kiện sau:

a) Chiều cao tâm nghiêng có giá trị dương.

b) Mép boong không được phép ngập trong nước (*).

c) Không cho phép đáy nổi lên khỏi mặt nước (ở giữa lườn tàu).

Những công thức để kiểm tra trạng thái giới hạn theo điều 9.1 đến điều 9.3.

4.3.10  Những biến dạng đàn hồi của các kết cấu và công trình phụ trợ theo trạng thái giới hạn thứ hai được tính với tải trọng tiêu chuẩn (không tính hệ số vượt tải và hệ số xung kích).

Ở những công trình có mối nối lắp ráp bằng bu lông thường (không phải bu lông cường độ cao) thì những biến dạng khi tính toán được xét đến khả năng biến dạng của liên kết (mối nổi) vì vậy cần phải tăng độ võng đàn hồi tính toán lên 30%.

GHI CHÚ: * (Ở trạng thái giới hạn thứ nhất). Và phải kiểm toán thỏa mãn điều kiện mép boong cao hơn mặt nước một khoảng cách bằng chiều cao sóng (ở trạng thái giới hạn thứ 2).

Trong những kết cấu có mối nối kiểu mặt bích chịu kéo thì được tính thêm những biến dạng của mối nối.

Những trị số của biến dạng dư ở những chỗ tiếp giáp (ở một chỗ giao nhau) cần phải lấy như sau:

Phải lấy độ lún của tà vẹt kê lót một cách khít chặt bằng 10 mm và độ lún của hõm cát, trong đó đựng đầy cát bằng 5 mm.

4.3.11  Sơ đồ tính toán kết cấu của các thiết bị và công trình phụ trợ cần phải phù hợp với sơ đồ hình học thiết kế của nó, trong đó có xét đến những giải pháp kết cấu đối với từng giai đoạn thi công và thứ tự đặt tải của kết cấu. Khi quyết định sơ đồ tính toán không cần kể đến độ vồng xây dựng và độ võng của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng, trừ kết cấu dây.

Xác định ứng lực trong các bộ phận của kết cấu được tiến hành với giả thiết vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi, khi đó cho phép phân tích sơ đồ kết cấu không gian thành những hệ phẳng riêng biệt. Trong những trường hợp cần thiết được xét đến ảnh hưởng tương hỗ của các hệ phẳng trong những kết cấu kim loại trong sơ đồ không gian.

5  Tải trọng và hệ số tải trọng

5.1  Tính toán kết cấu của các công trình phụ trợ cần phải tiến hành với các tổ hợp bất lợi nhất của tải trọng và lực tác động đối với các bộ phận riêng biệt với liên kết, hoặc đối với toàn bộ kết cấu nói chung (hay đối với nền của chúng được nêu trong Bảng 5.1).

Bảng 5.1 - Tên tải trọng và lực tác động

5.2  Tùy thuộc vào thời gian tác động mà tải trọng được chia ra là tải trọng cố định hoặc tạm thời (tải trọng tác động lâu dài hoặc tải trọng tác động ngắn hạn).

Thuộc vào loại tải trọng tác động ngắn hạn là:

a) Những tải trọng ghi ở mục 11, 14, 16, 19;

b) Những tải trọng do đầm chấn động hỗn hợp bê tông và do sự rung lắc khi xả hỗn hợp bê tông bao gồm tải trọng nêu ở mục 12.

Thuộc vào loại tải trọng tác động lâu dài là những tải trọng ghi ở mục 5, 8, 10, 13, 15, 20 và áp lực ngang của hỗn hợp bê tông tơi (tải trọng ghi ở mục 12).

CHÚ THÍCH: Khi tính toán những công trình phụ trợ không tính những tải trọng đặc biệt như: lực động đất, tác động do sự cố của máy móc.

5.3  Những đặc trưng cơ bản của tải trọng là những giá trị tiêu chuẩn của chúng được xác định theo điều 5.4 đến điều 5.23. Tải trọng tính toán được xác định bằng tích số của tải trọng tiêu chuẩn với hệ số vượt tải n, do xét đến sự sai lệch của tải trọng, có thể thiên về phía bất lợi so với giá trị tiêu chuẩn và nó được xác định tùy thuộc vào trạng thái giới hạn được kiểm toán.

Những trị số của hệ số vượt tải n lấy theo Bảng 5.12.

Những đặc trưng của tổ hợp tải trọng được xét đến khi tính toán các công trình phụ trợ dùng cho những mục đích khác nhau nêu trong các điều 5 đến điều 9.

Xác suất của những tổ hợp tải trọng khác nhau được tính bằng hệ số tổ hợp η_c trị số của nó lấy phù hợp với chỉ dẫn trong các điều 5 đến điều 9. Trong trường hợp không có những quy định riêng thì trị số η_c lấy bằng 1.

Những hệ số tổ hợp η_c được đưa vào dưới dạng thừa số cho tải trọng tác dụng ngắn hạn.

Ảnh hưởng của tải trọng xung kích được xét đến khi tính toán những kết cấu trên mặt đất bằng cách đưa vào những hệ số xung kích theo chỉ dẫn của các điều 5.9, 5.10, 6.1.4, 7.9.2, 7.10.2, 8.2.9, 8.2.10.

5.4  Tải trọng thẳng đứng do trọng lượng bản thân của các công trình phụ trợ được xác định theo bảng thống kê vật liệu thiết kế, hoặc thể tích thiết kế và trọng lượng riêng của các vật liệu và của đất nêu ở Phụ lục B và Phụ lục C.

Trong mọi trường hợp cần phải xét đến những lực ngang của tải trọng thẳng đứng (lực xô, lực kéo, v.v...).

Việc phân bố tải trọng do trọng lượng bản thân trong những kết cấu tính toán được lấy như sau:

a) Trong các tấm lát, dầm ngang, dầm dọc, xà mũ dàn kiểu dầm, giàn giáo kiểu vòm, hộp ván khuôn v.v... và trong các cấu kiện thẳng khác lấy theo phân bố đều theo chiều dài kết cấu nếu như mức độ không đều thực tế không vượt quá 10% trị số trung bình.

b) Trong các cột đứng cửa đà giáo, cầu bến vận chuyển, trụ tạm, cầu cạn cho cần cẩu, v.v.. dùng đến đỡ các kết cấu thì tải trọng được coi là phân bố đều giữa tất cả các cột đứng của khung hay trụ.

c) Trong những kết cấu khác thì tải trọng được phân bố theo trọng thực tế của từng bộ phận riêng biệt của nó.

5.5  Áp lực thẳng đứng do trọng lượng của đất P (tính bằng T/m²) tác dụng vào vòng vây của hố móng, tường chắn đất, v.v... được xác định theo công thức:

trong đó:

γ là trọng lượng theo thể tích (dung trọng) của đất (T/m³);

H là chiều dày tính toán của lớp đất (m).

Áp lực ngang (áp lực hông) của đất tác dụng vào vòng vây hố móng được xác định theo Phụ lục D.

Khi xác định áp lực ngang lên tường chống loại tạm thời cũng cho phép sử dụng Phụ lục D.

5.6  Áp lực thủy tĩnh của nước đối với các bộ phận công trình và đất nằm dưới mặt nước hoặc hoặc thấp hơn mức nước ngầm trong đất được tính bằng cách giảm trọng lượng của bộ phận công trình đó và đưa vào trong tính toán áp lực ngang của nước và áp lực nước đối với mặt đáy kết cấu.

Mực nước được xem là bất lợi nhất ứng với mỗi giai đoạn thi công công trình là mực nước thấp nhất hoặc cao nhất tính với tần suất 10% trong thời gian thi công nó.

Áp lực của nước theo phương bất kỳ bằng:

trong đó:

γ là dung trọng của nước lấy bằng (T/m³);

H là chiều cao tính toán của nước (m).

5.7  Áp lực động của nước tác dụng lên những bộ phận nằm dưới nước của kết cấu: N_Bn (tính bằng kg) được lấy bằng:

trong đó:

N_n là áp lực của nước (tính bằng kg) lên những bộ phận nằm dưới nước của kết cấu tính như sau:

N_s là lực ma sát của nước theo bề mặt của vật nổi (kg) tính như sau:

V - Đối với những kết cấu không di động, V là vận tốc trung bình của dòng nước, lấy theo số liệu quan sát bằng phao hoặc đo bằng máy đo lưu tốc trong phạm vi mớn nước; Đối với những kết cấu di chuyển được thì V là vận tốc di chuyển tương đối của dòng nước và vật nổi (m/s).

Trong trường hợp nếu như phần dưới nước của kết cấu (hệ nổi) làm thắt hẹp mặt cắt ướt của dòng chảy lớn hơn 10% thì cần phải xét đến sự tăng vận tốc của dòng chảy.

φ₀ là hệ số xét đến mức độ dạng thuôn của vật thể ngập nước, đối với loại có dạng đầu nhọn hay dạng lượn tròn trên mặt bằng thì lấy φ₀ = 0,75. Còn đối với dạng chữ nhật thì lấy φ₀ = 1,0.

f là hệ số đặc trưng cho ma sát của nước với bề mặt bị ngập nước của vật thể, đối với bề mặt kim loại lấy bằng 0,17; đối với bề mặt gỗ là 0,25; đối với bề mặt bê tông là 0,2 kg/m⁴/s².

F là diện tích mặt cản nước (tiết diện ngang của bề rộng nhất) m².

S là diện tích mặt cắt ướt (bề mặt ma sát của nước) m².

Giá trị F và S lấy bằng:

trong đó:

t là độ chìm của hệ phao hay sà lan (m);

H là chiều sâu nước ở chỗ hạ thùng chụp hay giếng chìm hơi ép (m);

B là bề rộng của hệ phao, sà lan, thùng chụp, giếng chìm (m);

L là chiều dài của hệ phao, sà lan, thùng chụp, giếng chìm (m).

Khi V ≥ 2 m/s thì cần phải tính độ dềnh mực nước ở chỗ có công trình:

trong đó:

g là gia tốc trọng trường (m/s²).

Khi dòng chảy xiên lệch và khi mà trục dọc của vật thể làm với phương của dòng chảy một góc ≠ 0° thì áp lực chính diện của nước N, không tính theo diện tích của mặt cắt ngang ở giữa vật nổi lên mặt phẳng vuông góc với phương của dòng chảy.

Ngoài áp lực của nước chảy, cần phải tính đến tải trọng do sóng với cường độ 0,03 T/m đối với sông rộng dưới 300 m và cường độ 0,12 T/m đối với sông rộng 500 m: Khi thi công ở những vùng có chiều cao sóng lớn (như ở hồ, hồ chứa nước, sông rộng) thì cần phải tiến hành tính toán theo các công thức chính xác.

5.8  Tác dụng của việc điều chỉnh nhân tạo những ứng lực trong kết cấu của công trình phụ trợ được xét đến trong những trường hợp đã được dự tính trong thiết kế (ví dụ việc tạo cho hệ phao có độ võng ngược ban đầu bằng trình tự chất đối trọng phù hợp của chúng). Trị số của ứng lực được xác định khi lập bản vẽ thiết kế.

5.9  Tải trọng thẳng đứng do trọng lượng của kết cấu cầu đang thi công, cũng như của các vật liệu xây dựng và của các vật thể khác được xác định theo bảng thống kê vật liệu thiết kế hoặc khối lượng và dung trọng của vật thể nêu trong thiết kế kết cấu.

Khi thiết kế cải tạo lại những cầu hiện có thì trọng lượng của kết cấu được xác định có xét đến tình trạng thực tế của chúng.

Trong những trường hợp thích đáng cần phải tính đến tác dụng theo phương ngang của tải trọng thẳng đứng (lực xô, lực kéo, v.v...).

Trọng lựợng của những kết cấu được xây dựng truyền xuống các công trình phụ trợ (chồng nề lắp ráp, xà dọc v.v...) cho phép tính là phân bố đều theo chiều dài, nếu như sự dao động (biến đổi) thực tế của nó không vượt qua 10%.

Khi đặt một số (nhiều hơn 2) dầm dọc, hàng chồng nề lắp ráp v.v... trong mặt phẳng theo phương ngang cầu, thì tải trọng do kết cấu được xây dựng lấy là phân bố đều theo phương ngang, nếu như độ cứng chống xoắn của chúng bằng hoặc lớn hơn độ cứng chống xoắn của các công trình phụ trợ.

Trọng lượng của các bộ phận và vật nâng (trừ bê tông) được điều chỉnh hoặc đặt bằng cần cẩu lên những công trình phụ trợ (đà giáo) thì được tính với hệ số xung kích bằng 1,1.

5.10  Tải trọng thẳng đứng của giá búa, thiết bị lắp ráp (thiết bị nâng tải) và của phương tiện vận chuyển được lấy theo số liệu ghi trong lý lịch hay thuyết minh của máy. Tải trọng của các thiết bị phi tiêu chuẩn được xác định theo các tài liệu thiết kế.

Các giá búa, thiết bị lắp ráp và vận chuyển cần phải xếp đặt vào vị trí sao cho gây ra lực tác dụng lớn nhất lên kết cấu của công trình phụ trợ, cũng như lên các bộ phận và các phần liên kết của chúng (ví dụ các trường hợp tương ứng giữa độ vươn nhỏ nhất và sức nâng lớn nhất của cần cẩu, hoặc giữa độ vươn lớn nhất và sức nâng nhỏ nhất của nó, hay trường hợp không có vật cẩu, đồng thời xét cả những trường hợp tay cần vươn ở các từ thể khác nhau trên mặt bằng và có độ nghiêng theo phương đứng khác nhau).

Trọng lượng cần vươn của cẩu có treo vật, kể cả trọng lượng của thiết bị treo buộc và chằng kéo được tính với hệ số xung kích bằng 1,1; trọng lượng của búa được lấy với hệ số xung kích bằng 1,2.

Những tải trọng thẳng đứng tác dụng lên những chân riêng biệt (bộ chạy của cần cẩu, của búa, phải được xác định có kể đến sự phân bổ của trọng lượng cần cẩu và vật nâng, cũng như có xét đến sự tác dụng của những lực ngang (lực kéo, lực gió, lực quán tính) lên cần cẩu, giá búa. Khi đó những điểm đặt của các tải trọng riêng biệt kế trên cần phải lấy phù hợp với những điều kiện làm việc của thiết bị.

5.11  Tải trọng của người, dụng cụ và các thiết bị nhỏ được tính dưới dạng:

a) Tải trọng thẳng đứng phân bố đều với cường độ 250 kg/m², khi tính các tấm ván khuôn, ván lát sàn của đà giáo thi công, lối đi, đường bộ hành cũng như khi tính các kết cấu trực tiếp chống đỡ chúng (các sườn chịu lực, đà ngang đà dọc, v.v...).

b) Tải trọng thẳng đứng phân bố đều với cường độ 200 kg/m² khi tính các đà giáo thi công, trụ tạm, bến vận chuyển, cầu tạm, có chiều dài của phần đặt tải < 60 m, và với cường độ 100 kg/m² khi chiều dài của phần đặt tải ≥ 60 m. Những phần không bị chiếm chỗ bởi những kết cấu lắp ráp cũng được chất tải bằng tải trọng kể trên (thường được tính như tải trọng tác dụng lên đường bộ hành).

c) Tải trọng bằng 75 kg/m² đối với sự chất tải của những kết cấu nhịp lắp ghép không có đường bộ hành (khi xác định lực lên các trụ tạm).

d) Tải trọng nằm ngang tập trung có trị số bằng 70 kg đặt ở điểm giữa các cột lan can hoặc đặt vào mỗi cột lan can.

Những tấm ván khuôn và ván sàn của đà giáo, cũng như các bậc của cầu thang và các kết cấu trực tiếp chống đỡ chúng, mà không phụ thuộc vào việc tính toán với những tải trọng đã nêu ở trên, được kiểm tra với tải trọng tập trung có trị số bằng 130 kg. Khi bề rộng của tấm ván nhỏ hơn 15 cm, thì người ta phân bố tải trọng đó lên hai tấm ván kề nhau (với điều kiện chúng được ghép với nhau bằng những thanh ngang).

Tải trọng đối với các móc dùng đến móc (treo) thang lấy bằng 200 kg.

Tải trọng (trọng lượng vật liệu, dụng cụ, người) đối với các sàn treo thi công dùng cho một người thì lấy bằng: 120 kg, còn dùng cho 2 người thì lấy bằng 250 kg.

Mỗi thanh dọc của thang gắn thêm vào được tính với tải trọng tập trung 100 kg.

5.12  Trị số của lực ma sát  khi dịch chuyển kết cấu nhịp, thùng chụp, bộ chạy của cần cẩu hay giá búa, v.v... theo mặt phẳng nằm ngang được xác định theo công thức:

a) Khi di chuyển theo đường ray trên tấm lót (bàn trượt) hoặc theo nền bê tông, nền đất và nền gỗ:

b) Khi di chuyển theo đường ray trên con lăn:

c) Khi di chuyển theo đường ray trên xe lăn có ổ trục bạc:

Trường hợp xe có ổ trục bi:

d) Khi di chuyển trên thiết bị trượt bằng pôlime:

trong đó:

P là tải trọng tiêu chuẩn do trọng lượng của kết cấu di chuyển, tính bằng T;

f₁ là hệ số ma sát trượt, lấy theo Phụ lục B;

f₂ là hệ số ma sát lăn của con lăn (bánh xe) trên đường ray, lấy theo Bảng 5.2;

f₃ là hệ số ma sát trượt trong ổ trục bạc lấy bằng 0,05 cm đến 0,10 cm;

f₄ là hệ số ma sát lăn trong ổ trục bi bằng 0,02 cm;

f₅ là hệ số ma sát trượt, đối với vật liệu pôlime lấy theo Bảng 5.3;

R₁ là bán kính của con lăn (cm);

R₂ là bán kính của bánh xe (cm);

k = 2 là hệ số xét đến ảnh hưởng do sự lồi lõm cục bộ của đường ray và con lăn của các đường lăn và những yếu tố khác làm tăng sức cản chuyển động;

r là bán kính trục bánh xe (cm).

Bảng 5.2 - Hệ số ma sát lăn của con lăn (bánh xe) trên đường ray

Bảng 5.3 - Hệ số ma sát trượt đối với vật liệu pôlime

CHÚ THÍCH:

1) Trong bảng cho những giá trị của hệ số ma sát khi khởi động. Khi trượt giá trị f₅ được giảm trung bình đến 80%.

2) Khi thay thế tấm đánh bóng bằng tấm tráng men thì giá trị của hệ số ma sát được tăng 10%.

Lực quán tính ngang theo phương dọc đường di chuyển cần cẩu (giá búa) được lấy bằng 0,08 trọng lượng bản thân của bộ phận bất kỳ của cần cẩu (chân cầu, dầm ngang, xe treo, vật cẩu) và đặt ở trọng tâm của bộ phận tương ứng.

Lực dọc do vênh và nêm chèn (kẹt) chân cẩu lấy bằng 0,12 tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn tác dụng vào bánh xe chủ động của cẩu đang di động và đặt vào đỉnh ray của đường di chuyển cẩu. Chiều của lực đặt ở chân cẩu đang chuyển động được nêm chèn lấy theo chiều ngược lại.

Lực ngang tiêu chuẩn theo phương ngang của đường di chuyển cẩu sinh ra do hãm bộ chạy thì lấy bằng 0,05 tổng trọng lượng vật nâng của xe treo và của các dây cáp, pa lăng tải.

Lực quán tính ngang T (tính bằng tấn) phát sinh khi ngừng cơ cấu quay của cần (hoặc giá búa) lấy bằng:

a) Do trọng lượng bản thân tay cẩu (cần vươn):

b) Do tổng trọng lượng của vật cẩu và của dây cáp nâng hàng:

trong đó:

G_C là trọng lượng của cần vươn đưa về đỉnh cần (T)

a' là trị số giảm tốc của chuyển động quay (m/s²) được xác định theo công thức:

trong đó:

n là tốc độ quay của bệ quay cần cẩu (hoặc giá búa) tính bằng vòng/phút (min^-1);

l là độ vươn của tay cẩu (m);

t là thời gian được tính bằng giây (s) xác định theo Bảng 5.4.

CHÚ THÍCH:

1) Trọng lượng của vật cẩu bao gồm cả trọng lượng của thiết bị móc kẹp, đòn gánh, quang treo và dây chằng.

2) Khi nâng hàng có số cơ cấu nâng lớn hơn hoặc bằng 2 thì phải xét đến mức độ phân bố không đều của trọng lượng vật cẩu, nếu như điều đó có thể xảy ra do điều kiện thi công.

Khi công suất của động cơ quay đã biết, thì những lực phát sinh khi quay, cho phép xác định theo 7.10.2.2.

Lực T được đặt ở đỉnh cần (tay cẩu).

Tải trọng do hãm ôtô, hoặc cần trục ôtô (khi tốc độ 30 km/h) thì lấy bằng 0,25P_a, trong đó: P_a là trọng lượng của cẩu ôtô (hoặc ôtô) và bằng 0,3P_r; trong đó P_r trọng lượng của cẩu xích (máy kéo, máy ủi). Khi tốc độ < 5 km/h thì cho phép không tính lực hãm.

Bảng 5.4 - Thời gian dừng t

CHÚ THÍCH: Đối với những giá trị trung gian của l thì trị số được xác định theo phép nội suy.

5.13  Tải trọng do đổ và đầm hỗn hợp bê tông được lấy như sau:

a) Tải trọng thẳng đứng do đầm chấn động hỗn hợp bê tông lấy với cường độ bằng 200 kg/m² tác dụng trên bề mặt nằm ngang của ván khuôn.

b) Tải trọng nằm ngang (tác dụng lên mặt bên của ván khuôn):

+ Do áp lực của hỗn hợp bê tông tươi - lấy theo Bảng 5.5.

+ Do rung lắc khi xả hỗn hợp bê tông tươi - lấy theo Bảng 5.6.

+ Do đầm chấn động hỗn hợp bê tông lấy bằng 400k₃ (kg/m²).

trong đó:

k₃ là hệ số tính đến sự làm việc không đồng thời của các đầm chấn động theo bề rộng của cấu kiện đổ bê tông và được dùng vào việc tính toán các thanh nẹp dọc và cột chống đứng của ván khuôn.

k₃ = 1 - Đối với những cấu kiện có bề rộng ≤ 1,5 m, và những cấu kiện được gắn các đầu chấn động bên ngoài.

k₃ = 0,8 - Đối với những cấu kiện có bề rộng > 1,5 m.

Đối với bề mặt của ván khuôn nghiêng về phía cấu kiện khi áp lực của hỗn hợp bê tông được xác định bằng cách nhân áp lực ngang của hỗn hợp bê tông với sin của góc nghiêng của bề mặt ván khuôn so với phương nằm ngang. Khi góc nghiêng đó nhỏ hơn 30° thì không cần tính áp lực của bê tông lên ván khuôn (xem tiếp Bảng 5.5).

Bảng 5.5 - Tải trọng nằm ngang do áp lực của hỗn hợp bê tông tươi

KÝ HIỆU:

P là áp lực bên lớn nhất tiêu chuẩn hỗn hợp bê tông (kg/m²).

γ là dung trọng của hỗn hợp bê tông (γ = 2 350 kg/m³ đối với bê tông nặng).

H là chiều cao của lớp bê tông gây áp lực lên ván khuôn (nhưng không lớn hơn chiều cao của lớp bê tông đổ trong 4 giờ).

V là tốc độ đổ bê tông (theo phương thẳng đứng) (m/h).

R là bán kính tác dụng của đầm chấn động bên trong (m)

R₁ là bán kính tác dụng của đầm chấn động mặt ngoài (m)

k₁ là hệ số tính đến ảnh hưởng của độ sụt của hỗn hợp bê tông: khi độ sụt từ:

0 cm đến 2 cm thì k₁ = 0,8

4 cm đến 6 cm thì k₁ = 1,0

8 cm đến 10 cm thì k₁ = 1,2

k₂ là hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ của hỗn hợp bê tông: đối với hỗn hợp bê tông có nhiệt độ từ:

5° đến 7° thì k₂ = 1,15

12° đến 17° thì k₂ = 1,00

20° đến 32° thì k₂ = 0,85

h_g là chiều cao "Cột tác dụng" của bê tông dưới nước, lấy h_g = k x l (m), trong đó k là hệ số duy trì độ lưu động của hỗn hợp bê tông (tính bằng giờ); l là tốc độ đổ bê tông (m/h).

CHÚ THÍCH:

1) Sơ bộ có thể lấy bán kính tác dụng của đầm chấn động bên trong R = 0,75 m; của đầm chấn động bên ngoài R₁ = 1 m

2) Trong trường hợp nếu nhiệt độ của bê tông không biết thì hệ số k₂ được lấy bằng 1.

3) Hệ số duy trì độ lưu động của phối hợp bê tông cần phải lấy không nhỏ hơn 0,7 h đến 0,8 h và tốc độ đổ bê tông l lấy không nhỏ hơn hoặc bằng 0,3 m/h.

Bảng 5.6 - Tải trọng nằm ngang do rung lắc khi xả hỗn hợp bê tông tươi

5.14  Lực tác dụng của kích vào các kết cấu của công trình phụ trợ khi điều chỉnh ứng suất hoặc điều chỉnh vị trí và độ vồng xây dựng của những kết cấu đang lắp ráp được xác định như áp lực gối tác dụng lên kích do tải trọng tiêu chuẩn cộng với lực phụ được quy định bởi thiết kế kết cấu cần thiết để điều chỉnh ứng suất (hoặc vị trí) của nó.

Việc xác định áp lực gối tựa (phản lực tác dụng lên kích của kết cấu đang lắp ráp được tiến hành theo sơ đồ tính phát sinh lực bắt đầu điều chỉnh ứng suất hoặc điều chỉnh vị trí và độ vồng thi công, áp lực đó không phụ thuộc vào trình tự lắp ráp và sự phân bố lực trước đó (khi tính toán chính bản thân kết cấu không được bỏ qua các yếu tố vừa kể trên).

5.15  Ứng lực hông H do sự cong lệch của con lăn, do sự xê dịch ngang của kết cấu đang lao lắp và do sự không song song của đường lăn được xác định theo công thức:

a) Khi lao theo cầu tạm trên các bộ chạy, một đầu kết cấu nhịp có giá kê di động:

b) Như trên, nhưng có thiết bị tựa cố định ở cả 2 đầu kết cấu nhịp: H = 0,15P

c) Khi lao dọc trên con lăn:

d) Khi lao bằng thiết bị trượt pôlime:

trong đó:

P là tải trọng tiêu chuẩn của trọng lượng kết cấu đang lao lắp.

Trị số của lực hông nêu trên chỉ được xét đến đối với việc tính toán các kết cấu chống đỡ và các chi tiết liên kết chúng, cũng như đối với các xà dọc của đường lăn và của trụ có chiều cao nhỏ hơn 1 m.

Khi tính toán các trụ của đường lăn có chiều cao lớn hơn 1 m và tính toán nền của chúng thì trị số của lực hông được tính bằng 50% trị số đã nêu ở trên.

5.16  Giá trị thành phần tĩnh của tải trọng gió tiêu chuẩn  (tính bằng kg/m²) thẳng góc với bề mặt tính toán của các công trình phụ trợ, của các thiết bị lắp ráp và các kết cấu thi công được xác định theo công thức:

trong đó:

q₀ là áp lực gió (kg/m²);

C là hệ số khí động lực;

k là hệ số xét đến sự thay đổi của áp lực gió theo chiều cao (được tính riêng cho từng bộ phận của công trình ứng với từng chiều cao của nó).

Những trị số của áp lực gió động nêu trong Bảng 5.7. Giá trị của các hệ số k, c nêu trong Bảng 5.8, Bảng 5.9.

Theo áp lực gió, lãnh thổ Việt Nam được phân thành các vùng: I.A, II.A, II.B, III.A, III.B, IV.B, V.B.

Bảng 5.7 - Giá trị áp lực gió

CHÚ THÍCH:

1) Khu vực I.A: gồm các tỉnh vùng rừng núi phía Bắc như: Cao Bằng, Hà Giang, Lai Châu, Lạng Sơn, Lào Cai, Sơn La, Tuyên Quang, Yên Bái; Các tỉnh vùng cao nguyên Trung Bộ như Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Lâm Đồng, Đồng Nai; Các tỉnh phía Tây Nam Bộ như An Giang, Đồng Tháp...

2) Khu vực II.A: gồm thành phố Hồ Chí Minh, Khánh Hòa và các tỉnh miền Đông Nam Bộ như: Bà Rịa - Vũng Tàu, Long An, Bến Tre, Tiền Giang, Sóc Trăng, Trà Vinh, Vĩnh Long, Cần Thơ, Bạc Liêu, Cà Mau...

3) Khu vực II.B: gồm thành phố Hà Nội, các tỉnh Bắc Giang, Bắc Ninh và một số vùng phụ cận Hà Nội như: Hải Dương, Hưng Yên, Hòa Bình, Vĩnh Phúc, Phú Thọ...; một số vùng đồng bằng các tỉnh miền Trung như Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Phú Yên...

4) Khu vực III.B: gồm một số vùng các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ như Hải Dương, Hưng Yên, Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình, vùng đồng bằng Thanh Hóa, một số vùng ven biển của Quảng Ninh và các tỉnh miền Trung như Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Phú Yên...

5) Khu vực IV.B: gồm tỉnh Thái Bình, Hải Phòng và một số vùng ven biển Bắc Bộ và Trung Bộ như Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình, Thanh Hóa, Hà Tĩnh...

6) Khu vực V.B: là các khu vực ngoài hải đảo như quần đảo Hoàng Sa.

7) Công trình ở vùng núi và hải đảo có cùng độ cao, địa hình và ở sát các trạm quan trắc khí tượng có trong bảng trên thì giá trị áp lực gió tính toán được lấy theo trị số độc lập của trạm đó.

8) Công trình xây dựng ở vùng có địa hình phức tạp (hẻm núi, đèo...) giá trị áp lực gió q₀ lấy theo số liệu quan trắc tại hiện trường. Khi đó áp lực gió được tính theo công thức:

9) Trong đó V_o là vận tốc gió (m/s) (vận tốc trung bình trong khoảng 3 s, bị vượt trung bình 1 lần trong 20 năm), ở độ cao 10 m so với mốc chuẩn, tương ứng với địa hình dạng B (địa hình tương đối trống trải theo). Hệ số K kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình.

Bảng 5.8 - Hệ số K

CHỦ THÍCH:

1) Địa hình dạng A: là địa hình trống trải, không có hoặc có rất ít vật cản cao không quá 1,5 m (bờ biển thoáng, mặt sông hồ lớn, đồng muối, cánh đồng không có cây cao...)

2) Địa hình dạng B: là địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không quá 10 m (vùng ngoại ô ít nhất, thị trấn, làng mạc, rừng thưa hoặc rừng non, vùng trồng cây thưa...)

3) Địa hình dạng C: là địa hình bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau từ 10 m trở lên (trong thành phố, vùng rừng rậm...)

Bảng 5.9 - Hệ số khí động lực

CHÚ THÍCH:

Trong những trường hợp khi mà tốc độ gió lớn thi công phải hạn chế để đảm bảo điều kiện thi công và an toàn kỹ thuật, thì cường độ áp lực gió được lấy bằng:

a) Khi tính toán các tàu lai, dắt và thiết kế cấu nhịp trên các trụ nổi - 9 kg/m² (xuất phát từ điều kiện thi công ứng với gió của tốc độ < 10 m/s).

b) Khi tính toán:

- Các đà giáo, trụ tạm, cầu cho cẩu và các thiết bị khác trong quá trình làm việc của cần cẩu lắp ráp.

- Các phương tiện và thiết bị nâng trong quá trình nâng kết cấu nhịp.

- Các cơ cấu, thiết bị chịu tác dụng của kích trong quá trình điều chỉnh ứng suất hoặc điều chỉnh vị trí hoặc độ vòng xây dựng của những kết cấu đang lắp - lấy áp lực gió là 18 kG/m² (xuất phát từ điều kiện thi công ứng với gió có tốc độ dưới 13 m/s).

Bề mặt chịu gió tính toán lấy theo hình viền thiết kế, tức là theo diện tích hình chiếu các bộ phận công trình (hình bán diện của tàu, cần cẩu, giá búa, v.v...) lên mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với phương của lực gió. Đối với những kết cấu dàn có các bộ phận cùng dạng thì cho phép lấy bề mặt chịu gió tính toán bằng diện tích của dàn tính theo kích thước đường bao ngoài nhân với hệ số sau đây:

a) Đối với kết cấu nhịp dầm dàn rỗng:

- Dàn thứ nhất: 0,2;

- Dàn thứ hai và những dàn tiếp sau: 0,15.

b) Đối với những công trình phụ trợ:

- Tháp dàn hình lưới lắp bằng kết cấu luân chuyển thì lấy theo Bảng 5.10;

- Tháp dàn hình lưới và tay vươn của cần cẩu (giá búa); 0,8.

Bảng 5.10 - Hệ số đặc φ ứng với số mặt phẳng (dàn)

5.17  Lực gió dọc nằm ngang tác dụng vào dàn phẳng của các kết cấu đang được lắp ráp và công trình phụ trợ được lấy bằng 60%, và lực gió dọc tác dụng vào dầm đặc được lấy bằng 20% lực gió tiêu chuẩn theo hướng ngang.

Lực gió dọc tác dụng vào các thiết bị nâng chuyển và các công trình khác thì được xác định như lực gió ngang.

Trong những kết cấu: có mặt phẳng ngang mở rộng (ván sàn, ván khuôn, mái che) thì cần phải xét đến sự hình thành vùng loãng khi hút gió và áp suất gió động ở những mặt phẳng ngang (nghiêng) gây nên sự hình thành lực đứng.

Những lực này được xác định như lực gió ngang ứng với giá trị C = 0,4.

5.18  Tải trọng do sự va đập của tàu thuyền và hệ nổi tác dụng lên những công trình phụ trợ, hoặc những kết cấu bảo vệ chúng được lấy như sau:

- Do tàu thuyền chạy trên sông: xem Bảng 5.11.

- Do hệ nổi phục vụ thi công: theo các chỉ dẫn nêu ở dưới.

Phải tính động năng va chạm của tàu E_H (Tm) khi nó va vào các công trình bến tàu theo công thức:

trong đó:

D_c là trọng lượng nước choán của tàu (T);

V là thành phần vận tốc thẳng góc của tàu đối với bề mặt công tính (m/s), trong điều kiện bình thường lấy bằng 0,2 m/s;

e là hệ số xét đến sự hấp thụ động năng của tàu và lấy bằng 0,45 đối với những công trình trên móng cọc.

Bảng 5.11 - Tải trọng do sự va đập của tàu thuyền và hệ nổi tác dụng lên những công trình phụ trợ, hoặc những kết cấu bảo vệ chúng

Năng lượng công trình bến tàu biến dạng do tàu va cho phép tính theo công thức:

trong đó:

k là hệ số độ cứng của công trình bến tàu theo phương ngang (T/m), sơ bộ lấy k = 200 T/m.

H_x là lực thủy bình hướng ngang tác dụng vào công trình bến tàu do tàu va khi cập bến xác định bằng cân bằng biểu thức (5-22) và (5-23).

Lực dọc H_y (tính bằng T) do va đập của tàu khi va vào công trình được xác định theo công thức:

trong đó:

f là hệ số ma sát lấy phụ thuộc vào vật liệu mặt ngoài của kết cấu chống va khi bề mặt bê tông hoặc cao su thì lấy f = 0,5; khi bề mặt gỗ lấy f = 0,4.

Tải trọng do va đập của tàu do tác dụng vào các công trình phụ trợ coi như đặt ở giữa chiều dài hoặc chiều rộng của công trình ở cao độ mực nước thi công, trừ trường hợp có phần nhô ra cố định cao độ tác dụng của những tải trọng này và khi ở cao độ thấp hơn, tải trọng đó gây ra tác dụng lớn hơn.

5.19  Khi bố trí các trụ đà giáo trong phạm vi của nền đường ôtô đang khai thác, thì kết cấu ngăn cách của trụ cần phải tính với sự tác dụng của lực ngang do sự va chạm của ôtô. Trị số tiêu chuẩn của lực này đặt ở chiều cao 1 m trên cao độ của mặt đường xe chạy, lấy bằng 20 T với điều kiện hạn chế tốc độ của xe vận tải dưới 25 km/h.

5.20  Tác dụng do lún đất nền của các công trình phụ trợ cần phải lấy theo kết quả tính toán nền.

Độ lún của đất được tính đến khi thiết kế các gian xưởng vạch mẫu trên nền đắp, các trụ đà giáo khi lắp (hoặc lao dọc kết cấu nhịp) theo sơ đồ liên tục trong trường hợp không có biện pháp cấu tạo để loại trừ lún.

5.21  Tải trọng do tác dụng của gỗ trôi vào các kết cấu bảo vệ được xác định đối với mức nước tần suất lớn hơn 10%.

a) Do sự va chạm của một cây gỗ:

trong đó:

V là lưu tốc của nước (m/s).

b) Do sự va đập khi có ùn tắc gỗ thì lực P₃ (T) được xác định theo công thức:

trong đó:

B và L là chiều dài và chiều rộng ùn tắc (m);

V là lưu tốc của dòng chảy (m/s);

 là cường độ gió (kg/m²) (theo điều 5.16).

5.22  Lực tác dụng và tải trọng tiêu chuẩn, tính toán phù hợp với điều 5.1 đến điều 5.22 được lấy với hệ số vượt tải n nêu trong Bảng 5.12 đến tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất.

Bảng 5.12 - Hệ số vượt tải n

CHÚ THÍCH: Trọng lượng của các kết cấu cần được lắp ráp và của công trình phụ trợ cũng như các thiết bị, vật liệu xây dựng được treo vào cần cẩu hoặc chất lên các phương tiện vận tải thì được tính với hệ số vượt tải nêu ở trong bảng dùng cho các loại kết cấu, thiết bị và vật liệu đó.

6 Những công trình phụ trợ chuyên dùng - Các thiết bị máy móc và các dụng cụ

6.1  Cầu dùng cho cần cẩu đi lại

6.1.1  Những yêu cầu chung

Để đảm bảo an toàn cho việc thi công cầu chính, thì cầu tạm thường được bố trí hạ lưu cầu chính.

Khoảng cách giữa cầu chính và cầu tạm được quyết định căn cứ vào yêu cầu sử dụng cầu tạm, cũng như vào điều kiện địa hình, và phạm vi bố trí mặt bằng thi công.

Căn cứ vào thời hạn thi công công trình chính, có thể thiết kế cầu tạm ở một trong hai mức: cầu thấp thiết kế với mức nước thấp, tương ứng với lưu lượng nước mùa khô; cầu cao thiết kế với mức nước cao, tương ứng với lưu lượng nước mùa lũ.

Đối với cầu thấp, thường thiết kế để có thể tháo dỡ một phần, hoặc tháo dỡ toàn bộ kết cấu nhịp khi xuất hiện mức nước cao. Khẩu độ thoát nước của nó phải thỏa mãn lưu lượng nước trung bình trong mùa cạn và không nhỏ hơn bề rộng lòng sông.

Khi xây dựng cầu tạm trên những sông có thông thuyền và có bè mảng cây trôi, thì khoảng cách tĩnh giữa các trụ lấy như sau:

- Đối với sông có thông thuyền, lấy không nhỏ hơn bề rộng của tàu, thuyền cộng thêm 5 m từ mỗi bên thành tàu;

- Đối với sông có bè mảng cây trôi, thì lấy không nhỏ hơn 12 m, khi bè mảng, cây trôi dày đặc, và không nhỏ hơn 6 m khi bè mảng, cây trôi thưa thớt.

Tương tự, tĩnh không thông thuyền của cầu tạm quy định như sau:

- Đối với sông có thông thuyền, lấy không nhỏ hơn chiều cao của tàu, cộng thêm 1 m;

- Đối với sông có bè mảng, cây trôi, thì lấy không nhỏ hơn 1 m.

Khi lưu lượng nước nhỏ (≤ 3 m³/s), thì trong giai đoạn thi công, có thể thay cầu tạm bằng nền thấm. Trong trường hợp đó phải kiểm tra độ lắng đọng của bùn.

Cầu dùng cho cần cẩu lắp ráp kiểu chân dê đi lại và làm việc, thông thường thiết kế ở cao độ thấp với các trụ trên móng cọc, hoặc trên móng chồng nề kiểu lồng gỗ (nếu không có khả năng đóng cọc).

Cầu dùng cho cần cẩu, như những công trình đắt tiền khác chỉ sử dụng khi đã có những cơ sở luận chứng kinh tế kỹ thuật phù hợp.

Việc lựa chọn, quyết định cao độ đáy nhịp cầu phải phù hợp với những chỉ dẫn ở điều 4.2. Trong trường hợp đặc biệt cho phép cầu được ngập nước tạm thời, nhưng phải tuân theo những yêu cầu của 4.1.5 và những điều kiện trong thiết kế tổ chức thi công đã dự phòng trước tình trạng cầu phải ngừng làm việc khi bị ngập lũ.

Đường dùng cho cẩu đi lại trên cầu (như trên nền đắp) cần phải bố trí ngang bằng. Chỉ trong trường hợp cá biệt mới cho phép làm đường cẩu có độ dốc không quá 3‰.

Khi phải xây dựng đồng thời cầu dùng cho cẩu chân dê và cầu tạm phục vụ thi công, để tăng độ cứng của trụ và đến sử dụng cọc một cách hợp lý hơn, nên liên kết móng cọc dưới chân cứng của cẩu với móng cọc của cầu tạm thi công.

Trong phạm vi bãi sông, nếu đất nền có đủ khả năng chịu lực và chiều cao cầu không lớn thì nên thay cầu bằng nền đắp, đất dùng đến đắp nền phải là loại đất không trương nở. Việc thay thế này phải trên cơ sở luận chứng kinh tế kỹ thuật mà quyết định.

Chiều rộng của mặt nền đắp > 300 cm, ta luy nền đắp đất là 1 : 1,25. Chân ta luy nền đắp phải cách mép hố móng (loại hố móng không có gia cố) > 0,85 chiều sâu hố móng.

Độ dốc ngang của mặt nền đắp phải là 8%.

Trên cầu cần có lề đi rộng 0,75 m với lan can một phía theo đúng các yêu cầu được nêu trong điều 6.7.

Đường dùng cho cẩu đi lại trên cầu (cũng như trên nền đắp) phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

a) Việc chọn đường ray cho đường cẩu phụ thuộc vào độ lớn áp lực trục xe:

- Khi áp lực trục xe ≤ 22 T, dùng ray P43;

- Khi áp lực trục xe từ 23 T đến 25 T, dùng ray P50;

- Khi áp lực trục xe từ 26 T đến 28 T, dùng ray P65;

- Trường hợp khó khăn mà áp lực trục xe < 10 T có thể dùng ray P30.

Chiều rộng tấm ray không được nhỏ hơn khoảng cách giữa hai gờ bánh xe 10 mm. Được phép sử dụng ray cũ nhưng phải là loại ray lớn hơn quy định trên.

b) Ray phải được đặt trên bản đệm phẳng hoặc bản đệm vát rộng từ 150 mm đến 160 mm, dày từ 12mm đến 16 mm và dài từ 230 mm đến 380 mm. Nếu tải trọng bánh xe ≤ 15 T thì được phép đặt ray không cần bản đệm.

Cần dùng 3 đinh crămpông (hoặc tiapông) đến cố định ray và tà vẹt.

c) Cự ly tim tà vẹt phải là:

- 700 mm nếu áp lực trục xe là < 15 T;

- 600 mm nếu áp lực trục xe là 15 T đến 20 T;

500 mm nếu áp lực trục xe là > 20 T.

Tà vẹt dùng cho đường cẩu phải thỏa mãn các tiêu chuẩn hiện hành.

d) Tại các mối nối ray phải lắp đủ lập lách. Khi đặt đường trên những cầu có kết cấu nhịp bằng thép thì không cần đến khe hở ở mối nối.

e) Dùng hai bu lông móc đến liên kết tà vẹt vào kết cấu nhịp thép.

f) Lớp ba lát (trên nền đắp) cần có chiều dày phía dưới tà vẹt không nhỏ hơn 25 cm, có vai đường > 20 cm và có luy 1 : 2.

Cách đầu đường không dưới 1,5 m phải đặt công tắc hạn vị và cả thiết bị chắn. Thiết bị chắn đường phải được tính toán thiết kế sao cho chịu được lực xung kích của cẩu di chuyển động va đập vào.

6.1.2  Kết cấu nhịp

Kết cấu nhịp của cầu tạm phải thiết kế sao cho thật đơn giản, tháo lắp nhanh.

Trong điều kiện cho phép thì nên dùng các loại dầm Bailey, hoặc T - 66 của Trung Quốc, quân dụng H - 10 của Nhật, hay UYKM của Nga. Cũng có thể chế tạo kết cấu nhịp từ các loại thép hình (I, H...). Trong trường hợp này các mối nối, hệ giằng dọc, giằng ngang nên giải quyết liên kết bằng thi công bu lông thô. Ngoài ra có thể dùng dầm bó ray từ các ray cũ, tạo thành các bó dầm riêng biệt, loại 3 ray, 5 ray hoặc 7 ray v.v... và liên kết chúng thành hệ dầm bởi các bộ gông, kẹp bằng sắt góc.

6.1.3 Mố, trụ

Tùy thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất thủy văn nơi xây dựng mà các trụ đỡ của cầu tạm có thể đặt trên móng là cọc gỗ, cọc ray, cọc thép, cọc bê tông cốt thép, hay lồng đá hộc hoặc nề tà vẹt...

Độ dốc khi đắp đất nón mố cầu tạm có thể tham khảo Bảng 6.1.

Bảng 6.1 - Độ dốc khi đắp đất nón mố cầu tạm

6.1.4  Tính toán

Cầu dùng cho cẩu phải được kiểm toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất và trạng thái giới hạn thứ hai ở tổ hợp bất lực bất lợi. Bảng 6.2 giới thiệu các tổ hợp lực cần phải xét đến khi tính toán cầu dùng cho cẩu chân dê chạy trên đường ray. Còn Bảng 6.3 giới thiệu các tổ hợp lực cần phải xét đến khi tính toán trụ đỡ (giá đỡ) cẩu và cầu dùng cho cẩu lao lắp.

- Đối với cầu dùng cho cẩu chân dê phải thiết kế thành 2 cầu riêng cho chân cứng và cho chân mềm (chân cấu tạo khớp) với tải trọng theo hướng dọc và hướng ngang như sau (xem Hình 6.1).

+ Trọng lực bản thân của kết cấu nhịp G_n,

+ Trọng lượng bản thân trụ cầu G_t,

+ Áp lực gió tác dụng vào cầu W_n và W_t:

+ Tải trọng do cẩu chạy trên cầu: tải trọng thẳng đứng P; tải trọng nằm ngang theo hướng dọc cầu N; tải trọng nằm ngang theo hướng ngang của cầu Q.

- Các lực P, Q và N coi như đặt ở đỉnh ray đường cẩu. Các lực quán tính ở các bộ phận khác nhau của cẩu coi như đặt vào trọng tâm của bộ phận đó (xem Hình 6.2);

Hình 6.1 - Các sơ đồ đặt tải ở cầu dùng cho cần cẩu

a) Với kết cấu nhịp;

b) Với trụ theo hướng dọc cầu;

c) Với trụ theo hướng ngang cầu;

Hình 6.2 - Sơ đồ đặt tải đối với cẩu chân dê

a) Ở vùng chân cứng; b) Ở chân mềm.

Áp lực gió coi như đặt vào tâm của phần diện tích chắn gió tương ứng. Lực quán tính của vật cẩu, khi treo vật bằng dây mềm, đặt vào tâm của thanh treo gắn ở xe treo.

- Trị số P, N, Q phải xác định riêng biệt đối với chân cứng và chân mềm của cẩu có xét đến vị trí và đặc điểm truyền lực ngang vào chân cứng và chân mềm của loại cẩu chân dê.

+ Ở chân cứng;

+ Ở chân mềm: G_cc, G_cm, G_xn, G_bc, G_xt, G_h là trọng lượng chân cứng, chân mềm, xà ngang, bộ chạy, xe treo, vật cẩu.

W_xt, W_xn, W_cc, W_cm, W_h là lực gió theo hướng dọc tác dụng vào xe treo, xà ngang, chân cứng, chân mềm và vật cẩu.

W_xt, W_xn, W_cc, W_cm, W_h là lực gió theo hướng ngang tác dụng vào xe treo, xà ngang, chân cứng, chân mềm và vật cẩu.

H_xt, H_h, H_xn, H_cc, H_cm là lực quán tính khi hãm cẩu tác dụng vào xe treo, vật cẩu, xà ngang, chân cứng, chân mềm.

H’_xt, H’_h là lực quán tính khi hãm xe treo của vật cẩu.

Khi xác định các lực theo tổ hợp 4, 5, và 6 (xem Bảng 6.3) đối với các tải trọng ngắn hạn phải tính với hệ số tổ hợp 0,90.

Trong các tổ hợp lực 1 đến 9, đối với trọng lượng vật cẩu không cần tính đến hệ số động, còn đối với tổ hợp 10 thì phải tính cả hệ số động theo đúng chỉ dẫn ở điều 5.

- Khi kiểm toán ổn định của cẩu theo hướng gió hướng ngang, đến tìm lực ngang Q và lực thẳng đứng nhỏ nhất P tác dụng vào bộ chạy chân cứng (hay chân mềm) của cẩu phải đặt xe treo và vật cẩu tiêu chuẩn ở bên chân đối diện, còn chiều của các lực quán tính và lực gió phải là chiều có tác dụng làm giảm lực đứng cần tìm.

Trong những trường hợp cần thiết, nhằm kiểm tra khả năng chịu nhổ của các cọc, cũng phải theo những điều kiện quy định trên đây mà xác định lực nhỏ nhất trong chúng. Trong trường hợp, nếu cọc chịu lực kéo thì cấu tạo của liên kết giữa đầu cọc với bệ phải đảm bảo chịu được lực kéo đó.

- Tải trọng lớn nhất trong những tải trọng tác dụng dọc cầu, được tính theo Bảng 6.2, sẽ được phân phối đều cho tất cả các trụ trong phạm vi 50 m chiều dài cầu. Do đó cần phải có những biện pháp cấu tạo nhằm đảm bảo truyền được lực dọc từ trường cầu xuống trụ. Nếu không có gối cầu thì kết cấu nhịp gối lên trụ phải thông qua thanh dầm gối (thanh lót dưới). (Xem tiếp Bảng 6.3).

Bảng 6.2 - Các tổ hợp lực cần phải xét đến khi tính toán cầu dùng cho cẩu chân dê chạy trên đường ray

- Các tải trọng nằm ngang và thẳng đứng tác dụng vào mỗi bộ chạy xem như được phân bố đều toàn bộ các bánh xe của bộ chạy đó.

- Trị số nằm ngang theo hướng ngang cầu tác dụng vào trụ cầu lấy tỷ trọng thẳng đứng tác dụng lên trụ đó, tức là cùng được xác định theo một đường ảnh hưởng.

- Độ võng lớn nhất do hoạt tải gây ra của nhịp cầu dùng loại cẩu chạy trên đường ray không được vượt quá 1/1600 chiều dài nhịp đối với cẩu có sức nâng ≤ 50 T và 1/750 chiều dài nhịp đối với cầu có sức nâng lớn hơn.

- Đối với kết cấu nhịp của cầu dùng cho cẩu, sức chịu tính toán phải giảm đi bằng cách chia cho hệ số 1,05.

Bảng 6.3 - Các tổ hợp lực cần phải xét đến khi tính toán trụ đỡ (giá đỡ) cẩu và cầu dùng cho cẩu lao lắp

GHI CHÚ: Cường độ áp lực gió ở tổ hợp tải trọng 3 và được tính với V = 13 m/s còn tổ hợp 5 tính theo Bảng 5.7.

6.2  Cầu tạm thi công

Cầu tạm thi công dùng cho các phương tiện vận chuyển, các máy móc xây dựng và máy nâng hàng đi lại và làm việc.

6.2.1  Những yêu cầu chung

Nên đặt trên đường thẳng, có độ dốc dọc không nên vượt quá 5‰. Nên bố trí hạ lưu của cầu chính đang được xây dựng.

Nếu dùng cho một làn xe phải có chiều rộng (khoảng cách giữa các dầm chắn bánh xe) không nhỏ hơn 3,8 m. Chỗ tiếp giáp cầu thi công với đường làm theo kiểu đường dốc hoặc tấm kê đỡ lối vào.

Phần xe chạy của cầu thi công nên đặt băng lăn trên các gỗ ngang hoặc tà vẹt. Gỗ ngang được chế tạo từ gỗ tròn xẻ 2 mặt với bề rộng mỗi mặt không nhỏ hơn 1/3 đường kính cây gỗ. Cự ly đặt gỗ ngang là từ 0,5 m đến 0,7 m.

Ván ngang được nẹp giữ bằng gờ chắn bánh cao 15 cm, bắt giữ bằng bu lông đường kính 12 mm, cứ 1 m bố trí 01 bu lông. Ván lát một bánh xe làm bằng ván dày từ 4 cm đến 5 cm, cứ 1,5 m lại dùng đinh đóng ván vào gỗ ngang, đinh có đường kính 4 mm dài 100 mm. Cự ly bên trong giữa các vệt bánh xe không lớn hơn 0,8 m. Khoảng hở giữa hai vệt bánh xe nên dùng các tấm lát kín hoặc bố trí gỗ gờ chắn bánh phía trong.

Có thể thay ván lát vệt bánh xe bằng một lớp sỏi (dăm) dày 10 cm, rải trên mặt lát kín bởi các gỗ ngang (loại cầu này thích hợp cho xe xích đi lại).

Nếu cầu tạm được thiết kế dùng cho cả người đi bộ, thì tùy thuộc vào lưu lượng người qua lại ít hay nhiều mà có thể bố trí lề bộ hành ở một bên hay ở cả hai bên với bề rộng không nhỏ hơn 0,75 m và phải có lan can bảo hiểm.

Trên cầu tạm cũng có thể xét bố trí các đường ống dẫn hơi, dẫn nước... chạy dọc theo cầu để phục vụ thi công cầu chính.

Trong cấu tạo của cầu thi công dùng cho loại cầu tự hành kiểu có cần vươn, khi cần thiết phải lập dự phòng trước các cơ cấu để đặt các chân chống chìa ra của cẩu ở những chỗ mà sơ đồ công nghệ lắp ráp đã ấn định.

Kết cấu nhịp của cầu tạm thi công nên bằng kim loại dạng dầm giản đơn, tốt nhất là dùng loại dầm luân chuyển được.

Trụ cầu tạm thi công nên làm theo dạng trụ móng cọc có kết cấu phần trên bằng cấu kiện vạn năng. Còn nếu không có khả năng đóng cọc thì dùng kiểu lồng gỗ. Trường hợp đặc biệt cho phép làm trụ chồng nề.

Kết cấu nhịp của cầu tạm thi công được phép đặt trên xà mũ bằng gỗ hoặc đặt trên các đỉnh của kết cấu vạn năng.

Kết cấu nhịp phải được cố định vào xà mũ gỗ bằng các đinh vấu ở đầu mỗi nhịp, hoặc cố định vào xà mũ thép bằng bu lông xuyên qua lỗ hình ô van để kết cấu nhịp có thể chuyển vị do nhiệt độ.

6.2.2  Tính toán

Để đảm bảo độ ổn định tổng thể của dầm trong trường hợp cần thiết theo tính toán phải đặt các “liên kết cứng” chống chuyển vị ngang của mạ chịu nén. Các nứt bất biến hình của dàn liên kết dọc, các liên kết ngang chống chuyển vị xoay của tiết diện dầm, các đĩa cứng của mặt cầu được coi là các “liên kết cứng”. Khi ấy không xét dầm đó chịu xoắn.

Các thanh giằng giữa các mạ chịu nén được coi là hệ giằng cứng chỉ trong trường hợp nếu chúng là những thanh của hệ giằng dọc và giằng ngang bất biến hình. Đối với dầm cao hơn 50 cm, không được coi ván gỗ lát mặt dọc và ngang là các “liên kết cứng”. Được phép coi các chỗ bắt bu lông bó dầm l có gỗ đệm đặt theo toàn bộ chiều cao bụng dầm là “liên kết cứng”.

- Cầu tạm thi công phải được tính toán theo hoạt tải thực tế tác dụng trên nó. Có hệ số xung kích 1,05 đối với các dầm chủ kim loại của kết cấu nhịp (xe chạy với tốc độ hạn chế ≤ 10 km/h).

- Các tổ hợp tải trọng dùng trong tính toán các cầu tạm thi công ghi trong Bảng 6.4.

- Độ võng của kết cấu nhịp cầu tạm thi công không hạn chế.

Bảng 6.4 - Các tổ hợp tải trọng dùng trong tính toán các cầu tạm thi công

GHI CHÚ:

1) Có thể không tính lực hãm nếu hạn chế tốc độ xe chạy ≤ 5 km/h.

2) Khi xác định tải trọng tác dụng lên bánh xe hoặc lên chân chống chìa ra của cần cẩu, phải để cần ở vị trí bất lợi nhất trong 2 cách (vươn xa nhất với tải trọng nhẹ nhất và vươn gần nhất với tải trọng lớn nhất).

Nếu kết cấu nhịp gối lên xà đệm và xà mũ thì được phép coi lực hãm được phân bố đều cho 2 trụ.

6.2.3  Đối với cầu tạm dùng cho thiết bị thi công bánh sắt

Đối với cầu tạm đường sắt để chạy đầu máy, toa xe, xe goòng... thì trên dầm chủ phải đặt gỗ ngang (tà vẹt) có chiều dài không nhỏ hơn 3 m, với khoảng cách tĩnh giữa chúng không lớn hơn 25 cm. Trên mặt cầu phải lát ván dọc dày từ 3 cm đến 5 cm, và nếu cầu có chiều dài > 5 m thì ngoài ray chính phải đặt ray hộ luân, gỗ gờ. Tĩnh cự giữa ray chính với ray hộ luân và gỗ gờ lấy theo quy định trong Quy trình thiết kế đường sắt.

Cầu tạm đường sắt dùng cho cả người đi lại, thì cũng phải bố trí lề bộ hành. Nếu cầu ngắn, lưu lượng người qua lại không lớn, thì có thể giải quyết mặt cầu đi chung. Trong trường hợp đó phải lát ván như sau:

Đối với cầu đặt ray khổ tiêu chuẩn (1 435 mm) thì ở bên trong khổ ray đặt 3 tấm, bên ngoài đặt 4 tấm mỗi bên;

Đối với cầu đặt ray khổ hẹp (1 000 mm) thì bên trong khổ ray đặt 2 tấm, bên ngoài đặt 3 tấm mỗi bên.

Hình 6.3 - Sơ đồ cầu tạm chạy đầu máy goòng 90CV kéo xe chở bê tông phục vụ thi công các trụ cầu chính Thăng Long

1. Dầm I.560 (thép hợp kim thấp); 2. Gỗ ngang 22x22x420 cm; 3. Ray chính P43; 4. Ray hộ luân P38; 5. Ván lát dày 4 cm; 6. Lề bộ hành; 7. Cột lan can bằng gỗ; 8. Gỗ gờ 10 cm x 15 cm; 9. Đường ống dẫn hơi, dẫn nước; 10. Trụ tạm; 11. Mố

6.3  Bến tạm

Bến tạm được xây dựng để chuyển tải các khối hàng lớn, các kết cấu lớn và chờ người trong thời gian thi công cầu. Có thể làm bến bằng các lồng gỗ trên móng cọc, rọ đá hay bằng hệ nổi.

Khi lựa chọn dạng kết cấu của bến phải căn cứ vào các điều kiện địa chất, thủy văn, năng lực cẩu của cần cẩu sử dụng mà quyết định.

6.3.1  Những yêu cầu chung

Bến tạm nên xây dựng ở khu vực hạ lưu của công trình chính đang thi công, và phải đảm bảo các điều kiện sau;

- Khoảng không gian tự do của khu nước trước bến đủ rộng, với chiều dài về mỗi phía không nhỏ hơn 2 lần chiều dài của phương tiện nổi (tàu, thuyền, ca nô, sà lan) lớn nhất hoạt động ra vào bến.

- Bố trí đường ra vào bến thuận tiện, bố trí thiết bị cấp cứu và phòng hỏa.

- Trong thiết kế tổ chức thi công phải quyết định mực nước thông thuyền tính toán có xét đến đặc điểm chạy tàu thuyền đã được quy hoạch. Thông thường chọn mực nước thông thuyền tính toán tương ứng với giữa các cơn lũ mùa khô. Khi vận chuyển hàng theo mùa từ một hướng (trong mùa lũ) thì lấy cao độ mực nước lũ tần suất 50% làm mực nước thông thuyền tính toán.

6.3.1.1  Cao độ mặt bến

Cao độ mặt bên trên của bến phải được xác định theo chiều cao của các phương tiện nổi cập bến. Chênh cao giữa mặt boong của tàu chở người và mặt bến thông thường không lớn hơn ± 0,75 m.

Trong trường hợp các phương tiện nổi cập bến có chiều cao khác nhau thì nên xây dựng bến có mặt sàn ở các cao độ tương ứng với cao độ mặt boong của các phương tiện nổi đó, hoặc phải trang bị thang hay cầu ván lên xuống ở bến.

6.3.1.2  Chiều sâu của khu nước trước bến

Chiều sâu nước trước bến được xác định trên cơ sở mớn nước lớn nhất của tàu thuyền cập bến, có kể đến chiều sâu nước dự trữ, quy định đối với giao thông đường thủy là 0,2 m, chiều sâu dự trữ do bùn lắng đọng là 0,3 m, và phải tính cả chiều sâu dự trữ dồn đuổi nước khi chân vịt của tàu hoạt động.

Ngoài ra đối với những sông có điều tiết dòng chảy, thì phải tính đến sự dao động mực nước ngày đêm và theo mùa.

6.3.1.3  Thiết bị neo buộc và chống va

Phao làm bến nổi phải được định vị tối thiểu bằng 4 neo thả xuống nước, hoặc phải được neo buộc vào các bệ neo đặt trên bờ. Trên bến cũng phải làm các cột bích để neo buộc tạm thời các phương tiện nổi khi chúng cập bến.

Đối với bến nổi, thì kết cấu chống va có thể làm theo kiểu treo vào thành phao những lớp xe ô tô cũ. Còn đối với cầu tàu xây dựng trên móng cọc, thì làm kết cấu chống va bằng gỗ tấm dày ≥ 12 cm ốp vào phần bên trên của cọc.

Ngoài ra, phần mặt đường xe chạy trên bến cũng cần phải có kết cấu chắn bánh, cao từ 15 cm đến 20 cm, có dây xích và lan can bảo hiểm cao tối thiểu 1,1 m.

6.3.1.4  Đường nối bến vào bờ

Đường nối bến vào bờ phải có độ dốc không lớn hơn 10%.

Dốc cầu thang từ bến lên bờ phải không lớn hơn 1 : 3 và cũng phải có lan can bảo hiểm ở 2 bên thành.

Cầu quá độ của bến nổi phải được liên kết khớp ở một đầu với phao (sà lan) của bến, còn đầu kia tựa tự do trên mố ở trên bờ.

6.3.2  Tính toán

- Kết cấu của bến được tính toán chịu tác dụng của các tải trọng sau đây:

+ Trọng lượng bản thân kết cấu bến;

+ Lực va của tàu, thuyền khi cập bến;

+ Áp lực thủy động và áp lực gió, tác dụng vào tàu, thuyền đã được neo buộc;

+ Trọng lượng của người; dụng cụ và thiết bị nhỏ (lấy với cường độ bằng 400 kG/m²);

+ Trọng lượng của hàng hóa xếp trên bến;

+ Tải trọng phát sinh do các máy nâng - chuyển hoạt động trên bến (gồm tải trọng thẳng đứng và tải trọng nằm ngang).

- Tải trọng do tác dụng của tàu thuyền khi cập bến coi như đặt ở cao độ va chạm của tàu, thuyền với kết cấu chống va. Tải trọng do neo buộc thì căn cứ vào vị trí thực tế của các thiết bị neo buộc.

- Khi tiến hành tính toán móng cọc của công trình bến tàu phải được xét tới các vấn đề được giới thiệu ở điều 10. Xác định tải trọng do áp lực ngang của đất gây ra, ở bến nằm trên bờ phải xét tới các vấn đề được giới thiệu trong Phụ lục D.

- Nếu là bến nổi thì phải tính toán độ nổi và kiểm tra độ ổn định của phao, sà lan.

6.4  Triền tàu

Triền tàu được xây dựng để hạ thủy lồng gỗ, giếng chìm, sà lan, v.v... nền làm bằng dầm thép, dầm bê tông cốt thép hoặc dầm gỗ gối trên nền đá (bỏ đá toàn bộ, hoặc từng phần) hoặc trên móng cọc. Mặt trên dầm thép đồng thời còn dùng làm đường trượt hoặc đường cho xe lửa). Còn đối với dầm gỗ và dầm bê tông cốt thép thì mặt trên cần phải đặt thiết bị trượt chuyên dùng (xem Hình 6.4).

6.4.1  Những yêu cầu chung:

- Chỉ nên xây dựng triền tàu dùng móng đá để ở những khu vực mà đáy có độ dốc trong phạm vi từ 1/4 đến 1/7 và đất nền là loại sét hoặc cát pha sỏi, cát hạt thô, cát hạt trung.

- Khi đáy dựng đứng hoặc khi đất nền là loại cát bột, bùn, cát chảy thì nên đặt dầm triền tàu trên móng cọc.

- Chiều dài phần triền tàu trên mặt nước được xác định từ điều kiện chế tạo và điều kiện bố trí kết cấu hạ thủy. Chiều dài phần triền tàu ngập nước được xác định từ điều kiện phải di chuyển kết cấu trên toàn bộ các điểm đỡ lúc đó nó nổi hoàn toàn trong nước.

- Độ dốc của triều tàu nên cố gắng bố trí song song với mái dốc của bờ sông, góc nghiêng lớn nhất của triều tàu phải đảm bảo ổn định chống lật quanh thành phía trước (biên) của kết cấu được hạ thủy.

- Chỗ nối tiếp giữa phần trên với phần dưới của đường triều tàu phải bố trí chi tiết dầm bằng ray uốn cong theo bán kính không nhỏ hơn 1 m.

Hình 6.4 - Sơ đồ tính toán chiều dài phần dốc của triền tàu

1. Tấm chắn sóng: 2. Dầm dọc; 3. Cọc neo; h: Độ chìm tương ứng với vị trí của vật khi nổi

Đá dùng để bỏ dưới dầm trượt phải dùng đá dăm, có kích thước hạt nhỏ hơn d = 3V², cm; trong đó V là vận tốc nước, m/s. Lớp dưới đổ đá hạt to, lớp trên phủ bằng đá hạt nhỏ hơn.

Mép của nền đá phải cách mép ngoài của dầm trượt 0,5 m. Mặt bên của nền đá có taluy 1 : 1.

- Với đáy sông dốc đứng mà dầm dọc của triền tàu lại đặt trên móng kiểu bỏ đá thì nên dùng dầm dọc có kết cấu kiểu tam giác với mạ dưới nằm theo đáy sông, còn mạ trên thì nằm theo một mặt nghiêng được xác định theo điều kiện hạ thủy kết cấu, hoặc có thể làm giá trượt có dạng tam giác (với mặt lát bên trên ngang bằng). Phần trên (trên mặt nước) của triền tàu có thể nằm ngang, hoặc có độ dốc. Độ dốc của phần trên này không được lớn hơn trị số tương ứng 50% hệ số ma sát.

- Khi đáy sông dựng đứng, hoặc khi đất nền là loại cát bột, bùn, cát chảy thì nên đặt dầm trượt của triền tàu trên móng cọc. Những cọc này nên nối với nhau thành từng cặp nhờ những xà mũ bằng thép chữ I bố trí song song với mép nước để đỡ dầm trượt.

- Nếu dầm trượt chế tạo bằng thép, thì mặt bên của nó đồng thời là đường trượt, để hạ thủy kết cấu và phương tiện nổi. Trường hợp dùng dầm trượt bằng gỗ hay bê tông cốt thép thì ở mặt trên của chúng phải đặt các thiết bị trượt chuyên dụng (ví dụ dùng tấm trượt bằng polime).

- Dầm trượt phải được cố định vào hệ cọc neo ở trong bờ. Kết cấu của dầm trượt phải đảm bảo độ ổn định chống lật. Với những dầm trượt cao và hẹp, thì giữa chúng phải có hệ liên kết ngang.

6.4.2  Tính toán

- Khi tính toán chiều dài phần ngập nước của triền tàu, thì trọng lượng của kết cấu hạ thủy trên triền tàu phải lấy hệ số vượt tải > 1,0 và dự phòng khoảng hở giữa đáy kết cấu hạ thủy và dầm trượt của triền tàu là 0,2 m (xem Hình 6.4).

- Đối với triền tàu dùng móng cọc, thì tiết diện cọc và chiều sâu đóng cọc được xác định bằng tính toán chỉ với tác dụng của lực thẳng đứng, còn lực xiên trong dầm trượt thì coi như do cọc neo tiếp thu toàn bộ. Nó phải nằm cao hơn đường mép nước và được liên kết vào đầu phía trên của dầm trượt.

- Khi tính toán ổn định vị trí của dầm trượt trong trường hợp nó được đặt trên nền đổ đá, thì được phép giả định đầu phía ngoài của dầm trượt bị lún xuống 0,5 m so với vị trí thiết kế. Khi tính toán độ ổn định, cần xét đến lực đẩy nổi của nước và các lực kéo (hoặc hãm).

- Khi dầm trượt tựa trên đống đá đổ có chiều dày không nhỏ hơn 20 cm, và trọng lượng của kết cấu hạ thủy ≤ 100 T, thì tiết diện của dầm trượt có thể được quyết định theo cấu tạo, nhưng không ít hơn 4 thanh tiết diện 20 cm x 20 cm khi là dầm trượt bằng gỗ, và không ít hơn 2 I.240 khi là dầm trượt bằng thép. Nếu trọng lượng của kết cấu hạ thủy < 50 T thì có thể làm dầm trượt bằng ray đơn loại P43 đặt trên những thanh tà vẹt ngắn với bước thanh là 0,5 m.

Khi trọng lượng của kết cấu hạ thủy lớn (> 100 T), thì tiết diện của dầm trượt được xác định bằng tính toán, như dầm trên nền đàn hồi. Khi đó, dầm trượt được tính toán với tải trọng do trọng lượng của kết cấu hạ thủy (có kể đến lực đẩy nổi của nước) phân bố trên 3 điểm tựa.

Trường hợp dầm trượt tựa trên nền cọc, thì nó được tính toán như dầm giản đơn.

6.4.3  Phương pháp hạ thủy

Để di chuyển kết cấu hạ thủy trên dầm trượt có thể dùng tời kéo, hoặc dùng kích đẩy. Nếu độ dốc của đường trượt lớn thì cần phải đặt tời hãm.

Công suất của tời kéo (hoặc của kích) được chọn từ tính toán lực ma sát và lực thủy động với lưu tốc 0,1 m/min.

6.5  Kết cấu chống va trôi

Phía trước các trụ cầu tạm ở những sông có vật va trôi trong mùa lũ nếu xét cần thì phải xây dựng kết cấu chống va trôi. Kết cấu này đặt cách trụ từ 2,5 m đến 3 m và có thể tham khảo theo cấu tạo sau đây:

- Kết cấu chống va trôi bao gồm 2 dãy cọc đường kính từ 26 cm đến 30 cm, hai dãy cọc này tạo với nhau thành một góc và được nối liền với nhau bằng các cùm và phải được ốp bằng 2 lớp ván dày 5 cm.

- Mặt kết cấu chống va phía trụ cầu không cần ốp mặt.

- Dọc mép phía trước của kết cấu chống va trôi (hướng cản dòng chảy) phải gắn một thanh ray thẳng đứng. Bên trong kết cấu bỏ đầy đá hộc. Chiều cao của kết cấu chống va phải trên mức nước thi công > 0,5 m (xem trong 4.2.3).

6.6  Neo trong đất

Hố neo dùng để neo các vật, thường nó có công dụng để giữ các dây chằng, dây kéo, puli chuyển hướng, cáp neo và kéo trong đất.

6.6.1  Phân loại neo

6.6.1.1  Neo cọc (còn gọi là cọc neo)

Ưu điểm của hố thế này là thi công đơn giản, dùng được ở những nơi có nhiều nước ngầm, không đào được neo (xem Hình 6.5).

Tùy theo tình hình chịu lực, mà hố thế cọc có thể dùng 1 đến 2, hoặc 3 đến 4 cọc đóng xuống đất, và chúng được liên kết với nhau thành một cụm cọc.

Các cọc phải đóng nghiêng về phía sau với một góc độ nhất định để tăng khả năng chịu lực ngang của neo.

6.6.1.2  Neo đứng

Về cơ bản, neo đứng (Hình 6.6) giống neo cọc, nhưng cọc chỉ đặt vào hố neo chứ không phải đóng.

Ưu điểm của hố neo đứng là thi công đơn giản, tháo dỡ dễ dàng và chịu lực tốt hơn neo cọc.

Khi thi công neo đứng nên chú ý để đầu cọc (gỗ đứng) nhô khỏi mặt đất từ 0,6 m đến 1,0 m, và dây chằng (hoặc hãm) nên buộc vào cọc ở vị trí sát mặt đất. Đất đắp hố neo nên dùng đất không thấm nước (đất sét) và lèn chặt để không cho nước ngấm vào hố neo làm giảm khả năng chịu lực của nó. Để tăng khả năng chịu lực của neo, thì phía sau neo nên đặt thanh chống ngang (gỗ chèn sau).

6.6.1.3  Neo nằm

Ưu điểm của neo nằm (Hình 6.7) là chịu lực tốt (có thể chịu được đến 50 T). Thường thường đối với neo chịu lực lớn, thì có thể dùng 2 điểm buộc cáp.

Neo nằm cũng phải đắp đất và lèn chặt như đối với neo đứng. Nếu dùng tà vẹt chèn, thì nên dùng gỗ nêm ở khoảng chống giữa tà vẹt và vách neo.

Hình 6.7 - Neo nằm

1. Bó gỗ nằm; 2. Dây chằng; 3. Đất chèn

6.6.2  Tính toán neo

6.6.2.1  Tính toán neo cọc

Sơ đồ tính toán neo cọc xem trên Hình 6.8.

Gọi N là lực kéo ở dây chằng, thì:

- Phân lực nằm ngang N₁ = Ncosα.

- Lực nhổ N₂ = Nsinα.

Kiểm tra cường độ chịu nén của đất theo công thức:

trong đó:

F là diện tích tiếp xúc của cọc neo với đất, dọc theo chiều dài thân cọc;

α là góc hợp thành giữ thành dây chằng và mặt phẳng, nằm ngang;

[σ] là ứng suất chịu nén cho phép của đất.

Kiểm toán khả năng chịu nhổ của cọc thế theo công thức:

trong đó:

N₁ là phân lực nằm ngang của lực kéo dây chằng;

N₂ là phân lực thẳng đứng của lực kéo dây chằng;

f là hệ số ma sát giữa gỗ (cọc neo) và đất;

1,5 là hệ số an toàn.

Ứng suất nén cho phép của đất [σ], tham khảo Bảng 6.5.

Bảng 6.5 - Ứng suất cho phép của đất

Kích thước của neo cọc có thể tham khảo Bảng 6.6.

Bảng 6.6 - Kích thước hố neo cọc

6.6.2.2  Tính toán neo đứng

Sơ đồ tính toán neo đứng xem Hình 6.8.

Hình 6.8: Sơ đồ tính neo đứng

Coi cọc neo là dầm đơn giản với 2 gối tựa là O₁ và O₂.

Từ điều kiện cằn bằng mômen đối với điểm O₂ và O₁ ta có:

Công thức kiểm toán khả năng chịu nhổ của cọc neo:

Trong công thức trên đã xét đến hệ số ma sát giữa gỗ và gỗ bằng 0,4.

Kiểm toán sức chịu của đất cũng tương tự như đối với neo cọc:

trong đó:

P₁, P₂ Tương ứng là phản lực tại gối tựa O₁ và O₂;

h₁, l₁ là chiều cao và chiều dài của lớp gỗ chèn phía trước cọc neo;

h₂, l₂ là chiều cao và chiều dài của lớp gỗ chèn phía sau cọc neo;

0,3 là hệ số an toàn;

[σ]_d là cường độ tính toán của đất (ứng suất chịu nén cho phép của đất). Kích thước của hố thế đứng có thể tham khảo Bảng 6.7 và Bảng 6.8.

Bàng 6.7. Kích thước của hố neo đứng bằng gỗ tròn

Bảng 6.8. Kích thước neo đứng dùng tà vẹt

Quy cách tà vẹt: 16 x 22 x 250 cm.

6.6.2.3  Tính toán neo nằm

Sơ đồ tính toán neo nằm xem Hình 6.7.

Công thức kiểm toán khả năng chịu nhổ:

trong đó:

T là lực ma sát phát sinh giữa đất và gỗ neo;

N₂ là phản lực thẳng đứng của lực kéo dây chằng;

b là bề rộng phía trên của hố neo;

b₁ là đường kính gỗ neo;

H là chiều cao gỗ neo;

l là chiều dài hố neo;

γ là dung trọng của đất (lấy γ = 16, T/m³);

3 là hệ số an toàn.

6.7  Đà giáo thi công, giá treo, giá đỡ, sàn công tác

Đà giáo thi công, giá treo, giá đỡ, sàn công tác... là những kết cấu dùng cho người làm việc trên cao trong quá trình thi công công trình chính.

6.7.1  Những yêu cầu chung

Yêu cầu cơ bản được đặt ra khi thiết kế đà giáo thi công, giá treo, giá đỡ, sàn công tác, như sau:

- Kết cấu đơn giản, phù hợp với khả năng chế tạo của đơn vị thi công.

- Dễ vận chuyển, an toàn khi lắp ráp, sử dụng và tháo dỡ.

- Số chủng loại ít nhất, mà số lần chu chuyển lại nhiều nhất.

6.7.2  Những yêu cầu về cấu tạo các bộ phận

6.7.2.1  Mặt sàn công tác

- Chiều rộng lát mặt không nhỏ hơn 1 m. Đối với sàn của giá treo và sàn cho công nhân đi lại, thì chiều rộng lát ván không nhỏ hơn 0,6 m.

- Ván lát mặt sàn công tác của mọi loại đà giáo đều phải ghép khít, không có khe hở để tránh cho bulông, lói, hay dụng cụ rơi xuống dưới. Đồng thời các tấm ván phải được cố định các thanh nẹp, thanh đỡ bằng bắt bulông hoặc đóng đinh.

- Mối nối của các tấm lát phải thực hiện theo kiểu nối chồng. Đầu của các bộ phận nối được kê đỡ, và tấm nối, phủ qua điểm kê đỡ về mỗi phía không nhỏ hơn 20 cm.

- Khe hở giữa mặt vát lát và kết cấu lắp ráp không lớn hơn 10 cm.

- Trường hợp mặt sàn công tác lát bằng thép tấm, thì tấm thành phải có chiều cao không nhỏ hơn 10 cm; còn với mặt sàn công tác lát bằng gỗ, thì tấm thành phải cao không nhỏ hơn 15 cm.

- Nếu không có khả năng bố trí ván thành, hoặc việc bố trí ván thành là không thuận tiện, thì khe hở giữa mặt ván lát của đà giáo và kết cấu lắp ráp phải được bịt kín bằng các tấm ván.

6.7.2.2  Lan can, tay vịn

Đối với mặt sàn của đà giáo treo phải bố trí lan can ở phía ngoài và ở 2 đầu; với tay vịn đặt cao hơn mặt sàn tối thiểu 1 m, còn với mặt sàn của giá treo và mặt sàn công tác thì phải bố trí lan can bảo vệ ở cả 4 phía với chiều cao không nhỏ hơn 1,2 m.

6.7.2.3  Thang và cầu ván

Thang treo và thang tựa đều phải có bề rộng không nhỏ hơn 40 cm và bước của bậc thang không lớn hơn 35 cm.

- Đối với thang tựa, có thể chế tạo từng đoạn riêng biệt với chiều dài ≤ 5 m. Tổng chiều dài (chiều cao) của nó phải đảm bảo cho công nhân có thể làm việc được khi đứng trên bậc thang cách đầu trên của nó không nhỏ hơn 1 m.

Thang tựa để leo lên các dàn giáo cao phải có tay vịn và đầu trên của nó phải được cố định để tránh dịch chuyển ngang. Góc nghiêng đặt thang không lớn hơn 60°.

Đối với thang tựa bằng gỗ, thì các bậc của nó phải được đặt vào rãnh khác ở thanh cái (dầm dọc) của thang, và cứ cách không lớn hơn 2 m lại dùng bu lông giằng để giữ ổn định cho dầm dọc của thang.

Chân của thang tựa phải có chi tiết đỡ theo kiểu chốt thép nhọn, hoặc đầu bọc cao su và những kết cấu chống trượt khác tùy theo tình trạng và loại vật liệu của mặt tựa.

- Đối với thang treo bằng thép dùng cho việc lắp ráp, thì nó phải được liên kết chắc chắn vào kết cấu lắp ráp. Khi chiều cao thang > 5 m thì phải cấu tạo các vòng bảo hiểm hình cung bằng thép tròn Φ6 mm, đồng thời phải bố trí các chi tiết đỡ, tựa để đảm bảo khoảng cách giữa dầm dọc thang và kết cấu lắp ráp không nhỏ hơn 15 cm.

- Đối với cầu ván bắc giữa các tầng đà giáo phải đảm bảo độ dốc không lớn hơn 1 : 3 và hai bên thành phải có lan can phòng hộ.

6.7.3  Tính toán

6.7.3.1  Tải trọng

Tải trọng dùng để tính toán đà giáo thi công, giá treo, giá đỡ, sàn công tác bao gồm:

- Trọng lượng bản thân của những kết cấu đó;

- Hoạt tải do trọng lượng của các thiết bị, thi công (nếu có);

- Hoạt tải do người, dụng cụ và các thiết bị nhỏ;

- Tải trọng gió (chỉ tính đối với kết cấu đứng riêng biệt).

6.7.3.2  Nội dung tính toán

Khi thiết kế đà giáo thi công, giá treo, giá đỡ, sàn công tác, thang thi công... phải tính toán các vấn đề sau:

- Độ bền và ổn định vị trí của kết cấu;

- Độ bền của những bộ phận để treo hay cố định những kết cấu trên;

- Kiểm tra độ bền của các bộ phận kết cấu thuộc công trình trực tiếp nhân tải trọng từ những kết cấu đó truyền vào.

- Kiểm tra sự chòng chành, dao động của mặt sàn đà giáo bằng cách tính độ võng của các tấm ván do lực tập trung 60 KG tác dụng. Trị số độ võng này không lớn hơn 0,25 cm. Nếu bề rộng tấm ván < 15 cm, thì tải trọng trên sẽ được phân bố cho 2 tấm.

6.7.3.3  Một số quy định khi thiết kế

- Trị số ứng lực tính toán trong cáp treo đà giáo và giá treo không được vượt quá trị số ứng lực kéo đứt của nó chia cho hệ số an toàn theo vật liệu là 1,6 và hệ số tin cậy là k_H = 5.

Các bộ phận chịu lực khác của đà giáo treo phải tính với hệ số tin cậy k_H = 1,3.

Khi thiết kế các kết cấu được giữ bằng lực ma sát, thì trị số lực giữ phải xác định với hệ số tin cậy k_H = 2.

- Dây để treo đà giáo, thang... phải dùng cáp mềm có Φ_thép không nhỏ hơn 7 mm. Nếu dùng thép tròn, thì Φ_thép không nhỏ hơn 10 mm.

- Trong bản vẽ thi công các kết cấu đà giáo, giá treo, giá đỡ, sàn công tác, thang... phải ghi rõ trị số tải trọng tiêu chuẩn dùng trong tính toán.

7  Các công trình phụ tạm để thi công nền móng

7.1  Vòng vay hố móng

Khi xác định kiểu vòng vây hố móng phải căn cứ vào cấu tạo của móng, các điều kiện địa chất thủy văn, biện pháp thi công, thời hạn thi công và đảm bảo an toàn thi công.

Với các điều kiện đó, cấu tạo của vòng vây phải đảm bảo:

- Khả năng thấm nước của vòng vây là nhỏ nhất.

- Độ bền, độ cứng và không biến hình của vòng vây dưới tác động của các tải trọng động và tĩnh phát sinh trong quá trình thi công (như áp lực nước, áp lực đất, áp lực của vữa bê tông, lực sóng, trọng lượng của các thiết bị v.v...).

- Khối lượng công việc phải làm đến tăng cường ghép chặt vòng vây, phải tiến hành trong quá trình đào hố móng và xây móng là ít nhất.

- Độ ổn định của những công trình ở gần đó.

7.2  Vòng vây đất (Đê quai)

7.2.1  Phân loại vòng vây đất và phạm vi áp dụng

Các loại vây đất thường được áp dụng trong xây dựng hố móng là vây đắp đất, vây bao tải đất và vây hỗn hợp (đất và cọc ván gỗ). Đặc điểm cấu tạo và phạm vi áp dụng các loại vây trên nêu trong Bảng 7.1.

Bảng 7.1. Đặc điểm cấu tạo và phạm vi áp dụng của các loại vây đất

CHÚ THÍCH:

1) Cao độ đỉnh của tất cả các loại vòng vây đều phải lấy cao hơn mực nước thi công tối thiểu là 0,7 m.

2) Khoảng cách từ chân vòng vây đến mép hố móng lấy không nhỏ hơn 1 m.

Sơ đồ cấu tạo của các loại vây đất xem Hình 7.1, 7.2, 7.3 và 7.4.

7.2.2  Yêu cầu khi thi công

1. Trước khi thi công, tại địa điểm bố trí vòng vây theo thiết kế phải dọn dẹp lòng sông cho sạch cây trôi, đá tảng và các chướng ngại khác có thể làm giảm khả năng chống thấm nước của vòng vây và tính đến khả năng thu hẹp dòng chảy. Trong thiết kế phải hướng dẫn cụ thể về công tác dọn dẹp này và có biện pháp bảo vệ ta luy vòng vây (chống xói mòn).

2. Đối với vòng vây đất, nếu xung quanh hố móng đều tiếp giáp với nước mặt thì phải làm vây khép kín và tiến hành đắp đất từ phía thượng lưu xuống hạ lưu, rồi hợp long. Trường hợp hố móng ở gần bờ thì có thể làm vây đất theo kiểu đê quai dạng chữ U và tiến hành đắp đất dần từ trong bờ ra. Phần đất đắp ở bên trên mặt nước phải phân lớp, đầm lèn.

Trong những trường hợp cần thiết phải định trước cách bảo vệ ta luy của vòng vây, chống xói mòn bằng cách dùng cành khô và ván gỗ, vật đệm hay đá hộc có đường kính d (tính bằng cm) không nhỏ hơn 3V², trong đó V là vận tốc dòng chảy, m/s. Nếu vận tốc dòng chảy ≤ 0,1 m/s thì không cần phải gia cố mái dốc.

3. Đối với vòng vây bao tải đất, khi thi công dùng đất khô rời nhồi vào trong bao tải với lượng đất chỉ chiếm từ 1/2 đến 1/3 dung tích bao tải, sau đó khâu miệng bao bằng thép sợi hoặc bằng dây đay. Khi đắp bao tải, phải xếp ngay ngắn thành từng hàng, bao tải ở hàng trên đặt so le với bao tải ở hàng dưới.

4. Đối với vòng vây hỗn hợp, tùy thuộc vào điều kiện nền đất và vận tốc dòng chảy, mà cọc ván phải đóng sâu xuống dưới lòng sông không nhỏ hơn 1 m đến 2 m. Ngoài ra, đối với loại vòng vây này còn cần phải có hệ văng chống để tăng cường độ cứng và độ ổn định cho vòng vây.

7.2.3  Tính toán

Đối với kết cấu của vòng vây đất, ổn định chống trượt được tính cho 1 mét dài theo công thức sau:

trong đó:

G là trọng lượng bản thân của vòng vây:

P_t là áp lực thủy tĩnh:

P_d là áp lực thủy động: