Tải trọng và tác động (do sóng và do tàu) lên công trình thủy

TIÊU CHUẨN NGÀNH
22 TCN 222-95
TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG (DO SÓNG VÀ DO TÀU) LÊN CÔNG TRÌNH THỦY
TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ
1. QUY ĐỊNH CHUNG
1.1. Tiêu chuẩn này dùng để xác định các tải trọng và tác động do sóng và do tàu khi thiết kế mới hoặc thiết kế cải tạo các công trình giao thông đường thủy ở sông và ở biển.
1.2. Tiêu chuẩn quy định các giá trị tiêu chuẩn của tải trọng do sóng và do tàu tác động lên các công trình thủy. Giá trị tính toán của các tải trọng này được xác định bằng cách nhân giá trị tiêu chuẩn với hệ số vượt tải n để xét khả năng sai khác của tải trọng thực tế so với giá trị tiêu chuẩn theo hướng bất lợi cho công trình. Hệ số n đối với các tải trọng do sóng và do tàu được quy định như sau:
n = 1,0	đối với tải trọng do sóng;
n = 1,2	đối với tải trọng do tàu.
1.3. Đối với các công trình hợp tác với nước ngoài cho phép áp dụng các tiêu chuẩn và phương pháp khác để xác định tải trọng do sóng và do tàu, nhưng phải được cấp xét duyệt đồ án chấp thuận.
1.4. Khi sự tương tác giữa công trình với sóng khác với các trường hợp quy định trong Tiêu chuẩn này (chẳng hạn khi có sóng lừng, khi công trình có các dạng cấu tạo khác v.v) thì được phép tính toán tải trọng theo các tiêu chuẩn khác hoặc dùng các số liệu đo đạc thực tế và trên mô hình.
1.5. Đối với các công trình thủy thuộc cấp I thì tải trọng sóng và các thông số tính toán của sóng trong khu nước được che chắn hoặc từ phía vùng nước không được che chắn cần chỉnh lý lại trên cơ sở quan trắc thực địa và thí nghiệm trên mô hình.
2. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG LÊN CÔNG TRÌNH THỦY CÓ MẶT CẮT THẲNG ĐỨNG HOẶC DỐC NGHIÊNG
Tải trọng do sóng đứng lên công trình có mặt cắt thẳng đứng
2.1. Khi độ sâu nước đến đáy db > 1,5h và độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công trình dbr ≥ 1,25h thì phải tính toán công trình chịu tải trọng của sóng đứng từ phía vùng nước không được che chắn (Hình 1).
Hình 1. Biểu đồ áp lực sóng đứng tác dụng lên mặt tường thẳng đứng từ phía vùng nước không được che chắn
a- khi chịu đỉnh sóng; b- khi chịu chân sóng (kèm theo biểu đồ phân áp lực của sóng dưới các khối lát thềm móng công trình)
Trong tính toán này phải dùng độ sâu tính toán giả định d(m) thay cho độ sâu đến đáy db(m) trong các công thức xác định bề mặt sóng và áp lực sóng.
Độ sâu tính toán giả định d(m) được xác định theo công thức:
d = df + kbr (dh – df)	(1)
Trong đó:
df – độ sâu nước trên lớp đệm móng công trình, m;
kbr – hệ số, xác định theo đồ thị ở Hình 2;
h – chiều cao sóng di động, m, lấy theo Phụ lục 1.
Hình 2. Đồ thị các giá trị của hệ số kbr
2.2. Dao động lên xuống h (m) của bề mặt tự do của sóng (kể từ mực nước tính toán) phải xác định theo công thức:
	(2)
Trong đó:
- tần số sóng;
T – trị số trung bình của chu kỳ sóng, sec;
t – thời gian, sec;
- chỉ số sóng;
- trị số trung bình của chiều dài sóng, m;
Khi sóng đứng tác động lên tường thẳng đứng cần xem xét 3 trường hợp xác định h theo công thức (2) đối với các giá trị coswt sau đây:
a) coswt = 1 – khi trước tường là đỉnh sóng với độ cao hmax (m) so với mực nước tính toán;
b) 1 > coswt > 0 - ở thời điểm mà tải trọng sóng theo hướng ngang Pxc (kN/m) đạt giá trị cực đại, lúc bề mặt sóng cao hơn mực nước tính toán một độ cao là hc; trong trường hợp này trị số coswt phải xác định theo công thức:
coswt = 	(3)
c) coswt = - 1 - ở thời điểm tải trọng sóng theo hướng ngang Pxt (kN/m) đạt giá trị cực đại, lúc chân sóng nằm thấp hơn mực nước tính toán một độ cao bằng ht.
Ghi chú: Trường hợp d/≤ 0,2 và trong mọi trường hợp khác khi công thức (3) cho giá trị coswt > 1 thì trong các tính toán sau này cần lấy coswt = 1.
2.3. Ở vùng nước sâu thì tải trọng nằm ngang Px(kN/m) của sóng đứng tác động lên mặt tường thẳng đứng khi chịu đỉnh sóng hoặc chân sóng (xem Hình 1) phải xác định theo biểu đồ áp lực sóng; trong biểu đồ này đại lượng p (kPa) ở độ sâu z(m) phải xác định theo công thức:
p = rghe-kz coswt - rg	(4)
- rg
- rg
Trong đó:
r - khối lượng riêng của nước, t/m3;
g – gia tốc trọng trường 9,81 m/sec2;
z – tung độ của các điểm (z1 = hc; z2 = 0; ; zn = d) tính từ mực nước tính toán, m.
Phải lấy p = 0 ở vị trí z1 = - hc khi có đỉnh sóng, và ở vị trí z6 = 0 khi có chân sóng trước tường.
2.4. Ở vùng nước nông thì tải trọng nằm ngang Px (kN/m) của sóng đứng tác động lên mặt tường thẳng đứng khi chịu đỉnh sóng và chân sóng (xem Hình 1) phải lấy theo biểu đồ áp lực sóng; trong đó đại lượng p ở độ sâu z(m) phải xác định theo Bảng 1.
Bảng 1
No điểm
Độ sâu z của các điểm, m
Trị số áp lực sóng p (kPa)
Khi chịu đỉnh sóng
1
nt
p1 = 0
2
0
p2 = k2rgh
3
0,25d
p3 = k3rgh
4
0,5d
p4 = k4rgh
5
d
p5 = k5rgh
Khi chịu chân sóng
6
0
p6 = 0
7
nt
p7 = -rgnt
8
0,5d
p8 = k8rgh
9
d
p9 = - k9rgh
Ghi chú: Giá trị của các hệ số k2, k3, k4, k5, k8 và k9 phải xác định theo các biểu đồ trên các hình 3, 4 và 5.
Hình 3. Đồ thị giá trị các hệ số k2 và k3
Hình 4. Đồ thị giá trị các hệ số k4 và k5
Hình 5. Đồ thị giá trị các hệ số k8 và k9
Tải trọng và các tác động của sóng lên công trình có mặt cắt thẳng đứng (các trường hợp đặc biệt)
2.5. Trường hợp đỉnh công trình nằm cao hơn mực nước tính toán một độ cao zsup < hmax, hoặc nằm thấp hơn mực nước tính toán thì áp lực sóng p (kPa) lên mặt tường thẳng đứng phải xác định theo Điều 2.3 và Điều 2.4, sau đó nhân các giá trị áp lực tìm được với hệ số kc. Hệ số kc này được xác định theo công thức:
kc = 0,76 ± 0,19;	(5)
Trong đó dấu “+” và dấu “-“ tương ứng với các vị trí của đỉnh công trình nằm cao hơn hoặc thấp hơn mực nước tính toán.
Trị số dao động lên xuống η của bề mặt tự do của sóng xác định theo Điều 2.2 cũng phải nhân với hệ số kc.
Trong trường hợp này tải trọng sóng theo hướng ngang Pxc (kN/m) phải xác định theo diện tích biểu đồ áp lực sóng trong phạm vi chiều cao của mặt tường thẳng đứng.
2.6. Khi sóng từ vùng nước không được che chắn tiến vào công trình dưới một góc a (độ) giữa đầu sóng và công trình thì trong các tính toán ổn định công trình và độ bền của đất nền trị số tải trọng sóng lên mặt tường thẳng đứng đã xác định theo Điều 2.3 và Điều 2.4 phải được giảm bớt bằng cách nhân với hệ số kcs. Giá trị của hệ số kcs được lấy như sau:
a (độ)
kcs
45
1,0
60
0,9
75
0,7
Ghi chú: Khi sóng di động dọc theo tường, nghĩa là đối với góc a gần bằng hoặc bằng 90o thì tải trọng sóng lên một phân đoạn công trình phải xác định theo Điều 2.7.
2.7. Tải trọng nằm ngang do sóng nhiễu xạ từ phía khu nước được che chắn phải xác định khi chiều dài tương đối của phân đoạn công trình 1/≤ 0,8. Khi đó giá trị p (kPa) của biểu đồ áp lực sóng tính toán có thể dựng theo 3 điểm cho hai trường hợp sau đây:
a) Đỉnh sóng trùng với điểm giữa của phân đoạn công trình (Hình 6, a):
z1 = hmax = , p1 = 0;	(6)
z2 = 0, p2 = k1rg;	(7)
và 	z3 = df ,	p3 = k1rg;	(8)
b) Chân sóng trùng với điểm giữa của phân đoạn công trình (Hình 6, b):
z1 = 0, p1 = 0;	(9)
z2 = ht = , p2 = k1rght;	(10)
z3 = df, p3 = - k1rg	(11)
Trong đó:
hdif – chiều cao sóng nhiễu xạ (m), xác định theo Phụ lục bắt buộc số 1;
k1 – hệ số lấy theo Bảng 2.
Hình 6. Các biểu đồ áp lực sóng nhiễu xạ lên mặt tường thẳng đứng từ phía khu nước được che chắn 
a – khi có đỉnh sóng; b – khi có chân sóng
Bảng 2
Chiều dài tương đối của phân đoạn 1/
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
 Hệ số k1
0,98
0,92
0,85
0,76
0,64
0,51
0,38
0,23
Ghi chú: Khi độ sâu ở phía khu nước được che chắn d ≥ 0,3thì phải dựng biểu đồ áp lực sóng hình tam giác với áp lực sóng bằng 0 tại độ sâu z3 = 0,3(Hình 6)
2.8. Phản áp lực của sóng trong các mạch ngang của tường khối xếp và ở đáy công trình phải lấy bằng trị số tương ứng của áp lực sóng theo hướng ngang tại các điểm biên (xem Hình 1 và Hình 6), còn trong phạm vi bề rộng công trình thì coi phản áp lực này biến thiên theo quy luật tuyến tính.
2.9. Lưu tốc đáy cực đại (m/sec) ở trước mặt tường thẳng đứng (do sóng đứng tạo thành) ở khoảng cách 0,25kể từ mép trước của tường phải xác định theo công thức:
vb,max = 	(12)
trong đó:
ksl – hệ số lấy theo Bảng 3.
Bảng 3
Độ thoải của sóng /h
8
10
15
20
30
Hệ số ksl
0,6
0,7
0,75
0,8
1
Trị số cho phép của lưu tốc đáy không gây xói vb,adm (m/sec) đối với đất cỡ hạt D(mm) phải xác định theo Hình 7. Khi vb,max > vb,adm cần trù định biện pháp chống xói đất nền.
Hình 7. Đồ thị các trị số cho phép của lưu tốc đáy không gây xói
2.10. Biểu đồ phản áp lực của sóng bên dưới khối lát thềm ở móng công trình phải lấy theo dạng hình thang như trên Hình 1b, trong đó các tung độ Pbr,i (kPa) với i = 1,2 hoặc 3 được xác định theo công thức:
Pbr,i = kbrrgh	(13)
Trong đó:
xi – khoảng cách từ tường đến cạnh tương ứng của khối lát thềm, m;
kbr – hệ số lấy theo Bảng 4;
pf – áp lực sóng ở cao độ đáy công trình.
Bảng 4
Độ sâu tương đối d/
Hệ số kbr khi độ thoải của sóng bằng /h
≤ 15
≥ 20
< 0,27
0,86
0,64
Từ 0,27 đến 0,32
0,60
0,44
> 0,32
0,30
0,30
Tải trọng và tác động của sóng vỡ và sóng đổ lên công trình có mặt cắt thẳng đứng
2.11. Khi độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công trình dbr ≤ 1.25h và độ sâu đến đáy db ≥ 1,5h thì phải tính toán công trình chịu tải trọng sóng vỡ từ phía vùng nước không được che chắn (Hình 8).
Tải trọng nằm ngang Pxc (kN/m) do sóng vỡ tác động lên tường phải lấy theo diện tích biểu đồ áp lực sóng nằm ngang. Trong biểu đồ này trị số p (kPa) tại tung độ z(m) phải xác định theo các công thức sau:
z1 = - h, p1 = 0	(14)
z2 = 0, p2 = 1,5rgh	(15)
z3 = df, p3 = 	(16)
Hình 8: Biểu đồ áp lực sóng vỡ lên mặt tường thẳng đứng
Tải trọng thẳng đứng Pzc (kN/m) do sóng vỡ tác động lên đáy tường phải lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực của sóng và xác định theo công thức:
Pzc = m	(17)
Trong đó: m - hệ số, lấy theo Bảng 5
Bảng 5
≤ 3
5
7
9
Hệ số m 
0,7
0,8
0,9
1,0
Lưu tốc cực đại vf,max (m/sec) trên mặt thềm trước tường đứng do sóng vỡ phải xác định theo công thức:
vf,max = 	(18)
Hình 9. Biểu đồ áp lực sóng đổ lên mặt tường thẳng đứng
a – khi mặt trên lớp đệm nằm ngang cao độ đáy
b – khi lớp đệm nằm trên cao độ đáy.
2.12. Khi đáy nước trước tường trên suốt một đoạn dài ≥ 0,5kể từ mép tường trở ra có độ sâu db ≤ dcr (Hình 9) thì phải tính toán công trình chịu tải trọng của sóng đổ từ phía vùng nước không được che chắn. Trong trường hợp này độ cao hc, sur (m) của đỉnh sóng đổ cao nhất so với mực nước tính toán phải xác định theo công thức:
hc,sur = - 0,5df – hsur	(19)
Trong đó:
hsur – chiều cao của sóng đổ, m;
dcr – độ sâu lâm giới, m;
Tải trọng nằm ngang Pxc (kN/m) do sóng đổ tác động phải lấy theo diện tích biểu đồ áp lực ngang của sóng. Trong biểu đồ này trị số p (kPa) tại tung độ z(m) phải xác định theo các công thức sau:
z1 = -hsur, p1 = 0;	(20)
z2 = , p2 = 1,5rghsur;	(21)
z3 = df, p3 = 	(22)
Trong đó:
sur – chiều dài trung bình của sóng đổ, m.
Tải trọng thẳng đứng Pzc (kN/m) do sóng đổ tác động phải lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực của sóng (với tung độ biểu đồ p3) và xác định theo công thức:
pzc = 0,7;	(23)
Lưu tốc đáy lớn nhất của sóng đổ vb,max(m/sec) phía trước tường thẳng đứng từ phía vùng nước không che chắn phải xác định theo công thức:
vb,max = ;	(24)
2.13. Khi có đủ luận cứ thì việc tính toán tải trọng do sóng vỡ và sóng đổ tác động lên mặt tường thẳng đứng (xem Hình 8 và 9) cũng có thể thực hiện theo các phương pháp động học, trong đó xét đến các xung áp lực và lực quán tính.
Tải trọng và tác động của sóng lên các mái dốc công trình
2.14. Khi sóng (h1%) tiến vào theo hướng vuông góc với công trình và độ sâu nước trước công trình d ≥ 2h1% thì chiều cao sóng leo lên mái dốc phải xác định theo công thức:
hrun t% = kr kp kNp krun h1%;	(25)
Trong đó:
hrun 1% - chiều cao sóng leo lên mái dốc với suất bảo đảm 1%;
kr, kp – hệ số nhám và hệ số cho nước thấm qua của mái dốc, lấy theo Bảng 6;
ksp – hệ số, lấy theo Bảng 7;
krun – hệ số, lấy theo các đồ thị ở Hình 10 tùy thuộc vào độ thoải của sóng d/h1% ở vùng nước sâu;
h1% - chiều cao sóng di động với suất bảo đảm 1%.
Hình 10. Đồ thị các giá trị của hệ số krun
Khi độ sâu nước trước công trình d < 2h1% thì hệ số krun phải lấy đối với các độ thoải của sóng ghi trong các dấu ngoặc trên Hình 10 cho độ sâu d = 2h1%.
Bảng 6
Kết cấu gia cố mái dốc
Độ nhám tương đối r/h1%
Hệ số kr
Hệ số kp
Bản bê tông (bê tông cốt thép)
-
1
0,9
Cuội sỏi, đá hoặc các khối bê tông (bê tông cốt thép)
< 0,002
1
0,9
0,005-0,01
0,95
0,85
0,02
0,9
0,8
0,05
0,8
0,7
0,1
0,75
0,6
> 0,2
0,7
0,5
Ghi chú: Kích thước đặc trưng r (m) của độ nhám phải lấy bằng đường kính trung bình các hạt vật liệu gia cố mái dốc hoặc bằng kích thước trung bình của các khối bê tông (bê tông cốt thép).
Bảng 7
Trị số ctgj
1 ÷ 2
3 ÷ 5
> 5
Hệ số ksn
Khi tốc độ gió ≥ 20m/s
1,4
1,5
1,6
Khi tốc độ gió = 10m/s
1,1
1,1
1,2
Khi tốc độ gió ≤ 5m/sec
1,0
0,8
0,6
Ghi chú: j - góc nghiêng của mái dốc so với đường nằm ngang.
Chiều cao leo của sóng với suất bảo đảm i% phải xác định bằng cách nhân giá trị hrun1% tìm được theo công thức (25) với hệ số ki lấy từ bảng 8.
Bảng 8
Suất bảo đảm sóng leo i%
0,1
1
2
5
10
30
50
Hệ số ki
1,1
1,0
0,96
0,91
0,86
0,76
0,68
Khi đầu sóng tiến đến công trình với một góc a (độ) từ phía vùng nước không được che chắn thì phải giảm trị số chiều cao sóng leo trên mái dốc bằng cách nhân với hệ số ka lấy từ Bảng 9.
Bảng 9
Góc ao
0
10
20
30
40
50
60
Hệ số ka
1
0,98
0,96
0,92
0,87
0,82
0,76
Ghi chú: Khi xác định chiều cao sóng leo trên các bãi cát và cuội sỏi phải xét đến sự thay đổi độ dốc bãi trong thời gian có bão. Độ hạ thấp mặt bãi này được lấy như sau:
- Mặt bãi bị hạ thấp nhiều nhất tại tuyến mép nước với trị số hạ thấp bằng 0,3h (m).
- Về phía bờ phần bãi bị bào mòn sẽ có dạng hình nêm với độ hạ thấp bằng 0 tại cao độ lớn nhất của sóng leo;
- Về phía biển phần bãi bị bào mòn dạng hình nêm sẽ kéo dài đến độ sâu:
• d = dcr đối với đất bị bào xói;
• d = dcru đối với đất không bị bào xói.
(ở đây: h – chiều cao sóng; dcr – độ sâu nước tại tuyến sóng đổ lần đầu; dcru – độ sâu nước tại tuyến sóng đổ lần cuối).
2.15. Đối với mái dốc được gia cố bằng những tấm bản lắp ghép hoặc đổ tại chỗ và có 1,5 ≤ ctgj ≤ 5 thì biểu đồ áp lực sóng phải lấy theo Hình 11. Trong biểu đồ này áp lực sóng tính toán lớn nhất pd (kPa) phải xác định theo công thức:
pd = kskfprelrgh	(26)
Trong đó:
ks – hệ số, xác định theo công thức:
ks = 0,85 + 4,8+ ctgj;	(27)
kf – hệ số lấy theo Bảng 10;
prel – trị số lớn nhất của áp lực sóng tương đối trên mái dốc tại điểm 2 (Hình 11), lấy theo Bảng 11.
Hình 11. Biểu đồ áp lực sóng tính toán lớn nhất lên mái dốc được gia cố bằng các tấm bản
Bảng 10
Độ thoải của sóng /h
10
15
20
25
35
Hệ số kf
1
1,15
1,3
1,35
1,48
Bảng 11
Chiều cao sóng h, m
0,5
1
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
≥ 4
Trị số lớn nhất của áp lực sóng tương đối Prel
3,7
2,8
2,3
2,1
1,9
1,8
1,75
1,7
Tung độ z2 (m) của điểm 2 (điểm đặt của áp lực sóng tính toán lớn nhất pd) phải xác định theo công thức:
z2 = A + 	(28)
Trong đó:
A và B – các đại lượng tính bằng m, xác định theo các công thức sau:
A = h ;	(29)
B = h;	(30)
Tung độ z3 (m) ứng với chiều cao sóng leo lên mái dốc phải xác định theo Điều 2.14.
Trên các đoạn mái dốc nằm cao hơn hoặc thấp hơn điểm 2 (xem Hình 11) phải lấy các tung độ p (k ... h.
· Chân sóng – điểm thấp nhất của bụng sóng.
· Chiều cao sóng – độ chênh cao giữa đỉnh sóng và chân sóng cạnh đó trên một mặt cắt sóng.
· Chiều dài sóng – khoảng cách nằm ngang giữa hai đỉnh sóng cạnh nhau trong một mặt cắt sóng.
· Chu kỳ sóng – khoảng thời gian để hai đỉnh sóng cạnh nhau đi qua một đường thẳng đứng cho trước.
· Đầu sóng – đường kẻ trên mặt bằng của một mặt nước có sóng, đi qua các đỉnh của lưng sóng.
· Tia sóng – đường vuông góc với đầu sóng tại một điểm đã cho.
· Tốc độ sóng – tốc độ di động của lưng sóng theo hướng truyền sóng.
· Bão tính toán – bão xảy ra một lần trong một dãy năm cho trước (25, 50 và 100 năm) với tốc độ gió, hướng gió, đà gió và thời gian tác động gió sao cho tại điểm tính toán sẽ có sóng với các thông số lớn nhất trong dãy năm đó.
· Tốc độ gió tính toán (khi xác định các thông số sóng) – tốc độ gió ở độ cao 10m trên mặt nước.
· Mực nước tính toán – mực nước quy định có xét đến các dao động theo mùa và theo năm, nước dâng do gió, thủy triều lên xuống.
· Đa gió – chiều dài của khu nước chịu tác động của gió, đo theo hướng gió đến điểm tính toán.
· Áp lực sóng – phần (thành phần áp lực thủy động, do sóng tạo ra trên bề mặt tự do của chất lỏng. Áp lực sóng được xác định như hiệu số giữa các giá trị áp lực thủy động tại một điểm đã cho khi có sóng và khi không có sóng.
2. CÁC KÝ HIỆU CHỦ YẾU
Vw – tốc độ gió;
hc– độ cao của đỉnh sóng trên mực nước tính toán;
ht – độ cao từ mực nước tính toán đến chân sóng;
h – chiều cao sóng;
l - chiều dài sóng;
k – chỉ số sóng;
T – chu kỳ sóng;
w - tần số sóng;
c – tốc độ sóng;
h\l - độ dốc của sóng;
l\h – độ thoải của sóng;
hi, li, Ti – tương ứng là chiều cao, chiều dài và chu kỳ sóng có suất bảo đảm i% trong một hệ sóng;
- các trị số trung bình của chiều cao, chiều dài và chu kỳ sóng;
d – độ sâu nước khi có mực nước tính toán;
dcr – độ sâu lâm giới, tại đó xảy ra sóng đổ lần thứ nhất;
dcr,u – độ sâu nước, tại đó xảy ra sóng đổ lần cuối, m;
Q – lực do sóng tác động lên một công trình, một vật cản, đơn vị đo là kN (0,1T);
P – tải trọng tuyến tính (tải trọng phân bố tuyến tính trên một đơn vị chiều dài công trình hoặc vật cản) đơn vị đo là kN/m (0,1 T/m);
p – áp lực sóng, đơn vị đo là kPa (0,1 T/m2);
r - khối lượng riêng của nước;
g – gia tốc trọng trường;
j - góc nghiêng của mái dốc (hoặc của đáy) so với đường nằm ngang;
i – độ dốc của đáy;
L – đà gió;
t – thời gian tác động của gió.
PHỤ LỤC 3
(Khuyến nghị)
XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG TÍNH TOÁN CỦA TÀU 
Khi thực hiện các tính toán về tải trọng do tàu có thể dùng các công thức gần đúng sau đây để xác định các đặc trưng tính toán của tàu.
1. Diện tích cản gió theo hướng ngang của tàu
Diện tích cản gió theo hướng ngang của tàu Aq (m2) có thể xác định theo công thức sau đây tùy thuộc vào loại tàu và chiều dài lớn nhất Lt,max của tàu tính toán:
Aq = aq	(133)
Trong đó: aq – hệ số xác định theo Bảng 1. 
Bảng 1
Loại tàu
Hệ số aq khi chiều dài lớn nhất Lt,max (m) của tàu bằng
≤ 50
100
150
200
250
≥ 300
Tàu chở khách + hàng
Tàu chở hàng khô
-
-
Tàu dầu, tàu chở quặng
Tàu đánh cá
-
Trong Bảng 1, tử số là giá trị của hệ số aq đối với các tàu chở đầy hàng, còn mẫu số - đối với các tàu chưa có hàng.
Đối với các tàu có hàng hóa xếp trên mặt boong (tàu chở gỗ, tàu chở côngtơnơ v.v) thì phải tính thêm diện tích cản gió của khối hàng xếp cao hơn thành tàu.
2. Diện tích cản gió theo hướng dọc của tàu
Diện tích cản gió theo hướng dọc của tàu An (m2) có thể xác định theo công thức sau đây tùy thuộc vào loại tàu và chiều rộng B (m) của tàu tính toán:
An = anB2 	(134)
Trong đó: an – hệ số, xác định theo Bảng 2
Bảng 2
Loại tàu
Hệ số an
Tàu đầy hàng
Tàu chưa có hàng
Tàu chở khách + hàng
1,20
1,30
Tàu chở hàng khô
0,95
1,20
Tàu chở dầu, tàu chở quặng
0,90
1,20
Tàu đánh cá
1,10
1,30
3. Chiều dài đoạn thẳng l của thành tàu (xem điều 4.7) có thể xác định theo công thức sau đây tùy thuộc vào loại tàu và chiều dài lớn nhất Lt,max của tàu tính toán:
l = adLt,max 	(135)
Trong đó:
ad - hệ số, xác định theo Bảng 3 dưới đây, trong đó tử số là giá trị của ad đối với tàu đẩy hàng, còn mẫu số - đối với tàu chưa có hàng.
Bảng 3
Loại tàu
Chiều dài lớn nhất Lt,max (m) của tàu
≤ 50
100
150
200
≥ 250
Tàu chở khách + hàng
Tàu chở hàng khô
-
Tàu chở quặng
Tàu chở dầu 
Tàu đánh cá
PHỤ LỤC 4
(Tra cứu)
CÁC ĐẶC TRƯNG TÍNH TOÁN TỔNG HỢP CỦA TÀU BIỂN
Lượng rẻ nước 1000T
Trọng tải 1000T
Kích thước, m
Diện tích cản gió, m2
Độ sâu bé nhất trước bến, m
Chiều dài
Bề rộng
Chiều cao mạn
Mớn nước
Chiều dài đoạn thẳng tàu
Ngang tàu, Aq
Dọc tàu, An
Lớn nhất Lt,max
Giữa hai đường vuông góc Lw
Đầy hàng
Chưa có hàng
Đầy hàng
Chưa có hàng
Đầy hàng
Chưa có hàng
Đầy hàng
Chưa có hàng
1. TÀU CHỞ HÀNG + KHÁCH
0,5
0,1
60
54
8,2
3,3
3,0
2,0
17
15
380
430
80
90
3,5
1
0,3
68
62
10,0
3,7
3,2
2,1
20
17
480
550
120
130
3,7
2
0,5
84
77
12,5
5,2
3,6
2,5
25
21
720
820
190
200
4,1
3
0,8
100
92
13,8
6,5
4,2
3,0
30
26
1000
1150
230
250
4,9
5
1,5
120
111
16,2
7,7
5,0
3,6
37
32
1450
1650
290
310
5,7
7
2,2
130
120
17,4
8,7
5,8
4,4
41
35
1690
1930
360
390
6,7
10
3,3
140
128
19,2
10,0
6,8
4,8
44
39
1940
2220
440
480
7,7
15
5,0
160
146
21,5
11,8
8,0
5,4
52
46
2520
2900
550
600
8,9
20
6,7
180
164
23,4
13,6
8,6
5,7
60
53
2840
3270
650
710
9,7
30
10,0
218
195
26,5
17,0
9,2
6,0
76
67
4510
5240
846
910
10,5
50
17,0
275
244
30,5
23,0
10,0
6,8
102
91
6940
8080
1100
1200
11,6
75
25,0
330
280
35,0
28,0
11,0
7,2
132
118
9640
10300
1500
1600
13,0
2. TÀU CHỞ HÀNG KHÔ
1
0,6
50
47
8,4
3,8
3,4
1,8
17
12
180
270
70
80
3,9
2
1,2
70
60
10,5
5,2
4,0
2,0
24
17
370
540
100
130
4,5
3
1,8
82
72
12,0
6,0
4,6
2,1
29
21
490
730
140
170
5,2
5
3,2
100
88
13,8
7,2
5,5
2,3
36
26
700
1050
180
230
6,2
7
4,5
112
100
15,2
8,2
6,3
2,6
41
30
860
1300
220
280
7,0
10
6,6
125
113
16,8
9,6
7,2
2,9
46
34
1090
1640
270
340
7,9
15
10
143
131
19,2
11,3
8,2
3,2
54
40
1360
2080
350
440
9,1
20
14
160
146
21,2
12,3
9,0
3,5
62
46
1650
2560
430
540
9,9
30
23
185
170
23,2
14,0
10,0
3,8
71
53
2100
3300
510
650
11,1
50
40
212
196
27,5
16,0
12,0
5,0
86
65
3230
4210
720
910
13,3
3. TÀU CHỞ QUẶNG
3
1,8
86
82
12,0
5,5
5,1
2,3
37
29
450
750
130
170
5,8
5
3,1
97
90
13,6
6,5
5,7
2,4
42
32
570
940
170
220
6,4
7
4,5
108
98
14,7
7,6
6,3
2,6
49
37
640
1070
190
260
7,0
10
6,5
124
111
16,3
9,0
7,2
2,8
56
44
890
1500
240
320
7,9
15
10
144
130
18,5
10,5
8,0
2,9
68
54
1150
1980
310
410
8,9
20
15
157
144
20,2
11,7
8,6
3,0
73
57
1340
2310
360
490
0,5
30
23
180
163
23,5
13,2
9,5
3,1
85
77
1680
2980
500
660
10,6
50
40
213
190
28,5
15,0
10,8
3,2
104
83
2210
4020
730
970
12,1
75
60
232
215
32,0
17,5
12,2
3,4
114
91
2530
4680
920
1000
13,5
100
80
252
233
34,8
19,8
13,6
3,6
126
100
2850
5400
1100
1400
15,2
125
100
266
246
37,0
21,0
14,6
3,8
135
108
3070
5920
1200
1600
16,6
150
120
280
265
39,0
22,5
15,5
4,2
144
116
3290
6420
1400
1800
17,1
200
160
300
280
43,0
24,0
17,0
4,8
156
126
3600
7200
1700
2200
19,0
4. TÀU CHỞ DẦU
2
1,2
75
68
10,0
4,8
4,4
2,2
26
16
350
580
90
120
4,9
3
1,8
85
78
12,4
5,2
4,8
2,3
30
18
440
730
140
190
5,3
5
3,3
103
96
15,0
6,3
5,4
2,4
37
23
610
1030
200
270
6,1
7
4,9
114
106
16,4
7,2
6,0
2,4
42
25
760
1280
240
320
6,7
10
7,2
130
122
18,4
8,4
6,8
2,5
48
28
960
1640
310
410
7,7
15
11
150
136
20,4
9,6
8,0
2,6
57
36
1240
2140
380
500
8,9
20
15
164
150
22,4
10,6
8,6
2,7
62
40
1450
2530
450
600
9,5
30
23
188
171
26,0
12,5
9,8
2,8
74
48
1810
3240
610
810
10,9
50
38
222
205
29,0
14,6
11,4
3,0
90
60
2350
4330
760
910
12,7
75
58
242
225
32,8
17,0
13,0
3,3
101
67
2680
5020
970
1200
14,3
100
80
264
247
36,4
18,8
14,0
3,5
112
75
3050
5850
1200
1400
15,6
125
102
280
263
40,7
20,3
15,1
3,8
121
82
3200
6400
1500
1800
16,7
150
122
295
278
43,0
22,0
16,0
4,2
129
88
3520
7000
1700
2000
18,0
200
166
320
302
47,0
24,0
17,6
4,8
144
99
3840
7900
2000
2400
19,6
250
208
338
320
50,0
25,5
19,0
5,2
156
108
4140
8700
2300
2800
21,0
300
250
350
330
52,0
26,5
20,0
5,5
162
112
4280
9200
2500
3000
22,0
5. TÀU ĐÁNH CÁ
0,5
0,2
58
52
8,0
4,0
3,7
1,8
21
15
350
430
70
80
4,2
1
0,4
62
56
9,3
4,8
4,0
2,1
23
16
390
490
100
110
4,5
2
0,9
70
63
11,0
6,0
4,6
2,7
26
19
490
610
130
160
5,1
3
1,5
77
70
12,6
6,8
5,0
3,0
29
21
560
690
170
200
5,5
5
2,6
93
86
15,0
8,2
5,6
3,4
35
26
870
1090
250
290
6,3
7
3,7
110
100
16,5
9,6
6,0
3,5
42
31
1110
1440
300
350
6,7
10
5,4
130
117
18,0
11,0
6,6
3,6
51
38
1480
1960
360
420
7,5
15
8,3
160
142
20,0
13,0
7,7
3,9
65
49
2300
2940
440
520
8,6
20
11
180
160
21,5
14,8
8,8
4,1
74
56
2920
3770
510
600
9,4
30
17
198
178
23,4
17,0
10,7
4,5
83
63
3350
4330
600
710
11,8
50
28
225
205
26,0
20,5
13,0
5,5
97
74
4200
5470
740
870
14,3
PHỤ LỤC 5
(khuyến nghị)
XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH CHẮN GIÓ CỦA BẾN VÀ CÔNG TRÌNH TRÊN BẾN
Khi xác định tải trọng gió tác động lên tàu đang neo đậu ở bến diện tích cản gió của tàu (Ah, An) phải trừ đi diện tích chắn gió của bến và các công trình trên bến.
1. Khi tàu neo đậu dọc bến (Hình 1), diện tích chắn gió Acf,q (m2) của bến và các công trình trên bến có thể xác định theo công thức:
Act,q = (hh + acg,q Hcg)Sq 	(136)
Trong đó:
hh – độ cao mép bến so với mực nước cao nhất, m;
Hcg – chiều cao trung bình của các vật chắn góp (công trình) trên bến, m;
acg,q – hệ số mức độ chắn gió của các vật chắn gió khi tàu neo đậu dọc bến, xác định theo công thức:
acg,q = 0,5	(137)
lcg – khoảng cách trung bình từ các vật chắn gió đến mép bến; khi lcg < Hcg, thì lấy lcg = Hcg;
Lcg – tổng chiều dài các vật chắn gió trên bến, tính trong phạm vi chiều dài Lt,max của tàu (Lcg = Lt,max);
Sq – chiều dài vùng chắn gió, được lấy như sau:
Sq = Lt,max khi Lt,max ≤ Lb 
Sq = Lh khi Lt,max > Lb 
Lb – Chiều dài bến.
2. Khi tàu neo đậu thẳng góc với mép bến, diện tích chắn gió Act, n (m2) của bến và các công trình trên bến có thể xác định theo công thức:
Act,n = (hb - acg,nHcg)Sn 	(138)
Trong đó:
hb, Hcg – như ở công thức (136);
acg,n – Hệ số mức độ chắn gió của các vật chắn gió khi tàu neo đậu thẳng góc với bến, xác định theo công thức:
acg,n = 0,5	(139)
lcg – như công thức (137)
B – bề rộng tàu tính toán;
Lcg – tổng chiều dài các vật chắn gió trên bến, tính trong phạm vi chiều rộng B của tàu (Lcg ≤ B);
Sn – chiều dài vùng chắn gió, được lấy như sau:
Sn = B khi B ≤ Lb 
Sn = B khi B > Lb 
Lb – chiều dài bến.
Hình 1. Sơ đồ chắn gió theo hướng ngang tàu.
PHỤ LỤC 6
(Tra cứu)
ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC THIẾT BỊ ĐỆM TÀU
Khi tính toán tải trọng do tàu cần có các thông số sau đây về thiết bị đệm tàu:
· Loại thiết bị đệm;
· Các kích thước chủ yếu;
· Các đặc trưng cơ học dưới dạng đồ thị quan hệ giữa trị số biến dạng ft với phản lực Fq và dung năng Ee;
· Các trị số giới hạn của phản lực, dung năng và biến dạng.
Các thông số trên có thể tìm được qua catalô, sổ tay, hoặc bằng cách tính toán và thí nghiệm.
Khi sử dụng các thiết bị đệm tàu và các sơ đồ bố trí thông dụng có thể tra cứu các thông số trên theo Bảng 1 và các đồ thị trên các Hình 1-10.
Bảng 1
ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐỆM TÀU
Thứ tự
Loại thiết bị đệm
Vật liệu và hình dạng
Phương pháp treo
Chiều dài tiêu chuẩn L (m)
Chiều cao hoặc đường kính (mm)
Trị số biến dạng giới hạn x (mm)
Dung năng biến dạng Ee (kJ)
Phản lực Fq (kN)
Áp lực lên mạn tàu q (kN/m2)
Sơ đồ treo đệm trên bến
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
D - 300
Ống cao su
Treo bằng dây xích hoặc cáp
3,0
300
195
7,0
290
43
2
D - 400
-nt-
-nt-
2,0
400
260
12,0
250
73
3
p2D400
2 ống cao su
-nt-
2,0
400
260
24,0
500
73
4
p4D400
4 ống cao su
-nt-
2,0
900
480
48,0
500
73
5
A3D300
3 ống cao su lồng trong 12 lốp ô tô
-nt-
3,0
1000
565
16,0
200
70
6
DP
Khung gỗ trên 4 lốp ô ö
-nt-
6,0
400
135
2,4
112
20
7
D800
Ống cao su
-nt-
2,0
800
400
8,6
49
30
8
-nt-
-nt-
3,0
800
400
12,0
73
30
9
-nt-
-nt-
4,0
800
400
17,2
98
30
10
D1000
-nt-
-nt-
2,0
1000
500
13,0
61
30
11
-nt-
-nt-
3,0
1000
500
20,0
91
30
12
-nt-
-nt-
4,0
1000
500
26,0
122
30
13
1200
-nt-
-nt-
2,0
1200
600
19,0
73
30
14
-nt-
-nt-
3,0
1200
600
29,0
109
30
15
-nt-
-nt-
4,0
1200
600
38,0
146
30
16
BRIDGESTONE (Nhật) ống 30 x 15”
ống cao su
Treo bằng dây xích 
4,6
762
381
381
17,0
95
17
Như trên, 40 x 20”
-nt-
-nt-
4,6
1020
510
30,0
127
510
18
Như trên, 48 x 24”
-nt-
-nt-
4,6
1220
610
44,0
148
610
19
BRIDGESTONE C 800 H CELL
-nt-
Liên kết cứng
1,05
800
400
8
275
20
Như trên
C 1000 H
-nt-
-nt-
1,30
1000
500
16
42,0
21
SEIBYCHEM C, Nhật V600 H
Cao su bình thang rỗng
-nt-
1,5
600
270
13
65
2,0
18
88
2,5
22
120
22
Như trên, V 800 H
-nt-
-nt-
2,5
800
360
40
145
3,0
47
175
3,5
56
203
23
Như trên, V 1000 H
-nt-
-nt-
2,5
1000
450
63
185
3,0
78
225
3,5
90
260
24
BRIDGESTONE, Nhật SUPPER ARCA SA 600 H
-nt-
-nt-
2,0
600
270
18
90
2,5
22
112
3,0
27
134
25
Như trên, SA 800 H
-nt-
-nt-
2,0
800
360
32
120
2,5
40
150
3,0
48
179
26
Như trên, SA 1000H
-nt-
-nt-
2,5
1000
450
63
187
3,0
75
224
3,5
88
262
27
IOKOHAMA, Nhật J 1500 x 3000
ống khí nén
Thả nổi
3,0
1500
750
12
50
28
Như trên, J 1700 x 3000
-nt-
-nt-
3,0
1700
850
14
56
29
Như trên, J 2000 x 3500
-nt-
-nt-
3,5
2000
1000
26
64
30
Như trên, J 3300 x 6500
-nt-
-nt-
6,5
3300
1650
125
204
Hình 1. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại ống cao su (cho 1 ống)
1 - D400; 2 - D300
Hình 2. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu hỗn hợp
1 – 2D400; 2 – A3 D300; 3 - 4D400
Hình 3. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu bằng ống cao su dài 1m, loại: 1 - D600; 2 - D800; 3 - D1000; 4-3-D1200
Hình 4. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu bằng lốp ôtô GOST 8407-63 nhồi vụn cao su
(Trị số trong ngoặc ứng với thiết bị đệm tàu loại DP gồm khung gỗ và 4 lốp ô tô)
Hình 5. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại ống cao su D300
1-đoạn ống dài 300mm
2-đoạn ống dài 450mm
3-đoạn ống dài 750mm
Hình 6. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại ống BRIDGESTONE
Hình 7. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại CELL 
Hình 8. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại V 1000H, V 800H
Hình 9. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại SUPPER ARCA
(Tính cho đoạn dài 1m)
1-SA 1000
2-SA 800
3-SA 600
Hình 10. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu bằng khí nén, loại IOKOHAMA