Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Tính toán tải trọng sóng trong điều kiện Việt Nam

Các phương pháp tính toán được sử dụng phổ biến hiện nay được trình bày theo các trường hợp cụ thể bao gồm: sóng không vỡ và sóng vỡ tác động lên đê chắn sóng dạng tường đứng, sóng tác đ

GIỚI THIỆU

Ý nghĩa

Việt Nam có đường bờ biển dài gần 3.300km và khu đặc quyền kinh tế biển rộng lớn Do đó, tiềm năng kinh tế biển là vô cùng to lớn, cần được khai thác một cách triệt để nhằm góp phần thúc đẩy sự phát triển nền kinh tế chung của cả nước

Trong những năm gần đây, Nhà nước đã có những chính sách đặc biệt ưu tiên cho việc phát triển kinh tế biển: sự ra đời nhiều cảng biển dọc theo bờ biển từ Bắc vô Nam, các công trình lấn biển phục vụ cho du lịch, nuôi trồng thủy hải sản, các công trình thăm dò, khai thác dầu khí,… Để phát triển kinh tế biển thì việc xây dựng các công trình biển như: kè biển, giàn khoan, cảng, cầu, đê chắn sóng… là không thể thiếu Các công trình này ngoài chịu tác động do các hoạt động của con người, còn thường xuyên phải chịu tác động của các yếu tố tự nhiên như: sóng, gió, dòng chảy…Vì vậy, việc nghiên cứu, tính toán tác động của các yếu tố tự nhiên lên công trình cần phải cẩn trọng và chính xác, vì những chuyển biến của tự nhiên là rất phức tạp, để đảm bảo cho công trình không bị phá hủy (hoặc bị phá hủy có kiểm soát) trong suốt thời gian phục vụ của nó

Tải trọng sóng lên công trình là một trong những yếu tố rất phức tạp, nó thường được xác định theo 2 cách: theo hình thức kết cấu chịu lực tác động và theo hình thức tác động của sóng đối với kết cấu Theo hình thức kết cấu chịu lực tác động gồm có: kết cấu công trình trên nền cọc, kết cấu công trình dạng tường và kết cấu công trình dạng đá đổ Theo hình thức tác động của sóng tác động lên công trình: sóng không vỡ (non-breaking waves), sóng vỡ (breaking waves), sóng đã vỡ (broken waves) Thường trong tính toán tải trọng sóng chỉ xét hai loại là: tác động của sóng không vỡ và sóng vỡ (ngay tại công trình), do sóng đã vỡ gần như đã bị tiêu tán toàn bộ năng lượng nên ít ảnh hưởng đến công trình

Hiện nay, trên thế giới có nhiều phương pháp tính sóng khác nhau Trong luận văn này sẽ khảo sát và hệ thống hóa các phương pháp tính toán sóng của các nghiên cứu hiện có Từ đó phân tích các điểm giống và khác nhau, các ưu nhược điểm để đề nghị một phương pháp tính toán tải trọng sóng tác động lên công trình phù hợp nhất trong điều kiện ở Việt Nam

Hình 1.1: Sóng tác động lên đê chắn sóng

Mục đích và phạm vi nghiên cứu

1.2.1 Mục đích của đề tài

• Hệ thống hóa các phương pháp tính toán tải trọng sóng tác động lên công trình biển đang được áp dụng trên thế giới (trong đó có Việt Nam)

• Khảo sát, so sánh các phương pháp tính toán áp lực sóng nêu trên và đề xuất phương pháp tính toán tải trọng sóng đối với việc thiết kế đê chắn sóng

• Phân tích chi tiết các phương pháp tính toán tải trọng sóng theo hình thức tác động sóng gồm: sóng không vỡ và sóng vỡ, theo hình dạng của công trình gồm: đê chắn sóng dạng tường đứng và đê chắn sóng dạng mái nghiêng

• Áp dụng tính toán tải trọng sóng lên đê chắn sóng trong điều kiện Việt Nam.

Nội dung và phương pháp nghiên cứu

• Kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay về tính toán tải trọng sóng tác động lên công trình

• Thu thập, thống kê, phân tích phương pháp tính toán tải trọng sóng phổ biến trên thế giới

• Tính toán trường hợp sóng tác động lên đê chắn sóng theo các phương pháp trên để có sự so sánh cụ thể.

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ TẢI TRỌNG SÓNG

Hiroi (1919) đã đề xuất phương pháp tính toán tải trọng sóng vỡ tác động vào chân công trình, phương pháp này được sử dụng phổ biến tại Nhật Bản trong thời gian dài Phương pháp dựa trên nguyên lý áp lực nước lên công trình do nước rơi từ đỉnh sóng vỡ (với trường hợp sóng nước sâu) với độ cao 2H tính từ đáy sóng với vận tốc rơi của phân tử nước vn là: vn2 = gz.

Từ đó, ông đưa ra công thức tính áp lực sóng:

= = ⎜ + ⎟ ⎝ ⎠ trong đó: v - tốc độ quỹ đạo của phân tử nước trước khi sóng vỡ z - chiều cao đỉnh sóng vỡ tính từ mực nước tĩnh ρ - mật độ nước biển, H là chiều cao sóng tới Áp lực sóng p được xem là phân bố đều trên suốt chiều cao của tường đứng tính từ đáy tường lên đến vị trí có độ cao gấp 1.25 lần độ cao sóng tính từ mực nước tĩnh

Công thức Hiroi chỉ phản ánh được áp lực sóng trung bình trên tường đứng chứ không tính được áp lực sóng tại từng vị trí công trình, gây khó khăn trong việc tính toán kết cấu chịu lực cho công trình

Ito (1942) đưa ra phương pháp đơn giản để tính tải trọng sóng lên tường đứng Áp lực phân bố tại mặt trước công trình có dạng hình chữ nhật, với chiều cao sóng tính toán là Hmax, giá trị Hmax được lấy bằng 2Hs hoặc Hb nếu ở vùng nước cạn Giá trị áp lực sóng trung bình p được xác định tùy theo mối quan hệ giữa độ cao sóng và chiều sâu nước trước công trình, như sau:

=⎜⎝ + ⎟⎠ khi Hmax > d Djunkovski (1949) đã đề nghị công thức tính toán áp lực sóng vỡ tại vị trí cách công trình 200 – 300m (lớn hơn một chiều dài sóng) và không lại vỡ ngay trước công trình Áp lực sóng xô theo Djunkovski là:

1.7 2 x p c v γ g + trong đó: c’ – vận tốc truyền sóng, v’ – vận tốc quỹ đạo của phân tử nước, w = 0.75c’ + v’ – vận tốc dòng chảy do sóng xô gây ra

Biểu đồ áp lực sóng xô theo Djunkovski có dạng hình thang, gồm hình chữ nhật ở dưới đáy (từ đáy công trình đến mực nước tĩnh) và hình tam giác ở trên (từ mực nước tĩnh lên độ cao 0 ' 0 (0.75 ' ') 2

Phương pháp Sainflou (1928) cho sóng có biên độ lớn (sóng phi tuyến), dựa trên lý thuyết sóng trocoide ở nước cạn Phương pháp này dựa trên các phương trình thủy động lực học của chất lỏng lý tưởng ở độ sâu hạn chế, giả thiết rằng trước công trình tường đứng xuất hiện sóng đứng có chiều cao gấp đôi chiều cao sóng tới Tuy nhiên, lời giải của Sainflou chỉ là gần đúng bậc hai không hoàn toàn

Biểu đồ áp lực sóng theo Sainflou mô phỏng khá rõ ràng áp lực sóng theo chiều sâu tác động lên tường đứng, các giá trị lớn nhất, nhỏ nhất,…được tính toán cụ thể hơn so với các phương pháp trên

Tuy nhiên, phương pháp Sainflou chỉ cho kết quả tốt đối với sóng dài có độ dốc thấp, còn với sóng có độ dốc cao, thì kết quả tính toán cao hơn rất nhiều so với kết quả thực đo (theo kết quả thực nghiệm của Rundgren năm 1958)

Do công thức Sainflou được thiết lập dựa trên lý thuyết cho sóng đều với đỉnh và đáy sóng tại công trình tường đứng, do đó, không thể áp dụng cho các trường hợp sóng vỡ và sóng tràn

Phương pháp Miche-Rundgren được phát triển dựa trên lý thuyết sóng phi tuyến bậc hai và giả thiết về áp suất sóng phân bố tuyến tính theo chiều sâu Miche đưa ra lý thuyết này vào năm 1944, sau đó Rundgren cải tiến vào năm 1958 bằng cách thêm vào hệ số phản xạ công trình Kết quả tính toán bằng công thức Miche-Rundgren cho kết quả tốt khi so sánh với dữ liệu thực nghiệm, trong khi phương pháp Saiflou lại đưa ra kết quả cao hơn đáng kể so với thực tế.

Goda (1974, 1985) đưa ra phương pháp dự báo tải trọng sóng lên tường đứng, đê chắn sóng trong cả hai trường hợp sóng vỡ và sóng không vỡ Phương pháp này cho rằng áp lực sóng lên mặt trước của tường có thể được mô tả bằng phân bố hình thang, tải trọng sóng giảm từ mực nước trung bình xuống đáy công trình Trên mực nước biển trung bình, tải trọng giảm đến không tại vị trí có độ cao sóng leo (η * ) Đồng thời, phương pháp này cũng tính áp lực đẩy nổi dưới đáy công trình do sóng gây ra

Tuy nhiên, công thức của Goda có một số hạn chế là không áp dụng chính xác cho sóng đã vỡ tác động lên tường đứng ở vùng nước rất cạn, gần tuyến đường bờ

Do đó, phải dùng thêm một số công thức tính toán khác để tính toán áp lực sóng tại khu vực này

Minikin (Shore Projection Manual 1984) cho rằng áp lực sóng vỡ tại công trình rất lớn, có thể gấp 15 đến 18 lần áp lực sóng không vỡ [1] Phương pháp này cho rằng phân bố áp lực sóng không có dạng tuyến tính như các phương pháp trên mà có phân bố dạng parabol Tải trọng sóng giảm theo hình parabol từ giá trị áp lực lớn nhất pmax ở mực nước tĩnh đến 0 tại khoảng cách Hb/2 ở trên và dưới mực nước tĩnh

Dựa trên lời giải phương trình Navier-Stokes hai chiều, Duy (1996) đã tìm được phân bố áp lực sóng đứng lên tường đứng Kết quả tính toán của Duy phù hợp với các kết quả thí nghiệm đo đạc áp lực sóng của Goda và Kakikazi (1966).

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH ÁP LỰC SÓNG LÊN TƯỜNG ĐỨNG

Tải trọng sóng không vỡ tác động lên công trình tường đứng

Tải trọng sóng tác động lên công trình dạng tường đứng như khối xếp, thùng chìm hay các kết cấu tương tự như các khoang tường cừ lấp cát…có khả năng chắn sóng hoàn toàn, có thể tạo ra sóng đứng ở phía trước công trình, chiều cao sóng lúc này bằng hai lần chiều cao sóng tới Do đó, các lý thuyết tính toán sóng dưới đây đều sử dụng chiều cao sóng đứng để tính toán Các lý thuyết được trình bày như sau

3.1.1 Lý thuyết sóng tuyến tính

Khi chiều cao sóng tương đối nhỏ, lý thuyết sóng biên độ nhỏ mô tả phân bố áp lực sóng Đường mặt sóng và thế vận tốc của sóng đứng được xác định bằng các phương trình:$$\eta = a\cos (kx)\cos (\omega t)$$$$\phi = a\omega\cos (kx)\sin (\omega t)$$

2 2 η = H − + H + = ω ω k x ct k x ct H kx t kc (3.1) cosh ( )

2 cosh cosh ( ) cos sin cosh φ ω

H – chiều cao sóng tới k – số sóng (k = 2π/L, L – chiều dài sóng) ω – tần số góc (ω = 2π/T, T – chu kỳ sóng ) c – vận tốc sóng t – thời gian d – chiều sâu nước trước tường x, z – tọa độ theo phương ngang và phương đứng

Thay phương trình (3.2) vào phương trình tính áp lực p sau: φ ρ

∂ p gz t (3.3) với: g – gia tốc trọng trường ρ – mật độ nước biển Sử dụng 2 = g tanh c kh k , ta thu được: cosh ( ) cos cos cosh p k h z z H kx t g kh ω ρ

Tại vị trí coskx=1, biên độ dao động của áp suất đạt cực đại phương trình (3.4) trở thành: cosh ( ) cosh cos p k h z z H t g kh ω ρ

= − + + (3.5) Để tăng bậc xấp xỉ, sử dụng phương trình (3.6) là phương trình áp lực thay thế cho phương trình (3.3)

= − − ⎨⎪⎩⎜⎝ ∂ ⎟⎠ +⎜⎝ ∂ ⎟⎠ ⎬⎪⎭− ∂ + (3.6) Với p= p 0 tại z=η 0 và η 0 =Hcosωt, ta được phương trình tại mặt thoáng:

Cho nên, ta có thể tìm được phương trình tính áp lực tại coskx=1:

0 0 sin {sinh ( ) sinh ( )} sinh 2 cosh ( ) cosh ( )

Khi đỉnh sóng tác động vào tường đứng, cosωt=1 và sinωt=0, phân bố áp lực sóng (không tính áp lực thủy tĩnh) lên tường như sau: cosh ( ) cosh ( )

Các trị số đặc trưng của áp lực sóng khi đỉnh sóng tác động lên tường đứng như sau: Độ dâng mực nước: z 0 =H (3.10) Tại mực nước tĩnh, z = 0: 0,max cosh ( )

Khi chân sóng tác động vào tường đứng, cosωt= −1 và sinωt =0, phân bố áp lực sóng (không tính áp lực thủy tĩnh) lên tường như sau: cosh ( ) cosh ( )

Các trị số đặc trưng của áp lực sóng khi chân sóng tác động lên tường đứng như sau: Độ hạ mực nước: z 0 = −H (3.14)

3.1.2 Lý thuyết sóng phi tuyến Đối với sóng đứng, phương trình đường mặt sóng và phương trình áp lực sóng được trình bày như sau:

3cos2 tanh coth (1 ) sin cos2

H R t kx R t kx kH t kd kd R t kx kd t kd

(1 )sin sin (1 )cos cos 2 cosh

(1 ) sin 2 [cosh 2 ( ) cos2 1] (1 )sin 2 sin 2

H k d z p R t kx R t kx kd kH R t k d z kx kd

Khi hệ số phản xạ R = 1 và t ≠ 0, ta có phương trình cho sóng đứng:

3cos2 tanh sin sin coth sin cos2

2 2 2 cosh ( ) sin sin cos [cosh 2 ( ) cosh 2sinh 2

4 sinh sinh 2 tanh cos2 2 k d z kH p H t kx t k d z kd kd kH k d z kx t kx kd kd kH kd t γ ω ω ω ω

Lúc này, ta có các trị số đặc trưng của áp lực sóng lên tường đứng như sau:

3cos2 tanh sin coth sin

2 4sinh kH t kd z H t kd t kd ω ⎡ ω ω + ⎤

2sinh 2 3 coth 2 cos2 tanh cos2

4 sinh 2 kH t p H t kd kd kH kd kH t kd t kd γ ω ω ω ω

2 2 sin cos 3 cos2 cosh 2sinh 2 4 sinh sinh 2 tanh cos2 2 d t kH t kH t p H kd kd kd kd kH kd t ω ω ω γ ω

Lúc t = T/4, tức là lúc đỉnh sóng tác động lên công trình, ta được các giá trị áp lực sóng như sau: Độ dâng mực nước:

2 4sinh kH kd z H kd kd

4 sinh sinh 2 2 tanh kH kd kH p H kd kd kd γ⎛ ⎞

H kH kH p kd kd kd kd γ⎛ ⎞

Lúc t = 3T/4, tức là lúc chân sóng tác động lên công trình, ta được các giá trị áp lực sóng như sau: Độ hạ mực nước:

2 4sinh kH kd z H kd kd

3 coth 2 4 sinh 2 tanh kH kd kH p H kd γ⎛ kd ⎞

Tại đáy, z = -d: 2 3 2 2 cosh 4sinh sinh 2 2 tanh d

H kH kH p kd kd kd kd γ⎛ ⎞

Sainflou (1928) đã dựa trên lý thuyết sóng trocoide ở nước cạn để tính tải trọng sóng lên công trình đối với sóng có dao động lớn [6, 12] Quỹ đạo hạt nước chuyển động trong trục chính u và trục phụ v tại vị trí trung bình (x0,y0) như sau:

Sainflou đã thấy rằng chuyển động của một hạt nước trong sóng đứng là: x x= 0 −2 sinu kx 0 cosωt (3.31)

Biểu thức trên thỏa mãn tính liên tục trong phương trình Lagrange Tích phân các phương trình chuyển động dạng Lagrange, thu được:

2 cos 2 cos ( ) 8sinh p k gz u kx t u v t t k kH kx t f t kh ω ω ω ω ρ ω

Thay phương trình (3.32) vào phương trình (3.23) và bỏ qua số hạng ku 2 (do ku 2 tan s w x ρ D ρ α vị trí q2(x) < 0, từ phương trình (4.34) ta được:

2( ) cos sin 0 khi tan sin tan s rd s w w z

= − < ≤ ≤ + chiều dài x0 mà tại đó q2(x) < 0 (hình 4.9)

0 1 sin tan tan sin tan 3sin tan rd s rd s s w w z D D z D H D x ρ ρ ξ α α ρ α α ρ α α α

4.2 Ổn định của mái dốc

Hudson (1953, 1959, 1961) đã phát triển công thức để xác định sự ổn định của các khối bảo vệ trên các đê chắn sóng mái nghiêng Công thức ổn định dựa trên các kết quả của thí nghiệm mô hình tỉ lệ nhỏ bao quát và và kiểm định sơ bộ với thí nghiệm mô hình tỉ lệ lớn, như sau:

Trọng lượng khối đá riêng lẻ trong lớp phủ chính (W) và trọng lượng đơn vị khô-bão hòa (wr) của một khối bảo vệ giúp xác định kích thước của khối đá Trong lớp phủ hai lớp đá, W dao động từ 0,75W đến 1,25W, với 50% khối có trọng lượng lớn hơn W Trên bề mặt công trình, kích thước hạt phải đồng đều và không có lỗ hổng Kích thước tối đa của khối đá phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của khối đá riêng lẻ.

H – chiều cao sóng thiết kế tại công trình

Sr – khối lượng riêng tương đối của một khối bảo vệ, lien quan tới nước tại công trình (Sr = wr / ww) ww – trọng lượng riêng của nước

Ổn định mái dốc

Các phương pháp tính toán áp lực sóng được trình bày trong Chương 3 và Chương 4 được sử dụng để tính toán các trường hợp cụ thể Đối với tải trọng sóng không vỡ tác động lên tường đứng được tính với các trường hợp cụ thể theo số liệu thí nghiệm của Goda và Kakizaki (1966) được trình bày trong bảng 5.1 Kết quả tải trọng sóng tính toán được kiểm định với số liệu thực đo trong phòng thí nghiệm Đối vối tải trọng sóng vỡ tác động lên tường đứng và tải trọng sóng tác động lên mái nghiêng, do hạn chế về số liệu thực nghiệm, nên chỉ tính toán với trường hợp cụ thể rồi đưa ra đánh giá sơ bộ về các phương pháp

5.1 Tải trọng sóng không vỡ tác động lên tường đứng

Bảng 5.1: Thông số thí nghiệm tải trọng sóng của Goda và Kakizaki (1966)

(với: s – độ dốc đáy, d – chiều sâu nước, H – độ cao sóng, T – chu kỳ sóng)

Các hình từ 5.1 đến 5.8 trình bày kết quả tính tải trọng sóng theo các phương pháp cho 5 trường hợp tương ứng với các trường hợp thí nghiệm của Goda và Kakizaki (trục hoành là áp lực sóng p (gf/cm 2 ), trục tung là cao độ z (cm)) Các phương pháp tính đều thể hiện được dạng tổng quát của áp lực sóng lên tường đứng như trong hình 3.1 Mức độ tương quan về dạng phân bố áp lực sóng so với các giá trị thí nghiệm lên đến hơn 99% Tuy nhiên, về mức độ sai lệch giá trị áp lực sóng tính toán theo các phương pháp so với giá trị thí nghiệm có sự khác nhau.

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Tải trọng sóng không vỡ tác động lên tường đứng

Bảng 5.1: Thông số thí nghiệm tải trọng sóng của Goda và Kakizaki (1966)

(với: s – độ dốc đáy, d – chiều sâu nước, H – độ cao sóng, T – chu kỳ sóng)

Các hình từ 5.1 đến 5.8 trình bày kết quả tính tải trọng sóng theo các phương pháp cho 5 trường hợp tương ứng với các trường hợp thí nghiệm của Goda và Kakizaki (trục hoành là áp lực sóng p (gf/cm 2 ), trục tung là cao độ z (cm)) Các phương pháp tính đều thể hiện được dạng tổng quát của áp lực sóng lên tường đứng như trong hình 3.1 Mức độ tương quan về dạng phân bố áp lực sóng so với các giá trị thí nghiệm lên đến hơn 99% Tuy nhiên, về mức độ sai lệch giá trị áp lực sóng tính toán theo các phương pháp so với giá trị thí nghiệm có sự khác nhau

Hình 5.1: So sánh giá trị tính toán tải trọng sóng theo lý thuyết sóng tuyến tính với số liệu thực nghiệm

Hình 5.2: So sánh giá trị tính toán tải trọng sóng theo lý thuyết sóng phi tuyến với số liệu thực nghiệm

Hình 5.3: So sánh giá trị tính toán tải trọng sóng theo Sainflou (1928) với số liệu thực nghiệm

Hình 5.4: So sánh giá trị tính toán tải trọng sóng theo Miche Rundgren (1958) với số liệu thực nghiệm

Hình 5.5: So sánh giá trị tính toán tải trọng sóng theo 22TCN 222-95 với số liệu thực nghiệm

Hình 5.6: So sánh giá trị tính toán tải trọng sóng theo Tiêu chuẩn kỹ thuật

Công trình cảng Nhật Bản với số liệu thực nghiệm

Hình 5.7: So sánh giá trị tính toán tải trọng sóng theo Goda và Kakizaki (1966) với số liệu thực nghiệm

Hình 5.8: So sánh giá trị tính toán tải trọng sóng theo Duy (1996) với số liệu thực nghiệm

Bảng 5.2 trình bày giá trị của tỉ số độ cao sóng và chiều sâu nước H/d, độ dốc sóng H/L và giá trị tiêu chuẩn cho sóng bể vỡ (H/L)b theo các trường hợp, trong đó giá trị (H/L)b được tính theo công thức của Miche (1944) như sau:

Bảng 5.2: Độ dốc sóng theo các trường hợp thí nghiệm

TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 H/d 0.24 0.38 0.21 0.38 0.54 H/L 0.031 0.047 0.020 0.037 0.067

Các trường hợp 2, 4, 5 giá trị H/d lớn hơn so với các trường hợp còn lại (đặc biệt là trường hợp 5, giá trị này rất cao 0.54) và giá trị H/L cũng gần giá trị (H/L)b hơn Tức là trong các trường hợp này, sóng đã tiến gần hơn đến giới hạn vỡ Do đó, ta thấy trên hình 10,12,13 và hình 16,18,19 các phương pháp tính cho kết quả áp lực sóng sai lệch lớn so với kết quả thí nghiệm Trong đó, ở trường hợp 2, phương pháp theo TCN222-95, Goda và Kakizaki, Duy có giá trị lệch nhỏ nhất, ở trường hợp 4 và 5, phương pháp Goda và Kakizaki và phương pháp Duy có giá trị lệch nhỏ nhất Đặc biệt ở trường hợp 5, khi sóng gần đạt đến giá trị bể vỡ nhất thì phương pháp Goda và Kakizaki và phương pháp Duy vẫn tính toán rất tốt giá trị áp lực sóng (độ lệch lần lượt chỉ là 0.63 và 0.43) Trong ba trường hợp này, ta thấy rõ sự hạn chế của phương pháp Sainflou và Miche Rundgren, như trong trình bày ở chương 3, khi sóng càng tiến gần đến giới hạn vỡ, thì xấp xỉ đường cong thành đường thẳng trong phân bố áp lực sóng theo hai phương pháp này có sự sai lệch lớn về giá trị áp lực sóng tại mực nước tĩnh khi đỉnh sóng tác động lên tường đứng và ngay tại vị trí chân sóng tác động lên tường đứng

Các trường hợp 1, 3 các giá trị H/d nhỏ, giá H/L cũng nhỏ hơn nhiều so với giá trị (H/L)b, do đó, các kết quả tính toán theo các phương pháp là khá gần so với giá trị thí nghiệm (hình 9, 11) Tuy nhiên, các giá trị tính toán theo các phương pháp Goda và Kakizaki, Duy và TCN222-95 có độ lệch thấp nhất (hình 5.14, 5.16)

Hình 5.9: Phân bố áp lực sóng lên tường đứng trong TH1

Hình 5.10: Phân bố áp lực sóng lên tường đứng trong TH2

Hình 5.11: Phân bố áp lực sóng lên tường đứng trong TH3

Hình 5.12: Phân bố áp lực sóng lên tường đứng trong TH4

Hình 5.13: Phân bố áp lực sóng lên tường đứng trong TH5

Hình 5.14: Độ lệch của giá trị áp lực sóng tính toán so với thí nghiệm trong TH1

Hình 5.15: Độ lệch của giá trị áp lực sóng tính toán so với thí nghiệm trong TH2

Hình 5.16: Độ lệch của giá trị áp lực sóng tính toán so với thí nghiệm trong TH3

Hình 5.17: Độ lệch của giá trị áp lực sóng tính toán so với thí nghiệm trong TH4

Hình 5.18: Độ lệch của giá trị áp lực sóng tính toán so với thí nghiệm trong TH5

Từ các kết quả trên, ta thấy rằng giá trị H/L có ảnh hưởng quan trọng trong việc chọn phương pháp tính toán áp lực sóng lên tường đứng Nếu H/L nhỏ hơn 0.4(H/L)b các phương pháp Duy, Goda và Kakizaki, 22TCN 222-95 cho kết quả tính toán áp lực sóng lên tường đứng tốt hơn các phương pháp còn lại Còn nếu H/L lớn hơn 0.4(H/L)b ta sử dụng các phương pháp Duy, Goda và Kakizaki sẽ cho ra kết quả tính toán tải trọng sóng lên tường đứng tốt nhất Điều này được thể hiện trong bảng 5.3

Bảng 5.3: Điều kiện sử dụng các phương pháp tính áp lực sóng

Tỉ số H/L và (H/L)b Phương pháp

Duy Goda và Kakizaki 22TCN 222-95

Tải trọng sóng vỡ tác động lên tường đứng

Tải trọng sóng không vỡ được tính trong hai trường hợp trong bảng 5.4

Bảng 5.4: Thông số sóng dùng để tính tải trọng sóng vỡ lên tường đứng

Kết quả tính toán cho thấy phương pháp của Minikin (1963) đưa ra giá trị tính toán cao hơn đáng kể so với phương pháp của Hiroi và 22TCN 222-95 Cụ thể, trong trường hợp 1, phương pháp Minikin cho giá trị cao gấp 15 lần, trong khi ở trường hợp 2, giá trị đó gấp 7 lần.

Phương pháp của Hiroi phân bố áp lực sóng theo hình chữ nhật từ điểm sóng vỡ đến đáy tường Tuy nhiên, điều này không phản ánh chính xác sự phân bố áp lực sóng thường gặp lên tường đứng trong thực tế.

Hình 5.19: Phân bố áp lực sóng vỡ lên tường đứng trong TH1

Hình 5.20: Phân bố áp lực sóng vỡ lên tường đứng trong TH2

Phương pháp theo 22TCN 222-95 cho thấy được dạng phân bố của áp lực sóng lên tường đứng theo từng vị trí khác nhau, và giá trị áp lực cũng xấp xỉ với phương pháp của Hiroi Do đó, có thề dùng 22TCN 222-95 để tính toán tải trọng sóng vỡ lên tường đứng.

Tải trọng sóng tác động lên mái nghiêng

Tải trọng sóng không vỡ được tính trong hai trường hợp trong bảng 5.5

Bảng 5.5: Thông số sóng dùng để tính tải trọng sóng lên mái nghiêng

Hình 5.23 và 5.24 trình bày kết quả tính toán lần lượt theo phương pháp Djunskovki và phương pháp 22TCN 222-95 trong trường hợp 1 Đường màu đỏ là đường phân bố áp lực sóng với các giá trị tính toán kế bên (đơn vị kN/m 2 ), các giá trị dưới mặt nghiêng là khoảng cách ξ và l (đơn vị m) ứng với từng phương pháp như trình bày trong chương 4

Ta thấy các kết quả theo hai phương pháp khá giống nhau (hình 5.25), về giá trị áp lực sóng thì chênh lệch khoảng 3 kN/m 2 , còn về vị trí tác động lớn nhất của sóng cũng như các khoảng cách trong biểu đồ phân bố là hoàn toàn giống nhau

Hình 5.26 và 5.27 trình bày kết quả tính của hai phương pháp trong trường hợp 2, các kí hiệu cũng tương tự như trình bày ở trên Trong trường hợp này, giá trị áp lực sóng tác động lên mái nghiêng trong hai phương pháp tính là gần bằng nhau nhưng vị trí tác động của tải trọng sóng lớn nhất chênh nhau 0.54m

Tuy có sự chênh lệch nhau giữa các phương pháp tính, nhưng sự chênh lệch này không đáng kể Do đó, có thể sử dụng cả hai phương pháp trong việc tính toán tải trọng sóng tác động lên mái nghiêng

Hình 5.21: Phân bố áp lực sóng lên mái nghiêng theo Djunskovki trong TH1

Hình 5.22: Phân bố áp lực sóng lên mái nghiêng theo 22TCN 222-95 trong TH1

Hình 5.23: So sánh phân bố áp lực sóng lên mái nghiêng theo 22TCN 222-95 và

Hình 5.24: Phân bố áp lực sóng lên mái nghiêng theo Djunskovki trong TH2

Hình 5.25: Phân bố áp lực sóng lên mái nghiêng theo 22TCN 222-95 trong TH2

Hình 5.26: So sánh phân bố áp lực sóng lên mái nghiêng theo 22TCN 222-95 và