Đê chắn sóng - Chương 3

Công trình đê chắn sóng được phân cấp dựa vào chiều cao sóng tính toán của tần suất H1% tại chân công trình chỗ có độ sâu lớn nhất dọc theo tuyến đê chính.

Chương 3

ĐÊ CHẮN SÓNG TRỌNG LỰC TƯỜNG ĐỨNG

3.1 Điều kiện áp dụng

Kinh nghiệm thiết kế thi công cho thấy công trình đê chắn sóng kiểu tường đứng kinh tế hơn công trình đá đổ mái nghiêng do có hình dáng gọn nhẹ, giảm được khối lượng các vật liệu xây dựng như đá và bêtông Điều kiện cơ bản nhất để áp dụng công trình kiểu tường đứng trọng lực là nền móng phải tốt Đất nền lý tưởng nhất cho công trình này là nền đá Tuy nhiên với loại đất có khả năng chịu tải tương đối tốt thì cũng có thể làm nền móng cho công trình trọng lực: đất, cát, sỏi tuy nhiên phải có biện pháp gia

cố chống xói lở ở đáy

Như vậy, công trình đê chắn sóng loại tường đứng có thể được xác định theo các điều kiện sau:

-Trên nền đất đá mọi độ sâu

-Trên nền đất rời với các điều kiện sau:

+ Với độ sâu lớn hơn 1,5÷2,5 lần chiều cao sóng tính toán thì đất nền trước công trình phải được gia cố tại các vị trí được dự kiến sẽ bị xói;

+ Với độ sâu không quá 20÷28m (khi đó áp lực của công trình lên nền đất ở giới hạn cho phép)

3.2 Mặt cắt dọc đê chắn sóng

Thông thường công trình đê chắn sóng được thi công ở độ sâu tự nhiên nhưng nền móng đã được sơ bộ chuẩn bị Các lớp đệm đá phải được làm phẳng, cao trình của lớp đệm đá và chiều dày thoả mãn điều kiện kĩ thuật

Cao trình của lớp đệm đá phải nằm ở độ sâu > 1,25 chiều cao sóng tại chân công trình Tránh trường hợp tạo ra sóng vỡ trước mặt công trình, chiều dày lớp đệm đá phải đảm bảo yêu cầu về mặt cấu tạo và phân tán lực sao cho nền đất có khả năng chịu tải

Đê chắn sóng theo chiều dọc trên mặt bằng thường có hình dạng gẫy góc và có thể chia thành 3 phần: gốc đê, thân đê, đầu đê Mỗi phần có thể có giải pháp cấu tạo khác nhau, Ngay trên cùng 1 đoạn thân đê cùng có thể có nhiều giải pháp kết cấu và kích thước kết cấu khác nhau

Phần gốc đê được bố trí sâu vào trong bờ 1 đoạn bằng 1,5 lần chiều cao sóng Đường bờ trên các đoạn đó phải gia cố ở bề mặt, biện pháp này nhằm bảo vệ gối khỏi sự phá hoại của sóng

Do sự chênh lệch của cao trình đường bờ dọc theo chiều dài dọc theo chiều dài đê là tương đối lớn do đó ĐCS có thể thiết kế theo dạng bậc thang, chiều cao kết cấu phụ thuộc vào độ dốc đáy và kết cấu công trình Trong trường hợp công trình dạng khối xếp thì chiều cao mỗi bậc bằng 1 hàng khối xếp

Đê được bố trí trên các nền đất có cấu tạo địa chất không đều nên độ lún sẽ khác nhau Mặt khác các phân đoạn có chiều cao khác nhau cũng gây ra độ lún khác nhau, chính vì vậy cho nên toàn bộ công trình theo chiều dọc cũng phải chia làm các phân đoạn dài từ 25÷45m Các phân đoạn này cách nhau bởi khe lún thẳng đứng

Khi chiều cao của lớp đệm đá cao hơn 2m thì phân đoạn lún thường lấy bằng 25m Khi chiều cao lớp đệm < 2m thì phân đoạn lún < 45m Bề rộng khe lún không vượt quá 5cm Phần đầu đê và thân đê cũng được phân cách bởi khe lún thẳng đứng

phân đoạn

bến

Khe lún

Đê tường đứng

Mái dốc tự nhiên của đất

Đệm đá

Hình 3-1 Mặt cắt dọc đê chắn sóng

3.3 Các bộ phận cơ bản của đê tường đứng

Trong trường hợp tổng quát đê chắn sóng trọng lực bao gồm 2 bộ phận cơ bản: lớp đệm đá và tường đứng Tường đứng được cấu tạo từ 2 bộ phận: phần dưới nước và phần kết cấu bên trên Loại kết cấu công trình của đê chắn sóng được xác định bởi phần dưới nước, phụ thuộc vào kết cấu phần dưới nước, người ta phân biệt thành các loại:

- Kết cấu bê tông khối xếp;

- Bảo vệ đất nền dưới chân công trình khỏi bị xói;

- Làm phẳng bề mặt cho kết cấu bên trên;

- Gia tải làm tăng ổn định trượt cung tròn

Trong trường hợp đất nền là yếu thì lớp đệm có thể bao gồm lớp gối cát, tầng lọc ngược và lăng thể đá

Trong trường hợp nếu đê chắn sóng được đặt trên nền đá thì lớp đệm phải có bề dày

>0,5m bằng vật liệu đá đổ hoặc 0,25m bằng vữa BT đựng trong các túi làm bằng vật liệu

có độ bền cao

Khi nền đất là tương đối chặt thì cấu tạo của lớp đệm phải bao gồm tầng lọc ngược dày > 0,5m đối với các vật liều rời cũng có thể sử dụng vật liệu như vải địa kĩ thuật Lớp đệm đá kể cả chiều dày tầng lọc ngược có chiều dày tối thiểu từ 1,5÷2m Tuy nhiên lớp đệm đá không được có cao độ cao quá làm tăng khả năng sóng bị vỡ khi tác dụng vào công trình Do đó cao trình của lớp đệm đá phải nằm dưới mực nước tính toán một khoảng không nhỏ hơn 1,25 chiều cao sóng tính toán tại chân công trình

Trong trường hợp đê chắn sóng dùng làm nơi neo đậu tàu thì cao trình lớp đệm đá phải thoả mãn điều kiện về neo đậu tàu Nếu như cao trình của đất nền và chỉ tiêu cơ lí không thoả mãn chiều dày lớp đệm đá khi đó lớp đệm đá sẽ phải có một phần nằm trong đất hoặc toàn bộ nằm trong đất

Cản

g

BiểnThềm

Nếu tốc độ của dòng đáy lớn có nguy cơ làm xói đất nền thì phải thi công 1 lớp bảo

vệ chống xói ở trước mặt công trình dày từ 1÷1,5m nằm trong khoảng từ 0,25÷0,4λ (λ là chiều dài sóng tính toán), phụ thuộc vào độ lớn của đá và vận tốc sóng, mái dốc của lớp đệm đá nằm trong khoảng 1:2÷1:3 đối với mái dốc ngoài và dao động trong khoảng 1:25÷1:2 đối với mái dốc trong

Đường kính của viên đá ở thềm trong và thềm ngoài phải được kiểm tra dưới tác dụng của dòng chảy và sóng trong trường hợp đường kính viên đá không thoả mãn thì phải xác định kích thước của vật liệu phủ mặt

Đối với thềm sau các khối bảo vệ và đá trọng lượng lớn chỉ bố trí ở đoạn gần đầu đê nơi có sóng nhiễu xạ đủ lớn Phần bên trong thông thường có kích thước nhỏ do sóng nhiễu xạ tắt nhanh dọc theo chiều dài đê Nhằm mục đích giảm độ lún của công trình vật liệu đá sử dụng làm đệm phải có kích cỡ khác nhau (đá cấp phối) để giảm lỗ rỗng trong lớp đệm đá

Lớp đệm đá thông thường được tiến hành trước mùa bão để cho sóng đầm chặt thêm, sau đó sẽ được làm phẳng trước khi thi công phần tường đứng

3.3.2 Kết cấu phần trên

Công dụng cơ bản của kết cấu phần trên là đảm bảo sự liên kết chắc chắn giữa các

bộ phận riêng biệt của phần tường dưới nước đặc biệt là đối với kết cấu khối xếp Chiều dầy tối thiểu của bản liên kết ở phần trên thường được lấy vào khoảng từ 1,5÷2m Nếu dọc đê có dự kiến đi lại hoặc neo đậu tàu thì cao trình bản mặt phải cao hơn cao trình đỉnh sóng cực đại Ngoài ra cao trình bản mặt cũng cần phải phù hợp cao trình khu đất trong cảng để đảm bảo cho phương tiện giao thông hoạt động bình thường Tiết diện của tấm hắt sóng được kiểm tra theo khả năng chịu áp lực sóng Về mặt cấu tạo bề rộng của tấm hắt sóng lấy từ 1,5÷2m Độ vượt của tấm hắt sóng cao hơn đỉnh sóng đứng khoảng 0,5m nếu là loại đê không cho phép sóng tràn qua

Trong kết cấu phần trên cần phải bố trí các hào công nghệ, các chi tiết chờ để lắp đặt thiết bị hàng hải, các trang thiết bị neo đậu tàu: bích neo, đệm va

Hình 3-3 Kết cấu phần trên

3.4 Kết cấu phần dưới nước

3.4.1 Kết cấu bê tông khối xếp

Công trình chắn sóng làm bằng khối xếp có độ ổn định và tuổi thọ cao Việc thi công các công trình khối xếp nói chung không phức tạp về mặt máy móc công nghệ ngoại trừ cần phải có thiết bị cẩu phù hợp

Nhược điểm của công trình có BT khối xếp là độ nhạy cảm cao đối với hiện tượng lún không đều của đất nền Bản thân khối xếp liên kết rời rạc với nhau nên khi đất nền lún không đều sẽ xảy ra hiện tượng trượt 1 phần tường so với phần khác Ngoài ra năng suất lao động khi thi công khối xếp rất thấp, thời gian kéo dài Hình dạng của khối xếp hợp lý nhất là khối chữ nhật, tỉ lệ giữa kích thước bé nhất và kích thước lớn nhất trong mặt bằng với chiều cao tương ứng >1 và <3 đối với cách xếp so le và < 4 đối với cách xếp các khối theo cột đứng

Để tránh cho lún không đều và tránh cho các khối xếp cũng như kết cấu phần bên trên không bị biến dạng người ta chia công trình ra thành nhiều phân đoạn chiều dài mỗi phân đoạn phụ thuộc vào điều kiện địa chất và lấy trong khoảng từ 25÷40m , chiều rộng

Trọng lượng khối xếp được lấy sao cho phù hợp với sức nâng của phương tiện vận chuyển và thiết bị cẩu ngoài ra cũng phải phù hợp với chiều cao sóng tính toán Trọng lượng khối xếp theo chiều cao sóng tính toán lấy theo bảng sau:

Bảng 3.1 trọng lượng khối xếp theo chiều cao sóng Chiều cao sóng (m) Trọng lượng khối xếp (T)

a a b

Hình 3-4 Sơ đồ xếp các khối Bảng 3.2 Độ lệch của khối xếp

Độ lệch giữa các khe tương ứng với trọng

Để liên kết các khối trên mặt bằng đôi khi các khối được tạo các mộng để sao cho 2

lớp kế cận nhau được cài lại vào nhau Một số kết cấu tiêu biểu có dạng như sau:

Biển

Biể

n

Mộng liên kết

Hình 3-5 Mộng liên kết giữa các khối xếp

Mặt ngoài của tường phải được làm phẳng có nghĩa là bề rộng của các hàng theo

chiều cao bằng nhau, kinh nghiệm khai thác cho thấy những phần nhô ra sẽ bị nước bào

mạnh và dẫn tới phá huỷ BT khối xếp Tuy nhiên với mục đích nâng cao sự ổn định của

tường cho phép thiết kế hàng cuối cùng nhô ra khỏi mặt phẳng của tường tuy nhiên phần

nhô ra này không vượt quá 0,6 lần chiều cao của khối

Nếu đê chắn sóng có dạng đường cong trên mặt bằng thì phải xếp các khối hình

thang trên suốt đoạn cong, không cho phép nắn tuyến đê theo đường cong bằng cách thay

Hình 3-6 Một số kết cấu đê khối xếp điển hình

3.4.2 Kết cấu khối rỗng

Kết cấu khối rỗng là các thùng không có đáy có vách ngăn dày từ 0,7÷1m, trọng lượng thùng từ 100÷200T Khối rỗng được đặt trên đệm đá, bên trong đổ đầy vữa BT sau

đó thi công kết cấu phần trên

Để cho vữa BT không thoát ra ngoài và đảm bảo liên kết giữa các khối khe ngang được chèn bằng các tấm chì hoặc sợi Amiăng Các khối này được xếp chồng lên nhau theo cột đứng Qua kinh nghiệm khai thác của các công trình chắn sóng khối rỗng người

ta thấy độ bền của các khối rỗng không lớn do đó kết cấu này ít được ứng dụng

Một số kết cấu tiêu biểu của loại này như sau:

V¸ch ng¨n BiÓn

Hình 3-7 Kết cấu khối rỗng

3.4.3 Kết cấu cyclopit:

Để khắc phục những khiếm khuyết của kết cấu khối rỗng người ta đã chuyển sang ứng dụng kết cấu cyclopit Các khối này được chế tạo hoặc là đặc hoàn toàn hoặc có các giếng trụ tròn để chờ sẵn, đường kính không lớn lắm đủ để lắp khung cốt thép sau đó đổ

BT dưới nước Trọng lượng của khối dao động từ 400 ÷500T, do ậy đòi hỏi phải có thiết

bị chuyên dụng để vận chuyển và cẩu nâng

Kinh nghiệm khai thác cho thấy để cho các khối cyclopit không bị trượt thì giữa các lớp phải có các mộng theo chiều thẳng đứng Đê chắn sóng khối xếp dạng cyclopit có nhiều ưu điểm so với khối xếp thông thường:

- Do có trọng lượng lớn nên khả năng bị phá vỡ hoặc bị phá hỏng tương đối thấp;

- Do giảm được 1 số thao tác trong quá trình lắp đặt nên rút ngắn được tiến độ thi công;

- Có độ liền khối và độ bền cao

Một số kết cấu của công trình dạng cyclopit có dạng sau:

Cảng

Biể

Hình 3-8 Một kết cấu Cyclopit điển hình

Do các khối cyclopit có thể được gắn chặt với nhau bởi các chốt BTCT cho nên khi công trình bị sợ cố hoặc hư hỏng thì việc sắp xếp lại các khối là không thể thực hiện được Do vậy khi thiết kế phải đánh giá chính xác thông số sóng tính toán, điều kiện địa chất, kích thước của kết cấu, loại tầng đệm và phương pháp bảo vệ nền khỏi bị xói lở

3.4.4 Kết cấu thùng chìm:

Trong nhiều trường hợp công trình có kết cấu khối xếp thậm chí có khối lượng lớn nhưng vẫn chưa đủ độ liền khối và vẫn bị phá hỏng Nhưng nhược điểm này của khối xếp được khắc phục bằng sử dụng thùng chìm

Thùng chìm là những pôngtông bằng BTCT được chế tạo trên bờ và chuyển đến vị trí công trình và đánh chìm sau đó được lấp đầy bằng BT hoặc cuội sỏi & cát, đá dăm Kết cấu thùng chìm có ưu thế cho phép giải phóng đá hoặc cát sỏi để di chuyển đến

vị trí khác, vỏ thùng chìm được chế tạo tại bãi chuyên dụng hạ thuỷ và kéo đến vị trí xây dựng, sau khi đổ cát đá vào thùng các khoang được đậy bằng tấm BTCT dày từ 0,4 ÷0,5

m để vật liệu khụng trụi ra ngoài cỏc khe hở giữa tường thựng và cỏc tấm BT được đổ

BT

Vật liệu hợp lý nhất để đổ vào thựng là cỏt lẫn đỏ dăm do kinh phớ thấp và cụng nghệ thi cụng đơn giản Hơn nữa thời gian cần thiết để lấp đầy cỏt và đỏ dăm ớt hơn nhiều

so với việc đổ BT, đõy chớnh là lợi thế lớn khi thi cụng ở vựng biển hở

Tuy nhiờn việc lấp đầy bằng vật liệu rời cú nhược điểm là khi tường mỏng bị vỡ cỏt

sẽ trụi ra ngoài và sau đú thựng sẽ bị phỏ huỷ hoàn toàn

Để khắc phục nhược điểm trờn cỏc khoang ngoài theo chiều dọc và khoang ngoài theo chiều ngang được làm rộng 1m đổ đầy BT cỏc khoang cũn lại sẽ được đổ hỗn hợp cỏt và đỏ dăm Tiết diện ngang của thựng chỡm cú thể là hỡnh thang, hỡnh chữ nhật và cú mẩu conxon ở đỏy

Một số kết cấu thựng chỡm cú dạng như sau:

Cát, đá dăm Biển

Cảng

Hỡnh 3-9 Một kết cấu thựng chỡm điển hỡnh

Để cỏc thựng chỡm luụn độc lập với nhau khoảng cỏch giữa chỳng lấy bằng từ 20

ữ25 cm điều này hoàn toàn phự hợp với trường hợp phải thay thế cỏc thựng bị hỏng mặt khỏc khụng được lớn quỏ để trỏnh trường hợp khi cú súng tạo thành dũng nước xúi mạnh trụi đỏ dưới đỏy thựng

Trong cỏc khoang của thựng bố trớ cỏc lỗ van lấy nước với diện tớch từ 0,015ữ0,1

Chiều dày của tường và đỏy thựng được xỏc định với việc tớnh toỏn với cỏc tổ hợp tải trọng bất lợi nhất Đối với vỏch ngăn tớnh theo điều kiện mở rộng vết nứt đến 0,1mm

Bố trớ cốt thộp được xỏc định theo tớnh toỏn: sơ bộ cú thể lấy chiều dày đỏy là từ 0,4ữ0,45m, chiều dày tường ngoài từ 0,25ữ0,3m, chiều dày vỏch ngăn lấy bằng

0,15÷0,2m trong trường hợp vật liệu hỗn hợp là cát và đá dăm Trường hợp sử dụng vật liệu rời để lấp khoang bên ngoài thì chiều dày của tường ngoài phải lớn hơn 0,5÷0,6m, đôi khi đến 0,8m

Thi công đê chắn sóng bằng thùng chìm có các ưu điểm sau :

- Không đòi hỏi cần cẩu có sức nâng lớn, giảm khối lượng công tác của thợ lặn, thời gian thi công phần dưới nước rút ngắn nhiều so với khối xếp:

- Kết cấu thùng chìm còn có ưu thế là giải phóng đá, sỏi hay cát để di chuyển đến vị trí khác thông thường với thùng chìm được chế tạo trên bãi chuyên dụng sau đó hạ thuỷ

và kéo đến vị trí xây dựng Tuy nhiên cần phải lưu ý là giá thành 1m dài công trình bằng thùng chìm có thể cao hơn giá thành công trình của khối xếp do phải tính đến chi phí xây dựng bãi và thiết bị hạ thuỷ

- Các thùng chìm khác phải có mối nối sao cho chúng kết hợp với nhau để không có khoảng hở khi sóng đánh vào làm phá hoại cục bộ thùng chìm

ngăn bởi các vách dọc, vách ngang Phía dưới chuồng có đáy, bên trong được đổ đầy đá,mặt trên được đổ bằng lớp BT mũ

Thực tế có 2 loại chuồng, chuồng liên kết kiểu Nga và chuồng liên kết kiểu Mỹ Với chuồng kiểu Nga: các cây gỗ được liên kết bằng mộng, với chuồng kiểu Mỹ các thanh gỗ được lắp thành các ô vuông và liên kết với nhau bằng bulông Do chuồng kiểu

Mỹ sử dụng liên kết bằng kim loại nên tuổi thọ thấp hơn so với chuồng kiểu Nga

-Kết cấu chuồng kiểu gỗ như sau:

Hình 3-11 Một số kết cấu đê chuồng gỗ

3.5 Tải trọng sóng tác động lên đê chắn sóng trọng lực tường đứng

3.5.1 Tải trọng sóng nước sâu

nước không được che chắn

Tại vùng nước sâu tải trọng sóng là tải trọng sóng đứng nước sâu

Hình 3-12 Biểu đồ áp lực sóng đứng tác dụng lên mặt tường thẳng đứng

a) Khi đỉnh sóng tiếp cận công trình - b) Khi đáy sóng tiếp cận công trình

Trong tính toán này phải dùng độ sâu tính toán quy đổi d(m) thay cho độ sâu đến

Độ sâu tính toán quy đổi d(m) xác định theo công thức:

Hình 3-13 Đồ thị các giá trị của hệ số k br

Tải trọng sóng được xác định cho 3 trường hợp bất lợi nhất:

- Khi độ vượt sóng cao nhất;

- Khi lực ngang của sóng tới lớn nhất;

- Khi lực ngang của sóng rút lớn nhất

Dao động lên xuống η(m) của bề mặt tự do của sóng (kể từ mực nước lan truyền

sóng) phải xác định theo công thức:

t cthkd

h k t

2

.cos

λ - trị số trung bình của chiều dài sóng, m

nhận những giá trị sau:

toán

c, 0 < cosωt< 1 - ở thời điểm mà tải trọng sóng theo hướng ngang Pxc (kN/m) đạt

giá trị cực đại khi sóng tới, lúc bề mặt sóng cao hơn mực nước tính toán một độ

cao là ηc, trong trường hợp này trị số cosω phải xác định theo công thức: t

cos

λππ

λω

d h

Khi d/λ≤0,2 và khi công thức trên cho cosωt >1 thì lấy cosωt =1

khi sóng rút, lúc chân sóng nằm thấp hơn mực nước tính toán một độ cao bằng

t

η

thẳng đứng khi chịu đỉnh sóng hoặc chân sóng 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:

h k g

t e

h k g t e

gh p

kz kz

kz kz

ωωρ

ωρ

ωρ

ωρ

cos2cos

2.2

cos1

2

cos

2

.cos

2 3 2 2

2

2 2 2

ρ - khối lượng riêng của nước, t/m3;

z - tung độ của các điểm (z1 = ηc, z2 = 0, , zn = d) tính từ mực nước tính toán

Lấy p = 0 khi có đỉnh sóng (z1 = - ηc) và bụng sóng (z2 = 0) trước tường

3.5.2 Tải trọng sóng nước nông

Ở vùng nước nông tải trọng sóng là sóng đứng nước nông, tung độ biểu đồ áp lực

sóng khi chịu đỉnh sóng và bụng sóng xác định theo bảng 3-3

Bảng 3-3 Giá trị áp lực sóng p

Stt điểm Độ sâu z của các điểm (m) Trị số áp lực p (kPa)

Khi đỉnh sóng tiếp cận công trình

Giá trị của các hệ số k2, k3, k4, k5, k8, k9 lấy theo biểu đồ hình 3-14

trong phạm vi chiều cao mặt tường thẳng đứng

Hình 3-14 Biểu đồ xác định các hệ số k

3.5.3 Các trường hợp đặc biệt

Trường hợp đỉnh công trình nằm cao hơn mực nước tính toán một độ cao

hoặc nằm thấp hơn mực nước tính toán thì áp lực sóng p(kPa) phải xác định

tương tự như trên, sau đó nhân với hệ số k

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

Khi sóng từ vùng nước không được che chắn tiến đến công trình dưới một góc α

(độ) giữa phương truyền sóng và pháp tuyến của công trình thì trong các tính toán ổn

định công trình và độ bền của đất nền trị số tải trọng sóng tác dụng lên mặt tường thẳng

Khi góc α gần bằng 900, nghĩa là khi sóng di động dọc theo tường thì tải trọng sóng

xác định như sóng nhiễu xạ

3.5.4 Tải trọng sóng nhiễu xạ

Tải trọng nằm ngang do sóng nhiễu xạ từ phía khu nước được che chắn phải xác

biểu đồ áp lực sóng tính toán có thể dựng theo 3 điểm cho 2 trường hợp

Hình 3-15 Tải trọng sóng nhiễu xạ

a) Khi đỉnh sóng tới công trình; b) Khi chân sóng tới công trình

3.5.4.1 Khi đỉnh sóng trùng với điểm giữa phân đoạn công trình

0

; 8

2 max

;0

2 1

kh chkd

h g k p d

z f l dif dif

242

;

2 3

kh chkd

h g k p d

z f l dif dif

242

;

2 3

Khi độ sâu ở khu nước được che chắnd ≥0,3λ thì biểu đồ áp lực sóng có dạng hình

tam giác với áp lực sóng tại độ sâu z3 = 30, λ bằng 0

Phản áp lực 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 điểm biên, còn trong

phạm vi bề rộng đáy công trình coi phản áp lực này biến thiên theo quy luật tuyến tính

b

sl b

d sh g

h k v

λ

πλπ

pháp chống xói đất nền

adm , b max

Hình 3-16 Đồ thị xác định v b,max

Biểu đồ phản áp lực sóng bên dưới khối lát thềm ở móng công trình phải lấy theo

f i f

br i

chkd

d d chk gh k

Bảng 3-7 Giá trị k br

Hệ số k br với độ thoải sóng λ/h

Độ sâu tương đối

λ/

Khi độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công trình d br <1,25hvà độ sâu đến đáy

thì phải tính toán công trình chịu tải trọng sóng vỡ từ phía vùng nước không

được che chắn Đây cũng chính là điều kiện để xác định cao trình thềm đá sao cho không

tạo ra sóng vỡ trước công trình

h

,

1

db ≥

tích biểu đồ áp lực sóng nằm ngang Trong biểu đồ này trị số p(kPa) tại tung độ z phải

xác định theo các công thức:

gh p

z

p h

z

ρ

5,10

0

2 2

1 1

gh p

d z

λπ

biểu đồ phản áp lực của sóng và xác định theo công thức:

2

3a p

gh v

không được che chắn Trong trường hợp này độ cao

cr

sur , c

so với mực nước tính toán phải xác định theo công thức:

sur cr sur

c, =−0,5d −h

Trong đó:

hsur - chiều cao sóng đổ;

dcr - độ sâu lâm giới

Hình 3-18 Tải trọng sóng đổ

a, Thềm đá trong đất - b, thềm đá nằm trên đất

áp lực ngang của sóng Trong biểu đồ này trị số áp lực p (kPa) tại tung độ z xác định theo

công thức:

0p

;h

sur 2

sur f

d ch

gh p

d z

λπ

Tải trọng thẳng đứng Pzc (kN/m) lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực sóng (với

khu nước không được che chắn xác định theo công thức:

f sur

sur f

d ch

gh v

a) Công trình nằm tại vị trí sóng đổ lần cuối

b) Công trình ở vùng mép nước; c) Công trình trong vùng sóng leo

Sau khi đổ lần cuối sóng sẽ leo lên mái dốc, nếu công trình nằm trong vùng sóng

mép nước nó sẽ chịu tải trọng sóng leo

xác định theo các biểu đồ áp lực sóng theo phương ngang và phương đứng, các giá trị p

(kPa) và ηc (m) xác định tuỳ thuộc vị trí công trình

3.5.7.1 Khi công trình nằm ở độ sâu mà tại đó sóng đổ lần cuối:

a

a p

l

a

a p

hbr - chiều cao sóng tại vị trí sóng đổ lần cuối, m;

ai - khoảng cách từ vị trí sóng đổ lần cuối đến công trình, m;

trình), xác định bằng:

ϕ

ctg h

a r = run1%

hrun1% - chiều cao sóng leo

3.5.8 Tải trọng sóng leo theo CEM 2000

Công trình có thể được bố trí để chỉ chịu tải trọng sóng vỡ trong hầu hết các trường

hợp thuỷ triều và bão lớn Các thí nghiệm mô hình đã chỉ ra rằng xấp xỉ 78% chiều cao

sóng đổ là trên mực nước tĩnh khi sóng vỡ vào bờ dốc (Wiegel -1964) Sóng vỡ được giả

định là giảm tuyến tính từ vị trí sóng đổ lần cuối đến giao điểm của mực nước và đường

≤ tanβ ≤ 0,1 Khối lượng nước của sóng vỡ được giả định là tiến vào bờ với vận tốc bằng

a, Khi tường đứng nằm dưới nước trong vùng sóng vỡ: tường đứng sẽ chịu áp lực

bằng tam giác đồng dạng là:

b b

Hình 3-20 Công trình trong vùng sóng vỡ

Trong đó:

hS - chiều sâu nước tại tường;

hb - chiều sâu nước tại vị trí sóng đổ

Trên mực nước tĩnh, thành phần động của áp lực là:

d d

H gh H

H h R

tại chân tường, giá trị cực đại xác định bằng:

s d

b, Trường hợp tường nằm trên bờ (cao hơn mực nước tĩnh) nhưng vẫn chịu sóng

leo:

Nếu không có công trình thì sóng tiếp tục leo lên bờ đến khi đạt độ cao sóng leo cực

dâng tại tường:

swl w

R

X H

X

X H

1 2 , 0

118

,

0 ⎜⎜⎝⎛ − ⎟⎟⎠⎞

≈

a b

surge

R

X gH

h

h p

h p

*

* 1

* 2

0

1

η

ηη

víi

víi

1 3

Hình 3-22 Tải trọng sóng đứng theo Goda

Trong đó:

β - góc tới của sóng (là góc giữa đỉnh sóng và mặt trước tường)

Hdesign - chiều cao sóng thiết kế tại vị trí công trình xác định ở trạng thái biển thiết

kế Theo Goda nếu công trình nằm ngoài vùng xáo trộn (ngoài vùng sóng vỡ) thì

=

L h

L h

s

s

π

πα

h h

s s

c w

/ 2 cosh

1 1

thông thường, λ1 = λ2 = λ3 = 1;

3.5.10 Áp lực sóng lên tường nghiêng

Tanimoto và Kimura (1985) qua thực nghiệm cho thấy công thức của Goda có thể

dùng để tính áp lực lên tường nghiêng bằng phép chiếu lên mặt đứng như hình vẽ sau: