1. Giới thiệu chung lý thuyết độ tin cậy và ứng dụng thiết kế công trình biển
2.2.Cơ chế hư hỏng đê chắn sóng do sóng truyền qua
Trong đó:
+ q: Lưu lượng tràn đơn vị (m3/s/m).
+ γβσ: Mô tả ảnh hưởng của độ dốc hoặc chiều dài đỉnh sóng. + Hs:Chiều cao sóng có nghĩa trước chân công trình (m). + Rc:Chiều cao lưu không đỉnh đê (m).
Thay phương trình (2.2) vào phương trình (2.1) ta được phương trình hàm trạng thái như sau:
3 1 0, 082. .exp 3 c a s s R Z q gH H γβσ = − − (2.3)
2.2. Cơ chế hư hỏng đê chắn sóng do sóng truyền qua
Để đảm bảo chức năng chính của đê chắn sóng là chiều cao sóng trong bể cảng và luồng tầu nhỏ hơn giá trị cho phép. Tuy nhiên do các điều kiện sóng truyền qua công trình hoặc do khúc xạ, nhiễu xạ tạo thành sóng trong bể cảng hoặc luồng tầu. Ngoài ra còn do gió và sóng do tàu chạy hình thành lên. Trong khuôn khổ luận văn tác giả mới chỉ xác định chiều cao sóng truyền qua công trình chưa đánh giá được chiều cao sóng sinh ra nhiễu xạ vào trong bể cảng và chiều cao sóng sinh ra do gió và tầu thuyền trong bể cảng. Đối với đê chắn sóng dạng thùng trìm thì chiều cao sóng truyền qua đê chủ yếu do nguyên nhân sau:
- Nguyên nhân sóng khúc xạ qua đầu đê vào bên trong. - Nguyên nhân năng lượng dư thừa do sóng tràn qua đê.
- Nguyên nhân đê chắn sóng bị phá hủy phần kết cấu, không có khả năng thực hiện chức năng che chắn sóng.
Đầu tiên để phân tích hư hỏng của công trình cần phải xác định chức năng của công trình. Chức năng chính của công trình đê chắn sóng là đảm bảo vùng nước tĩnh nặng trong cảng và luồng tầu để cho tàu bè vào cảng được thuận lợi và an toàn hàng hải. Ngoài ra đê chắn sóng còn có các chức năng phụ như: Hướng dòng chảy của sông, ổn định cửa sông bảo vệ luồng tầu,… Với chức năng chính của công trình
là đảm bảo điều kiện lặng sóng thì chiều cao sóng cho phép trong bể cảng là Hs<0,2m. Do đó nếu chiều cao sóng mà lớn hơn 0,2m tức là chức năng công trình không đảm bảo. Khi đó hàm trạng thái cơ chế sóng truyền là so sánh chiều cao sóng sau đê với chiều cao sóng cho phép. Hàm trạng thái cơ chế được xây dựng như phương trình (2.4)
• Hàm trạng thái được viết như sau:
[ ]cp
Z = H −H (2.4)
Trong đó:
+ Z: Hàm trạng thái cơ chế (Z>0 - Cơ chế an toàn);
+ [ ]H cp: Chiều cao sóng cho phép trong bể cảng. Xác định theo nhiệm vụ công trình + H: Chiều cao sóng sau đê sinh ra do nguyên nhân sóng truyền và nhiễu xạ. Xác định chiều cao sóng truyền qua công trình theo phương trình (2.5) như sau:
if
( d t). sea
H = K +K H (2.5)
Với
+ Kdif : Hệ số nhiễu xạ sóng;
+ Kt: Hệ số sóng truyền qua thân công trình; + Hsea: Chiều cao sóng phía trước công trình
Trong khuân khổ luận văn tác giả không xét thành phầnnăng lượng dư thừa do qua trình sóng nhiễu xạ đầu đê vào trong bể cảng mà chỉ xét phần năng lượng dư thừa sinh ra do sóng truyền qua thân đê vào trong bể cảng. Xác định hệ số sóng truyền qua công trình theo phương pháp của Goda (1969,1985). Mô hình sóng truyền qua đê chắn sóng tường đứng của Goda (1969,1985) xây dựng xác định được nguyên nhân hình thành sóng truyền qua công trình do năng lượng sóng tràn qua đê và phần năng lượng sóng truyền qua bệ đệm. Do đó hệ số sóng truyền qua chủ yếu phụ thuộc vào chiều cao lưu không của đỉnh đê (Rc ) chiều cao của bệ đệm. Hệ số sóng truyền qua công trình được xác định như sau:
2 2
, , d
t t Rc t b
K = K +K (2.6)
+ Kt Rc, : Hệ số sóng truyền qua công trình sinh ra do năng lượng sóng dư thừa khi tràn qua đê;
+ Kt b, d: Hệ số truyền sóng qua công trình thông qua phần bệ đệm;
2 2 0, 25 1 sin 0, 01 1 2 c c t i s R d d K H h π β α + = − + + − trong đó c i R H β α− < < −α β (2.7) 0,1 1 c t s d d K h + = − trong đó c i R H ≥ −α β (2.8) Trong đó:
hs : Độ sâu nước tại chân công trình (m) như hình 2.1. d: Độ sâu nước của bệ đệm (m) Xem hình 2.1.
dc: Chiều cao bệ đệm tính từ đáy biển đến cao trình bệ đệm (m) Rc: Chiều cao lưu không của đỉnh đê (m)
Các hệ số xác định như sau: α : Được chọn bằng 2,2 2 0, 6. 1, 2. 0, 2 s s d d h h β = + − (2.9) Hình 2.1. Sơ xác định hệ số β