II. Mục tiêu của đồ án
4.1.6 Tính toán chân khay
Chân khay được đưa vào để giữ lớp phủ chính và chống xói. Chân khay thường được làm bằng đá đổ tuy nhiên trong một số trường hợp phải dùng bằng khối bê tông do kích thước lớn.
- Chiều rộng chân khay sao cho chứa được tối thiểu 4 khối gia cố lớn.
- Cao trình chân khay tạo với chiều rộng thành một khối đảm bảo ổn định cho
vật liệu gia cố.
Chân khay có thể được thi công trước hay sau khi có lớp phủ chính. Đối với khối Tribar được sắp xếp và đá xếp thì chân khay là khối tựa và phải đảm bảo thi công trước. Trong trường hợp thi công sau thì chiều cao chân khay phải đảm bảo chắn đủ 1/2 chiều cao của khối phủ tiếp giáp với chân khay.
- Tại nơi nước rất nông khối phủ chính được kéo dài thêm 1 hoặc 2 hàng để làm chân khay.
Hình 4: Chân khay nước rất nông.
Tại nơi nước sâu vừa có thể dùng các viên đá có kích thước bé hơn so với khối
Tại nơi nước sâu chân khay có thể nằm ở khoảng cách tương đối lớn hơn so với đáy biển.
Hình 6: Chân khay nước sâu.
Đối với đáy biển có độ dốc hoặc bề mặt trơn, nếu tại chân công trình có sóng đổ thì chân khay có thể bị mất ổn định. Để giữ cho chân khay khỏi bị trượt cần phải tạo rãnh hoặc các thanh neo để giữ cho chân khay khỏi bị trượt.
Trong trường hợp chân khay nằm trên đất nền có thể bị xói thì độ sâu bảo vệ của chân khay phải được xác định có tính đến phần dự phòng khả năng xói.
* Xác định cao trình và kích thước lớp phủ chân khay:
Hình 7: Bảo vệ mái phủ bằng chân khay - Tính mực nước thiết kế thấp nhất (MNTKTN):
Dựa vào đường tần suất lũy tích mực nước giờ ta có MNTTK ứng với tần suất P=100%
P mực nước tổng hợp, Điểm T17 H (cm) 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 100 50 25 20 10 5 2 1 0.5 P(%) 124 5102050100200 Tr(năm) P (%) : 1 2 5 10 20 50 100 Tr (nam) : 100 50 20 10 5 2 1 H (cm) : 418.6 355. 1 286.4 243.4 205.8 158.9 118.4
Hình 8: Đường tần suất mực nước tổng hợp tại điểm T17(106°53', 20°49') Đồng Bài, Cát Hải, TP. Hải Phòng
Dựa vào đường tần suất lũy tích mực nước giờ ta có MNTTK ứng với tần
suất P=100% thì MNTTK = 1,18(m) => Độ sâu của MNTTK là:
h= 2,5 + 1,18 = 3,68 (m)
Theo hình 7, cao trình của chân khay cách MNTTK 1 đoạn là Hs =2,49 m.
- Độ sâu của MNTK: hS = 2,5 + 3,55 = 6,05 (m)
Do đó: cao trình chân khay cách MNTK 1 đoạn: hb = 6,05 – 3,68 + 2,49 = 4,86 (m) Phạm vi đảm bảo an toàn cho chân công trình:
0,4 < hb/hS < 0,9 → 0,4.hS< hb < 0,9hS → 0,4.6,05 < hb <0,9.6,05
→ 2,42 (m) < hb < 5,45(m) (∗) hb = 4,86 thõa mãn điều kiện (*)
Hệ số ổn định (van der Meer, d=Angremond, and Gerding 1995):
N = Htk =h0, 24 b 1, 6.N (4.8) ∆.Dn50 Dn50 od Trong đó: 1 10 100 Tr (Năm) + 0,15 S
2.49 1, 443 60
NS : chỉ số ổn định thiết kế cho nền đá đổ và ổn định chân.
H: Chiều cao sóng tại chân công trình H = 2,49(m)
hs: Chiều cao từ đáy đến MNTK; hs = h = 6,05 (m)
hb: độ sâu nước từ đỉnh chân khay đến MNTTK
∆: tỷ trọng viên đá; ∆ = 1,44
Dn50: Đường kính viên đá tiêu chuẩn 50%
Nod: Số khối bị dịch chuyển trong bề rộng dải Dn.(chọn Nod =0,5)
Hình 9: Đồ thị xác định trọng lượng cấu kiện
Ta có: hb/hS = 4,86/6,05 = 0,8. Tra đồ thị hình 9 ta có N 3 = 60
Dn50
=
∆N = = 0.44(m)
Thay vào công thức(4.8) ta được:
N =0, 24 hb 1, 6 . N = 0, 24 + 1, 6 .0, 5 = 3,83 => N 3 ≈ 60 s Dn50 od 0, 44 s (thõa mãn) S H s + 0,15 4,86 0,15
Vậy Dn50 = 0,44 m.
Khối lượng viên đá chân khay: WCK = 2,5 x 0,443 = 0,2 (T). Vậy ta bố trí chân khay ở cao trình -1,3 m.
Chọn vật liệu làm chân khay là đá có trọng lượng WCK = 200 Kg.
* Xác định bề rộng chân khay :
Bề rộng chân khay nhận giá trị: Bt= 3.Dn50 = 3.0, 44 = 1, 32m
Chọn bề rộng đỉnh chân khay là Bt = 1,5 m
Chọn mái chân khay m = 2