7 .Cấu trỳc của luận ỏn
3.1 Cơ sở đề xuất mặt cắt đờ biển cú kết cấu rỗng trờn đỉnh
3.1.1 Đỏnh giỏ súng tràn qua cỏc mặt cắt thớ nghiệm
Từ cỏc hỡnh ảnh thớ nghiệm Hỡnh 3.1 đến Hỡnh 3.5, cú thể nhận thấy với từng hỡnh dạng kết cấu khỏc nhau khi súng tỏc động tới cụng trỡnh sẽ cú đặc trưng tương tỏc riờng biệt, đặc trưng với đờ mặt cắt mỏi nghiờng là khi súng tỏc động gõy ra quỏ trỡnh súng leo trờn mỏi và tràn qua cụng trỡnh. Khi đú mỏi nghiờng tạo đà súng leo dễ dàng khi sinh ra dòng chảy tràn với chiều cao lớn (Hỡnh 3.1) và là nguyờn nhõn lưu lượng tràn qua mặt cắt thiờn lớn so với mặt cắt đờ cú kết cấu ẳ trụ rỗng (Hỡnh 3.3, Hỡnh 3.4, Hỡnh 3.5 ). Với mặt cắt mỏi nghiờng cú tường đỉnh sau khi súng leo trờn mỏi nghiờng đó bị cản lại bởi tường đỉnh. Súng tới tương tỏc với tường tạo thành súng đứng cao (Hỡnh 3.2), lưu lượng tràn qua đú được giảm đỏng kể. Tuy nhiờn, súng đứng lớn tạo ra súng phản xạ trước tường gõy bất lợi cho kết cấu mỏi nghiờng và tường đỉnh.
Hỡnh 3.1: Súng tràn qua mặt cắt mỏi nghiờng
Quỏ trỡnh súng tương tỏc với mặt cắt kết cấu ẳ trụ rỗng cú xu thế tràn tương tự với mỏi nghiờng, súng leo qua mặt cong và tràn qua đỉnh cụng trỡnh. Dưới tỏc dụng bởi lỗ rỗng bề mặt, lưu lượng được hấp thụ thụng qua buồng tiờu súng ẳ trụ rỗng nờn chiều cao chảy tràn và lưu lượng tràn qua cụng trỡnh đó được giảm đỏng kể. Hỡnh 3.6 thể hiện kết
quả tỷ số tràn tương đối qua mặt cắt cú kết cấu ẳ trụ rỗng nằm dưới đường lý luận tớnh toỏn súng tràn qua mặt cắt mỏi nghiờng.
Hỡnh 3.2: Súng tràn qua mặt cắt mỏi nghiờng cú tường đỉnh
Hỡnh 3.3: Súng tràn qua mặt cắt cú kết cấu ẳ trụ rỗng = 10%
Hỡnh 3.5: Súng tràn qua mặt cắt cú kết cấu ẳ trụ rỗng = 20%
Để cú cơ sở đỏnh giỏ độ tin cậy thớ nghiệm và so sỏnh lưu lượng tràn qua mặt cắt cú kết cấu ẳ trụ rỗng với từng mặt cắt mỏi nghiờng và mỏi nghiờng cú tường đỉnh. Tỏc giả đó kết hợp kết quả đo tràn và cụng thức tớnh toỏn lưu lượng tràn đặc trưng của hai dạng mặt cắt mỏi nghiờng và mỏi nghiờng cú tường đỉnh.
Với đờ mỏi nghiờng độ dốc 1:2 đến 1: 4, lưu lượng tràn trung bỡnh là [9]:
q R 1.3 = 0.1035 exp− c gH 1.35 3 Hm0 γ f γβ m0 (3.1)
trong đú, Hm0 chiều cao súng mụ men khụng, Rc độ cao lưu khụng trờn mực nước, f hệ số chiết giảm súng tràn do độ nhỏm mỏi, hệ số chiết giảm do hướng súng tới.
Với đờ mỏi nghiờng cú tường đỉnh, lưu lượng tràn trung bỡnh là [10]:
R 1.3
= 0.09 exp − 1.5 c *
H
m0
Với
trong đú, *hệ số chiết giảm súng tràn của tường đỉnh, hwall chiều cao tường đỉnh.
Kết quả tớnh toỏn thớ nghiệm lưu lượng tràn qua mặt cắt mỏi nghiờng và mỏi nghiờng cú tường đỉnh đều phù hợp với đường lý luận, điều này thể hiện độ tin cậy trong quỏ trỡnh thiết lập và đo đạc thớ nghiệm.
Hỡnh 3.6: Lưu lượng tràn qua mặt cắt đờ cú kết cấu ẳ trụ rỗng với đờ mỏi nghiờng
Hỡnh 3.7: Lưu lượng tràn qua mặt cắt đờ cú kết cấu ẳ trụ rỗng với đờ mỏi nghiờng cú tường đỉnh
So sỏnh với cùng điều kiện biờn tỏc dụng thỡ lưu lượng tràn trung bỡnh qua mặt cắt mỏi nghiờng là lớn nhất (Hỡnh 3.8). Mặt cắt đờ cú kết cấu ẳ trụ rỗng với lỗ rỗng bề mặt
=20% cho giỏ trị xấp xỉ với mỏi nghiờng tường đỉnh. Trong cùng một loại mặt cắt cú
kết cấu ẳ trụ rỗng, khi hệ số lỗ rỗng bề mặt tăng lờn thỡ hiệu quả giảm tràn tăng theo. Hiệu quả giảm súng tràn qua kết cấu ẳ trụ rỗng cú thể xem là một ưu điểm nổi bật của kết cấu khi được so sỏnh trong cùng điều kiện với mặt cắt mỏi nghiờng và mỏi nghiờng tường đỉnh.
Bảng 3.1: Kết quả lưu lượng tràn qua cỏc mặt cắt đờ biển với cùng tham số súng
Lưu lượng tràn trung bình qua cỏc mặt cắt q (l/s/m) Kịch bản
Mỏi Mỏi nghiờng TSD TSD TSD
nghiờng +tường đỉnh =10% =15% =20% Hm0 =0.10m; Tp=1.3s; Rc =0.2m 0.022 0.005 0.016 0.013 0.007 Hm0 =0.125m; Tp=1.7s; Rc =0.2m 0.286 0.039 0.124 0.104 0.086 Hm0 =0.15m; Tp=2.1s; Rc =0.2m 0.779 0.146 0.289 0.264 0.229 Hm0 =0.10m; Tp=1.3s; Rc =0.15m 0.133 0.032 0.046 0.026 0.041 Hm0 =0.125m; Tp=1.7s; Rc=0.15m 0.670 0.175 0.161 0.164 0.122 Hm0=0.15m; Tp=2.1s; Rc =0.15m 1.564 0.498 0.650 0.612 0.527 Hm0 =0.10m; Tp=1.3s; Rc =0.1m 0.631 0.193 0.119 0.121 0.097 Hm0=0.125m; Tp=1.7s; Rc =0.1m 1.918 0.681 0.576 0.463 0.348 Hm0=0.15m; Tp=2.1s; Rc =0.1m 4.309 1.368 1.222 1.113 0.986
Qua kết quả đỏnh giỏ súng tràn qua ba mặt cắt cú thể nhận thấy khả năng giảm súng tràn kết cấu ẳ trụ rỗng như cỏc kết cấu tường đỉnh – là kết cấu dạng đứng. Tuy nhiờn, điều kiện làm việc tường đỉnh là tương tỏc súng leo, trong khi đú kết cấu ẳ trụ rỗng tương tỏc trực tiếp với súng như mỏi nghiờng. Xột về điều kiện làm việc và hỡnh dạng kết cấu, tỏc giả nhận thấy mặt cắt tường biển cú khối gia cố phớa trước (gọi là tường biển hỗn hợp) tương đồng với mặt cắt kết cấu ẳ trụ rỗng. Chớnh vỡ vậy, cõ̀n cú sự đỏnh giỏ về phương phỏp tớnh toỏn súng tràn qua mặt cắt tường biển hỗn hợp cho mặt cắt cú kết cấu ẳ trụ rỗng (TSD).