Hệ số an toàn được lựa chọn tùy thuộc vào mức độ quan trọng của cơng trình. Nó quyết định độ an tồn cũng như giá thành cơng trình. Theo kinh nghiệm, hệ số an toàn thường được lấy dao động từ 1,5 đến 2,0.
Hình vẽ dưới đây gợi ý cách xác định hệ số an toàn đối với từng loại cơng trình, có tên là phương pháp “Harris County Flood Control District”, tên viết tắt là (HCFCD).
Hình B-1 - Xác định hệ số an toàn (từ HCFCD 2001) B.1.3. Phương pháp thiết kế
Đối với các thảm, rọ đá đặt trên nền kênh hoặc đê, ứng suất cắt trên thảm được tính tốn như sau:
Tdes = Kb.ү.y.Sf (1)
Trong đó:
Tdes = Ứng suất cắt thiết kế, kN/m2
Kb = Hệ số uốn (không thứ nguyên)
ү = Trọng lượng đơn vị của nước, 9,81 kN/m3
y = Độ sâu lớn nhất của dòng chảy trên kè, m Sf = Độ dốc của đường phân cấp năng lượng, m/m
Hệ số uốn cong Kb được sử dụng để tính sự gia tăng của ứng suất cắt ở bên ngoài khúc uốn. Hệ số này nằm trong khoảng 1,05 đến 2,0, phụ thuộc vào mức độ cong của khúc uốn. Hệ số uốn cong là hàm của bán kính cong RC chia cho chiều rộng của kênh T, như sau:
Kb = 2,0 cho 2 RC/T (2)
Kb = 2,38 – 0,206. +0,0073. cho 10 > RC/T > 2 Kb = 1,5 cho RC/T 10
Phương pháp đề nghị để xác định ứng suất cắt cho phép của lưới rọ đá được xác định bằng cách sử dụng mối quan hệ đã cho về kỹ thuật thủy lực thông tư số 15 (HEC-15) xuất bản lần thứ 3 (Kilgore
and Cotton 2005):
TP = Cs(үs–үw)d50 (3)
Trong đó:
TP = Ứng suất cắt cho phép, kN/m2
d50 = Đường kính trung bình của đá trong thảm, m Cs = Hệ số ổn định của đá lấp thảm rọ đá bằng 0,10 үw = Trọng lượng đơn vị của nước, 9,81 kN/m3
үs = Trọng lượng đơn vị của đá, kN/m3
Hệ số Cs là hệ số thực nghiệm được phát triển bởi Maynord (1995) từ các dữ liệu thử nghiệm được trình bày trong Simons et al. (1984). Việc sử dụng hệ số Cs bị giới hạn các điều kiện của chương trình thử nghiệm, sử dụng đá nhọn và tỷ lệ giữa kích thước đá tối đa với kích thước tối thiểu từ 1,5 đến 2,0. Hệ số an tồn có thể tính tốn bằng tỷ lệ của ứng suất cắt cho phép chia cho ứng suất cắt áp dụng:
(4)
Kích thước nhỏ nhất của đá nên lớn hơn 1,25 lần kích thước lỗ lưới thảm (Parker et al. 1998). Đá nên được phân loại tốt giữa kích thước nhỏ nhất và lớn nhất nhằm giảm thiểu kích thước của các khoảng trống trong lưới. Nếu chỉ tiêu kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế cho phép, kích thước tiêu chuẩn có thể được chọn.
Chiều dày của thảm rọ đá ít nhất nên bằng 2 lần đường kính trung bình của đá lấp, T 2d50. Nếu chiều dày tính tốn khơng phù hợp với chiều dày rọ đá tiêu chuẩn thì sử dụng độ dày lớn hơn tiếp theo của thảm (Maynord 1995). Ở mức tối thiểu, độ dày nên là 6 in. (15,3cm) (Parker et al. 1998).