CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN XÓM RỚ TỈNH PHÚ YÊN
3.7 Tính toán kè bảo vệ mái
3.7.1 Tính toán các tham số sóng
Vị trí xác định sóng thiết kế đối với đê biển cách mép nước một đoạn L0 256
4 = 4 =64 (m)
Ta sử dụng phần mềm WADIBE để tính toán truyền sóng với các thông số tương tự như phần tính toán đối với đập mỏ hàn. Kết quả tính toán cho ta thấyđược tại mặt cắt nguy hiểm nhất có Hrms = 3,2(m) => Hs = 3,2 . 2= 4,52 (m)
Độ sâu nước thiết kế: Ds = MNTK – Zđáy = 1,1 – (-4,4) = 5,5 (m) 3.7.2 Xác định kích thước mặt cắt ngang kè mái
Công thức xác định cao trình đỉnh kè:
Zđỉnh = MNTK + Rc + a (3-12)
Trong đó:
MNTK = +1,1 (m)
a: trị số gia tăng độ cao, được xác định theo quy định ở bảng sau:
Bảng 3.17: Trị số gia tăng độ cao
Cấp đê I II III IV V
Trị sốgia tăng độ cao a (m) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Công trình là công trình cấp IV nên: a = 0,3 (m)
Rc: Độ cao lưu không của đê trên mực nước thiết kế khống chế lưu lượng sóng tràn không lớn hơn giá trị lưu lượng sóng tràn cho phép [q] (l/s/m) trong điều kiện thiết kế.
Ở khu vực xây dựng công trình, phía đất liền cách bờ biển không xa, có dân cư sinh sống nên ta chọnlưu lượng sóng tràn nhỏ
Chọn q= 50 (l/s/m) = 0,05 (m3/s/m) Chỉ số Iribarren m 1,0
s m 1,0
tan 1 / 2
3, 42
H 4, 52
211, 65 L
−
−
ξ = α = =
Hệ số chiết giảm do cơ đê: γb = 1
2 <γb.ξm 1,0− = 1. 3,42 = 3,42 < 8 (Sóng không vỡ) Rc được tính theo công thức:
c 3
s r
s
R
q 1
0, 2.exp( 2, 3. . )
H .
H β
= −
γ γ
0,2 3
r s s
c
. .H g.H
R .ln( )
2, 3 q
γ γβ
= (3-13)
Trong đó:
- Hs = 4,52(m)
- γr: Hệ số chiết giảm do độ nhám mái, với khối phủ là Hohlquader γr = 0,55 - γβ: Hệ số chiết giảm do góc sóng đến xiên góc
(Với đê biển ta chọn γβ=1)
Thay số vào công thức (3.13) ta được Rc = 5,2 (m)
Thay số vào công thức (3.12) ta được Zđỉnh = 1,1 + 5,2 + 0,3 = 6,6 (m) Vậy Zđỉnh = 6,6 (m)
Xác định chiều rộng đỉnh kè
Tuyến đường đỉnh kè phục vụ công tác duy tu bảo dưỡng, quản lý kè kết hợp làm đường giao thông đi lại cho dân cư của khu vực. Theo dự thảo tiêu chuẩn thiếtkế đê biển 2012 với công trình cấp IV thì chiều rộng đỉnh kè B = 4m. Nhưng ngoài ra, tuyến kè còn được sử dụng làm đường phục vụ giao thông quan trọng nên chiều rộng đỉnh được chọn là B = 5m.
Xác định kích thước tường đỉnh
Chiều cao tường đỉnh: Ht = 1,45 m (chọn Ac = Rc ) Chiều sâu hố xói:
Chiều sâu hố xói xác định theo công thức kinh nghiệm:
Smax = 1,5.Hs = 1,5.4,52 = 6.78 (m) 3.7.3 Tính toán lớp khối phủ Hohlquader
Đường kính danh nghĩa của khối phủ được xác định theo công thức Hudson:
Δ.Dn
H = (KD .cotα)1/3 (3-14)
Trong đó:
Dn : đường kính danh nghĩa của khối phủ H = HS = 4,52 (m)
KD: Hệ sốổn định của khối phủ, cấu kiện Hohlquader có KD = 8,5 Đối với cấu kiện Hohlquader, chọn cotα = 2
Δ: Tỷ trọng riêng tương đối bt 1
n
ρ
∆ = ρ −
ρbt: khối lượng riêng của bê tông (ρbt= 2,4 T/m3) ρn: khối lượng riêng của nước (ρn= 1,025 T/m3) Thay số vào công thức ta được: Dn = 1,31 (m)
Khối lượng khối phủ : W= ρ. Dn3 = 2,4 . 1,313 = 5,4 (T) Xác định kích thước cơ bản của khối Hohlquader (Hình 3.15)
Hình 3.15: Kích thước cơ bản của khối Hohlquader
Thể tích khối Hohlquader theo lý thuyết: V = Dn3 Thể tích khối Hohlquader tiêu chuẩn: V = 0,299. L3
=> Dn3 = 0,2994. L3
3 3
299 , 0
Dn
L=
⇒ = 1,96 (m)
=>H = 0,6 . L = 0,6 . 1,96 = 1,18 (m) Bề dày lớp phủ:
tphủ = n.Kt. Dn (3-15) Trong đó:
t: chiều dày lớp khối phủ n: số lớp cấu kiện. (n =1)
Kt: hệ số, phụ thuộc cấu kiện và phương pháp thi công, đối với cấu kiện Hohlquader ta có Kt = 1,1).
Thay số vào công thức ta được t = 1 . 1,1 . 1,31 = 1,44 (m) Vậy bề dày khối phủ là 1,44 m
Bảng 3.18 Kết quả tính toán lớp khối phủ
Loại vật liệu W (T) Dn (m) n (số lớp) t (m)
Đá hộc 5,4 1,31 1 1,44
3.7.4 Tính toán lớp giữa (lớp đá đổ)
Lớp giữa sử dụng đá có khối lượng là: W2 = W
10= = 0,54 (T)
So sánh với cấp phối đá tiêu chuẩn (Bảng 3.16) ta được kích thước đá lớp giữa nằm trong khoảng tương ứng với khối lượng từ (300-1000 )kg
Bảng 3.19: Cấp phối đá tiêu chuẩn
Khối lượng (W) Đường kính ( m )
10 - 60 kg 0.16 - 0.3 m
100 - 200 kg 0.3 - 0.49 m
300 - 1000 kg 0.49 - 0.72 m
Khối lượng (W) Đường kính ( m )
1 - 3 t 0.72 - 1.04 m
3 - 6 t 1.04 - 1.31 m
6 - 10 t 1.32 - 1.51 m
Căn cứ vào bảng cỡ đá tiêu chuẩn CIRIA C683, ta chọn khối lượng đá lớp giữa là (540+690)/2 = 615 (kg) = 0,615 (T)
Bảng 3.20 Bảng cỡ đá tiêu chuẩn CIRIA C683
Bề dày của lớp giữa được xác định theo công thức:
1/3 t
giua p
. W K n.
t
= (3-16)
Trong đó:
t: chiều dày của lớp giữa n: số lớp đá (n = 2)
Kt: hệ số, phụ thuộc cấu kiện và phương pháp thi công (tra bảng đối với đá mỏ trơn, đổ tự nhiên) ta được hệ số Kt= 1,02
W = 0,615 (T) ρđá = 2,65 (T/m3)
Thay số vào công thức (3-16) ta được: tgiữa = 1,25 (m) Bảng 3.21: Kết quả tính toán lớp giữa
Loại vật liệu W (kg) Dn50 (m) n (số lớp) t (m)
Đá hộc 615 0,61 2 1,25
3.7.5 Xác định kích thước và trọng lượng chân khay:
Với h = 5,5 (m) ; 1,5.Hs = 1,5 . 4,52 = 6,78 m h < 1.5 Hslà khu vực nước nông.
Hệ số mái củacơ chân là m = 2.
Hình 3.16: Tính toán khối phủ chân khay
Tính toán cho kích thước lớp đá bảo vệ chân ta sử dụng công thức Gerding (1995).
0.24 1.6 0.15
.
S t
od
n n
H h
D D N
= +
∆ (3-17)
Trong đó :
Nod : là số cấu kiện bị dịch chuyển trên dải bề rộng tính toán Chọn Nod = 1 Giá trị có thể chấp nhận được của hư hỏng h: chiều cao từ đáy đến mực nước thiết kế
ht: độ sâu nước từ chân khay đến MNTK Chọn tỉ lệ: ht
h = 0,8 ht = 4,4 (m)
Thay vào công thức trên ta được: Dn = 1,44 (m)
W3= ρđá. Dn3 = 2,65. 1,443 = 7,9 (T)
Dựa vào bảng cấp phối đá chuẩn lớp đá chân khay nằm trong khoảng từ (6 ÷ 10)T Bề rộng của cơ chân Bt = 3. Dn = 4,32 (m )
Bảng 3.22: Kết quả tính toán khối phủ chân khay
Loại vật liệu W (kg) Dn (m) Bề rộng cơ chân(m)
Đá 6,9 1,44 4,32