Chơng 3 Các dạng khác của đê chắn sóng
3.3 Đê chắn sóng dạng không trọng lực (Điều 49 Thông báo )
3.3.2 Đê chắn sóng nổi
[1] Khái quát
Kết cấu thích hợp cho một đê chắn song nổi cần đợc lựa chọn bằng cách xem xét các
đặc trng truyền sóng và sự ổn định và sau đó cần đợc thiết kế bằng các thí nghiệm mô
h×nh thuû lùc khi cÇn thiÕt.
[ Chú giải ]
(1) Đê chắn sóng nổi gồm có nhiều vật nổi đặt thẳng hàng trên nớc để ngăn ngừa sự truyền sóng, và chúng có u thế là chúng không cản trở nớc biển hoặc bùn cát ven biển và cũng không phụ thuộc vào biên độ triều hoặc điều kiện đất nền và có tính cơ động. Đồng thời chúng có những nhợc điểm nh cho phép sóng truyền tơng đối lớn, hiệu quả che chắn sóng của chúng phụ thuộc nhiều vào các
đặc trng của sóng, chúng có thể chỉ đợc dùng cho sóng nhỏ vì sức bền chống lực sóng của chúng bị hạn chế, và cơ cấu sức kháng của hệ thống neo chống lại các tải trọng va đập tuần hoàn cha đợc biết rõ. Ngoài ra, còn có lo ngại là các vật nổi có thể bị trôi và gây ra thiệt hại phụ nếu giây neo bị
đứt.
(2) Sơ đồ bố trí và hình dạng của đê chắn sóng nổi còn đợc xác định để đạt đợc độ lặng yêu cầu. Khi xác định các yếu tố này nên tiến hành làm thí nghiệm mô hình thuỷ lực và hệ số truyền sóng cần đ- ợc đo đạc. Về các phơng pháp giải tích, có phơng pháp tính toán gần đúng sự chuyển dịch của vật nổi hình chữ nhật 2 chiều căn cứ vào Ito và các cộng sự và lý thuyết Ijima về các vật nổi tự do.
[ Chỉ dẫn kỉ thuật ]
Thiết kế đê chắn sóng nổi có thể thực hiện tốt nhất theo sơ đồ khối nêu trong Hình T-3.3.5 Lựa chọn điều kiện thiết kế
Tính năng yêu cầu: Tính năng tiêu sóng:sự chuyển dịch đê chắn sóng nổi
Tính ngoại lực thiết kế
Xác định kích th ớc chính: chiều rộng và chiều dài
Thiết lập kết cấu và mặt cắt ngang (bao gồm mớn và mạn khô)
Tính trọng l ợng, v..v
(tính toán các chuyển động của vật nổi tự do)
Đánh giá độ ổn định của vật nổi(ở trạng thái n ớc tĩnh,trong lúc kéo, và trong khi lắp đặt
Tính toán các chuyển dịch và hệ số truyền sóng Giả định neo cố định. Kích th ớc và chiều dài xích; Sự cần thiết của rùa và thể tích của nó
Đánh giá độ an toàn của hệ thống neo
Tính toán tải trọng thiết kế
Thiết kế cơ bản cho vật nổi (sàn,
đáy,mạn, thành nghiêng, v..v..) Thiết kế các loại neo cố định và dây neo
- VII.44 -
Hình T-3.3.5 Trình tự thiết kế đê chắn sóng nổi
Hình T- 3.3.5 Trình tự thiết kế đê chắn sóng nổi
[ 2 ] Lựa chọn các điều kiện thiết kế
Khi thiết kế các đê chắn sóng nổi, các yếu tố sau cần đợc xem xét:
(1) Các yếu tố gắn liền với chức năng của đê chắn sóng nổi (a) Sóng cần kiểm tra (Chiều cao, chu kỳ và hớng) (b) Mực nớc triều và chiều sâu nớc.
(c) Mức độ yêu cầu của độ lặng.
(2) Các yếu tố gắn liền với sự ổn định của đê chắn sóng nổi (a) Sóng thiết kế (chiều cao, chu kỳ và hớng sóng) (b) Mực nớc triều và chiều sâu nớc.
(c) Dòng chẩy (tốc độ và hớng dòng chẩy) (d) Gió (tốc độ và hớng gió)
(e) Các điều kiện đất nền.
(f) Biên độ chuyển dịch cho phép.
(g) Các yếu tố khác (sự va chạm của tầu, v.v...) (3) Ngoại lực thiết kế.
Các ngoại lực dùng để thiết kế cần theo Phần II. Chơng 8 Các ngoại lực tác động lên vật nổi và chuyển vị của nó.
[ 3 ] Thiết kế hệ thống neo.
Đối với thiết kế có liên quan đến neo, đề nghị tham khảo Phần II. 8.3 Chuyển vị của vật nổi và lực neo và kiểm tra sự an toàn của hệ thống neo.
[Chú giải]
(1) Việc thiết kế liên quan đến neo đợc chia làm 2 giai đoạn:
(a) Giai đoạn thứ nhất: Xác định lực căng tác động lên giây neo và rùa qua phân tích về mặt tĩnh học và động lực học bằng cách giả định các điều kiện khác nhau về các vấn đề liên quan đến neo nh phơng pháp neo và chiều dài dây neo.
(b) Giai đoạn thứ hai: Thiết kế chi tiết dây neo va rùa thực tế sẽ làm và khẳng định độ ổn định căn cứ vào lực căng và các kết quả tính đợc trong giai đoạn thứ nhất nói trên.
(2) Hệ thống neo cần đợc lựa chọn bằng cách xem xét các vấn đề nh các lực sẽ tác động lên hệ thống, chiều sâu nớc, biên độ triều, điều kiện đáy biển, sóng, điều kiện đất nền và chiều dài các dây neo.
(3) Neo cần đợc thiết kế sao cho cả hai lực kháng nằm ngang và thẳng đứng đều lớn hơn lực nằm ngang và thẳng đứng tác động lên nó.
(4) Việc phân tích dây neo về mặt động lực học gồm có xác định lực căng biến động và chuyển vị gây ra do chuyển động của vật nổi. Có thể phân loại việc phân tích này thành 2 phơng pháp:
(a) Phơng pháp phân tích các yếu tố căn cứ vào các đặc trng về mặt tĩnh học của dây neo.
(b) Phơng pháp phân tích các yếu tố căn cứ vào các đặc trng củáIự phản ứng về mặt động lực học của dây neo.
(5) Các lực tác động lên dây neo đợc trình bầy trong Phần VIII. 12.4.3 Thiết kế neo
[4] Thiết kế kết cấu vật nổi.
Vật nổi cần có đủ độ bền để bảo đảm ổn định cho toàn bộ kết cấu cũng nh cho từng cấu kiện của kết cấu.
[ Chú giải ]
(1) Khi lựa chọn chất lợng vật liệu của các cấu kiện kết cấu của đê chắn sóng nổi cần phải xem xét một cách thích hợp các đặc trng của vật liệu và giá thành.
(2) Các tải trọng cần xem xét trên quan điểm về độ bền kết cấu của đê chắn sóng nổi có thể đ ợc chia thành tải trọng tĩnh và tải trọng động, nh chỉ dẫn dới đây:
Tải trọng tĩnh trọng lợng bản thân( bao gồm cả trọng lợng của vật liệu trên boong) áp lực thuỷ tĩnh.
Tải trọng động tải trọng sóng (tải trọng tác động nh một lực gây ra lực mặt cắt) tải trọng gió
tải trọng do dòng triều và dòng hải lu.
tải trọng neo
các tải trọng khác (tải trọng khi kéo, tải trọng sinh ra khi thao tác lắp đặt, lực va, v...v)
Đối với đê chắn sóng nổi, các tải trọng thông thờng cần xem xét trên quan điểm về phân tích độ bền nh sau:
Độ bền dọc ... ứng suất sinh ra trong nớc tĩnh hoặc dới tác động của sóng (mô men uốn dọc, lực cắt, mô men xoắn).
Độ bền ngang... lực cắt sinh ra khi chịu tác động sóng ( mô men uốn, lực cắt) theo h ớng vuông góc với trục dọc của vật nổi.
Độ bền mặt cắt……….. ứng suất sinh ra trong panen thành và dầm
[Chỉ dẫn kỉ thuật]
(1) Phơng pháp tính toán độ bền dọc đợc chia thành hai loại, một loại có xét đến chuyển dịch của vật nổi và loại khác thì không xét đến. Trong số các phơng pháp tính toán không xét đến chuyển dịch của vật nổi thì phơng trình Muller, Tiêu chuẩn cho sà lan bê tông ứng suất tr“ ớc , và Quy tắc” “ Veritus th” ờng đợc hay sử dụng. Mặt khác, phơng trình Ueda 8) đợc sử dụng nh một phơng pháp tính toán không xét đến sự chuyển dịch của vật nổi. Trong tài liệu tham khảo 8) có so sánh các phơng pháp của cả 2 loại, có thể tham khảo để áp dụng khi tính toán.
(2) Đề nghị tham khảo Phần VIII. 1.2.3 Thiết kế pông tông về sự ổn định của vật nổi.
[ Tài liệu tham khảo]
1) Katsutoshi TANIMOTO, Suketo HARANAKA, Shigeo TAKAHASHI, Kazuhiro KOMATSU, Masahoko TODOROKI, Mutsuo OSATO: An experimental investigation of wave reflection, overtopping and“ wave forces for several types of breakwaters and sea walls , Tech. Note of PHRI, No. 246, 1976,” 38p. (in Japanese).
2) Tadahiko YAGYU, Miyuki YUZA: A compilation of the existing data of upright breakwater with wave“ dissipating capacity , Tech. Note of PHRI, No. 358, 1980, 314p. (in Japanese).”
3) Yasushi HOSOKAWA, Eiichi MIYOSHI, Osamu KIKUCHI: Experiments on hydraulic characteristics“ and aeration capacity of the slit caisson type seawall , Tech. Note of PHRI, No. 312, 1979, 23p. (in” Japanese).
4) Jarlan, G. E.: A perforated vertical wall breakwater , The Dock and Harbour Authority, Vol. 41 No.“ ” 488, 1961, pp. 394-398.
5) Katsutoshi TANIMOTO, Yasutoshi YOSHIMOTO: Theoretical and experimental study of reflection“ coefficient for wave dissipating caisson with a permeable front wall , Rept of PHRI, Vol. 21, No. 3,” 1982, pp. 43-77 (in Japanese).
6) Michio MORIHIRA, Shusaku KAKIZAKI, Yoshimi GODA: Experimental investigation of a curtain-“ wall breakwater , Rept of PHRI, Vol. 3, No. 1, 1964, 27p. (in Japanese).”
7) Yoshiyuki ITO, Shigeru CHIBA: An approximate theory of floating breakwaters , Rept of PHRI, Vol.“ ” 11, No. 2, 1972, pp. 43-77 (in Japanese).
8) Shigeru UEDA, Satoru SHIRAISHI, Kazuo KAI: Calculation method of shear force and bending“ moment induced on pontoon type floating structures in random sea , Tech. Note of PHRI, No. 505,” 1984, 27p. (in Japanese).
- VII.46 -