Chơng 3 Các dạng khác của đê chắn sóng
3.2 Đê chắn sóng đặc biệt dạng trọng lực
3.2.4 Đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng
[1] Khái quát
Kết cấu thích hợp cho đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng cần đợc chọn sau khi nghiên cứu kỹ lỡng các đặc trng truyền sóng của nó và nên thiết kế bằng cách tiến hành thí nghiệm mô hình thuỷ lực.
[ Chú giải ]
Đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng là đê chắn sóng làm cho lực sóng nằm ngang nhỏ đi trong khi
đồng thời lợi dụng lực thẳng đứng tác động lên đỉnh nghiêng để làm tăng độ ổn định của thung chìm. Vì
độ truyền sóng lớn hơn so với đê chắn sóng tờng đứng thông thờng nên cao độ đỉnh cần đợc xác định sau khi xem xét kỹ lỡng độ lặng ở trong cảng.
- VII.38 -
Tấm đỉnh (thấm nớc hoặc không thấm nớc) Có nhiều trờng hợp không có tấm đỉnh
Điỉnh bê tông
Thân thùng chìm Tờng sau
Tờng them nớc nằm ngang ở gi÷a
∗ Nói chung trong nhiều trờng hợp không có tờng them nớc ở giữa
Tấm đáy Tờng đục lỗ
Tờng có lỗ rỗng (lỗ tròn, lỗ vuông) Tờng có khe hở (thẳng đứng, nằm ngang)
Khác Buồng
sãng
[ Chỉ dẫn kỉ thuật ]
(2) Vì độ dốc mặt nghiêng của đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng dốc hơn nên sự truyền sóng bị giảm đi nhng áp lực sóng lại lớn hơn. Vì vậy, lợi thế về mặt giảm lực sang kém đi. Căn cứ vào các thí nghiệm tiến hành với các độ dốc mặt nghiêng khác nhau, cho thấy khi độ dốc thay đổi, hệ số truyền sóng không thay đổi đáng kể, nên lấy độ dốc bằng 450 đê có hiệu quả giảm áp lực sóng và thuận lợi cho thi công. Các chi tiết kết cấu khác cần theo 2.8 Chi tiết kết cấu.
(3) Nh chỉ trong Hình T-3.2.4, chiều cao sóng đợc truyền của đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng bằng khoảng 2 lần chiều cao sang đợc truyền của đê chắn sóng thẳng đứng có cùng cao độ đỉnh.
Khi cao độ đỉnh lấy bằng chiều cao sóng có ý nghĩa H1/3 trên mực nớc thiết kế, có thể hạ thấp chiều cao sóng đợc truyền xuống cùng cao độ nh trờng hợp của đê chắn sóng tờng đứng có cao độ đỉnh bằng 0,6 lần chiều cao sóng có ý nghĩa thiết kế.
(3) Thông thờng mặt nghiêng của đê chắn sóng đỉnh nghiêng đợc bắt đầu từ mực nớc tĩnh. Tuy nhiên, với hình dạng nửa ngập trong đó chân của mặt nghiêng đợc đặt dới mực nớc tĩnh thì có thể giảm đ- ợc lực sóng hơn nữa.
(4) Khi có đặt các khối tiêu sóng ở phía trớc phần thẳng đứng của đê chắn sóng đỉnh nghiêng không những giảm đợc sóng phản xạ nhiều hơn mà toàn bộ kết cấu còn ổn định hơn đê chắn sóng đỉnh nghiêng thông thờng. Tuy nhiên, tuỳ theo cao độ đỉnh của khối bê tông tiêu sóng, lực sóng vỡ xung
động có thể có khả năng phát sinh. Ngoài ra, cần phải chú ý cẩn thận đến sự ổn định của các khối bê tông, vì các khối tiêu sóng đợc đặt ở xung quanh và ở dới mực nớc tĩnh bị phơI ra dới dòng chảy mạnh rót từ trên mặt nghiêng xuống.
[2] Lùc sãng
Lực sóng thiết kế cần đợc xác định theo thí nghiệm mô hình thuỷ lực hoặc một phơng pháp tính toán thích hợp.
[ Chỉ dẫn kỉ thuật ]
(1) Nh một quy tắc chung, lực sóng tác động lên đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng cần phải đ ợc xác định căn cứ vào thí nghiệm mô hình thuỷ lực. Nhng nếu không có thể thực hiện đợc thì có thể tính toán bằng các phơng trình sau (tham khảo Hình T-3.2.5):
Fx = FSH + FV = λSLF1sin2α+ λVF (3.2.1) FZ = - FSV+FU = -λSL’ F1 sinαcosα +0,5pUB (3.2.2) νSL’ = min [ max {1,0-23(H/L)/tan2α +0,46/tan2α +1/sin2α}.1/sin2α (3.2.3) νV = min [ 1,0max {1,1.1,1} +11dC/L}-5,0(H/L)] (3.2.4) trong đó :
FX : Lực sóng nằm ngang tổng cộng tác động lên đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng (kN/m);
FZ : Lực sóng thẳng đứng tổng cộng tác động lên đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng (kN/m) FSH : thành phần nằm ngang của lực sóng tác động lên phần mái nghiêng của đê chắn sóng thùng
Hệ số truyền sóng KT
Ký hiệu d/h
Đê chắn sang thing chìm đỉnh nghiêng
Đê chắn sang tờng đứng
Hình T- 3.2.4 Hệ số truyền sóng và chiều cao đỉnh tơng đối
FSV : Thành phần thẳng đứng của lực sóng tác động lên phần mái nghiêng của đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng; trục kéo dài xuống phia dới đợc định là dơng ( kN/m);
FV : Lực sóng tác động lên phần thẳng đứng của đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng (kN/m);
FU : Lực đẩy nổi tác động lên đáy của đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng (kN/m);
F1 : Thành phần lực sóng nằm ngang tác động lên tờng đứng tơng ứng với mái nghiêng của đê chắn thùng chìm đỉnh nghiêng, theo nh tính toán với công thức áp lực sóng của Goda (kN/m);
F2 : Thành phần của lực nằm ngang tác động lên tờng đứng tơng ứng với phần thẳng đứng của đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng, tính theo công thức áp lực sóng của Goda (kN/m);
λSL’ : Hệ số hiệu chỉnh của lực sóng tác động lên phần mái nghiêng;
λV : Hệ số hiệu chỉnh của lực sóng tác động lên phần thẳng đứng;
α : Độ dốc của phần mái nghiêng (0);
PU : áp lực đẩy nổi tại chân trớc của thùng chìm thông thờng tính theo công thức áp lực sóng của Goda (kN/m);
B : Chiều rộng thùng chìm của đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng (m);
H : ChiÒu cao sãng (m);
L : Chiều dài sóng (m);
dC : Chiều cao từ cao độ mớn nớc tĩnh đến cao độ đáy của phần mái nghiềng (Khi cao độ đáy ở trên cao độ mực nớc tĩnh, dC đợc xác định là dơng) (m).
Hệ số λSL’ đợc xác định nh sau theo 3 miền:
Khi H/L tơng đối nhỏ
λSL’ = sin-2α ; nh vËy HSH =F1, FSV=F1tan-1α (b) Khi H/L lín:
λSL’ =1,0; nh vËy FSH=F1, FSV=F1sinαcosα khi H/L nằm giữa (a) và (b):
λSL’ nhỏ đi khi H/L tăng lên
Về λV, khi H/L tơng đối nhỏ, λV=1,0, và H/L tăng lên thì λV nhỏ đi.
Tuy nhiên, cần lu ý rằng phơng pháp tính lực sóng này cho kết quả kém chính xác đối với vùng biển hở ở đó chiều sâu nớc tơng đối lớn và chu kỳ sóng thiết kế dài. Trớc khi phơng pháp tính toán này đ- ợc đề nghị , lực sóng đợc tính với giả định λSL’ = λV = 1,0, coi nh là phơng pháp tính toán đơn giản.
Cách tính này cho một giá trị thiên về mặt an toàn, trừ khi H/L tơng đối nhỏ.
(2) Có một nghiên cứu của Sato và các cộng sự về lực sóng tác động lên đê chắn sóng thùng chìm
đỉnh nghiêng phủ bằng khối tiêu sóng.
- VII.40 -
Nền đá hộc
Hình T-3.2.5 Lực sóng tác động lên đê chắn sóng thùng chìm đỉnh nghiêng