2.7.1 Tính toán ổn định phần tờng đứng (Điều 48 Thông báo, Khoản 1 – 3)
2. Về nguyên tắc , việc kiểm tra ổn định phần tờng đứng của đê chắn sóng dạng trọng lực căn cứ vào phơng pháp thiết kế sử dụng các hệ số an toàn chống phá
huû.
(2) Khi sử dụng phơng pháp thiết kế căn cứ vào các hệ số an toàn, việc kiểm tra là chuẩn nếu kiểm tra ổn định đê chắn sóng tờng đứng, phần tờng đứng của đê chắn sóng hỗn hợp, kết cấu bên trên của đê chắn sóng mái nghiêng, và phần tờng đứng của đê chắn sóng có khối tiêu sóng ốp mặt, bằng cách dùng các hạng mục nêu từ (a) đến (c) dới đây:
2. Kiểm tra ổn định chống trợt bằng cách dùng phơng trình (2.7.1). Trong việc kiểm tra này sẽ dùng một trị số thích hợp của hệ số an toàn tơng ứng với đặc trng kết cÊu:
P U
FS ≤ à ( w0 − ) (2.7.1)
Trong phơng trình này FS, à, W0, U và P biểu thị nh sau:
FS : hệ số an toàn chống trợt của phần tờng đứng;
2. : hệ số ma sát giữa phần tờng đứng và nền đá hộc;
W0 : trọng lợng của phần tuờng đứng trong nớc tĩnh (kN/m);
U : lực nâng tác động lên phần tờng đứng (kN/m);
P : lực sóng nằm ngang tác động lên phần tờng đứng (kN/m).
(b) Kiểm tra ổn định chống lật dùng phơng trình (2.7.2). Trong việc kiểm tra này sẽ dùng một trị số thích hợp của hệ số an toàn tơng ứng với đặc trng kết cấu:
P U o
S M
M t
F ≤ w − (2.7.2)
Trong phơng trình này, FS, t, MU và MP biểu thị các đặc trng tơng ứng sau, và W0 có cùng trị số nh trong phơng trình (2.7.1)
FS : hệ số an toàn chống lật của phần tờng đứng;
t : Khoảng cách nằm ngang giữa trọng tâm và chân của phần tờng đứng (m);
MU : Mô men do lực nâng quanh chân của phần tờng đứng (kN/m);
MP : Mômen do lực sóng nằm ngang quanh chân của phần tờng đứng (kN/m).
(c) Việc kiểm tra ổn định đối với khả năng chịu lực của móng tại đáy của kết cấu đợc làm theo các điều trong Phần V. 2.5 Khả năng chịu lực đối với các tải trọng lệch tâm và nghiêng.
(3) Trong các trờng hợp sử dụng phơng pháp thiết kế độ tin cậy , việc kiểm tra cần thiết sự ổn định của kết cấu sẽ đợc thực hiện bằng cách xác định các trị số giới hạn thích hợp, thí dụ, khoảng cách trợt dự kiến tơng ứng với các chức năng mà đòi hỏi của công trình và các đặc trng kết cấu.
[Chú giải]
2. Phần II. 5.2 Lực sóng tác động lên tờng đứng cần đợc tham khảo khi tính lực sóng, và các trị số thích hợp của hệ số an toàn cần đợc xác định bằng cách tham khảo các điểm từ (a) đến (c) dới
®©y:
- VII.22 -
2. Hệ số chuẩn cho an toàn chống trợt đối với tác động của sóng là 1,2 hoặc lớn hơn. Tuy nhiên, khi sự ổn định của đê chắn sóng đợc khẳng định bằng thí nghiệm mô hình thuỷ lực thì có thể chấp nhận hệ số an toàn nhỏ hơn 1,2 , nhng không đợc nhỏ hơn 1,0.
(b) Hệ số chuẩn cho an toàn chống lật là 1,2 hoặc lớn hơn đối với tác động của sóng và 1,1 hoặc lớn hơn đối với động đất.
(c) Hệ số chuẩn cho an toàn về khả năng chịu lực đối với tác động của sóng là 1,0 hoặc lớn hơn.
(2) Trong một vài trừơng hợp, ngời ta đặt một lớp đệm làm tăng ma sát ở bên dới đaý phần tờng đứng
để làm tăng hệ số ma sát giữa phần tờng đứng và móng đá hộc. Đề nghị tham khảo Phần II. Ch-
ơng 16 Hệ số ma sát về lớp đệm tăng ma sát.
(3) Về việc kiểm tra sự ổn định của đê chắn sóng, cũng có thể chấp nhận phơng pháp thiết kế độ tin cậy, phơng pháp này tính toán xác suất tác động của tất cả các sóng mà đê chắn sóng gặp phải trong thời gian tuổi thọ của nó và kiểm tra sự ổn định chống các sóng này. 3),4),5,6)
(4)Để kiểm tra khả năng chịu lực của nền, có thể tính toán độ lún dự kiến cũng bằng ph ơng pháp thiết kế độ tin cậy.
[Chỉ dẫn kỉ thuật]
2. Trong phơng pháp thiết kế dựa trên các hệ số an toàn chống phá huỷ, theo một nguyên tắc chung,
đê chắn sóng đợc thiết kế sao cho không bị trợt, và đây là lý do mà hệ số an toàn trợt đối với các sóng thiết kế có dự trữ 0,2 hoặc lớn hơn. Tuy nhiên, ngay cả đối với đê chắn sóng đ ợc thiết kế theo phơng pháp này, xác suất không xảy ra trợt không bằng không trên quan điểm về sự không chắc chắn về mặt thống kê của các hệ số thiết kế. Vì vậy, mặc dầu cùng dùng một hệ số an toàn để thiết kế, xác suất trợt gặp phải hoặc khoảng cách trợt dự kiến sẽ biến đổi phụ thuộc vào các điều kiện thiết kế.
Phơng pháp thiết kế độ tin cậy có thể đánh giá theo thống kê sự ổn định trợt của đê chắn sóng, bằng cách sử dụng một trong những phơng pháp sau: hoặc phơng pháp tính toán xác suất trợt gặp phải trong thời gian tuổi thọ 3),4), hoặc phơng pháp tính toán khoảng cách trợt dự kiến trên cơ sở chấp thuận cho phép trợt của đê chắn sóng lên đến một trị số giới hạn nào đó với điều kiện là các chức năng của đê chắn sóng không bị kém đi 5),6). Trong sự đánh giá này, xác suất trợt gặp phải hoặc khoảng cách trợt dự kiến sẽ nhỏ hơn một giới hạn cho phép thích hợp nào đó. Tuy nhiên đối với mặt cắt ngang thiết kế bằng phơng pháp thiết kế độ tin cậy, hệ số an toàn chống trợt nên giữ trị số 1,0 hoặc lớn hơn. Khoảng cách trợt dự kiến luôn luôn có ý nghĩa là giá trị trung bình, và nh vậy cần nhớ rằng đê chắn sóng có thể trợt quá khoảng cách lớn hơn trị số trung bình tính toán.
Bằng cách chấp nhận phơng pháp thiết kế độ tin cậy và bằng cách cho phép đê chắn sóng biến dạng tới một mức độ nào đó, đê chắn sóng có thể đợc thiết kế một cách tiết kiệm hơn bằng cách dùng những phơng pháp căn cứ trên hệ số an toàn chống phá huỷ. Nhiều hạng mục cần đợc xem xét khi sử dụng phơng pháp thiết kế độ tin cậy đợc nêu dới đây. Về chi tiết đề nghị tham khảo tài liệu tham khảo 6).
2. Xác suất xảy ra chiều cao sóng nớc sâu:
Tính toán chiều cao sóng nớc sâu với hàm phân bố cực hạn cho chiều cao sóng bão tại hiện tr- ờng, và áp dụng sự phân bố chuẩn vào chiều cao sóng tính toán để xét đến sự không chắc chắn do sự biến đổi các mẫu của tài liệu sóng cực hạn.
(b) Xác suất sảy ra mực nớc triều.
Tính toán sự biến đổi của mực nớc triều bằng cách dùng 4 thành phần triều chính và sự phân bố luỹ tích của mực nớc triều suốt tuổi thọ. Cũng xem xét sự không bình thờng của sóng bão đến mức độ cần phán đoán.
(c) Tính toán sự biến dạng của sóng
Tính toán chiều cao sóng thiết kế trớc kết cấu từ chiều cao sóng nớc sâu, bằng cách sử dụng Phần II. 4.5 Sự biến đổi của sóng. Tuy nhiên, đối với chiều cao sóng để thiêt kế thực tế, cần xem xét sự biến thiên có tính chất thống kê của nó đợc giả định tiêu biểu bởi phân bố chuẩn.
(d) Tính toán lực sóng
Tính toán lực sóng bằng cách dùng Phần II. Chơng 5 Lực sóng. Tuy nhiên, cần xem xét sự biến thiên có tính chất thống kê của nó đợc giả định tiêu biểu bởi phân bố chuẩn.
(e) Trọng lợng bản thân.
Cần xem xét sự biến thiên có tính chất thống kê của nó đợc giả định tiêu biểu bởi phân bố chuÈn.
(f) Hệ số ma sát
Xác định trị số hệ số ma sát căn cứ vào Phần II. Chơng 16 Hệ số ma sát, xem xét sự biến thiên có tính chất thống kê của nó đợc giả định tiêu biểu bởi phân bố chuẩn. Mặc dầu cho rằng hệ số phụ thuộc vào số năm sau khi kết cấu đợc xây dựng hoặc sự phá hỏng do trợtốc xẩy ra không, những vấn đề này không cần xem xét ở đây vì có nhiều sự không chắc chắn đối với các tác động này.
(g) Xác định trợt.
Giả định rằng đê chắn sóng sẽ trợt khi hệ số an toàn trợt giảm xuống dới 1, và thực hiện phép tích phân số học hoặc mô hình hoá sự chuyển vị của phần tờng đứng, xem xét các sự biến thiên có tính chất thống kê trong tất cả các yếu tố từ (a) đến (f). Sau đó tính toán xác suất tr ợt gặp phải trong trờng hợp bão cực hạn và xác suất trợt gặp phải trong thời gian tuổi thọ của đê chắn sóng. Ngoài ra, việc sử dụng mô hình trợt của Shimosako và các cộng sự 6) để tính toán khoảng cách trợt dự kiến cũng đợc.
Shimosako và các cộng sự 6) thực hiện các tính toán này bằng cách sử dụng mô hình hoá Monte Carlo. Thí dụ, trong trờng hợp phơng pháp thiết kế độ tin cậy đợc sử dụng với trị số giới hạn 30cm hoặc 50cm cho giới hạn cho phép đối với khoảng cách trợt, chiều rộng đê chắn sóng và mặt cắt ngang thờng là nhỏ hơn và kinh tế hơn những trị số tơng ứng tính toán đợc bằng phơng pháp thiết kế thông thờng với hệ số an toàn trợt bằng 1,2. Tuy nhiên mức độ giảm của mặt cắt ngang phụ thuộc nhiều vào các điều kiện thiết kế. Ngợc lại, có khả năng mặt cắt ngang lại lớn hơn nhiều. Nói chung trong vùng sóng vỡ tại đó giới hạn trên của chiều cao sóng đợc xác định bằng chiều sâu nớc, dùng phơng pháp thiết kế độ tin cậy có lợi ích kinh tế lớn. Khi áp dụng vào thiết kế thực tế, cần phải xem xét thích hợp sự biến thiên có tính chất thống kê của các hạng mục khác nhau nói trên. Ngoài ra, cũng cần xác định một cách thích hợp các trị số giới hạn cho xác suất trợt xẩy ra cho phép và khoảng cách trợt dự kiến cho phép tơng ứng với tầm quan trọng hoặc độ dài tuổi thọ của đê chắn sóng.
(2) Về khả năng chịu lực của nền, Tsuchida và các cộng sự đã tính toán độ lún dự kiến trong thời gian tuổi thọ của đê chắn sóng đợc xây dựng trên nền không đủ khả năng chịu lực bằng cách dùng ph-
ơng pháp thiết kế độ tin cậy, thay cho việc thiết kế đê chắn sóng đợc thiết kế bằng phơng pháp đơn giản Bishop với hệ số an toàn bằng 1. Bằng cách dùng phơng pháp này, có thể thiết kế đê chắn sóng căn cứ vào khái niệm độ lún dự kiến.
(3) Khi phía cảng của phần tờng đứng đợc chèn bằng đá hộc và/hoặc khối bê tông, cần chú ý cẩn thận những vấn đề sau:
2. Cần khảo sát về khả năng cản trở việc neo tầu, cập tầu và chạy tầu trong cảng.
(b) Các hệ số an toàn chống trợt và lật do lực sóng tác động lên phần tờng đứng phải có trị số 1,0 hoặc lớn hơn với điều kiện không có bất kỳ phần đỡ nào phía sau đê chắn sóng. Một hệ số an toàn nhỏ có thể gây ra sự đu đa mạnh của phần tờng đứng, làm tăng áp lực ở chân tờng, và làm trợt hoặc lật phần tờng đứng về phía biển trong khi xuất hiện chân sóng.
(c) Cần có lớp bọc thích hợp để phần đỡ không bị phá huỷ do sóng tràn đỉnh.
(d) Chiều cao phần đỡ h nên lấy bằng 1/3 hoặc lớn hơn chiều cao phần tờng đứng, và chiều rộng b phải bằng hoặc lớn hơn chiều cao h.
(e) Trong trờng hợp phần đỡ bằng khối bê tông, việc thi công cần phải bảo đảm không có khoảng rỗng giữa các khói bê tông và phần tờng đứng.
(4) Lực chống trợt khi phía cảng của phần tờng đứng đợc đỡ bằng khối đá hộc hoặc khối bê tông cần thoả mãn phơng trình (2.7.3)
2 ,
1 1
1 + ≥
P R
à w (2.7.3)
Trong đó :
P : Lực sóng nằm ngang tác động lên phần tờng đứng (kN/m);
W1 : Trọng lợng hữu hiệu của phần tờng đứng trong nớc tĩnh sau khi trừ lực nâng (kN/m);
2. : Hệ số ma sát giữa phần tờng đứng và đá hộc;
R : Lực chống trợt của phần đỡ bằng đá hộc hoặc khối bê tông (kN/m).
Lực chống trợt R có thể tìm bằng phơng pháp sau:
2. Lực chống trợt của đá hộc ( tham khảo Hình T-2.7.1) R = Ws tan(θ +φ) (2.7.4)
- VII.24 -
Trong đó:
WS : Trọng lợng tổng của đá hộc trong nớc tĩnh ở phía trên mặt trợt, không kể trọng lợng của lớp trên cùng (kN/m);
θ : góc của mặt trợt (0)
φ : φ = tan –1à2 ( à2 là hệ số ma sát giữa đá hộc, à2 = 0,8(0) .
Phơng trình (2.4.7) có thể đạt đợc bằng cách cân bằng các lực tác động lên phần đá hộc, và sức chống trợt có thể đợc tính bằng trị số nhỏ nhất của R khi thay đổi θ bằng cách thử đúng dần.
(b) Lực chống trợt của khối bê tông (tham khảo Hình T-2.7.2) Trong đó:
Ws : Trọng lợng tổng của khối bê tông nớc tĩnh, không kể trọng lợng của lớp trên cùng (kN/m);
à2 : Hệ số ma sát giữa khối bê tông và nền đá đổ.
(c) Takeda và các cộng sự chỉ ra bằng thực nghiệm rằng lực chống R là một hàm số của tỷ số giữa chiều cao sóng và chiều sâu nớc tại đê chắn sóng, nh thể hiện ở (2.7.6) chứng minh (tham khảo H×nh T- 2.7.3)
R = αWS (2.7.6)
α = 0,9 + 0,2(H/h -0,5): trong tr’ ờng hợp đá hộc;
α = 0,4+0,2 (H/h -0,5) : trong tr’ ờng hợp khối bê tông.
Trong đó:
WS : trọng lợng của đá hộc hoặc khối bê tông trong nớc tĩnh (kN/m);
2. : Hệ số lực chống;
H : ChiÒu cao sãng (m);
h : Chiều sâu n’ ớc trên đỉnh nền đá hộc (m).
Tuy nhiên , khi H/h ’≤ 0,5 thì lấy H/h bằng 0,’
2.7.2 Tính toán ổn định phần mái nghiêng.
Phần đá hộc của đê chắn sóng hỗn hợp và đê chắn sóng mái nghiêng cần đợc kiểm tra chống phá hỏng do trợt và sự an toàn của các cấu kiện bọc ngoài.
2. Phá hỏng do trợt
Cần kiểm tra chống phá hỏng do trợt gây ra bởi các tải trọng lệch tâm và nghiêng lên đê chắn sóng hỗn hợp.
Hình T-2.7.1 Lực chống trợt của đá hộc Hình T-2.7.2 Lực chống trợt của khối bê tông
Hình T-2.7.3 Lực chống trợt của khối gia cờng
(2) Khối lợng yêu cầu và chiều dầy lớp vật liệu bọc ngoài.
Ngoài việc cần có khối lợng ổn định thích hợp chống lực sóng đối với từng khối bọc , lớp bọc cần có chiều dầy có khả năng ngăn các vật liệu ở bên trong bị hút ra ngoài.
[Chú giải]
2. Về sự phá huỷ do trợt gây ra bởi tải trọng lệch tâm và nghiêng, tham khảo Phần V. 2.5. Khả năng chịu tải đối với các tải trọng lệch tâm và nghiêng.
(2) Khối lợng yêu cầu đối với các khối bọc cho đê chắn sóng mái nghiêng và đê chắn sóng thùng chìm ốp ngoài bằng các khối tiêu sóng cần đợc tính toán theo Phần II. 5.3.1 Các khối bọc trên mái nghiêng. Khi các khối bọc không phải đợc xếp bất kỳ mà xếp một cách đều đặn hoặc ốp đá, khối l- ợng yêu cầu có thể đợc xác định căn cứ vào sự xét đoán của ngời kỹ s phụ trách. Chiều dầy chuẩn lớp bọc lấy bằng 2 khối bọc khi dùng cách xếp bất kỳ.
(3) Khối lợng yêu cầu cho khối bọc đá hộc của đê chắn sóng hỗn hợp cần đợc tính toán theo Phần II.
5.3.2 Các khối bọc nền đá hộc đê chắn sóng hỗn hợp.
[Chỉ dẫn kỉ thuật]
2. Theo nguyên tắc chung, khối lợng yêu cầu của đá hộc hoặc các khối dới lớp bọc ngoài cần lấy xấp xỉ 1/20 khối lợng khối bọc hoặc lớn hơn mặc dầu trong trờng hợp đê chắn sóng mái nghiêng, khối l- ợng thờng lấy bằng 1/10 đến 1/15 hoặc lớn hơn. Khối lợng của đá dới tầng lọc, về nguyên tắc chung, cần bằng 1/20 khối lợng của đá lọc hoặc lớn hơn.
(2) Đối với trờng hợp một mặt của mái nghiêng đợc ốp ngoài bằng át phan matít cát, cần tính toán ổn
định một cách cẩn then có xem xét đầy đủ các dự án xây dựng trớc đây và các kết quả nghiên cứu.
2.7.3 Tính toán ổn định mặt cắt toàn bộ ( Điều 48 Thông báo, Khoản 4)
Đối với đê chắn sóng dạng trọng lực, việc nghiên cứu ổn định chống trợt cung tròn đợc mô tả trong Phần V. 6.2 Phân tích ổn định và cần thực hiện nghiên cứu lún cùng với sự xem xét thích đáng các đặc trng của nền và kết cấu để đảm bảo sự ổn định của mặt cắt
đê chắn sóng nh là một khối toàn bộ.
[Chú giải]
(1) Xem Phần V. 6.2.1 Phân tích ổn định bằng cách dùng mặt trợt cung tròn. Về lún, xem Phần V.
Chơng 5 Lún của nền. Tham khảo Phần V. Chơng 7 Phơng pháp cải tạo đất
(2) Mực nớc triều dùng cho tính toán ổn định cho mặt cắt toàn bộ cần lấy mực n ớc triều cho hệ số an toàn nhỏ nhất. Tham khảo Phần II. 6.1 Mực nớc thiết kế về xác định mực nớc triều.
2.7.4 Tính toán ổn định đầu và góc đê chắn sóng
(1) Khối chuẩn của đá bọc hoặc khối bọc tại đầu đê chắn sóng lấy lớn hơn khối lợng tại phần thân đê chắn sóng.
(2) Trong trờng hợp đất mềm cũng cần xem xét trợt theo hớng song song với tuyến đê chắn sóng. Trong trờng hợp này có thể xem xét lực chống ma sát hông.
(3) Khi nhà đèn đợc xây dựng trên đầu đê chắn sóng, tính toán ổn định cần xem xét lực
động đất, lực sóng và áp lực gió tác động lên nhà đèn.
(4) Khi thiết kế cần xem xét việc tăng chiều cao sóng tại góc lõm của đê chắn sóng.
[ Chú giải ]
(1) Vì có những điều không chắc chắn về sự ổn định tại đầu đê chắn sóng tờng đứng hoặc đê chắn sóng hỗn hợp khi so sánh với sự ổn định của thân đê chắn sóng đối với xói nền hoặc các ngoại lực tác động lên cáckhối bọc, khối lợng của các khối bọc tại đầu nên lấy lớn hơn khối lợng của các cấu kiện khối bọc tại thân. Tham khảo Phần II. 5.3.2 Các khối bọc nền đá hộc của đê chắn sóng hỗn hợp về tính toán khối lợng khối bọc. Đặc biệt các khối bọc dùng cho đầu đê của đê chắn sóng mái nghiêng hoặc đê chắn sóng thùng chìm ốp mặt bằng các khối tiêu sóng nên lấy khối lợng bằng 1.5 lần hoặc lớn hơn khối lợng tại thân đê và cần lắp đặt theo dạng ụ tròn. Để tính toán khối lợng của các cấu kiện bọc ngoài của đê chắn sóng mái nghiêng và đê chắn sóng thùng chìm ốp mặt bằng khối tiêu sóng, đề nghị tham khảo Phần II. 5.3.1 Các khối bọc trên mái nghiêng.
(2) Tham khảo Phần V. 6.2.1 Phân tích ổn định bằng phơng pháp mặt trợt cung tròn về trợt theo h- ớng song song với tuyến đê chắn sóng.
- VII.26 -