CHƯƠNG 6: PHƯƠNG PHÁP LUẬN THIẾT KẾ Đấ, Kẩ BIỂN
6.3.1.3Khỏi niệm tải trọng – sức chịu tải và tương tỏc cụng trỡnh
Khi cỏc điều kiện thuỷđộng lực thiết kếđó thiết lập được, ta cần xỏc định cỏc tải trọng thiết kế. Đối với mỗi hỡnh loại cụng trỡnh cụ thể cú thể tồn tại nhiều dạng cơ chế hư hỏng, mỗi cơ chế hư hỏng này lại cú điều kiện tải trọng tới hạn khỏc nhau. Cơ chế hư hỏng cú thể phỏt sinh do cỏc nguyờn nhõn liờn quan đến địa kỹ thuật hoặc thuỷđộng lực. Trong phần này chỉ xem xột độ ổn định liờn quan cỏc vựng chịu tải của đờ biển dưới tương tỏc của cỏc quỏ trỡnh thuỷđộng lực.
Xem xột trường hợp phõn tớch sự làm việc của lớp kố bảo vệ mặt ngoài của đờ: Xuất phỏt từ điều kiện biờn thủy lực đầu vào (súng, mực nước) và cỏc đặc trưng của cụng trỡnh, ta cú thể xỏc định được tải trọng mặt ngoài tỏc dụng lờn mỏi đờ. Cựng với cỏc đặc trưng của cụng trỡnh (như độ rỗng của lớp lỏt mỏi và cỏc lớp trong), cỏc tải trọng bờn ngoài này sẽ hỡnh thành nờn mụi trường thủy động lực dưới bề mặt cụng trỡnh phỏt sinh ỏp suất, tải trọng tỏc dụng bờn trong (vớ dụ ỏp suất đẩy nổi mỏi ngoài đờ). Hợp lực tỏc dụng lờn lớp lỏt mỏi cần được so sỏnh với sức chịu tải của cụng trỡnh. Nếu sức chịu tải khụng đủ lớn, lớp kố lỏt mỏi sẽ biến dạng và cuối cựng bị phỏ hỏng. Sự biến dạng hay phỏ hỏng lớp kố chớnh là là phản ứng lại của cụng trỡnh trước tương tỏc của biờn thủy động lực học (Xem minh họa trờn Hỡnh 6-5, phần trờn).
Hỡnh 6-5 Cỏch tiếp cận hệ thống-cỏc hàm chuyển đổi (Pilarczyk, 1990)
Cỏc hiện tượng tương tụ về sự phản ứng lại của cụng trỡnh cú thể hỡnh thành do ba yếu tố của hệ thống, bao gồm: nước, đất và cụng trỡnh. Sự tương tỏc giữa cỏc thành phần này được miờu tả bằng ba hàm chuyển đổi sau (xem Hỡnh 6.5, phần dưới):
Hàm chuyển đổi I: từ cỏc điều kiện thuỷ lực chung, như chiều cao súng H, vận tốc dũng trung bỡnh Uđến cỏc điều kiện thuỷ lực dọc theo mặt ngoài (tức là mặt danh giới giữa nước và cụng trỡnh, như ỏp suất bề mặt P).
Hàm chuyển đổi II: từ cỏc điều kiện thuỷ lực dọc theo mặt ngoài đến cỏc yếu tố tỏc động dọc theo mặt trong (tức là mặt phõn cỏch giữa lớp bảo vệ và lừi đất). Điều kiện thủy lực dọc theo mặt trong cú thể mụ tả như nội ứng suất P.
Hàm chuyển đổi (phản ứng) III: phản ứng lại về hỡnh dạng và kết cấu của lớp bảo vệ trước tỏc động của cỏc tải trọng dọc theo cả hai mặt núi trờn.
Cú thể xỏc định những hàm này thụng qua đo đạc tại hiện trường và cỏc thớ nghiệm mụ hỡnh (phương phỏp thực nghiệm). Khi cú đủ những hiểu biết mang tớnh định lượng về hiện tượng vật lớ cú liờn quan hoặc nếu cú đủ kinh nghiệm về cỏc hiện tượng trờn, ta hoàn toàn cú thể mụ phỏng cỏc hiện tượng đú bằng cỏc mụ hỡnh toỏn hay cỏc cụng thức kinh nghiệm cú chứa những thụng tin mụ tả định lượng cỏc hiện tượng đú (phương phỏp mụ hỡnh húa). Cả ba hàm chuyển đổi núi trờn đều cú thể được mụ tả chung trong một mụ hỡnh, hay mụ tả riờng trong 3 mụ hỡnh riờng biệt tuỳ thuộc vào kiểu cụng trỡnh và tải trọng. Sở dĩ cú sự phõn biệt khỏc nhau giữa ba hàm chuyển đổi núi trờn là nhằm đưa ra một giải phỏp tổng thể cú thể dựng để mụ tả được nhiều hiện tượng khỏc nhau, điều này cú tầm quan trọng đối với cụng tỏc mụ hỡnh hoỏ.
Thực tế chỉ ra rằng, trong nhiều trường hợp, cỏc quỏ trỡnh khỏc nhau khụng được diễn đạt đầy đủ do đú cú những đề nghị sử dụng cỏch tiếp cận “hộp đen”. Theo đú mối quan hệ giữa cỏc thụng số sức chịu tải tới hạn, cỏc đặc trưng kết cấu cụng trỡnh và cỏc thụng số thủy lực đều được xỏc định theo cụng thức kinh nghiệm.