CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN, SO SÁNH VÀ PHÂN TÍCH CHỌN KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SÓNG

Đồ án tốt nghiệp



T=



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



T1/3 4,8

=

= 4, 2

1,15 1,15

giây

2



g .T s 2π .h

Ls =

.th

2π

Ls

Với h = 2,49m và



T = 4,2 giây tra bảng B-6 14 TCN 130- 2002 ta có Ls=18,6m.



6.1.2 Xác định điều kiện áp dụng:



+ Phân biệt các vùng nước theo độ sâu:



db = d = 2,49m < 0,5λ = 0,5 × 18,6m = 9,3m



Ta có độ sâu đến đáy :



λ 18,6

=

= 18,9796

d / λ = 0,065

h 0,98

, tra bảng 4-3 mục 4.1.5.2 ta có cr

(h = H =



Với

0,98m)



→



dcr = 0,065.18,5 = 1,203m



Vậy vùng nước áp dụng là vùng nước nơng:



0,5λ > db > dcr



+ Phân biệt loại sóng tính tốn khi tính tốn tải trọng sóng :

Ta có độ sâu đến đáy :

Và



db = 2,49m > 1,5.h = 1,5 × 0,98m = 1,47m

dbr = db − 0,8 = 1,69m ≥ 1,25h = 1,25 × 0,98 = 1,225m



br



(d –Chiều cao từ đỉnh đài cọc đến mực nước tĩnh, 0,8m –kích thước của đài cọc)

Thỏa điều kiện áp dụng tính tốn với sóng đứng:



d b > 1,5h và d br ≥ 1,25h



Vậy ta tiến hành tính tốn sóng đứng cho vùng nước nơng :



Trang: 71



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



6.1.3 Tải trọng sóng đứng tác dụng lên tường đứng:



Việc tính tốn tải trọng sóng đứng tác dụng lên tường đứng theo cơng thức SNIP

2.06.04.82.



Hình 6.1 Biểu đồ áp lực sóng đứng tác động lên tường đứng từ phía ngồi

a) Khi đỉnh sóng tiếp cận cơng trình



b) Khi bụng sóng tiếp cận cơng trình.



Biểu đồ áp lực sóng tác dụng lên tường và tung độ biểu đổ xác định theo bảng

5.1. Giá trị các hệ số k1,k2 ,k3 ,k4 ,k5 ,k8 và k9lấy theo bảng 5.2 và các biểu đồ trên hình

5-4.

Với



λ / d = 18,6 / 2,49 = 7,47 và h / λ = 0,98 /18,6 = 0,053 , dùng để tra các hệ số:

Với



ηc = ηt =



h = H = 0,98m

H tk 1,68

=

= 0,84m

2

2



Bảng 6.1 Kết quả tính tốn

THTT



Khi đỉnh

sóng tiếp

cận cơng

trình

Trang: 72



S Tung độ

tt

z,m

1 -ηc=-0,84



Giá trị áp lực sóng

p1 = 0



2 0

3 0,25d



p2=k2ρgh=



0,87 × 1,03 × 9,81× 0,98 × 0,1 = 0,862T / m 2



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



p3 =k3ρgh =



0,71× 1,03 × 9,81× 0,98 × 0,1 = 0,703T / m 2



p4 =k4ρgh =



0,6 × 1,03 × 9,81× 0,98 × 0,1 = 0,594T / m 2



4 0,5d

5 d



0,54 × 1,03 × 9,81× 0,98 × 0,1 = 0,535T / m2

p5 =k5ρgh =

p6 = 0

Khi bụng

sóng tiếp

cận cơng

trình



6 0

7 ηt=0,84



p7 = -ρgηt =



− 1,03 × 9,81× 0,84 × 0,1 = − 0,849T / m2



p8=-k8ρgh=



− 0,62 × 1,03 × 9,81× 0,98 × 0,1 = − 0,614T / m 2



p9=-k9ρgh=



8 0,5d



− 0,55 × 1,03 × 9,81× 0,98 × 0,1 = − 0,545T / m2



9 d



Áp lực lên đáy móng tường đứng :



Pzc =



1

1

p5 BL = × 0,535 × 2, 23 × 1 = 0,597T

2

2



Trong đó :

B = 2,23m – Chiều rộng của đáy kè.

L = 1m – Chiều dài của phân đoạn kè.

Cơng thức Snip - 22TCN 222-95 tính tốn có phức tạp hơn, có xét đến cả

trường hợp tính áp lực sóng trước tường và áp lực sóng nhiễu xạ sau tường (xét khi

chiều dài phân đoạn cơng trình

sự ổn định của cơng trình.



l ≤ 0,8λ ) theo từng tổ hợp tải trọng gây nguy hiểm cho



6.2 Cơng thức Yoshima Goda:



Tính tốn áp lực sóng cho phần tường đứng của đê chắn sóng. Hình vẽ và cơng

thức tính tốn như ở mục 5-2, chương 5:



Trang: 73



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Hình 6.2 Sự phân bố áp lực sóng.

Số liệu:

Trọng lượng riêng nước biển :



ρ



Độ sâu đến đáy biển trước đê chắn sóng :



h = 2,49m



Độ sâu đến móng tường trước đê chắn sóng :



h’ = h – ddai = 1,69m



Độ sâu đến khối đá đổ trước tường đê chắn sóng :



d = h’ = 1,69m



Chiều cao sóng tính tốn tải trọng sóng thiết kế:



HD=H1/3=1,5m (mục 4.1.6)



Bước sóng tính tốn tải trọng sóng thiết kế



LD=L1/3=21,8m



(Với H1/3 = 2,49m và



= 1,03T/m3



T1/3 = 4,8 giây tra bảng B-614 TCN130- 2002 ta có L =21,8m)

s



Các yếu tố biến đổi áp lực sóng tuỳ thuộc vào loại kết cấu, đối với tường đứng của đê

chắn sóng hỗn hợp cũng như đê chắn sóng tường đứng :



λ1 = λ 2 = λ 3 = 1

Độ sâu khu nước tại vị trí cách tường khoảng 5H1/3:



hb= 8,5m



(Dựa vào bình đồ)

Góc sóng tới đê chắn sóng (lấy gần đúng thiên về bất lợi):



Trang: 74



β=0



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Khoảng cách từ đỉnh tường đến mực nước tĩnh :



hc= 2,51m



Tính tốn:

Cường độ áp lực tại mực nước tĩnh p1:



p1 = 0,5 ( 1 + cos β ) ( α 1 + λ 2α 2 cos 2 β ) ρλ1 H D



= 0,5 ( 1 + cos 00 ) ( 0,862 + 1× 0, 2 × cos 2 00 ) × 1,03 × 1× 1,5 = 1,641T / m2

Cường độ áp lực tại đáy tường đứng p3 :



p3 = α 3 p1 = 0,857 × 1,641 = 1,406T / m 2

Cường độ áp lực tại đỉnh tường đứng p4:



p4 = α 4 p1 = 1× 1,641 = 1,641T / m 2

Áp lực lên đáy móng tường đứng pu:



pu = 0,5 ( 1 + cos β ) λ 3α 1α 3 ρ H D = 0,5 ( 1 + cos00 ) × 1× 0,862 × 0,857 × 1,03 × 1,5 = 1,141T / m 2

Chiều cao lớn nhất giả định trên mực nước tĩnh η* :



η ∗ = 0,75 ( 1 + cos β ) λ1H D = 0,75 ( 1 + cos00 ) × 1× 1,5 = 2,25m

Trong đó các hệ số và thơng số tính tốn:

2



2



1  4π h / LD 

1  4π × 2, 49 / 21,8 

α 1 = 0,6 + 

 = 0,6 + 

 = 0,862

2  sinh ( 4π h / LD ) 

2  sinh ( 4π × 2, 49 / 21,8 ) 

(Có thể tra đồ thị hình 6.1)



Trang: 75



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



2





 hb − d  H D  2 2d 





 8,5 − 1,69  1,5  2 × 1,69 

α 2 = min 

,  = min 

,

 = min { 0, 2;2, 253} = 0, 2



÷

3hb  d  H D 

3 × 8,5  1,69 ÷ 1,5 























h' 

1

1,69' 

1

α 3 = 1 − 1 −

 = 1−

1 −

 = 0,857

h  cosh ( 2π h / LD ) 

2, 49  cosh ( 2π × 2, 49 / 21,8 ) 



hc•

α 4 = 1− • = 1

η

;



hc• = min { η • , hc } = min { 2,25;2,51} = 2,25m



Hình 6.3 Đồ thị tính tốn hệ số α1.

6.2.1 Tính tốn áp lực sóng dương:



Cường độ áp lực sóng do sóng vỡ lên đoạn cong của tường chắn lấy theo biểu

đồ áp lực sóng lên tường thẳng đứng rồi đổi hướng của biểu đồ theo đường vng góc

với mặt cong được xác định theo cơng thức :



p = 0,5. p(1 + cos 2 β )

c

c

Trong đó:

p - Cường độ áp lực sóng lên tường thẳng đứng



Trang: 76



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



p = pu = ζ .g.H sd (0,033



Ls

+ 0,75)

h



Trong đó :

sd



H = 1,68m – Chiều cao sóng .

s



L = 18,6m - Chiều dài sóng.

(Tính ở mục 6.1.1)

h = 2,49m - Chiều cao mực nước tính tốn.

ζ- Hệ số sóng vỡ (Dựa vào giáo trình chỉnh trị sơng và cơng trình ven bờ và hình

dạng sóng tác động lên cơng trình)



ζ =



cot gϕ

0,5

=

= 1,66

0,5

( H sd / Ls )

(1,68 /18,6) 0,5



Trong đó:

cotg



ϕ = 0,5



- Hệ số mái dốc.



→



p = 1,66 × 9,81× 1,68 × (0,033



18,6

+ 0,75) × 0,1 = 2,726(T / m2 )

2, 49



Độ cao lưng sóng so với mực nước tính tốn:



η c = H tk = −



Trang: 77



p 2,726 × 10

=

= 1,68(m)

ζ .g 1,66 × 9,81



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Hình 6.4 Biểu đồ áp lực sóng dương lên tường đứng

c



0



β =28 - Góc giữa phương đứng và tiếp tuyến với đoạn cong của tường chắn sóng.

(Với h = 2,13m và dựa vào hình vẽ)



Hình 6.5 Biểu đồ áp lực sónglên tường cong



Trang: 78



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Hình 6.6 Biểu đồ áp lực sónglên tường cong

Bảng 6.2 Kết quả tính tốn áp lực sóng dương

Vị trí



O



Góc β C ( )



P(T/m2)



P C (T/m2)



A



2.726



2.726



B



0



2.726



2.726



C



90



2.726



1.363



D



28



2.726



2,426



E



28



2.726



2,426



F



28



2.726



2,426



G



49



2.726



1.95



H



Trang: 79



0



90



2.726



1.363



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



+5,00



100



H

G

Đường mặt nước khi sóng va đập



+4,00



F



320



MNCN=+2,49



E



+0,80



C



D



80



B



+0,00



A



40



140



40



Cọc BTCT D40x40cm

L = 15m



10



-14,5



1



Hình 6.7 Biểu đồ áp lực sóng dương

6.2.2 Tính tốn áp lực sóng âm:



Cường độ áp lực sóng khi sóng rút lên tường chắn được xác định theo cơng thức



pr = ζ .g (∆ z1 − 0,75H sb )

Trong đó :



Trang: 80



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



∆ z1 - Độ hạ thấp của mặt nước so với mực nước tính tốn ở phía trước tường thẳng

đứng khi sóng rút (m). Tùy vào khoảng cách a 1 từ mép nước đến cơng trình mà

được lấy như sau:

Zr = 0



Khi a1 ≥ 3Hsd



Zr = 0,25 Hsd



∆ z1



Khi a1< 3Hsd



Với



a1 = ∇ d − h = 5 − 2,49 = 2,51m < 3Hsd = 3 × 1,68 = 5,04m



→ Zr = ∆ z1 = 0,25 × 1,68=0,42m

→ p = 2,5 × 9,81× (0,42 − 0,75 × 1,68) × 0,1 = − 1,36(T / m2 )

Độ cao lưng sóng so với mực nước tính tốn :



ηc = −



p − 1,36 × 10

=

= 0,55(m)

ζ .g 2,5 × 9,81



Hình 6.8 Biểu đồ áp lực sóng âm lên tường đứng

6.3 So sánh, phân tích và chọn kết quả tính tốn:

6.3.1 Phân tích kết quả tính tốn:



Kết quả tính tốn được phân tích cho đoạn Đê chắn sóng tường đứng tại cọc 19

Km0+460. Q trình phân tích kết quả tính tốn được xem xét theo trình tự tính tốn

Trang: 81