CHƯƠNG IV THIẾT KẾ ĐÊ NGĂN CÁT – GIẢM SÓNG DẠNG MÁI NGHIÊNG (PHƯƠNG ÁN 1) I – Tổng quát: Đê đá đổ bao gồm nhiều lớp đá với đá có hình dạng kích thước khác , đổ cho lăn tự nhiên bảo vệ khối bê tông có hình dạng đặc biệt đá tảng lớn Các khối bê tông đá bảo vệ phải xếp người để đạt vị trí ổn định mái nghiêng Các kỹ thuật không cung cấp cho ta cách xác định lực cần thiết để dịch chuyển khối riêng lẻ khỏi vị trí sóng đập vào công trình Khối phủ bảo vệ bị dịch chuyển diện tích rộng lớp bảo vệ , bị trượt xuống trọng lượng thân , hay khối riêng rẻ bị nhấc lên lăn lên lăn xuống theo mái nghiêng đê Các phương pháp thực phát triển ( sử dụng phần này) để xác định trọng lượng khối riêng rẻ chịu áp lực sóng nước cho trước , sử dụng cách cẩn thận cho ta xác định cách xác tính ổn định công trình đá đổ tác dụng sóng bão II – Các yếu tố cần thiết để thiết kế : Yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện sóng nơi đặt công trình độ sâu vùng lân cận Độ sâu nùc định công trình chịu tác động loại sóng : sóng vỡ , sóng không vỡ , hay sóng vỡ (sóng xô ) Sự thay đổi độ sâu nước dọc theo trục đê phải xem xét ảnh hưởng đến điều kiện sóng Khi sóng tiến gần sát công trình , có tác động sau : • Vỡ hoàn toàn , tia nước phát đập vuông góc với mái nghiêng • Vỡ phần • Hoàn thành chuyển động dao động phân tử nước lên xuống mái nghiêng đê Thiết kế đê cần thiết qua giai đoạn sau : Xác định kích thước hình học đê Định phương pháp thi công đê Xác định vật liệu làm đê Trong bước bước quan trọng cần xem xét sau : Cao độ đỉnh đê bề rộng đỉnh đê Khối bêtông dùng làm đỉnh đê ( concrete cap for rubble mount structures ) Chiều dày khối phủ lớp bên số khối bê tông Độ cao đáy lớp phủ Chiều rộng lớp phủ bảo vệ chân đê Phần đầu phía mặt đê Lớp phủ phía Lớp phủ thứ hai Lớp đệm tầng lọc III – Tính kết cấu đê Xác định cao độ bề rộng đỉnh đê : Cao độ đỉnh đê thường chọn cách tuỳ ý nhiệm vu ïlàm giảm sóng phía sau công trình Nói chung độ cao so với mặt nước biển đê đá đổ phụ thuộc chiều cao sóng leo R Sóng leo phụ thuộc vào đặc điểm sóng , mái dốc , độ rỗng độ nhám lớp phủ Việc lựa chọn cao độ đê chọn chiều cao thấp mà đảm bảo chắn hoàn toàn sóng tới Bề rộng đỉnh đê thường phụ thuộc hoàn toàn vào mức độ cho phép sóng tràn qua hay không Nếu sóng không tràn qua bề rộng đê giới hạn Các nghiên cứu dựa mô hình đưa công thức xác định bề rộng (B ) đỉnh đê B = n K∆ ( W/Wr)1/3 (7.120) • B : bề rộng đỉnh đê (m) • n : số viên đá lớp ( thường lấy ) • K∆ = 1,04 : Hệ số lớp ( tra bảng 7-13) ( layer coefficient ) • Trọng lượng khối phủ (kg) ứng với mái dốc = ,W = 1200 kg • Trọng lượng riêng vật liệu làm khối phủ bảo vệ bên (kg/m 3) Wr = 2,5 T/m3 = 2500kg/m3 Vậy B = 2,5 m Bề rộng đỉnh đê phải đủ rộng để xây dựng vài công trình phụ đèn báo hiệu , nhà, trang thiết bị để phục vụ việc hoạt động đê ,… phối hợp làm đường giao thông Ngoài , chiều rộng đỉnh đê ( không bao gồm phần tường đỉnh ) chủ yếu phụ thuộc ổn định cuả thân đê , ổn định đê , yêu cầu chống thấm , chống sóng yêu cầu phương pháp thi công , yêu cầu cấp cứu hộ đê giao thông Nói chung ,chiều rộng đê biển không nhỏ ÷ m , thường lấy ÷ m Ngoài theo yêu cầu sử dụng mở rộng thêm Ở nước có đoạn đê kết hợp giao thông rộng tới 20 m Do ta chọn bề rộng đỉnh đê 4m (cấp công trình đê cấp II đê ngăn cát giảm sóng nên không yêu cầu nhiều mỹ thuật trang thiết bị khác ) Ở đoạn đầu đê chịu tác dụng sóng toàn phần nên bề rộng đỉnh đê tăng Bđ = 1,5 B = m ∗ Mái dốc đê : thể qua hệ số mái dốc m = cotg α , với α góc mái đê đường nằm ngang Độ dốc mái đê chủ yếu xác định theo yêu cầu ổn định đê biển , đồng thời xét đến yếu tố hình dạng mặt cắt , loại hình vật liệu gia cố , vật liệu thân đê , tình hình tác dụng sóng , điều kiện địa chất điều kiện thi công v.v… Theo bảng 5-3 Công trình bảo vệ bờ biển hải đảo (CTBVBB HĐ)ta chọn sơ mái dốc kết cấu đê sau : Mái dốc phía biển m = Mái dốc phía bờ m = ∗ Tính chiều cao sóng leo : Độ cao theo phương đứng mực nước tónh nước từ sóng tới leo lên bề mặt công trình gọi sóng leo Xác định cao độ cần thiết công trình để sóng leo tràn qua công trình cần phải xác định sóng leo Ký hiệu sóng leo : R(m) Sóng leo phụ thuộc vào bề mặt công trình (độ dốc ) độ nhám , độ sâu chân công trình , độ dốc đáy biển phía trước công trình tính chất sóng tới Bởi sóng leo phụ thuộc vào nhiều bên liên quan, nên việc mô tả cách hoàn chỉnh chưa có sẵn cho tượng sóng leo lên công trình có kích thước hình dáng hình học khác cho điều kiện khác sóng tới R/H’0 hàm độ dốc sóng nước sâu mái dốc công trình Với R : chiều cao sóng leo đo ( theo phương đứng ) tính từ mực nước tónh Và H’O : chiều cao sóng nước sâu chưa bị ảnh khúc xạ Kết tiên đoán sóng leo theo đồ thị (7.8) ⇒ (7.12) cho ta thấy chiều cao sóng leo nhỏ so với kết qủa thực đo nhiều công trình co’sẵn xây dựng mô hình có tỉ lệ độ nhám mái nghiêng xác Do gia 1trị sóng leo tra đồ thị (7.13) để xét ảnh hưởng tỷ lệ mô hình Chiều cao sóng khôi H’O = 7,7 m , T = 12,7 s H 'O =0,0048 gT Độ sâu chân công trình ứng với mực nước lớn : DS = 5+ 1,19 = 6,19(m) Ds/H’O = 0,8038 ⇒ tra đồ thị hình 7-10 ta có : R/HS = 1,9 → R = 7,34(m) Hệ số điều chỉnh tỉ lệ mô hình : tanθ 1/3 = 0,333 H’O =7,7 Tra đồ thị 7.13 → k = 1,15 → R = 8,44 (m) Hệ số điều chỉnh mái nghiêng nhám (tetrapod) r = 0,47 → R = 3,9 (m) ∗ Cao độ đỉnh đê : Cao độ đỉnh = RP +h2% H2% : mục nước cao thiết kế = 1,19m.( Hệ cao độ Hòn Dấu) ⇒ Cao độ đỉnh = 1.19 + 3,9= 5,09(m) Chọn kích thước khoái Tetrapod γ rHS W= γ −γ KD r  γ    cot gθ   (7.116) W : trọng lượng khối tetrapod γ r : trọng lượng đơn vị bêtông = 2,5 T/m3 ứng với bêtông # 250 H : chiều cao sóng thiết kế = 3,864 m Cotg θ : hệ số mái dốc = γ : trọng lượng đơn vị nước biển = 1,03 T/m3 KD : hệ số ổn định ( tùy thuộc vào hình dạng khối , độ nhám bề mặt khối , loại sóng tác dụng độ dốc bờ biển ) tra baûng – trang – 206 SPM Công trình nằm vùng sóng vỡ - Tetrapod đổ lớp ,do ta tra bảng : − Đầu đê : KD = 3,5 − Thân đê : KD = Vậy Wđ = 4,625(T) chọn Wđ = (T) Wt = 2,31 (T) chọn Wđ = 2,5 (T) Do bố trí tuyến đê song song với hướng sóng tới nên đê chịu tác động sóng hai mặt nên kết cấu mặt đê thiết kế – Bề dày lơp phủ :  WA   W   rA = nK∆  r  1/ (7.121) rA : chiều dày lớp phủ (m) n : số khối bêtông lớp n = WA : trọng lượng tiêu chuẩn khối (T) Wr : trọng lượng riêng bêtông = 2,5 T/ m3 K∆ : hệ số lớp ( layer coefficient ) (tra bảng 7-13) = 1,04 Vậy bề dày trung bình khối phủ : ∗ Tại vị trí đầu đê : rA = 2,62 m ∗ Tại vị trí thân đê : rA =2,08 m – Số lượng khối tetrapod cần thiết cho lớp phủ : P  Wr    1 −   100  W A    NR = AnK∆ 2/3 (7.122) NR : soá lượng viên đá cần thiết cho lớp phủ A : diện tích trung bình(m2) P : độ rỗng (%) = 0,5 Tribar : 54% Tetrapod : 50% Đá : 37% Do khối phủ sử dụng đầu đê thân khác nên ta phải tính cho loại khối phủ Tại vị trí đầu đê : A = 1824 (m2) (Chọn chiều dài đầu đê =60 tác dụng sóng lớn phạm vi tác dụng sóng kéo dài nên khu vực đầu đê cần kéo dài gia cố chắn ) Khối tetrapod có trọng lượng 5T Vậy NR = 1150 ( khối) Tại vị tri thân đê : A = 9830 (m2) ( Chiều dài thân đê = 400 m ) Khối tertrapod có trọng lượng 2,5 T Vậy NR = 10223 (khôi) Từ ta suy : khối lượng bê tông lớp phủ mái  WA   W   Tại vị trí đầu đê :G = NR  r  =1196 (m3) Tại vị trí thân đê : G = 10233 (m3) – Đá lót dươi lớp phủ mái , lõi đê lớp đệm : Lớp đá lót lớp phủ mái cần đảm bảo kích thước để không bị sóng moi qua khe khối phủ gây lún sụt cho lớp phủ Đồng thời đảm bảo cho thời gian thi công không bị sóng chưa có khối phủ che chở Thông thường , trọng lượng viên đá lớp lót lấy 1/10 → 1/20 trọng lượng khối phủ , đê chịu tac động sóng lớn nên ta chọn đá có trọng lượng = 1/10 trọng lượng khôi phủ = 250 → 500 kg Chiều dày lớp lót thường lấy lần đường kính viên đá lót tính theo công thức :  WA   W   rA = nK∆  r  1/ Lúc hệ số K∆ = 1,0 ( Tra baûng 7-13 trang 7-234 SPM ) rA = 1,2 (m) Sốâ lượng viên đá lớp loùt : P  Wr    1 −   100  W A    NR = AnK∆ 2/3 A : diện tích trung bình lớp đá lót tính vuông góc với bề dày (m ) A = 8187 (m2) K∆ = 1,0 P = 37% Vậy NR = 30163 ( khối) Khối lượng đá lớp đá lót :  WA   Wr    G = NR   WA : trọng lượng đá (T) Wr : trọng lượng riêng đá G = 6033 (m3) Lõi đê thường dùng đá hộc có trọng lượng từ 10 ÷ 100 kg Trên vùng đáy bị tác dụng sóng , khối phủ mái đá hộc lớn có lăng thể chân mái cần đặt lớp đệm đá (loại 10 ÷ 100 kg), chiều dày lớp đệm không nhỏ chiều dày lớp chống xói đáy.Chọn chiều dày lớp đệm đá = 1m Lớp gia cố đáy: Dọc chân đê mái nghiêng , đáy biển dễ bị xói cần bố trí sân gia cố đáy Chiều rộng gia cố đáy lấy 0,25 chiều dài sóng phía đầu đê mái phía chịu tác dụng sóng lớn , phần khác lấy 2,0m ∗ Phương án kết cấu đê mái nghiêng đá đổ bảo vệ luồng sau : Khối bảo vệ tetrapod Cao độ đê = + m Mái dốc : phía biển m =3 , phía bờ m = Trọng lượng riêng bêtông #250 = 2,5 T/m3 Khối tetrapod đầu đê : T , bề dày khối 2.62m , khối lượng khối phủ 1196 m3 Khối phủ tetrapod thân đê : 2,5 T , bề dày khối 2,08m , khối lượng khối phủ là10233m3 Trọng lượng viên đá lót lớp phủ từ 250 → 500 kg Số khối đá lót 30163 khối Khối lượng lớp đá lót : 6033 m3 Bề dày lớp đá lót : 1.2 m Trọng lượng viên đá lõi đê : 50 kg Thể tích đá lõi đê : 58000m3 IV – Kiểm tra ổn định toàn công trình : Kiểm tra ổn định trượt lực ngang gây : Sóng tác dụng lên đê với thông số lớn sau : Chiều cao sóng Hi = 3.864 m , chu kỳ sóng T= 12.7 s Độ sâu chân công trình d = m Lực tác dụng sóng lên tường đứng – trường hợp đỉnh sóng tới công trình : Hi 3.864 =0.0024 = 9.81(161.29) gT H i 3.864 = =0.7728 d χ =1 (heä số phản xạ) Tra đồ thị (7.91) → FC =1.2 → FC =1,2 ×10× 25 =300KN/m ωd ω : dung trọng nước biển p lực sóng xét ảnh hưởng mái nghiêng( xét thành phần lực ngang): F = FC × sin2θ = 300 × sin2(18.43)=30KN/m Tổng áp lực động tónh : ωd Ft = F + = 30 +125 =155 KN/m Để cho an toàn nên xét đê chịu tác dụng sóng từ phía biển ,còn phía bờ không bị tác dụng sóng, lúc thành phần nước tónh coi cân tổng thành phần lực nagng tác dụng lên đê gồm : Fnet = F = 155 KN/m Lực đẩy sóng : Thành phần áp lực đáy sóng tính theo công thức : ωH i 1+ χ  P1 =   cosh 2πd   L ( ) (7-75) Ta coù : LO =1.56T2= 251.61m d d = =0.0198 tra bảng C-1 ta = 0.0576 L0 251.61 L  2πd   = 1.066  L  cosh  χ : hệ số phản xạ = ω = 10KN/m3 : dung trọng nước biển → p1= 36.24KN/m2 p lực đẩy /1 m dài ủeõ: B1= ẵ(p1B)=969.42KN/m B2=p2B=dì53.5=2675KN/m Taỷi troùng baỷn thaõn treõn mét dài đê: • Đỉnh đê: w1 = 6*2,76*25=414KN/m • Troùùng lụựp tetrapod (W=5T): w2 = (1196ì25)/30=996.67KN/m ã Troùng lửụùng tetrapod :( W= 2.5T) w3=(10233ì25)/428=598KN/m ã Troùng lửụùng lụựp ủaự loựt : w4=(6033ì26)/458=342.5KN/m ãTroùng lửụùng lụựp ủaự thửự ba (loừi đê): w5= (58000×26)/458=3292.57KN/m Vậy tổng trọng lượng đê mét dài là: Wt = 3292.57+342.5+558.57+997+414=5605 KN/m LỰC CHỐNG TRƯT : b : cạnh bé đáy công trình b=8 m h : chiều cao công trình chôn xuống đất h=1 m ho : chiều sâu có hầm Ta không thiết kế hầm nên ho=0 γ’II : trị tính toán thứ hai trung bình trọng lượng thể tích đất kể từ đáy móng trở lên γ’II = 1,91 T/m3 γII : trị tính toán thứ hai trung bình trọng lượng thể tích đất nằm trực tiếp lớp đệm đá γII = 1,91 T/m3 cII : trị tính toán thứ hai lực dính đơn vị cụa lớp đất lớp đá cII =1,64 T/m2 (theo số liệu đầu vào lớp 1) Suy : R = 1,2(0,51.8.1,91 + 3,06.1.1,91 + 5,66.1,64 – 1,91.0) = 27,5 (T/m2) ⇒ 1,2R = 33 (T/m2) σ1 = σmax = 28,756 (T/m2) σ2 = σmin =6,4316 (T/m2) σ tb = σ max + σ 28,756 + 6,4316 = = 17,59 (T/m2) 2 So sánh với điều kiện chịu áp lực : σ max ≤ 1,2 R   ⇒ lớp bùn sét chịu áp lực công trình truyền xuống σ tb ≤ R  2) Tính toán kết cấu đầu đê : Chiều dài đầu đê: Lđầu đê = (1,5÷3)B Với B : bề rộng tính toán đê B = m Ta chọn hệ số vượt Vậy chiều dài đoạn đầu đê : Lđầu đê = = 24 (m) Nhưng đầu đê chịu tác dụng sóng mạnh kéo dài nên phần đầu đê cần kéo dài gia cố thêm tác dụng sóng Chọn chiều dài đầu đê 60 m Bề rộng đoạn đầu đê: Bđầê = (1,5÷2)B Với B : bề rộng tính toán đê B = m Vậy bề rộng đoạn đầu đê: Bđầê = 1.5 = 12 (m) Như ta cần xếp thêm hàng đoạn đầu đê Vì tính toán cho hàng khối ổn định 3)Tính toán kết cấu gốc đê: Đoạn gốc đê bố trí liền vào bãi đá ngầm ta có giảm bề rộng đê để thiên an toàn, giảm xói gốc đê luồng chảy rối ta giữ nguyên bề rộng đê cho đê ăn sâu vào bãi đá ngầm CHƯƠNG V – THIẾT KẾ ĐÊ NGĂN CÁT GIẢM SÓNG DẠNG TƯỜNG ĐỨNG I – GIỚI THIỆU CHUNG : Công trình dạng tường đứng kết cấu trọng lực dùng để ngăn cát giảm sóng , tôn tạo đảo bảo vệ bờ biển Công trình lớn sử dụng loại thùng chìm , cọc trụ đường kính lớn , công trình nhỏ thường sử dụng kết cấu khối chuồng ( cũi ) kết cấu khối xếp Do công trình ta không lớn đất tương đối tốt nên sử dụng đê tường đứng dạng trọng lực khối xếp II – THIẾT KẾ ĐÊ : Các kích thước đê : a Cao trình đỉnh đè: Đỉnh đê = MNCTK + η max + ∆h + a Trong : ∆h : Chiều cao nước dâng lớn Tra theo hình C-2/trang 93-Sách “Hướng dẫn thiết kế đê biển” Tra theo khu vực Quãng Ngãi ta có ∆h =1,2 m a : Chiều cao dự trữ an toàn a = (0,5÷1)m Ta chọn a = m Do cho phép sóng tràn qua đê nên theo quy phạm ta bỏ qua chiều cao nước dâng chiều cao dự trữ an toàn η max : độ dềnh cao sóng Theo 22 TCN 222-95 ta có công thức tính sau : η = −h cos ωt − kh cth(kd ) cos ωt Với : ω= 2π =0.4947 : tần số sóng , T= trị số chu kỳ sóng (sec) = 12.7(s) T Với thông số sóng ta tính chiều dài sóng tra bảng C-1 SPM ta ⇒ λ = 86.8 m t : thời gian (sec) Ta chọn thời điểm đỉnh sóng tác dụng vào công trình t=0 s ⇒ ωt = k : số sóng Được tính theo công thức: k= 2π 2.3,14 = = 0,07235 λ 86.8 • d = MNCTK – (-5) =6.19 (m) Vậy độ dềnh cao soùng : 0,07235.3,864 η = −3,864 cos − cth(0,07235.6,19) cos = -4,46 (m) Vaäy ta suy ra: Đỉnh đê = 1.19+4.46 = 5.65 (m) (Hệ cao độ Hòn Dấu) Làm tròn cao trình đỉnh đê m cho tiện lúc thi công b Bề rộng đỉnh đê: B = 2H÷4 H Với H : chiều cao sóng tính toán (m) Vì công trình có quy mô nhỏ làm đường giao thông nên ta chọn : B = 2H = 2.3,864 = 7.728(m) Chọn bề rộng đỉnh đê B = m c Chiều cao công trình : HCT = Đỉnh đê - = – (-5) = 11 (m) Điểm sâu vị trí bố trí CT Vậy chiều cao đê : HCT = 11 (m) Kết cấu công trình : Đê chắn sóng bảo vệ cảng dạng kết cấu tường đứng khối xếp Tính toán kết cấu : Xác định kích thước khối xếp : Theo mặt cắt ngang: Theo mặt cắt ngang đê ta chia làm loại : bxh = 3x2 m;5x2m Lựa chọn kích thước khối xếp dựa yếu tố: Không trùng mạch Bản thân khối phải ổn định (trong điều kiện thi công) Phương tiện thi công Hình H1(xem hình trang sau ) Theo mặt cắt dọc phân đoạn: Hình H2 Xác định đệm đá: Chiều cao lớp đệm đá: Chiều cao lớp đệm đá cho phép công trình : 0,5÷1 m Ta chọn chiều dày lớp đệm : (m) b Chọn loại kết cấu đệm đá: Ta chọn dạng đệm đá chìm Ta phải đào phần bố trí đê xuống để đổ đá vào Ta chọn mái dốc đào với hệ số mái dốc m=2 Ta dùng đá có đường kính D=20 cm (TL tham khảo thiết kế chuẩn tắc luồng tàu) để làm lớp đệm, để tránh cho viên đá không bị dòng nước áp lực thẳng đứng tác dụng xuống sóng tác dụng vào công trình Phần tiếp xúc công trình lớp đệm đá ta dùng đá dăm 4x6 dày 20 cm để tiện việc thi công lớp đá dăm tạo bề mặt phẳng để đặt khối xếp lên Tính toán áp lực sóng tác dụng lên công trình: Các giá trị áp lực tác dụng lên công trình: Giá trị áp lực lớn mực nước tính toán Po = k ρ g h Trong đó: - k2 : hệ số tra hình 3/ trang – sách 22 TCN 222 – 95 k2 = - ρ : dung trọng nước biển ρ = 1,03 T/m3 - g : gia tốc trọng trường g=9,81 m/s2 - h : chiều cao sóng tính toán h=3,864 m ⇒ Po = 1.1,03.9,81.3,864 = 39.043 (kN/m2) = 3.9043 (T/m2) Giá trị áp lực chân công trình Pd = k5.ρ.g.h Với k5 tra hình 4/ trang 9– sách 22 TCN 222 – 95 k5 = 0.4 ⇒ Pd = 0,4.1,03.9,81.3,864 = 15,617 (kN/m2) = 1,5617 (T/m2) Giá trị áp lực đẩy sóng phân bố theo dạng hình tam giác theo bề rộng đê Có giá trị lớn chân công trình phía biển giá trị Pd Tính toán ổn định: a) Ổn viên đá lớp đệm : Vận tốc cực đại dòng chảy sóng tạo chân đê xác định theo công thức: ( Vmax = π H s π Ls 4πh = sinh g Ls 3,14.3,864 3,14.86,8 4.3,14.6,19 =2,28 (m/s) sinh 9,81 86.8 Dựa vào bảng 5.5 /Trang 24 – sách :”Hướng dẫn thiết kế đê biển” ta tra trọng lượng ổn định viên đá : Gd = 50 (kG) Với γđá = 2,5 T/m3, ta tính đường kính viên đá D=40 cm Với viên đá thân viên đá ổn định nên ta không cần phải tính toán ổn định viên đá b) Biểu đồ áp lực sóng tác dụng lên công trình: Hình H4 c) Tính ổn định khối xếp trình thi công: Ta tính toán khối nhỏ với chiều dài ngắn BxHxL : 3x2x4 (m) Để thiên an toàn tính toán khối chịu áp lực lớn nhất, ta lấy biểu đồ áp lực tác dụng lên phần chiều cao khối m với diện chịu tải hình chữ nhật có giá trị Po lực phân bố Tính trường hợp khối xếp nằm khối xếp khác lúc áp lực max Trọng lượng thân khối xếp m dài : Gbt = 1.S.γ =4 3.3.2,4 = 86.4 (T) Lực đẩy sóng gây : Fđn = 3,094.3 = 4,635 (T) Lực ngang sóng gây ra: Fs = 3,09.3 = 9,27 (T) Điều kiện ổn định khối xếp : ∑ N giu ∑ N truot ≥ [ K t ] =1,3 ( Baûng H-1/trang 108 –“HD thiết kế đê biển”) Tổng lực giữ cho khối xếp ổn định: ∑ N giu = (Gbt – Fñn ) fms = (86.4 – 4.635).0,55 = 44,9 (T) Lực gây trượt sóng gây ra: ∑ N truot = Fs = 9.27 (T) ∑ N giu ∑ N truot = 44.9 = 4,8 > 1,3 9.27 Vậy khối xếp ổn định trình thi công d) Ổn định chống trượt: d1) Theo mặt trượt gãy khúc DNLU : Kt = ∑ N giu ∑ N truot > [ Kt ] p lực sóng điểm D: PD = Pd + (3,09 − 1,5617) ( Po − Pd ) = 3,043 (T/m2) FD = 1,5617 + 6,19 FC p lực sóng điểm E : PE = Pd + (3,09 − 1,5617) ( Po − Pd ) = 2,302 (T/m2) FE = 1,5617 + 6,19 FC p lực sóng điểm N : NQ PN = CQ PD = 3,043 = 1,141(T/m2) p lực sóng điểm L : PL = LU PE = 2,302 = 0,863 (T/m2) EU Tổng lực gây trượt : ∑ N t = E1 + E + E = 0,5.Po.AC + 0,5.(Po+PD).CD + 0,5(PN+PL)NL = 0,5.3,094.4,46 + 0,5.(3,094+3,043).0,19+ 0,5.(1,141+0,863).3 = 10,488 (T/m) Tổng lực giữ : S S ∑ N giut = [GADNLUPHG - Fñn1- Fñn2 - Fdn1 - Fdn ].fBT_BT = [ (8.4+3.3+0,5.(2+3).1).2,4–0,19.5.1,03–3.3,19.1,03(3,043+1,141).5- 0,5.0,863.3].0,5 = 40,905 (T/m) Vaäy : 0,5 Kt = ∑ N giu ∑ N truot 40,905 = 10,488 = 3,9 > [ K t ] = 1,3 (laáy “14 TCN 130-2002”) Vậy công trình ổn định theo đường gãy khúc d2) Trượt mặt trượt đệm đá: • Tổng lực giữ : ∑Rg = G’.fk.cosψ - Esinψ Trong : G’ : tổng lực đứng tác dụng lên mặt trượt FT G’ tính sau: G’ = GAGPSF - F dn - Fñn + GFRT S = (8.10+0,5.(2+3).1).2,4 - 0,5.1,5617.8 – 8.6,19.1,03 + 0,5.13.1.1,7 = 151,8 (T/m) - fk : hệ số ma sát đá đá Lấy theo bảng H-2/ Trang 108 – sách “Hướng dẫn thiết kế đê biển” 14TCN130-2002 fk = 0,65 ψ : góc hợp mặt trượt HR phương ngang HS tgψ = 1/11 ⇒ ψ=5o E : Tổng lực ngang sóng gây E = 0,5.3,094.4,46 + 0,5.(3,094+1,5617).6,19 = 21,309 (T/m) Vậy tổng lực giữ laø : ∑Rg = 151,8.0,65.cos5o – 21,309.sin5o = 96,437 (T/m) • Tổng lực gây trượt : ∑Rt = Ecosψ + G’.sinψ = 21,309.cos5o + 151,8.sin5o = 34,458 (T/m) Kt = ∑ Rg 96,437 = 34,458 = 2,79 > [Kt] = 1,3 (Theo 14TCN 130-2002) ∑ Rt Vậy công trình đảm bảo không trượt mặt trượt khả dó lớp đệm d3) Trượt mặt trượt khả dó góc ma sát đá (Mặt FZT) Xác định áp lực tiếp xúc đáy FS: σ Max Min S N M (G APSF − Fdn ) M ± = ± = F ω b.1 1.b Trong : GAPSF : trọng lượng thân đê có kể đến đẩy GAPSF = (8.10+0,5.(2+3).1).2,4– 8.6,19.1,03 = 147 (T/m) - S Fdn : lực đẩy sóng S Fdn =0,5.1,5617.8 = 6,2468 (T/m) b : bề rộng đê b = m M : tổng Moment lực tác dụng vào công trình quy trung điểm đoạn FS S M = E1.e1 + E2.e2 + E3.e3 + Fdn e4 Trong : ei : khoảng cách cánh tay đòn từ lực đến trung điểm FS E1 : lực tập trung phần biểu đồ sóng hình tam giác đoạn CI E1 = 0,5.3,094.4,46 = 6,899 (T/m) E1 đặt 1/3 CI Có cánh tay đòn e1 = 7,67 m E2 : lực tập trung phần biểu đồ sóng hình tam giác đoạn CF (ta chia biểu đồ sóng hình thang làm phần hình tam giác hình chữ nhật) E2 = 0,5.(3,094-1,5617).6,19 = 4,742 (T/m) E2 đặt 1/3 CF Có cánh tay đòn e2= 4,126 m E3 : lực tập trung phần biểu đồ sóng hình chũ nhật đoạn CF E3 = 1,5617.6,19 = 9,67 (T/m) E3 đặt 1/2CF Có cánh tay đòn e3= 3,095 m S Fdn : lực đẩy sóng S Fdn =0,5.1,5617.8 = 6,2468 (T/m) S Fdn đặt 1/3 MH Có cánh tay đòn e4= 8/3 m Vậy tổng Moment : M = 6,899.7,67 + 4,742.4,126 + 9,67.3,095 + 6,2468.8/3 = 119,067 (T/m) p lực mặt tiếp xúc : σ Max Min (147 − 6,2468) 6.119,067 ± 82 = σmax = 28,756(T/m2) σmin = 6,4316 (T/m2) p lực mặt tiếp xúc TR : σ1 = 6,4316.8 σ b = = 5,1452 (T/m2) + 2.1 b + 2.h σ2 = 28,756.8 σ max b = = 23,0048 (T/m2) + 2.1 b + 2.h Với h : chiều cao lớp đệm đá Xét mặt trượt FZ ta nhận thấy góc trượt 45o nên tính toán mặt trượt lực bị triệt tiêu Ta xét mặt trượt ZT Xét mặt trượt ZT Do áp lực xét phần ZT nên biểu đồ ứng suất lấy ZT Tính ứng suất Z : σZ = σ1 + 2 (σ − σ ) = 5,1452 + (23,0048 − 5,1452) = 8,7171 (T/m2) 10 10 Trọng lượng khối đá đoạn ZT : Gđá = 0,5.(10 + 12).1.1,7 = 18,7 (T/m) Tổng lực giữ : ∑Rg = [0,5(8,7171+23,0048).8 + 18,7].0,65 = 94,632 (T) Tổng lực gây trượt (chỉ sóng) : ∑Rt = E = 21,309 (T) Kt = 94,632 ∑ Rg = 21,309 = 4,44 > [Kt] = 1,3 (Theo 14TCN 130-2002) ∑ Rt Vậy công trình ổn định trượt e) Kiểm tra ổn định lật: Ta kiểm tra ổn định lật công trình quanh điểm S thoả điều kiện : Kl = ∑ Mg > [Kl] = 1,6 (Theo 14TCN 130-2002) ∑ Ml Tổng lực giữ : ∑Mg = G.e - G : trọng lựơng thân đê có kể đến đẩy G=147 (T) - e : cánh tay đòn từ G đến điểm đặt lực Để thiên an toàn ta tính bỏ qua phần nhô đỉnh khối tường đỉnh Lấy theo trọng tâm hình chữ nhật e=4 m ∑Mg = G.e = 147.4 = 588 (Tm) Tổng lực gây lật : ∑Ml = P1.e1 + P2.e2 + P3.e3 + P4.e4 P1,P2,P3 E1, E2, E3 e1, e2, e3 tính Ta xác định P4 e4 lực tập trung cánh tay đòn biểu đồ áp lực đẩy sóng P4 = 0,5.1,5617.8 = 6,2468 (T) e4 = 1/3.8 = 8/3 (m) Vaäy ∑Ml = 6,899.7,67 + 4,742.4,126 + 9,67.3,095 + 6,2468.8/3 = 119,067 (Tm) Vaäy ta suy : Kl = 588 ∑ Mg = 119,067 = 4,938 > [Kl] = 1,6 (Theo 14TCN 130-2002) ∑ Ml Vậy công trình ổn định lật chịu tác động sóng f) Kiểm tra sức chịu tải đất : Cường độ tính toán R mặt lớp đất yếu xác định theo công thức 2.6/Trang 57 – Sách “ Nền móng” : m1 m2 R = K (AbγII + Bhγ’II + DcII - γ’IIho) tc Trong : m1,m2 : hệ số điều kiện làm việc hệ số điều kiện làm việc công trình có tác dụng qua lại với nến Lấy theo bảng 2.2/Trang 65 Ta tra : m1 = 1,2 m2 = 1,0 Ktc : hệ số tin cậy Các tiêu lý xác định thí nghiệm trực tiếp đất :Ktc = A, B, D : hệ sộ phụ thuộc vào trị tính toán thứ hai góc ma sát đất ϕII tra theo bảng 2.1 Với ϕII = 20o ta có : A = 0,51 ; B = 3,06 ; D = 5,66 b : cạnh bé đáy công trình b=8 m h : chiều cao công trình chôn xuống đất h=1 m ho : chiều sâu có hầm Ta không thiết kế hầm nên ho=0 γ’II : trị tính toán thứ hai trung bình trọng lượng thể tích đất kể từ đáy móng trở lên γ’II = 1,91 T/m3 γII : trị tính toán thứ hai trung bình trọng lượng thể tích đất nằm trực tiếp lớp đệm đá γII = 1,91 T/m3 cII : trị tính toán thứ hai lực dính đơn vị cụa lớp đất lớp đá cII =1,64 T/m2 (theo số liệu đầu vào lớp 1) Suy : R = 1,2(0,51.8.1,91 + 3,06.1.1,91 + 5,66.1,64 – 1,91.0) = 27,5 (T/m2) ⇒ 1,2R = 33 (T/m2) σ1 = σmax = 28,756 (T/m2) σ2 = σmin =6,4316 (T/m2) σ tb = σ max + σ 28,756 + 6,4316 = = 17,59 (T/m2) 2 So sánh với điều kiện chịu áp lực : σ max ≤ 1,2 R   ⇒ lớp bùn sét chịu áp lực công trình truyền xuống σ tb ≤ R  2) Tính toán kết cấu đầu đê : Chiều dài đầu đê: Lđầu đê = (1,5÷3)B Với B : bề rộng tính toán đê B = m Ta chọn hệ số vượt Vậy chiều dài đoạn đầu đê : Lđầu đê = = 24 (m) Nhưng đầu đê chịu tác dụng sóng mạnh kéo dài nên phần đầu đê cần kéo dài gia cố thêm tác dụng sóng Chọn chiều dài đầu đê 60 m Bề rộng đoạn đầu đê: Bđầê = (1,5÷2)B Với B : bề rộng tính toán đê B = m Vậy bề rộng đoạn đầu đê: Bđầê = 1.5 = 12 (m) Như ta cần xếp thêm hàng đoạn đầu đê Vì tính toán cho hàng khối ổn định 3)Tính toán kết cấu gốc đê: Đoạn gốc đê bố trí liền vào bãi đá ngầm ta có giảm bề rộng đê để thiên an toàn, giảm xói gốc đê luồng chảy rối ta giữ nguyên bề rộng đê cho đê ăn sâu vào bãi đá ngầm ... 3.968 4.218 4.532 4.642 CHƯƠNG V – THIẾT KẾ ĐÊ NGĂN CÁT GIẢM SÓNG DẠNG TƯỜNG ĐỨNG I – GIỚI THIỆU CHUNG : Công trình dạng tường đứng kết cấu trọng lực dùng để ngăn cát giảm sóng , tôn tạo đảo bảo... vào bãi đá ngầm CHƯƠNG V – THIẾT KẾ ĐÊ NGĂN CÁT GIẢM SÓNG DẠNG TƯỜNG ĐỨNG I – GIỚI THIỆU CHUNG : Công trình dạng tường đứng kết cấu trọng lực dùng để ngăn cát giảm sóng , tôn tạo đảo bảo vệ... toán kết cấu gốc đê: Đoạn gốc đê bố trí liền vào bãi đá ngầm ta có giảm bề rộng đê để thiên an toàn, giảm xói gốc đê luồng chảy rối ta giữ nguyên bề rộng đê cho đê ăn sâu vào bãi đá ngầm CHƯƠNG