- II.103 - (2) Chiều di sóng v chu kỳ sóng tu. Chiều di sóng v chu kỳ sóng tu đối với các sóng phân kỳ v sóng ngang khác nhau, loại sóng sau có chiều di sóng v chu kỳ sóng đều di hơn. Trong số các \sóng chu kỳ, chiều di sóng v chu kỳ đều di nhất đối với sóng đầu tiên v sau đó các sóng trở nên ngắn. (a) Chiều di sóng của sóng ngang có thể có đợc bằng một lời giải bằng số từ phơng trình sau, nó đợc rút ra từ điều kiện l vận tốc của sóng ngang phải bằng vận tốc m tu chạy. (với điều kiện (4.10.1) trong đó: L t : Chiều di của sóng ngang (m) h: Chiều sâu nớc (m) V: Vận tôc tu chạy (m/s) Tuy nhiên cần nhớ rằng khi nớc đủ sâu chiều di sóng của sóng ngang đợc cho bởi phơng trình sau: (4.10.2) trong đó: L o = Chiều di sóng của sóng ngang ở các nơi m nớc đủ sâu (m) V k = Tốc độ tu chạy (kt); V k = [1,946V] m/s (b) Chu kỳ sóng ngang bằng với chu kỳ của các sóng phát triển không ngừng (progressive) với chiều di sóng L t (hoặc L o ) trong nớc có chiều sâu. Nó đợc cho bởi phơng trình (4.10.3) hoặc (4.10.4) (c) (4.10.3) (4.10.4) trong đó : T 1 = chu kỳ của sóng ngang trong nớc có độ sâu h (s) T 0 = chu kỳ của sóng ngang ở các nơi m nớc đủ sâu (s) (d) Chiều di sóng v chu kỳ của các sóng phân kỳ đợc cho bởi các phơng trình (4.10.5) v (4.10.6), chúng đợc rút ra từ điều kiện thnh phần tốc độ của tu theo hớng hnh trình của sóng phân kỳ phải bằng vận tốc của sóng phân kỳ L d = L t cos 2 T (4.10.5) T d = T t cosT (4.10.6) trong đó : L d : chiều di sóng của sóng phân kỳ đo đợc theo hớng hnh trình (m) T d : chu kỳ của sóng phân kỳ (s) T : góc giữa hớng hnh trình của sóng phân kỳ v đờng tầu chạy( o ). Theo lý thuyết Kelvin về sự phát sinh ra sóng ở các nơi m nớc đủ sâu, góc của hnh trình T của sóng phân kỳ có thể có đợc nh đã cho trong Hình T.4.10.2, nh một hm số của vị trí nơi đang nghiên cứu đối với tu. Tuy nhiên, nhớ rằng đối với các tu thực tế, giá trị tối thiểu của T nói chung khoảng 40 0 , v T thờng bằng khoảng 50 0 - 55 0 đối với điểm trên một sóng phân kỳ no đó tại đó www.Gia24.vn - II.104 - chiều cao sóng l cực đại. Cũng nhớ rằng, nh đã minh hoạ trên hình vẽ, góc T chỉ vị trí của điểm nguồn Q từ đó sóng phân kỳ đã đợc sinh ra; D l góc giữa đờng mũi nhọn v đờng tu chạy Hình T.4.10.2 Hớng v chu kỳ sóng tại các nơi nớc đủ sâu (3) ảnh hởng của sóng tu khi vo nơi nớc nông Nh đối với các sóng nói chung, sóng tu bị ảnh hởng bởi chiều sâu nớc v các tính chất của chúng thay đổi khi chiều sâu nớc giảm so với chiều di sóng tu. ảnh hởng của việc sóng vo nơi nớc nông đến sóng tu có thể bỏ qua nếu thoả mãn điều kiện sau: (4.10.7) Chiều sâu nớc tới hạn trên mức đó sóng tu có thể đợc xem nh sóng nớc sâu đợc tính bằng phơng trình (4.10.7), nh liệt kê trong Bảng T.4.10.1. Có thể xem thấy trong bảng ny, sóng do tu sinh ra trong các điều kiện bình thờng nói chung có thể đợc xem nh sóng nớc sâu. Các tình huống m chúng phải đợc xem l sóng nớc nông gồm có các trờng hợp sau: một ph cao tốc chạy qua vùng nớc tơng đối nông, một xuồng máy chạy qua vùng nớc nông v só ng tu truyền lan trong vùng nớc nông. Nhớ rằng sóng tu trong nớc nông có một chiều di sóng di hơn v chu kỳ di hơn so với chiều di sóng v chu kỳ của sóng tu sinh ra bởi tu chạy trong nớc sâu với cùng tốc độ Bảng T.4.10.1 Các điều kiện theo đó sóng tu có thể đợc xem l sóng nớc sâu (4) Chiều cao sóng tu Uỷ ban nghiên cứu sóng tu của Hội ngăn ngừa tai hoạ hng hải Nhật Bản kiến nghị phơng trình sau đây cho ta cách ớc tính sơ lợc chiều cao sóng tu: (4.10.8) trong đó : V ị trí tơn g đối của điểm q uan sát x/s Góc giữa hớng hnh trình của sóng phân kỳ v đờng chạy tu T Tỷ lệ của chu kỳ sóng phân kỳ so với chu kỳ sóng ngang T d /T o Tốc độ tu Độ nớc sâu Chu kỳ sóng ngang www.Gia24.vn - II.105 - H o : chiều cao sóng đặc trng của sóng tu (m), hoặc chiều cao sóng tối đa quan sát đợc ở một khoảng cách 100m cách đờng tu chạy khi một tu chở đầy tải chạy với tốc độ của nó L s : Chiều di tu (m) V k : Tốc độ đầy tải (kt) E HPW : công suất tạo sóng (w) Công suất tạo sóng E HPW đợc tính nh sau : (4.10.9) (4.10.10) (4.10.11) (4.10.12) (4.10.13) trong đó : S HPm = công suất liên tục tối đa của trục (w) U o = dung trọng nớc biển (kg/ m 3 ) U o = 1030 (kg/m 3 ) V o = tốc độ tu chạy đầy tải (m/s) ; V o = 0,514 V k C F : hệ số cản ma sát V : hệ số độ nhớt động học của nớc (m 2 /s); V z 1,2 . 10 -6 (m 2 /s) : độ choán nớc đầy tải của tu (m 3 ) Phơng trình (4.10.8) có đợc bằng cách giả định rằng năng lợng tiêu thụ qua lực cản do sóng thì bằng năng lợng truyền của sóng tu, còn các giá trị của các hệ số đã đợc xác định bằng trung bình các dữ liệu lấy từ các thử nghiệm bể lai dăt tu. Chiều cao sóng đặc trng H o thay đổi theo từng tu, nhng với tu cỡ trung bình v lớn nó ở khoảng 1,0 ~ 2,0m. Tu kéo chạy hết tốc độ tạo ra sóng tơng đối lớn Chiều cao sóng đợc xem l suy giảm theo S -1/3 , ở đây S l khoảng cách từ điểm quan sát tới đờng tu chạy. Cũng xem nh chiều cao sóng tỷ lệ với lập phơng của tốc độ chạy tu. Theo đó : (4.10.14) trong đó : H max : chiều cao tối đa của sóng tu tại một điểm quan sát chọn bất kỳ (m) S : Khoảng cách từ điểm quan sát tới đờng tu chạy (m) V k : tốc độ tu chạy thực tế (kt) Phơng trình (4.10.14) không thể áp dụng đợc nếu S quá nhỏ; cụ thể, giá trị tối thiểu gần đúng của S để có thể áp dụng đợc phơng trình (4.10.14) l chiều di tu L s hoặc 100m, lấy số no nhỏ hơn Giới hạn trên của chiều cao sóng tu xẩy ra khi tiêu chuẩn sóng vỡ thoả mãn: tiêu chuẩn ny đợc biểu thị l độ dốc H max /L của sóng phân kỳ cao nhất bằng 0,14. Nếu góc giữa hớng sóng v đờng chạy của tu đợc giả định bằng T = 50 0 tại điểm trên một sóng phân kỳ ở đó chiều cao sóng trở thnh lớn nhất, giới hạn trên của chiều cao sóng tại một điểm bất kỳ đã cho no đợc tính theo phơng trình (4.10.15). Tuy nhiên, ở đây cũng giả định các điều kiện đối với sóng nớc sâu đợc thoả mãn (4.10.15) trong đó : www.Gia24.vn - II.106 - H giới hạn : giới hạn trên của chiều cao sóng tu đợc xác định bằng các điều kiện sóng vỡ (m) (5) Sự lan truyền của sóng tu a. Trong hai nhóm sóng tu, sóng ngang truyền theo hớng của đờng tu chạy, v tiếp tục lan truyền ngay cả nếu tu thay đổi hnh trình hoặc dừng lại. Trong trờng hợp ny, các sóng có tính chất điển hình của sóng ổn định (với chu kỳ cho bởi phơng trình (4.10.3) v chúng lan truyền với vận tốc nhóm, chịu các biến dạng nh khúc xạ v.v Takeuchi v Nanasawa cho một ví dụ của các biến dạng nh vậy. Tuy nhiên, ghi nhớ rằng khi sóng lan truyền, chiều di đỉnh sóng trải ra (đỉnh sóng di hơn) v ngay khi nớc có chiều sâu đồng đều, chiều cao sóng suy giảm theo một tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của đoạn đờng đi đợc. b. Hớng lan truyền của một sóng phân kỳ thay đổi từ điểm ny tới điểm khác trên đỉnh sóng. Theo lý thuyết phát sinh ra sóng của Kelvin, góc giữa hớng lan truyền v đờng tu chạy l T = 35,3 0 tại mép ngoi của một sóng phân kỳ. Khi ta chuyển động vo trong dọc theo đỉnh sóng, giá trị của T tiến gần đến 90 0 . Sóng đầu tiên? c. Tới một điểm no đó có góc T = 35,3 0 , trong khi T dần dần lớn hơn đối với các sóng tiếp theo. Sự thay đổi không gian trong hớng lan truyền của sóng phân kỳ có thể ớc tính theo Hình T.4.10.2 d. Vận tốc lan truyền của một sóng phân kỳ tại một điểm no đó trên đỉnh sóng l vận tốc nhóm tơng ứng với chu kỳ T d ở điểm đó (xem phơng trình (4.10.6)). Trong minh hoạ của hình T.4.10.2 , thời gian cần cho một sóng thnh phần lan truyền với vận tốc nhóm từ điểm Q tại nguồn sóng tới điểm P thì bằng thời gian cần cho tu chạy với vận tốc V từ điểm Q tới điểm O. Vì mỗi hình dạng sóng lan truyền với vận tốc sóng (vận tốc pha) các sóng có vẻ nh vợt qua khỏi đờng mũi nhọn v tan biến sóng ny sau sóng kia ở mép ngoi của sóng phân kỳ. (6) Sự phát sinh các sóng riêng lẻ Khi một tu chạy qua vùng nớc nông, các sóng riêng lẻ đợc sinh ra phía trớc tu nếu tốc độ chạy của tu V k (m/s) tiến tới gh . Xung quanh các cửa sông, có khả năng các tu nhỏ bị ảnh hởng bởi các sóng riêng lẻ nh vậy do các tu lớn khác sinh ra. [Ti liệu tham khảo] www.Gia24.vn - II.107 - www.Gia24.vn - II.108 - Chơng 5 : Lực sóng 5.1 Tổng quát (Điều 5, Khoản 1 Thông báo) Lực sóng tác động lên một kết cấu đợc xác định bằng cách sử dụng các thử nghiệm mô hình thuỷ lực thích đáng hoặc các phơng pháp thiết kế mô tả trong 5.2 Lực sóng tác động lên tờng thẳng đứng, với sóng tính toán xác định bằng các phơng thức mô tả trong Chơng 4. Sóng [Chú giải] (1) Loại kết cấu v lực sóng Lực sóng nói chung có thể đợc phân loại theo loại kết cấu nh sau: (a) Lực sóng tác động lên một kết cấu loại tờng (b) Lực sóng tác động lên đá phủ bảo vệ hoặc khối bê tông (c) Lực sóng tác động lên các bộ phận ngập nớc (d) Lực sóng tác động lên các kết cấu gần mặt nớc Lực sóng khác nhau đối với mỗi loại kết cấu. Do đó cần sử dụng một phơng pháp thích hợp với loại kết cấu. Đối với một số kết cấu có ít kinh nghiệm xây dựng, lực sóng của chúng cha lm sáng tỏ đầy đủ. V vì vậy nên tiến hnh nghiên cứu kể cả các thí nghiệm mô hình thuỷ lực đối với các kết cấu đó. (2) Tính không ổn định của sóng v lực sóng Sóng biển không ổn định với chiều cao sóng v chu kỳ thay đổi từ con sóng ny tới con sóng khác. Tuỳ thuộc vo chiều sâu nớc v địa hình đáy biển có thể xuất hiện các sóng không vỡ, các sóng vừa mới vỡ, v các sóng đã vỡ. Khi tính lực sóng, điều quan trọng l đa vo các sóng tác động nghiêm trọng nhất đến kết cấu. Cần xem đầy đủ đến tính không ổn định của sóng v các đặc trng của lực sóng đợc tạo ra tuỳ theo loại kết cấu Nói chung, có thể giả định rằng, chiều cao sóng cng lớn, lực sóng cng lớn. Do đó, có thể chấp nhận tập trung vo lực sóng của sóng cao nhất trong chuỗi sóng không ổn định tấn công kết cấu. Tuy nhiên, đối với độ ổn định của các kết cấu nổi v kết cấu hình trụ có độ cứng nhỏ, v của các khối bê tông hoặc đá phủ bảo vệ trên mái dốc, nên xem xét ảnh hởng của tác động liên tiếp của sóng không ổn định. (3) Tính lực sóng sử dụng thí nghiệm mô hình thuỷ lực Khi nghiên cứu lực sóng bằng mô hình thuỷ lực cần chú ý thích đáng đến quá trình h hỏng của kết cấu v sử dụng phơng pháp đo đạc thích hợp. Cũng cần chú ý thích đáng đến tính không đều của sóng. Đặc biệt, khi tiến hnh thí nghiệm với sóng điều ho, phải nghiên cứu với sóng cao nhất. 5.2 Lực sóng tác động lên tờng thẳng đứng 5.2.1. Các vấn đề quan tâm chung Lực sóng tác động lên một tờng thẳng đứng thay đổi theo các điều kiện của sóng, cũng nh mức nớc thuỷ triều, chiều sâu nớc, địa hình đáy biển, dạng mặt cắt ngang kết cấu v hình thức bố trí kết cấu. Lực sóng tác động lên một tờng thẳng đứng do đó phải tính toán thích đáng có xét đến các vấn đề đó. Một tờng thẳng đứng trên một đáy biển dốc hoặc một ụ cao thờng phải chực lực phá huỷ của sóng va đập mạnh, vì vậy phải chú ý đầy đủ đến các điều kiện trong đó lực đợc sinh ra khi tính toán lực sóng. [Chú giải] (1) Các thông số ảnh hởng đến lực sóng lên một tờng thẳng đứng 1) www.Gia24.vn - II.109 - Các thông số chính ảnh hởng đến lực sóng tác động lên một đờng thẳng đứng l chu kỳ sóng, chiều cao sóng, hớng sóng, mực nớc, chiều sâu nớc, độ dốc đáy, chiều sâu nớc bên trên lớp đệm đá, chiều cao của tờng thẳng đứng, v chiều sâu nớc của chân tờng thẳng đứng. Ngoi ra, cũng cần xét đến ảnh hởng của cách bố trí tờng. Lực sóng lên một tờng thẳng đứng có hình dạng lõm có thể lớn hơn lực sóng lên một tờng thẳng đứng phẳng có chiều di vô hạn. Hơn nữa, nếu mặt trớc của tờng thẳng đứng đợc phủ một đống các khối bê tông tiêu sóng, đặc trng của các khối ny v chiều cao đỉnh v bề rộng của lớp đệm đá sẽ ảnh hởng tới lực sóng (2) Các loại lực sóng Lực sóng tác động lên một tờng thẳng đứng có thể phân loại theo loại sóng nh một lực sóng đứng, một lực sóng đang vỡ, hoặc một lực sóng do một sóng đã vỡ. Ngời ta xem l lực sóng thay đổi liên tục từ loại ny sang loại khác theo sự thay đổi chiều cao sóng ngoi khơi. Lực sóng đứng đợc tạo ra bởi các sóng có chiều cao nhỏ so với chiều sâu nớc, v sự thay đổi áp lực sóng theo thời gian thì dần dần. Khi chiều cao sóng tăng, lực sóng cũng tăng. Nói chung, lực sóng lớn nhất đợc sinh ra bởi các sóng vỡ ngay trớc tờng một chút. Theo đó, trừ các điều kiện nớc rất nông, lực tác động bởi các sóng vỡ ngay trớc một tờng thẳng đứng lớn hơn lực sóng do các sóng cao hơn đã vỡ hon ton. Cần nhớ rằng khi sóng đang vỡ tác dộng lên một tờng thẳng đứng đặt trên một lớp đệm đá cao (cả kh i n ó đợc xây trên một đáy biển thoải), có thể sinh ra một lực sóng đang vỡ xung rất mạnh 5.2.2. Lực sóng của các sóng đứng và sóng vỡ [1] Lực sóng dới đỉnh sóng (Điều 5, khoản 1, số 1thông báo) (1) áp lực sóng lên mặt trớc của một tờng thẳng đứng Giả định một sự phân bố tuyến tính của áp lực sóng với giá trị cực đại p 1 ở mực nớc tĩnh, 0 ở chiều cao K bên trên mực nớc tĩnh v p 2 ở đáy biển, áp lực sóng từ đáy tới đỉnh của tờng thẳng đứng đợc tính theo phơng trình sau: Trong đó: K : Chiều cao bên trên mực nớc tĩnh ở đó cờng độ áp lức sóng l 0 (m) p 1 : Cờng độ áp lực sóng ở mức nớc tĩnh (kN/m 2 ) p 2 : Cờng độ áp lực sóng ở đáy biển (kN/m 2 ) p 3 : Cờng độ áp lực sóng ở chân tờng thẳng đứng (kN/m 2 ) U o : Dung trọng của nớc (t/m 3 ) g : Gia tốc trọng trờng (m/s 2 ) E : Góc giữa đờng pháp tuyến với tờng đứng v hớng tới của sóng Góc ny phải giảm đi 15 o , nhng góc hợp thnh phải không nhỏ hơn 0 0 Việc hiệu chỉnh ny cho một dự phòng an ton về tính không vững chắc trong hớng sóng. O 1 ,O 2 : hệ số hiệu chỉnh áp lực sóng (1,0 l giá trị tiêu chuẩn) h : chiều sâu nớc ở trớc tờng thẳng đứng (m) L : chiều di sóng ở chiều sâu nớc h dùng trong tính toán nh quy định trong mục (3) dới đây www.Gia24.vn - II.110 - H D : chiều cao sóng dùng trong tính toán nh quy định trong mục (3) dới đây (m): Trong đó : h b : chiều sâu nớc ở khoảng cách ngoi khơi bằng 5 lần chiều cao sóng có ý nghĩa kể từ tờng thẳng đứng (m) d : chiều sâu nớc ở đỉnh của công trình bảo vệ chân hoặc các khối bảo vệ lớp đệm đá, lấy số liệu no cao hơn (m) h' : chiều sâu nớc ở chân tờng thẳng đứng (m) min {a,b} : giá trị nhỏ hơn của a hoặc b (2) Lực đẩy nổi dới tờng thẳng đứng Lực đẩy nổi tác động vo đáy một tờng đứng đợc diễn tả bằng một phân bổ tam giác, với cờng độ áp lực ở chân trớc p u đợc cho bởi phơng trình sau v bằng 0 ở chân sau p u = 0,5 (1 + cosE) D 1 D 3 O 3 U 0 g H D (5.2.8) Trong đó : p u : áp lực đẩy nổi tác động tại chân trớc của tờng thẳng đứng (kN/m 2 ) O 3 : hệ số hiệu chỉnh áp lực đẩy nổi (1,0 l giá trị tiêu chuẩn) (3) Chiều cao sóng v chiều di sóng dùng trong tính toán áp lực sóng Chiều cao sóng H D v chiều di sóng L l chiều cao v chiều di sóng của sóng cao nhất. Chiều di sóng của sóng cao nhất tơng ứng với chu kỳ sóng có ý nghĩa, còn chiều cao của sóng cao nhất nh sau: (a) Khi tờng thẳng đứng nằm ngoi vùng sóng vỡ: Trong đó : H max : chiều cao sóng cao nhất của sóng tới tại chiều sâu nớc ở tờng thẳng đứng(m) H 1/3 : chiều cao sóng có ý nghĩa của sóng tới tại chiều sâu nớc ở tờng thẳng đứng (m) (b) Khi tờng thẳng đứng nằm trong vùng sóng vỡ : H D l chiều cao sóng lớn nhất có xét đến hiện tợng sóng không ổn định bị vỡ (m) www.Gia24.vn - II.111 - [Chú giải] Tiêu chuẩn quy định phải tính lực sóng nằm ngang lớn nhất tác động lên một tờng thẳng đứng v áp lực đẩy nổi đồng thời theo phơng trình Goda mở rộng. Công thức áp lực Goda mở rộng l công thức do Goda kiến nghị v đợc sửa đổi để đa vo các ảnh hởng của hớng sóng v các vấn đề khác. Công thức phơng trình đơn của nó cho phép tính lực sóng từ điều kiện sóng đứng tới sóng vỡ m không có một chuyển tiếp đột ngột no. Tuy nhiên, khi tờng thẳng đứng nằm trên một đáy biển dốc hoặc xây trên một lớp đệm đá cao, v chịu một áp lực sóng xung mạnh do các sóng đang vỡ, công thức có thể đánh giá thấp lực sóng. Bởi vậy, phải áp dụng cẩn thận có xét đến khả năng xẩy ra áp lực sóng xung do các sóng đang vỡ (xem 5.2.3 áp lực xung do sóng đang vỡ) áp lực sóng tính theo công thức Goda lấy áp lực thuỷ tĩnh ở điều kiện nớc tĩnh lm giá trị tham khảo. Phải xem xét riêng nếu có một độ chênh áp lực thuỷ tĩnh giữa các mặt trong v mặt ngoi của tờng. Ngoi ra, phơng trình có mục đích xem xét độ ổn định của ton thể thân tờng thẳng đứng. Khi có tác động của sóng đang vỡ, phơng trình không nhất thiết biểu thị áp lực sóng cục bộ lớn nhất tại các vị trí tơng ứng; do đó các vấn đề đó phải xét đến trong khi nghiên cứu ứng suất của các thanh kết cấu [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) áp lực sóng ở mặt trớc theo công thức mở rộng Goda Hình T.5.2.1 minh hoạ sự phân bổ áp lực tác động lên một mặt cắt thẳng đứng của một đê chắn sóng. Việc hiệu chỉnh góc sóng tới E đợc cho ví dụ trong Hình T.5.2.2 Hình T.5.2.1. Phân bổ áp lực sóng dùng trong tính toán thiết kế Hình T.5.2.2. Cách để có góc sóng tới E (2) Sóng cao nhất Nói chung trong thiết kế đê chắn sóng, cần đánh giá lực sóng lớn nhất bằng cách tính công thức Goda v sử dụng sóng cao nhất. Sự xuất hiện sóng cao nhất trong một nhóm sóng không ổn định l theo xác suất, v do đó không thể xác định sóng cao nhất một cách rõ rng. Tuy nhiên, sau khi Đ ẩ y nổi Đ ờng pháp tuyến tới tờng Hớng chính của sóng www.Gia24.vn - II.112 - nghiên cứu các kết quả áp dụng phơng pháp hiện hnh cho các đê chắn sóng ở hiện trờng, có thể lấy 1,8 lần chiều cao sóng có ý nghĩa l chiều cao của sóng cao nhất khi tờng thẳng đứng nằm ngoi vùng sóng vỡ. Tiêu chuẩn cũng cho sử dụng chiều di sóng tơng ứng với chiều di sóng có ý nghĩa lm chiều di sóng của sóng cao nhất. Để xác định xem sóng cao nhất có bị phá vỡ hay không, các đồ thị xác định chiều cao sóng cao nhất (Hình T.4.5.15 (a) ~(e) trong 4.5.6 Sóng vỡ) đợc sử dụng bằng cách dựa vo vị trí của chiều cao sóng đỉnh trong khu vực về phía của đờng suy giảm 2%. Có thể chấp nhận cho rằng sóng cao nhất không bị phá vỡ khi nớc sâu hơn chỗ có chiều cao đỉnh, v sóng đó bị phá vỡ khi nớc nông hơn. Nếu chiều cao sóng cao nhất có đợc bằng cách sử dụng phơng trình gần đúng (4.5.23) trong 4.5.6 Sóng vỡ, h b phải đợc thay thế vo h trong số hạng đầu trong dấu { } ở phía phải của phơng trình. Nếu sử dụng một giá trị khác 1,8 cho hệ số ở vế phải của phơng trình (5.2.9), cần tiến hnh nghiên cứu đầy đủ về sự xuất hiện của sóng cao nhất v sau đó chọn một giá trị thích hợp (xem 4.1.3[2]. Tính chất thống kê của sóng) (3) Các hệ số hiệu chỉnh O 1 , O 2 , O 3 Phơng trình (5.2.1) ~ (5.2.8) l dạng mở rộng của công thức Goda. Chúng có ba hệ số hiệu chỉnh để có thể áp dụng chúng cho tờng có các hình dạng khác nhau v điều kiện khác nhau. Với một tờng thẳng đứng, hệ số hiệu chỉnh tất nhiên l 1,0. áp lực sóng tác động lên các loại tờng khác ví dụ một giếng chìm có phủ một lăng thể các khối bê tông tiêu sóng hoặc một giếng chìm tờng có khoan lỗ có thể biểu thị bằng cách sử dụng công thức Goda mở rộng với các hệ số hiệu chỉnh thích hợp (xem 5.2.4. Lực sóng trên tờng thẳng đứng che phủ bằng các khối bê tông tiêu sóng) (4) áp dụng các phơng trình lý thuyết v tính toán khác Khi tỷ lệ chiều cao sóng v chiều sâu nớc nhỏ v có một lực sóng đứng tác động rõ rng lên một tờng thẳng đứng, có thể áp dụng lý thuyết sóng đứng, chính xác cao. Tuy nhiên, trong trờng hợp ny cần xem xét đầy đủ đến tính chất không ổn định của sóng ở hiện trờng v đánh giá lực do sóng cao nhất gây ra. Hơn nữa, khi khả năng sử dụng có thể kiểm tra dựa trên các kết quả trớc đây đối với các đê chắn sóng hiện có, cũng có thể sử dụng công thức Sainflou v công thức Hiroi để tính một lực sóng tính toán (5) Các đặc điểm v giới hạn áp dụng của công thức Goda Đặc điểm thứ nhất của công thức Goda l lực sóng từ sóng đứng cho tới sóng vỡ có thể đợc đánh giá liên tục, kể cả tác động của chu kỳ. Thông số D 1 cho bởi phơng trình (5.2.5) biểu thị tác động của chu kỳ (nói chặt chẽ thì l h/L); nó có các giá trị giới hạn l 1,1 đối với sóng nớc cạn v 0,6 đối với sóng nớc sâu. Tác động của chu kỳ cũng xuất hiện khi đánh giá chiều cao sóng lớn nhất sử dụng trong tính toán; với chiều cao sóng nớc sâu không thay đổi, chu kỳ cng di, chiều cao sóng lớn nhất trong vùng sóng tung bọt cng lớn. Vì công thức Goda gắn kết tác động của chu kỳ vo áp lực sóng cũng nh vo chiều cao sóng lớn nhất, nên cần cẩn thận khi xác định chu kỳ trong các điều kiện thiết kế. Một đặc điểm khác của công thức Goda l sự thay đổi lực sóng theo chiều cao của lớp đệm đá v độ dốc đáy đợc xem xét theo thông số D 2 . Có thể thấy từ phơng trình (5.2.6), khi chiều cao lớp đệm đá tăng dần từ số 0 (nghĩa l d = h) thì D 2 tăng dần từ số 0 tới giá trị cực đại. Sau khi đạt giá trị cực đại, D 2 giảm cho tới khi nó đạt số 0 lần nữa khi d = 0. Giá trị cực đại của D 2 l 1,1; kết hợp điều ny với giá trị cực đại của D 1 l 1,1 , cờng độ áp lực sóng p, ở mực nớc tính đợc cho bởi 2,2 U 0 gH 0 Về ảnh hởng của độ dốc đáy, h b trong phơng trình cho D 2 đợc lấy khi chiều sâu nớc ở khoảng cách 5 lần chiều cao sóng có ý nghĩa kể từ tờng thẳng đứng. Do vậy, một độ dốc đáy dốc dẫn đến cùng một ảnh hởng nh một lớp đệm đá cao. ảnh hởng của độ dốc đáy cũng xuất hiện khi đánh giá chiều cao sóng lớn nhất đợc dùng trong tính toán. Trong vùng sóng vỡ, độ dốc đáy cng dốc, chiều cao sóng lớn nhất ở khoảng cách 5H 1/3 về phía biển kể từ tờng thẳng đứng. Do đó, độ dốc đáy có một ảnh hởng lớn đến lực sóng, do đó cần cẩn thận khi xác định độ dốc đáy trong các điều kiện thiết kế. Nh đã giải thích trên đây, công thức Goda xem xét các ảnh hởng của chiều cao lớp đệm đá v độ dốc đáy đến áp lực nớc. Tuy nhiên, đối với tờng thẳng đứng đặt trên một lớp đệm đá cao hoặc một đáy biển dốc, có thể bị một lực sóng vỡ xung lớn tác động, v trong các điều kiện nh vậy, công thức Goda có thể đánh giá thấp lực sóng. Khi áp dụng công thức Goda, cần chú ý đến nguy cơ nảy sinh lực sóng vỡ xung. Đặc biệt, với một lớp đệm đá cao, cần xét không chỉ D 2 trong phong trình (5.2.6) www.Gia24.vn [...]... các phoơng trình khác cùng với công thức Goda (xem 5.2.7 Lực sóng tác động lên một tờng thẳng đứng gần đờng bờ hoặc trên bíi biển) (6) Sửa đổi công thức Goda nguyên thuỷ đối với hoớng sóng Tuy có thể có đoợc các kết quả từ một số thí nghiệm về ảnh hoởng của hoớng sóng đến lực sóng, vẫn còn nhiều điểm choa rõ Thông thoờng, đối với sóng đứng, không có hiệu chỉnh về hoớng sóng đối với lực sóng ảnh hoởng... ngừng tác động lên toờng thẳng đứng Xem xét các điểm đó vw áp dụng vwo các đê chắn sóng ở hiện troờng, ngoời ta đã quyết định hiệu chỉnh phoơng trình (5.2.2) đối với hoớng sóng bằng cách nhân D2 (đại diện cho ảnh hoởng của lớp đệm đá) với cos2E, vw sau đó nhân town bộ số hạng với 0,5 (1+ cosE) (7) Lực sóng vw chu kỳ sóng có ý nghĩa đối với các sóng tạo thwnh bởi hai nhóm sóng có chu kỳ khác nhau Ví dụ... đoợc xét đối với sóng đang vỡ, bằng cách nhân lực sóng với cos2E, trong đó E lw góc giữa hoớng sóng tới với đoờng vuông góc với mặt toờng thẳng đứng Tuy nhiên, việc nwy dẫn đến tình trạng phi lý vì lực sóng vỡ đoợc giả định lw giảm xuống khi góc sóng E tăng lên, đạt tới không ở giá trị giới hạn E = 90 0, vw sóng đứng đoợc giả định lw vẫn duy trì nho trong điều kiện sóng đứng hown hảo Một cách giải thích... lực sóng vỡ xung D1 theo Takahasi vw các cộng sự (xem 5.2.3 áp lực xung do sóng vỡ) vw dùng D1 thay cho D2 nếu D1 lớn hơn D2 Một vấn đề khác đối với công thức Goda liên quan đến việc áp dụng nó vwo nơi noớc rất nông, ví dụ gần bờ Công thức Goda không thể áp dụng chính xác với các sóng đã vỡ Tuy nhiên, khó xác định rõ rwng giới hạn khả năng áp dụng nằm ở đâu Với các troờng hợp nho khi lực sóng tác động... nghiêng (thùng chìm đầu dốc) lực sóng ngang giảm không chỉ ở phần dốc nghiêng mw cả ở phần thẳng đứng Cũng cần xét đến thwnh phần thẳng đứng của lực sóng đối với phần dốc nghiêng để phân tích độ ổn định của đê chắn sóng Mohira vw các cộng sự lw những ngoời đầu tiên kiến nghị một phoơng pháp để tính lực sóng trong troờng hợp nwy Hosoyamada vw các cộng sự đã tìm ra một phoơng pháp dựa trên phoơng pháp... giới thiệu các biểu đồ tính toán áp lực sóng âm Đã kiểm tra thấy rằng các kết quả tính toán của chúng phù hợp tốt với các kết quả thí nghiệm Khi noớc sâu vw hình thwnh rõ rệt sóng đứng, có thể chấp nhận sử dụng các kết quả của lý thuyết sóng đứng biên độ hữu hạn bậc gần đúng cao hơn Cần nhớ rằng, với một đê chắn sóng noớc sâu, lực sóng âm ở chân sóng có thể trở thwnh lớn hơn lực sóng doơng ở đỉnh sóng,... cả các sự thay đổi nhẹ về các điều kiện dẫn đến sự giảm rõ rệt áp lực sóng Do tính chất xung của lực sóng, các ảnh hoởng đến độ ổn định vw ứng suất trong các bộ phận kết cấu thay đổi theo các đặc điểm động lực của kết cấu Theo đó, khi có nguy cơ phát sinh áp lực xung lớn do sóng vỡ gây ra, cần thiết phải có các biện pháp chống đỡ thích đáng bằng cách hiểu rõ các điều kiện phát sinh áp lực xung vw các. .. noớc sâu, nó trở thwnh nho sau: Trong đó: Ho: Chiều cao sóng noớc sâu (m) Lo: Chiều dwi sóng noớc sâu (m) tanT: Độ dốc của mái dốc đồng đều Hom-ma, Horikawa vw Hase kiến nghị một giá trị hơi khác đối với CM dựa trên các kết quả thí nghiệm với độ dốc bằng 1/15 vw các dữ liệu khác Trong mọi troờng hợp, áp lực sóng xung lw lớn nhất khi kết cấu nằm hơi lùi về phía bờ so với điểm sóng vỡ đối với các sóng phát... áp lực đẩy nổi có cách phân bổ tam giác nho đã cho trong Hình T.5.2.3 , với áp lực đẩy nổi pu ở chân troớc đoợc cho bởi phoơng trình (5.2.8) vw áp lực đẩy nổi ở chân sau bằng không Tuy nhiên, nếu đế rất dwi, cần tính lực đẩy nổi một cách thích đáng, có xét đến sự thay đổi trong áp lực đẩy nổi p'u ở chân troớc của đế Hình T.5.2.3 áp lực đẩy nổi khi có đế (12) Thềm lớp đệm đá rộng ở troớc toờng thẳng... một áp lực xung lớn do các sóng đang vỡ tác động lên một toờng thẳng đứng, lực sóng có thể giảm nhiều bằng cách phủ lên mặt troớc một lăng thể các khối bê tông tiêu sóng Đặc biệt, với một lớp đệm đá cao, một lớp phủ vừa đủ các khối bê tông tiêu sóng có thể ngăn chặn đoợc việc xảy ra áp lực xung Trong vwi troờng hợp có thể tránh đoợc tác động của 1 số áp lực xung bằng cách dùng các thùng chìm đặc biệt . v chu kỳ sóng tại các nơi nớc đủ sâu (3) ảnh hởng của sóng tu khi vo nơi nớc nông Nh đối với các sóng nói chung, sóng tu bị ảnh hởng bởi chiều sâu nớc v các tính chất của chúng thay đổi khi. về hớng sóng đối với lực sóng. ảnh hởng của sóng chỉ đợc xét đối với sóng đang vỡ, bằng cách nhân lực sóng với cos 2 E, trong đó E l góc giữa hớng sóng tới với đờng vuông góc với mặt tờng thẳng. không chỉ ở phần dốc nghiêng m cả ở phần thẳng đứng. Cũng cần xét đến thnh phần thẳng đứng của lực sóng đối với phần dốc nghiêng để phân tích độ ổn định của đê chắn sóng. Mohira v các cộng sự