BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM

TCCS 02 : 2017/CHHVN Xuất bản lần 1

TIÊU CHUẨN CƠ SỞ ĐÊ CHẮN SÓNG – YÊU CẦU THIẾT KẾ

Breakwater - Design Requirement

HÀ NỘI - 2017

BAN BIÊN SOẠN TS. Nguyễn Viết Thanh Chủ trì biên soạn

ThS. Trần Đức Vinh Thành viên

KS. Nguyễn Thế Hùng Thành viên

ThS. Đỗ Minh Đạt Thành viên

TS. Nguyễn Thành Trung Thành viên

TS. Thái Thị Kim Chi Thành viên

ThS. Nguyễn Anh Dân Thành viên

ThS. Nguyễn Đức Hậu Thành viên

KS. Ngô Trí Hiếu Thành viên

1

MỤC LỤC

1. Phạm vi áp dụng ....................................................................................................................................................................... 5

2. Tài liệu viện dẫn ......................................................................................................................................................................... 5

3. Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu ............................................................................................................................................ 5

4. Phân cấp kỹ thuật công trình đê chắn sóng .......................................................................................................................... 8

5. Tiêu chuẩn an toàn của công trình đê chắn sóng ................................................................................................................ 8

6. Yêu cầu tài liệu cơ bản để thiết kế công trình đê chắn sóng ............................................................................................... 9

7. Yêu cầu về quy hoạch ............................................................................................................................................................ 10

7.1. Yêu cầu về quy hoạch đê chắn sóng bảo vệ cảng ................................................................................................... 10

7.2. Yêu cầu về quy hoạch đê chắn hướng dòng cửa sông ........................................................................................... 12

8. Quy định chung về thiết kế đê chắn sóng ............................................................................................................................ 13

9. Thiết kế đê chắn sóng mái nghiêng ...................................................................................................................................... 14

9.1. Cấu tạo đê mái nghiêng ................................................................................................................................................ 14

9.2. Xác định các thông số cơ bản của đê chắn sóng mái nghiêng ............................................................................... 16

9.3. Tương tác giữa sóng và đê chắn sóng mái nghiêng ................................................................................................ 19

9.4. Thiết kế của khối phủ chính .......................................................................................................................................... 19

9.5. Thiết kế lớp đệm và lõi đê chắn sóng mái nghiêng ................................................................................................... 24

9.6. Thiết kế đầu đê chắn sóng mái nghiêng ..................................................................................................................... 25

9.7. Tính toán ổn định đê chắn sóng mái nghiêng ............................................................................................................ 26

10. Thiết kế đê chắn sóng tường đứng .................................................................................................................................... 28

10.1. Mặt cắt ngang điển hình của đê chắn sóng tường đứng ....................................................................................... 28

10.2. Xác định các thông số cơ bản của đê chắn sóng tường đứng ............................................................................. 28

10.3. Tải trọng tác dụng lên đê chắn sóng tường đứng ................................................................................................... 29

10.5. Tính toán thiết kế thùng chìm ..................................................................................................................................... 30

10.6. Thiết kế lớp bảo vệ chân đê tường đứng ................................................................................................................. 30

11. Đê hỗn hợp ............................................................................................................................................................................ 32

11.1. Mặt cắt ngang điển hình của đê chắn sóng hỗn hợp ............................................................................................. 32

11.2. Xác định các kích thước cơ bản của đê chắn sóng hỗn hợp ................................................................................ 32

11.3. Tính toán kết cấu phần mái nghiêng của đê hỗn hợp ............................................................................................ 33

11.4. Tính toán kết cấu tường đứng của đê hỗn hợp ...................................................................................................... 33

12. Các loại đê chắn sóng khác ................................................................................................................................................ 34

12.1. Đê chắn sóng dạng cọc .............................................................................................................................................. 34

2

12.2. Đê chắn sóng dạng bán nguyệt ................................................................................................................................. 35

12.3. Đê chắn sóng dạng cọc ván (cọc cừ) ....................................................................................................................... 37

12.4. Đê chắn sóng đỉnh thấp .............................................................................................................................................. 38

Phụ lục A: Tính toán các yếu tố sóng do gió ........................................................................................................................... 40

Phụ lục B: Tính toán ổn định đê chắn sóng ............................................................................................................................. 50

Phụ lục C: Tính toán thiết kế thùng chìm ................................................................................................................................. 56

Phụ lục D: Các khối phủ điển hình ............................................................................................................................................ 72

Phụ lục E: Phương pháp tính toán áp lực sóng lên đê bán nguyệt ..................................................................................... 73

Tài liệu tham khảo ....................................................................................................................................................................... 76

3

Lời nói đầu

Tiêu chuẩn cơ sở "Đê chắn sóng – Yêu cầu thiết kế", ký hiệu TCCS 02:2017/CHHVN do Cục Hàng hải Việt Nam biên soạn và công bố.

4

5

TIÊU CHUẨN CƠ SỞ TCCS 02:2017/CHHVN

Đê chắn sóng – Yêu cầu thiết kế Breakwater - Design Requirement

1. Phạm vi áp dụng

1.1. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về thiết kế công trình đê chắn sóng bảo vệ cảng, công trình chỉnh trị cửa sông, công trình ổn định luồng tàu.

1.2. Tiêu chuẩn này có thể tham khảo áp dụng cho công tác thiết kế các công trình bảo vệ bờ biển bao gồm: tường giảm sóng xa bờ và đê mỏ hàn biển.

1.3. Ngoài yêu cầu phải tuân thủ các quy định trong tiêu chuẩn này, khi thiết kế hạng mục công trình đê chắn sóng có liên quan đến nội dung kỹ thuật của các chuyên ngành xây dựng khác còn phải tuân thủ các quy định trong các tiêu chuẩn kỹ thuật của chuyên ngành đó.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có):

TCVN 9901:2014, Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê biển;

TCVN 8421:2010, Công trình thủy lợi – Tải trọng yêu cầu thiết kế đê biển;

TCVN 4116-85, Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép công trình thủy công;

TCVN 9346:2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển.

TCVN 9398:2012, Công tác trắc địa trong xây dựng công trình - Yêu cầu chung.

TCVN 9437:2012, Khoan thăm dò địa chất công trình

TCCS02:2015/CHHVN, Khảo sát đo sâu dưới nước bằng thiết bị hồi âm.

TCVN 11820-1:2017: Công trình cảng biển – Yêu cầu thiết kế, Phần 1 – Nguyên tắc chung

TCVN 11820-2:2017: Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế, Phần 2 - Tải trọng và tác động

EurOtop, 2016 – Manual on wave overtoping of sea defences and related structures/Sổ tay hướng dẫn tính toán sóng leo lên đê bển và các công trình liên quan.

3. Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

3.1. Thuật ngữ và định nghĩa

3.1.1. Đê chắn sóng (Breakwater)

Là công trình được xây dựng để bảo vệ cảng, bể cảng, khu neo đậu, bảo vệ bờ khỏi tác dụng của sóng.

6

3.1.2. Đê hướng dòng (jetty)

Là đê được xây dựng ở một phía hoặc hai phía của cửa sông nhằm mục đích điều chỉnh dòng chảy vùng cửa sông, giảm sa bồi và ổn định luồng tàu qua cửa sông.

3.1.3. Đê chắn sóng mái nghiêng (rubble mound breakwater)

Là đê chắn sóng có mặt cắt ngang dạng hình thang có kết cấu gồm một hoặc nhiều lớp, bằng đá hộc khối lớn hoặc các khối phủ bê tông dị hình để tạo ra một lớp phủ bảo vệ lõi đá hỗn hợp có đường kính nhỏ hơn khỏi tác động của sóng.

3.1.4. Đê chắn sóng tường đứng (upright wall/vertical breakwater)

Là đê chắn sóng có dạng tường thẳng đứng cấu tạo bằng thùng chìm hoặc khối xếp.

3.1.5. Đê chắn sóng hỗn hợp (composite breakwater)

Là đê chắn sóng có kết cấu đê kết hợp giữa đê tường đứng và đê mái nghiêng. 3.1.6. Đê chắn sóng dạng cọc (pile supported breakwater)

Là đê chắn sóng có kết cấu giảm sóng đặt trên nền là các cọc bằng bê tông cốt thép, cọc thép,... 3.1.7. Đê chắn sóng dạng cọc ván (cừ) (sheet pile breakwater)

Là đê chắn sóng có kết cấu dạng cọc ván (cừ) bằng bê tông cốt thép hoặc cọc ván thép được xây dựng theo dạng tường vây hoặc vây ô. 3.1.8. Đê chắn sóng dạng bán nguyệt (semi-circle breakwater)

Là đê chắn sóng có kết cấu giảm sóng dạng bán nguyệt bằng bê tông cốt thép. 3.1.9. Chu kỳ trở lại (Return period)

Là khoảng thời gian trở lại của một điều kiện cục trị cụ thể theo năm. 3.2. Ký hiệu và từ viết tắt

a0 Chiều dài của bản (m)

B Chiều rộng phía trước khối tường đỉnh của đê mái nghiêng (m)

B0 Chiều rộng hữu hiệu (m)

BC Chiều rộng của thân đê chắn sóng (m), trong các kết cấu có bệ móng thì không tính bệ móng

BM Chiều rộng lớp bảo vệ chân đê phía cảng (m)

b0 Chiều rộng của bản (m)

D Kích cỡ danh định của khối phủ (m)

De Đà gió tương đương (km)

Dn50 Đường kính viên đá lập phương tiêu chuẩn (m);

Dn Đường kính khối phủ (m);

D15u Đường kính viên đá lọt sàng 15% của lớp đệm

D15c Đường kính viên đá lọt sàng 15% của lõi đê

D85c Đường kính viên đá lọt sàng 85% của lõi đê

d0 Độ rộng của thảm chống xói (m)

d Độ sâu nước trước chân phần đê tường đứng (m)

7

d1 Độ sâu nước trước chân phần đê mái nghiêng (m)

f Hệ số ma sát theo mặt tính toán

G Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt tính toán, kN hoặc kN/m;

HC Chiều cao của thùng chìm (m)

Hs Chiều cao sóng tính toán (m)

H1/10 Chiều cao sóng 1/10 (m)

[Hs] Chiều cao sóng cho phép trong bể cảng (m)

ht Độ sâu nước tính từ đỉnh chân đê tới mực nước thiết kế (m)

hs Độ sâu nước trước chân đê ứng với mực nước thiết kế (m)

h Chiều sâu nước trước đê / chiều dày bản đáy (m)

h’ Chiều sâu nước tại đỉnh của chân đê (m)

KD Hệ số ổn định của khối phủ chính

Ktp Hệ số an toàn ổn định trượt phẳng

Kcl Hệ số an toàn ổn định chống lật

Ks Hệ sốan toàn ổn định trượt cung tròn

M Mức bảo đảm thiết kế (%)

Mg Mô men ổn định chống lật đối với mép trước của mặt tính toán, kN.m

Ml Mô men gây lật đối với mép trước của mặt tính toán, kN.m

MNCT Mực nước chạy tàu

M50 Khối lượng viên đá 50% (kg)

m Mái dốc bãi tại chân đê

Na Mật độ xếp khối phủ

Nod Số khối bị dịch chuyển trong bề rộng dải Dn

Ns Số ổn định

Nz Số sóng

T Chu kỳ trở lại

LT Chiều dài tàu thiết kế (m)

P Độ thấm của kết cấu / độ lỗ rỗng của khối phủ (%)

P Hợp lực theo phương ngang tác dụng lên mặt tính toán, kN hoặc kN/m

PM Áp lực sóng lớn nhất (kN/m2)

r Chiều dày khối lớp phủ chính (m)

r1 Tỷ lệ giữa đường kính phần thân và chiều cao khối Dolos

S Diện tích xâm thực tương đối (m2)

Som Độ dốc sóng

8

TU Chiều dày của kết cấu bên trên (m), trong các kết cấu có lan can thì không tính lan can

t Chiều dày cần thiết của khối hình hộp bảo vệ chân đê (m)

r Tỷ trọng của lớp phủ (kg/m3)

Tỷ trọng nước biển (kg/m3)

s Hệ số Irribaren

Góc nghiêng của mái dốc

4. Phân cấp kỹ thuật công trình đê chắn sóng

4.1. Cấp kỹ thuật công trình đê chắn sóng là căn cứ để xác định các yêu cầu kỹ thuật bắt buộc phải tuân thủ theo các mức khác nhau phù hợp với quy mô và tầm quan trọng của công trình đê chắn sóng, là cơ sở pháp lý để thiết kế đê chắn sóng.

4.2. Công trình đê chắn sóng được phân cấp kỹ thuật theo 3 cấp dựa vào chiều cao lớn nhất của công trình đê chắn sóng được xây dựng như quy định tại Bảng 1.

Bảng 1: Phân cấp kỹ thuật công trình công trình đê chắn sóng theo chiều cao

Cấp công trình I II III

Chiều cao đê (m) > 25,0 5,0 – 25,0 < 5,0 Ghi chú: 1. Chiều cao đê tính bằng chiều cao tổng thể từ chân công trình đến đỉnh công trình. 2. Các công trình có thể nâng lên một cấp so với quy định trên trong trường hợp có ý nghĩa đặc biệt quan trọng

về an ninh quốc phòng.

5. Tiêu chuẩn an toàn của công trình đê chắn sóng

5.1. Tiêu chuẩn an toàn của công trình đê chắn sóng được xác định bằng mức bảo đảm thiết kế (ký hiệu là M), hệ số an toàn và chu kỳ trở lại (ký hiệu là T) của trường hợp tính toán thiết kế. Quan hệ giữa M và T xác định theo công thức (1):

M = (100 – T

100) % (1)

5.2. Chu kỳ trở lại là khoảng thời gian trở lại của một điều kiện cực trị và mức đảm bảo thiết kế công trình đê chắn sóng phụ thuộc vào cấp công trình đê chắn sóng không được nhỏ hơn các trị số quy định trong Bảng 2.

Bảng 2. Tần suất thiết kế, chu kỳ lặp lại thiết kế và mức đảm bảo thiết kế đê chắn sóng

Cấp công trình I II III

Tần suất thiết kế (%) 0,67 1,00 2,00

Tương ứng với chu kỳ trở lại (năm) 150 100 50

Mức đảm bảo thiết kế (%) 99,33 99,00 98,00

5.3. Hệ số an toàn ổn định chống trượt cung tròn Ks của công trình đê chắn sóng bằng đá đổ, bê tông

không được nhỏ hơn các trị số quy định trong Bảng 3.

9

Bảng 3. Hệ số an toàn ổn định chống trượt cung tròn Ks của công trình đê chắn sóng

Cấp công trình I II III

Tổ hợp tải trọng cơ bản 1,35 1,30 1,25

Tổ hợp tải trọng đặc biệt 1,25 1,20 1,15

5.4. Hệ số an toàn ổn định chống trượt phẳng Ktp trên mặt tiếp xúc với nền đá và trên nền không phải là đá của các công trình đê chắn sóng bằng bê tông hoặc đá hộc không được nhỏ hơn các trị số quy định trong Bảng 4.

Bảng 4. Hệ số an toàn ổn định chống trượt phẳng Ktp của các công trình đê chắn sóng

Cấp công trình Trên nền đá Trên nền không phải là đá

I II III I II III

Tổ hợp tải trọng cơ bản 1,10 1,10 1,05 1,30 1,25 1,20

Tổ hợp tải trọng đặc biệt 1,05 1,05 1,00 1,15 1,10 1,05

5.5. Hệ số an toàn ổn định chống lật Kcl của công trình đê chắn sóng bằng bê tông hoặc đá hộc không

được nhỏ hơn các trị số quy định trong Bảng 5.

Bảng 5. Hệ số an toàn ổn định chống lật Kcl của các công trình đê chắn sóng

Cấp công trình I II III

Tổ hợp tải trọng cơ bản > 1,20

Tổ hợp tải trọng đặc biệt > 1,10

Ghi chú:

Các giá trị hệ số an toàn thực tế tính được không nên vượt quá 20 % khi làm việc với tổ hợp tải trọng cơ bản và vượt quá 10 % khi làm việc với tổ hợp tải trọng đặc biệt.

6. Yêu cầu tài liệu cơ bản để thiết kế công trình đê chắn sóng

6.1. Tài liệu địa hình

6.1.1. Thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa hình phục vụ cho thiết kế công trình đê chắn sóng phụ thuộc vào yêu cầu của từng giai đoạn thiết kế, và yêu cầu về nghiên cứu các số liệu đầu vào. Công tác khảo sát đo sâu thực hiện theo quy định của TCCS01:2015/CHHVN, Công tác khảo sát đo sâu dưới nước bằng thiết bị hồi âm.

6.1.2. Đối với mục đích nghiên cứu sóng khúc xạ, chế độ thủy động lực và bùn cát khu vực xây dựng đê chắn sóng, cần thu thập số liệu địa hình đến khu vực có độ sâu nước bằng 0,5 lần chiều dài sóng.

6.2. Tài liệu địa chất

Thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa chất phục vụ thiết kế công trình đê chắn sóng phụ thuộc vào yêu cầu của từng giai đoạn thiết kế, thực hiện theo yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN 9398 : 2012 và TCVN 9437 : 2012.

6.3. Tài liệu khí tượng, thủy hải văn

Tuỳ thuộc vào yêu cầu của từng giai đoạn thiết kế, cần thu thập các tài liệu sau đây:

10

a) Tài liệu về các trận bão cũng như các thiên tai khác ở khu vực dự án và ảnh hưởng của chúng;

b) Các tài liệu về tốc độ gió, hướng gió và hướng gió thịnh hành;

c) Các tài liệu về tình hình thiên tai khu vực xây dựng công trình và vùng lân cận;

d) Thu thập và khi cần thiết thì khảo sát đo đạc các số liệu sóng khu vực xây dựng công trình;

e) Thu thập và khi cần thiết thì khảo sát đo đạc các số liệu dòng chảy thuỷ triều, dòng chảy ven do sóng, dòng hải lưu khu vực xây dựng và dòng chảy sông đối với các công trình nằm ở khu vực cửa sông.

f) Thu thập số liệu mực nước thuỷ triều, nước dâng do bão, mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu. Khi cần thiết thì khảo sát số liệu mực nước thủy triều.

g) Thu thập hoặc đo đạc các số liệu về nồng độ bùn cát lơ lửng, bùn cát đáy, các hải đồ, bình đồ cũ, các ảnh hàng không hay vệ tinh và các kết quả nghiên cứu liên quan trước đây để phân tích nghiên cứu quá trình vận chuyển bùn cát của khu vực dự án.

7. Yêu cầu về quy hoạch

7.1. Yêu cầu về quy hoạch đê chắn sóng bảo vệ cảng

7.1.1. Quy hoạch bố trí mặt bằng tổng thể đê chắn sóng đối với bể cảng cần xem xét các tiêu chí sau:

a. Khả năng che chắn là tốt nhất trên một phạm vi lớn nhất để cảng hoạt động được 97,5% thời gian trong một năm;

b. Tạo khu vực an toàn cho tàu neo đậu dưới mọi tác động của sóng thiết kế;

c. Hướng cửa cảng phù hợp để tàu ra vào hợp lý, an toàn;

d. Ngăn chặn hoặc giảm thiểu tối đa mức độ bồi lắng của bể cảng;

e. Ít gây ra tác động tiêu cực đối với môi trường khu vực;

f. Có khả năng phát triển, mở rộng trong tương lai;

g. Kinh phí đầu tư hợp lý nhất.

7.1.2. Bố trí cửa vào bể cảng có vai trò quan trọng trong quy hoạch bố trí đê chắn sóng và bể cảng bởi đây là vấn đề rất cốt lõi, ảnh hưởng trực tiếp 6 tiêu chí nêu trên và năng lực khai thác của cảng. Do đó, chúng ta cần xem xét các vấn đề sau: số lượng cửa cảng; hướng tàu vào; chiều rộng cửa cảng; vị trí đặt cửa.

(1) Số lượng cửa cảng biển tùy thuộc vào điều kiện địa hình, thủy hải văn, bùn cát, loại tàu, mật độ tàu, diện tích khu nước của cảng-bể cảng và khả năng khai thác của cảng để lựa chọn số lượng cửa cảng. (2) Thông thường chỉ bố trí một cửa cảng là đáp ứng yêu cầu. Có thể bố trí 02 hoặc hơn 02 cửa cảng trong các trường hợp sau (Hình 1):

- Cảng quân sự thường được bố trí 2 cửa để tháo lui khi gặp nguy cấp (Hình 1a).

- Các cảng có đê đảo, khi đó mỗi cửa nằm ở một đầu của tuyến đê đó (Hình 1b).

- Cảng được mở rộng tạo thành hai tầng cửa trong và ngoài (Hình 1c). Một số trường hợp có ba tầng cửa. Các tuyến đê cũ ở bể trong được cải tạo thành các bến nhô cho tàu đậu làm hàng.

7.1.3. Hướng tàu vào bể cảng trước hết không được bố trí song song với bờ vì tạo ra diện tích hứng gió và sóng lớn, dễ làm tàu chệch hướng khó lái. Góc tạo bởi giữa hướng sóng chính và hướng tàu vào (tim luồng) bể cảng nên lấy từ 300 350 (Hình 2).

11

TuyÕn ®ª ®¶o

TuyÕn ®ª ®¶o

a. Bể cảng có 2 cửa b. Bể cảng chỉ có 1 đê đảo c. Bể cảng có cửa trong và cửa ngoài

với đê đảo ở giữa 2 đê nhô

Hình 1. Bể cảng có hai cửa cảng

TuyÕn

®ª ch

Ýnh

Bê Tu

yÕn

®ª

phô

BÓ c¶ng

H−íng tμu vμo

H−íng sãng

Cöa c¶ng

Hình 2. Sơ đồ hướng tàu vào cửa cảng

7.1.4. Chiều rộng cửa cảng (Bg) được lựa chọn căn cứ vào tính toán sóng nhiễu xạ để lựa chọn chiều rộng tối ưu. Căn cứ vào chiều rộng luồng, dạng kết cấu và độ ổn định của đê chắn sóng và khả năng ra vào của tàu bè. Để có thể lựa chọn chiều rộng cửa cảng phù hợp thường sử dụng mô hình mô phỏng chạy tàu hoặc mô hình vật lý.

Trong thiết kế sơ bộ, có thể tham khảo sơ đồ tính toán chiều rộng cửa cảng như trên Hình 3 và tính toán theo công thức sau:

Bg = B0 + 2d0 (2)

Trong đó:

B0 - Chiều rộng hữu hiệu (m), với B0 = (1 1,5)LT với LT là chiều dài tàu thiết kế (m).

d0 - Độ rộng của thảm chống xói và khoảng cách dự trữ giữa chân đê chắn sóng và mái dốc luồng tàu ở cửa cảng (m). Giá trị d0 được lấy dựa vào hồ sơ thiết kế.

7.1.5. Vị trí cửa cảng được chọn dựa vào điều kiện tự nhiên, bình đồ bố trí tổng thể của cảng. Đối với đáy biển là cát hạt thô và cát hạt trung, vị trí cửa nên tránh những nơi có chiều cao sóng lớn. Đối với đáy biển là bùn, hoặc cát mịn không nên bố trí cửa cảng ở những nơi có nồng độ bùn cát cao dễ bị bồi lắng cửa cảng.

12

a.

b.

c.

Hình 3. Sơ đồ tính toán chiều rộng cửa cảng

7.2. Yêu cầu về quy hoạch đê chắn hướng dòng cửa sông

7.2.1. Bố trí quy hoạch tuyến đê cửa sông cần căn cứ vào diễn biến lịch sử, loại cửa sông (châu thổ, hình phễu, doi cát), các yếu tố thủy động lực chính có ảnh hưởng lớn đến diễn biến cửa sông.

7.2.2. Bố trí tuyến đê hướng dòng cửa sông châu thổ nhằm đảo bảo ổn định luồng tàu cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

a. Đưa dòng chảy sông tiếp tục chảy dọc theo đê, mang bùn cát đẩy ra vùng ngoài biển xa hơn để cồn cát chắn cửa không ảnh hưởng đến luồng tàu.

b. Ngăn chặn dòng bùn cát dọc bờ, không cho chúng đi vào luồng tàu, đúng như chức năng của đê ngăn cát.

c. Bảo đảm sự ổn định của cửa sông, để ổn định bờ và không cho luồng lạch dao động trên mặt bằng.

7.2.3. Bố trí tuyến đê hướng dòng cửa sông hình phễu cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

a. Đối với loại hình cửa sông mà luồng tàu bị bồi lấp chủ yếu do bùn cát dòng ven mang tới, có thể bố trí đê ngăn cát ở một phía hoặc cả hai phía.

13

b. Tuyến đê có thể được chia ra đoạn làm nhiệm vụ ngăn cát, đoạn làm nhiệm vụ chắn sóng hoặc kết hợp cả hai chức năng trên cùng một tuyến.

c. Chiều dài đê phải vươn ra khỏi bên ngoài dải sóng vỡ, hoặc nơi đáy biển tự nhiên thấp hơn đáy luồng tàu thiết kế.

e. Khi bố trí đê ngăn cát, phải xét đến ảnh hưởng của mặt bằng địa hình đến chuyển động bùn cát dọc bờ.

f. Khoảng cách từ đê tới luồng cần xét đến ảnh hưởng của khu nước vật sau đê đến ổn định của luồng tàu.

7.2.4. Bố trí tuyến đê hướng dòng cửa sông có doi cát cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

a. Chiều dài của công trình ngăn cát giảm sóng phải vươn ra ngoài đới sóng vỡ hoặc ra ngoài vùng có độ sâu lớn hơn hoặc bằng độ sâu luồng tàu. Trong một số trường hợp, chiều dài cần kéo dài thêm hoặc đổi hướng để ngăn cản bùn cát vận chuyển vào luồng tàu gây sa bồi.

b. Khoảng cách giữa hai đê ngăn cát giảm sóng cần xem xét để đảm bảo sự thay đổi mực nước khi thủy triều lên xuống là ít nhất bảo đảm an toàn cho chạy tàu.

c. Có thể chia công trình thành nhiều giai đoạn để thuận lợi trong việc bố trí đầu tư xây dựng. Chiều dài mỗi đoạn cần xem xét dựa trên cơ sở đo đạc diễn biến khu vực cửa sông hàng năm.

d. Giải pháp bố trí thêm mỏ hàn biển cũng có thể được áp dụng để ngăn chặn dòng bùn cát ven bờ.

e. Đối với cửa sông có doi cát với chế độ sóng phức tạp, cần xem xét bố trí thêm đê chắn sóng trước cửa sông phía ngoài khơi.

8. Quy định chung về thiết kế đê chắn sóng

8.1. Nguyên tắc chung trong thiết kế đê chắn sóng

8.1.1. Để thiết kế công trình đê chắn sóng cần thiết lập được những tác động và các yêu cầu về độ bền vật liệu một cách phù hợp để làm các điều kiện thiết kế tuân theo yêu cầu làm việc của công trình và hiện trạng nơi đặt công trình.

8.1.2. Quy trình thiết kế công trình đê chắn sóng như sau:

a. Xác định cấp kỹ thuật đê chắn sóng, tiêu chuẩn an toàn của kết cấu.

b. Tính toán các yếu tố thủy-hải văn thiết kế.

c. Phân tích, lựa chọn kết cấu hợp lý và khả thi.

d. Tính toán độ bền và độ ổn định của các bộ phận kết cấu.

e. Xem xét kiểm chứng công trình đã thiết kế bằng mô hình vật lý (nếu cần).

8.2. Quy định về độ tĩnh lặng của bể cảng

8.2.1. Đê chắn sóng được xây dựng để duy trì độ tĩnh lặng trong bể cảng và để việc bốc xếp hàng trở nên dễ dàng, đảm bảo sự an toàn cho tàu đi lại hoặc thả neo và các thiết bị xếp dỡ của cảng.

8.2.2. Quy định về chiều cao sóng có ý nghĩa lớn nhất cho phép khi cập cảng và bốc xếp hàng như dưới đây:

a) Chiều cao sóng nhiễu xạ trong bể cảng tính toán tham khảo Phụ lục A, TCVN8421:2010 hoặc theo điều 4.5.3, Chương 4, Phần II của OCDI (2002), hoặc Điều 29.2, Phần 1-Tiêu chuẩn chung-BS6349:2000.

b) Chiều cao sóng có ý nghĩa cho phép cập tàu trong bể cảng có thể tham khảo tại Bảng 6 (d’Angremond và van Roode, 2004).

14

Bảng 6. Chiều cao sóng có ý nghĩa lớn nhất cho phép các tàu cập vào bến cảng

TT Loại tàu Chiều cao sóng có ý nghĩa lớn nhất cho phép [Hs] ở cảng (m), (sóng vuông góc với thân tàu)

1 Du thuyền 0,15 – 0,25 2 Tàu đánh cá 0,40 3 Tàu nạo vét và xà lan nạo vét 0,80 – 1,00 4 Tàu hàng tổng hợp 1,00 – 1,25 5 Tàu hàng khô, container (< 30.000 DWT) 1,00 – 1,25 6 Tàu hàng khô, container (đến 100.000 DWT) 1,50 7 Tàu dầu (<30.000DWT) 1,00 – 1,25 8 Tàu dầu (100.000 đến 200.000DWT) 1,50 – 2,50 9 Tàu dầu (200.000 đến 300.000DWT) 2,50 – 3,00

10 Tàu khách 0,70

c) Chiều cao sóng có ý nghĩa lớn nhất cho phép các tàu bốc xếp hàng hóa tham khảo tại Bảng 7 (d’Angremond và van Roode, 2004).

Bảng 7. Chiều cao sóng có ý nghĩa lớn nhất cho phép các tàu bốc xếp hàng hóa

TT Loại tàu Chiều cao sóng có ý nghĩa cho phép [Hs] (m)

0 (độ) Sóng mũi hoặc lái

45 – 90 (độ) (Sóng mạn)

1 Tàu hàng tổng hợp 1,0 0,8 2 Tàu container, Ro/Ro 0,5 3 Tàu hàng khô (đến 100.000 DWT): Xếp hàng 1,5 1,0 4 Tàu hàng khô (đến 100.000 DWT): Dỡ hàng 1,0 0,8 – 1,0 5 Tàu dầu < 30.000 DWT 1,5 6 Tàu dầu < 200.000 DWT 1,5 – 2,5 1,0 – 1,2 7 Tàu dầu > 200.000 DWT 2,5 – 3,0 1,0 – 1,5

8.3. Căn cứ vào điều kiện địa chất, độ sâu nước, chế độ sóng để chia đê chắn sóng thành nhiều đoạn khác nhau. Các phân đoạn có thể bố trí các dạng kết cấu hoặc các dạng mặt cắt ngang khác nhau.

8.4. Lựa chọn dạng kết cấu đê chắn sóng nên căn cứ vào điều kiện địa chất, địa hình, chế độ thủy hải văn khu vực xây dựng, tầm quan trọng của đê, điều kiện thi công, tính khả thi và kinh tế, khả năng duy tu bảo dưỡng kết cấu.

9. Thiết kế đê chắn sóng mái nghiêng

9.1. Cấu tạo đê mái nghiêng

9.1.1. Kết cấu đê mái nghiêng có cấu tạo gồm nhiều lớp, vật liệu lõi đê là đá hộc hỗn hợp, các lớp đệm phía dưới lớp phủ bằng đá hộc tuyển chọn, ngoài cùng là lớp phủ có chức năng phá sóng. Lớp phủ có thể là các khối phá sóng như: Khối hộp chữ nhật, Haro, Accropod, Tetrapode, Dolos, X-blox, Core-loc,... Các bộ phận chính và chức năng của các bộ phận như thể hiện trên Hình 4 và Bảng 8.

15

Bảng 8: Các bộ phận của đê chắn sóng

TT Bộ phận Chức năng 1 Lớp phủ chính (mái ngoài) Làm giảm năng lượng sóng tác dụng lên đê 2 Lớp đệm Bao lõi và tạo lớp đệm đỡ lớp phủ chính và bảo vệ lõi đê 3 Lõi đê Tạo thân của kết cấu đê, tăng ổn định tổng thể và giảm sóng

truyền qua đê 4 Lăng thể bảo vệ chân đê Giữ ổn định cho lớp đệm và lớp phủ 5 Thảm chống xói chân đê Chống xói đáy bảo vệ chân đê 6 Đỉnh đê Tạo đường đi, và bảo vệ sóng tràn 7 Lớp phủ mái trong Bảo vệ mái đê phía trong, chống xói do sóng tràn qua đỉnh đê 8 Gia cố nền (nếu có) Cải thiện cường độ chịu lực của nền đất

Hình 4: Cấu tạo đê chắn sóng mái nghiêng

9.1.2. Các dạng mặt cắt ngang điển hình của đê chắn sóng mái nghiêng

- Mặt cắt ngang đê chắn sóng mái nghiêng được lựa chọn dựa vào tính chất và độ dốc của lớp phủ phía biển, chiều cao và bề rộng của đỉnh đê chắn sóng,... Mặt cắt ngang được lựa chọn phải phù hợp với các điều kiện địa chất, độ sâu không quá 20m, và tính khả thi về vật liệu. Một số dạng mặt cắt ngang đê chắn sóng điển hình như Hình 5 và 6.

- Tùy thuộc vào điều kiện địa chất và chế độ sóng khu vực, mái dốc của đê chắn sóng nên được xác định một cách hợp lý dựa trên các tính toán về ổn định.

Hình 5. Mặt cắt ngang đê chắn sóng 2 lớp

(1- Lớp đệm móng đê; 2- gia cố chân đê; 3 – lõi đê; 4-chân khay; 5 – lớp đệm; 6- lớp phủ mái trong; 7 – lớp phủ chính; 8 – tường đỉnh)

8

MNCTK

7

4

16

Hình 6. Mặt cắt ngang đê 2 lớp đơn giản

(3 – lõi đê; 5 – lớp đệm; 6- lớp phủ mái trong; 7 – lớp phủ chính)

- Mặt cắt ngang lựa chọn phải được tính toán kiểm tra thỏa mãn các điều kiện về độ bền và độ ổn định.

Ngoài ra, cần kiểm tra kết quả thiết kế bằng thí nghiệm trên mô hình vật lý máng sóng đối với các công trình có tầm quan trọng cao, các công trình khi có chủ đầu tư yêu cầu.

9.2. Xác định các thông số cơ bản của đê chắn sóng mái nghiêng

9.2.1. Cao độ đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng được xác định căn cứ vào yêu cầu sử dụng, kết hợp với quy hoạch bố trí tổng thể, tuân thủ theo các quy định dưới đây:

a. Cao độ đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng khi cho phép sóng tràn được đặt trên mực nước cao thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 0,6 lần chiều cao sóng thiết kế.

b. Cao độ đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng khi không cho phép sóng tràn được đặt trên mực nước cao thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 1,0 lần chiều cao sóng thiết kế.

c. Cao độ đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng khi có kết cấu tường đỉnh được đặt trên mực nước cao thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 1,0 lần chiều cao sóng thiết kế.

d. Khi có yêu cầu bảo vệ cảng nghiêm ngặt, cao trình đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng cần dựa vào chiều cao sóng leo và mức độ cho phép của sóng tràn để xác định.

e. Đối với đê chắn sóng mái nghiêng bằng đá hộc tuyển chọn, khối lập phương 4 chân, khối chữ nhật có khe rỗng, cao trình đỉnh đê đặt trên mực nước cao thiết kế không nhỏ hơn 0,7 lần chiều cao sóng thiết kế.

f. Đối với đê hướng dòng cửa sông, lựa chọn cao trình đỉnh đê cần được nghiên cứu kỹ lưỡng bảo đảm công trình phát huy tốt tác dụng nhưng không làm ảnh hưởng tới việc thoát lũ từ sông.

9.2.2. Chiều rộng đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng được lựa chọn đảm bảo các quy định dưới đây:

a. Chiều rộng đỉnh đê chắn sóng được lựa chọn bảo đảm sự ổn định của đê. Trong trường hợp đỉnh đê có kết hợp đường giao thông thì chiều rộng đỉnh đê phải bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật của kết cấu đường bộ.

b. Khi đê chắn sóng mái nghiêng cho phép một lưu lượng sóng tràn lớn, chiều rộng đỉnh đê phải đủ lớn để bảo đảm sự ổn định của đê và các khối bảo vệ trên đỉnh của đê. Trong thiết kế sơ bộ có thể lấy chiều rộng đỉnh đê từ 1,10 đến 1,25Hs.

c. Khi đỉnh đê có bố trí khối tường đỉnh, chiều rộng phía trước tường đỉnh tối thiểu phải đủ để bố trí ít nhất 02 khối phủ được sắp xếp theo quy cách; hoặc 03 khối phủ sắp xếp ngẫu nhiên và chiều rộng này được tính toán theo công thức sau:

17

3/1

a

WnkB

(3)

Trong đó: n = 3 – tương ứng với 3 khối phủ;

k - hệ số lớp phủ, lấy theo Bảng 9.

a – trọng lượng riêng của khối phủ (t/m3);

W – trọng lượng của khối phủ chính (tấn)

Bảng 9: Hệ số lớp phủ k với một số khối phủ điển hình

Loại khối phủ Hệ số lớp phủ k

Loại khối phủ Hệ số lớp phủ k

Đá hộc nhám xếp ngẫu nhiên 2 lớp 1,00 Tribar xếp ngẫu nhiên 2 lớp 1,02

Đá hộc trơn xếp ngẫu nhiên 2 lớp 1,02 Tribar xếp theo quy cách 1 lớp 1,13

Tetrapod xếp ngẫu nhiên 2 lớp 1,04 Dolos xếp ngẫu nhiên 2 lớp 0,94

Cube xếp ngẫu nhiên 2 lớp 1,10 Core-loc và Accropod 1,51

d. Để xác định chiều rộng tối ưu đê chắn sóng, khuyến nghị thực hiện các nghiên cứu bằng mô hình vật lý.

9.2.3. Kết cấu tường đỉnh của đê chắn sóng mái nghiêng có chức năng đảm bảo đường đi lại để kiểm tra và duy tu, hoặc các kết cấu khối có tường hắt sóng để ngăn chặn, hoặc giảm sóng tràn và kết nối với các thiết bị trên đất liền theo yêu cầu khai thác và các hoạt động thương mại khác. Các kết cấu đỉnh điển hình được trình bày trong Hình 7.

Hình 7. Kết cấu tường đỉnh điển hình của đê chắn sóng mái nghiêng

9.2.4. Mái dốc đê chắn sóng mái nghiêng được chọn dựa vào các quy định sau:

a. Trong thiết kế sơ bộ mái dốc của đê chắn sóng mái nghiêng, có thể chọn như sau:

- Đê chắn sóng đá đổ m1 = 1:2 cho mái phía biển và m2 = 1:1,5 cho mái phía cảng;

18

- Đê chắn sóng có khối phủ phá sóng, mái dốc 2 phía m = 1:1,3 đến 1:1,5;

- Khi trên cùng một phía của đê chắn sóng có 2 mái dốc và khối lượng của các khối phủ cũng khác nhau thì giao điểm của 2 mái dốc cần nằm phải sâu hơn 1,5H1/3 dưới mực nước thấp thiết kế.

b. Đối với các loại khối phủ đặc chủng, việc lựa chọn mái dốc đê chắn sóng căn cứ vào các khuyến cáo của đơn vị cung cấp.

9.2.5. Lăng thể bảo vệ chân đê chắn sóng phía biển (chân khay) được lựa chọn dựa theo các quy định dưới đây:

a. Cao trình đỉnh lăng thể bảo vệ chân đê thường thấp hơn mực nước thấp thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 1,0 lần chiều cao sóng thiết kế.

b. Chiều rộng và độ dày của lăng thể bảo vệ chân đê được xác định căn cứ vào mực nước trước đê và dạng mặt cắt ngang đê nhưng chiều rộng không nhỏ hơn 2,0m và chiều dày không nhỏ hơn 1,0m.

c. Đối với đê chắn sóng nước sâu, chiều rộng đỉnh lăng thể bảo vệ chân đê không nhỏ hơn 5,0m, chiều dày không nhỏ hơn 3,0m.

d. Khối lượng viên đá, khối bê tông của lăng thể bảo vệ chân đê cần được kiểm tra theo công thức của Sayao (2007) như sau:

3 5.67 0.632/3

350

4.5t

ss

h

hr sHm e

M

(4)

Trong đó: r và - tỷ trọng của đá và nước biển (kg/m3);

m - mái dốc bãi tại chân đê;

ht - độ sâu nước tính từ đỉnh chân đê tới mực nước thiết kế (m);

hs - độ sâu nước trước chân đê ứng với mực nước thiết kế (m);

s - hệ số Irribaren, s =tan/(Hs/L0)0.5;

M50 - Khối lượng viên đá 50% (kg),

- trọng lượng tương đối, = r/-1).

9.2.6. Vị trí và chiều rộng của cơ đê chắn sóng được lấy theo các quy định dưới đây:

a. Cơ đê được bố trí theo yêu cầu của thi công, chiều rộng cơ đê không nhỏ hơn 2,0m;

b. Đối với đê chắn sóng có độ sâu nước lớn cần bố trí thêm cơ đê, cao trình đỉnh cơ đê thường bố trí thấp hơn cao trình mực nước thấp thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 0,5 lần chiều cao sóng thiết kế. Chiều rộng của cơ đê nhỏ nhất bảo đảm đủ để bố trí 4 khối phủ (xem Hình 8).

c. Để giảm nhỏ chiều cao sóng leo, cao trình đỉnh cơ đê thường được bố trí trong phạm vi trên dưới mực nước cao thiết kế một đoạn bằng 0,5 chiều cao sóng thiết kế. Chiều rộng cơ đê lấy 0,5 – 2,0 chiều cao sóng thiết kế.

19

Hình 8. Cấu tạo chân đê mái nghiêng (> 4 khối phủ)

9.3. Tương tác giữa sóng và đê chắn sóng mái nghiêng

9.3.1. Các thông số sóng áp dụng trong thiết kế đê tham khảo TCVN 11820-2:2017 Tiêu chuẩn thiết kế công trình cảng biển-Phần 2 tải trọng và tác động.

9.3.2. Áp lực sóng tác dụng lên đê mái nghiêng tính toán tham khảo "Điều 3.4 - Tải trọng và tác động của sóng lên công trình có mặt ngoài nghiêng" TCVN 8421:2010, Công trình thủy lợi – Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu.

9.3.3. Đối với tính toán sóng leo, sóng tràn tham khảo phụ lục C - Tính toán sóng leo thiết kế và Phụ lục D - Tính toán sóng tràn thiết kế của TCVN 9901:2014 – Công trình thủy lợi – Yêu cần thiết kế đê biển.

9.3.4. Tính toán lan truyền sóng từ vùng nước sâu và vùng nước nông tham khảo Phụ lục A, TCVN 8421:2010, Công trình thủy lợi – Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu.

9.4. Thiết kế của khối phủ chính

9.4.1. Vật liệu chế tạo khối phủ chỉnh của đê chắn sóng mái nghiêng phải đảm bảo độ bền tốt, có khả năng chống xâm thực của muối tốt. Ngoài khối lượng đảm bảo ổn định chống các lực sóng, chiều dày phải đủ bảo đảm ngăn ngừa sự trôi ra ngoài của vật liệu bên trong đê.

9.4.2. Khối phủ chính thường dùng các loại khối phá sóng bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép, một số khối phủ điển hình thể hiện trọng Phụ lục D.

9.4.3. Chiều dày và phạm vi của lớp phủ chính quy định như sau:

a. Chiều dày của một lớp phủ chính bằng đá hộc xếp ngẫu nhiên thường được thiết kế gồm hai lớp đá, có thể lấy là 2D, trong đó D là kích cỡ danh định (khối lập phương tương đương). Đối với một lớp phủ đá, chiều dày lớp tương ứng vào khoảng 1,15D.

20

b. Lớp phủ chính nên kéo dài xuống dưới mực nước thấp thiết kế đến độ sâu bằng 1,5 đến 2 lần Hs.

c. Chiều dày khối lớp phủ chính bằng khối bê tông và cả lớp đệm được xác định theo công thức:

3/1

a

Wnkr

(5)

Trong đó: n = 1,2 tương ứng với số lớp khối phủ, các thông số khác như đã giải thích ở công thức (3).

d. Mật độ xếp khối phủ hay là số khối phủ trên một đơn vị diện tích tính theo công thức:

3/2

1001

W

Pnk

A

N aa (6)

Trong đó: P – độ rỗng khối phủ (%); W – trọng lượng khối phủ (kg); n – số lớp khối phủ.

9.4.4. Tính toán trọng lượng khối phủ chính theo các chỉ dẫn sau:

9.4.4.1. Công thức Hudson (1974) cho đá hộc phủ hai lớp, các khối phủ bê tông chịu tác động của sóng không có quy luật và đê không cho phép sóng tràn:

1/3

50

cotDD

n

HK

D

hoặc

3

50 3

1 cot

s D

sD

HM

K

(7)

Trong đó: HD - Chiều cao sóng tính toán (m) lấy như sau:

- Lấy HD = H1/10 = 1,27Hs đối với sóng không vỡ;

- Lấy HD = max (Hsb và Hs) đối với sóng vỡ, với Hsd là chiều cao sóng vỡ.

Dn50 - Đường kính viên đá lập phương tiêu chuẩn (m);

M50 - Khối lượng viên đá 50%, 35050 nS DM ;

= s/-1 với s và - Tương ứng là tỷ khối của đá và của nước (tấn/m3);

- Góc nghiêng của mái dốc;

KD - Hệ số ổn định của khối phủ, lấy theo các Bảng 9, 10 và 11.

Bảng 9. Hệ số ổn định KD ứng với HD = HS (Hsb) và góc nghiêng của mái dốc 1,5 cot 3,0

Loại đá Sắp xếp

KD, Mức độ hư hỏng D(2) (%)

Sóng vỡ Không vỡ Sóng vỡ Không vỡ

(0 5)% (0 5)% (5 10)% (10 15)%

Trơn tròn Ngẫu nhiên 2,1 2,4 3,0 3,6

Góc tròn Ngẫu nhiên 3,5 4,0 4,9 6,6

Góc tròn Xếp theo quy cách(1) 4,8 5,5 - -

Ghi chú: (1) Sắp xếp đặc biệt với trục dài của viên đá được xếp vuông góc với mặt mái nghiêng;

(2) D - Phần trăm thể tích của khối phủ bị dịch chuyển trong vùng bị ảnh hưởng của sóng.

21

Bảng 10. Hệ số ổn định KD ứng với HD = H1/10 (H1/10 = 1,27HS)

Loại đá Sắp xếp KD, Mức độ hư hỏng D(2)= (0 5) %

Sóng vỡ Sóng không vỡ

Trơn tròn Ngẫu nhiên 1,2 2,4

Góc tròn Ngẫu nhiên 2,0 4,0

Góc tròn Xếp theo quy cách(1)5,8 7,0

Ghi chú: (1) Sắp xếp đặc biệt với trục dài của viên đá được xếp vuông góc với mặt mái nghiêng;

(2) D - Phần trăm thể tích của khối phủ bị dịch chuyển trong vùng bị ảnh hưởng của sóng.

Bảng 11. Hệ số ổn định của các loại khối phủ KD

Loại khối Số lớp, n Cách xếp

Thân đê Đầu đê Mái dốccot Sóng vỡ Không vỡ Sóng vỡ Không vỡ

Khối lập phương 2 Xếp theo quy cách 7,0-20,0 8,5-24,0 - - 1,5-3,0

Tetrapod và Quadripod 2 Xếp ngẫu nhiên 7,0 8,0

5,0 4,5 3,5

6,0 5,5 4,0

1,5 2,0 3,0

Tribar 2 Xếp ngẫu nhiên 9,0 10,0 8,3 7,8 6,0

9,0 8,5 6,5

1,5 2,0 3,0

Haro 2 Xếp theo quy cách > 15 2-3

Dolos 2 Xếp ngẫu nhiên 15,0 31,0 8,0 7,0

16,0 14,0

2,0 3,0

Akmon 2 Xếp ngẫu nhiên 8,0 9,0

Cube 2 Xếp ngẫu nhiên 6,5 7,5 - 5,0 1,5-3,0

Hexapod 2 Xếp ngẫu nhiên 8,0 9,5 5,0 7,0 1,5-3,0

Toskanes 2 Xếp ngẫu nhiên 11,0 22,0 - - 1,5-3,0

Accropode 1 Xếp theo quy cách 12 15 1:1,33

Core-loc 1 Xếp ngẫu nhiên 16 16 13 13

Rakuna IV 1 Xếp theo quy cách 10,8 - 7,5 -

Stabit 2 Xếp theo quy cách 10 12

Antifer cube 2 Xếp theo quy cách 6,5 7,5

Stone block 1 Xếp theo quy cách 101) 141) 10,62) 14,92)

Ghi chú: 1) Áp dụng cho các khối có trọng lượng từ 0,8 đến 8 tấn 2) Áp dụng cho các khối có trọng lượng từ 8 đến 40 tấn

22

Phạm vi ứng dụng công thức Hudson (1974) như sau:

- Đê có cao độ đủ lớn, đảm bảo không có hoặc ít sóng tràn qua.

- Chỉ đúng khi các khối phủ có kích thước giống nhau. Với đá, trọng lượng đá chỉ được phép dao động trong phạm vi 0,75M50 đến 1,25M50.

- Mái dốc đều, m trong khoảng 1,5 đến 3.

- a trong khoảng 1,9 t/m3 đến 2,9 t/m3.

Công thức Hudson (1974) chưa xét đến ảnh hưởng của các yếu tố dưới đây:

- Góc sóng tới;

- Độ thấm của lõi và các lớp phủ của đê;

- Cao độ đỉnh đê và bố trí tổng thể;

- Chu kỳ sóng và thời gian duy trì bão;

- Độ dốc của bãi biển;

- Mức độ hư hại của kết cấu.

9.4.4.2. Công thức Van der Meer (1988) cho đá hộc phủ hai lớp, các khối phủ bê tông chịu tác động của sóng không có quy luật, đê không cho phép sóng tràn. Công thức này đã xét đến ảnh hưởng của chu kỳ sóng, thời gian tác động, mức độ hư hại của kết cấu và độ thấm của kết cấu như sau:

5,01,018,02,0

50

.2,6 mz

n

S NPSD

H Sóng vỡ cuộn (plunging waves): m < mc (8)

Pmz

n

S NPSD

H 5,01,013,02,0

50

)(cot0,1 Sóng vỡ vỗ bờ (surging waves): m < mc (9)

tan5,0 mm S 5,0/15,031,0 tan2,6

P

mc P

Trong đó:

HS - Chiều cao sóng có ý nghĩa tại chân công trình (m);

Dn50- Đường kính viên đá tiêu chuẩn 50% (m);

S - Diện tích xâm thực tương đối (m2);

P - Độ thấm của kết cấu đê (%), xác định theo Hình 10;

Nz - Số con sóng;

Sm - Độ dốc sóng Sm = HS/Lom;

Lom - Chiều dài sóng nước sâu tương ứng với chu kỳ trung bình (m).

Miền ứng dụng các công thức Van der Meer như sau:

- Áp dụng cho sóng nước sâu với sóng nước nông cần thay HS bởi H2%/1,4;

- Khi cot 4,0 chỉ có phương trình thứ nhất được sử dụng;

- Với NZ 7500; 0,1 P 0,6; 0,005 Sm 0,06; 2,0 T/m3 S 3,10 T/m3.

23

Hình 10. Sơ đồ xác định độ thẩm thấu của đê chắn sóng mái nghiêng

9.4.4.3. Đối với khối lập phương cải biên hai lớp, đê không cho phép sóng tràn sử dụng công thức Van der Meer (1988b) như sau:

1,03,04,0 0,1/7,6

mzodn

S SNND

HN (10)

Trong đó: HS - Chiều cao sóng có ý nghĩa (m); Dn - Đường kính khối phủ (m); Nod - Số khối bị dịch chuyển trong bề rộng dải Dn; Nz - Số sóng;

omS - Độ dốc sóng om

Som L

HS

Điều kiện áp dụng công thức (10):

- Sóng nước sâu, không có quy luật;

- Hai lớp khối phủ với mái nghiêng 1:1,5;

- Tham số đồng dạng bề mặt 3 m < 6.

Brosen, Burcharth và Larsen xác định KD cho khối lập phương hai lớp phủ, đặt tự do, mái dốc 1,5 cot 2,0, sóng nước sâu, không có quy luật khi áp dụng công thức Hudson (1974) như Bảng 12.

Bảng 12. Hệ số KD

Mức độ hư hỏng n

SS D

HN

KD

Mái dốc 1:1,5 Mái dốc 1:2,0 D = 0 % D = 4 %

1,8 2,0 2,3 2,6

3,9 5,3 8,1 12

2,9 4,0 6,1 8,8

9.4.4.4. Công thức Van der Meer cho Tetrapods hai lớp phủ, sóng không tràn, đê đặt ở vùng nước sâu và nước nông tương ứng như sau:

Nước sâu

0,50,1

0,253,75 0,85s ods om

n z

H NN SD N

(11)

P = 0,1

P = 0,5

P = 0,4

P = 06

24

Nước nông

0,50,22%

0,251,4 3,75 0,85ods om

n z

H NN SD N

(12)

Phạm vi áp dụng công thức (11) và (12):

- Sóng nước sâu, không có quy luật;

- Hai lớp phủ, mái dốc 1:1,5;

- Tham số đồng dạng bề mặt 3,5 m < 6.

9.4.4.5. Công thức Burcharth và Liu cho khối Dolos ở vùng sóng vỡ và không vỡ, sóng không có quy luật, khối đổ tự do, hai lớp phủ, mái dốc 1:1,50 và sóng không tràn.

1/3 0,1 2/3 1/3 0,11 2 1 247 72 17 26s

s n Z n od ZN

HN r D N r N N

D

(13)

Trong đó:

Dn - Đường kính khối lập phương tương đương thể tích (m);

r1 - Tỷ lệ giữa đường kính phần thân và chiều cao khối Dolos, lấy r1 = 0,32 với các khối thông thường; Lấy r1 = 0,34 với khối Dolos 20 tấn và r1 = 0,36 với khối 30 tấn.

Đối với khối lớn hơn 20 tấn, giá trị của r được xác định theo công thức:

r1 = 0,34 (W/W20)1/6 với W20 = 20 tấn

- Mật độ xếp khối;

D - Số khối tương đối bị dịch chuyển một khoảng bằng chiều cao khối (với 2% thì D = 0,02);

Nod - Số khối bị dịch chuyển khối lớp gia cố với dải bề rộng bằng Dn;

Nz - Số sóng khi NZ 3000, lấy NZ = 3000.

Miền áp dụng: 0,32 < r1 < 0,42; 0,61 < < 1,00; 2,49 < 0 < 11,70; 1,0% < D < 15,0%.

9.4.4.6. Công thức Van der Meer cho khối lượng Accropode:

7,3

n

Ss D

HN không hư hỏng; (14)

1,4

n

Ss D

HN hư hỏng mạnh không dùng được. (15)

Miền áp dụng: Sóng không có quy luật, không vỡ; Phủ một lớp, mái dốc 1:1,33, các khối được xếp đặt theo quy cách của Sogreah.

9.5. Thiết kế lớp đệm và lõi đê chắn sóng mái nghiêng

9.5.1. Trọng lượng viên đá các lớp đệm và lõi được lựa chọn từ 1/10 đến 1/20 trọng lượng khối phủ chính nhưng cần thỏa mãn tiêu chí về cấp phối để lớp đệm và lõi như là một lớp lọc theo điều kiện sau:

15

85

4 5u

c

D

D (16)

25

15

15

4 20 25u

c

D

D (17)

Trong đó, D15u, D15c và D85c tương ứng là đường kính viên đá lọt sàng 15% và 85% của lớp đệm và lõi đê (u ký hiệu của lớp đệm và c là ký hiệu của lõi đê).

9.5.2. Với khối phủ là khối bê tông dị hình, trọng lương viên đá của lớp đệm lấy theo quy định như trên Hình 11 và Bảng 13.

Bảng 13: Trọng lượng đá lớp dưới cho một vài khối phủ bê tông Kích thước đá Lớp Cấp phối theo loại đá (%)

W Lớp phủ chính 125 đến 75 W/2 và W/15 Lớp phủ thứ cấp 125 đến 75

W/10 và W/300 Lớp lót thứ nhất 130 đến 70 W/200 Lớp lót thứ hai 150 đến 50

W/4000 - W/6000 Lớp lõi và chân đế 170 đến 30

Ghi chú: H = Chiều cao sóng; W = Trọng lượng danh định của 1 khối; r = Chiều dày trung bình của lớp

9.5.3. Đối với các khối phủ chính, trọng lượng đá trong lớp lót đầu tiên lấy theo quy định ở Bảng 14.

Bảng 14: Trọng lượng đá lớp dưới cho một vài khối phủ bê tông

Khối phủ (có trọng lượng W) Trọng lượng đá lớp dưới

Dolos Stabit Tetrapod Accropode

W/5 đến W/10 W/5 đến W/10

W/10 đến W/20 W/7,5 đến W/15

Hình 11. Khối lượng khối phủ, các lớp lót và lõi của đê chắn sóng ba lớp

9.6. Thiết kế đầu đê chắn sóng mái nghiêng

9.6.1. Đầu đê chịu tải trọng sóng lớn do đó khi thiết kế cần mở rộng chiều rộng đoạn đầu đê, tăng mật độ khối xếp, giảm mái dốc đầu đê. Mặt bằng đoạn đầu đê chắn sóng mái nghiêng có thể bố trí như Hình 12.

9.6.2. Khi thiết kế trọng lượng khối phủ đầu đê chắn sóng mái nghiêng, hệ số ổn định KD được lấy theo Bảng 10. Đối với trọng lượng khối lượng khối phủ tính toán cần tăng lên 50% cho các khối ở đầu đê.

26

Hình 12. Mặt bằng mở rộng đầu đê chắn sóng 9.7. Tính toán ổn định đê chắn sóng mái nghiêng

9.7.1. Ổn định của kết cấu đê chắn sóng mái nghiêng cần tính toán kiểm tra ổn định của tường đỉnh và của thân đê. 9.7.1.1. Tính toán ổn định của tường đỉnh bao gồm: a. Ổn định chống trượt phẳng trên lớp đệm đỉnh đê;

Ktp = P

fG. (18)

Trong đó:

Ktp là hệ số ổn định chống trượt, không nhỏ hơn các trị số quy định trong Bảng 4;

G là tổng trọng lượng của đê tác dụng lên mặt tính toán, kN (Hình 13);

P là tổng lực sóng, dòng chảy tác dụng theo phương ngang, kN;

f là hệ số ma sát theo mặt tính toán, lấy theo Bảng 15.

b. Ổn định chống lật quanh điểm mép bên trong cảng của đê (Hình 13).

Kcl = g

l

M

M (19)

Trong đó:

Kcl là hệ số an toàn ổn định chống lật, không nhỏ hơn các trị số quy định trong Bảng 5;

Mg là mô men ổn định chống lật do trọng lượng bản thân tường đỉnh G, và áp lực đứng do khối

phủ fav (kN.m);

Ml là mô men gây lật do áp lực sóng Fw, Áp lực ngang do khối phủ Fah và áp lực nước lỗ rỗng Fb

27

đối với điểm lật tại r (kN.m) (Hình 13).

Bảng 15: Hệ số ma sát, f

Vật liệu của hai mặt tiếp xúc Hệ số ma sát f

1. Bê tông và bê tông 0,55

2. Đá xây và đá xây 0,65

3. Đá hộc và đá hộc 0,70

4. Bê tông và đá hộc (bề mặt sửa phẳng bằng đá dăm) 0,60

5. Đá xây và đá hộc (bề mặt sửa phẳng bằng đá dăm) 0,65

6. Đá đổ và nền cát thô, cát mịn Từ 0,50 đến 0,60

7. Đá đổ và nền cát bột 0,40

8. Đá đổ và nền đất á cát Từ 0,35 đến 0,50

9. Đá đổ và nền sét, á sét Từ 0,30 đến 0,45

9.7.1.2. Tính toán ổn định của thân đê chắn sóng mái nghiêng tuân thủ các quy định sau: a. Tính toán ổn định chống trượt phẳng giữa đáy đê và nền đất tuân theo Khoản a, Điều 9.7.1.1.

b) Tính toán ổn định trượt cung tròn của đê mái nghiêng theo phương pháp Bishop hoặc Fellenius cải

tiến sử dụng các phần mềm chuyên dụng đã được kiểm định như GEOSLOPE/W. Hệ số an toàn

chống trượt cung tròn không nhỏ hơn các giá trị trong Bảng 3.

Hình 13. Sơ đồ tính toán ổn định tường đỉnh

9.7.2. Tính toán lún nền đê chắn sóng

9.7.2.1. Ảnh hưởng của lún đất nền được đánh giá bằng phương pháp phù hợp dựa trên các điều kiện

của đất nền có xem xét đến kết cấu của công trình, tải trọng tác động.

9.7.2.2. Tính lún của nền đê cần được tính toán bao gồm: lún tức thời, lún cố kết, lún không đều,... Ảnh

hưởng của lún đến nền đất được đánh giá dựa vào các điều kiện nền bằng các phương pháp phù hợp

và xem xét cẩn thận về kết cấu công trình có liên quan.

9.7.3. Ổn định của các khối phủ, viên đá gia cố chân đê, gia cố đáy,… thực hiện theo Điều 9.4.

G

Áp lực lỗ rỗng

Áp lực sóng

Áp lực do khối phủ

28

10. Thiết kế đê chắn sóng tường đứng

10.1. Mặt cắt ngang điển hình của đê chắn sóng tường đứng

10.1.1. Đê chắn sóng tường đứng bằng kết cấu thùng chìm bê tông cốt thép 2 ngăn như trên Hình 14.

10.1.2. Đê chắn sóng tường đứng kết cấu khối xếp bằng các khối bê tông, bê tông cốt thép như trên Hình 15.

Hình 14. Đê chắn sóng tường đứng dạng

thùng chìm 2 ngăn Hình 15. Đê chắn sóng tường đứng dạng khối xếp

10.1.3. Đê chắn sóng tường đứng bằng kết cấu tiêu sóng thẳng đứng Hình 16.

10.1.4. Đê chắn sóng tường đứng cừ vây ô như trên Hình 17.

Hình 16. Đê chắn sóng tường đứng khối rỗng Hình 17. Đê chắn sóng dạng cừ vây ô

10.2. Xác định các thông số cơ bản của đê chắn sóng tường đứng

10.2.1. Cao độ đỉnh đê chắn sóng tường đứng được xác định căn cứ vào yêu cầu sử dụng, kết hợp với quy hoạch bố trí tổng thể, tuân thủ theo các quy định dưới đây:

a. Cao độ đỉnh đê chắn sóng tường đứng khi cho phép sóng tràn được đặt trên mực nước cao thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 0,6 lần chiều cao sóng thiết kế. Khi đỉnh đê chắn sóng tường đứng có bố trí tường đỉnh dạng mái nghiêng thì cao độ đỉnh đê đặt cao hơn mực nước cao thiết kế ít nhất một đoạn là 0,7 lần chiều cao sóng thiết kế.

b. Cao độ đỉnh đê chắn sóng tường đứng khi không cho phép sóng tràn được đặt trên mực nước cao thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 1,0 lần chiều cao sóng thiết kế. Khi đỉnh đê chắn sóng tường đứng có bố trí tường đỉnh dạng mái nghiêng thì cao độ đỉnh đê đặt cao hơn mực nước cao thiết kế ít nhất một đoạn là 1,25 lần chiều cao sóng thiết kế.

29

10.2.2. Chiều rộng lớp bảo vệ chân đê chắn sóng tường đứng được lựa chọn đảm bảo các quy định dưới đây:

a. Chiều rộng lớp bảo vệ chân phía ngoài biển được lấy không nhỏ hơn 0,6 lần chiều rộng của thân đê.

b. Chiều rộng lớp bảo vệ chân phía trong cảng được lấy không nhỏ hơn 0,4 lần chiều rộng của thân đê.

c. Tại các khu vực có sóng lớn, chiều rộng lớp bảo vệ chân đê chắn sóng tường đứng thường lấy bằng 5m hoặc rộng hơn về phía biển và về phía cảng lấy bằng 2/3 chiều rộng lớp bảo vệ chân đê phía biển.

d. Chiều rộng lớp bảo vệ chân đê phía cảng được xác định theo công thức của Yoshioka và các cộng sự như sau:

BM = 1,0 + 0,2Hs + 0,3(HC + TU ) + 0,2BC (20)

Trong đó:

Hs: chiều cao sóng có ý nghĩa (m);

HC: chiều cao của thùng chìm (m);

TU: chiều dày của kết cấu bên trên (m), trong các kết cấu có lan can thì không tính lan can;

BC: chiều rộng của thân đê chắn sóng (m), trong các kết cấu có bệ móng thì không tính bệ móng.

10.2.3. Mái dốc lớp bảo vệ chân đê chắn sóng tường đứng được xác định dựa trên tính toán ổn định. Trong thiết kế sơ bộ có thể lựa chọn như sau:

a. Mái dốc phía biển của lớp bảo vệ chân đê chắn sóng tường đứng chọn từ 1:2 đến 1:3.

b. Mái dốc phía cảng của lớp bảo vệ chân đê chắn sóng tường đứng chọn từ 1:1,5 đến 1:2.

10.2.4. Đối với kết cấu thùng chìm chiều dày tường ngoài chọn trong khoảng 30 đến 60 cm, khoảng cách giữa các tường ngăn nhỏ hơn 5,0m), chiều dày bản đáy thùng chọn từ 40 đến 80cm, chiều dày tường ngăn từ 20 đến 30cm.

10.3. Tải trọng tác dụng lên đê chắn sóng tường đứng

10.3.1. Các thông số sóng áp dụng trong thiết kế đê tham khảo Phụ lục A hoặc tham khảo TCVN 11820-1:2017 Tiêu chuẩn thiết kế công trình cảng biển-Phần 2 tải trọng và tác động.

10.3.2. Khi tính toán độ bền, tính toán ổn định đê chắn sóng tường đứng cần được xem xét các tải trọng bao gồm: áp lực sóng, áp lực thuỷ tĩnh, lực đẩy nổi và trọng lượng bản thân của đê chắn sóng. Phương pháp tính toán áp lực sóng lên đê chắn sóng tường đứng tuân theo các chỉ dẫn của Điều 3.1. Tải trọng do sóng đứng lên công trình có mặt ngoài thẳng đứng, TCVN 8421:2010.

10.3.3. Khi cần thiết, ngoài các tải trọng trên cần phải xét thêm các ngoại lực như: áp lực gió, lực động đất, lực va của các vật trôi nổi, và áp lực đất.

10.3.4. Khi có yêu cầu đặt nhà đèn ở đầu đê chắn sóng tường đứng, cần xem xét đến tải trọng gió và tải trọng động đất tác dụng lên nhà đèn.

10.4. Tính toán ổn định kết cấu đê tường đứng

10.4.1. Ổn định của kết cấu đê chắn sóng tường đứng cần tính toán kiểm tra gồm:

a. Kiểm tra khả năng chịu tải của lớp đệm và khả năng chịu tải của nền;

b. Kiểm tra ổn định trượt phẳng của thân công trình trên lớp đệm đá;

30

c. Kiểm tra thân công trình trượt cùng với lớp đệm đá;

d. Kiểm tra ổn định lật của đê

e. Kiểm tra ổn định trượt tổng thể của công trình;

f. Kiểm tra lún của công trình.

g. Ổn định của các khối phủ, viên đá gia cố chân đê, gia cố đáy,…

10.4.2. Tính toán ổn định kết cấu đê tường đứng thể hiện trong Phụ lục B.

10.5. Tính toán thiết kế thùng chìm

10.5.1. Tính toán thiết kế thùng chìm bê tông cốt thép tuân thủ theo các chỉ dẫn của "TCVN 4116-85, thiết kế kết cấu bê tông cốt thép công trình thủy công" và "TCVN 9346:2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển".

10.5.2. Trình tự tính toán thiết kế kết cấu thùng chìm bê tông cốt thép tham khảo Phụ lục C.

10.6. Thiết kế lớp bảo vệ chân đê tường đứng

10.6.1. Khối bê tông hình hộp như trên Hình 18. Chiều dày cần thiết của khối hình hộp bê tông bảo vệ chân đê tính theo công thức:

0,787

'f

s

t hd

H h

(21)

Trong đó, t - chiều dầy cần thiết của khối hình hộp bảo vệ chân đê (m); df - hệ số, lấy bằng 0,18 đối với thân đê và 0,21 đối với đầu đê; h - chiều sâu nước trước đê (m); h’ - chiều sâu nước tại đỉnh của chân đê;

1.0

0.90.7

0.90.6 0.5 0.8 0.5 0.6

3.0

2.5

1.2

0.81.0

0.80.7 0.5 1.6 0.5 0.7

4.0

2.5

Khối 3×2.5×1.0 Khối 4×2.5×1.2

0.60.4

0.6

0.8

0.8 0.9 0.8

2.5

1.5

1.4~

2.2

0.81.0

0.81.0 0.5 2.0 0.5 1.0

5.0

2.5

Khối 2.5×1.5×0.8 Khối 5×2.5×1.4 (2.2)

Hình 18. Một số kết cấu khối hình hộp bảo vệ chân đê điển hình

Biên độ áp dụng là h’/h = 0,4~ 1,0.

Đối với việc tính toán kích thước khối hình hộp bảo vệ chân đê, chiều dày cần thiết được xác định theo công thức (19) và các kích thước nêu trong Bảng 16.

31

Bảng 16: Chiều dày yêu cầu và kích thước của khối bảo vệ chân

Chiều dầy yêu cầu của khối bảo vệ chân t(m)

Kích thước L × B × T (m)

Khối lượng (Tấn/khối)

Khối có lỗ Khối không có lỗ

0,8 hoặc nhỏ hơn 2,×1,5×0,8 6,23 6,90

1,0 hoặc nhỏ hơn 3,0×2,5×1,0 15,64 17,25

1,2 hoặc nhỏ hơn 4,0×2,5×1,2 24,84 27,60

1,4 hoặc nhỏ hơn 5,0×2,5×1,4 37,03 40,25

1,6 hoặc nhỏ hơn 5,0×2,5×1,6 42,32 46,00

1,8 hoặc nhỏ hơn 5,0×2,5×1,8 47,61 51,75

2,0 hoặc nhỏ hơn 50×2,5×2,2 52,90 57,50

2,20 hoặc nhỏ hơn 50×2,5×2,2 58,19 63,25

10.6.2. Bản bê tông cốt thép có khe rỗng

Bản bê tông cốt thép có khe rỗng như trên Hình 19 bố trí cạnh ngắn theo chiều dọc của đê thì chiều dài và chiều rộng được tính toán như sau:

a0 = 1,25Hs (22)

b0 = 1,0Hs (23)

Trong đó, a0 là chiều dài của bản (m); b0 là chiều rộng của bản (m), Hs là chiều cao sóng thiết kế (m).

a 0

b0 h b1 b1

A - A

a 4

a 4a 3

a 3

a 2a 3

a 1

a 2a 3

a 1a 4

a 4a 3

a 3

A

A Hình 19. Cấu tạo bản bê tông cốt thép có khe rỗng

32

01

02

03

15 16

15 16

15 8

a ha

a ha

a ha

04

1 0

15 80,1

0,1

a ha

b b

(24)

Khi cần thiết phải điều chỉnh kích thước của bản bê tông cốt thép có khe rỗng, bảo đảm tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng không đổi, khi tăng hoặc giảm bề rộng 1,0m thì cần giảm hoặc tăng chiều dày 0,05m.

Khi độ dốc mái lớp đệm của đê từ m = 1,5 - 2,5, chiều dày của bản bê tông cốt thép có khe rỗng (h) được tính toán theo công thức:

0,27

0,61 0,130, 235

b

dHh H

m

(25)

Trong đó, h - chiều dài bản (m); b - trọng lượng riêng của bản (kN/m3); - trọng lượng riêng của nước (kN/m3); Hs - chiều cao sóng thiết kế (m); m - mái dốc của lớp đệm.

Áp lực sóng lớn nhất tác dụng lên bản là:

PM = 0,85Hs (26)

Trong đó, - trọng lượng riêng của nước (kN/m3); Hs - chiều cao sóng thiết kế (m); Khi chiều cao sóng lớn hơn 4m không nên sử dụng loại bản này.

10.6.3. Khi lớp bảo vệ chân đê tường đứng bằng đá hộc thì khối lượng viên tính toán đá phải thỏa mãn yêu cầu Điều 9.2.5.

11. Đê hỗn hợp

11.1. Mặt cắt ngang điển hình của đê chắn sóng hỗn hợp

11.1.1. Đê hỗn hợp đứng có dạng như Hình 20 thường ứng dụng trong vùng có độ sâu nước lớn.

11.1.2. Đê hỗn hợp ngang có dạng như Hình 21 thường ứng dụng trong vùng có độ sâu nước trung bình dưới 18m, có thể tận dụng phía trong làm bến neo đậu tàu.

Hình 20. Đê hỗn hợp đứng Hình 21. Đê hỗn hợp ngang

11.2. Xác định các kích thước cơ bản của đê chắn sóng hỗn hợp

11.2.1. Đối với đê hỗn hợp trên đứng dưới nghiêng, cao trình đỉnh đê lấy như cao trình đê tường đứng. 11.2.2. Chiều cao đê tường đứng và đê mái nghiêng được lựa chọn cần thoải mãn các điều kiện sau:

d > 0,75 d1 (27)

Khối phủ phá sóng

Đá hộc tuyển chọn/khối phủ Đá hộc

hỗn hợp

33

d1 > 1,80 H1/10 (28)

Trong đó, d và d1 lần lượt là độ sâu nước trước chân phần đê tường đứng và độ sâu nước trước chân phần đê mái nghiêng (m).

Khi d1 lớn hơn rất nhiều so với 1,8H1/10 thì cho phép lấy d < 0,75 d1.

11.2.3. Cao trình đỉnh phần đê mái nghiêng được lựa chọn căn cứ vào các yếu tố trong thiết kế, thi công và chi phí đầu tư xây dựng.

11.2.4. Cao trình đỉnh đê hỗn hợp ngoài nghiêng trong đứng có kết hợp làm bến neo đậu tàu được xác định tuân theo chỉ dẫn về xác định cao trình đỉnh bến cảng biển. Chiều rộng của phần mái nghiêng lấy không nhỏ hơn 5m và đảm bảo đủ để chứa tối thiểu 05 khối phủ chính.

11.2.5. Để có một mặt cắt ngang đê hợp lý, khuyến nghị thực hiện các thí nghiệm trên mô hình vật lý máng sóng hoặc bể sóng.

11.3. Tính toán kết cấu phần mái nghiêng của đê hỗn hợp

11.3.1. Công thức Hanzawa cho khối Tetrapods trong đê hỗn hợp ngang như sau.

33,132,2

2,0

5,0

z

od

n

SS N

N

D

HN (29)

Trong đó, Nod là số khối bị dịch chuyển khối lớp gia cố với dải bề rộng bằng Dn và Nz là số sóng (được xác định dựa trên Hình 22).

11.3.2. Đối với phần kết cấu đê mái nghiêng sử dụng các loại khối phủ khác, trọng lượng khối phủ được xác định như Điều 9.4.

11.3.3. Khối lượng các khối phủ của phần đê mái nghiêng ngoài căn cứ vào quy định trên, được lựa chọn không nhỏ hơn 10 tấn.

Hình 22. Kích thước khối Tetrapode trong đê hỗn hợp

11.4. Tính toán kết cấu tường đứng của đê hỗn hợp

11.4.1. Kết cấu phần đê tường đứng của đê hỗn hợp được tính toán như kết cấu đê tường đứng, tuân thủ các chỉ dẫn ở Điều 10.

34

11.4.2. Đối với đê hỗn hợp có kết cấu thùng chìm kết hợp bến neo đậu tàu, ngoài tuân theo quy định ở Điều 10 còn tuân thủ các quy định về thiết kế kết cấu công trình bến cảng thùng chìm.

12. Các loại đê chắn sóng khác

12.1. Đê chắn sóng dạng cọc

12.1.1. Các dạng đê chắn sóng dạng bản nghiêng trên nền cọc như Hình 23.

Hình 23. Đê chắn sóng dạng bản nghiêng trên nền cọc

12.1.2. Xác định mặt cắt ngang cơ bản đê chắn sóng dạng cọc

a. Dạng kết cấu của đê chắn sóng dạng cọc được xác định dựa vào chế độ sóng trong khu vực, hệ số phản xạ mục tiêu, hệ số truyền sóng mục tiêu và khả năng xây dựng.

b. Các thông số gồm: cao trình đỉnh đê, độ sâu mép dưới của tường ngăn và kích cỡ của các rãnh trên tường ngăn, khoảng cách giữa các tường ngăn nên xác định mặt cắt ngang dựa trên các thí nghiệm.

c. Độ sâu của mép dưới của tường ngăn có thể xác định được từ Hình 24 khi hệ số truyền sóng được xác định, và cao độ đỉnh của tường ngăn có thể được xác định từ Hình 25. Tuy nhiên, cao độ đỉnh của tường ngăn ở Hình 24 cần được hiệu chỉnh sao cho R/H = 1,25 tại d/h = 1,0. Với d là độ sâu của mép dưới của tường ngăn, h là độ sâu nước, L là chiều dài của sóng, R là cao độ đỉnh của tường ngăn, và H là chiều cao của sóng.

Hình 24. Mối quan hệ giữa d/h và hệ số

truyền sóng của tường ngăn đơn Hình 25. Đường cong được tính toán của

cao độ đỉnh tường ngăn đơn

e. Đê bản nghiêng trên nền cọc

35

d. Mối quan hệ với hệ số phản xạ sóng của các sóng lên tường ngăn đơn được thể hiện trên Hình 26.

e. Đê chắn sóng dạng cọc ống thép thì mối quan hệ giữa tỷ lệ khoảng cách của cọc/đường kính của cọc b/D và hệ số truyền sóng T như trong Hình 27. Mô men do lực sóng giảm đi khi khoảng cách giữa các cọc được tăng lên, nhưng tác động của việc này đạt tới giới hạn ở khoảng b/D =0,1.

Hình 26. Mối quan hệ giữa d/h và hệ số

phản xạ sóng của tường ngăn đơn Hình 27. Mối quan hệ giữa tỷ lệ khoảng cách của

cọc/đường kính của cọc và hệ số truyền sóng

12.2. Đê chắn sóng dạng bán nguyệt

12.2.1. Các dạng đê chắn sóng dạng bán nguyệt bao gồm:

a. Đê bán nguyệt dạng vòm kín nối với bản đáy bằng bê tông cốt thép Hình 28a. Để tăng chiều cao đê đỉnh vòm kín có bố trí thêm tường đỉnh (Hình 28b) hoặc kéo dài phần chân dạng thùng chìm (Hình 28c).

a) Kết cấu đê bán nguyệt vòm kín

b) Kết cấu đê bán nguyệt kết hợp với tường đỉnh c) Kết cấu đê bán nguyệt vòm kín dạng thùng chìm

Hình 28. Các dạng kết cấu đê bán nguyệt vòm kín

b) Đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng phía biển, bề mặt của vòm bán nguyệt chỉ bố trí các lỗ tiêu sóng ở

h/L=0,235 h/L=0,097

36

phía biển để hướng trực tiếp sóng tác động lên kết cấu đê. Các lỗ tiêu sóng nhằm giảm áp lực sóng tác dụng lên đê (Hình 29 và 30).

Hình 29. Kết cấu đê bán nguyệt với lỗ tiêu sóng hình tròn

Hình 30. Kết cấu đê bán nguyệt với lỗ tiêu sóng khe chữ nhật

c) Đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng trên toàn vòm cong, trên bề mặt của vòm bán nguyệt bố trí các lỗ tiêu sóng giảm áp lực sóng tác dụng lên đê (Hình 31).

d) Đê bán nguyệt kết cấu dạng có lỗ tiêu sóng trên toàn vòm cong và lỗ giảm áp lực đẩy nổi, trên bề mặt của vòm bán nguyệt bố trí các lỗ tiêu sóng giảm áp lực sóng tác dụng lên đê (Hình 32 và 33).

Hình 31. Các dạng kết cấu đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng trên toàn vòm cong

Hình 32. Các dạng kết cấu đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng trên toàn vòm cong và lỗ giảm áp lực đẩy nổi ở đáy

37

Hình 33. Các dạng kết cấu đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng phía biển và lỗ giảm áp lực đẩy nổi

e) Đê bán nguyệt kết cấu dạng thùng chìm: thùng dạng bán nguyệt kín có bố trí lỗ hở để cho vật liệu rời như cát thô, đá dăm hoặc sỏi sạn vào trong lòng để tăng cường sức chịu tải dưới tác dụng của sóng (Hình 34).

Hình 34. Kết cấu đê bán nguyệt dạng thùng chìm trọng lực 12.2.2. Tính toán áp lực sóng tác dụng lên đê bán nguyệt tham khảo trong Phụ lục E 12.2.3. Tính toán ổn định đê chắn sóng bán nguyệt tương tự đê tường đứng, tham khảo Phụ lục B.

12.2.4. Mô hình tính toán kết cấu đê bán nguyệt là kết cấu cứng nằm trên nền đệm đá chịu tác dụng của tải trọng sóng và tải trọng bản thân. Ngoài ra, cần kiểm tra các điều kiện thi công như cẩu lắp, vận chuyển,...

12.3. Đê chắn sóng dạng cọc ván (cọc cừ)

12.3.1. Đê chắn sóng dạng cọc ván có thể được cấu tạo thành dạng vòng vây (cừ ô vây) như Hình 35.

a. b.

c. Hình 35. Các dạng đê chắn sóng dạng vòng vây cọc ván (cừ ô vây)

Các thông số trên hình 35 như sau: B = S/L là bề rộng tương đương của tường (m); L là chiều dài có hiệu một đoạn của tường vây (m) và S là diện tích một đoạn của tường cừ vây (m2).

38

12.3.2. Đê chắn sóng dạng cọc ván có thể được cấu tạo thành dạng 2 hàng cọc ván song song (cừ kép) như Hình 36.

Hình 36. Cấu tạo đê chắn sóng dạng cừ kép

12.4. Đê chắn sóng đỉnh thấp

12.4.1. Đê chắn sóng đỉnh thấp là đê có cao độ đỉnh thấp nhưng không ngập được thiết kế cho phép sóng tràn qua đỉnh đê trong một số điều kiện nhất định. Cao trình đỉnh đê được tính toán theo tiêu chuẩn sóng tràn, các bước tính toán tham khảo các chỉ dẫn của TCVN 11820-2:2017; TCVN9901:2014 và EuroTop 2016.

12.4.2. Thiết kế lớp phủ đê chắn sóng đỉnh thấp cần lưu ý như sau:

a. Trên mặt phía biển của đê đỉnh thấp các lực sóng rút nhỏ hơn so với trong kết cấu có đỉnh cao, trong khi lực sóng rút ở mặt khuất lại lớn hơn.

b. Lớp phủ trên đỉnh chịu các lực lớn, nhưng không có đặc tính đan cài nhau giống như trên mái dốc do sự khác nhau trong các lực trọng trường.

c. Một kết cấu đê chắn sóng đỉnh thấp yêu cầu lớp phủ đỉnh và lớp phủ mái trong lớn hơn so với một đê mái nghiêng có chiều cao đỉnh truyền thống.

d. Nếu dùng lõi có tính thấm thì độ ổn định lớp phủ mặt phía sau dường như sẽ giảm đôi chút.

e. Lớp phủ nên kéo dài trên khắp đỉnh và mặt sau xuống bên dưới mực nước tĩnh khoảng một chiều cao sóng.

f. Nên tiến hành các thí nghiệm mô hình vật lý để định kích cỡ lớp phủ được dùng trong thiết bước kế kỹ thuật.

12.4.3. Tính toán khối lượng khối phủ đê đỉnh thấp dạng mái nghiêng được thực hiện theo các phương pháp dưới đây:

a. Tính toán theo công thức Powell và Allsop (1985) cho đê đỉnh thấp có 2 lớp khối phủ như sau:

1/3

50

exp p sod

a n

bs HNa

N D

hoặc

1/3

50

1ln odps

n a

NsH

D b a N

(30)

Thanh neo

Gia cố đáy

Cọc ván thép

Đá/cuội sỏi/ cát lấp

L

39

Trong đó:

a và b - Các hệ số kinh nghiệm lấy theo Bảng 17.

Na – Tổng số khối phủ

RC – Chiều cao lưu không trên mực nước cao thiết kế (m).

Các thông số khác như đã nêu trên Bảng 17: Giá trị các hệ số kinh nghiệm a và b

RC/h a 10-4 b 10-4 Hs/Lp 0,29 0,07 1,66

< 0,3 0,39 0,18 1,58 0,57 0,09 1,92 0,38 0,59 1,07

b. Tính toán theo công thức Van de Meer (1991) tương tự như công thức (8) và (9) của Điều 9.4.4.2. trong đó thay Dn50 bằng fiDn50 với giá trị fi tính theo công thức sau:

1

1, 25 4,82

opci

s

sRf

H

(31)

Trong đó, sop = Hs/Lop, Lop là chiều dài sóng nước sâu (m).

Phạm vi áp dụng công thức (44) như sau:

0 0,0522

opc

s

sR

H

40

Phụ lục A

Tính toán các yếu tố sóng do gió

(Tham khảo)

A.1. Các số liệu đầu vào dùng để tính toán sóng

A.1.1. Các số liệu về gió dùng để tính toán sóng

A.1.1.1. Tốc độ gió

Tốc độ gió tính toán w10, m/s, là tốc độ gió lấy trung bình trong 10 min tự ghi của máy đo gió ở độ cao

10 m trên mặt nước:

w10 = kl.kđ.k10.wt (A.1)

trong đó:

wt là tốc độ gió thực đo, lấy trung bình trong 10 min tương ứng với tần suất thiết kế;

k10 là hệ số chuyển đổi sang vận tốc gió ở độ cao 10 m trên mặt nước biển, xác định theo

bảng A.1:

Bảng A.1 - Hệ số chuyển đổi k10

Khoảng cách giữa máy đo gió và mặt nước, m

5 6 7 8 9 10 11 12

K10 1,14 1,11 1,07 1,04 1,02 1,00 0,98 0,97

Khoảng cách giữa máy đo gió và mặt nước, m

13 14 15 16 17 18 19 20

K10 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,90 0,89

kl là hệ số tính lại tốc độ gió đo được bằng máy đo gió:

kl = 0,675 + tw

5,4 (A.2)

kl 1,0

kđ là hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước, kđ lấy như sau :

+ Khi đo trên bãi cát bằng phẳng : kđ = 1,0

+ Khi đo trên các loại địa hình A, B, C, trị số kđ lấy theo bảng A.2:

41

Bảng A.2 - Hệ số Kđ theo địa hình

Tốc độ gió wt

m/s

Giá trị của kđ ở các loại địa hình

A B C

10 1,10 1,30 1,47

15 1,10 1,28 1,44

20 1,09 1,26 1,42

25 1,09 1,25 1,39

30 1,09 1,24 1,38

35 1,09 1,22 1,36

40 1,08 1,21 1,34

CHÚ THÍCH:

1) Dạng địa hình A là dạng địa hình trống trải (bờ biển, bờ hồ trống trải, đồng cỏ, đồng cỏ có rừng thưa hay rừng non);

2) Dạng địa hình B là vùng thành phố, kể cả ngoại ô, các vùng rừng rậm và các địa hình tương ứng có các vật chướng ngại

phân bố đều khắp, với chiều cao chướng ngại vật cao hơn 10 m so với mặt đất;

3) Dạng địa hình C là khu vực trong thành phố với các nhà cao hơn 25 m.

A.1.1.2. Đà gió

Đà gió xác định theo thực tế ở địa điểm dự báo, ký hiệu là D, đơn vị là km. Cách xác định đà gió như

sau:

a) Đối với các vùng nước hẹp (vịnh, có nhiều đảo chắn gió ở phía ngoài v.v…), đà gió D xác định theo

phương pháp đồ giải "đà gió tương đương” De, xem hình A.1:

Hình A.1 - Xác định đà gió tương đương De

42

- Từ vị trí dự báo vẽ một đường thẳng theo hướng gió chính (tia xạ chính), đường này có i = 0, = 00;

- Trong phạm vi 450 của hai phía tia xạ chính, cứ 7,50 vẽ một tia xạ, góc của các tia xạ thứ i là i:

I = 7,5.i. Khoảng cách đến trên gió là ri. Đà gió tương đương De là trị số trung bình hình chiếu của các

trị số ri lên tia xạ chính:

De =

n

i

n

iir

1

1

2

cos

cos

(A.3)

b) Đối với vùng không có yếu tố địa hình hạn chế, giá trị trung bình của đà gió D, m, được xác định

theo công thức (A.4):

D = 5 x 1011xw

(A.4)

trong đó:

w là tốc độ gió tính toán cho trước (tương ứng với tần suất thiết kế), m/s;

là hệ số nhớt động học của không khí: = 10-5 m2/s;

c) Giá trị lớn nhất của đà gió, ký hiệu là Dmax, được xác định theo bảng A.3:

Bảng A.3 - Giá trị lớn nhất của đà gió

Tốc độ gió tính toán, w, m/s 20 25 30 40 50

Đà gió lớn nhất, Dmax , km 1 600 1 200 600 200 100

d) Tốc độ gió tính toán khi đà gió nhỏ hơn 100 km được xác định theo số liệu quan trắc thực tế đối với

tốc độ gió cực đại hàng năm, không xét đến độ dài thời gian có gió;

e) Khi đà gió lớn hơn 100 km, tốc độ gió tính toán phải xác định có xét đến sự phân bố tốc độ gió theo

không gian.

A.1.2. Các yếu tố sóng

Phần sóng trên mặt nước tĩnh gọi là ngọn sóng, điểm cao nhất của ngọn sóng là đỉnh sóng. Phần sóng

dưới mặt nước tĩnh gọi là bụng sóng, chỗ thấp nhất của bụng sóng gọi là chân sóng. Khoảng cách

thẳng đứng giữa đỉnh sóng và chân sóng gọi là chiều cao sóng HS. Khoảng cách nằm ngang giữa hai

đỉnh sóng hoặc hai chân sóng kề nhau gọi là chiều dài sóng LS. Tỷ số giữa chiều cao sóng và chiều dài

sóng HS/LS gọi là độ dốc sóng. Đường nằm ngang chia đôi chiều cao sóng gọi là đường trung bình

sóng, xem hình A.2. Đường trung bình sóng có vị trí cao hơn đường mặt nước tĩnh, độ cao chênh lệch

gọi là độ dướn, ký hiệu là . Thời gian để thực hiện một lần nhô lên, thụt xuống của sóng gọi là chu kỳ

sóng TS. Trong quá trình nổi sóng, loại sóng có các yếu tố di chuyển về phía trước gọi là sóng tiến. Tốc

độ mà ngọn sóng di chuyển theo phương ngang gọi là tốc độ sóng C. Độ cao sóng HS, chiều dài sóng

LS, độ dốc sóng, tốc độ sóng C và chu kỳ sóng TS đều là những đại lượng chủ yếu xác định hình thái

43

sóng, gọi chung là các yếu tố sóng.

Ls

Hs

H

CHÚ DẪN: 1. Ngọn sóng; 2. Bụng sóng; 3. Đỉnh sóng; 4. Chân sóng; 5. Mặt nước tĩnh; 6. Đường trung bình sóng.

Hình A.2 - Sơ đồ xác định các yếu tố sóng

A.1.3. Các đặc trưng thống kê của sóng

A.1.3.1. Sóng là một quá trình ngẫu nhiên nên các yếu tố sóng có thể tuân theo một quy luật

thống kê nhất định. Để dự báo sóng, cần xác định các đặc trưng thống kê sau đây của sóng:

a) Giá trị trung bình chiều cao của một bộ phận sóng lớn nào đó trong liệt sóng đo đạc:

- Chiều cao sóng trung bình, ký hiệu Hspj hoặc H s cộng chiều cao tất cả các sóng liên tục đo

được chia cho tổng số con sóng N:

Hspj = )...(1

321 SNSSS HHHHN

(A.5)

Hspj =

N

isiH

N 1

1

- Chiều cao trung bình của 1/3 con sóng lớn, ký hiệu Hs1/3 (còn gọi là sóng có ý nghĩa): sắp

xếp chiều cao N con sóng đo được theo thứ tự từ lớn đến bé, trích ra N/3 con sóng từ trên

xuống, tính trị số trung bình của chiều cao số sóng đó:

Hs1/3 =

3

1

3N

isiH

N (A.6)

- Chiều cao trung bình của 1/10 sóng lớn Hs1/10: sắp xếp chiều cao của tất cả N con sóng đo được

theo thứ tự từ lớn đến bé, lấy ra N/10 trị số đầu tiên và tính trung bình của chúng:

Hs1/10 =

10

1

10N

isiH

N (A.7)

b) Giá trị chiều cao sóng tần suất luỹ tích Hsp%:

- Chiều cao sóng có tần suất 1 % (Hs1%): 1 % số con sóng thống kê có chiều cao bằng hoặc

d

44

lớn hơn trị số đó;

- Chiều cao sóng có tần suất 5 % (Hs5%): 5 % số con sóng thống kê có chiều cao bằng hoặc

lớn hơn trị số đó.

CHÚ THÍCH: Hsp% chỉ có ý nghĩa về sự phân bố của liệt sóng trong một quá trình sóng do gió, không có ý nghĩa về hoàn kỳ

của chiều sóng (chu kỳ số năm lặp lại).

A.1.3.2. Quan hệ giữa HSP% và sH tính theo các công thức sau:

a) Trong vùng nước sâu: s%1s H42,2H

s%5s H95,1H

s%13s H61,1H (A.8)

%13ss3/1s HH60,1H

s10/1s H03,2H

b) Trong vùng nước nông: s%1s H30,2H

s%10s H64,1H

s3/1s H53,1H (A.9)

s10/1s H93,1H

c) Hoặc xác định theo quan hệ giữa Hsp, sH và h (h là độ sâu mực nước tại điểm tính toán) được nêu

trong bảng A.4.

Bảng A.4 - Trị số s

sp

H

H trong mối tương quan giữa

h

H s với tần suất xuất hiện P

h

H s Tần suất xuất hiện P, %

0,1 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 10,0 13,0 20,0 50,0

0,0 2,97 2,42 2,23 2,11 2,02 1,95 1,71 1,61 1,43 0,94

0,1 2,70 2,26 2,09 2,00 1,92 1,86 1,65 1,56 1,41 0,96

0,2 2,46 2,09 1,96 1,88 1,81 1,76 1,59 1,51 1,37 0,98

0,3 2,23 1,93 1,82 1,76 1,70 1,66 1,52 1,45 1,34 1,00

0,4 2,01 1,78 1,69 1,64 1,60 1,56 1,44 1,39 1,30 1,01

0,5 2,80 1,63 1,56 1,52 1,49 1,46 1,37 1,33 1,25 1,01

A.1.3.3. Chiều cao sóng tính toán không lớn hơn 78 % chiều cao h vì ở giới hạn đó sóng sẽ đổ. Trong

giai đoạn thiết kế sơ bộ có thể lấy Hs1/3 = 0,6 h. Chu kỳ sóng không đều có thể biểu thị bằng chu kỳ trung

bình của sóng sT .

45

A.1.3.4. Chiều dài sóng được tính toán theo công thức A.10 hoặc tra bảng A.5.

Ls = s

s

L

hth

Tg

2

2

2

(A.10)

trong đó:

Ls là chiều dài sóng, m;

g là gia tốc trọng trường, m/s2;

sT là chu kỳ trung bình của sóng, s;

h là là độ sâu mực nước tại điểm tính toán, m.

A.2. Tính toán các yếu tố sóng do gió theo phương pháp Bretshneider

A.2.1. Phương pháp Bretshneider dựa trên giả thiết là sóng sinh ra do gió trong khu vực trong điều

kiện bão thiết kế, phù hợp khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp trên hướng gió thổi. Các yếu tố sóng tính

theo phương pháp này áp dụng các công thức (A.11) và (A.12):

750,0

2

42,0

2750,0

22

530,0tanh

0125,0tanh530,0tanh283,0

w

gh

w

gD

w

gh

w

gHS (A.11)

375,0

2

25,0

2375,0

2

833,0tanh

077,0

tanh83,0tanh2,1.2

w

gh

w

gD

w

gh

w

gTp (A.12)

Trong đó: g là gia tốc trọng trường, m/s2;

Hs là chiều cao sóng tính toán, m;

Tp là chu kỳ đỉnh sóng tính toán, s;

D là đà gió thiết kế, m;

h là độ sâu nước trung bình của khu vực, m;

w là vận tốc gió thiết kế, m/s.

A.2.2. Sóng được xác định trong điều kiện gió thổi qua khu vực với vận tốc không đổi trong một

khoảng thời gian đủ dài (từ mười lăm phút trở lên) để sóng có thể đạt được mức phát triển lớn nhất,

thích hợp với việc sử dụng tài liệu thống kê gió trung bình hàng giờ của các trạm khí tượng. Trong tính

toán sơ bộ, có thể tham khảo các bảng tính sẵn từ bảng A.6 đến bảng A.17 được lập cho một số

khoảng vận tốc và đà gió ngắn. Chiều cao sóng tính toán trong các bảng này là chiều cao sóng có ý

nghĩa (HS1/3).

46

Bảng A.5 - Chiều dài sóng Ls (m) ứng với chu kỳ sóng và độ sâu nước tại điểm tính toán

Độ sâu, h

(m)

Chu kỳ sóng, Ts, (giây)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20

1,0 5,21 6,68 11,9 15,2 18,4 21,6 24,7 27,9 31,1 - - - - - 2,0 6,04 11,3 16,2 20,9 25,5 30,1 34,6 39,1 43,6 - - - - - 3,0 6,21 12,6 18,9 24,9 30,7 36,4 42,0 47,5 53,1 - - - - - 4,0 6,23 13,3 20,8 27,9 34,7 41,4 47,9 54,4 60,9 - - - - - 5,0 - 13,7 22,1 30,3 38,7 45,6 53,0 60,3 67,6 82,0 96,3 110,0 124,0 138,06,0 - 13,9 23,1 32,1 40,8 49,2 57,4 65,5 73,6 89,4 105,0 102,0 136,0 151,07,0 - 13,9 23,7 33,6 43,2 52,4 61,3 70,2 78,9 96,0 113,0 130,0 146,0 163,08,0 - 14,0 24,1 34,8 45,2 55,1 64,8 74,2 83,7 102,0 120,0 138,0 156,0 174,09,0 - 14,0 24,4 35,8 46,9 57,6 68,0 78,2 88,4 108,0 127,0 146,0 166,0 185,010,0 - 14,0 24,6 36,5 48,3 59,8 70,8 81,7 92,3 113,0 133,0 154,0 174,0 194,012,0 - 14,0 24,8 37,6 50,7 63,4 75,8 87,8 99,7 112,0 145,0 168,0 190,0 212,014,0 - - 24,9 38,2 52,4 66,3 79,9 93,1 106,0 131,0 156,0 180,0 204,0 228,016,0 - - 24,9 38,5 53,6 68,6 88,4 97,7 111,0 139,0 165,0 191,0 217,0 243,018,0 - - 24,9 38,7 54,4 70,5 86,3 101,0 116,0 146,0 174,0 202,0 230,0 257,020,0 - - - 38,8 55,0 72,9 88,7 105,0 121,0 152,0 182,0 212,0 241,0 270,022,0 - - - 38,9 54,4 73,0 90,8 108,0 125,0 158,0 190,0 221,0 252,0 282,024,0 - - - 38,9 55,6 73,9 92,5 110,0 128,0 163,0 197,0 229,0 262,0 294,026,0 - - - 39,0 55,8 78,5 93,5 113,0 131,0 168,0 203,0 238,0 271,0 305,028,0 - - - 39,0 55,9 75,0 95,0 115,0 134,0 172,0 209,0 245,0 280,0 315,030,0 - - - 39,0 56,0 75,4 96,0 116,0 137,0 176,0 215,0 252,0 289,0 525,032,0 - - - - 56,0 75,7 96,7 118,0 139,0 180,0 220,0 259,0 297,0 335,034,0 - - - - 56,1 75,9 97,4 119,0 141,0 184,0 225,0 266,0 305,0 344,036,0 - - - - 56,1 76,0 97,9 120,0 143,0 187,0 230,0 272,0 312,0 353,038,0 - - - - 56,1 76,1 98,3 121,0 144,0 190,0 235,0 278,0 320,0 361,040,0 - - - - 56,1 76,2 98,6 122,0 146,0 193,0 239,0 238,0 326,0 369,042,0 - - - - 56,1 76,3 98,9 123,0 147,0 196,0 243,0 288,0 233,0 377,044,0 - - - - 56,1 76,3 99,1 123,0 148,0 198,0 240,0 293,0 339,0 384,046,0 - - - - 56,1 76,3 99,2 124,0 149,0 200,0 250,0 298,0 345,0 391,048,0 - - - - - 76,4 99,4 124,0 150,0 202,0 253,0 903,0 351,0 398,050,0 - - - - - 76,4 99,5 124,0 151,0 204,0 256,0 307,0 357,0 405,055,0 - - - - - 76,4 99,7 125,0 152,0 208,0 264,0 317,0 370,0 421,060,0 - - - - - 76,4 99,7 125,0 158,0 212,0 270,0 327,0 382,0 436,065,0 - - - - - 76,4 99,8 126,0 154,0 214,0 275,0 335,0 393,0 449,070,0 - - - - - - 99,8 126,0 155,0 216,0 280,0 342,0 402,0 462,0

>70,0 6,24 24,0 24,9 39,0 56,1 76,4 99,8 126 156 224 305 399 505 623

47

Bảng A.6 - Chiều cao sóng tính toán với đà gió D 5 km Đơn vị: (m)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 0,50 0,75 1,05 1,35

5 h 10 0,50 0,75 1,00 1,30

h 5 0,50 0,70 0,90 1,10

Bảng A.7 - Chu kỳ đỉnh sóng, Tp, với đà gió D 5 km Đơn vị tính bằng giây (s)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 2,5 3,0 3,6 4,5

5 h 10 2,5 3,0 3,6 4,2

h 5 2,5 3,0 3,5 4,0

Bảng A.8 - Chiều cao sóng tính toán với đà gió: 5 km D 10 km Đơn vị: (m)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 0,60 1,00 1,35 1,70

5 h 10 0,60 0,95 1,30 1,60

h 5 0,55 0,80 1,10 1,25

Bảng A.9 - Chu kỳ đỉnh sóng, Tp, với đà gió 5 km D 10 km Đơn vị: (s)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 3,0 3,7 4,2 4,7

5 h 10 2,9 3,6 4,1 4,5

h 5 2,8 3,4 3,8 4,2

48

Bảng A.10 - Chiều cao sóng tính toán với đà gió: 10 km D 15 km Đơn vị: (m)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 0,75 1,15 1,55 1,95

5 h 10 0,70 1,10 1,45 1,75

h 5 0,60 0,90 1,15 1,30

Bảng A.11 - Chu kỳ đỉnh sóng, Tp, với đà gió 10 km D 15 km Đơn vị tính bằng giây (s)

Độ sâu trung bình, h m

Vận tốc gió trung bình, w, m/s

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 3,2 4,0 4,6 5,1

5 h 10 3,2 3,9 4,4 4,9

h 5 3,0 3,6 4,1 4,5

Bảng A.12 - Chiều cao sóng tính toán với đà gió: 15 km D 20 km Đơn vị: (m)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 0,85 1,25 1,70 2,10

5 h 10 0,80 1,20 1,55 1,90

h 5 0,70 0,95 1,15 1,35

Bảng A.13 - Chu kỳ đỉnh sóng, Tp, với đà gió 15 km D 20 km Đơn vị: (s)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 3,5 4,2 4,8 5,3

5 h 10 3,3 4,1 4,6 5,1

h 5 3,1 3,7 4,2 4,6

49

Bảng A.14 - Chiều cao sóng tính toán với đà gió: 20 km D 25 km Đơn vị: (m)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 0,90 1,35 1,80 2,25

5 h 10 0,85 1,25 1,65 1,95

h 5 0,70 1,00 1,20 1,40

Bảng A.15 - Chu kỳ đỉnh sóng, Tp, với đà gió 20 km D 25 km Đơn vị tính bằng giây (s)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 3,6 4,5 5,0 5,6

5 h 10 3,5 4,2 4,8 5,3

h 5 3,2 4,0 4,5 4,8

Bảng A.16 - Chiều cao sóng tính toán với đà gió: 25 km D 30 km Đơn vị: (m)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 0,95 1,45 1,90 2,35

5 h 10 0,90 1,30 1,70 2,05

h 5 0,75 1,00 1,20 1,40

Bảng A.17 - Chu kỳ đỉnh sóng, Tp, với đà gió 25 km D 30 km Đơn vị: (s)

Độ sâu trung bình, h (m)

Vận tốc gió trung bình, w, (m/s)

w 10 10 w 15 15 w 20 20 w 25

10 h 15 3,7 4,5 5,2 5,7

5 h 10 3,6 4,3 4,9 5,5

h 5 3,3 4,0 4,5 4,9

50

PHỤ LỤC B

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐÊ CHẮN SÓNG

(Tham khảo)

B.1. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐÊ MÁI NGHIÊNG B.1.1. Tính toán trượt cung tròn theo phương pháp Thụy Điển

Tính toán ổn định mái đê theo phương pháp tổng ứng lực và phương pháp ứng lực hữu hiệu. Sơ đồ tính toán xem Hình B.1.

Hình B.1. Sơ đồ tính toán theo phương pháp trượt cung tròn

B.1.1.1. Phương pháp tổng ứng lực

- Trong thời kỳ thi công, hệ số an toàn được tính toán như sau:

sec cos tg

sinu uC b W

KW

(B-1)

- Trong thời kỳ mực nước hạ thấp, hệ số an toàn được tính toán như sau:

sec cos sec tg

sincu i cuC b S U b

KW

(B-2)

Trong đó: bw21 ZWWW (B-3)

B.1.1.2. Phương pháp ứng lực hữu hiệu trong thời kỳ thấm ổn định

' '1 2

1 2

sec cos sec tg

sin

wC b W W U Z bK

W W

(B-4)

Trong đó:

b - Chiều rộng của dải tính toán trong khối trượt;

W - Trọng lực của dải đất trượt: W = W1 + W2 + wZ;

W1 - Trọng lực của dải ở phần trên mực nước;

51

W2 - Trọng lực của dải ở phần dưới mực nước;

Z - Khoảng cách từ mực nước đến trung điểm mặt đáy dải tính toán;

u - Áp lực khe rỗng trong thân đê hoặc nền đê trong thời kỳ thấm ổn định;

u1 - Áp lực khe rỗng của thân đê trước khi mực nước hạ xuống;

- Góc kẹp giữa tuyến trọng lực của dải với bán kính đi qua trung điểm mặt đáy dải đó (độ);

w - Trọng lượng riêng của nước;

Cu , u , Ccu , C’ , ’ : Các chỉ tiêu cường độ chống cắt của đất, xác định theo bảng B.1.

Bảng B1. Phương pháp xác định chỉ tiêu Cu , u, C’, ’, C’

Trường hợp làm việc của đê

Phương pháp tính toán

Máy sử dụng

Phương pháp thí nghiệm Chỉ tiêu cường độ

Thời kỳ thi công Tổng ứng lực Cắt thẳng Cắt nhanh

Cu , u Cắt 3 trục Cắt không thoát nước

Thời kỳ thấm ổn định

Ứng lực hữu hiệu

Cắt thẳng Cắt chậm C’, ’

Cắt 3 trục Cắt thoát nước cố kết

Thời kỳ mức nước hạ thấp Tổng ứng lực

Cắt thẳng Cắt nhanh cố kết Cu , u

Cắt 3 trục Cắt không thoát nước cố kết

B.1.2. Tính toán ổn định mái đê theo phương pháp trượt cung tròn cải tiến Hệ số ổn định của mái đê được tính toán theo các công thức sau:

n

a

P SK

P

(B-5)

tgS W CL (B-6)

Trong đó: W - Trọng lượng hữu hiệu của khối đất B’BCC’ (Hình B-2); C, - Lực dính và góc ma sát trong (độ) của tầng đất mềm yếu; Pa - Lực gây trượt; Pn - Lực chống trượt.

Hình B.2. Sơ đồ tính toán theo phương pháp trượt cung tròn cải tiến

52

B.2. Tính toán ổn định công trình dạng thành đứng có kết cấu trọng lực

B.2.1. Ổn định chống lật Tính ổn định chống lật theo đáy khối thành đứng và theo các khe nằm ngang, khe răng (như khe abcd trong hình B-3) được xác định như sau:

0CL

GLM

(B-7)

Trong đó: K0 - Hệ số an toàn chống lật, không nhỏ hơn trị số trong Bảng 4; MCL – Mô men chống lật đối với mép sau của mặt tính toán (khi đỉnh sóng chạm

thành) hoặc mép trước của mặt tính toán (khi chân sóng chạm thành); MGL – Mô men gây lật đối với mép sau hoặc mép trước của mặt tính toán, trong đó

bao gồm cả momen do lực đẩy nổi của sóng gây ra.

Hình B-3. Sơ đồ tính toán lật qua khe của khối xếp

Ghi chú: 1) Trường hợp đỉnh sóng chạm tường, áp lực đẩy nổi của sóng trong khe khối xếp phần dưới nước của đê có phân bố hình tam giác theo chiều rộng B của đê. Áp lực cực đại của nó là áp lực bên của sóng ở cùng một cao trình. Áp lực bên của sóng trên khe bc trong hình B-3, đối với điểm b và điểm c phân biệt sử dụng áp lực đẩy nổi tại cùng một thời điểm tương ứng.

2) Giữa 2 điểm b và c, áp lực phân bố là đường thẳng.

Áp lực đẩy nổi của sóng tác dụng lên mặt dưới của khối phủ đỉnh (toàn khối hoặc lắp ghép) chỉ phân bố trên một chiều rộng hữu hạn B’:

max

max

- o

(B-8)

53

Trong đó, Zmax là độ cao đỉnh sóng trên mặt nước tĩnh (m) và Zo là độ cao của mặt đáy tấm phủ đỉnh so với mặt nước tĩnh (m).

Áp lực đẩy nổi của sóng phân bố hình tam giác dựa theo B’, trị số cực đại bằng áp lực bên của sóng ở cùng độ cao.

Áp lực đẩy nổi của sóng trong khe khối xếp ở phần dưới nước khi chịu tác dụng của chân sóng được tính toán theo nguyên tắc giống như trường hợp chịu tác dụng của đỉnh sóng.

B.2.2. Tính ổn định chống trượt theo đáy lớp đệm đá

a) Đối với lớp đệm đá nằm trên nền đất:

Ổn định chống trượt theo mặt ABD (Hình B-4a) được tính như sau:

1

CT

G g fK

P

(B-9)

Trong đó: G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt đáy bệ, bao gồm cả lực đẩy nổi của sóng;

g1 - Trọng lượng dưới nước của khối bệ ABCD;

P - Hợp lực theo phương ngang phía trên mặt đáy tường;

f - Hệ số ma sát giữa lớp đệm đá hộc và đất nền (Bảng B.2).

a) Lớp đệm nằm trên nền đất b) Lớp đệm nằm trong nền đất

Hình B-4. Sơ đồ tính trượt bệ đá

Ghi chú: Khi bệ có chiều rộng lớn, cần xét đến khả năng trượt nội bộ trong bệ đó.

Bảng B.2. Hệ số ma sát Vật liệu Hệ số ma sát f

Bê tông và bê tông đá xây Đá xây và đá xây

0,55 0,65

Đáy tường và lớp đệm đá đổ

Thân đê là BT đúc sẵn hoặc BTCT Thân đê là kết cấu bằng khối đá hộc xây

0,60 0,65

Lớp đệm đá đổ và đất nền

Đất nền là cát mịn~ cát thô Đất nền là cát bột Đất nền là á cát Đất nền là sét và á sét

0,50 0,60 0,40

0,35 0,50 0,30 0,45

b) Đối với đệm đá nằm trong nền đất:

Tính ổn định chống trượt theo mặt ABDE được tính như sau:

54

2 P

CT

G g f EK

P

(B-10)

Trong đó:

g2 - Trọng lượng dưới nước của phần bệ đê ABDK;

EP - Áp lực đất bị động trên mặt KD của đất nền, có thể lấy 30% trị số tính toán. Khối lớp đệm tương đối mỏng, đất nền yếu thì có thể bỏ qua.

B-3. Sức chịu tải của khối chân công trình tường đứng

B.3.1. Ứng suất mặt đỉnh chân công trình tường đứng

max min

61

G e

B B

(B-11)

Trong đó: max và min tương ứng là ứng suất cực đại, cực tiểu của mặt đứng chân tường đứng;

B là chiều rộng đáy tường;

e là khoảng cách lệch tâm của điểm tác dụng hợp lực trên mặt đáy tường.

2

Be (B-12)

là khoảng cách từ điểm tác dụng của hợp lực trên mặt đáy tường đến điểm mép sau (nếu chân sóng chạm tường là đến điểm mép trước) theo phương ngang:

G

OR (B-13)

Trong đó: MR – Mô men chống lật đối với mép sau của mặt tính toán (khi đỉnh sóng chạm thành) hoặc mép trước của mặt tính toán (khi chân sóng chạm thành) và M0 – Mô men gây lật đối với mép sau hoặc mép trước của mặt tính toán, trong đó bao gồm cả momen do lực đẩy nổi của sóng gây ra; và G là tổng trọng lượng của kết cấu tường đứng.

Khi < B/3, ứng suất mặt chân tường được tính như sau:

3

G2max (B-14)

0min (B-15)

max phải nhỏ hơn sức chịu tải cho phép của chân tường (thường là 600KPa).

B.3.2. Trên mặt đáy thành đứng, khoảng cách từ điểm tác dụng của hợp lực đến điểm mép sau (khi chân sóng tác dụng thì lấy mép trước), thường không nhỏ hơn 1/4 chiều rộng đáy khối thành đứng.

B.4. Sức chịu tải của đất nền

B.4.1. Ứng suất bề mặt đất nền

1 maxmax

1

.2

Bt

B t

(B -16)

55

1 minmin

1

.2

Bt

B t

(B-17)

max min1

max min

2

6

B te

(B-18)

Trong đó: minmax , - tương ứng là ứng suất cực đại và cực tiểu của bề mặt đất nền;

B1 - Chiều rộng chịu lực thực tế của mặt đáy công trình;

Khi > B/3 thì B1 = B; < B/3 thì B1 =3

t - Chiều dày lớp đệm đá;

- Trọng lượng riêng của đá hộc bệ công trình;

e - Độ lệch tâm của điểm tác dụng hợp lực trên đáy bệ đá hộc.

Kiểm tra sức chịu tải của đất nền theo điều kiện ứng suất.

B.4.2. Đối với công trình thành đứng xây dựng trên nền phi nham thạch, tính ổn định tổng thể của nó thường theo phương pháp trượt cung tròn. Khi có lớp kẹp đất yếu, tính theo phương pháp mặt trượt phi cung tròn.

B-5. Tính toán lún

B.5.1. Tính toán lún theo các phương pháp quy định trong nền móng.

B.5.2. Trị số lún trung bình của công trình thành đứng không được vượt quá trị số sau:

- Đối với thùng chìm: 35cm;

- Đối với khối xếp: 30cm.

B.5.3. Thiết kế cao trình đỉnh công trình tường đứng cần dự phòng độ lún, xác định theo tình hình đất nền và tình hình thi công.

56

PHỤ LỤC C

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÙNG CHÌM

(Tham khảo) C.1. Khái quát

a. Các điều khoản nêu trong Phụ lục này phải được áp dụng trong thiết kế kết cấu thùng chìm bê tông cốt thép được sử dụng trong công trình đê chắn sóng.

b. Thiết kế phải tiến hành theo phương pháp trạng thái giới hạn.

c. Thiết kế thùng chìm có thể thực hiện theo trình tự nêu trên Hình C.1.

d. Kiểm tra theo trạng thái giới hạn mỏi.

Hình C.1. Trình tự thiết kế kết cấu thùng chìm của đê chắn sóng tường đứng

57

C.2. Xác định các kích thước

a. Kích thước các bộ phận của thùng chìm có thể xác định dựa theo các yếu tố sau:

- Khả năng của các thiết bị chế tạo thùng chìm.

- Mớn nước của thùng chìm và độ sâu nước tại vị trí đặt thùng (độ sâu trên đỉnh lớp móng).

- Độ ổn định nổi.

- Điều kiện làm việc trong quá trình kéo và lắp đặt: dòng triều, sóng, gió .v.v.

- Điều kiện làm việc sau khi đã lắp đặt thùng chìm: lấp đầy, đổ bê tong đỉnh, dòng triều, sóng, gió,…

- Chênh lún của móng.

- Lực uốn và xoắn tác động lên thùng chìm.

b. Cấu tạo các bộ phận của thùng chìm được mô tả trên Hình C.2. Trong thiết kế sơ bộ có thể lựa chọn kích thước các bộ phận như sau:

- Chiều dày tường ngoài từ 30~60 cm đối với khoảng cách giữa các tường ngăn nhỏ hơn 5m; chọn từ 50~80 cm đối với khoảng cách giữa các tường ngăn lớn hơn 5m;

- Chiều dày bản đáy chọn từ 40~80cm;

- Chiều dày các tường ngăn từ 20~30cm.

M?T B?NG THÙNG CH?M

Hình C.2. Kết cấu thùng chìm

58

C.3. Kiểm tra ổn định chở nổi của thùng chìm

a. Để đảm bảo ổn định chở nổi của thùng chìm trong nước thì điều kiện sau phải được thoả mãn (Hình C.3).

0 GMCG

V

I (C-1)

Trong đó:

V: Lượng rẽ nước hay thể tích choán nước của thùng chìm (m3)

I: Mômen quán tính của mặt cắt ngang tại đường nước tĩnh theo trục dọc (m4)

C: Tâm nổi phần chìm của thùng

G: Trọng tâm thùng chìm

M: Tâm nghiêng.

GM : Chiều cao định khuynh,

CM hay I/V: Bán kính định khuynh.

Để an toàn thì khoảng cách GM nên bằng 5% mớn nước hoặc lớn hơn.

M

G

C

Hình C.3. Độ ổn định thùng chìm Công thức (C-1) áp dụng khi mặt cắt ngang của thùng chìm là đối xứng và không cho phép có độ nghiêng đáng kể.

b. Nếu sử dụng vật liệu dằn thì áp dụng các công thức (C-2) và (C-3)

- Khi sử dụng nước dằn:

0''''

GCiIV

I (C-2)

- Khi sử dụng cát, đá hoặc bê tông tươi làm vật liệu dằn:

59

0'''

' GC

V

I (C-3)

Trong đó:

i: Mômen quán tính của mặt nước của các khoang bên trong theo đường trung tâm song song với trục xoay của thùng (m4)

V’, I’, C’, G’: Lượng rẽ nước, mômen quán tính, tâm nổi và trọng tâm của thùng với loại vật liệu dằn tương ứng.

d. Kiểm tra chiều cao mạn khô F của thùng chìm

Khi kéo nổi đường gần hay trong vùng nước được che chắn lấy GM 20 cm, khi kéo nổi đường xa hay vùng nước không được che chắn lấy GM 30 cm. Nếu độ sâu luồng vào cảng lớn, chiều cao mạn khô F (m) của thùng đảm bảo thì để an toàn thường lấy GM 40 50 cm. Nếu F không thoả mãn yêu cầu sau thì phải bịt đỉnh thùng:

(C-4)

Trong đó: (các ký hiệu xem Hình C.4)

H: Chiều cao của thùng (m);

T: Mớn nước thùng (m);

B: Chiều rộng thùng tại ngang mặt nước (m);

: Góc nghiêng thùng, khi hạ thuỷ dùng góc nghiêng ở cuối đường triền, khi vận chuyển ở trong vùng nước được che chắn lấy = 6 80;

h: Chiều cao sóng (m);

S: Chiều cao dự trữ mạn khô thùng thường lấy 0,5 1,0 m.

MGC

H

B

T

h

2h/3

+ S

Hình C.4. Sơ đồ kiểm tra chiều cao mạn khô F của thùng chìm

C.4. Ngoại lực thiết kế C.4.1. Tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng

a. Tổ hợp tải trọng và các hệ số tải trọng phải được xét một cách thích hợp theo các trường hợp tương ứng sau:

- Không có tác động của sóng

60

- Có tác động của sóng

- Trong quá trình thi công

b. Bảng C.1. thể hiện các ảnh hưởng hệ số an toàn của trạng thái giới hạn tới hạn, trạng thái giới hạn sử dụng đến bề rộng vết nứt cần nhân với các đặc trưng tải trọng đối với tổ hợp tải trọng khác nhau được xem xét trong thiết kế. Đế móng được xét tương tự như bản đáy.

Bảng C.1 Tải trọng và hệ số tải trọng

Điều kiện Trọng lượng

bản thân Áp lực thuỷ

tĩnh Áp lực đất bên trong

Phản lựcbản đáy

Áp lực nước

bên trong

Áp lực nâng

Phản lực bản đáy

biến thiên

Áp lực nước bên

trong biến thiên

Lực sóng

Độ chênh thuỷ tĩnh giữa các khoang

Chú ý

Không chịu tác

động của

sóng

0,9 (1,0)

1,1 (1,0)

1,1

(1,0) Bản đáy

1,1

(1,0)

1,1 (1,0)

Tường ngoài

Có tác động của

sóng

1,1 [0,9] (1,0)

1,1 [0,9] (1,0)

1,1 [0,9] (1,0)

1,3 [0,7] (1,0)

1,2 [0,8] (1,0)

Bản đáy

0,9

(1,0)

1,3 (1,0)

Tường ngoài

1,1

(1,0)

1,1 (1,0)

1,2

(1,0)

Trong quá trình thi công

0,9 (0,5)

1,1 (0,5)

Bản đáy (khi nổi)

1,1

(0,5)

Tường ngoài

(khi nổi)

1,1

(0,5)

Tường ngăn

(khi lắp đặt)

c. Các giá trị ở hàng trên của các ô trong Bảng C.1 là hệ số tải trọng được sử dụng khi xét trạng thái giới hạn tới hạn. Các giá trị trong dấu ngoặc móc [ ] là hệ số tải trọng được sử dụng khi một tải trọng nhỏ hơn gây ra một tải trọng thiết kế lớn hơn trên các phần tử. Giá trị trong dấu ngoặc đơn ( ) ở hàng dưới chỉ hệ số ảnh hưởng trên bề rộng vết nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng.

d. Các tải trọng trong quá trình thi công có thời gian tác dụng ngắn hơn ở các điều kiện khác, và chỉ xảy ra trong quá trình thi công. Do đó, hệ số ảnh hưởng trên bề rộng vết nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng (kr, kp) có thể lấy bằng 0,5.

e. Tải trọng thiết kế của tường ngoài của đê chắn sóng thùng chìm thể hiện trong Hình C.1~C.3. Các hệ số tải trọng và hệ số ảnh hưởng trên bề rộng vết nứt được liệt kê trong Bảng C.2 ~ C.4.

- Tường mặt của thùng chìm (tường phía biển)

61

Bảng C.2 Các hệ số tải trọng và và hệ số ảnh hưởng trên bề rộng vết nứt đối với tường mặt của đê chắn sóng thùng chìm

Hướng tải trọng Các điều kiện thiết kế Trạng thái giới hạn tới hạn

Trạng thái giới hạn sử dụng

Tải trọng từ bên ngoài Đỉnh sóng tác dụng 1,3H - 0,9D 1,0H -1,0D

Khi thả nổi 1,1Sf 0,5Sf

Tải trọng từ bên trong Bụng sóng tác dụng 1,1D+1,1S+1,2S 1,0D+1,0S+1,0S

Ghi chú: 1) Tải trọng từ phía ngoài được chọn là giá trị lớn hơn trong 2 điều kiện tải trọng nói trên

2) Các ký hiệu trong bảng xem hình. C.4.1

Hình C.1. Tải trọng thiết kế tác dụng lên tường mặt đê chắn sóng thùng chìm - Tường sau của thùng chìm (tường phía cảng)

Hình C2. Tải trọng thiết kế tác dụng lên tường sau của đê chắn sóng thùng chìm

62

Bảng C.3 Các hệ số tải trọng và và hệ số ảnh hưởng trên bề rộng vết nứt đối với tường sau của đê chắn sóng thùng chìm

Hướng tải trọng Các điều kiện thiết kế Trạng thái giới hạn tới hạn

Trạng thái giới hạn sử dụng

Tải trọng từ bên ngoài Khi thả nổi 1,1Sf 0,5Sf

Tải trọng từ bên trong Bụng sóng tác dụng 1,1D + 1,1S 1,0D + 1,0S

Ghi chú: Các ký hiệu trong bảng xem hình. C.2

- Tường bên của thùng chìm

Hình C.3 Tải trọng thiết kế tác dụng lên tường bên đê chắn sóng thùng chìm

Bảng C.4. Các hệ số tải trọng và và hệ số ảnh hưởng trên bề rộng vết nứt đối với tường bên của đê chắn sóng thùng chìm

Hướng tải trọng Các điều kiện thiết kế Trạng thái giới hạn tới hạn

Trạng thái giới hạn sử dụng

Tải trọng từ bên ngoài Khi thả nổi 1,1Sf 0,5Sf

Tải trọng từ bên trong Bụng sóng tác dụng 1,1D + 1,1S + 1,2S 1,0D + 1,0S + 1,0S

Ghi chú: Các ký hiệu trong bảng xem hình. C.3

f. Tải trọng đối với bản đáy của đê chắn sóng thùng chìm trong khi kéo nổi được tính bằng cách nhân các đặc trưng tải trọng với hệ số tải trọng và hệ số ảnh hưởng trên bề rộng vết nứt cho trong bảng C.1.

Các tải trọng tác dụng lên bản đáy đê chắn sóng thùng chìm sau khi xây dựng được nêu trên Hình C.4. Tải trọng tổng hợp khi không chịu tác động của sóng (D0) được coi là tải trọng thường xuyên. Tổ hợp tải trọng khi chịu tác động của sóng bao gồm tổ hợp tải trọng khi không chịu sóng (D0), phản lực đáy (R) và áp lực đẩy nổi (U) thay đổi được nêu trên hình C.4. Tải trọng có thể tính bằng các phương trình nêu trong Bảng C.6 theo phân loại trong bảng C.5.

63

Hình C.5. Tải trọng thiết kế tác dụng lên bản đáy của đê chắn sóng thùng chìm

Bảng C.5. Các loại tải trọng khi chịu tác động sóng lên đê chắn sóng thùng chìm

Loại tải trọng Tải trọng

Thường xuyên Tổ hợp tải trọng khi không chịu sóng (D0)

Biến thiên Biến thiên phản lực đáy (R), áp lực đẩy nổi (U)

Bảng C.6. Tổ hợp tải trọng với hệ số tải trọng hoặc hệ số ảnh hưởng trên bề rộng vết nứt của đê chắn sóng thùng chìm

Trạng thái giới hạn

 

Điều kiện Chiều của R và W Hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng

    

Trạng thái giới hạn tới hạn

 

 Đỉnh sóng

ΔR ↑ W ↑ 1,1D0 + 1,2ΔR + 1,3U

ΔR ↓ W ↑ 1,1D0 + 0,8ΔR + 1,3U W ↓ 0,9D0 + 1.2ΔR + 0,7U (*)

 

 Đáy sóng

ΔR ↑ W ↑ 1,1D0 + 1,2ΔR + 0,7U W ↓ 0,9D0 + 0,8ΔR + 1,3U

ΔR ↓ W ↑ 1,1D0 + 0,8ΔR + 0,7U W ↓ 0,9D0 + 1,2ΔR + 1,3U (*)

Trạng thái giới hạn sử dụng

 Tất cả － 1.0D0 + 1,0ΔR + 1,0U

Ghi chú: 1. W=D0 + R + U. Khi tổng hợp các tải trọng D0, R, U cần xem xét chiều từng tải trọng. 2. (*) Khi phản lực đáy R biến thiên tác dụng xuống, giá trị của 1,2R không thể vượt quá giá trị của 1,1R. Do đó nếu 1,2R>1,1R tổ hợp tải trọng này được thay thế bằng phương trình 0,9D0 + 1,1R+0,7(1,3)U.s

64

f

g. Khi tính toán mômen uốn của tường ngăn, tải trọng thiết kế là áp suất thuỷ tĩnh giữa các khoang trong quá trình lắp đặt.

Các giá trị thiết kế tính như sau:

- Trạng thái giới hạn phá huỷ: 1,1S(1,1 là hệ số tải trọng: )

- Trạng thái giới hạn sử dụng: 0,5S (0,5 là hệ số ảnh hưởng trên bề rộng vết nứt: kp) và S thể hiện cho các đặc trưng tải trọng.

Khi kiểm tra độ dịch chuyển, tải trọng thiết kế phải xác định trong điều kiện tải trọng gây chuyển vị là giá trị lớn nhất trong các tải trọng thiết kế tác dụng lên bản đáy và tường bên.

C.4.2. Các ngoại lực trong quá trình chế tạo

Khi một thùng chìm đang được chế tạo trong ụ khô hoặc ụ nổi thì ngoại lực trong quá trình chế tạo có thể không cần xét đến. Tuy nhiên, khi thùng chìm được nâng lên bằng kích hoặc được đặt trên xe trượt hoặc đệm khí để chuyển đến đường trượt hoặc sàn đặt thùng chìm, tải trọng tập trung do trọng lượng bản thân tác dụng lên thùng chìm là tải trọng thiết kế. Toàn bộ thùng chìm được coi là một dầm đơn giản để tính toán lực cắt trong quá trình chế tạo.

C.4.3. Ngoại lực trong quá trình hạ thuỷ và kéo nổi

a. Tường mặt của thùng chìm: Phân bố áp lực thủy tĩnh của chất lỏng lên tường ngoài ứng với mớn nước của thùng cộng thêm 1,0m (Hình C.6). Áp suất nước ở đáy được tính với mớn nước nêu trên.

Hình C.6. Áp lực nước tác động lên tường ngoài

b. Bản đáy của thùng chìm: Ngoại tải tác dụng lên bản đáy có thể xác đinh bằng cách lấy áp suất thuỷ tĩnh trừ đi trọng lượng tĩnh tác dụng lên bản đáy (Hình C.7).

p2 = pw – w (C-5)

65

Hình C.7. Ngoại tải tác động lên bản Hình C.8. Độ chênh thuỷ tĩnh giữa các

Trong đó:

p2: Áp suất đặc trưng tác dụng lên bản đáy (kN/m2);

pw: Áp suất thuỷ tĩnh tác dụng lên bản đáy với độ tăng dự phòng mớn nước thiết kế của thùng khoảng 1m.

w: Trọng lượng tĩnh tác dụng lên bản đáy (bao gồm cả trọng lượng vật liệu dằn, nếu có), không tính lực đẩy nổi (kN/m2).

w0: Trọng lượng riêng đặc trưng của nước biển (kN/m3).

H0: Độ sâu nước với độ tăng dự phòng mớn nước thiết kế của thùng khoảng 1.0 m.

C.4.4. Các ngoại lực trong quá trình lắp đặt

C4.4.1. Áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên các tường bên và bản đáy không được coi là ngoại lực trong quá trình lắp đặt.

C4.4.2. Độ chênh áp lực thuỷ tĩnh giữa các khoang có thể coi là các ngoại lực tác dụng lên các tường ngăn (Hình C.8).

C.4.5. Các ngoại lực sau khi xây dựng

C.4.5.1. Tường mặt

Áp lực đất do vật liệu lấp và áp lực nước bên trong có thể coi là ngoại lực tác dụng lên các tường ngoài. Tải trọng sóng tác dụng lên tường trước cũng có thể được xét tới khi thiết kế thùng chìm đê chắn sóng.

(1) Áp lực đất của vật liệu lấp trong thùng chìm

Sự phân bố tải trọng tổng hợp thường không có dạng chuẩn. Tuy nhiên, khi thiết kế, dạng phân bố không chuẩn có thể qui về tải trọng phân bố đều tương đương hoặc phân bố dạng tam giác.

Hệ số áp lực đất được cho bằng 0,6. Tuy nhiên, áp lực đất được bỏ qua khi vật liệu lấp bao gồm các khối bêtông hoặc bêtông tươi.

Áp lực đất được giả định là tăng dần đến độ sâu bằng bề rộng khoang thùng, dưới độ sâu đó áp lực là hằng số (Hình C.9). Các ký hiệu trên Hình C.9 như sau:

66

Chú thích:

q: trọng lượng phần chất tải trên đỉnh vật liệu lấp (kN/m2)

': trọng lượng riêng ngập trong nước của vật liệu lấp (kN/m3), thường lấy ’ = 10kN/m3.

K: hệ số áp lực của vật liệu lấp, K=0,6

b: bề rộng khoang thùng (m); lấy b = H;

Hình C.9. Áp lực vật liệu lấp

Khi thùng chìm được đậy chặt bằng nắp hoặc mũ bê tông thì có thể bỏ qua ảnh hưởng gia tải của nắp hoặc mũ bêtông.

(2) Áp lực nước bên trong:

Có thể lấy áp lực do độ chênh thuỷ tĩnh giữa mực nước trong thùng chìm và mực nước thấp nhất (MNTN) bên ngoài thùng. Tuy nhiên, trong trường hợp bụng sóng tác động vào tường mặt hoặc tường bên, mực nước bên ngoài có thể lấy tại độ sâu 0,5H1/3 dưới (MNTN).

(3) Tải trọng sóng:

Đối với những tường mặt của thùng chìm có thể xét tới tải trọng sóng khi đỉnh sóng tác động lên tường.

(4) Phân bố áp lực đất và nước bên trong thùng

Sự phân bố áp lực đất và nước lên tường bên trong một vài dạng thùng chìm được thể hiện trên Hình C.10.

a. Áp lực đất và áp lực thủy tĩnh lên tường mặt

67

b. Áp lực đất và áp lực thủy tĩnh lên tường sau

c. Áp lực sóng và áp lực đất tác dụng lên tường mặt

Hình C.10. Tải trọng tác dụng lên thùng chìm

C.4.5.2. Bản đáy

- Đối với các bản đáy được cố định bằng các tường ngoài và tường ngăn, các thành phần phản lực đáy, áp lực thuỷ tĩnh, lực nâng, trọng lượng vật liệu lấp, trọng lượng nắp bêtông, trọng lượng bản đáy và phần gia tải đều được coi là ngoại lực.

- Phản lực đáy, trọng lượng móng có tính đến đẩy nổi và các gia tải lên móng đều được coi là ngoại lực tác dụng lên móng.

- Sự phân bố tải trọng tổng hợp thường không có dạng chuẩn. Tuy nhiên, khi thiết kế, dạng phân bố không chuẩn có thể thay đổi về dạng phân bố đều tương đương hoặc phân bố tam giác.

- Phản lực nền đặc trưng có thể tính theo công thức (C-6) và (C-7) (Hình C.11). Giá trị e được tính theo công thức (C-8).

1

2

61

661

e Vp

b b bkhi e

e Vp

b b

(C-6)

1

2

32 6

' 32

Vp

b be khi e

bb e

(C-7)

w

2

h

be x

M Mx

V

(C-8)

Trong đó:

p1 và p2 lần lượt là phản lực đặc trưng tại chân tường phía trước và chân tường phía sau (kN/m2);

68

V và H lần lượt là hợp lực thẳng đứng và nằm ngang đặc trưng trên một đơn vị dài (kN/m)

e: độ lệch tâm của hợp lực V và H (m)

b: bề rộng đáy (m)

b’: bề rộng chịu phân bố phản lực đáy trong trường hợp e ≥ b/6 (m)

Mw: mômen đặc trưng đối với điểm A do hợp lực thẳng đứng (kN.m/m)

Mh: mômen đặc trưng đối với điểm A do hợp lực ngang (kN.m/m)

- Áp lực thuỷ tĩnh tác động lên bản đáy có thể tính tại mực nước thủy triều thiết kế.

- Khi các tải trọng sóng tác động lên thùng chìm thì phải xét đến áp lực nâng.

Hình C.11. Phản lực nền đất tác dụng lên thùng chìm

C.4.5.3. Các tường ngăn và các bộ phận khác

a. Các tường ngăn

- Khi kiểm tra khả năng của tường ngoài bị tách ra khỏi tường ngăn do phá hoại kéo (căng), áp lực của vật liệu lấp và áp lực của nước bên trong tác động lên tường ngoài phải được xét đến, giả định rằng các lực này tác động lên phần nối giữa tường ngoài và tường ngăn.

- Khi kiểm tra khả năng bản đáy bị tách khỏi tường ngăn, cần xét đến các tải trọng sau:

+ Trọng lượng vật liệu lấp

+ Gia tải

+ Trọng lượng bản đáy

69

+ Trọng lượng nắp thùng chìm

+ Phản lực của bản đáy

+ Áp lực nâng

+ Áp lực thuỷ tĩnh

- Cần phải kiểm tra khi một tải trọng có thể hình thành do đất nền chịu tải không đều.

+ Tải trọng thiết kế để kiểm tra khả năng tường ngoài bị tách khỏi tường ngăn phải được xác định tương ứng theo phân bố tải trọng trên hình C.12.

+ Tải trọng thiết kế để kiểm tra khả năng bản đáy bị tách khỏi tường ngăn phải được xác định theo phân bố tải trọng trên hình C.13.

Hình C.12. Tải trọng thiết kế để kiểm tra phá huỷ tách tường ngoài khỏi tường ngăn

70

Hình C.13. Tải trọng thiết kế để kiểm tra phá huỷ tách bản đáy khỏi tường ngăn

b. Tường ngăn

- Sự phân chia tải trọng được dựa trên phân chia tải trọng đối với các bản sàn thường đỡ bằng dầm.

- Kiểm tra tải trọng ngoài do khả năng chịu tải không đều của đất nền: khi kiểm tra tải trọng ngoài do khả năng chịu tải không đều của nền, có thể coi thùng chìm như một dầm conson với nhịp bằng 1/3 chiều dài hoặc chiều rộng thùng (Hình C.14)

Hình C.14. Sơ đồ kiểm tra sức chịu tải do nền lún không đều

c. Nguyên tắc thiết kế các bộ phận

- Tường ngoài: Tường ngoài có thể thiết kế như một bản ngàm 3 cạnh và 1 cạnh tự do. Nhịp khi tính toán là khoảng cách giữa các đường tâm.

- Tường ngăn: Tường ngăn có thể thiết kế như một bản ngàm 3 cạnh và 1 cạnh tự do. Sau khi lắp đặt, tính an toàn ở trạng thái giới hạn tới hạn cần được kiểm tra với dạng phá huỷ do tách rời tường ngoài hoặc bản đáy khỏi tường ngăn. Nhịp tính toán là khoảng cách giữa các đường tâm.

- Bản đáy: Bản đáy được bao quanh bởi tường ngoài và tường ngăn phải được thiết kế như bản ngàm 4 cạnh. Nhịp tính toán của bản đáy cần lấy là khoảng cách giữa các đường tâm.

Mặt cắt ngang dùng kiểm tra chịu uốn của bản đế phải lấy là mặt trước của tường ngoài (mặt cắt A-A, hình C.15). Mặt cắt ngang dùng kiểm tra chịu cắt của bản đế cần lấy cách mặt trước thùng chìm một khoảng bằng 1/2 chiều cao bản đế. Để tính chiều cao bản đế, phần cánh có độ dốc lớn hơn 1:3 có thể bỏ qua.

Hình C.15. Nhịp sử dụng thiết kế bản đáy và bản đế

- Các phần khác:

Toàn bộ thùng chìm phải được kiểm tra như một dầm đơn giản khi nâng bằng kích để vận chuyển hoặc khi phân tích lún lệch sau khi lắp đặt

- Thiết kế móc cẩu

71

Tải trọng tác dụng lên các móc cẩu nên được tính toán một cách thích hợp qua xem xét trọng lượng của thùng chìm và lực dính bám giữa bản đáy và sàn xưởng chế tạo thùng chìm

72

PHỤ LỤC D

CÁC KHỐI PHỦ ĐIỂN HÌNH

(Tham khảo) D.1. Tên gọi và hình dạng một số loại khối phủ điển hình thường ứng dụng cho đê chắn sóng mái nghiêng và đê hỗn hợp thể hiện trên Hình D.1

STABIT STONEBLOCK RAKUNA-IV X-BLOC HOHLQUADER

KAMON TRIBAR TOSKANES AMORLOC

Hình D.1. Các khối phủ điển hình dung cho đê chắn sóng

73

PHỤ LỤC E

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ÁP LỰC SÓNG LÊN ĐÊ BÁN NGUYỆT

(Tham khảo)

E.1. Áp lực sóng tác dụng lên đê bán nguyệt với việc giả định một sự phân bố tuyến tính của áp lực sóng với giá trị cực đại PG1 ở mực nước tĩnh, PG4 ứng với chiều cao sóng dềnh *

G trên mực nước tĩnh

và PG3 ở đáy biển. Sơ đồ tính toán áp lực sóng như (Hình 36). Các bước tính toán cụ thể như sau:

Hình E.1. Sơ đồ tính toán áp lực sóng lên đê bán nguyệt

- Bước 1: Tính toán áp lực sóng từ đáy tới đỉnh của tường thẳng đứng (Hình E.1a). Áp lực sóng từ đáy tới đỉnh của tường thẳng đứng được tính theo các phương trình sau:

* 0,75 1 cosG sH (E-1)

1 10,5 1 cosG sP H (E-2)

3 3 1G Gu GP P P (E-3)

1

4 /10,6

2 sinh 4 /s

s

d L

d L

(E-4)

2

3

' 11 1

cosh 2 / s

d

d d L

(E-5)

Trong đó:

d - độ sâu nước ở trước tường thẳng đứng (m);

d' - độ sâu nước tính từ đỉnh của lớp đệm trước tường thẳng đứng (m);

Ls - chiều dài sóng ở độ sâu nước d trước chân đê tường đứng (m);

Hs - chiều cao sóng dùng trong tính toán (m); *G - Chiều cao sóng dềnh trên mực nước tĩnh ở đó cường độ áp lực sóng bằng 0 (m);

74

PG1 - Cường độ áp lực sóng ở mức nước tĩnh (kN/m2);

PG3 - Cường độ áp lực sóng ở đáy biển (kN/m2);

- Góc giữa đường pháp tuyến với tường đứng và hướng tới của sóng. Góc này phải giảm đi 150, nhưng góc hợp thành phải không nhỏ hơn 00. Việc hiệu chỉnh này là dự phòng an toàn về tính không ổn định của hướng sóng.

- Dung trọng của nước (kN/m3) và g là gia tốc trọng trường (m/s2);

- Bước 2: Chuyển đổi áp lực sóng tác dụng lên đê tường đứng thành áp lực sóng tác dụng lên đê bán nguyệt (Hình E.1.b) theo trình tự các công thức sau:

*' G (E-6)

'1 1GP P (E-7)

'0 0 1 0p GP P P (E-8)

'3 3 1 3p GP P P (E-9)

2Gu

u

PP (E-10)

1 cos 2 /p sl L (E-11)

Trong đó:

’- Chiều cao sóng dềnh trên mực nước tĩnh ở đó cường độ áp lực sóng bằng 0 (m); '

1P - Cường độ áp lực sóng ở mức nước tĩnh (kN/m2);

'3P - Cường độ áp lực sóng ở chân đê bán nguyệt (kN/m2);

p - hệ số điều chỉnh;

l - là khoảng cách từ giao điểm của lực '3P và lực '

1P với bề mặt của đê bán nguyệt (m), (Hình E-1c);

- Bước 3: Tính toán áp lực sóng lên mặt ngoài của đê bán nguyệt.

' cosP P z (E-12)

Trong đó, là góc tạo bởi ngoại lực do sóng hướng về tâm và phương ngang (Hình E.1c).

- Bước 4: Từ áp lực sóng tác dụng lên từng điểm trên bề mặt đê bán nguyệt, tiến hành tính toán tổng áp lực sóng, và phân chia áp lực sóng theo phương ngang với mặt nước và áp lực sóng theo phương thẳng đứng.

- Bước 5: Khi đê bán nguyệt có bố trí lỗ tiêu sóng ở bản đáy với diện tích lỗ chiếm từ 10% hoặc lớn hơn thì không cần tính toán cường độ của áp lực đẩy nổi phân bố theo hình tam giác (Hình E.1c) tính theo công thức.

3 0

0 10%b

ub

P khip

khi

(E-13)

75

Trong đó, pu là cường độ lực đẩy nổi phía mép ngoài của đê bán nguyệt và b là tỷ lệ diện tích lỗ tiêu sóng ở bản đáy (%).

Lực đẩy nổi tác dụng lên bản đáy là:

2u

u

p BP

(E-14)

Với B là chiều rộng của bản đáy.

76

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. BS6349 - Part 7 - 1991 British Standard, Maritime structures - Part 7: Guide to the design and construction of breakwaters

[2]. OCDI-2002, Part VII, Chapter 2

Breakwater (Technical Standards and Commentaries of Port and Harbour Facilities in Japan)

[4]. OCDI-2009, Part VII, Chapter 2

Breakwater (Technical Standards and Commentaries of Port and Harbour Facilities in Japan)

[4]. JTS 154-1-2011 Design and Construction of breakwater

[5]. EM1100-2-1100, Part VI, Chapter 5, change 3

Coastal Engineering Manual, Part VI, Chapter 5 - Fundamental design

[6]. K. d’ Angremond and F. C. van Roode (2004)

Design Breakwater and Closure Dam, Spon Press

[7] Sayao (2007) Toe protection design for rubble mound breakwater. In Franco L., G.R. Tomasicchio and A. Lamberti, Coastal Structure 2007 - Processding of the 5th International Conferrence.