Tiêu chuẩn ngành 22TCN 222:1995 về tải trọng và tác động lên công trình thủy

• Số hiệu: 22TCN222:1995
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn ngành
• Nơi ban hành: Bộ Giao thông vận tải
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 1995

TIÊU CHUẨN NGÀNH

22 TCN 222-95

TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG (DO SÓNG VÀ DO TÀU) LÊN CÔNG TRÌNH THỦY

TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

1. QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Tiêu chuẩn này dùng để xác định các tải trọng và tác động do sóng và do tàu khi thiết kế mới hoặc thiết kế cải tạo các công trình giao thông đường thủy ở sông và ở biển.

1.2. Tiêu chuẩn quy định các giá trị tiêu chuẩn của tải trọng do sóng và do tàu tác động lên các công trình thủy. Giá trị tính toán của các tải trọng này được xác định bằng cách nhân giá trị tiêu chuẩn với hệ số vượt tải n để xét khả năng sai khác của tải trọng thực tế so với giá trị tiêu chuẩn theo hướng bất lợi cho công trình. Hệ số n đối với các tải trọng do sóng và do tàu được quy định như sau:

n = 1,0              đối với tải trọng do sóng;

n = 1,2              đối với tải trọng do tàu.

...

...

...

1.4. Khi sự tương tác giữa công trình với sóng khác với các trường hợp quy định trong Tiêu chuẩn này (chẳng hạn khi có sóng lừng, khi công trình có các dạng cấu tạo khác v.v…) thì được phép tính toán tải trọng theo các tiêu chuẩn khác hoặc dùng các số liệu đo đạc thực tế và trên mô hình.

1.5. Đối với các công trình thủy thuộc cấp I thì tải trọng sóng và các thông số tính toán của sóng trong khu nước được che chắn hoặc từ phía vùng nước không được che chắn cần chỉnh lý lại trên cơ sở quan trắc thực địa và thí nghiệm trên mô hình.

2. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG LÊN CÔNG TRÌNH THỦY CÓ MẶT CẮT THẲNG ĐỨNG HOẶC DỐC NGHIÊNG

Tải trọng do sóng đứng lên công trình có mặt cắt thẳng đứng

2.1. Khi độ sâu nước đến đáy d_b > 1,5h và độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công trình d_br ≥ 1,25h thì phải tính toán công trình chịu tải trọng của sóng đứng từ phía vùng nước không được che chắn (Hình 1).

Hình 1. Biểu đồ áp lực sóng đứng tác dụng lên mặt tường thẳng đứng từ phía vùng nước không được che chắn

a- khi chịu đỉnh sóng; b- khi chịu chân sóng (kèm theo biểu đồ phân áp lực của sóng dưới các khối lát thềm móng công trình)

Trong tính toán này phải dùng độ sâu tính toán giả định d(m) thay cho độ sâu đến đáy d_b(m) trong các công thức xác định bề mặt sóng và áp lực sóng.

...

...

...

d = d_f + k_br (d_h – d_f)                     (1)

Trong đó:

d_f – độ sâu nước trên lớp đệm móng công trình, m;

k_br – hệ số, xác định theo đồ thị ở Hình 2;

h – chiều cao sóng di động, m, lấy theo Phụ lục 1.

Hình 2. Đồ thị các giá trị của hệ số k_br

2.2. Dao động lên xuống h (m) của bề mặt tự do của sóng (kể từ mực nước tính toán) phải xác định theo công thức:

       (2)

...

...

...

- tần số sóng;

T – trị số trung bình của chu kỳ sóng, sec;

t – thời gian, sec;

- chỉ số sóng;

- trị số trung bình của chiều dài sóng, m;

Khi sóng đứng tác động lên tường thẳng đứng cần xem xét 3 trường hợp xác định h theo công thức (2) đối với các giá trị coswt sau đây:

a) coswt = 1 – khi trước tường là đỉnh sóng với độ cao h_max (m) so với mực nước tính toán;

b) 1 > coswt > 0 - ở thời điểm mà tải trọng sóng theo hướng ngang P_xc (kN/m) đạt giá trị cực đại, lúc bề mặt sóng cao hơn mực nước tính toán một độ cao là h_c; trong trường hợp này trị số coswt phải xác định theo công thức:

coswt =                                     (3)

...

...

...

Ghi chú: Trường hợp d/≤ 0,2 và trong mọi trường hợp khác khi công thức (3) cho giá trị coswt > 1 thì trong các tính toán sau này cần lấy coswt = 1.

2.3. Ở vùng nước sâu thì tải trọng nằm ngang P_x(kN/m) của sóng đứng tác động lên mặt tường thẳng đứng khi chịu đỉnh sóng hoặc chân sóng (xem Hình 1) phải xác định theo biểu đồ áp lực sóng; trong biểu đồ này đại lượng p (kPa) ở độ sâu z(m) phải xác định theo công thức:

p = rghe^-kz coswt - rg           (4)

- rg

- rg

Trong đó:

r - khối lượng riêng của nước, t/m^3;

g – gia tốc trọng trường 9,81 m/sec^2;

z – tung độ của các điểm (z₁ = h_c; z₂ = 0; …; z_n = d) tính từ mực nước tính toán, m.

...

...

...

2.4. Ở vùng nước nông thì tải trọng nằm ngang P_x (kN/m) của sóng đứng tác động lên mặt tường thẳng đứng khi chịu đỉnh sóng và chân sóng (xem Hình 1) phải lấy theo biểu đồ áp lực sóng; trong đó đại lượng p ở độ sâu z(m) phải xác định theo Bảng 1.

Bảng 1

No điểm

Độ sâu z của các điểm, m

Trị số áp lực sóng p (kPa)

Khi chịu đỉnh sóng

1

n_t

p₁ = 0

...

...

...

0

p₂ = k₂rgh

3

0,25d

p₃ = k₃rgh

4

0,5d

p₄ = k₄rgh

5

...

...

...

p₅ = k₅rgh

Khi chịu chân sóng

6

0

p₆ = 0

7

n_t

p₇ = -rgn_t

8

...

...

...

p₈ = k₈rgh

9

d

p₉ = - k₉rgh

Ghi chú: Giá trị của các hệ số k₂, k₃, k₄, k₅, k₈ và k₉ phải xác định theo các biểu đồ trên các hình 3, 4 và 5.

Hình 3. Đồ thị giá trị các hệ số k₂ và k₃

...

...

...

Hình 5. Đồ thị giá trị các hệ số k₈ và k₉

Tải trọng và các tác động của sóng lên công trình có mặt cắt thẳng đứng (các trường hợp đặc biệt)

2.5. Trường hợp đỉnh công trình nằm cao hơn mực nước tính toán một độ cao z_sup < h_max, hoặc nằm thấp hơn mực nước tính toán thì áp lực sóng p (kPa) lên mặt tường thẳng đứng phải xác định theo Điều 2.3 và Điều 2.4, sau đó nhân các giá trị áp lực tìm được với hệ số k_c. Hệ số k_c này được xác định theo công thức:

k_c = 0,76 ± 0,19;                 (5)

Trong đó dấu “+” và dấu “-“ tương ứng với các vị trí của đỉnh công trình nằm cao hơn hoặc thấp hơn mực nước tính toán.

Trị số dao động lên xuống η của bề mặt tự do của sóng xác định theo Điều 2.2 cũng phải nhân với hệ số k_c.

Trong trường hợp này tải trọng sóng theo hướng ngang P_xc (kN/m) phải xác định theo diện tích biểu đồ áp lực sóng trong phạm vi chiều cao của mặt tường thẳng đứng.

2.6. Khi sóng từ vùng nước không được che chắn tiến vào công trình dưới một góc a (độ) giữa đầu sóng và công trình thì trong các tính toán ổn định công trình và độ bền của đất nền trị số tải trọng sóng lên mặt tường thẳng đứng đã xác định theo Điều 2.3 và Điều 2.4 phải được giảm bớt bằng cách nhân với hệ số k_cs. Giá trị của hệ số k_cs được lấy như sau:

...

...

...

k_cs

45

1,0

60

0,9

75

0,7

Ghi chú: Khi sóng di động dọc theo tường, nghĩa là đối với góc a gần bằng hoặc bằng 90^o thì tải trọng sóng lên một phân đoạn công trình phải xác định theo Điều 2.7.

2.7. Tải trọng nằm ngang do sóng nhiễu xạ từ phía khu nước được che chắn phải xác định khi chiều dài tương đối của phân đoạn công trình 1/≤ 0,8. Khi đó giá trị p (kPa) của biểu đồ áp lực sóng tính toán có thể dựng theo 3 điểm cho hai trường hợp sau đây:

...

...

...

z₁ = h_max = , p₁ = 0;             (6)

z₂ = 0, p₂ = k₁rg;                (7)

và         z₃ = d_f , p₃ = k₁rg;              (8)

b) Chân sóng trùng với điểm giữa của phân đoạn công trình (Hình 6, b):

z₁ = 0, p₁ = 0;                                        (9)

z₂ = h_t = , p₂ = k₁rgh_t;                       (10)

z₃ = d_f, p₃ = - k₁rg                          (11)

Trong đó:

h_dif – chiều cao sóng nhiễu xạ (m), xác định theo Phụ lục bắt buộc số 1;

...

...

...

Hình 6. Các biểu đồ áp lực sóng nhiễu xạ lên mặt tường thẳng đứng từ phía khu nước được che chắn

a – khi có đỉnh sóng; b – khi có chân sóng

Bảng 2

Chiều dài tương đối của phân đoạn 1/

0,1

0,2

0,3

0,4

...

...

...

0,6

0,7

0,8

 Hệ số k₁

0,98

0,92

0,85

0,76

0,64

...

...

...

0,38

0,23

Ghi chú: Khi độ sâu ở phía khu nước được che chắn d ≥ 0,3thì phải dựng biểu đồ áp lực sóng hình tam giác với áp lực sóng bằng 0 tại độ sâu z₃ = 0,3(Hình 6)

2.8. Phản áp lực của sóng trong các mạch ngang của tường khối xếp và ở đáy công trình phải lấy bằng trị số tương ứng của áp lực sóng theo hướng ngang tại các điểm biên (xem Hình 1 và Hình 6), còn trong phạm vi bề rộng công trình thì coi phản áp lực này biến thiên theo quy luật tuyến tính.

2.9. Lưu tốc đáy cực đại (m/sec) ở trước mặt tường thẳng đứng (do sóng đứng tạo thành) ở khoảng cách 0,25kể từ mép trước của tường phải xác định theo công thức:

v_b,max =              (12)

trong đó:

k_sl – hệ số lấy theo Bảng 3.

Bảng 3

...

...

...

8

10

15

20

30

Hệ số k_sl

0,6

0,7

0,75

...

...

...

1

Trị số cho phép của lưu tốc đáy không gây xói v_b,adm (m/sec) đối với đất cỡ hạt D(mm) phải xác định theo Hình 7. Khi v_b,max > v_b,adm cần trù định biện pháp chống xói đất nền.

Hình 7. Đồ thị các trị số cho phép của lưu tốc đáy không gây xói

2.10. Biểu đồ phản áp lực của sóng bên dưới khối lát thềm ở móng công trình phải lấy theo dạng hình thang như trên Hình 1b, trong đó các tung độ P_br,i (kPa) với i = 1,2 hoặc 3 được xác định theo công thức:

P_br,i = k_brrgh             (13)

Trong đó:

x_i – khoảng cách từ tường đến cạnh tương ứng của khối lát thềm, m;

k_br – hệ số lấy theo Bảng 4;

...

...

...

Bảng 4

Độ sâu tương đối d/

Hệ số k_br khi độ thoải của sóng bằng /h

≤ 15

≥ 20

< 0,27

0,86

0,64

Từ 0,27 đến 0,32

...

...

...

0,44

> 0,32

0,30

0,30

Tải trọng và tác động của sóng vỡ và sóng đổ lên công trình có mặt cắt thẳng đứng

2.11. Khi độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công trình d_br ≤ 1.25h và độ sâu đến đáy d_b ≥ 1,5h thì phải tính toán công trình chịu tải trọng sóng vỡ từ phía vùng nước không được che chắn (Hình 8).

Tải trọng nằm ngang P_xc (kN/m) do sóng vỡ tác động lên tường phải lấy theo diện tích biểu đồ áp lực sóng nằm ngang. Trong biểu đồ này trị số p (kPa) tại tung độ z(m) phải xác định theo các công thức sau:

z₁ = - h, p₁ = 0                           (14)

z₂ = 0, p₂ = 1,5rgh                     (15)

...

...

...

Hình 8: Biểu đồ áp lực sóng vỡ lên mặt tường thẳng đứng

Tải trọng thẳng đứng P_zc (kN/m) do sóng vỡ tác động lên đáy tường phải lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực của sóng và xác định theo công thức:

P_zc = m                              (17)

Trong đó: m - hệ số, lấy theo Bảng 5

Bảng 5

≤ 3

5

...

...

...

9

Hệ số m

0,7

0,8

0,9

1,0

Lưu tốc cực đại v_f,max (m/sec) trên mặt thềm trước tường đứng do sóng vỡ phải xác định theo công thức:

v_f,max =                                 (18)

...

...

...

a – khi mặt trên lớp đệm nằm ngang cao độ đáy

b – khi lớp đệm nằm trên cao độ đáy.

2.12. Khi đáy nước trước tường trên suốt một đoạn dài ≥ 0,5kể từ mép tường trở ra có độ sâu d_b ≤ d_cr (Hình 9) thì phải tính toán công trình chịu tải trọng của sóng đổ từ phía vùng nước không được che chắn. Trong trường hợp này độ cao h_{c, sur} (m) của đỉnh sóng đổ cao nhất so với mực nước tính toán phải xác định theo công thức:

h_c,sur = - 0,5d_f – h_sur                     (19)

Trong đó:

h_sur – chiều cao của sóng đổ, m;

d_cr – độ sâu lâm giới, m;

Tải trọng nằm ngang P_xc (kN/m) do sóng đổ tác động phải lấy theo diện tích biểu đồ áp lực ngang của sóng. Trong biểu đồ này trị số p (kPa) tại tung độ z(m) phải xác định theo các công thức sau:

z₁ = -h_sur, p₁ = 0;                        (20)

...

...

...

z₃ = d_f, p₃ =              (22)

Trong đó:

_sur – chiều dài trung bình của sóng đổ, m.

Tải trọng thẳng đứng P_zc (kN/m) do sóng đổ tác động phải lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực của sóng (với tung độ biểu đồ p₃) và xác định theo công thức:

p_zc = 0,7;                        (23)

Lưu tốc đáy lớn nhất của sóng đổ v_b,max(m/sec) phía trước tường thẳng đứng từ phía vùng nước không che chắn phải xác định theo công thức:

v_b,max = ;                             (24)

2.13. Khi có đủ luận cứ thì việc tính toán tải trọng do sóng vỡ và sóng đổ tác động lên mặt tường thẳng đứng (xem Hình 8 và 9) cũng có thể thực hiện theo các phương pháp động học, trong đó xét đến các xung áp lực và lực quán tính.

Tải trọng và tác động của sóng lên các mái dốc công trình

...

...

...

h_{run t%} = k_r k_p k_Np k_run h_1%;             (25)

Trong đó:

h_{run 1%} - chiều cao sóng leo lên mái dốc với suất bảo đảm 1%;

k_r, k_p – hệ số nhám và hệ số cho nước thấm qua của mái dốc, lấy theo Bảng 6;

k_sp – hệ số, lấy theo Bảng 7;

k_run – hệ số, lấy theo các đồ thị ở Hình 10 tùy thuộc vào độ thoải của sóng _d/h_1% ở vùng nước sâu;

h_1% - chiều cao sóng di động với suất bảo đảm 1%.

Hình 10. Đồ thị các giá trị của hệ số k_run

...

...

...

Bảng 6

Kết cấu gia cố mái dốc

Độ nhám tương đối r/h_1%

Hệ số k_r

Hệ số k_p

Bản bê tông (bê tông cốt thép)

-

1

0,9

...

...

...

< 0,002

1

0,9

0,005-0,01

0,95

0,85

0,02

0,9

...

...

...

0,05

0,8

0,7

0,1

0,75

0,6

...

...

...

0,7

0,5

Ghi chú: Kích thước đặc trưng r (m) của độ nhám phải lấy bằng đường kính trung bình các hạt vật liệu gia cố mái dốc hoặc bằng kích thước trung bình của các khối bê tông (bê tông cốt thép).

Bảng 7

Trị số ctgj

1 ÷ 2

3 ÷ 5

> 5

Hệ số k_sn

...

...

...

1,4

1,5

1,6

Khi tốc độ gió = 10m/s

1,1

1,1

1,2

Khi tốc độ gió ≤ 5m/sec

1,0

...

...

...

0,6

Ghi chú: j - góc nghiêng của mái dốc so với đường nằm ngang.

Chiều cao leo của sóng với suất bảo đảm i% phải xác định bằng cách nhân giá trị h_run1% tìm được theo công thức (25) với hệ số k_i lấy từ bảng 8.

Bảng 8

Suất bảo đảm sóng leo i%

0,1

1

2

5

...

...

...

30

50

Hệ số k_i

1,1

1,0

0,96

0,91

0,86

0,76

...

...

...

Khi đầu sóng tiến đến công trình với một góc a (độ) từ phía vùng nước không được che chắn thì phải giảm trị số chiều cao sóng leo trên mái dốc bằng cách nhân với hệ số k_a lấy từ Bảng 9.

Bảng 9

Góc a^o

0

10

20

30

40

50

...

...

...

Hệ số k_a

1

0,98

0,96

0,92

0,87

0,82

0,76

Ghi chú: Khi xác định chiều cao sóng leo trên các bãi cát và cuội sỏi phải xét đến sự thay đổi độ dốc bãi trong thời gian có bão. Độ hạ thấp mặt bãi này được lấy như sau:

...

...

...

- Về phía bờ phần bãi bị bào mòn sẽ có dạng hình nêm với độ hạ thấp bằng 0 tại cao độ lớn nhất của sóng leo;

- Về phía biển phần bãi bị bào mòn dạng hình nêm sẽ kéo dài đến độ sâu:

• d = d_cr đối với đất bị bào xói;

• d = d_cru đối với đất không bị bào xói.

(ở đây: h – chiều cao sóng; d_cr – độ sâu nước tại tuyến sóng đổ lần đầu; d_cru – độ sâu nước tại tuyến sóng đổ lần cuối).

2.15. Đối với mái dốc được gia cố bằng những tấm bản lắp ghép hoặc đổ tại chỗ và có 1,5 ≤ ctgj ≤ 5 thì biểu đồ áp lực sóng phải lấy theo Hình 11. Trong biểu đồ này áp lực sóng tính toán lớn nhất p_d (kPa) phải xác định theo công thức:

p_d = k_sk_fp_relrgh               (26)

Trong đó:

k_s – hệ số, xác định theo công thức:

...

...

...

k_f – hệ số lấy theo Bảng 10;

p_rel – trị số lớn nhất của áp lực sóng tương đối trên mái dốc tại điểm 2 (Hình 11), lấy theo Bảng 11.

Hình 11. Biểu đồ áp lực sóng tính toán lớn nhất lên mái dốc được gia cố bằng các tấm bản

Bảng 10

Độ thoải của sóng /h

10

15

20

...

...

...

35

Hệ số k_f

1

1,15

1,3

1,35

1,48

Bảng 11

Chiều cao sóng h, m

...

...

...

1

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

≥ 4

Trị số lớn nhất của áp lực sóng tương đối P_rel

3,7

...

...

...

2,3

2,1

1,9

1,8

1,75

1,7

Tung độ z₂ (m) của điểm 2 (điểm đặt của áp lực sóng tính toán lớn nhất p_d) phải xác định theo công thức:

z₂ = A +                       (28)

Trong đó:

...

...

...

A = h ;                  (29)

B = h;                (30)

Tung độ z₃ (m) ứng với chiều cao sóng leo lên mái dốc phải xác định theo Điều 2.14.

Trên các đoạn mái dốc nằm cao hơn hoặc thấp hơn điểm 2 (xem Hình 11) phải lấy các tung độ p (kPa) của biểu đồ áp lực sóng ở các khoảng cách như sau:

p = 0,4 p_d tại

p = 0,1 p_d tại

Trong đó:

L_j = , m                              (31)

Tung độ p_c của biểu đồ phản áp lực sóng dưới các tấm bản gia cố mái dốc phải xác định theo công thức:

...

...

...

trong đó:

P_{c,rel ­}– phản áp lực tương đối của sóng, lấy theo đồ thị ở Hình 12.

Hình 12. Đồ thị để xác định phản áp lực của sóng

2.16. Đối với các công trình cấp I và II khi chiều cao sóng có suất bảo đảm h_1% > 1,5m, nếu có đủ luận cứ thì được phép xác định tải trọng sóng lên mái dốc có tấm bản gia cố bằng các phương pháp có xét đến tính không điều hòa của sóng do gió.

Khi có các bậc thềm hoặc có sự thay đổi độ nghiêng trên từng đoạn mái dốc của công trình thì tải trọng do sóng lên kết cấu gia cố mái phải được xác định theo các kết quả nghiên cứu trên mô hình hoặc tham khảo tiêu chuẩn thiết kế đê biển của ngành thủy lợi.

2.17. Khi thiết kế các công trình có mặt cắt kiểu mái dốc và các kết cấu gia cố mái dốc bằng đá hộc hoặc bằng các khối bê tông hay bê tông cốt thép kiểu hộp, kiểu phức hình phải xác định khối lượng m hoặc m₂ (t) của từng viên (hoặc khối) theo qui định sau đây tương ứng với trạng thái cân bằng giới hạn của chúng dưới tác động của sóng do gió:

● Khi viên đá hoặc khối bê tông (bê tông cốt thép) nằm ở phần trên của mái dốc kể từ độ sâu z = 0, 7h lên đến đỉnh công trình thì khối lượng m xác định theo công thức:

m =                       (33)

...

...

...

m_z = me(34)

Trong đó:

r_m – khối lượng riêng của đá hoặc khối bê tông (bê tông cốt thép. t/m^3;

r - Khối lượng riêng của nước t/m^3;

k_fr – hệ số, lấy theo Bảng 12: khi /h > 15 và khi có bậc thềm thì phải chỉnh lý lại hệ số k_fr theo kết quả thực nghiệm.

Bảng 12

Kết cấu gia cố mái dốc

Hệ số k_fr khi

Đổ tự do

...

...

...

Đá

0,025

-

Khối bê tông thường

0,021

-

Khối bốn ngạnh (letrapod) và các khối phức hình khác

0,008

0,006

...

...

...

Hình 13. Đồ thị để xác định thành phần hạt cho phép của đá xô bồ đổ tự do dùng gia cố mái dốc

Giá trị của hệ số k_gr phải xác định theo công thức:

k_gr =                                 (35)

Trong đó:

m – khối lượng viên đá, xác định theo Điều 2.17 tấn;

m_i – khối lượng viên đá lớn hơn hoặc nhỏ hơn khối lượng tính toán, tấn;

D_ha,i và D_ba – đường kính cỡ viên đá (cm), tính đổi thành đường kính của hình cầu có khối lượng tương ứng với m_i và m.

Đá xô bồ đổ tự do với thành phần hạt tương ứng với vùng có gạch chéo (xem Hình 13) chỉ được coi là thích hợp cho việc gia cố mái dốc khi độ thoải của mái dốc nằm trong phạm vi 3 ≤ ctgj ≤ 5 và chiều cao của sóng tính toán ≤ 3m.

...

...

...

Bảng 13

ctgj

6

8

10

12

15

Hệ số kj khi /h ≥ 10

0,78

...

...

...

0,43

0,25

0,2

Nếu gọi D_ba là đường kính của viên đá có khối lượng bằng khối lượng tính toán theo quy định trên đây thì tỷ lệ tối thiểu của số đá có đường kính D_ba trong khối đá đổ xô bồ phải lấy theo qui định của Bảng 14.

Bảng 14

Hệ số hỗn tạp D₆₀/D₁₀

5

10

20

...

...

...

Tỉ lệ tối thiểu của số đá có đường kính D_ba (% theo trọng lượng)

50

30

25

20

3. TẢI TRỌNG SÓNG LÊN CÁC VẬT CẢN CỤC BỘ VÀ CÁC CÔNG TRÌNH KIỂU KẾT CẤU HỞ

Tải trọng sóng lên vật cản cục bộ thẳng đứng

3.1. Lực lớn nhất Q_max (kN) do sóng tác động lên một vật cản cục bộ thẳng đứng có kích thước a ≤ 0,4và b ≤ 0,4(Hình 14 a) khi d > d_cr phải xác định từ dãy các kết quả tính toán theo công thức (36) cho dãy các hệ số c = x/l biểu thị các khoảng cách khác nhau từ đỉnh sóng đến vật cản.

Q_max = Q_i,maxd_i + Q_v,maxd_v;                (36)

...

...

...

Q_i,max và Q_v,max – tương ứng là hợp tử quán tính và hợp tử vận tốc của lực sóng (kN), xác định theo các công thức sau:

Q_i,max = ρgpb^2hk_va_ib_i;                (37)

Q_v,max = rgbh^2a_vb_v; (38)

d_i và d_v – hệ số tổ hợp của hợp tử quán tính và hợp tử vận tốc của lực sóng lớn nhất, lấy theo các đồ thị 1 và 2 trên Hình 15;

h và l - chiều cao và chiều dài sóng tính toán, lấy theo Mục 4 của Phụ lục 1;

a – kích thước vật cản theo hướng tia sóng, m;

b – kích thước vật cản theo hướng vuông góc với tia sóng, m;

k_v – hệ số, lấy theo Bảng 15;

a_i và a_v – hệ số quán tính và hệ số vận tốc của độ sâu, lấy tương ứng theo các đồ thị a và b trên Hình 16;

...

...

...

Hình 14. Sơ đồ xác định tải trọng sóng lên các vật cản cục bộ

a – vật cản thẳng đứng;

b – vật cản nằm ngang.

Hình 15. Các đồ thị để xác định giá trị hệ số tổ hợp của hợp tử quán tính d₁ (đồ thị 1) và hợp tử vận tốc d_v (đồ thị 2) của lực sóng.

Hình 16. Đồ thị để xác định giá trị các hệ số quán tính α₁ và hệ số vận tốc α_u của độ sâu

Bảng 15

...

...

...

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,4

Hệ số k_v

1

...

...

...

0,93

0,86

0,79

0,70

0,52

Ghi chú:

1. Khi tính toán các công trình kiểu kết cấu hở hoặc các vật cản cục bộ đứng riêng rẽ chịu tải trọng sóng thường phải xét đến độ nhám bề mặt của cấu kiện. Khi các số liệu thực nghiệm cho thấy kết cấu ít bị ảnh hưởng của gỉ và các sinh vật biển bám ở bề mặt thì các hệ số hình dạng cần xác định theo các công thức sau:

b_i =                     (39)

b_v = C_v                           (40)

...

...

...

Hình 17. Đồ thị để xác định giá trị các hệ số quán tính b_i và hệ số vận tốc b_v của hình dạng vật cản (đường liền – cho các vật cản êlíp, đường đứt nét – cho các vật cản chữ nhật) tùy thuộc vào tỷ số a/b (đối với các đại lượng Q, q và P_x) hoặc b/a (đối với P_x)

1- Đối với vật cản nhám hình ê-líp; 2- Đối với vật cản nhẵn;

3- Đối với phần nhám nằm dưới nước và phần nhẵn nằm trên mặt nước của vật cản thẳng đứng hình ê líp.

2. Khi sóng tiến đến vật cản cục bộ (dạng ê líp hay chữ nhật) dưới một góc nghiêng thì cho phép xác định các hệ số hình dạng bằng cách nội suy giữa hai giá trị tính được theo hai trục chính;

3. Lực sóng lớn nhất Q_max (kN) trên vật cản cục bộ thẳng đứng cho phép lấy như sau:

Q_max = Q_i,max khi

Q_max = Q_v,max khi

Trong các trường hợp khác phải xác định Q_max từ dãy số liệu tính toán theo công thức (36) với các trị số % khác nhau.

...

...

...

q = q_i,maxd_x,i + q_v,maxd_x,v                                (41)

Trong đó: q_i,max và q_v,max – các hợp tử quán tính và vận tốc của tải trọng phân bố lớn nhất của sóng (kN/m), xác định theo công thức:

q_max = rgp^2b^2k_vq_xib_i              (42)

q_v,max = rgpbq_xvb_v                       (43)

d_xi và d_xv – hệ số tổ hợp các hợp tử quán tính và vận tốc của tải trọng sóng phân bố, lấy tương ứng theo các đồ thị 1 và 2 trên Hình 18 với trị số c theo Điều 3.1;

q_xi và q_xv – các hệ số tải trọng sóng phân bố, lấy theo các đồ thị a và b trên Hình 19 với các trị số độ sâu tương đối z_rel =

3.3. Độ cao của mặt sóng h (m) so với mực nước tính toán phải xác định theo công thức:

h = h_relh                        (44)

Trong đó: h_rel – độ cao tương đối của mặt sóng, xác định theo Hình 20.

...

...

...

Dd = (h_c,rel + 0,5)h          (45)

Trong đó: h_c,rel – độ cao tương đối của đỉnh sóng, xác định theo Hình 20 với giá trị c = 0

3.4. Các tải trọng sóng Q và q lên vật cản cục bộ thẳng đứng khi vật cản nằm ở vị trí x (m), bất kỳ so với đỉnh sóng phải xác định tương ứng theo các công thức (36) và (41), trong đó các hệ số d_i và d_v phải xác định theo các đồ thị 1 d_xi và d_xv 2 trên Hình 15, còn theo các đồ thị 1 và 2 trên Hình 18 đối với giá trị c = x/l đã cho.

Hình 18. Đồ thị để xác định giá trị các hệ số tổ hợp của hợp tử quán tính d_xi (đồ thị 1) và hợp tử vận tốc d_vl (đồ thị 2) của tải trọng tuyến tính của sóng.

Hình 19. Đồ thị các hệ số của tải trọng sóng phân bố q_M, q_xM, q_z,q_xv khi d/l bằng:

1) 0,1; 2) 0,15; 3) 0,2; 4) 0,3; 5) 0,5; 6) 1; 7) 5 và l/h = 40 – đường liền nét: l/h = 8 – 15 – đường đứt nét

...

...

...

Hình 20. Đồ thị để xác định giá trị các hệ số h_rcl

1 – khi d/l = 0,5 và l/h = 40; 2 – khi d/l = 0,5 và l/h = 20

Hoặc khi d/l = 0,2 và l/h = 40; 3 – khi d/l = 0,5 và l/h = 10

Hoặc khi d/l = 0,2 và l/h = 20; 4 – khi d/l = 0,2 và l/h = 10.

3.5. Khoảng cách Z_{Q, max} (m) từ mực nước tính toán đến điểm đặt của lực sóng cực đại Q_max lên vật cản cục bộ thẳng đứng cần xác định theo các công thức:

z_Q,max =                        (46)

Trong đó:

d_i và d_v – hệ số lấy theo các đồ thị 1 và 2 trên Hình 15 với giá trị c ứng với Q_max;

z_Q,v và z_Q,i – tung độ điểm đặt của hợp tử quán tính và hợp tử vận tốc của lực (m), xác định theo các công thức:

...

...

...

z_Q,v = m_vx_v,rell                                           (48)

x_v,rel và x_i,rel – tung độ tương đối của điểm đặt các hợp tử quán tính và vận tốc của lực, lấy theo Hình 21;

m_i và m_v – các hệ số quán tính và vận tốc của pha sóng, lấy theo các đồ thị trên Hình 22.

Khoảng cách z_Q từ mực nước tính toán đến điểm đặt của lực Q khi đỉnh sóng nằm cách vật cản một khoảng cách x bất kỳ phải xác định theo công thức (46), trong đó các hệ số d_i và d_v phải lấy theo các đồ thị 1 và 2 trên Hình 15 đối với giá trị c = x/l đã cho.

Hình 21. Đồ thị để xác định giá trị các tung độ tương đối

1 - giá trị x_i,rel; 2- giá trị x_v,rel

Tải trọng sóng lên vật cản cục bộ nằm ngang

3.6. Trị số lớn nhất của hợp lực tải trọng sóng P_max (kN/m) lên một vật cản cục bộ nằm ngang (xem Hình 14, b) với các kích thước mặt cắt a ≤ 0,1 l(m) và b ≤ 0,1 l(m) khi z_c ≥ b, nhưng (z_c – b/2) > h/2 và khi (d – z_c) ≥ b phải xác định theo công thức:

...

...

...

Cho hai trường hợp sau đây:

· Khi thành phần nằm ngang của tải trọng sóng đạt giá trị lớn nhất P_{x, max} (kN/m), cùng với trị số tương ứng của thành phần thẳng đứng P_z (kN/m);

· Khi thành phần thẳng đứng của tải trọng sóng đạt giá trị lớn nhất P_{z, max} (kN/m), cùng với trị số tương ứng của thành phần nằm ngang P_x (kN/m).

Hình 22. Đồ thị để xác định trị số hệ số quán tính m₁ và hệ số vận tốc m_u của pha sóng

Các khoảng cách x (m) từ trọng tâm vật cản đến đỉnh sóng khi có tải trọng lớn nhất P_x,max và P_z,max phải xác định theo đại lượng tương đối c = x/l, lấy theo Hình 18 và Hình 23.

3.7. Giá trị lớn nhất của thành phần nằm ngang P_x,max của tải trọng sóng lên vật cản cục bộ nằm ngang phải xác định từ dãy các trị số P_x tính được với các giá trị c khác nhau theo công thức:

P_c,max = P_x,id_ci + P_cvd_cv                   (50)

...

...

...

Trong đó: P_xv và P_xi – hợp tử quán tính và hợp tử vận tốc của thành phần nằm ngang của tải trọng sóng, xác định theo các công thức:

P_xi =                       (51)

                                    P_xv =                        (52)

d_xi và d_xv – các hệ số tổ hợp của hợp tử quán tính và hợp tử vận tốc của tải trọng sóng, lấy tương ứng theo các đồ thị 1 và 2 của Hình 18 với giá trị của c theo Điều 3.1;

q_xi và q_xv – như ở Điều 3.2;

b_i và b_v – hệ số quán tính và hệ số vận tốc của hình dạng vật cản có mặt cắt hình tròn, ê líp, chữ nhật, lấy theo các đồ thị trên Hình 17 với các giá trị a/b đối với thành phần nằm ngang, và giá trị b/a đối với thành phần thẳng đứng của tải trọng.

3.8. Giá trị lớn nhất của thành phần thẳng đứng P_z,max của tải trọng sóng lên các vật cản cục bộ nằm ngang phải xác định từ dãy trị số P_z tính với các giá trị c theo công thức:

P_z,max = P_zid_zi + P_zvd_zv                                (53)

Trong đó:

...

...

...

P_zi =                                  (54)

P_zv =                                    (55)

d_zi và d_zv – các hệ số tổ hợp quán tính và hệ số tổ hợp vận tốc, lấy theo các đồ thị 1 và 2 của Hình 23 với giá trị của c theo Điều 3.1;

q_zi và q_zv – các hệ số tải trọng sóng, lấy tương ứng theo các đồ thị c và d trên Hình 19 với các giá trị của tung độ tương đối z_c,rel =

b_i và b_v – như ở Điều 3.7.

3.9. Giá trị của thành phần nằm ngang P_x (kN/m) hoặc thành phần thẳng đứng P_z (kN/m) của tải trọng sóng lên vật cản cục bộ nằm ngang khi vật cản nằm cách đỉnh sóng một khoảng cách x bất kỳ phải xác định tương ứng theo công thức (50) hoặc (53); trong đó các hệ số tổ hợp d_xi và d_xv hoặc d_zi và d_zv phải lấy theo các đồ thị Hình 18 và Hình 23 đối với giá trị c = x/l đã cho.

3.10. Đối với một vật cản hình trụ nằm ở đáy nước (xem Hình 14, b) có đường kính D ≤ 0,1l và D ≤ 0,1d thì giá trị lớn nhất của hợp lực P_max (kN/m) của tải trọng sóng lên vật cản phải xác định theo công thức (49) cho hai trường hợp sau:

· khi thành phần nằm ngang của tải trọng sóng đạt giá trị cực đại P_x,max (kN/m), với giá trị tương ứng của thành phần thẳng đứng P_z (kN/m);

· khi thành phần thẳng đứng của tải trọng sóng đạt giá trị cực đại P_z,max (kN/m), với giá trị tương ứng của thành phần nằm ngang P_x (kN/m).

...

...

...

P_x,max = P_xid_xi + P_xvd_xv                                 (56)

P_z = -P_xvd_xv                                          (57)

Trong đó:

P_xi và P_xv – hợp tử quán tính và hợp tử vận tốc của thành phần nằm ngang của tải trọng sóng (kN/m), xác định theo các công thức:

P_xi =                (58)

P_xv =                     (59)

d_xi, d_xv, q_xi, q_xv – như ở Điều 3.7.

Giá trị cực đại P_z,max (kN/m) của thành phần thẳng đứng và giá trị tương ứng P_x (kN/m) của thành phần nằm ngang của tải trọng sóng phải lấy như sau:

P_z,max = -và P_x = P_xv

...

...

...

3.12. Lực lớn nhất Q_cr,max (kN) do sóng vỡ tác động lên một vật cản hình trụ thẳng đứng với đường kính D ≤ 0,4 d_cr phải xác định từ dãy các trị số lực do sóng Q_cr tính được từ các khoảng cách khác nhau của vật cản so với đỉnh sóng (Hình 24, a) với bước khoảng cách tương đối là 0,1x/d_i bắt đầu từ x/d_i = 0 (trong đó x – khoảng cách từ đỉnh sóng vỡ đến trục của vật cản hình trụ thẳng đứng.)

Lực do sóng Q_cr (kN) khi vật cản hình trụ nằm cách đỉnh sóng một khoảng bất kỳ phải xác định theo công thức:

Q_cr = Q_i,cr + Q_v,cr                                     (60)

Trong đó:

Q_i,cr và Q_v,cr hợp tử quán tính và hợp tử vận tốc của lực do sóng vỡ tác động (kN) xác định theo các công thức:

Q_i,cr = rgpD^2(d_cr + h_c,sur)d_i,cr                               (61)

Q_v,cr = rgD(d_cr + h_c,sur)d_id_v,cr                              (62)

Hình 24. Sơ đồ xác định tải trọng do sóng vỡ và đồ thị để xác định giá trị các hệ số d_i,cr (đường cong 1) và d_{u, cr} (đường cong 2)

...

...

...

d_t = d_cr – (h_sur - h_c,sur)                               (63)

h_sur – chiều cao sóng (biến hình) khi sóng đổ lần đầu ở vùng nước nông với yêu cầu đảm bảo điều kiện h_sur ≤ 0,8 d_t (m);

h_c,sur – độ cao của đỉnh sóng (khi sóng đổ lần đầu) so với mực nước tính toán (m);

d_i,cr và d_v,cr – hệ số quán tính và hệ số vận tốc, lấy theo các đồ thị trên Hình 24,b.

3.13. Tải trọng phân bố q_cr (kN/m) do sóng vỡ tác động lên vật cản thẳng đứng hình trụ ở độ sâu z(m) kể từ mực nước tính toán (xem Hình 24a) khi khoảng cách tương đối từ trục vật cản đến đỉnh sóng là x/d_t phải xác định theo công thức:

q_cr = q_i,cr + q_v,cr                           (64)

Trong đó:

q_{v,cr ­}và q_i,cr – hợp tử quán tính và hợp tử vận tốc của tải trọng do sóng vỡ tác động lên vật cản thẳng đứng (kN/m), xác định theo công thức:

q_i,cr = rgpD^2e_i,cr                                   (65)

...

...

...

e_i,cr và e_v,cr – hệ số quán tính và hệ số vận tốc, lấy tương ứng theo các đồ thị a và b trên Hình 25 khi giá trị của độ sâu tương đối là: z_rel =

Ghi chú: Hệ số s_i,cr (Hình 24.b) phải lấy giá trị dương khi x/d_t > 0 và giá trị âm khi x/d_t < 0.

Hình 25. Đồ thị để xác định giá trị hệ số quán tính e_l,cr và hệ số vận tốc e_v,cr

Tải trọng sóng lên công trình kiểu kết cấu hở với các cấu kiện là vật cản cục bộ

3.14. Tải trọng sóng lên công trình kiểu kết cấu hở dạng thanh phải xác định bằng cách lấy tổng các tải trọng đã tính toán theo các Điều 3.1 – 3.9 cho từng vật cản riêng rẽ có xét đến vị trí của từng cấu kiện so với mặt cắt sóng tính toán. Các cấu kiện của công trình phải được xem như các vật cản cục bộ đứng riêng rẽ nếu đường trục của các cấu kiện nằm cách nhau một khoảng cách 1 ≥ 3D (D – đường kính lớn nhất của cấu kiện); khi 1<3D thì trị số tải trọng sóng đã tính được cho cấu kiện đứng riêng rẽ phải nhân với hệ số lân cận theo hướng đầu sóng y_t và hệ số lân cận theo hướng tia sóng lấy y_b, theo bảng 16.

Bảng 16

Khoảng cách tương đối giữa đường trục các vật cản I/D

Các hệ số lân cận y_t và y_l với các giá trị đường kính tương đối D/l

...

...

...

y_l

0,1

0,05

0,1

0,05

3

1

1

...

...

...

1

2,5

1

1,05

1

0,98

2

1,04

1,15

...

...

...

0,92

1,5

1,2

1,4

0,87

0,8

1,25

1,4

1,65

...

...

...

0,68

3.15. Tải trọng sóng lên các cấu kiện nằm nghiêng của công trình kiểu kết cấu hở phải tính theo các biểu đồ thành phần nằm ngang và thành phần thẳng đứng của tải trọng; tung độ của các biểu đồ này phải xác định theo Điều 3.9 có xét độ sâu dưới mực nước tính toán và khoảng cách đến đỉnh sóng tính toán của từng đoạn cấu kiện.

Ghi chú: Đối với các cấu kiện nằm nghiêng một góc < 25^o so với đường nằm ngang hoặc đường thẳng đứng thì cho phép xác định tải trọng sóng lên cấu kiện đó tương ứng theo Điều 3.4 và Điều 3.9 như một vật cản cục bộ nằm ngang hoặc thẳng đứng.

3.16. Tải trọng động của sóng không điều hòa do gió tác động lên công trình kiểu kết cấu hở làm từ các cấu kiện kiểu vật cản cục bộ phải được xác định bằng cách nhân giá trị tải trọng tĩnh với hệ số động học k_d lấy theo Bảng 17. Giá trị tải trọng tĩnh này được tính toán theo các Điều 3.14 và 3.15 với sóng có chiều cao theo suất bảo đảm đã cho trong hệ sóng và chiều dài trung bình.

Bảng 17

Tỷ số các chu kỳ T_c/

0,01

0,1

0,2

...

...

...

Hệ số động học k_d

1

1,15

1,2

1,3

Trong đó: T_c – chu kỳ dao động riêng của công trình, sec

                  - chu kỳ trung bình của sóng, sec 

Khi tỷ số các chu kỳ T_c/> 0,3 thì phải tính toán công trình theo phương pháp động học.

Tải trọng sóng lên hình trụ thẳng đứng đường kính lớn (các trường hợp đặc biệt)

...

...

...

M_z,por = rghD^3b_por                               (67)

Trong đó:

b_por – hệ số mô men lật, có xét đến khả năng cho nước thấm qua của nền, xác định theo Bảng 18.

Trị số cực đại của mô men lật toàn phần tác động lên vật cản hình trụ này được xác định bằng tổng của hai mô men:

· Mô men do lực cực đại Q_max bằng tích số của lực Q_max xác định theo Điều 3.1 nhân với cánh tay đòn theo Điều 3.5;

· Mô men cực đại xác định theo công thức (67) và trùng pha với lực cực đại Q_max’.

Bảng 18

d/l

Giá trị của hệ số b_por khi D/l bằng

...

...

...

0,25

0,3

0,4

0,12

0,67

0,76

0,82

0,81

0,15

...

...

...

0,68

0,73

0,73

0,20

0,46

0,52

0,57

0,56

0,25

...

...

...

0,42

0,44

0,42

0,30

0,26

0,29

0,32

0,32

0,40

...

...

...

0,15

0,17

0,17

0,50

0,07

0,08

0,09

0,09

3.18. Ở thời điểm lực nằm ngang đạt giá trị cực đại Q_max thì áp lực sóng p (kPa) tại một điểm trên bề mặt của vật cản hình trụ tròn thẳng đứng ở độ sâu z > 0 phải xác định theo công thức:

...

...

...

Trong đó:

c - hệ số phân bố áp lực, lấy theo Bảng 19

Bảng 19

q^o

Giá trị của hệ số c khi D/l bằng

0,2

0,3

0,4

0

...

...

...

0,85

0,86

15

0,70

0,83

0,85

30

0,68

0,81

...

...

...

45

0,60

0,74

0,80

60

0,50

0,65

0,70

75

...

...

...

0,51

0,55

90

0,22

0,34

0,34

105

0,03

0,11

...

...

...

120

-0,09

-0,08

-0,10

135

-0,23

-0,23

-0,23

150

...

...

...

-0,36

-0,33

165

-0,37

-0,42

-0,38

180

-0,41

-0,45

...

...

...

q - góc giữa tia sóng tới và đường thẳng nối trục vật cản với điểm đang xét (đối với đường sinh phía trước của hình trụ: 0 = 0).

Áp lực p tại các điểm nằm cao hơn mực nước tính toán (z<0) khi c > 0 được lấy theo quy luật biến thiên tuyến tính giữa giá trị p xác định theo công thức (68) tại cao trình z = 0 và giá trị p = 0 tại cao trình z = -ch; còn khi c < 0 thì đối với các điểm nằm ở độ sâu 0 ≤ z ≤ - ch áp lực p cũng lấy theo qui luật biến thiên tuyến tính giữa giá trị p = 0 tại z = 0 và giá trị p xác định theo công thức (68) tại z = - ch.

3.19. Lưu tốc đáy cực đại v_b,max (m/sec) tại các điểm nằm trên đường viền của vật cản (q = 90^o và 270^o) và nằm phía trước vật cản cách mép vật cản một khoảng cách 0,25 l (q = 0^o) phải xác định theo công thức:

v_b,max = 2j_v                                                              (69)

Trong đó:

j_v – hệ số, lấy theo Bảng 20.

Bảng 20

Vị trí các điểm tính toán

Giá trị của hệ số j_v khi D/l bằng

...

...

...

0,3

0,4

Trên đường viền vật cản

0,98

0,87

0,77

Trước vật cản

0,67

0,75

...

...

...

4. TẢI TRỌNG SÓNG DO GIÓ LÊN CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ VÀ TẢI TRỌNG SÓNG DO TÀU LÊN CÁC KẾT CẤU GIA CỐ BỜ KÊNH

Tải trọng sóng do gió lên các công trình bảo vệ bờ

4.1. Giá trị lớn nhất của hình chiếu theo phương ngang P_x (kN/m) và các hình chiếu theo phương thẳng đứng P_z và P_c (kN/m) của hợp lực tải trọng do sóng tác động trên một đê chắn sóng ngập nước khi chịu chân sóng phải tính toán theo các biểu đồ áp lực sóng theo hướng ngang và theo hướng đứng (Hình 26). Trong các biểu đồ này các giá trị P (kPa) phải xác định có xét đến độ dốc i của đáy theo các công thức sau:

Hình 26. Các biểu đồ áp lực sóng lên một đê chắn sóng ngập nước

a) Khi độ dốc đáy i ≤ 0,04

· tại độ sâu z₁

Khi z₁ < z₂, p₁ = rg (z₁ – z₄)                                            (70)

Khi z₁ ≥ z₂, p₁ = p₂                                                          (71)

...

...

...

p₂ = rgh                                  (72)

· tại độ sâu z₃ = d,

p₃ = k_wp₂                                                                                    (73)

b) khi độ dốc đáy i > 0,04

· tại độ sâu z₁: P₁ xác định theo các công thức (70) và (71);

· tại độ sâu z₂:                           p₂ = rg(z₂ – z₄)                                                  (74)

· tại độ sâu z₃ = d:                     p₃ = p₂                                                               (75)

Trong đó:

z₁ – độ sâu từ đỉnh công trình đến mực nước tính toán, m;

...

...

...

k_w - hệ số, lấy theo Bảng 22;

z₄ – độ sâu từ mặt nước sau đê chắn sóng ngập nước đến mặt nước tính toán (m), xác định theo công thức:

z₄ = -k_rd (z₁ – z₅) – z₁                              (76)

k_rd – hệ số, lấy theo Bảng 21;

z₅ – độ sâu từ lưng sóng trước đê chắn sóng ngập nước đến mực nước tính toán (m), lấy theo Bảng 21.

Bảng 21

Chiều cao tương đối của sóng, h/d

0,4

0,5

...

...

...

0,7

0,8

0,9

1

Độ hạ thấp tương đối của chân sóng, z₂/d

0,14

0,17

0,20

0,22

...

...

...

0,26

0,28

Độ vượt cao tương đối của lưng sóng, z₅/d

-0,13

-0,16

-0,20

-0,24

-0,28

-0,32

...

...

...

Hệ số k_rd

0,76

0,73

0,69

0,66

0,63

0,60

0,57

Bảng 22

...

...

...

8

10

15

20

25

30

35

Hệ số k_w

0,73

...

...

...

0,8

0,85

0,9

0,95

1

4.2. Lưu tốc đáy lớn nhất v_b,max (m/sec) trước công trình bảo vệ bờ phải xác định theo công thức (12), trong đó hệ số k_st phải lấy như sau:

a) Đối với mặt tường thẳng đứng hoặc mặt tường có độ dốc lớn – theo Bảng 3;

b) Đối với đê chắn sóng ngập nước – theo Bảng 23.

Bảng 23

...

...

...

≤ 5

10

15

≥ 20

Hệ số k_st

0,5

0,7

0,9

1,1

...

...

...

Giá trị cho phép của lưu tốc đáy không gây xói phải lấy theo Điều 2.9.

4.3. Giá trị lớn nhất của hình chiếu theo phương ngang P_x (kN/m) và hình chiếu theo phương đứng P_z (kN/m) của hợp lực tải trọng do sóng vỡ tác động lên tường chắn sóng thẳng đứng (khi không có đất lấp ở phía bờ) phải xác định theo các biểu đồ áp lực sóng theo phương ngang và phương đứng (Hình 27), trong đó các giá trị p (kPa) và h_c (m) phải xác định tùy thuộc vào vị trí công trình:

a) Khi công trình nằm ở độ sâu mà tại đó sóng bị đổ lần cuối cùng (Hình 27, a) thì dùng công thức:

p = p_u = rgh_br                                                (77)

h_c =                                                        (78)

b) Khi công trình nằm ở vùng mép nước (Hình 27, b) thì dùng các công thức:

p = p_i =                                      (79)

h_c =                                                        (80)

c) Khi công trình nằm trên bờ, cao hơn mép nước nhưng còn trong phạm vi sóng leo (Hình 27, c) thì dùng các công thức:

...

...

...

h_c =                                                           (82)

Trong đó:

h_c – độ cao của lưng sóng so với mực nước tính toán tại vị trí tường chắn sóng, m;

h_br – chiều cao sóng tại vị trí sóng đổ lần cuối, m;

a_n – khoảng cách từ vị trí sóng đổ lần cuối đến mép nước, m;

a_i – khoảng cách từ vị trí sóng đổ lần cuối đến công trình, m;

a_l – khoảng cách từ mép nước đến công trình, m;

a_r – khoảng cách từ mép nước đến ranh giới leo bờ của sóng vỡ (khi không có công trình), xác định theo công thức:

a_r = h_run1%ctgj                                        (83)

...

...

...

Ghi chú: 1. Nếu độ cao từ đỉnh công trình đến mực nước tính toán z₁ ≥ -0,3h thì trị số áp lực sóng xác định được theo các công thức (77), (79) và (81) phải nhân với hệ số k_zd lấy theo Bảng 24.

Hình 27. Các biểu đồ áp lực sóng lên tường chắn sóng thẳng đứng

Bảng 24

Độ cao từ đỉnh công trình đến mực nước tính toán z₁, m

- 0,3h

0,0

+ 0,3h

+ 0,65h

...

...

...

0,95

0,85

0,8

0,5

2. Tải trọng do sóng đổ tác động lên tường chắn sóng khi tường đặt trong vùng có sóng đổ phải xác định theo Điều 2.12.

4.4. Giá trị lớn nhất của hình chiếu theo phương ngang P_x (kNm) và hình chiếu theo phương thẳng đứng P_z(kN/m) của tải trọng do sóng vỡ tác động lên tường chắn sóng thẳng đứng (có đất lấp ở phía bờ) khi sóng rút phải tính toán theo các biểu đồ áp lực sóng theo phương ngang và theo phương đứng (Hình 28), trong đó giá trị p_r (kPa) phải xác định theo công thức:

p_r = rg(Dz_r – 0,75h_br)                                          (84)

Trong đó:

Dz_r – độ hạ thấp của mặt nước so với mực nước tính toán ở phía trước tường thẳng đứng khi sóng rút (m). Tùy thuộc khoảng cách a₁ từ mép nước đến công trình mà Dz_r được lấy như sau:

...

...

...

                        Dz_r = 0,25 h_br                 khi a_l < 3 h_br

Hình 28. Các biểu đồ áp lực sóng lên tường chắn sóng thẳng đứng khi sóng rút

4.5. Áp lực sóng p (kPa) lên đoạn mặt cong của tường (Hình 29) phải lấy theo biểu đồ áp lực sóng lên tường thẳng đứng theo Điều 4.3 rồi đổi hướng của biểu đồ theo đường vuông góc với mặt cong.

Hình 29. Biểu đồ áp lực sóng lên đoạn mặt cong của tường chắn sóng

4.6. Giá trị lớn nhất của các hình chiếu theo phương ngang P_x,ext P_x,int (kN) và hình chiếu theo phương đứng P_z (kN) của hợp lực tải trọng sóng trên một đoạn đập đinh phải lấy theo các biểu đồ áp lực sóng theo các hướng ngang và hướng đứng (Hình 30). Trong các biểu đồ này giá trị áp lực sóng ở mặt ngoài P_ext (kPa) và ở mặt khuất P_int (kPa) của đập đinh và các độ cao tương ứng của lưng sóng h_ext (m) và h_int (m) phải xác định theo các công thức:

Hình 30. Các biểu đồ áp lực sóng tác động lên một đập đinh

...

...

...

h_ext , h_int =                                            (86)

Trong đó:

k_a - hệ số, lấy theo Bảng 25 tùy thuộc góc tới a của đầu sóng khi tiến đến đập có chiều rộng b và chiều dài đoạn đập là 1.

Bảng 25

Mặt đập đinh

ctga

m

Hệ số ka khi l/bằng

≤ 0,03

...

...

...

0,1

≥ 0,2

Mặt ngoài

-

1,0

0,75

0,65

0,60

Mặt khuất

...

...

...

1,0

0,75

0,65

0,60

0,2

0,45

0,45

0,45

0,45

...

...

...

0,18

0,22

0,30

0,35

1,0

0

0

0

0

...

...

...

4.7. Chiều cao của sóng do tàu h_sh (m) phải xác định theo công thức:

h_sh = 2                                 (87)

Trong đó:

d_s và l_u – mớn nước và chiều dài tàu, m;

d - hệ số đầy lượng rẽ nước của tàu;

v_adm – tốc độ cho phép (theo điều kiện khai thác) của tàu (m/sec); lấy bằng 0,9 v_cr, trong đó:

v_cr =          (88)

k_a – tỷ số giữa diện tích ướt của mặt cắt ngang của tàu trên diện tích mặt cắt ướt của kênh;

b – bề rộng kênh tại mép nước, m;

...

...

...

4.8. Chiều cao leo mái dốc h_rsh (m) của sóng do tàu (Hình 31) phải xác định theo công thức:

h_rsh = -b_sl                                             (89)

Trong đó: b_sl – hệ số, lấy bằng:

1,4 đối với mái dốc được gia cố bằng các tấm bản kín;

1,0 đối với mái dốc có lát đá;

0,8 đối với mái dốc bằng đá đổ.

Hình 31. Biểu đồ áp lực sóng do tàu lên kết cấu bờ kênh

                                                   a- khi sóng tràn lên mái dốc

...

...

...

                                                   c – khi trước từng đứng là bụng sóng.

4.9. Giá trị lớn nhất của sóng do tàu lên các kết cấu gia cố bờ kênh P (kN/m) phải lấy theo các biểu đồ áp lực sóng (Hình 31). Trong các biểu đồ trên giá trị P (kPa) phải xác định như sau:

a) Khi sóng tràn lên mái dốc được gia cố bằng các tấm bản (Hình 31, a):

· Ở độ cao z₁ = -h_rsh,                                          (90)

p₁ = 0

· Ở độ cao z₂ = 0,

p₂ = 1,34rgh_sh                                                    (91)

· Ở độ cao z₃ = 1,5h_sh,                    

p₃ = 0,5rgh_sh                                                                      (92)

...

...

...

· Ở độ cao z₁ = Dz_f,

                                    p₁ = 0                                        (93)

· Ở độ cao z₂ = 0,5h_sh,

                                    p₂ = - rg(0,5h_sh - Dz_f)                  (94)

· Ở độ cao z₃ = d_inf,

                                    p₃ = p_2­                                         (95)

c) Khi trước tường đứng là bụng sóng (Hình 31, c):

· Ở độ cao z₁ = Dz_f,

                                    p₁ = 0                                        (96)

...

...

...

                                    P₂ = - rg(0,5h_sh- Dz_f)                   (97)

· Ở độ cao z₃ = d_sh,

                                    p₃ = p₂                                       (98)

· Ở độ cao z₄ = d_sh + d_h,

                                    p₄ = 0                                        (99)

Trong đó:

d_int – độ sâu của chân kết cấu gia cố mái dốc, m;

d_h – độ sâu cọc ván kể từ đáy, m;

Dz_f – độ hạ thấp mực nước phía sau kết cấu gia cố bờ kênh (m) do thấm;

...

...

...

Dz_f = 0,2h_sh – như trên, khi chiều dài > 4m và có gối tựa bằng lăng thể đá;

Dz_f = 0,1h_sh – đối với tường cừ thẳng đứng.

5. TẢI TRỌNG DO TÀU (CÁC VẬT NỔI) LÊN CÁC CÔNG TRÌNH THỦY

5.1. Khi tính toán công trình thủy chịu các tải trọng do tàu (vật nổi) cần xác định:

- Tải trọng do gió, dòng chảy và sóng tác động lên các vật nổi – theo các Điều 5.2-5.4;

- Tải trọng tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình bến dưới tác động của gió và dòng chảy (sau đây gọi là tải trọng tựa tàu) – theo Điều 5.7;

- Tải trọng va khi tàu cập vào công trình bến cảng – theo các Điều 5.8-5.10;

- Tải trọng kéo của các dây neo khi gió và các dòng chảy tác động lên tàu – theo các Điều 5.11 và 5.12.

Ghi chú: Khi xác định tải trọng tựa lên công trình bến của tàu đang neo đậu ở bến cần xem xét tải trọng sóng nếu các thông số của sóng lớn hơn các trị số cho phép.

...

...

...

5.2. Thành phần ngang W_q (kN) và thành phần dọc W_n (kN) của lực gió tác động lên vật nổi phải xác định theo các công thức sau:

· Đối với tàu và bến phao có tàu đang neo đậu:

W_q = 73,6.10^-5                            (100)

W_n = 49,0.10^-5                             (101)

· Đối với ụ nổi:

W_q = 79,5.10^-5                               (102)

W_n = 79,5.10^-5                               (103)

Trong đó:

A_q và A_n – diện tích cản gió theo hướng ngang và theo hướng dọc của vật nổi, m^2;

...

...

...

x - hệ số lấy theo Bảng 26, trong đó a_h là kích thước nằm ngang lớn nhất của mặt cản gió theo hướng ngang hoặc theo hướng dọc của vật nổi.

Ghi chú: Diện tích cản gió phải xác định có xét đến diện tích các vật cản nằm ở phía đầu gió theo hướng dẫn ở Phụ lục 5.

Bảng 26

Kích thước lớn nhất của mặt chắn gió của vật nổi h_sh (m)

≤ 25

50

100

≥ 200

Hệ số x

...

...

...

0,80

0,65

0,50

5.3. Thành phần ngang Q_w (kN) và thành phần dọc N_w (kN) của lực do dòng chảy tác động lên vật nổi phải xác định theo các công thức:

Q_w = 0,59                                      (104)

N_w = 0,59                                      (105)

Trong đó:

A_l và A_t - diện tích chắn nước theo hướng ngang và hướng dọc của vật nổi, m^2;

v_l và v_t – thành phần ngang và thành phần dọc của lưu tốc dòng chảy với suất bảo đảm 2%, (m/sec).

...

...

...

Q = cg₁rghA_l                                         (106)

N = crghA_t                                            (107)

Trong đó:

c - hệ số, lấy theo Hình 32, trong đó d_s là mớn nước của vật nổi, m^2;

g₁ – hệ số, lấy theo Bảng 27, trong đó a_t – kích thước nằm ngang lớn nhất của bề mặt chắn nước theo chiều dọc của vật nổi, m;

Hình 32. Đồ thị để xác định các giá trị của hệ số c

h – chiều cao sóng với suất bảo đảm 5% trong hệ sóng, m; A_l và A_t – như Điều 5.3.

Bảng 27

...

...

...

≤ 0,5

1

2

3

≥ 4

Hệ số

1

0,73

0,5

...

...

...

0,4

Ghi chú: Chu kỳ biến thiên của tải trọng sóng phải lấy bằng chu kỳ trung bình sóng.

5.5. Khi tính toán các công trình thủy chịu tải trọng do các vật nổi truyền đến qua các dây neo – các trụ neo tàu, đoạn đầu các bến, các gối buộc dây neo (với các số liệu cho trước về số lượng, chiều dài và đường kính dây neo, trị số lực căng dây neo ở trạng thái ban đầu, khối lượng và vị trí gắn các vật treo) – cần xác định:

· Tải trọng nằm ngang và thẳng đứng truyền lên công trình hoặc gối buộc dây neo;

· Nội lực lớn nhất trong các dây neo;

· Dịch chuyển của các vật nổi.

Ghi chú: Nội lực trong các cấu kiện neo buộc phải xác định khi mực nước triều cao nhất và thấp nhất.

5.6. Tải trọng trên các gối buộc dây neo, nội lực trong các dây neo và chuyển dịch các vật nổi phải xác định có xét đến tác động động học của sóng, khi đó quan hệ giữa chu kỳ dao động tự do và dao động cưỡng bức của các vật nổi phải xác định từ điều kiện không để xảy ra các hiện tượng cộng hưởng.

Tải trọng tựa tàu

...

...

...

q = 1,1                                          (108)

Trong đó:

Q_tot – lực ngang do tác động tổng hợp của gió, dòng chảy và sóng, xác định theo các Điều 5.2, 5.3 và 5.4 kN;

l_d – chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu và công trình, m. Tùy thuộc vào quan hệ giữa chiều dài bến L và chiều dài đoạn thẳng của thành tàu 1, trị số l_d được lấy như sau:

Khi L ≥ 1, l_d = 1

Khi L < 1, l_d = L

Ghi chú: Đối với tuyến bến gồm các mố hoặc trụ thì tải trọng va tàu chỉ phân bố cho những mố hoặc trụ vào nằm trong phạm vi đoạn thẳng của thành tàu.

Bảng 28

Góc tới của sóng so với trục dọc của tàu, a^o

...

...

...

≤ 2

5

10

20

40

100

≥ 200

≤ 45

0,6

...

...

...

0,9

1,1

1,2

1,5

1,8

90

0,9

1,2

1,5

...

...

...

2

2,5

3,2

Tải trọng va khi tàu cập bến

5.8. Khi tàu cập vào công trình bến cảng thì động năng va của tàu E_q (kJ) phải xác định theo công thức:

E_q = y                              (109)

Trong đó:

D – lượng rẽ nước của tàu tính toán, tấn;

v – thành phần vuông góc (với mặt trước công trình) của tốc độ cập tàu, m/sec, lấy theo Bảng 29;

...

...

...

Ghi chú: Khi xác định động năng va của tàu biển có lượng rẽ nước D ≤ 5000 tấn cập bến ở khu nước không được che chắn thì thành phần vuông góc của tốc độ cập tàu ở Bảng 29 phải tăng lên 1,5 lần.

Bảng 29

Tàu

Thành phần vuông góc của tốc độ cập tàu v (m/s) với lượng rẽ nước tính toán D (1000 tấn)

≤ 2

5

10

20

40

...

...

...

≥ 200

Tàu biển

0,22

0,15

0,13

0,11

0,10

0,09

0,08

...

...

...

0,20

0,15

0,10

-

-

-

-

Bảng 30

Kết cấu công trình bến

...

...

...

Tàu biển

Tàu sông

Bến liền bờ có mặt trước dạng tường kín (các loại bến trọng lực, bến bằng cọc ống đường kính lớn, bến cừ, bến bệ cọc có cừ trước)

0,50

0,30

Bến liền bờ trên nền cọc có mái dốc dưới gầm bến

0,55

0,40

Bến nhô, tru cập tàu

...

...

...

0,45

Trụ cập tàu ở đầu bến hoặc trụ quay tàu

1,6

-

5.9. Thành phần vuông góc với mép bến F_q(kN) của lực va khi tàu cập vào công trình phải xác định căn cứ vào trị số năng lượng va tàu E_tot (kJ) đã tính được và các đồ thị vẽ theo sơ đồ Hình 33. (Xem hướng các mũi tên trên đường đứt nét của hình vẽ).

Hình 33. Sơ đồ dựng đồ thị quan hệ giữa độ biến dạng của thiết bị đệm (và công trình bến) f_t với năng lượng va tàu E_q và lực va tàu F_q

Tổng năng lượng biến dạng E_tot (kJ) phải bao gồm năng lượng biến dạng của thiết bị đệm E_e (kJ) và năng lượng biến dạng của công trình bến E_i (kJ); khi E_e ≥ 10 E_i thì cho phép không xét đến E_i.

Năng lượng biến dạng của công trình bến E_i (kJ) phải xác định theo công thức:

...

...

...

Trong đó: k – hệ số độ cứng của công trình bến theo hướng nằm ngang vuông góc với mép bến, kN/m.

Thành phần song song với mép bến F_n (kN) của lực va khi tàu cập vào công trình phải xác định theo công thức:

F_n = mF_q                                    (111)

Trong đó: m - hệ số ma sát, phụ thuộc và vật liệu lớp mặt của thiết bị đệm;

               Khi lớp mặt là bê tông hoặc cao su, m = 0,5;

               Khi lớp mặt là gỗ, m = 0,4

5.10. Trị số cho phép của thành phần vuông góc với mép bến của tốc độ cập tàu v_adm (m/sec) phải xác định theo công thức:

v_adm =                                         (112)

Trong đó:

...

...

...

y và D – như ở Điều 5.8.

Tải trọng lên công trình do lực kéo của các dây neo

5.11. Tải trọng kéo của các dây neo phải xác định bằng cách phân phối thành phần vuông góc với mép bến của lực Q_tot (kN) cho các bích neo (hoặc vòng neo). Lực Q_tot bao gồm cả lực do gió và lực do dòng chảy tác động lên một tàu tính toán, xác định theo Điều 5.2 và 5.3.

Lực neo S (kN) tác động lên một bích neo (hoặc vòng neo) không phụ thuộc vào số lượng tàu buộc dây neo vào bích neo đó và được xác định theo công thức:

S =                                  (113)

Trong đó:

n – số lượng bích neo chịu lực, lấy theo Bảng 31;

a, b - góc nghiêng của dây neo (xem Hình 34) lấy theo Bảng 32, hoặc căn cứ vào điều kiện neo đậu thực tế của tàu lại công trình bến thiết kế.

...

...

...

Hình chiếu của lược S lên các phương vuông góc với mép bến S_q, song song với mép bến S_n và thẳng đứng S_v được xác định theo công thức:

S_q =                                              (114)

S_n = Scos a cos b                                 (115)

S_v = Ssinb                                             (116)

Bảng 31

Chiều dài tàu lớn nhất, l_max, m

≤ 50

150

250

...

...

...

Khoảng cách tối thiểu giữa các bích neo, l_s, m

20

25

30

30

Số bích neo chịu lực, n

2

4

6

...

...

...

Bảng 32

Tàu

Vị trí bích neo

Góc nghiêng của dây neo (độ)

a

b

Tàu đầy hàng

Tàu rỗng

Tàu biển

...

...

...

30

20

40

Phía sau bến

40

10

20

Tàu sông chở khách và tàu sông hỗn hợp khách hàng

Tại mép bến

...

...

...

0

0

Tàu sông chở hàng

Tại mép bến

30

0

0

Ghi chú: Khi bích neo đặt trên các móng đứng riêng rẽ thì lấy b = 30^o

Giá trị lực kéo của dây neo S (kN) đối với tàu sông phải lấy theo Bảng 33

...

...

...

Lượng rẽ nước tính toán của tàu đầy hàng D(1000)

Lực kéo của dây neo, S (kN) đối với tàu

Tàu khách, tàu hỗn hợp khách - hàng, tàu kỹ thuật, có kết cấu tầng trên liên tục

Tàu hàng, tàu kỹ thuật không có kết cấu bên trên liên tục

≤ 0,1

50

30

0,11-0,5

100

...

...

...

0,51-1

145

100

1,1-2

195

125

2,1-3

245

145

...

...

...

-

195

5,1-10

-

245

> 10

-

295

Đối với các tàu biển có lượng rẽ nước tính toán lớn hơn 50 ngàn tấn thì lực do các dây neo dọc ở mũi tàu hoặc đuôi tàu truyền lên các bích neo đầu bến phải lấy bằng thành phần dọc của lực N_tot (kN) do gió và dòng chảy tác động lên tàu đang neo đậu ở bến, xác định theo các Điều 5.2 và 5.3.

...

...

...

a) Các dây neo dọc ở mũi tàu và đuôi tàu cùng với các dãy neo ngang – phải chịu 0,8 Q_tot mỗi nhóm;

b) Các neo giằng – phải chịu 0,6 Q_tot mỗi nhóm.

Nếu mỗi nhóm dây neo được buộc lên một số trụ thì lực neo được phép phân bố đều cho các trụ. Trị số các góc a và b (xem Hình 34) và số trụ chịu lực phải xác định theo sơ đồ bố trí các trụ neo.

PHỤ LỤC 1

(Bắt buộc)

CÁC THÔNG SỐ CỦA SÓNG Ở PHÍA VÙNG NƯỚC KHÔNG ĐƯỢC CHE CHẮN VÀ TRONG CÁC KHU NƯỚC ĐƯỢC CHE CHẮN

1. Khi xác định các thông số của sóng ở phía vùng nước không được che chắn và trong các khu nước được che chắn phải xét đến các yếu tố hình thành sóng: tốc độ gió, hướng gió, thời gian tác động liên tục của gió trên mặt nước, kích thước và hình dạng của vùng nước chịu gió, địa hình đáy biển và độ sâu vùng nước có xét đến các dao động mực nước.

2. Mực nước tính toán và các đặc trưng của gió phải xác định theo kết quả xử lý thống kê các chuỗi số liệu quan trắc nhiều năm (≥ 25 năm). Khi xác định mực nước tính toán phải xét các dao động do thủy triều, nước dâng và nước rút do gió bão, các dao động theo mùa và theo năm.

...

...

...

· vùng nước sâu – với độ sâu > 0,5 ở vùng này đáy biển không ảnh hưởng gì đến các đặc trưng của sóng;

· vùng nước nông – với độ sâu d nằm trong phạm vi 0,5 ≥ d > d_cr; ở vùng này sự lan truyền của sóng và các đặc trưng của sóng chịu ảnh hưởng của đáy biển;

· vùng sóng đổ - từ độ sâu d_cr đến độ sâu d_cr,u, là hai độ sâu bắt đầu và kết thúc của sóng đổ;

· vùng mép nước – nơi có độ sâu ≤ d_cr,u, ở đó dòng sóng vỡ tràn lên bờ theo chu kỳ.

4. Khi xác định độ ổn định và độ bền của công trình thủy và các cấu kiện, suất bảo đảm tính toán của chiều cao sóng trong hệ sóng phải lấy theo Bảng 1.

Bảng 1

Loại công trình thủy

Suất bảo đảm tính toán của chiều cao sóng, %

- Công trình dạng tường thẳng đứng

...

...

...

- Công trình kiểu kết cấu hở và các vật cản cục bộ:

· Cấp I

1

· Cấp II

5

· Cấp III, IV

13

- Công trình gia cố bờ:

...

...

...

· Cấp I, II

1

· Cấp III, IV

5

- Công trình chắn sóng có mái dốc gia cố bằng:

· Tấm bản bê tông

1

· Đổ đá, các khối thường hoặc các khối phức hình

...

...

...

Ghi chú:

a) Khi xác định tải trọng trên công trình cần lấy chiều cao sóng với suất bảo đảm tính toán trong hệ sóng h₁ và chiều dài trung bình của sóng; đối với công trình kiểu kết cấu hở phải xác định tải trọng sóng lớn nhất khi cho chiều dài sóng biến thiên trong phạm vi từ 0,8đến 1,4.

b) Suất bảo đảm tính toán của chiều cao sóng trong hệ sóng phải lấy bằng:

· 5% khi xác định độ che chắn sóng của khu nước cảng;

· 1% khi xác định chiều cao sóng leo bờ.

c) Khi quy định cao trình của công trình kiểu kết cấu hở xây dựng ở vùng nước không được che chắn có thể lấy suất bảo đảm tính toán của chiều cao sóng trong hệ sóng bằng 0,1% khi có đủ luận cứ.

MỰC NƯỚC TÍNH TOÁN

5. Mực nước tính toán cao nhất phải lấy theo qui định của các tiêu chuẩn thiết kế công trình thủy. Khi xác định tải trọng và tác động trên công trình thủy thì suất bảo đảm tính toán của mực nước phải lấy không lớn hơn:

1% (1 lần trong 100 năm) – đối với công trình cấp I;

...

...

...

10% (1 lần trong 10 năm) – đối với công trình cấp IV;

theo mực nước cao nhất hàng năm.

Ghi chú: Khi thiết kế các công trình bảo vệ bờ trên các vùng hồ thì phải lấy suất bảo đảm tính toán của mực nước theo Bảng 2.

Bảng 2

Công trình bảo vệ bờ

Suất bảo đảm của mực nước tính toán % khi cấp công trình bằng

II

III

IV

...

...

...

1

25

50

2- Đập đinh và đê chắn sóng ngập nước

50

3- Bãi tắm nhân tạo

...

...

...

a) Không có công trình

1

b) Có công trình (đập đinh, đê chắn sóng ngập nước)

50

...

...

...

· Mực nước cao nhất hàng năm – đối với các công trình bảo vệ bờ thuộc các cấp II, III và công trình cấp IV nói ở mục 3a;

· Mực nước trung bình năm – đối với các công trình bảo vệ bờ thuộc cấp IV (các mục 1, 2, 3b).

6. Chiều cao nước dâng do gió Dh_set (m) thường phải xác định theo các số liệu quan trắc thực tế; khi không có số liệu quan trắc thì có thể xác định Dh_set theo phương pháp gần đúng dần (không xét hình dạng bờ biển và xem độ sâu đáy biển d = const) theo công thức:

Dh_set = k_{w                                              ­}(117)

Trong đó:

a_w – góc giữa trục dọc của vùng nước và hướng gió (độ);

V_w – tốc độ gió tính toán, xác định theo mục 9 dưới đây;

L – đà gió (m);

k – hệ số lấy theo bảng sau

...

...

...

k

20

2,1.10^-6

30

3,0.10^-6

40

3,9.10^-6

50

4,8.10^-6

...

...

...

7. Khi xác định các phần tử của sóng do gió và nước dâng do gió phải lấy suất bảo đảm của cơn bão tính toán là:

2% (1 lần trong 50 năm) – đối với công trình cấp I và II;

4% (1 lần trong 25 năm) – đối với công trình cấp III và IV.

Khi có luận cứ có thể lấy suất bảo đảm của cơn bão tính toán bằng 1% đối với các công trình cấp I và II.

8. Việc kết hợp của suất bảo đảm về tốc độ gió với suất bảo đảm mực nước đối với các công trình cấp I, II kể cả trong điều kiện các vùng hồ có mực nước dâng bình thường, phải lấy theo các mục 5 và 7 rồi hiệu chỉnh lại theo số hiệu quan trắc thực tế.

9. Tốc độ gió tính toán ở độ cao 10m trên mặt nước phải xác định theo công thức:

V_w = k_II k_l V_l                               (118)

Trong đó:

V_l – Tốc độ gió đo ở độ cao 10m trên mặt đất, lấy trung bình trong khoảng thời gian 10’ và với suất bảo đảm lấy theo mục 7;

...

...

...

K_II = 0,675 +

nhưng không được lớn hơn 1;

k_I – hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước, lấy k_l = 1 khi tốc độ gió V₁ đo trên địa hình là bãi cát bằng phẳng, và k_l lấy theo Bảng 3 khi tốc độ gió V_l được đo trên các địa hình loại A, B hoặc C.

Bảng 3

Tốc độ gió V_l, m/sec

Giá trị của hệ số k_l khi địa hình thuộc loại

A

B

C

...

...

...

1,10

1,30

1,47

15

1,10

1,28

1,44

20

1,09

...

...

...

1,42

25

1,09

1,25

1,39

30

1,09

1,24

1,38

...

...

...

1,09

1,22

1,36

40

1,08

1,21

1,34

Ghi chú: Dạng địa hình A ứng với các địa hình trống trải (bờ biển, bờ hồ trống trải, đồng cỏ, đồng cỏ có rừng thưa hay rừng non, đồng bằng). Dạng địa hình B ứng với các vùng thành phố kể cả ngoại ô, các vùng rừng rậm và các địa hình tương tự có các vật chướng ngại phân bố đều khắp, với chiều cao các chướng ngại cao hơn 10m so với mặt đất. Dạng địa hình C ứng với các khu vực thành phố với các nhà cao hơn 25 mét.

10. Khi xác định sơ bộ các thông số sóng thì giá trị trung bình của đà gió (m) đối với một tốc độ gió tính toán V_w (m/sec) cho trước có thể tính theo công thức:

...

...

...

Trong đó:

k_vis – hệ số, lấy bằng 5.10^11;

v – hệ số nhớt động học của không khí, lấy bằng 10^-5 m^2/sec.

Giá trị đà gió lớn nhất L_u (m) cho phép lấy theo Bảng 4 đối với tốc gió tính toán (V_wu (m/sec) cho trước.

Bảng 4

Tốc độ gió V_w m/sec

20

25

30

...

...

...

50

Giá trị đà gió lớn nhất, L_u 10^-3, m

1600

1200

600

200

100

11. Tốc độ gió tính toán khi đà gió < 100km được phép xác định theo số liệu quan trắc thực tế đối với trị số tốc độ gió cực đại hàng năm không xét đến độ dài thời gian có gió.

12. Khi đà gió > 100km thì tốc độ gió tính toán phải xác định có xét đến sự phân bố tốc độ theo không gian.

...

...

...

13. Chiều cao trung bình (m) và chu kỳ trung bình của sóng (sec) ở vùng nước sâu phải xác định theo đường cong bao trên cùng ở Hình 1. Căn cứ vào các giá trị của các đại lượng không thứ nguyên gt/V_w và gL/và đường cong bao trên cùng để xác định các trị số g/và g/V_w và lấy các giá trị bé nhất tìm được để tính ra chiều cao trung bình và chu kỳ trung bình của sóng.

Chiều dài trung bình _d (m) của sóng với giá trị đã biết phải xác định theo công thức:

                                           (120)

Ghi chú: Khi tốc độ gió thay đổi dọc theo đà gió thì cho phép lấy theo kết quả xác định liên tiếp chiều cao sóng cho các đoạn có tốc độ gió không đổi.

14. Khi đường bờ phía đầu gió có hình dạng phức tạp thì chiều cao trung bình của sóng phải xác định theo công thức:

                            (121)

Trong đó:

(m), với n = 1; ±2; ±3; ±4 – Chiều cao trung bình của sóng, lấy theo Hình 1 căn cứ vào tốc độ gió tính toán và hình chiều L_n (m) của các tia trên hướng tia chính trùng với hướng gió. Các tia được vẽ từ điểm tính toán đến giao điểm với đường bờ phía đầu gió với bước góc giữa các tia là ±22,5 độ về hai phía của tia chính.

Nếu phía trước điểm tính toán có nhiều vật cản dạng đảo với kích thước góc bé hơn 22,5 độ thì chiều cao trung bình của sóng (m) trong hình quạt n phải xác định theo công thức:

...

...

...

Trong đó:

c_ni, v_nj – kích thước góc của vật cản thứ i và của khoảng hở thứ j giữa các vật cản (i = 1, 2, 3… k_n; j = 1, 2, 3… l_n), tính cho góc 22,5 độ của hình quạt thứ n với hai cạnh hình quạt nằm cách tia chính một góc ±11,25 độ;

- Chiều cao trung bình của sóng, xác định theo Hình 1 căn cứ vào tốc độ gió tính toán và đà gió K, trong đó L được lấy bằng hình chiếu của các tia L_ni và L_nj (m) lên hướng gió;

L_ni – khoảng cách từ điểm tính toán đến vật cản thứ i;

L_nj – khoảng cách từ điểm tính toán đến bờ khuất gió trong khoảng hở j.

Chu kỳ trung bình của sóng được xác định căn cứ vào đại lượng không thứ nguyên g/V_w. Đại lượng này được lấy từ Hình 1 ứng với giá trị đã biết của trị số không thứ nguyên g/.

Chiều dài trung bình của sóng phải xác định theo công thức (120).

Ghi chú: Hình dạng đường bờ được coi là phức tạp nếu tỷ số L_max/L_min ≥ 2, trong đó L_max và L_min – tương ứng là tia ngắn nhất và tia dài nhất trong số các tia vẽ từ điểm tính toán trong phạm vi hình quạt ± 45^o hai bên hướng gió cho đến điểm giao cắt với đường bờ phía đầu gió, trong đó các chướng ngại với góc mở ≤ 22,5 độ không cần xét đến.

...

...

...

Các thông số của sóng với suất bảo đảm 1; 2; 4% phải lấy theo các hàm phân bố được xác định theo các số liệu hiện trường; còn nếu không có hoặc không đủ các số liệu đó thì lấy theo kết quả xử lý các bản đồ khí tượng;

16. Độ cao của đỉnh sóng trên mực nước tính toán h_c (m) phải tính toán theo trị số h_c/h_i xác định từ Hình 3 ứng với giá trị h_i/gđã cho, trong đó lấy d/- 0,5

Hình 2. Đồ thị để xác định giá trị các hệ số k_i

Hình 3. Đồ thị để xác định các trị số h_c/h_i

CÁC THÔNG SỐ CỦA SÓNG Ở VÙNG NƯỚC NÔNG

17. Chiều cao sóng có suất bảo đảm i% ở vùng nước nông với độ dốc đáy ≥ 0,002 phải xác định theo công thức:

h_i = k_t. k_r. k_l k_i                                              (123)

...

...

...

k_t – hệ số biến hình;

k_r – hệ số khúc xạ;

k_l – hệ số tổng hợp các tổn thất;

k_i – hệ số, xác định theo Hình 2.

Các hệ số k_t, k_r, k_l phải xác định theo mục 18.

Chiều dài sóng truyền từ vùng nước sâu vào vùng nước nông phải xác định theo Hình 4 ứng với các giá trị đã biết của các đại lượng không thứ nguyên d/và h_1%/g, trong đó chu kỳ sóng được lấy bằng chu kỳ sóng ở vùng nước sâu.

Độ cao của đỉnh sóng trên mực nước tính toán h_c phải xác định theo Hình 3 ứng với các đại lượng không thứ nguyên d/và h_i/ gđã biết.

Hình 4. Đồ thị để xác định giá trị ở vùng nước nông và giá trị ở vùng sóng đổ

...

...

...

k_r =                                  (124)

Trong đó:

a_d – khoảng cách giữa các tia sóng cạnh nhau ở vùng nước sâu, m;

a – khoảng cách giữa chính các tia sóng đó nhưng theo đường thẳng vẽ qua một điểm cho trước ở vùng nước nông, m.

Trên mặt bằng khúc xạ, các tia sóng ở vùng nước sâu phải lấy theo hướng lan truyền sóng đã cho trước, còn ở vùng nước nông thì phải kéo dài các tia đó phù hợp với sơ đồ và các đồ thị trên Hình 6.

Hệ số tổng hợp các tổn thất k_l phải xác định theo Bảng 5 ứng với các giá trị đã biết của đại lượng d/và độ dốc đáy i; khi độ dốc đáy i ≥ 0,03 thì phải lấy k_l = 1.

Bảng 5

Độ sâu tương đối

d/

...

...

...

0,025

0,02-0,002

0,01

0,82

0,66

0,02

0,85

0,72

0,03

...

...

...

0,76

0,04

0,89

0,78

0,06

0,90

0,81

0,08

0,92

...

...

...

0,1

0,93

0,86

0,2

0,96

0,92

0,3

0,98

0,95

...

...

...

0,99

0,98

≥ 0,5

1

1

Ghi chú: Được phép lấy giá trị của hệ số k_l theo kết quả xác định hệ số khúc xạ đối với các tia sóng vẽ từ điểm tính toán theo các hướng lệch 22.5^o so với tia chính.

Hình 5. Đồ thị để xác định hệ số k_t (đường cong 1) và đại lượng (đường cong 2, 3 và 4)

19. Chiều cao trung bình và chu kỳ trung bình của sóng ở vùng nước nông với độ dốc đáy ≤ 0,001 phải xác định theo Hình 1. Theo giá trị của đại lượng không thứ nguyên gL/và gd/ta tìm được các trị số g/và g/V_w, rồi từ các trị số này sẽ tính được và .

...

...

...

Chiều dài trung bình của sóng ứng với trị số đã biết của chu kỳ trung bình của sóng phải xác định theo mục 13.

Độ cao của đỉnh sóng so với mực nước tính toán phải xác định theo Hình 3.

Ghi chú: Các thông số của sóng truyền từ vùng nước nông có độ dốc đáy i ≤ 0,001 vào vùng có i ≥ 0,002 phải xác định theo các mục 17 và 18, trong đó lấy trị số chiều cao trung bình ban đầu .

CÁC THÔNG SỐ CỦA SÓNG Ở VÙNG SÓNG ĐỔ

20. Chiều cao sóng ở vùng sóng đổ h_sur,1% (m: phải xác định đối với các độ dốc đáy i cho trước theo các đường cong 2, 3 và 4 trên Hình 5 cách xác định là căn cứ vào giá trị đã biết của đại lượng không thứ nguyên d/để tìm ra trị số h_sur,1%/g, từ đó sẽ tính ra h_sur,1%.

Chiều dài sóng ở vùng sóng đổ (m) phải xác định theo đường cong bao trên cùng ở Hình 4, còn độ cao đỉnh sóng trên mực nước tính toán h_c,sur phải xác định theo đường cong bao trên cùng ở Hình 3.

21. Độ sâu lâm giới d_cr (m) tại vị trí sóng đổ lần thứ nhất phải xác định đối với các độ dốc đáy i cho trước theo các đường cong 2, 3 và 4 trên Hình 5 bằng phương pháp gần đúng dần. Căn cứ vào dãy các giá trị cho trước của độ sâu d, theo các mục 17 và 18 sẽ xác định được các giá trị h_i/g, rồi theo các đường cong 2, 3 và 4 trên Hình 5 sẽ xác định được các giá trị tương ứng d_cr/, chọn trong số đó để lấy trị số d_cr có giá trị trùng với một trong số các độ sâu d cho trước.

22. Độ sâu lâm giới ứng với vị trí sóng đổ lần cuối d_cr,u khi độ dốc đáy không đổi phải xác định theo công thức:

d_cr,u = d_cr                                        (125)

...

...

...

k_u – hệ số, lấy theo Bảng 6

Bảng 6

Độ dốc đáy i

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

...

...

...

0,045

0,05

Hệ số k_u

0,75

0,63

0,56

0,5

0,45

0,42

...

...

...

0,37

0,35

n – số lần sóng đổ (kể cả lần thứ nhất), lấy từ dãy số n = 2, 3 và 4 với điều kiện thỏa mãn bất phương trình:

≥ 0,43 và < 0,43

Hình 6. Sơ đồ và đồ thị để dựng mặt bằng khúc xạ

Hình 7. Đồ thị để xác định các giá trị của hệ số k_dif

Khi xác định độ sâu ở vị trí sóng đổ lần cuối d_cr,u hệ số k_u hoặc tích số các hệ số không được lấy nhỏ hơn 0,35.

...

...

...

Ghi chú: Khi đáy có độ dốc thay đổi cho phép lấy d_cr,u theo kết quả tính toán liên tiếp các độ sâu lâm giới đối với các đoạn có độ dốc không đổi.

CÁC THÔNG SỐ CỦA SÓNG TRONG KHU NƯỚC ĐƯỢC CHE CHẮN

23. Chiều cao sóng nhiễu xạ h_dif (m) trong khu nước được che chắn phải xác định theo công thức:

h_dif = k_difh_i                                  (126)

Trong đó:

k_dif – hệ số nhiễu xạ sóng, xác định theo các mục 24, 25 và 26;

h_i – chiều cao sóng khởi điểm có suất bảo đảm i%.

Chiều dài tính toán của sóng được lấy bằng chiều dài sóng khởi điểm ở cửa vào của khu nước.

24. Hệ số nhiễu xạ sóng k_dif đối với khu nước được che chắn bằng một đập đinh đơn độc (với giá trị cho trước của góc b, độ; khoảng cách tương đối từ đầu đập đến điểm cho trên mặt cắt tính toán r/và giá trị của góc j, đo) phải lấy theo sơ đồ và các đồ thị trên Hình 7 theo hướng các mũi tên trên đường đứt nét.

...

...

...

k_dif,c = k_dif,sy_c

Trong đó:

y_c – hệ số, lấy theo Hình 8 ứng với các giá trị d_c và k_dif,cp cho trước.

Đại lượng d_c được xác định theo công thức:

d_c =                          (128)

Trong đó:

l₁ và l₂­ – khoảng cách từ biên khuất sóng (BKS) đến biên nhiễu xạ (BNX) lấy theo sơ đồ và các đồ thị trên Hình 9 ứng với các mũi tên trên đường đứt nét.

b – chiều rộng cửa vào cảng, lấy bằng hình chiếu của khoảng cách giữa đầu của hai đập đinh lên đầu sóng khởi điểm.

Giá trị của hệ số k_dif,cp được xác định giống như đối với hệ số k_dif,s theo mục 24 đối với giao điểm giữa tia chính với đầu sóng tại mặt cắt tính toán.

...

...

...

Hình 8. Đồ thị để xác định các giá trị của hệ số y_c

Vị trí của tia chính trên sơ đồ Hình 9a phải lấy theo các điểm nằm cách biên khuất sóng (BKS) của đập đinh có góc j nhỏ hơn (đập 1 trên hình 9a) với các khoảng cách x (m) xác định theo công thức:

c =                             (129)

Trong đó: l_a1 và l_a2 – các hệ số, lấy theo sơ đồ và các đồ thị trên Hình 9.

26. Hệ số nhiễu xạ sóng k_dif,b trong khu nước được che chắn bằng mat áo chắn sóng phải xác định theo công thức:

k_dif,b =                           (130)

Trong đó:

k_dif,s1 và k_dif,s2 – các hệ số nhiễu xạ sóng, xác định tương ứng cho hai đầu đê chắn sóng, theo mục 24.

27. Chiều cao sóng nhiễu xạ có xét đến sự phản xạ của sóng từ công trình và các vật cản h_dif,a (m) tại một điểm đã cho trong khu nước được che chắn phải xác định theo công thức:

...

...

...

trong đó:

k_ref = k_dif,sk_rk_pk_ref,ie                        (132)

k_dif,s – hệ số khúc xạ tại mặt cắt của bề mặt phản xạ, xác định theo các mục 24, 25 và 26;

k_r và k_p – hệ số, xác định theo Điều 2.14;

q_r – góc giữa đầu sóng và bề mặt phản xạ, độ;

r/- khoảng cách tương đối từ bề mặt phản xạ đến điểm tính toán theo tia sóng phản xạ; trong đó hướng của tia sóng phản xạ phải xác định từ điều kiện bằng nhau giữa góc tới và góc phản xạ;

k_ref,i – hệ số phản xạ, lấy theo Bảng 7; khi góc nghiêng giữa bề mặt phản xạ và đường nằm ngang lớn hơn 45^o thì phải lấy hệ số phản xạ k_ref,i = 1.

Bảng 7

Độ thoải của sóng

...

...

...

Giá trị của hệ số k_ref,i khi góc nghiêng của bề mặt phản xạ là i bằng

1

0,5

0,25

10

0,5

0,02

0,0

15

...

...

...

0,15

0,0

20

1

0,5

0,0

30

1

0,7

...

...

...

40

1

0,9

0,18

Ghi chú: Khi khu nước được bảo vệ có độ sâu thay đổi thì chiều cao sóng được phép hiệu chỉnh theo các mục 17 và 18 khi có đủ luận cứ.

Hình 9. Sơ đồ và đồ thị để xác định giá trị các đại lượng l và l_a

PHỤ LỤC 2

(Tra cứu)

...

...

...

1. THUẬT NGỮ

· Sóng trọng trường do gió – sóng do gió gây ra, trong đó lực trọng trường đóng vai trò chủ yếu trong việc hình thành sóng.

· Các thông số (chủ yếu) của sóng – chiều cao, chiều dài và chu kỳ sóng.

· Sóng không điều hòa – sóng có các thông số biến thiên một cách ngẫu nhiên.

· Sóng điều hòa – sóng có chiều cao và chu kỳ là hằng số tại thời điểm đang xét.

· Sóng tịnh tiến (di động) – sóng mà hình dạng mặt sóng di động trong mặt bằng.

· Sóng đứng – sóng mà hình dạng mặt sóng không di động trong mặt bằng.

· Hệ sóng – một dãy sóng kế tiếp nhau có cùng nguồn gốc phát sinh.

· Mặt cắt sóng – giao tuyến giữa bề mặt sóng với mặt phẳng thẳng đứng theo hướng tia sóng (Hình 1).

...

...

...

Hình 1. Mặt cắt và các thành phần của sóng

· Lưng sóng – phần sóng nằm bên trên mặt sóng trung bình.

· Đỉnh sóng – điểm cao nhất của lưng sóng.

· Bụng sóng – phần sóng nằm bên dưới mặt sóng trung bình.

· Chân sóng – điểm thấp nhất của bụng sóng.

· Chiều cao sóng – độ chênh cao giữa đỉnh sóng và chân sóng cạnh đó trên một mặt cắt sóng.

· Chiều dài sóng – khoảng cách nằm ngang giữa hai đỉnh sóng cạnh nhau trong một mặt cắt sóng.

· Chu kỳ sóng – khoảng thời gian để hai đỉnh sóng cạnh nhau đi qua một đường thẳng đứng cho trước.

...

...

...

· Tia sóng – đường vuông góc với đầu sóng tại một điểm đã cho.

· Tốc độ sóng – tốc độ di động của lưng sóng theo hướng truyền sóng.

· Bão tính toán – bão xảy ra một lần trong một dãy năm cho trước (25, 50 và 100 năm) với tốc độ gió, hướng gió, đà gió và thời gian tác động gió sao cho tại điểm tính toán sẽ có sóng với các thông số lớn nhất trong dãy năm đó.

· Tốc độ gió tính toán (khi xác định các thông số sóng) – tốc độ gió ở độ cao 10m trên mặt nước.

· Mực nước tính toán – mực nước quy định có xét đến các dao động theo mùa và theo năm, nước dâng do gió, thủy triều lên xuống.

· Đa gió – chiều dài của khu nước chịu tác động của gió, đo theo hướng gió đến điểm tính toán.

· Áp lực sóng – phần (thành phần áp lực thủy động, do sóng tạo ra trên bề mặt tự do của chất lỏng. Áp lực sóng được xác định như hiệu số giữa các giá trị áp lực thủy động tại một điểm đã cho khi có sóng và khi không có sóng.

2. CÁC KÝ HIỆU CHỦ YẾU

V_w – tốc độ gió;

...

...

...

h_t – độ cao từ mực nước tính toán đến chân sóng;

h – chiều cao sóng;

l - chiều dài sóng;

k – chỉ số sóng;

T – chu kỳ sóng;

w - tần số sóng;

c – tốc độ sóng;

h\l - độ dốc của sóng;

l\h – độ thoải của sóng;

...

...

...

- các trị số trung bình của chiều cao, chiều dài và chu kỳ sóng;

d – độ sâu nước khi có mực nước tính toán;

d_cr – độ sâu lâm giới, tại đó xảy ra sóng đổ lần thứ nhất;

d_cr,u – độ sâu nước, tại đó xảy ra sóng đổ lần cuối, m;

Q – lực do sóng tác động lên một công trình, một vật cản, đơn vị đo là kN (0,1T);

P – tải trọng tuyến tính (tải trọng phân bố tuyến tính trên một đơn vị chiều dài công trình hoặc vật cản) đơn vị đo là kN/m (0,1 T/m);

p – áp lực sóng, đơn vị đo là kPa (0,1 T/m^2);

r - khối lượng riêng của nước;

g – gia tốc trọng trường;

...

...

...

i – độ dốc của đáy;

L – đà gió;

t – thời gian tác động của gió.

PHỤ LỤC 3

(Khuyến nghị)

XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG TÍNH TOÁN CỦA TÀU

Khi thực hiện các tính toán về tải trọng do tàu có thể dùng các công thức gần đúng sau đây để xác định các đặc trưng tính toán của tàu.

1. Diện tích cản gió theo hướng ngang của tàu

...

...

...

A_q = a_q                                                        (133)

Trong đó: a_q – hệ số xác định theo Bảng 1.

Bảng 1

Loại tàu

Hệ số a_q khi chiều dài lớn nhất L_t,max (m) của tàu bằng

≤ 50

100

150

200

...

...

...

≥ 300

Tàu chở khách + hàng

Tàu chở hàng khô

...

...

...

-

-

Tàu dầu, tàu chở quặng

...

...

...

Tàu đánh cá

-

...

...

...

Đối với các tàu có hàng hóa xếp trên mặt boong (tàu chở gỗ, tàu chở côngtơnơ v.v…) thì phải tính thêm diện tích cản gió của khối hàng xếp cao hơn thành tàu.

2. Diện tích cản gió theo hướng dọc của tàu

Diện tích cản gió theo hướng dọc của tàu A_n (m^2) có thể xác định theo công thức sau đây tùy thuộc vào loại tàu và chiều rộng B (m) của tàu tính toán:

A_n = a_nB^2                                               (134)

Trong đó: a_n – hệ số, xác định theo Bảng 2

Bảng 2

Loại tàu

Hệ số a_n

Tàu đầy hàng

...

...

...

Tàu chở khách + hàng

1,20

1,30

Tàu chở hàng khô

0,95

1,20

Tàu chở dầu, tàu chở quặng

0,90

1,20

...

...

...

1,10

1,30

3. Chiều dài đoạn thẳng l của thành tàu (xem điều 4.7) có thể xác định theo công thức sau đây tùy thuộc vào loại tàu và chiều dài lớn nhất L_t,max của tàu tính toán:

l = a_dL_t,max                                   (135)

Trong đó:

a_d - hệ số, xác định theo Bảng 3 dưới đây, trong đó tử số là giá trị của a_d đối với tàu đẩy hàng, còn mẫu số - đối với tàu chưa có hàng.

Bảng 3

Loại tàu

Chiều dài lớn nhất L_t,max (m) của tàu

...

...

...

100

150

200

≥ 250

Tàu chở khách + hàng

...

...

...

Tàu chở hàng khô

-

Tàu chở quặng

...

...

...

Tàu chở dầu

Tàu đánh cá

...

...

...

PHỤ LỤC 4

(Tra cứu)

CÁC ĐẶC TRƯNG TÍNH TOÁN TỔNG HỢP CỦA TÀU BIỂN

Lượng rẻ nước 1000T

...

...

...

Kích thước, m

Diện tích cản gió, m^2

Độ sâu bé nhất trước bến, m

Chiều dài

Bề rộng

Chiều cao mạn

Mớn nước

Chiều dài đoạn thẳng tàu

Ngang tàu, A_q

...

...

...

Lớn nhất L_t,max

Giữa hai đường vuông góc L_w

Đầy hàng

Chưa có hàng

Đầy hàng

Chưa có hàng

Đầy hàng

Chưa có hàng

Đầy hàng

...

...

...

1. TÀU CHỞ HÀNG + KHÁCH

0,5

0,1

60

54

8,2

3,3

3,0

2,0

...

...

...

15

380

430

80

90

3,5

1

0,3

68

...

...

...

10,0

3,7

3,2

2,1

20

17

480

550

120

...

...

...

3,7

2

0,5

84

77

12,5

5,2

3,6

2,5

...

...

...

21

720

820

190

200

4,1

3

0,8

100

...

...

...

13,8

6,5

4,2

3,0

30

26

1000

1150

230

...

...

...

4,9

5

1,5

120

111

16,2

7,7

5,0

3,6

...

...

...

32

1450

1650

290

310

5,7

7

2,2

130

...

...

...

17,4

8,7

5,8

4,4

41

35

1690

1930

360

...

...

...

6,7

10

3,3

140

128

19,2

10,0

6,8

4,8

...

...

...

39

1940

2220

440

480

7,7

15

5,0

160

...

...

...

21,5

11,8

8,0

5,4

52

46

2520

2900

550

...

...

...

8,9

20

6,7

180

164

23,4

13,6

8,6

5,7

...

...

...

53

2840

3270

650

710

9,7

30

10,0

218

...

...

...

26,5

17,0

9,2

6,0

76

67

4510

5240

846

...

...

...

10,5

50

17,0

275

244

30,5

23,0

10,0

6,8

...

...

...

91

6940

8080

1100

1200

11,6

75

25,0

330

...

...

...

35,0

28,0

11,0

7,2

132

118

9640

10300

1500

...

...

...

13,0

2. TÀU CHỞ HÀNG KHÔ

1

0,6

50

47

8,4

3,8

3,4

...

...

...

17

12

180

270

70

80

3,9

2

1,2

...

...

...

60

10,5

5,2

4,0

2,0

24

17

370

540

...

...

...

130

4,5

3

1,8

82

72

12,0

6,0

4,6

...

...

...

29

21

490

730

140

170

5,2

5

3,2

...

...

...

88

13,8

7,2

5,5

2,3

36

26

700

1050

...

...

...

230

6,2

7

4,5

112

100

15,2

8,2

6,3

...

...

...

41

30

860

1300

220

280

7,0

10

6,6

...

...

...

113

16,8

9,6

7,2

2,9

46

34

1090

1640

...

...

...

340

7,9

15

10

143

131

19,2

11,3

8,2

...

...

...

54

40

1360

2080

350

440

9,1

20

14

...

...

...

146

21,2

12,3

9,0

3,5

62

46

1650

2560

...

...

...

540

9,9

30

23

185

170

23,2

14,0

10,0

...

...

...

71

53

2100

3300

510

650

11,1

50

40

...

...

...

196

27,5

16,0

12,0

5,0

86

65

3230

4210

...

...

...

910

13,3

3. TÀU CHỞ QUẶNG

3

1,8

86

82

12,0

5,5

...

...

...

2,3

37

29

450

750

130

170

5,8

5

...

...

...

97

90

13,6

6,5

5,7

2,4

42

32

570

...

...

...

170

220

6,4

7

4,5

108

98

14,7

7,6

...

...

...

2,6

49

37

640

1070

190

260

7,0

10

...

...

...

124

111

16,3

9,0

7,2

2,8

56

44

890

...

...

...

240

320

7,9

15

10

144

130

18,5

10,5

...

...

...

2,9

68

54

1150

1980

310

410

8,9

20

...

...

...

157

144

20,2

11,7

8,6

3,0

73

57

1340

...

...

...

360

490

0,5

30

23

180

163

23,5

13,2

...

...

...

3,1

85

77

1680

2980

500

660

10,6

50

...

...

...

213

190

28,5

15,0

10,8

3,2

104

83

2210

...

...

...

730

970

12,1

75

60

232

215

32,0

17,5

...

...

...

3,4

114

91

2530

4680

920

1000

13,5

100

...

...

...

252

233

34,8

19,8

13,6

3,6

126

100

2850

...

...

...

1100

1400

15,2

125

100

266

246

37,0

21,0

...

...

...

3,8

135

108

3070

5920

1200

1600

16,6

150

...

...

...

280

265

39,0

22,5

15,5

4,2

144

116

3290

...

...

...

1400

1800

17,1

200

160

300

280

43,0

24,0

...

...

...

4,8

156

126

3600

7200

1700

2200

19,0

4. TÀU CHỞ DẦU

...

...

...

1,2

75

68

10,0

4,8

4,4

2,2

26

16

...

...

...

580

90

120

4,9

3

1,8

85

78

12,4

...

...

...

4,8

2,3

30

18

440

730

140

190

5,3

...

...

...

3,3

103

96

15,0

6,3

5,4

2,4

37

23

...

...

...

1030

200

270

6,1

7

4,9

114

106

16,4

...

...

...

6,0

2,4

42

25

760

1280

240

320

6,7

...

...

...

7,2

130

122

18,4

8,4

6,8

2,5

48

28

...

...

...

1640

310

410

7,7

15

11

150

136

20,4

...

...

...

8,0

2,6

57

36

1240

2140

380

500

8,9

...

...

...

15

164

150

22,4

10,6

8,6

2,7

62

40

...

...

...

2530

450

600

9,5

30

23

188

171

26,0

...

...

...

9,8

2,8

74

48

1810

3240

610

810

10,9

...

...

...

38

222

205

29,0

14,6

11,4

3,0

90

60

...

...

...

4330

760

910

12,7

75

58

242

225

32,8

...

...

...

13,0

3,3

101

67

2680

5020

970

1200

14,3

...

...

...

80

264

247

36,4

18,8

14,0

3,5

112

75

...

...

...

5850

1200

1400

15,6

125

102

280

263

40,7

...

...

...

15,1

3,8

121

82

3200

6400

1500

1800

16,7

...

...

...

122

295

278

43,0

22,0

16,0

4,2

129

88

...

...

...

7000

1700

2000

18,0

200

166

320

302

47,0

...

...

...

17,6

4,8

144

99

3840

7900

2000

2400

19,6

...

...

...

208

338

320

50,0

25,5

19,0

5,2

156

108

...

...

...

8700

2300

2800

21,0

300

250

350

330

52,0

...

...

...

20,0

5,5

162

112

4280

9200

2500

3000

22,0

...

...

...

0,5

0,2

58

52

8,0

4,0

3,7

1,8

21

...

...

...

350

430

70

80

4,2

1

0,4

62

56

...

...

...

4,8

4,0

2,1

23

16

390

490

100

110

...

...

...

2

0,9

70

63

11,0

6,0

4,6

2,7

26

...

...

...

490

610

130

160

5,1

3

1,5

77

70

...

...

...

6,8

5,0

3,0

29

21

560

690

170

200

...

...

...

5

2,6

93

86

15,0

8,2

5,6

3,4

35

...

...

...

870

1090

250

290

6,3

7

3,7

110

100

...

...

...

9,6

6,0

3,5

42

31

1110

1440

300

350

...

...

...

10

5,4

130

117

18,0

11,0

6,6

3,6

51

...

...

...

1480

1960

360

420

7,5

15

8,3

160

142

...

...

...

13,0

7,7

3,9

65

49

2300

2940

440

520

...

...

...

20

11

180

160

21,5

14,8

8,8

4,1

74

...

...

...

2920

3770

510

600

9,4

30

17

198

178

...

...

...

17,0

10,7

4,5

83

63

3350

4330

600

710

...

...

...

50

28

225

205

26,0

20,5

13,0

5,5

97

...

...

...

4200

5470

740

870

14,3

PHỤ LỤC 5

(khuyến nghị)

XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH CHẮN GIÓ CỦA BẾN VÀ CÔNG TRÌNH TRÊN BẾN

...

...

...

1. Khi tàu neo đậu dọc bến (Hình 1), diện tích chắn gió A_cf,q (m^2) của bến và các công trình trên bến có thể xác định theo công thức:

A_ct,q = (h_h + a_cg,q H_cg)S_q                                       (136)

Trong đó:

h_h – độ cao mép bến so với mực nước cao nhất, m;

H_cg – chiều cao trung bình của các vật chắn góp (công trình) trên bến, m;

a_cg,q – hệ số mức độ chắn gió của các vật chắn gió khi tàu neo đậu dọc bến, xác định theo công thức:

a_cg,q = 0,5                            (137)

l_cg – khoảng cách trung bình từ các vật chắn gió đến mép bến; khi l_cg < H_cg, thì lấy l_cg = H_cg;

L_cg – tổng chiều dài các vật chắn gió trên bến, tính trong phạm vi chiều dài L_t,max  của tàu (L_cg = L_t,max);

...

...

...

S_q = L_t,max khi L_t,max ≤ L_b

S_q = L_h khi L_t,max > L_b

L_b – Chiều dài bến.

2. Khi tàu neo đậu thẳng góc với mép bến, diện tích chắn gió A_{ct, n} (m^2) của bến và các công trình trên bến có thể xác định theo công thức:

A_ct,n = (h_b - a_cg,nH_cg)S_n                              (138)

Trong đó:

h_b, H_cg – như ở công thức (136);

a_cg,n – Hệ số mức độ chắn gió của các vật chắn gió khi tàu neo đậu thẳng góc với bến, xác định theo công thức:

a_cg,n = 0,5                                            (139)

...

...

...

B – bề rộng tàu tính toán;

L_cg – tổng chiều dài các vật chắn gió trên bến, tính trong phạm vi chiều rộng B của tàu (L_cg ≤ B);

S_n – chiều dài vùng chắn gió, được lấy như sau:

S_n = B khi B ≤ L_b

S_n = B khi B > L_b

L_b – chiều dài bến.

Hình 1. Sơ đồ chắn gió theo hướng ngang tàu.

...

...

...

(Tra cứu)

ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC THIẾT BỊ ĐỆM TÀU

Khi tính toán tải trọng do tàu cần có các thông số sau đây về thiết bị đệm tàu:

· Loại thiết bị đệm;

· Các kích thước chủ yếu;

· Các đặc trưng cơ học dưới dạng đồ thị quan hệ giữa trị số biến dạng f_t với phản lực F_q và dung năng E_e;

· Các trị số giới hạn của phản lực, dung năng và biến dạng.

Các thông số trên có thể tìm được qua catalô, sổ tay, hoặc bằng cách tính toán và thí nghiệm.

Khi sử dụng các thiết bị đệm tàu và các sơ đồ bố trí thông dụng có thể tra cứu các thông số trên theo Bảng 1 và các đồ thị trên các Hình 1-10.

...

...

...

ĐẶC TRƯNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐỆM TÀU

Thứ tự

Loại thiết bị đệm

Vật liệu và hình dạng

Phương pháp treo

Chiều dài tiêu chuẩn L (m)

Chiều cao hoặc đường kính (mm)

Trị số biến dạng giới hạn x (mm)

Dung năng biến dạng E_e (kJ)

...

...

...

Áp lực lên mạn tàu q (kN/m^2)

Sơ đồ treo đệm trên bến

1

2

3

4

5

6

7

...

...

...

9

10

11

1

D - 300

Ống cao su

Treo bằng dây xích hoặc cáp

3,0

300

...

...

...

7,0

290

43

2

D - 400

-nt-

-nt-

2,0

...

...

...

260

12,0

250

73

3

p2D400

2 ống cao su

-nt-

2,0

...

...

...

260

24,0

500

73

4

p4D400

4 ống cao su

-nt-

...

...

...

900

480

48,0

500

73

5

A3D300

3 ống cao su lồng trong 12 lốp ô tô

...

...

...

3,0

1000

565

16,0

200

70

6

DP

...

...

...

-nt-

6,0

400

135

2,4

112

20

7

...

...

...

Ống cao su

-nt-

2,0

800

400

8,6

49

30

...

...

...

-nt-

-nt-

3,0

800

400

12,0

73

30

9

...

...

...

-nt-

4,0

800

400

17,2

98

30

10

D1000

...

...

...

-nt-

2,0

1000

500

13,0

61

30

11

...

...

...

-nt-

3,0

1000

500

20,0

91

30

12

-nt-

...

...

...

4,0

1000

500

26,0

122

30

13

1200

-nt-

...

...

...

2,0

1200

600

19,0

73

30

14

-nt-

...

...

...

3,0

1200

600

29,0

109

30

15

-nt-

-nt-

...

...

...

1200

600

38,0

146

30

16

BRIDGESTONE (Nhật) ống 30 x 15”

ống cao su

Treo bằng dây xích

...

...

...

762

381

381

17,0

95

 

17

Như trên, 40 x 20”

...

...

...

-nt-

4,6

1020

510

30,0

127

510

18

...

...

...

-nt-

-nt-

4,6

1220

610

44,0

148

610

...

...

...

BRIDGESTONE C 800 H CELL

-nt-

Liên kết cứng

1,05

800

400

8

275

...

...

...

20

Như trên

C 1000 H

-nt-

-nt-

1,30

1000

500

16

...

...

...

21

SEIBYCHEM C, Nhật V600 H

Cao su bình thang rỗng

-nt-

1,5

600

270

13

...

...

...

2,0

18

88

2,5

22

120

22

...

...

...

-nt-

-nt-

2,5

800

360

40

145

3,0

...

...

...

175

3,5

56

203

23

Như trên, V 1000 H

-nt-

-nt-

2,5

...

...

...

450

63

185

3,0

78

225

3,5

90

...

...

...

24

BRIDGESTONE, Nhật SUPPER ARCA SA 600 H

-nt-

-nt-

2,0

600

270

18

90

...

...

...

2,5

22

112

3,0

27

134

25

Như trên, SA 800 H

...

...

...

-nt-

2,0

800

360

32

120

2,5

40

...

...

...

3,0

48

179

26

Như trên, SA 1000H

-nt-

-nt-

2,5

1000

...

...

...

63

187

3,0

75

224

3,5

88

262

...

...

...

IOKOHAMA, Nhật J 1500 x 3000

ống khí nén

Thả nổi

3,0

1500

750

12

50

...

...

...

28

Như trên, J 1700 x 3000

-nt-

-nt-

3,0

1700

850

14

56

...

...

...

29

Như trên, J 2000 x 3500

-nt-

-nt-

3,5

2000

1000

26

64

...

...

...

30

Như trên, J 3300 x 6500

-nt-

-nt-

6,5

3300

1650

125

204

...

...

...

Hình 1. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại ống cao su (cho 1 ống)

1 - D400; 2 - D300

Hình 2. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu hỗn hợp

1 – 2D400; 2 – A3 D300; 3 - 4D400

Hình 3. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu bằng ống cao su dài 1m, loại: 1 - D600; 2 - D800; 3 - D1000; 4-3-D1200

...

...

...

(Trị số trong ngoặc ứng với thiết bị đệm tàu loại DP gồm khung gỗ và 4 lốp ô tô)

Hình 5. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại ống cao su D300

1-đoạn ống dài 300mm

2-đoạn ống dài 450mm

3-đoạn ống dài 750mm

Hình 6. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại ống BRIDGESTONE

...

...

...

Hình 8. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại V 1000H, V 800H

Hình 9. Đặc trưng cơ học của thiết bị đệm tàu loại SUPPER ARCA

(Tính cho đoạn dài 1m)

1-SA 1000

2-SA 800

3-SA 600

...

...

...