Tiêu chuẩn quốc gia TCVN6170-2:1998 về Công trình biển cố định - Phần 2: Điều kiện môi trường

• Số hiệu: TCVN6170-2:1998
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 1998

Khoảng thời gian, s	Phần tử kết cấu
3	Các phần tử riêng lẻ và thiết bị gắn với chúng
5	Một phần hay toàn bộ kết cấu có kích thước đứng hoặc ngang lớn nhất không lớn hơn 50 m
15	Một phần hay toàn bộ kết cấu có kích thước đứng hoặc ngang lớn nhất lớn hơn 50 m
60	Toàn bộ kết cấu thượng tầng (với mọi kích thước) khi tính cùng với tải trọng cực đại của sóng hoặc dòng chảy.

5. Sóng

5.1. Quy định chung

5.1.1. Các điều kiện về sóng có thể được mô tả bằng phương pháp thống kê hoặc tiền định. Các phương pháp sử dụng và các thông số đầu vào phải được phê duyệt.

5.1.2. Việc chọn các thông số thích hợp để thiết kế phải dựa trên các thống kê về sóng tương ứng hoặc các kĩ thuật thiết lập số liệu đã được chấp nhận.

5.1.3. Sóng hoặc trạng thái biển thiết kế phải là sóng hay trạng thái biển gây ra những tác động bất lợi nhất lên công trình hoặc một phần công trình, với xác suất xảy ra đã quy định. Có thể kể đến thông tin về xác suất đồng thời khi thiết lập sóng hay trạng thái biển thiết kế (xem điều 3.4.8). Khi cần thiết phải xem xét các điều kiện tải trọng cực trị phát sinh phù hợp với các hiện tượng môi trường khác so với điều kiện tải trọng cực trị đặt ra.

Chú thích: Các tính toán có thể chỉ ra rằng các tải trọng cực đại có thể được phát sinh do các điều kiện về sóng, hay trạng thái biển, khác so với điều kiện sóng cực trị. Điều này chắc chắn được áp dụng, đặc biệt đối với thân các công trình nổi, đồng thời cũng có ý nghĩa cho các công trình cố định trên đáy biển và các phần tử chính của nó.

5.1.4. Mức nước tĩnh được sử dụng trong tính toán tải trọng sóng trong điều kiện nước dâng do bão thường được coi là mức nào bất lợi hơn trong hai trường hợp: hoặc mức triều thiên văn cao nhất cộng với nước dâng trong cơn bão do gió và do áp suất của bão, hoặc mức triều thiên văn thấp nhất.

Nếu có các thông tin thích hợp về xác suất đồng thời của gió, sóng, dòng chảy và các mức nước thì các thông tin này có thể đưa vào tính toán khi xác định mức nước tĩnh dùng cho thiết kế (xem điều 3.4).

5.2. Mô tả sóng tiền định

...

...

...

- Chu kỳ sóng;

- Chiều cao sóng;

- Hướng sóng;

- Chiều sâu nước tĩnh.

Việc chọn cách mô tả sóng dùng cho thiết kế một cách thích hợp (về mặt lí thuyết) cần được xem xét cho từng vùng biển. Cần tính đến hiệu ứng của sóng nước nông.

Lí thuyết sóng chọn dùng để mô tả sóng phải được phê chuẩn.

Sự hạn chế của lí thuyết sóng sử dụng phải được xem xét một cách thích đáng.

Chú thích: Có thể sử dụng các lí thuyết sóng sau đây:

- Lí thuyết sóng đơn độc, khi:

...

...

...

- Lí thuyết sóng Stoke bậc 5, khi:

0,1 <

- Lí thuyết sóng tuyến tính (hoặc lí thuyết sóng Stoke bậc 5), khi:

0,3 <

Trong đó:

h là chiều sâu mức nước tĩnh;

là chiều dài sóng.

5.2.2. Cần phải tính toán tải trọng sóng trong một khoảng chu kỳ sóng để bảo đảm xác định đủ chính xác phản ứng cực đại của kết cấu. Thông thường có thể dùng khoảng chu kỳ sóng để tính như sau:

< T <

...

...

...

5.2.3. Các cực trị của chiều cao sóng phải được biểu thị theo các giá trị mode với các chu kỳ lặp tương ứng của chúng.

5.3. Mô tả sóng ngẫu nhiên

5.3.1. Các trạng thái biển ngắn hạn không điều hòa được mô tả theo phổ năng lượng của sóng, chúng thường được đặc trưng bằng chiều cao sóng đáng kể (H_s) và chu kỳ trung bình qua mức không (T_z) hoặc chu kỳ đỉnh phổ (T_p).

5.3.2. Các biểu thức giải tích của phổ phải phản ánh đầy đủ bề rộng và dạng của các phổ điển hình đối với vùng biển đang xét.

Chú thích: Đối với vùng biển hở, nước sâu và biển ổn định có thể sử dụng phổ sóng của Pierson – Moskowitz. Ở những nơi thích hợp hơn (ví dụ vùng biển mà đà gió bị hạn chế hoặc nông) có thể vận dụng phổ Jonswap hoặc tương tự.

5.3.3. Cần tính đến sóng đỉnh ngắn trên đường truyền sóng, tức là sự phân bố góc của năng lượng sóng nếu ảnh hưởng đó ở vùng xây dựng công trình và các quy trình để tính toán nó khi thiết kế là có thể áp dụng được. Việc sử dụng tính phân bố góc của biển có sóng đỉnh ngắn cần thuyết minh chi tiết bằng các số liệu đo tại hiện trường. Cần xem xét thận trọng để phản ánh đúng quan hệ giữa trạng thái biển thực tế và phân bố góc của năng lượng sóng.

5.3.4. Có thể phải điều tra nghiên cứu tải trọng sóng trong một dải chu kỳ sóng để đảm bảo xác định chính xác phản ứng cực đại của kết cấu. Thông thường khoảng chu kỳ sóng có thể dùng để tính như sau:

< T_p <

Trong đó: H_s và T_p được định nghĩa ở điều 3.3.

...

...

...

6. Dòng chảy

6.1. Quy định chung

6.1.1. Vận tốc và mặt cắt đứng của dòng chảy thiết kế phải chọn theo các thống kê tốt nhất đã có.

6.1.2. Cần phải xem xét đến tất cả các thành phần thích hợp của dòng chảy như dòng chảy do thủy triều, dòng chảy do gió.

6.1.3. Khi cần thiết phải tính đến các yếu tố như dòng mật độ, dòng chảy ven bờ, dòng hải dương và các hiệu ứng dòng chảy cục bộ do địa hình đáy biển, hoặc do công trình tiếp giáp.

6.1.4. Khi xác định dòng chảy thiết kế cần tính đến xác suất đồng thời về pha và hướng của các thành phần dòng chảy khác nhau đối với các hiện tượng môi trường khác (xem điều 3.4).

6.1.5. Thông thường sự thay đổi của dòng chảy theo độ sâu nước phải dựa vào các số liệu đo chi tiết tại hiện trường.

Chú thích: Nếu không có sẵn các số liệu đo chi tiết tại hiện trường, mặt cắt đứng dòng chảy không kể đến ảnh hưởng của sóng có thể lấy như sau:

V_d(z) = V_dtriều(z) + V_{d gió}(z)

...

...

...

V_dgió(z) = V_dgió(0)với 0 ≥ z ≥ - h₀

V_dgió(z) = 0

Trong đó:

V_d(z) là tốc độ dòng chảy tổng hợp tại vị trí z;

z là khoảng cách tính từ mức nước tĩnh, chiều dương hướng lên;

V_dtriều là tốc độ dòng chảy do thủy triều ở mức nước tĩnh;

V_dgió là tốc độ dòng chảy do gió ở mức nước tĩnh;

h là tốc độ dòng chảy ở mức nước tĩnh (số dương);

h₀ là chiều sâu tham chiếu đối với dòng chảy do gió (h₀ = 50 m).

...

...

...

V_dgió(0) = 0,015U (1h, 10 m)

Trong đó U (1h, 10m) là tốc độ gió trung bình trong 1 giờ ở độ cao 10 mét trên mức nước biển tĩnh (xem mục 4).

6.1.6. Sự thay đổi mặt cắt đứng của dòng chảy theo chiều sâu nước do sóng gây ra phải tính theo các phương pháp hợp lí.

Chú thích: Dòng chảy có thể dãn ra hoặc co lại theo phương thẳng đứng tới đỉnh sóng và đáy sóng nhưng vận tốc dòng chảy tại đỉnh và đáy sóng phải bằng vận tốc dòng chảy như ở mức nước tĩnh, xem hình 1.

Hình 1: Biểu đồ mặt cắt dòng chảy khi có sóng

6.1.7. Ở những vùng mà đáy biển có dấu hiệu bị bào mòn cần phải có các nghiên cứu đặc biệt về điều kiện dòng chảy.

7. Thủy triều

7.1. Quy định chung

...

...

...

7.1.2. Mức nước trung bình (MWL) được xác định là mức trung bình giữa triều thiên văn cao nhất và triều thiên văn thấp nhất, xem hình 2.

7.1.3. Mức nước tĩnh cực đại dùng để thiết kế (SWL) phải bao gồm ảnh hưởng triều thiên văn cũng như nước dâng bão do gió và áp suất, xem hình 2. Việc sử dụng SWL cùng với sóng cực trị để thiết kế được quy định trong mục 5.

7.1.4. Mức triều thấp nhất dùng cho thiết kế thường chỉ dựa trên phần của thiều thiên văn. Mức triều thấp nhất phải phối hợp với sóng cực đại lúc thiết kế đã được quy định trong mục 5.

7.1.5. Nếu không có số liệu cho vùng xây dựng công trình có thể chấp nhận các số liệu ước lượng tốt nhất của vùng biển bên cạnh.

Hình 2: Các mức nước

8. Nhiệt độ

8.1. Quy định chung

8.1.1. Nhiệt độ cao nhất hoặc thấp nhất được biểu thị bằng các giá trị mode của nhiệt độ trung bình cao nhất hoặc thấp nhất hàng ngày có thể có với các chu kỳ lặp lại tương ứng.

...

...

...

8.1.3. Nhiệt độ thiết kế thấp nhất được dùng khi chọn vật liệu làm kết cấu theo TCVN 6170-1:1996.

9. Hà biển

9.1. Quy định chung

9.1.1. Phải xem xét phạm vi và ảnh hưởng của hà biển đến công trình khi tính đến các yếu tố sinh học và môi trường tại vùng đang khảo sát. Các yếu tố này bao gồm độ mặn, hàm lượng ôxy, độ pH, dòng chảy và nhiệt độ.

Chú thích: Hà biển làm tăng diện tích mặt cắt của phần tử và làm thay đổi đặc trưng bề mặt của chúng dẫn đến làm tăng tải trọng thủy động, tăng trọng lượng và thay đổi hiệu ứng của sự mất ổn định thủy động do xoáy.

10. Động đất

10.1. Quy định chung

10.1.1. Việc xác định các đặc trưng hoạt động địa chấn phải dựa trên các số liệu về lịch sử địa chấn và các dữ kiện địa chấn ghi được ở trong vùng đang xét, đồng thời cần đặc biệt xem xét các chi tiết:

- Vị trí và đặc trưng của các đứt gãy hoạt động trong vùng (kích thước, tuyến, loại đứt gãy v.v…);

...

...

...

- Cơ chế của việc giải phóng năng lượng;

- Cấp tối đa của động đất mà mỗi đứt gãy có thể tạo ra;

- Các đặc trưng giảm chấn động từ nguồn cho đến vị trí xem xét;

- Điều kiện đất ở khu vực đang xét.

Ở những vùng thiếu thông tin về các hoạt động địa chấn hoặc về vị trí và các đặc trưng của các đứt gãy trong vùng, việc xác định các đặc trưng địa chấn phải dựa trên các giả thiết thiên về an toàn.

Trong bất kì trường hợp nào sự xác định các đặc trưng địa chất cũng phải được trình bày bằng văn bản và phải được phê chuẩn.

Chú thích: Khi thiết kế sơ bộ việc xác định tải trọng động đất có thể dựa vào bản đồ địa chấn đã có.

10.1.2. Các yêu cầu thiết kế về hoạt động địa chấn thường được mô tả cho mỗi cấp động đất bằng:

- Phổ phản ứng;

...

...

...

- Thời gian kéo dài của động đất;

- Một số đồ thị điển hình cho hoạt động địa chấn ở khu vực đang xét.

Điểm hoạt động địa chấn cần được xác định rõ ràng, nó có thể là một điểm của nền đá gốc, của đáy biển hoặc một điểm ở độ sâu bất kì dưới đáy biển.

10.1.3. Phải tính đến khả năng có sóng thần ở những nơi có liên quan.