Xem mẫu
- www.Gia24.vn
R = a/ t n (C«ng thøc Sherman) (3.1.3)
R = a/(t + b) (C«ng thøc Talbot) (3.1.4)
trong ®ã
R : coêng ®é moa (mm/h)
t : thêi gian moa (phót)
a,b,n : h»ng sè
(4) VÒ t¶i träng tuyÕt t¸c ®éng lªn c¸c c«ng tr×nh c¶ng vw bÕn, xem 15.3.4. T¶i träng tuyÕt
3.2. Giã (§iÒu 3, Kho¶n 1 Th«ng b¸o)
SÏ lw chuÈn x¸c khi ®oa c¸c ®Æc tÝnh cña giã vwo viÖc tÝnh sãng vw xem c¸c ®Æc ®iÓm
cña giã lw nguyªn nh©n cña mét ngo¹i lùc t¸c ®éng lªn c¸c c«ng tr×nh c¶ng vw bÕn nho
quy ®Þnh doíi ®©y :
(1) Khi tÝnh vËn tèc giã vw hoíng giã dïng trong viÖc oíc tÝnh sãng vw sãng b·o, viÖc ®o
®¹c giã thùc tÕ hoÆc c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n ®oîc ®èi víi giã gradien ®Òu sö dông ®oîc,
víi tÊt c¶ sù hiÖu chØnh cÇn thiÕt cÇn lwm víi c¸c chiÒu cao ®o ®¹c v.v...
(2) VËn tèc cña giã t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh c¶ng vw bÕn ph¶i ®oîc x¸c lËp dùa trªn c¸c
sè liÖu thèng kª trong mét thêi kú thÝch hîp cïng víi c¸c ®Æc ®iÓm cña c«ng tr×nh vw
kÕt cÊu.
>ChØ dÉn kü thuËt@
(1) Giã gradien
(a) VËn tèc cña giã gradien cã thÓ biÓu thÞ b»ng mét hwm sè cña gradien ¸p lùc, b¸n kÝnh cong cña
c¸c ®oêng ®¼ng ¸p, vÜ ®é vw tû träng kh«ng khÝ nho trong pho¬ng tr×nh (3.2.1)
§ ·
wp /wcr
rY sinM ¨ 1 1 ¸
Vg (3.2.1)
¨ ¸
U cr rY 2c sin2 M
© ¹
trong ®ã :
Vg : vËn tèc cña giã gradien (cm/s); trong troêng hîp mét giã xo¸y nghÞch,
pho¬ng tr×nh (3.2.1) cho mét gi¸ trÞ ©m, khi ®ã ph¶i lÊy gi¸ trÞ tuyÖt ®èi.
/ : gradien ¸p lùc ( lÊy lw do¬ng víi giã xo¸y thuËn, lw ©m víi giã xo¸y nghÞch)
p r
(g/cm2/s2)
r: b¸n kÝnh cong cña ®oêng ®¼ng ¸p (cm)
Y vËn tèc gãc cña sù quay cña tr¸i ®Êt (S-1); w = 7,29 . 10 5
: /s
M vÜ ®é (o)
:
Ua: tØ träng kh«ng khÝ (g/m3)
Troíc khi tÝnh to¸n, c¸c ®¬n vÞ ®o loêng cÇn ®æi thwnh ®¬n vÞ CGS liÖt kª trªn ®©y. CÇn biÕt 1o vÜ ®é to¬ng
øng víi mét kho¶ng c¸ch kho¶ng 1,11 . 107 cm vw mét ¸p lùc kh«ng khÝ 1,0 hPa b»ng 103 g/cm/ s2
(b) Mét giã gradien mw ®oêng th¼ng ¸p lw ®oêng th¼ng (nghÜa lw b¸n kÝnh cong trong pho¬ng tr×nh
(3.2.1) lw v« h¹n) ®oîc gäi lw giã geostrophic. Troêng hîp nwy, vËn tèc giã lw V = ( p/ r)/ (2 U a
rwsin M ).
(2) VËn tèc giã thùc tÕ ë mÆt biÓn thoêng thÊp h¬n gi¸ trÞ cã ®oîc tõ pho¬ng tr×nh giã gradien. H¬n n÷a,
tuy pho¬ng cña mét c¬n giã gradien vÒ lý thuyÕt th× song song víi c¸c ®oêng ®¼ng ¸p, giã ë mÆt biÓn
thæi víi mét gãc D nwo ®ã so víi ®oêng ®¼ng ¸p nho ®· ph¸c ho¹ trong H×nh T.3.2.2. ë B¾c b¸n cÇu,
giã xung quanh mét xo¸y thuËn thæi theo chiÒu ngoîc kim ®ång hå vw hoíng vwo trong, trong khi giã
- II.28 -
- www.Gia24.vn
xung quanh mét xo¸y nghÞch thæi theo chiÒu kim ®ång hå vw hoíng ra ngowi. §oîc biÕt r»ng mèi
quan hÖ gi÷a vËn tèc cña giã gradien vw vËn tèc giã thùc tÕ ë mÆt biÓn thay ®æi theo vÜ ®é. Mèi quan
hÖ trong c¸c ®iÒu kiÖn trung b×nh ®oîc tæng hîp trong B¶ng T.3.2.1. Tuy nhiªn, ®©y chØ cã tÝnh chÊt
chØ ®¹o kh«ng h¬n; khi oíc tÝnh c¸c giã mÆt biÓn, cÇn cã nh÷ng hiÖu chØnh thÝch hîp b»ng c¸ch so
s¸nh c¸c oíc tÝnh víi c¸c ®o ®¹c thùc tÕ däc bê biÓn vw c¸c gi¸ trÞ ®· ®oîc c¸c twu ngowi biÓn b¸o
c¸o vÒ (c¸c gi¸ trÞ nwy ®oîc ghi trªn c¸c b¶n ®å thêi tiÕt )
B¶ng T.3.2.1. Quan hÖ gi÷a tèc ®é giã mÆt biÓn vw
tèc ®é giã gradien
VÜ ®é
ThÊp Cao
Gãc D
Tû sè Vs/Vg
H×nh T.3.2.2. Hoíng giã víi mét xo¸y
thuËn (ThÊp) vw mét xo¸y
nghÞch (Cao)
(3) Khi lùa chän vËn tèc tÝnh to¸n cña giã ®ãi víi giã t¸c ®éng trùc tiÕp lªn c¸c c«ng tr×nh c¶ng vw bÕn vw
c¸c twu neo ®Ëu, ta ph¶i oíc tÝnh sù ph©n bæ cùc trÞ cña vËn tèc giã dùa trªn sè liÖu ®o ®¹c thùc tÕ
lwm trong mét thêi gian dwi (theo nguyªn t¾c Ýt nhÊt 30 n¨m) vw sau ®ã dïng vËn tèc giã to¬ng øng
víi thêi gian ph¶n håi cÇn thiÕt.
SÏ lw chuÈn x¸c khi lÊy c¸c th«ng sè cña giã lw hoíng giã vw vËn tèc víi hoíng giã ®oîc biÓu thÞ
b»ng hÖ thèng pho¬ng vÞ moêi s¸u ®iÓm vw vËn tèc lw vËn tèc giã trung b×nh trªn 10 phót.
Trong Th«ng b¸o quan s¸t kü thuËt cña c¬ quan khÝ toîng sè 34, vËn tèc giã dù ®o¸n víi c¸c thêi
gian quay trë l¹i lw 5, 10, 20, 50, 100 vw 200 n¨m ®èi víi 141 c¬ quan khÝ toîng ë c¸c noíc ®· ®oîc
oíc tÝnh tõ c¸c sè liÖu vËn tèc giã trung b×nh trong 10 phót cña kho¶ng 35 n¨m, víi gi¶ ®Þnh lw vËn tèc
giã tu©n theo sù ph©n bæ sè mò kÐp. Víi c¸c vÞ trÝ cã c¸c ®Þa h×nh kh¸c víi ®Þa h×nh cña c¬ quan khÝ
toîng nãi trªn gÇn nhÊt, ph¶i tiÕn hwnh quan s¸t Ýt nhÊt mét n¨m vw sau ®ã tiÕn hwnh nghiªn cøu so
s¸nh vÒ ¶nh hoëng cña ®Þa h×nh ®Ó cã thÓ sö dông ®oîc c¸c kÕt qu¶ oíc tÝnh nãi trªn.
(4) §èi víi vËn tèc giã dïng ®Ó oíc tÝnh sãng v¸ sãng b·o, ph¶i sö dông gi¸ trÞ ë ®é cao 10m trªn mÆt
biÓn. VËn tèc giã cã ®oîc t¹i c¸c c¬ quan khÝ toîng cña chÝnh phñ lw gi¸ trÞ ë ®é cao kho¶ng 10m trªn
mÆt ®Êt. Do ®ã, khi dù ®Þnh sö dông c¸c gi¸ trÞ oíc tÝnh ®ã ®Ó oíc tÝnh giã mÆt biÓn, trong troêng hîp
chiÒu cao cña c¸c kÕt cÊu kh¸c xa 10m, cÇn hiÖu chØnh vËn tèc giã to¬ng øng víi chiÒu cao. Profile
th¼ng ®øng cña vËn tèc giã thoêng tu©n theo ®Þnh luËt d¹ng luü thõa, do ®ã trong c¸c tÝnh to¸n thiÕt
kÕ hiÖn nay ®èi víi tÊt c¶ c¸c lo¹i kÕt cÊu, thoêng dïng mét ®Þnh luËt d¹ng luü thõa:
n
§h·
Uo ¨ ¸
Uh (3.2.2)
¨h ¸
© o¹
trong ®ã :
Uh : vËn tèc giã ë ®é cao h (m/s)
Uo : vËn tèc giã ë ®é cao ho (m/s)
Gi¸ trÞ cña sè mò thay ®æi theo vÞ trÝ tuú theo ®é gå ghÒ gÇn mÆt ®Êt vw tÝnh æn ®Þnh cña khÝ quyÓn. Trong
c¸c tÝnh to¸n kÕt cÊu trªn ®Êt, thoêng dïng n = 1/10 ~1,4, vw dïng n 1/7 ngowi biÓn.
C¸c d÷ liÖu thèng kª vËn tèc giã thoêng xÐt ®Õn vËn tèc giã trung b×nh 10 phót. Tuy nhiªn, víi mét sè
c«ng tr×nh cã thÓ dïng vËn tèc giã trung b×nh trong thêi gian ng¾n h¬n hoÆc vËn tèc giã cùc ®¹i tøc th×;
trong troêng hîp nwy, cÇn hiÓu biÕt vÒ quan hÖ gi÷a vËn tèc giã trung b×nh trong mét kho¶ng thêi gian nwo
®ã vw vËn tèc giã cùc ®¹i, vw c¶ c¸c ®Æc ®iÓm cña c¬n giã giËt tõng c¬n.
3.3. ¸p lùc giã (§iÒu 3, Kho¶n 2 Th«ng b¸o)
¸p lùc giã ph¶i ®oîc x¸c ®Þnh mét c¸ch tho¶ ®¸ng, cã xem xÐt nghiªm tóc tíi lo¹i kÕt
cÊu vw vÞ trÝ cña chóng.
>ChØ dÉn kü thuËt@
- II.29 -
- www.Gia24.vn
(1) Khi tÝnh ¸p lùc giã t¸c ®éng lªn mét twu bÞ neo, ph¶i tham kh¶ §iÒu 2.2.3 >3@ T¶i träng giã t¸c ®éng
lªn tμu.
(2) Troêng hîp kh«ng cã quy ®Þnh nwo liªn quan tíi ¸p lùc giã t¸c ®éng lªn mét kÕt cÊu, ¸p lùc giã cã thÓ
tÝnh theo pho¬ng tr×nh (3.3.1)
p = cq (3.3.1)
Trong ®ã :
p : ¸p lùc giã (N/m2)
q : ¸p lùc vËn tèc (N/m2)
c : hÖ sè ¸p lùc giã
Pho¬ng tr×nh (3.3.1) biÓu thÞ ¸p lùc giã, nghÜa lw lùc giã trªn diÖn tÝch ®¬n vÞ chÞu lùc giã. lùc giã tæng céng
do giã t¸c ®éng lªn mét bé phËn kÕt cÊu sÏ b»ng ¸p lùc giã cho bëi pho¬ng tr×nh (3.3.1) nh©n víi diÖn tÝch
cña bé phËn kÕt cÊu chÞu ¶nh hoëng cña giã trong mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi hoíng mw giã t¸c ®éng.
¸p lùc vËn tèc q ®oîc x¸c ®Þnh b»ng pho¬ng tr×nh (3.3.2)
1
U aU 2
q (3.3.2)
2
trong ®ã :
q : ¸p lùc vËn tèc (N/m2)
U a : tØ träng kh«ng khÝ (kg/m3) U a = 1,23 kg/m3
U : vËn tèc giã tÝnh to¸n (m/s)
VËn tèc giã tÝnh to¸n ph¶i lÊy b»ng 1,2 ®Õn 1,5 lÇn vËn tãc giã tiªu chuÈn (vËn tèc giã trung b×nh 10 phót
ë ®é cao 10 m). §ã lw do vËn tèc giã cùc ®¹i tøc thêi lw kho¶ng 1,2 ~ 1,5 lÇn vËn tèc giã trung b×nh 10
phót.
HÖ sè ¸p lùc giã thay ®æi tuú thuéc vwo c¸c ®iÒu kiÖn nho h×nh d¹ng cña bé phËn hoÆc cña town kÕt cÊu,
hoíng giã vw sè Reynolds trõ c¸c troêng hîp mw nã ®oîc x¸c ®Þnh b»ng c¸c thö nghiÖm ®oêng èng giã,
cã thÓ x¸c ®Þnh hÖ sè nwy theo §iÒu 87 cña NghÞ ®Þnh bæ sung Ph¸p lÖnh Tiªu chuÈn x©y dùng (Ph¸p
lÖnh sè 338.1950) hoÆc Tiªu chuÈn kÕt cÊu cÇn cÈu (Th«ng b¸o cña Bé Lao ®éng). VÒ hoíng giã,
th«ng thoêng ph¶i xÐt hoíng giã nwo bÊt lîi nhÊt cho kÕt cÊu , trõ troêng hîp ®· x¸c ®Þnh ®oîc cã mét
hoíng giã thÞnh hwnh ¸p ®¶o.
- II.30 -
- www.Gia24.vn
Ch¬ng 4: Sãng
4.1. Kh¸i qu¸t
4.1.1 Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh sãng dïng trong thiÕt kÕ (§iÒu 4, Kho¶n 1 cña Th«ng
b¸o)
Sãng dïng trong viÖc nghiªn cøu ®é æn ®Þnh cña c¸c c«ng tr×nh b¶o vÖ c¶ng vw c¸c c«ng
tr×nh bÕn kh¸c, còng nho xem xÐt møc ®é tÜnh lÆng cña luång ch¹y twu vw bÓ c¶ng ph¶i
®oîc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch sö dông c¸c sè liÖu sãng cã ®oîc tõ ®o ®¹c sãng thùc tÕ hoÆc dù
b¸o sãng tÝnh to¸n. C¸c ®Æc trong cña sãng ph¶i x¸c ®Þnh b»ng c¸ch tiÕn hwnh c¸c thèng
kª cÇn thiÕt vw ph©n tÝch c¸c sù biÕn ®éng cña sãng tuú theo ®Þa h×nh ®¸y biÓn vw c¸c viÖc
kh¸c n÷a. CÇn ph¶i tiÕn hwnh x¸c ®Þnh dù b¸o sãng tÝnh to¸n b»ng mét pho¬ng ph¸p dùa
trªn mét pho¬ng tr×nh thÝch hîp ®Ó biÓu thÞ quan hÖ gi÷a vËn tèc giã vw phæ sãng hoÆc c¸c
th«ng sè sãng quan träng
>Chó gi¶i@ C¸c sè liÖu sãng
1) Sè liÖu ®o ®¹c thùc tÕ
KÝch thoíc vw h×nh d¹ng kÕt cÊu cña c«ng tr×nh ®oîc
2) C¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n
x¸c ®Þnh bëi c¸c yÕu tè nho chiÒu cao vw chu kú cña
sãng t¸c ®éng lªn chóng. V× vËy viÖc x¸c ®Þnh c¸c
®iÒu kiÖn cña sãng ®Ó dïng trong thiÕt kÕ ph¶i tiÕn Ph©n tÝch thèng kª
hwnh cÈn thËn. VIÖc x¸c ®Þnh c¸c ®iÒu kiÖn sãng ph¶i
tiÕn hwnh riªng rÏ ®èi víi sãng thoêng (NghÜa lw 1) Sãng thoêng 2)Sãng b·o
sãng xÈy ra trong c¸c ®iÒu kiÖn th«ng thoêng: cÇn
®Õn chóng ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é tÜnh lÆng cña bÕn
hoÆc n¨ng suÊt bèc xÕp hwng) vw sãng b·o Tû lÖ xuÊt hiÖn sãng Sãng noíc s©u
(nghÜa lw sãng xÈy ra trong ®iÒu kiÖn b·o: cÇn ®Õn noíc s©u thiÕt kÕ
chóng ®Ó x¸c ®Þnh lùc sãng t¸c ®éng lªn kÕt cÊu)
Sãng cã ®oîc tõ c¸c sè liÖu thèng kª dùa trªn c¸c BiÕn d¹ng sãng BiÕn d¹ng sãng
®o ®¹c thùc tÕ hoÆc dù b¸o sãng tÝnh to¸n thoêng lw
sãng noíc s©u kh«ng bÞ ¶nh hoëng bëi ®Þa h×nh ®¸y
C¸c th«ng sè sãng tÝnh to¸n
biÓn. Sãng noíc s©u lan truyÒn vÒ phÝa bê, vw mét
Tû lÖ xuÊt hiÖn sãng
1) Sãng cã ý nghÜa
khi sãng tíi ®é s©u noíc b»ng kho¶ng nöa chiÒu dwi
t¹i vÞ trÝ tÝnh to¸n
sãng, chóng b¾t ®Çu bÞ ¶nh hoëng cña ®Þa h×nh ®¸y 2) Sãng cao nhÊt
biÓn vw biÕn d¹ng víi kÕt qu¶ lw chiÒu cao sãng thay
®æi. Sù biÕn d¹ng cña sãng bao gåm khóc x¹,
1) §é yªn tÜnh cña bÕn 1) Lùc sãng t¸c ®éng lªn
nhiÔu x¹, ph¶n x¹, vwo chç c¹n vw vì ra. §Ó x¸c ®Þnh
2) SuÊt ho¹t ®éng thùc tÕ, c«ng tr×nh
c¸c ®iÒu kiÖn sãng ë chç mw sè liÖu sãng cÇn ®Õn (vÝ
sè ngwy lwm viÖc 2) Loîng sãng trwn lªn
dô chç ®Æt kÕt cÊu c«ng tr×nh) cÇn xem xÐt thÝch ®¸ng
3) N¨ng loîng vËn t¶i cña toêng bÕn vw
c¸c sù biÕn d¹ng cña sãng b»ng c¸c tÝnh to¸n sè häc
sãng tíi kÌ b¶o vÖ
hoÆc b»ng thö nghiÖm m« h×nh.
4) C¸c vÊn ®Ò kh¸c 4) C¸c vÊn ®Ò kh¸c
Trong pho¬ng ph¸p nãi trªn ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®iÒu
kiÖn sãng dïng trong thiÕt kÕ, cÇn xem xÐt dÇy ®ñ
H×nh T-4.1.1. Qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh sãng ®Ó
®Õn tÝnh chÊt kh«ng ®Òu ®Æn cña sãng vw xö lý chóng
dïng trong thiÕt kÕ
víi tÝnh chÊt ngÉu nhiªn cwng nhiÒu cwng tèt.
>ChØ dÉn kü thuËt@
Mét tr×nh tù mÉu ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®iÒu kiÖn sãng dïng trong thiÕt kÕ ®oîc cho trong H×nh T.4.1.1
4.1.2. Sãng dïng trong thiÕt kÕ
Sãng cã ý nghÜa, sãng cao nhÊt, sãng noíc s©u, sãng noíc s©u to¬ng ®o¬ng vw c¸c sãng
kh¸c lw c¸c sãng ®oîc dïng trong thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh bÕn vw c¶ng.
- II.31 -
- www.Gia24.vn
>Chó gi¶i@
Sãng dïng ®Ó thiÕt kÕ kÕt cÊu thoêng ®oîc gäi lw Sãng cã ü nghÜa . Sãng cã ý nghÜa lw mét sãng cã tÝnh
chÊt gi¶ thuyÕt, nã lw mét chØ sè thèng kª cña mét nhãm sãng kh«ng ®Òu. Sãng cã ý nghÜa cã kÝch thoíc xÊp
xØ b»ng c¸c gi¸ trÞ tõ c¸c quan s¸t sãng b»ng m¾t, do ®ã chóng ®oîc dïng ®Ó tÝnh to¸n sãng.Ta còng biÕt
r»ng chu kú cña mét sãng cã ý nghÜa xÊp xØ b»ng chu kú ë ®Ønh cña phæ sãng. V× c¸c lîi Ých nho vËy, c¸c
sãng cã ý nghÜa thoêng ®oîc dïng ®¹i diÖn cho nhãm sãng. Tuy nhiªn, tuú theo môc ®Ých, cã thÓ cÇn chuyÓn
®æi sãng cã ý nghÜa thwnh c¸c sãng kh¸c nho sãng cao nhÊt vw sãng mét phÇn moêi cao nhÊt.
>ChØ dÉn kü thuËt@
(1) §Þnh nghÜa c¸c th«ng sè sãng
(a) Sãng cã ý nghÜa (chiÒu cao sãng cã ý nghÜa H1/3 vw chu kú sãng cã ý nghÜa T1/3)
C¸c sãng trong mét nhãm sãng ®oîc s¾p xÕp l¹i theo thø tù chiÒu cao cña chóng vw 1/3 c¸c sãng cao
nhÊt ®oîc lùa chän; sãng cã ý nghÜa lw sãng gi¶ thuyÕt cã chiÒu cao vw chu kú lw chiÒu cao vw chu kú
trung b×nh cña c¸c sãng ®oîc lùa chän.
(b) Sãng cao nhÊt (chiÒu cao sãng cao nh©t Hmax vw chu kú sãng cao nhÊt Tmax.
Sãng cao nhÊt trong mét nhãm sãng.
(c) Sãng mét phÇn moêi cao nhÊt (H1/10, T1/10).
Sãng cã chiÒu cao vw chu kú b»ng chiÒu cao vw chu kú trung b×nh cña c¸c sãng mét phÇn moêi cao nhÊt
trong mét nhãm sãng.
(d) Sãng trung b×nh (chiÒu cao sãng trung b×nh H , chu kú trung b×nh T ).
Sãng cã chiÒu cao vw chu kú b»ng chiÒu cao vw chu kú trung b×nh cña tÊt c¶ c¸c sãng trong nhãm sãng.
(e) Sãng noíc s©u (chiÒu cao sãng noíc s©u Ho vw chu kú sãng noíc s©u To).
Sãng ë mét vÞ trÝ mw chiÒu s©u noíc b»ng Ýt nhÊt mét nöa chiÒu dwi sãng: c¸c th«ng sè sãng ®oîc biÓu
thÞ b»ng c¸c th«ng sè cña sãng cã ý nghÜa ë vÞ trÝ ®ã .
(f) Sãng noíc s©u to¬ng ®o¬ng (Ho ).
ChiÒu cao mét sãng gi¶ thuyÕt ®· ®oîc hiÖu chØnh v× ¶nh hoëng cña c¸c thay ®æi vÒ ®Þa h×nh hai chiÒu
nho khóc x¹ vw nhiÔu x¹; nã ®oîc biÓu thÞ b»ng chiÒu cao cña sãng cã ý nghÜa.
(2) Sãng lín nhÊt
Sãng cã ý nghÜa lín nhÊt trong mét lo¹t c¸c sè liÖu sãng cã ý nghÜa ®· quan s¸t ®oîc trong mét thêi kú
nwo ®ã (vÝ dô mét ngwy, mét th¸ng hoÆc mét n¨m) ®oîc gäi lw sãng lín nhÊt. §Ó x¸c ®Þnh râ ®é dwi cña
thêi kú quan s¸t, nªn gäi sãng lín nhÊt lw sãng cã ý nghÜa lín nhÊt trong mét ngwy (hoÆc mét th¸ng ,mét
n¨m vv...). H¬n n÷a, khi ngoêi ta muèn nãi râ ngoêi ta nãi tíi sãng cã ý nghÜa ®èi víi sãng lín nhÊt xÈy
ra trong th¬× tiÕt gi«ng b·o, ta dïng thuËt ng÷ sãng ®Ønh (xem 4.4. Xö lý thèng kª c¸c sè liÖu quan
s¸t vμ tÝnh to¸n sãng).ChiÒu cao sãng lín nhÊt lw gi¸ trÞ cùc ®¹i cña chiÒu cao sãng cã ý nghÜa trong
mét thêi kú nwo ®ã, nã kh¸c víi ®Þnh nghÜa cña chiÒu cao sãng cao nhÊt
(3) ý nghÜa cña sãng noíc s©u to¬ng ®o¬ng
ChiÒu cao sãng t¹i mét n¬i nwo ®ã ë hiÖn troêng ®oîc x¸c ®Þnh b»ng kÕt qu¶ cña c¸c biÕn d¹ng do sãng
vwo chç c¹n vw vì ra, ®iÒu nwy phô thuéc vwo chiÒu s©u noíc ë n¬i ®ã vw c¸c biÕn d¹ng do nhiÔu x¹ vw
khóc x¹, ®iÒu nwy phô thuéc c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa lý hai chiÒu ë n¬i ®ã. Tuy nhiªn, trong c¸c thÝ nghiÖm m«
h×nh thuû lùc vÒ sù biÕn d¹ng hoÆc voît trwn cña sãng trong m¸ng hai chiÒu hoÆc trong ph©n tÝch hai
chiÒu theo lý thuyÕt biÕn d¹ng sãng th× kh«ng xÐt ®Õn c¸c sù thay ®æi ®Þa h×nh hai chiÒu. Khi ¸p dông c¸c
kÕt qu¶ cña thÝ nghiÖm m« h×nh hai chiÒu hoÆc mét tÝnh to¸n lý thuyÕt cho hiÖn troêng, cÇn kÕt hîp troíc
c¸c ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt cña vÞ trÝ ®ang nghiªn cøu, cô thÓ lw ¶nh hoëng cña c¸c sù thay ®æi ®Þa h×nh hai
chiÒu (®Æc biÖt ¶nh hoëng cña nhiÔu x¹ vw khóc x¹) vwo c¸c sãng noíc s©u ë vÞ trÝ ®ang nghiªn cøu, tõ
®ã ®iÒu chØnh c¸c sãng noíc s©u thwnh mét d¹ng sao cho chóng to¬ng øng víi chiÒu cao sãng khëi ®iÓm
noíc s©u dïng cho thÝ nghiÖm hoÆc tÝnh to¸n lý thuyÕt. ChiÒu cao sãng noíc s©u cã ®oîc b»ng c¸ch
hiÖu chØnh c¸c ¶nh hoëng cña nhiÔu x¹ vw khóc x¹ víi c¸c hÖ sè cña chóng ®oîc gäi lw chiÒu cao sãng
- II.32 -
- www.Gia24.vn
noíc s©u to¬ng ®o¬ng . ChiÒu cao sãng noíc s©u to¬ng ®o¬ng ë vÞ trÝ sÏ tiÕn hwnh thiÕt kÕ ®oîc x¸c
®Þnh nho sau:
Ho’ = Kd Kr Ho (4.1.1)
Trong ®ã :
Kr : hÖ sè khóc x¹ ë vÞ trÝ nghiªn cøu (xem 4.5.2. Khóc x¹ sãng)
Kd : hÖ sè nhiÔu x¹ ë vÞ trÝ nghiªn cøu (xem 4.5.3. NhiÔu x¹ sãng)
4.1.3. TÝnh chÊt cña sãng
>1] TÝnh chÊt c¬ b¶n cña sãng
C¸c tÝnh chÊt c¬ b¶n cña sãng nho chiÒu dwi sãng vw vËn tèc cã thÓ ®oîc x¸c ®Þnh b»ng lý
thuyÕt sãng biªn ®é nhá. Tuy nhiªn, chiÒu cao cña sãng vì vw chiÒu cao sãng leo ph¶i
®oîc oíc tÝnh trong khi xem xÐt ¶nh hoëng cña biªn ®é h÷u h¹n.
>ChØ dÉn kü thuËt@
(1) Lý thuyÕt sãng biªn ®é nhá
C¸c tÝnh chÊt c¬ b¶n cña sãng ®oîc biÓu thÞ thwnh hwm sè cña chiÒu cao sãng, chu kú vw ®é s©u noíc.
C¸c ®Æc tÝnh kh¸c cña sãng noíc n«ng cã ®oîc b»ng xÊp xØ bËc nhÊt cña lý thuyÕt sãng biªn ®é nhá
®oîc liÖt kª doíi ®©y. Chó ý r»ng , vÒ to¹ ®é, chiÒu do¬ng cña trôc x ®oîc lÊy theo chiÒu sãng ®i tíi,
cßn chiÒu do¬ng cña trôc z lw chiÒu th¼ng ®øng ®i lªn víi z = 0 to¬ng øng víi cao ®é noíc tÜnh. ChiÒu
s©u noíc h gi¶ ®Þnh lw kh«ng ®æi vw c¸c ®Æc tÝnh cña sãng ®oîc gi¶ ®Þnh lw ®ång ®Òu theo pho¬ng ngang
(chiÒu y)
(a) §é d©ng cao (chuyÓn dÞch tõ cao ®é noíc tÜnh) (m)
H § 2S 2S ·
K ( x, t) sin¨ x t¸ (4.1.2)
2 ©L T¹
trong ®ã :
K : ®é d©ng cao (m)
H : chiÒu cao sãng (m)
L : chiÒu dwi sãng (m)
T : chu kú (s)
(b) ChiÒu dwi sãng (m)
gT 2 2Sh
tanh
L (4.1.3)
2S L
trong ®ã :
h : chiÒu s©u noíc (m) ;
g : gia tèc träng troêng (m/s2)
(c) VËn tèc sãng (m/s)
2Sh 2Sh
gT gL
tanh tanh
C (4.1.4)
2S 2S
L L
(d) VËn tèc h¹t noíc (m/s)
- II.33 -
- www.Gia24.vn
2S ( z h) ½
cosh
2S · °
SH 2S
§
L sin¨ x t¸ °
u
2Sh ©L T ¹°
T
sinh
°
L
¾ (4.1.5)
2S ( z h) °
cosh
SH § 2S 2S ·°
L cos¨ x t¸
w
T ¹°
2Sh ©L
T
sinh °
¿
L
trong ®ã :
u : thwnh phÇn vËn tèc h¹t noíc theo pho¬ng x (m/s)
w : thwnh phÇn vËn tèc h¹t noíc theo pho¬ng z (m/s)
(e) Gia tèc h¹t noíc (m/s2)
2S ( z h) ½
cosh
·°
2S H § 2S 2S
2
du L
cos¨ x t ¸°
2Sh
2
©L ¹°
dt T
T
sinh
°
L
¾ (4.1.6)
2S ( z h) °
cosh
2S H2
§ 2S 2S ·°
dw L
sin¨ x t¸°
2Sh
2
©L ¹°
dt T
T
sinh
¿
L
Trong ®ã :
du
: thwnh phÇn gia tèc h¹t noíc theo pho¬ng x (m/s2)
dt
dw
: thwnh phÇn gia tèc h¹t noíc theo pho¬ng y (m/s2)
dt
(f) ¸p lùc trong noíc khi sãng t¸c ®éng (N/m2)
2S ( z h)
cosh
§ 2S 2S
1 ·
L
U o gH t ¸ U o gz
sin¨ x
p (4.1.7)
2SH
2 ©L ¹
T
cosh
L
trong ®ã :
Uo : dung träng cña noíc (1,01 ~1,05 . 103 kg/m3 ®èi víi noíc biÓn)
(g) N¨ng loîng trung b×nh cña sãng trªn diÖn tÝch ®¬n vÞ cña mÆt noíc (J)
1
U o gH 2
Ek E p
E (4.1.8)
g
trong ®ã :
Ekvw Ep lw c¸c mËt ®é ®éng n¨ng vw thÕ n¨ng to¬ng øng víi Ek=Ep
(h) TØ lÖ trung b×nh cña n¨ng loîng ®oîc chuyÓn t¶i theo pho¬ng chuyÓn ®éng cña sãng trong thêi gian ®¬n
vÞ vw cho bÒ réng ®¬n vÞ cña sãng( N.m/m/s)
- II.34 -
- www.Gia24.vn
W = CG E = nCE (4.1.9)
CG =nC (4.1.10)
trong ®ã:
CG :vËn tèc nhãm cña sãng (m/s)
4Sh ·
§
¨ ¸
1¨ L ¸
1
n (4.1.11)
4Sh ¸
2¨
¨ sinh ¸
© L¹
(2) C¸c ®Æc trong cña sãng noíc s©u vw chiÒu dwi sãng
(a) Sãng noíc s©u
Sãng trong noíc cã chiÒu s©u lín h¬n mét nöa chiÒu dwi sãng (h/L >1/2) ®oîc gäi lw sãng noíc s©u. C¸c
®Æc trong kh¸c nhau cña sãng noíc s©u cã thÓ cã ®oîc tõ c¸c pho¬ng tr×nh cña lý thuyÕt sãng biªn ®é
nhá b»ng c¸ch ®Æt h/L o f. ChiÒu dwi sãng Lo , vËn tèc sãng Co vw vËn tèc nhãm CG ®èi víi sãng noíc
s©u tõ ®ã trë thwnh nho doêi ®©y. Chó ý r»ng ®¬n vÞ cña chu kú T lw gi©y (s)
= 1,56T2 (m), Co = 1,56T (m/s)
Lo (4.1.12)
Cc = 0,78T (m/s)
= 1,52T (kt)
= 2,81T (km/h)
Nho ®· biÓu thÞ trong pho¬ng tr×nh (4.1.12)chiÒu dwi sãng, vËn tèc sãng vw vËn tèc nhãm víi sãng
noíc s©u chØ phô thuéc vwo chu kú vw kh«ng phô thuéc vwo chiÒu s©u noíc
(b) ChiÒu dwi sãng cña sãng dwi
C¸c sãng mw chiÒu dwi sãng cùc kú dwi so víi chiÒu s©u noíc (h/L < 1/25) ®oîc gäi lw sãng dwi. C¸c ®Æc
tÝnh kh¸c cña sãng dwi cã thÓ cã ®oîc tõ c¸c pho¬ng tr×nh cña lý thuyÕt sãng biªn ®é nhá b»ng c¸ch lÊy
h/L cùc nhá. ChiÒu dwi sãng, vËn tèc sãng vw vËn tèc nhãm ®èi víi sãng dwi do ®ã trë thwnh nho sau:
L T gH (m)
(4.1.13)
gH (m/s)
C Co
(3) Xem xÐt ¶nh hoëng cña biªn ®é h÷u h¹n
C¸c pho¬ng tr×nh cho träng (1) kh«ng ph¶i lu«n chÝnh x¸c ®èi víi c¸c sãng noíc n«ng vw do ®ã ®«i lóc
cÇn sö dông c¸c pho¬ng tr×nh ®èi víi sãng biªn ®é h÷u h¹n. Khi tiÕn hwnh tÝnh to¸n theo c¸c pho¬ng
tr×nh sãng biªn ®é h÷u h¹n, ta ph¶i tham kh¶o Sæ tay c«ng thøc thuû lùc do Héi c¸c kü so x©y dùng
NhËt B¶n ph¸t hwnh. Sè loîng c¸c sai sè trong tÝnh to¸n n¶y sinh tõ viÖc sö dông lý thuyÕt sãng biªn ®é
nhá thay ®æi tuú theo ®é dèc cña sãng H/L vw tû lÖ cña chiÒu s©u noíc ®èi víi chiÒu dwi sãng h/L. Tuy
nhiªn, sai sè trong c¸c th«ng sè cña sãng thoêng kh«ng qu¸ 20 ~ 30% trõ vËn tèc n»m ngang cña h¹t
noíc u.
Mét trong c¸c ¶nh hoëng cña biªn ®é h÷u h¹n cña sãng xuÊt hiÖn ë cao ®é ®Ønh Kc so víi chiÒu cao
sãng, tØ sè nwy t¨ng khi chiÒu cao sãng t¨ng. §Þnh nghÜa cña chiÒu cao ®Ønh Kc ®oîc cho ë trªn cïng
H×nh T.4.1.2. H×nh nwy ®oîc vÏ dùa trªn c¸c ghi chÐp mÆt c¾t ngang sãng ë hiÖn troêng. Nã cho thÊy tØ
lÖ cña chiÒu cao ®Ønh sãng cao nhÊt cã ®oîc tõ mçi ghi chÐp quan s¸t so víi chiÒu cao sãng cao nhÊt
Hmax trong ghi chÐp ®ã nho mét hwm sè cña chiÒu cao sãng to¬ng ®èi H1/3 /h.
(4) C¸c lo¹i lý thuyÕt sãng biªn ®é h÷u h¹n
Lý thuyÕt sãng biªn ®é h÷u h¹n bao gåm lý thuyÕt sãng Stokes, lý thuyÕt sãng cnoidal vw c¸c lý thuyÕt
kh¸c. Trong lý thuyÕt thø nhÊt, ®é dèc sãng ®oîc gi¶ ®Þnh to¬ng ®èi thÊp ,vw h×nh d¹ng cña sãng ®oîc
biÓu thÞ b»ng mét chuçi c¸c hwm loîng gi¸c. Mét sè c¸c nhw nghiªn cøu ®· kiÕn nghÞ mét sè lêi gi¶i
- II.35 -
- www.Gia24.vn
chuçi gÇn ®óng. Tuy nhiªn trong lý thuyÕt
nwy ®é héi tô cña c¸c chuçi trë thwnh cùc
chËm khi tû lÖ chiÒu s©u noíc so víi chiÒu
dwi sãng gi¶m. §iÒu ®ã cã nghÜa lý thuyÕt
kh«ng thÓ ¸p dông khi tû lÖ chiÒu s©u noíc
so víi chiÒu dwi sãng qu¸ nhá. MÆt kh¸c, lý
thuyÕt sãng cnoidal cã ®oîc lw tõ pho¬ng
ph¸p gi·n në nhiÔu lo¹n víi tû lÖ chiÒu s©u
noíc so víi chiÒu dwi sãng ®oîc gi¶ ®Þnh lw
cùc kú nhá, ®iÒu ®ã cã nghÜa nã cã gi¸ trÞ
khi tû lÖ chiÒu s©u noíc so víi chiÒu dwi
sãng nhá. Tuy nhiªn, sai sè l¹i lín lªn khi
tû lÖ chiÒu s©u noíc so víi chiÒu dwi sãng
t¨ng lªn. Ngowi hai lý thuyªt ®ã, cßn lý §é lÖch
tiªu chuÈn Sè ®iÓm
thuyÕt sãng hypecbolic, trong ®ã mét sãng
cnoidal ®oîc xem gÇn ®óng lw mét sù khai d÷ liÖu
triÓn c¸c hwm hypecbolic vw lý thuyÕt sãng Trung
b×nh
®¬n ®éc, nã lw troêng hîp tiÖm cËn cña lý
thuyÕt sãng cnoidal khi chiÒu dwi sãng tiÕn
tíi v« cïng. Trõ lý thuyÕt sãng ®¬n ®éc,
c¸c pho¬ng tr×nh trong tÊt c¶ c¸c lý thuyÕt
sãng biªn ®é h÷u h¹n ®Òu phøc t¹p cã
nghÜa lw tÝnh to¸n kh«ng dÔ. §Æc biÖt, víi lý H×nh T-4.1.2. Quan hÖ gi÷a chiÒu cao cùc
thuyÕt sãng cnoidal, c¸c pho¬ng tr×nh cã
®¹i cña ®Ønh sãng (Kc)max /Hmax
tÝch ph©n elip, lwm cho viÖc sö dông chóng
vw chiÒu cao sãng to¬ng ®èi H1/3/h
rÊt bÊt tiÖn. NÕu pho¬ng ph¸p chuçi Dean
®oîc chÊp nhËn profile sãng vw vËn tèc h¹t
noíc cã thÓ x¸c ®Þnh ®oîc víi ®é chÝnh x¸c
cao ngay t¹i ®iÓm mw sãng vì.
(5) ¸p dông lý thuyÕt sãng biªn ®é h÷u h¹n vwo thiÕt kÕ kÕt cÊu.
C¸c lý thuyÕt phi tuyÕn, trong ®ã bao gåm c¶ c¸c lý thuyÕt sãng biªn ®é h÷u h¹n, ®oîc ¸p dông cho
hwng lo¹t c¸c c«ng tr×nh x©y dùng bê biÓn. Tuy nhiªn vÉn cßn mét sè lín c¸c ®iÒu choa biÕt, vw do ®ã,
trong troêng hîp thiÕt kÕ hiªn nay, chóng chØ ®oîc ¸p dông cho mét sè loîng h¹n chÕ lÜnh vùc nho sÏ
th¶o luËn doíi ®©y.
(a) VËn tèc n»m ngang cùc ®¹i cña h¹t noíc Umax ë mçi ®é cao bªn doíi ®Ønh sãng. Th«ng tin nwy cùc
kú quan träng trong viÖc ®¸nh gi¸ lùc sãng lªn mét bé phËn kÕt cÊu th¼ng ®øng. C¸c pho¬ng tr×nh tõ
lý thuyÕt sãng Stokes ®oîc sö dông khi tû lÖ chiÒu s©u noíc víi chiÒu dwi sãng lín, vw c¸c pho¬ng
tr×nh tõ lý thuyÕt sãng ®¬n ®éc ®oîc sö dông khi tû lÖ gi÷a chiÒu s©u noíc vw chiªï dwi sãng nhá.
Mét tÝnh to¸n gÇn ®óng cã thÓ thùc hiÖn ®oîc b»ng c¸ch sö dông pho¬ng tr×nh kinh nghiÖm sau ®©y:
§ z h · cosh>(2S ( z h)) /L@
1 /2 3
SH §H·
1 D¨ ¸
umax ( z) ¨ ¸ (4.1.14)
sinh>(2Sh) /L@
©h¹ ©h¹
T
trong ®ã hÖ sè D ®oîc cho trong B¶ng T.4.1.2
B¶ng T.4.1.2 HÖ sè D ®Ó tÝnh vËn tèc n»m ngang cùc ®¹i cña h¹t noíc
D D
h/L h/L
0,03 1,5 0,2 0.68
0,05 1,50 0.3 0.49
0,07 1,43 0.5 0.25
0,10 1,25 0.7 0.27
0,14 0,97
- II.36 -
- www.Gia24.vn
(b) Sãng vwo c¹n
Sãng vwo c¹n xÈy ra khi chiÒu s©u noíc gi¶m, cã thÓ tÝnh ®oîc b»ng c¸ch sö dông mét lý thuyÕt sãng
dwi bao gåm c¸c sè h¹ng phi tuyÕn. Mét c¸ch kh¸c, cã thÓ ¸p dông lý thuyÕt song cnoidal hoÆc lý thuyÕt
sãng Hypecbolic cho hiÖn toîng nwy (xem 4.5.5. Sãng vμo c¹n)
(c) Sù d©ng lªn vw h¹ xuèng cña mùc noíc trung b×nh
Mùc noíc trung b×nh h¹ xuèng dÇn dÇn khi sãng tiÕn vwo ®iÓm bÞ ph¸ vì vw sau ®ã d©ng lªn bªn trong
vïng vì cho tíi bê, cã thÓ tÝnh ®oîc tõ lý thuyÕt giao thoa phi tuyÕn gi÷a c¸c sãng vw dßng ch¶y. Ph¶i
xÐt ®Õn sù thay ®æi møc noíc trung b×nh nwy ®Ó tÝnh to¸n sù thay ®æi chiÒu cao sãng do sãng bÞ ph¸ vì
ngÉu nhiªn (xem 4.5.6. Sãng vì)
(d) Kho¶ng lät khÝ cña c¸c cÊu kÕt ngowi kh¬i
Khi x¸c ®Þnh c¸c kho¶ng lät khÝ cña c¸c cÊu kÕt ngowi kh¬i bªn trªn mùc noíc tÜnh, nªn xÐt ®Õn ®é t¨ng
to¬ng ®èi trong c¸c chiÒu cao ®Ønh sãng do ¶nh hoëng cña biªn ®é h÷u h¹n nho ®· tr×nh bwy trong H×nh
T.4.1.2
>2@ C¸c tÝnh chÊt thèng kª cña sãng
Trong thiÕt kÕ c«ng tr×nh c¶ng vw bÕn, cÇn xem xÐt c¸c tÝnh chÊt thèng kª cña sãng liªn
quan ®Ðn chiÒu cao vw chu kú sãng vw nªn sö dông sù ph©n bè Rayleigh ®èi víi chiÒu cao
sãng cña mét nhãm sãng noíc s©u kh«ng ®Òu.
>Chó gi¶i@
Gi¶ thuyÕt ®»ng sau ph©n bè Rayleigh lw mét tiÒn ®Ò r»ng n¨ng loîng sãng ®oîc tËp trung trong mét d¶i cùc
kú hÑp xung quanh mét tÇn sè nwo ®ã. Do ®ã c¸c vÊn ®Ò cßn tån t¹i khi ¸p dông chóng vwo c¸c sãng ®¹i
do¬ng cã d¶i tÇn sè réng. Tuy nhiªn, ®· chØ ra r»ng chõng nwo mw c¸c sãng cßn ®oîc x¸c ®Þnh b»ng pho¬ng
ph¸p qua 0, cã thÓ vÉn ¸p dông ®oîc ph©n bè Rayleigh cho c¸c sãng ®¹i do¬ng nho mét gi¶i ph¸p gÇn ®óng
cã thÓ chÊp nhËn ®oîc.
>ChØ dÉn kü thuËt@
(1) BiÓu thøc cña ph©n bè Rayleigh
Ph©n bè Rayleigh ®oîc cho bëi pho¬ng tr×nh sau:
S § H ·2 ½
SH ° °
p(H /H ) exp® ¨ ¸ ¾ (4.1.15)
2H ° 4©H¹ °
¯ ¿
trong ®ã :
p(H /H ) : hwm sè mËt ®é x¸c suÊt cña chiÒu cao sãng
H : chiÒu cao sãng trung b×nh (m)
Theo ph©n bè Rayleigh, chiÒu cao sãng mét phÇn moêi cao nhÊt H1/10 , chiÒu cao sãng cã ý nghÜa H1/3,
H cã liªn quan gi÷a chóng víi nhau theo c¸c pho¬ng tr×nh sau :
vw chiÒu cao sãng trung b×nh
H1/10 =1,27 H1/3
H
H1/3 =1,60 (4.1.16)
Trung b×nh, c¸c quan hÖ nwy tho¶ m·n tèt víi c¸c kÕt qu¶ quan s¸t sãng t¹i chç.
ChiÒu cao sãng cao nhÊt Hmax khã x¸c ®Þnh chÝnh x¸c nho sÏ ®oîc th¶o luËn trong (2) doíi ®©y, nhong
nãi chung nã cã thÓ ®oîc quyÕt ®Þnh nho trong quan hÖ sau:
Hmax = (1,6 ~ 2,0) H1/3 (4.1.17)
C¸c chu kú liªn quan víi nhau nho sau:
- II.37 -
- www.Gia24.vn
Tmax = T1/3 = (1,1 ~ 1,3) T (4.1.18)
Tuy nhiªn cÇn nhí r»ng khi sãng tiÕn gÇn ®Õn bê, c¸c sãng cã chiÒu cao lín h¬n giíi h¹n vì b¾t ®Çu bÞ
vì vw chiÒu cao cña chóng gi¶m xuèng do ®ã kh«ng thÓ dïng ph©n bè Rayleigh cho c¸c chiÒu cao sãng
trong khu vùc vì.
(2) X¸c suÊt xuÊt hiÖn cña chiÒu cao sãng lín nhÊt
ChiÒu cao sãng cao nhÊt Hmax lw mét loîng thèng kª kh«ng thÓ x¸c ®Þnh chÝnh x¸c; chØ cã thÓ cho x¸c
suÊt xuÊt hiÖn cña nã. NÕu chiÒu cao sãng ®oîc gi¶ ®Þnh tu©n theo ph©n bè Rayleigh, khi ®ã gi¸ trÞ
mong ®îi H max cña Hmax, khi tËp hîp ®oîc mét sè loîng lín c¸c mÉu mçi mÉu gåm cã N sãng, ®oîc
cho nho sau :
0,5722 ·
§
Hmax 0,706¨ ln N ¸ H1 /3
¸
¨ (4.1.20)
2 ln N ¹
©
Tuy nhiªn,cÇn nhí r»ng khi Hmax cã ®oîc cho mçi sè loîng lín c¸c mÉu mçi mÉu bao gåm N sãng, cã
mét sè lín c¸c troêng hîp mw H max voît qu¸ Hmax . Do ®ã nÕu chØ ®¬n gi¶n sö dông H max lwm sãng
tÝnh to¸n, cã thÓ ®Æt kÕt cÊu vwo mét t×nh tr¹ng nguy hiÓm. Do ®ã, ta cã thÓ dù kiÕn pho¬ng ph¸p trong
®ã sö dông mét chiÒu cao sãng (Hmax)P víi P =0,05 hoÆc 0,1, khi ®ã (Hmax)P ®oîc x¸c ®Þnh sao cho x¸c
suÊt cña gi¸ trÞ Hmax voît qu¸ (Hmax)P lw P (nghÜa lw møc ®é quan träng lw P). Gi¸ trÞ cña (Hmax)P víi mét
møc ®é quan träng P ®· cho ®oîc x¸c ®Þnh bëi pho¬ng tr×nh sau:
·
§ N
¨ ln[ /( P )] ¸
0,706H1 /3 ln¨
(H max ) P (4.1.21)
¸
© 11 ¹
B¶ng T.4.1.4 liÖt kª c¸c gi¸ trÞ cã ®oîc tõ pho¬ng tr×nh nwy. V× Hmax kh«ng ph¶i lw mét gi¸ trÞ x¸c ®Þnh mw
lw mét biÕn sè theo x¸c suÊt, gi¸ trÞ cña Hmax/ H1/3 thay ®æi lín víi N vw P. Tuy nhiªn, xÐt ®Õn vÊn ®Ò lw
chiÒu cao sãng chØ gÇn ®óng theo ph©n bè Rayleigh vw c«ng thøc ¸p lùc sãng ®oîc t×m thÊy trong khi cã
mét møc ®é ph©n t¸n nhÊt ®Þnh cña c¸c d÷ liÖu nªn cã thÓ sö dông Hmax = (1,6 ~ 2,0 ) H1/3 vw bá qua c¸c
gi¸ trÞ rÊt nhá hoÆc rÊt lín trong b¶ng.
B¶ng T.4.1.4. Quan hÖ gi÷a chiÒu cao sãng cao nhÊt Hmax vw
chiÒu cao sãng cã ý nghÜa H1/3.
Sè loîng sãng Pho¬ng thøc Møc quan träng Trung b×nh Møc quan träng Møc quan träng
(Hmax) pho¬ng thøc 50% 10% 5%
N ( H max)
(Hmax) 0,5 (Hmax)0,1 (Hmax)0,05
1,40H1/3
50 1,46H1/3 1,50H1/3 1,76H1/3 1,86H1/3
100 1,52H1/3 1,58H1/3 1,61H1/3 1,85H1/3 1,95H1/3
200 1,63H1/3 1,68H1/3 1,72H1/3 1,94H1/3 2,03H1/3
500 1,76H1/3 1,81H1/3 1,84H1/3 2,06H1/3 2,14H1/3
1.000 1,86H1/3 1,91H1/3 1,94H1/3 2,14H1/3 2,22H1/3
2.000 1,95H1/3 2,00H1/3 2,02H1/3 2,22H1/3 2,30H1/3
5.000 2,05H1/3 2,10H1/3 2,12H1/3 2,31H1/3 2,39H1/3
10.000 2,12H1/3 2,19H1/3 2,19H1/3 2,39H1/3 2,47H1/3
>3@ Phæ sãng
Trong thiÕt kÕ c«ng tr×nh c¶ng vw bÕn, ph¶i xem xÐt nghiªm tóc tíi d¹ng hwm sè cña phæ
sãng vw sö dông mét biÓu thøc thÝch hîp
>ChØ dÉn kü thuËt@
- II.38 -
- www.Gia24.vn
(1) D¹ng chung cña phæ sãng
D¹ng chung cña phæ sãng thoêng ®oîc biÓu thÞ b»ng pho¬ng tr×nh sau ®©y
S(f,T) = S(f) G (f,T) (4.1.22)
trong ®ã:
f : tÇn sè
T : pho¬ng vÞ so víi pho¬ng chÝnh cña sãng
S(f, T) : phæ hoíng.
Trªn ®©y, S(f) lw mét hwm sè biÓu thÞ sù ph©n bè cña n¨ng loîng sãng liªn quan tíi tÇn sè, nã ®oîc
gäi lw phæ tÇn sè; G(T) lw mét hwm sè biÓu thÞ sù ph©n bè cña n¨ng loîng sãng liªn quan tíi hoíng, nã
®oîc gäi lw hwm lan truyÒn theo hoíng
Hwm sè biÓu thÞ trong c¸c pho¬ng tr×nh sau ®©y cã thÓ sö dông cho S(f) vw G(f,T). Phæ tÇn sè cña
pho¬ng tr×nh (4.1.23) ®oîc gäi lw phæ Bretschneider Mitsuyasu, cßn pho¬ng tr×nh (4.1.24) ®oîc gäi lw hwm
lan truyÒn lo¹i Mitsuyasu:
S(f) = 0,257 H 21/3 T -41/3 g- -5 exp >-1.03(T1/3f) -4@ (4.1.23)
G(f,T) = Go cos2s T/2 (4.1.24)
trong ®ã:
Go : lw mét h»ng sè tû lÖ tho¶ m·n ®iÒu kiªn chuÈn ho¸ sau ®©y:
T max
³T G ( f ,T )dT 1 (4.1.25)
min
trong ®ã:Tmax vw Tmin lw c¸c gãc lÖch tèi ®a vw tèi thiÓu so víi pho¬ng chÝnh
Sè h¹ng S trong pho¬ng trinh (4.1.24) lw mét th«ng sè biÓu thÞ møc ®é lan truyÒn theo pho¬ng cña
n¨ng loîng sãng. Nã ®oîc cho bëi c«ng thøc sau:
½
2,5
§f·
S max ¨
¨f ¸ f ! fm °
:
S ¸
°
© m¹
¾ (4.1.26)
5
§f· °
S max ¨
¨f ¸ : f d fm °
S ¸
© m¹ ¿
Trong ®ã fm lw tÇn sè t¹i ®ã ®Ønh phæ xuÊt hiÖn. Nã cã thÓ ®oîc biÓu thÞ b»ng c¸c sè h¹ng cña chu kú
sãng cã ý nghÜa T1/3 nho trong pho¬ng tr×nh sau:
fm = 1/ (1,05 T1/3) (4.1.27)
NÕu c¸c ®¬n vÞ cña H1/3 vw T1/3 lw mÐt vw gi©y, ®¬n vÞ cña S(f,T) lw m s.
2
(2) Gi¸ trÞ cña th«ng sè lan truyÒn theo hoíng
Ph¶i lÊy mét gi¸ trÞ b»ng 10 cho gi¸ trÞ cùc ®¹i Smax cña th«ng sè lan truyÒn theo hoíng trong troêng hîp
sãng do giã ë noíc s©u. Trong troêng hîp noíc d©ng ,xÐt ®Õn qu¸ tr×nh ph©n r· cña sãng vw c¸c vÊn ®Ò
kh¸c, nªn lÊy mét gi¸ trÞ b»ng 20 hoÆc h¬n lw thÝch hîp. H×nh T.4.1.4 cho mét ®å thÞ c¸c gi¸ trÞ gÇn ®óng
cña Smax tuú theo ®é dèc cña sãng. XÐt ®o¸n qua gi¸ trÞ cña ®é dèc sãng, cã thÓ thÊy r»ng Smax
- www.Gia24.vn
Smax sau khi c¸c sãng ®· bÞ khóc x¹ t¹i mét bê biÓn cã c¸c ®oêng ®ång møc s©u th¼ng vw song song.
Trong h×nh, (Dp)o lw gãc tíi cña hoíng sãng chÝnh ë ranh giíi noíc s©u, nghÜa lw gãc gi÷a hoíng sãng
chÝnh vw ®oêng vu«ng gãc víi ®oêng ®ång møc.
H×nhT.4.1.4. §å thÞ cho c¸c gi¸ trÞ oíc tÝnh
cña Smax tuú theo ®é dèc sãng
H×nhT.4.1.5. §å thÞ cho sù thay ®æi cña Smax
do khóc x¹
- II.40 -
- www.Gia24.vn
(4) M« h×nh c¶i tiÕn cho phæ tÇn sè
NÕu c¸c sãng ®oîc t¹o ra trong mét m¸ng thÝ nghiÖm b»ng c¸ch sö dông phæ Bretschneider
Mitsuyasu ®oîc biÓu thÞ b»ng pho¬ng tr×nh (4.1.23), chu kú cña sãng cã ý nghÜa cña c¸c sãng ®oîc t¹o
ra thoêng lÖch víi chu kú cña sãng cã ý nghÜa môc tiªu. Lý do cã ®é lÖch nho vËy lw pho¬ng tr×nh gèc
(4.1.23) ®oîc cho theo c¸c sè h¹ng cña tÇn sè ®Ønh gm nhong ®oîc thay b»ng chu kú sãng cã ý nghÜa
T1/3 b»ng viÖc sö dông pho¬ng tr×nh (4.1.27). Do ®ã Goda ®· kiÕn nghÞ d¹ng phæ tiªu chuÈn sau ®©y, víi
d¹ng nwy chu kú sãng cã ý nghÜa cña sãng ®oîc t¹o ra kh«ng lÖch víi chu kú sãng cã ý nghÜa môc tiªu.
f 5 exp>-0,75 (T1/3f) 4 @
2 4
S(f) = 0,205 H1 /3 T1 /3 (4.1.28)
TÇn sè ®Ønh cña pho¬ng tr×nh (4.1.28) thÊp h¬n kho¶ng 8% so víi tÇn sè ®Ønh cña pho¬ng tr×nh (4.1.23),
mËt ®é phæ ë ®Ønh cao h¬n kho¶ng 18%, vw town bé phæ bÞ dÞch vÒ phÝa tÇn sè thÊp. Ýt nhÊt, nªn sö dông
d¹ng phæ biÓu thÞ b»ng pho¬ng tr×nh (4.1.28) cho phæ môc tiªu trong c¸c thÝ nghiÖm m« h×nh thuû lùc.
(5) Quan hÖ gi÷a phæ sãng vw c¸c gi¸ trÞ ®iÓn h×nh cña c¸c ®Æc trong cña sãng
(a) Phæ sãng vw gi¸ trÞ ®iÓn h×nh cña chiÒu cao sãng
NÕu hwm mËt ®é x¸c suÊt ®Ó mét chiÒu cao sãng H xuÊt hiÖn ®oîc gi¶ ®Þnh lw tu©n theo ph©n bè
Rayleigh, khi ®ã quan hÖ gi÷a chiÒu cao sãng trung b×nh H vw momen gèc cña phæ sãng mo ®oîc
cho bëi pho¬ng tr×nh (4.1.30), trong ®ã m«men thø n cña phæ sãng ®oîc x¸c ®Þnh trong pho¬ng
tr×nh (4.1.29)
f
³ fnS(f) df
mn = (4.1.29)
0
2Sm0 | 2,5 m0
H (4.1.30)
H , ta cã quan hÖ sau ®©y gi÷a chiÒu cao sãng quan träng vw phæ.
Sö dông quan hÖ H1/3 = 1,60
H1/3 | 4,0 m0 (4.1.31)
3,8 m0 . C¸c
H1 /3
Theo kÕt qu¶ quan s¸t thùc tÕ, thoêng lw troêng hîp quan hÖ tèt nhÊt lw
troêng hîp d÷ liÖu vÒ sãng trong noíc n«ng t¹i ®ã chiÒu cao sãng lín, c¸c sãng phi tuyÕn tÝnh cao
4,0 m0 ®oîc tho¶ m·n.Troêng hîp kh¸c, cã mét to¬ng quan rÊt m¹nh
H1 /3
vw do ®ã quan hÖ
gi÷a H1/3 vw mo . Do ®ã cã thÓ chÊp nhËn sö dông pho¬ng tr×nh (4.1.31) vw tÝnh chiÒu cao sãng cã ý
nghÜa tõ phæ.
(b) Phæ sãng vw gÝa trÞ ®iÓn h×nh cña chu kú
Khi x¸c ®Þnh sãng theo pho¬ng ph¸p qua 0, chu kú trung b×nh Tz ®oîc cho bëi pho¬ng trinh sau theo
lý thuyÕt Rice
m0 /m2
Tz (4.1.32)
TÝnh chu kú trung b×nh sö dông phæ lo¹i Breschneider- Mitsuyasu, ta cã quan hÖ sau
Tz = 0,74 T1/3 (4.1.33)
- II.41 -
- www.Gia24.vn
H×nh T.4.1.6 cho mét sù so s¸nh gi÷a chu
kú trung b×nh T cã ®oîc tõ c¸c h×nh d¹ng
sãng quan s¸t ®oîc thùc tÕ vw chu kú trung
b×nh Tz oíc tÝnh tõ c¸c tÝnh to¸n tõ phæ. C¸c Trung b×nh : 0,832
N = 171 sè liÖu
gi¸ trÞ Tz/ T ®oîc ph©n bè trong ph¹m vi §é lÖch chuÈn : 0,072
kho¶ng 0,6 ~ 1,0, trung b×nh lw 0,83. Nãi
c¸ch kh¸c c¸c gi¸ trÞ trung b×nh cã ®oîc tõ
c¸c h×nh d¹ng sãng cã xu hoíng lín h¬n
kho¶ng 20% so víi gi¸ trÞ tÝnh ®oîc tõ c¸c
m«men cña phæ. §é lÖch khái lý thuyÕt
N'(Tz/T)
Rice ®oîc cho lw ®· ®oîc g©y ra bëi sù cã
n
mÆt cña c¸c thwnh phÇn phi tuyÕn cÊp hai
trong ph¹m vi tÊn sè cao cña phæ.
p=
(6) Phæ cho sãng chu kú dwi
ViÖc gi¶i thÝch trªn ®©y lw ®èi víi sãng do giã vw
thwnh phÇn noíc d©ng cã chu kú to¬ng ®èi ng¾n.
Víi c¸c thwnh phÇn sãng chu kú dwi cã chu kú b»ng
10 gi©y hoÆc h¬n, xem 4.8.Sãng chu kú dwi vw sãng Tz/T
hå.
H×nh T.4.1.6. Ph©n bè tÇn sè cña tû sè gi÷a chu
kú trung b×nh Tz do tÝnh theo phæ vw chu kú trung
b×nh T ®o thùc tÕ.
4.2. Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh c¸c ®iÒu kiÖn cña sãng dïng trong thiÕt kÕ
4.2.1. C¸c nguyªn t¾c ®Ó x¸c ®Þnh c¸c sãng níc s©u dïng trong thiÕt kÕ (§iÒu 4,
Kho¶n 2 Th«ng b¸o)
Ph¶i x¸c ®Þnh mét c¸ch tho¶ ®¸ng kho¶ng thêi gian cña c¸c d÷ liÖu thèng kª cña sãng
dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®iÒu kiÖn sãng noíc s©u ®Ó nghiªn cøu æn ®Þnh cña c¸c kÕt cÊu
c«ng tr×nh c¶ng vw bÕn v.v..., cã xem xÐt nghiªm tóc ®Õn c¸c chøc n¨ng cña c¸c c«ng
tr×nh c¶ng vw bÕn vw c¸c ®Æc trong cña kÕt cÊu.
>Chó gi¶i@
(1) §èi víi c¸c d÷ liÖu ®o ®¹c thùc tÕ, nªn cã thêi gian ®o ®¹c to¬ng ®èi dwi (10 n¨m hoÆc h¬n) tuy nhiªn,
khi thiÕu c¸c sè liÖu ®o ®¹c thùc tÕ nho vËy, ph¶i sö dông c¸c gi¸ trÞ ®· dù b¸o cã ®oîc b»ng c¸ch sö
dông c¸c d÷ liÖu khÝ toîng cña Ýt nhÊt kho¶ng 30 n¨m c¸c gi¸ trÞ nwy ®oîc hiÖu chØnh b»ng c¸c d÷
liÖu ®o ®¹c sãng thùc tÕ cã thÓ cã ®oîc
(2) Khi c¸c gi¸ trÞ ®· dù b¸o cã ®oîc tõ c¸c d÷ liÖu khÝ toîng ®oîc hiÖu chØnh b»ng c¸ch sö dông c¸c d÷
liÖu ®o ®¹c thùc tÕ cÇn thiÕt lw c¸c d÷ liÖu ®o ®¹c ph¶i cã ®oîc trong mét thêi kú Ýt nhÊt 3 n¨m vw cã
®oîc mét sè luoîng ®¸ng kÓ c¸c troêng hîp b·o lín. Tuy nhiªn, nÕu c¸c con sãng ®oîc ghi l¹i trong
mét thêi tiÕt kh¸c thoêng chØ x¶y ra mét lÇn trong mét sè Ýt ®ît 10 n¨m vw gi¸ trÞ cña c¸c sãng ®ã
voît qu¸ tÊt c¶ c¸c gi¸ trÞ ®· dù b¸o, c¸c gi¸ trÞ quan s¸t ®oîc cã thÓ ®oîc dïng lwm sãng noíc s©u
tÝnh to¸n.
(3) NÕu tuyÖt ®èi kh«ng cã c¸c d÷ liÖu ®o ®¹c thùc tÕ t¹i ®Þa ®iÓm cÇn nghiªn cøu, hoÆc nÕu c¸c sè liÖu
®o ®¹c cã ®oîc chØ lw trong c¸c ®iÒu kiÖn cùc kú h¹n chÕ, cã thÓ sö dông c¸c sè liÖu ®o ®¹c cho mét
®Þa ®iÓm l©n cËn cã c¸c ®iÒu kiÖn tù nhiªn to¬ng tù. Troêng hîp nwy, cã thÓ sö dông c¸c sè liÖu
NOWPHAS (nationwide ocean wave information Network for Ports and Harbors)
(4) NÕu ®oîc biÕt mét c¬n b·o kh¸c thoêng xuÊt hiÖn trong khu vùc troíc thêi kú mw viÖc dù b¸o sãng cã
sö dông c¸c sè liÖu khÝ toîng ®oîc thùc hiÖn (vÝ dô trong mét thËp niªn troíc ®ã), c¸c sè liÖu ghi
chÐp cña sù kiÖn ®ã ph¶i ®oîc xÐt ®Õn.
(5) Khi sö dông c¸c gi¸ trÞ dù b¸o cho mét c¬n b·o gi¶ thuyÕt, nªn nghiªn cøu ®Çy ®ñ ®é lín cña c¸c c¬n
b·o troíc ®©y vw c¸c hwnh tr×nh chóng ®· ®i, bao gåm c¶ mét nghiªn cøu vÒ x¸c suÊt xuÊt hiÖn cña
mét c¬n b·o nho thÕ .
(6) Khi oíc tÝnh sãng noíc s©u cã sö dông c¸c sè liÖu ®o ®¹c thùc tÕ, cÇn xÐt ®Õn vÊn ®Ò lw chiÒu cao
sãng ®o ®oîc ®· bÞ ¶nh hoëng bëi khóc x¹ vw c¹n. Khi ®ã chiÒu cao sãng cña sãng noíc s©u ph¶i
- II.42 -
nguon tai.lieu . vn
