I. Giới thiệu
Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc tính toán tải trọng sóng tác động lên các công trình biển, đặc biệt là đê chắn sóng, trong điều kiện Việt Nam. Việt Nam có đường bờ biển dài gần 3.300km, với tiềm năng kinh tế biển lớn. Các công trình biển như đê chắn sóng, cảng, và giàn khoan thường xuyên chịu tác động của sóng xây dựng, gió, và dòng chảy. Việc tính toán kết cấu chịu lực chính xác là cần thiết để đảm bảo an toàn và bền vững cho các công trình này. Luận văn này nhằm hệ thống hóa các phương pháp tính toán tải trọng sóng hiện có và đề xuất phương pháp phù hợp nhất cho điều kiện khí hậu Việt Nam.
1.1 Mục đích nghiên cứu
Mục đích chính của luận văn là hệ thống hóa các phương pháp tính toán tải trọng sóng tác động lên công trình biển, đặc biệt là đê chắn sóng. Nghiên cứu này cũng nhằm so sánh các phương pháp hiện có và đề xuất phương pháp tối ưu cho thiết kế công trình biển trong điều kiện Việt Nam.
1.2 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu bao gồm phân tích tải trọng của sóng không vỡ và sóng vỡ tác động lên đê chắn sóng dạng tường đứng và mái nghiêng. Nghiên cứu cũng áp dụng các phương pháp tính toán vào điều kiện thực tế của Việt Nam.
II. Tình hình nghiên cứu về tải trọng sóng
Chương này tổng hợp các nghiên cứu về tải trọng sóng từ các tác giả như Hiroi, Ito, Djunkovski, Sainflou, Miche-Rundgren, Goda, và Duy. Các phương pháp này được phân tích dựa trên lý thuyết sóng tuyến tính và phi tuyến, cũng như các phương trình thủy động lực học. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với các điều kiện sóng và công trình khác nhau.
2.1 Phương pháp Hiroi
Hiroi (1919) đề xuất phương pháp tính tải trọng sóng vỡ dựa trên nguyên lý áp lực nước rơi từ đỉnh sóng. Phương pháp này phù hợp cho sóng nước sâu nhưng không tính được áp lực tại từng vị trí cụ thể trên công trình.
2.2 Phương pháp Sainflou
Sainflou (1928) dựa trên lý thuyết sóng trocoide để tính toán áp lực sóng lên tường đứng. Phương pháp này cho kết quả tốt với sóng dài nhưng không phù hợp với sóng có độ dốc cao.
III. Phương pháp tính áp lực sóng lên tường đứng
Chương này trình bày các phương pháp tính tải trọng sóng lên tường đứng, bao gồm sóng không vỡ và sóng vỡ. Các phương pháp như lý thuyết sóng tuyến tính, phi tuyến, và phương trình Navier-Stokes được phân tích chi tiết. Kết quả tính toán được so sánh với dữ liệu thực nghiệm để đánh giá độ chính xác.
3.1 Lý thuyết sóng tuyến tính
Phương pháp này dựa trên lý thuyết sóng tuyến tính để tính toán áp lực sóng lên tường đứng. Kết quả cho thấy độ chính xác cao với sóng không vỡ.
3.2 Phương trình Navier Stokes
Duy (1996) sử dụng phương trình Navier-Stokes để tính toán áp lực sóng. Phương pháp này cho kết quả phù hợp với thực nghiệm của Goda và Kakikazi (1966).
IV. Phương pháp tính áp lực sóng lên mái nghiêng
Chương này tập trung vào các phương pháp tính tải trọng sóng lên mái nghiêng, bao gồm phương pháp Djunkovski và Klein Breteler. Các phương pháp này được áp dụng để tính toán áp lực sóng và đánh giá ổn định mái dốc.
4.1 Phương pháp Djunkovski
Djunkovski (1949) đề xuất phương pháp tính áp lực sóng vỡ tại vị trí cách công trình 200-300m. Phương pháp này cho kết quả chính xác với sóng xô.
4.2 Ổn định mái dốc
Nghiên cứu cũng đánh giá ổn định mái dốc dưới tác động của tải trọng sóng, đảm bảo an toàn cho công trình.
V. Kết quả tính toán
Chương này trình bày kết quả tính toán tải trọng sóng lên tường đứng và mái nghiêng theo các phương pháp đã đề cập. Kết quả được so sánh với dữ liệu thực nghiệm để đánh giá độ chính xác và độ tin cậy.
5.1 Tải trọng sóng không vỡ
Kết quả tính toán tải trọng sóng không vỡ lên tường đứng cho thấy sự phù hợp cao với thực nghiệm, đặc biệt khi sử dụng phương pháp của Goda và Kakikazi (1966).
5.2 Tải trọng sóng vỡ
Phương pháp Hiroi và Minikin được áp dụng để tính tải trọng sóng vỡ, cho kết quả khá chính xác trong điều kiện Việt Nam.
VI. Kết luận và kiến nghị
Luận văn kết luận rằng các phương pháp tính toán tải trọng sóng như lý thuyết sóng tuyến tính, phi tuyến, và phương trình Navier-Stokes đều có ưu điểm riêng. Phương pháp của Goda và Kakikazi (1966) được đề xuất là phù hợp nhất cho thiết kế công trình biển trong điều kiện Việt Nam. Nghiên cứu cũng đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để cải thiện độ chính xác của các phương pháp tính toán.
