2 c. cos H 8. u = 50 n

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "2 c. cos H 8. u = 50 n"

Ζηνοβία Φλέσσας
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Τεχνολογικό Πανεπιστήµιο Κύπρου Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Γεωπληροφορικής (Κατεύθυνση Πολιτικών Μηχανικών / Τοπογράφων Μηχανικών και Μηχανικών Γεωπληροφορικής) ΠΟΜ 446 (ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΛΙΜΕΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ) ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ιδάσκων (Συντονιστής µαθήµατος) ρ Αντώνης Τουµαζής Εξάµηνο Εαρινό 00-0 Ηµεροµηνία 6 Μαΐου 0 ιάρκεια Εξέτασης 3 ώρες ( ) Οδηγίες Πρόσθετα βοηθήµατα και πληροφορίες Να απαντηθούν ΟΛΕΣ οι ερωτήσεις του Μέρους Α και ΜΙΑ ερώτηση του Μέρους Β ες συνηµµένα

2 ίδονται:. Ο Συνοπτικός πίνακας εξισώσεων κυµατικής θεωρίας Airy. Ο πίνακας βασικών τύπων µαθήµατος 3. Πυκνότητα θαλάσσιου νερού ρ sea w 05 kg/m 3 4. Πυκνότητα γλυκού νερού ρ w 000 kg/m 3 5. Ιξώδες θαλάσσιου και γλυκού νερού µ w 0-3 kg/(m s) 6. Επιτάχυνση βαρύτητας g 9.8m/s Περιγραφή Νόµος Βαρύτητας, Newton Φυγόκεντρος Επιτάχυνση Πίνακας Βασικών Τύπων m m F G r α c ω r Τύπος Νόµος Snell Συντελεστής διάθλασης Ενέργεια κύµατος ανά µήκος κύµατος και ανά τρέχον µέτρο κορυφής κύµατος Νόµος Stokes, Οριακή ταχύτητα Εξίσωση Hudson Εξίσωση Morrison sin a sin a K R L L c c cosα cos α E ρg u F D g H 8 ( ρ ρ ) water body 8µ ρ H ρr ρ D water 3 r M 50 3 M 3 50 D KD cot α n ρr ρ C Au u + ρ 50 water C M V body a x Σελ. ΤΕΠΑΚ 446 Τελική 00-0

3 Συνοπτικός πίνακας εξισώσεων κυµατικής θεωρίας Airy (small amplitude, st order, linear, -D, infinitely long crested waves) Σχετικό Βάθος Ρηχά Νερά Μακρά Κύµατα Βαθιά Νερά Βραχέα Κύµατα Σχετικό Μήκος d d Κύµατος < > L 0 L Στάθµη Επιφάνειας H x t η cosπ H η cos( kx ωt) L T kπ/l ωπ/τ Μήκος κύµατος L T gd gt gt L tanh( kd) L o π π Ταχύτητα Κύµατος c gd gt gt c tanh( kd ) c π π Φασική ταχύτητα c c gd οµάδας g c kd gt c g + c g c sinh kd 4π Οριζόντια HT g H cosh k( µετατόπιση ς sin( kx ωt) ς sin( kx ωt) H ς e kz sin( kx ω t) 4π d sinh kd Κατακόρυφη H z H sinh k( µετατόπιση ξ + cos( kx ωt) ξ cos( kx ωt H ) ξ e kz cos( kx ω t) d sinh kd Οριζόντια ταχύτητα H g H gt cosh k( πh kz u cos( kx ωt) u cos( kx ωt) u e cos( kx ωt) d L cosh kd T Κατακόρυφη Hπ z H gt sinh k( πh ταχύτητα w + sin( kx ωt) sin( kx t ) kz w ω w e sin( kx ωt) T d L cosh kd T Οριζόντια Hπ g gπh cosh k( z + d ) επιτάχυνση a x sin( kx ωt) a x ( kx ωt) T d L kd sin π kz a H e sin( kx cosh x T Κατακόρυφη επιτάχυνση Πίεση a z π H T P ρ g + z d η z cos( kx ωt) a z ( z d ) gπ H sinh k + L kd cos cosh P ρ g cosh k( η z cosh kd ( kx ωt) a z π H e T kz P ηe ρ g ωt) cos( kx ωt) kz z Σελ. 3 ΤΕΠΑΚ 446 Τελική 00-0

4 ω gk tanh( kd ) Σελ. 4 ΤΕΠΑΚ 446 Τελική 00-0

5 ΜΕΡΟΣ Α Να απαντηθούν όλες οι Ασκήσεις του Μέρους Α. Α/Α Μον Άσκηση Α 8 Κυλινδρικός αγωγός (σωλήνα) µήκους 5m από πολυαιθυλένιο (πλαστικό) πυκνότητας 950 kg/m 3 έχει εξωτερική διάµετρο 300mm και πάχος τοιχώµατος 0mm. Ο αγωγός αυτός βρίσκεται στη θάλασσα, σε βάθος νερού 0m και είναι αγκυρωµένος στο βυθό µέσω σχοινιού µήκους m. (Σηµείωση: ο αγωγός είναι ανοικτός από τα δύο άκρα νερό µπορεί να εισέρχεται στο εσωτερικό του αγωγού) () Να υπολογιστεί η δύναµη που ασκείται πάνω στο σχοινί, αγνοώντας το βάρος του σχοινιού. () Εάν κοπεί το σχοινί, να υπολογιστεί ο όγκος του αγωγού που είναι πάνω από την επιφάνεια του νερού, όταν αυτός έρθει σε ισορροπία και επιπλέει. (3) Να υποδειχθεί σε σκαρίφηµα (σκίτσο) η θέση ισορροπίας του αγωγού όταν αυτός επιπλέει. Το σκαρίφηµα να είναι σε κατακόρυφη τοµή. Σχολιάστε/ δικαιολογείστε το σκαρίφηµα αυτό. Σελ. 5 ΤΕΠΑΚ 446 Τελική 00-0

6 Α Ηµιτονοειδή κύµατα περιόδου Τ9sec και ύψους Η ο m στην ανοικτή θάλασσα, προσπίπτουν υπό γωνία α40 µοιρών προς κυµατοθραύστη που βρίσκεται σε βάθος νερού d 3.5m. Εάν ο πυθµένας της θάλασσας είναι επίπεδος µε οµοιόµορφη κλίση, να υπολογιστεί: () η γωνία πρόσπτωσης στον κυµατοθραύστη και () το ύψος του κύµατος στον κυµατοθραύστη. Α3 8 Α () () (4) (4) (3) Να υπολογιστεί το µέγεθος ογκολίθου, πυκνότητας 300kg/m 3 που απαιτείται για τη θωράκιση του κυµατοθραύστη για τον κυµατισµό αυτόν, εάν η κλίση του πρανούς του κυµατοθραύστη είναι : (οριζόντιο προς κατακόρυφο) και ο συντελεστής Κ D του ογκολίθου είναι. Εάν στη θέση του κυµατοθραύστη στην άσκηση πιο πάνω υπάρχει κατακόρυφος πάσσαλος εξωτερικής διαµέτρου 0.5m, µε συντελεστή C D 0.6 και C Μ.4 να υπολογιστεί η δύναµη που ασκείται σε δακτύλιο ύψους 0.m που βρίσκεται στην επιφάνεια της θάλασσας (z0): () η µέγιστη συρτική δύναµη και () η µέγιστη δύναµη λόγω πρόσθετης µάζας Εάν ο πάσσαλος βρίσκεται µεταξύ του κυµατοθραύστη και της ακτογραµµής, περιγράψετε πώς το ύψος του κύµατος που προσπίπτει στον πάσσαλο επηρεάζεται από: (3) τη στάθµη της στέψης (κορυφής) του κυµατοθραύστη, (4) το µήκος του κυµατοθραύστη, την απόσταση από τον κυµατοθραύστη () Περιγράψετε πιθανούς µηχανισµούς δηµιουργίας τσουνάµι. () Περιγράψετε τα κύρια χαρακτηριστικά του κύµατος αυτού. (3) Τσουνάµι σε βάθος νερού 3000m έχει ύψος κύµατος 0.3m. Να υπολογιστεί το ύψος του κύµατος σε βάθος νερού 3m εάν ο πυθµένας είναι επίπεδος. (4) Εάν το πιο πάνω κύµα έχει περίοδο επαναφοράς 750 χρόνια, να υπολογιστεί η πιθανότητα υπέρβασής του σε χρονική περίοδο 75 χρόνων. Σελ. 6 ΤΕΠΑΚ 446 Τελική 00-0

7 Α5 4 Πιο πάνω παρουσιάζονται οι διακυµάνσεις της στάθµης της θάλασσας την περίοδο /0/00 µέχρι 8//00 στο Λίβερπουλ του Ηνωµένου Βασιλείου και στην Αµµόχωστο. 7 5 () Επεξηγείστε σε συντοµία το µηχανισµό της δηµιουργίας της παλίρροιας. () Επεξηγείστε σε συντοµία το λόγο που υπάρχει η διακύµανση της στάθµης της σε σχέση µε τη θέση των ουράνιων σωµάτων γη, σελήνη και του ήλιος κάνοντας αναφορά στις ηµεροµηνίες του πιο πάνω σχήµατος και σχετίζοντας µε πανσέληνο/ νέο φεγγάρι. (3) Επεξηγήστε σε συντοµία γιατί υπάρχει τόσο µεγάλη διαφορά µεταξύ της διακύµανσης της στάθµης στο Λιβερπουλ και στην Αµµόχωστο. Σελ. 7 ΤΕΠΑΚ 446 Τελική 00-0

8 ΜΕΡΟΣ Β 0 µον Β (4) () (8) () Να αναπτυχθεί ένα θέµα από τα ακόλουθα: Κλιµατικές αλλαγές και Παράκτια Έργα:. Ιστορική Αναδροµή στις κλιµατικές αλλαγές. Οι προσπάθειες της διεθνής κοινότητας/ ΟΗΕ για τις κλιµατικές αλλαγές και η Έκθεση της IPCC 3. Επιπτώσεις στις παράκτιες περιοχές 4. Μέτρα αντιµετώπισης της αιτίας του προβλήµατος 5. Μέτρα αντιµετώπισης των επιπτώσεων Β Β3 Β4 Β5 () () () (4) (0) Ανανεώσιµες πηγές ενέργειες στο θαλάσσιο/ παράκτιο χώρο. Βασική θεωρία µετατροπής σε ηλεκτρική ενέργεια. Υφιστάµενη Τεχνολογία στο διεθνή χώρο 3. Θαλάσσια έργα/ υποδοµή 4. Προοπτικές εφαρµογής στην Κύπρο Τσουνάµι στην Κύπρο. Γενικά για τσουνάµι. Ιστορική αναδροµή στην ανατολική Μεσόγειο 3. Μέτρα αντιµετώπισης επικινδυνότητας Υπεράκτιες κατασκευές (offshore structures). Τύποι υπεράκτιων κατασκευών. Σταθερές. Πλωτές. Ιστορική εξέλιξη 3. Το µέλλον των υπεράκτιων έργων 4. Πρόβλεψη για τα υπεράκτια έργα στην Κύπρο (σε 0 χρόνια) Λιµενικά έργα στην Κύπρο: Παρελθόν, παρόν, µέλλον. Ιστορική αναδροµή από την αρχαιότητα έως την ανεξαρτησία Υφιστάµενη κατάσταση 3. Μελλοντική κατάσταση Αναφορά σε:. Τύπους λιµανιών.. Εµπορικά λιµάνια.. Αλιευτικά λιµανάκια.3. Μαρίνες. Υποδοµές.. Κυµατοθραύστες.. Κρηπιδώµατα.3. Βάθη λεκάνης.4. Εξοπλισµό Σελ. 8 ΤΕΠΑΚ 446 Τελική 00-0

9 Απαντήσεις Α. ρ body 950 kg/m^3 ρ sea water 05 kg/m^3 d εξ 0.3 m πάχος 0.0 m d εσ 0.6 m µήκος 5 m Εµβ. ιατοµής m^ Όγκος σώµατος m^3 Βάρος σώµατος 89.8 Ν Άνωση N ύναµη στο σχοινί 64.7 Ν Όγκος βυθισµένος Βάρος σώµατος / (ρ sea wat x g) 89.8/(05 x 9.8) m 3 Όγκος πάνω από επιφάνεια m 3 Ο αγωγός γέρνει λόγω ασταθούς ισορροπίας. Το κέντρο άνωσης είναι πιο χαµηλά από το κέντρο βάρους και έτσι ανατρέπεται και ισορροπεί οριζόντιος. Α. Υπολογίζεται το µήκος κύµατος στην ανοικτή θάλασσα, L6.47 m Υπολογίζεται το µήκος κύµατος σε βάθος 3.5m, L5. m Υπολογίζεται η γωνιά α χρησιµοποιώντας την εξίσωση Snell, sin a sin 40 x(5./6.5)0.6, a5. o Υπολογίζεται η ταχύτητα µετάδοσης της ενέργειας στην ανοικτή θάλασσα, c go 7.03 m/s Υπολογίζεται η ταχύτητα µετάδοσης της ενέργειας σε βάθος 3.5m, c g 5.37 m/s Με την αρχή διατήρησης της ενέργειας x ταχύτητα µετάδοσης της ενέργειας, υπολογίζεται ο συντελεστής ρήχωσης, Ks (7.03/5.37) Υπολογίζεται ο συντελεστής διάθλασης (cos 40/cos 5.) Υπολογίζεται το ύψος κύµατος x.4 x m Χρησιµοποιώντας την εξίσωση Hudson υπολογίζεται το µέγεθος ογκολίθου. M 50.5 ton Α3. Υπολογίζεται η ταχύτητα u.7m/s και η επιτάχυνση a x. m/s Υπολογίζονται οι δυνάµεις µε την εξίσωση Morrison, F D 0.5 x 05 x 0.6 x 0.5x0. x.7 9 N F M 05 x.4 x π x 0.5 x 0. x N A4. /8 ρ g H sqrt(gd ) /8 ρ g H sqrt(gd ) Υπολογίζεται το H 0.3 (3000/3) m P-(-/750) % Σελ. 9 ΤΕΠΑΚ 446 Τελική 00-0

Σχετικά έγγραφα

Περιεχόμενα. Σειρά VII 2

Περιεχόμενα. Σειρά VII 2 Περιεχόμενα 1. Κυματική Θεωρία Stokes ης τάξης. Κυματική Θεωρία Stokes 5 ης τάξης 3. Κυματική Θεωρία Συνάρτησης ροής (Fourier 18 ης τάξης) 4. Cnoial waves 5. Θεωρία μοναχικού κύματος (Solitary wave) 6.