ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ ΕΚΠΟΝΗΣΗ : ΔΗΜΟΠΟΥΑΟΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ IMAM ΧΟΥΣΕΙΝ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Δρ. ΚΑΡΑΜΙΙΑΣ ΘΕΟΦΑΝΗΣ ΒΟΛΟΣ ΙΟΥΛΙΟΣ 2003

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ ΕΚΠΟΝΗΣΗ : ΔΗΜΟΠΟΥΛΟΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ IMAM ΧΟΥΣΕΙΝ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Δρ. ΚΑΡΑΜΠΑΣ ΘΕΟΦΑΝΗΣ ΒΟΛΟΣ ΙΟΥΛΙΟΣ 2003

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗΣ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΗΣΗΣ Ειλικη Συλλογή «Γκρίζα Βιβλιογραφία» Αριθ. Εισ.: 2489/1 Ημερ. Εισ.: 09-03-2004 Δωρεά: Ταξιθετικός Κωδικός: ΠΤ ΠΜ 2003 ΔΗ Μ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ 004000072553

Η εργασία αυτή αφιερώνεται ολόψυχα στους γονείς μας. Ευγαοιστίες Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε ιδιαιτέρως τον επιβλέποντα καθηγητή Δρ. Καραμπά Θεοφάνη για την άψογη και συστηματική συνεργασία μας και γενικότερα για την πολύτιμη συμβολή του στην ολοκλήρωση της εργασίας αυτής. Επίσης, νιώθουμε την ανάγκη να ευχαριστήσουμε και τις οικογένειές μας για την συνεχή στήριξη που μας προσέφεραν, ηθική και υλική, σε όλη τη διάρκεια των σπουδών μας. Είναι το ελάχιστο που θα μπορούσαμε να πράξουμε, ως ανταπόδοση για τις θυσίες που επωμϊσθηκαν ώστε να είναι αρωγοί σε κάθε προσπάθειά μας.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εισαγωγή... 1 1.1. Γενικά στοιχεία περί τεχνικών λιμενικών έργων - Ορισμοί... 1 1.2. Γενικά συγκριτικά στοιχεία έργων με πρανή και κατακόρυφα μέτωπα... 3 2. Έργα με πρανή... 4 2.1. Αναρρίχηση κυματισμού... 4 2.2. Μετάδοση κυματισμού... 6 2.2.1. Αναταραχή λόγω υπερπήδησης... 7 2.2.2. Αναταραχή λόγω διάδοσης μέσω του πρανούς... 9 2.3. Διαστασιολόγηση και ευστάθεια πρανούς... 10 2.3.1. Παράμετροι σχεδιασμού... 10 2.3.2. Σχεδιασμός θωράκισης-...... 12 2.3.3. Μερικοί συντελεστές ασφαλείας... 18 2.3.3.1. Αστοχίες θωράκισης... 19 2.3.3.2. Αστοχία αντερείσματος ποδός... 23 2.3.3.3. Αστοχία - θραύση μεμονωμένου στοιχείου θωράκισης... 23 2.3.3.4. Αστοχία λόγω αναρρίχησης... 25 2.3.4. Σχεδιασμός διατομής... 26 2.3.5. Σεισμική δράση... 32 2.4. Μεθοδολογίες - Τεχνολογίες κατασκευής... 33 3. Έργα με κατακόρυφο μέτωπο... 37 3.1. Αναρρίχηση κυματισμού... 37 3.2. Μετάδοση κυματισμού... 38 3.3. Φορτίσεις... 39 3.3.1. Μη θραυόμενοι κυματισμοί... 39 3.3.1.1. Μέθοδος Sainflou&Miche-Rundgren (υψηλή στέψη)... 40 3.3.1.2. Μέθοδος Sainflou&Miche-Rundgren (χαμηλή στέψη)... 43 3.3.1.3. Μέθοδος Sainflou&Miche-Rundgren (με λιθορριπή έδρασης)... 44 3.3.2. Θραυόμενοι κυματισμοί στο μέτωπο... 45 3.3.2.1. Μέθοδος Minikin (υψηλή στέψη)... 45 3.3.2.2. Μέθοδος Minikin (χαμηλή στέψη)... 47 3.3.3. Θραυόμενοι κυματισμοί στη λιθορριπή έδρασης... 48 3.3.3.1. Μέθοδος PIANC... 49 3.3.3.2. Μέθοδος Goda... 50 3.4. Έλεγχοι έργου έναντι αστοχίας... 54 3.4.1. Έλεγχος ανατροπής... 54 3.4.2. Έλεγχος ολίσθησης... 57 3.4.3. Έλεγχος τάσεων έδρασης... 58

3.4.3.1. Κατακόρυφο μέτωπο... 58 3.4.3.2. Μικτή διατομή... 60 3.4.4. Έλεγχος σε γενικευμένη θραύση εδάφους... 60 3.5. Ευστάθεια πρίσματος έδρασης και προστασίας ποδός... 62 3.6. Θέματα κατασκευής... 65 4. Εφαρμογές - Αποτελέσματα... 75 4.1. Γενικά... 75 4.2. Έργα με πρανή... 75 4.2.1. Δεδομένα... 75 4.2.2. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα - Διαγράμματα... 76 4.3. Έργα με κατακόρυφο μέτωπο... 80 4.3.1. Δεδομένα... 80 4.3.2. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα - Διαγράμματα... 81 4.3.2.1. Μη θραυόμενοι κυματισμοί... 81 4.3.2.2. Θραυόμενοι κυματισμοί στο μέτωπο... 85 4.3.2.3. Θραυόμενοι κυματισμοί στη λιθορριπή έδρασης... 87 5. Συμπεράσματα - Σχόλια... 89 5.1. Έργα με πρανή... 89 5.2. Έργα με κατακόρυφο μέτωπο... 91 Παράρτημα Α1: Επιλύσεις έργων με πρανή (μη θραυόμενοι κυματισμοί)... 94 Παράρτημα Α2: Επιλύσεις έργων με πρανή (θραυόμενοι κυματισμοί)... 105 Παράρτημα Β1: Επιλύσεις έργων με κατακόρυφο μέτωτιο (μη θραυόμενοι κυματισμοί)... 111 Παράρτημα Β2: Επιλύσεις έργων με κατακόρυφο μέτωτκ) (θραυόμενοι κυματισμοί)... 202

Πρόλογος Ον πρώτες σημαντικές απόπειρες του ανθρώπου για αξιοποίηση του παράκτιου χώρου αφορούσαν κυρίως την προσπάθειά του για εδραίωση του εμπορίου μέσω της θάλασσας. Αυτό δημιούργησε την ανάγκη ύπαρξης λιμένων, ειδικά δηλαδή διαμορφωμένων παράκτιων χώρων, κατάλληλων για εξυπηρέτηση των θαλασσίων μέσων. Στην πορεία του χρόνου βέβαια, η βασική αυτή απαίτηση αναβαθμίζεται διαρκώς. Σημαντική πλέον βαρύτητα, πέρα από την ανάπτυξη τεχνικών διαμόρφωσης των λιμενικών εγκαταστάσεων, δίνεται και στην κατασκευή έργων προστασίας τους για λόγους προφανείς. Η μη ύπαρξη τέτοιων κατασκευών θέτει υπό σοβαρό κίνδυνο τη λειτουργικότητα των λιμένων ή ακόμα χειρότερα απειλεί και την ίδια την ασφάλειά τους σε δυσμενείς περιπτώσεις. Το χαρακτηριστικότερο παράδειγμα έργου προστασίας του παράκτιου χώρου είναι ο κυματοθραύστης. Η εργασία αυτή επιχειρεί να συγκεντρώσει και να παρουσιάσει χαρακτηριστικές μεθοδολογίες και προτάσεις σχεδιασμού από διάφορους επιστήμονες οι οποίοι έχουν ασχοληθεί διεξοδικά με το συγκεκριμένο πεδίο ενδιαφέροντος. Αποτελείται (η εργασία) από πέντε κεφάλαια και τέσσερα παραρτήματα. Στο πρώτο κεφάλαιο, την εισαγωγή, δίνονται κάποιοι ορισμοί που σχετίζονται με τα λιμενικά έργα και κάποια συγκριτικά στοιχεία ανάμεσα στις δύο βασικές κατηγορίες κυματοθραυστών, που είναι τα έργα με πρανή και τα έργα με κατακόρυφο μέτωπο. Οι δύο αυτές κύριες κατηγορίες παρουσιάζονται αντίστοιχα στο δεύτερο και τρίτο κεφάλαιο. Στο τέταρτο κεφάλαιο δίνονται τα συγκεντρωτικά αποτελέσματα και τα διαγράμματα από εφαρμογές (για θραυόμενους και μη κυματισμούς) σε έργα με πρανή και κατακόρυφα μέτωπα. Στο πέμπτο κεφάλαιο επιχειρείται η ερμηνεία και ο σχολιασμός των αποτελεσμάτων και η εξαγωγή κάποιων βασικών συμπερασμάτων. Τέλος, στα Παραρτήματα Al, Α2 και Β1. Β2 δίνονται αναλυτικά οι υπολογισμοί των εφαρμογών για έργα με πρανή και για έργα με κατακόρυφα μέτωπα αντίστοιχα. Βόλος, Ιούνιος 2003.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Γενικά στοιχεία περί τεχνικών λιμενικών έργων - Ορισμοί Τα παράκτια τεχνικά έργα χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: 1) Στα κλασσικά λιμενικά έργα, των οποίων η παραδοσιακοί αποστολή είναι η διαμόρφωση κατάλληλων συνθηκών που να εγγυούνται την ασφαλή στάθμευση και φορτοεκφόρτωση πλοίων (π.χ. μώλοι, κυματοθραύστες, κρηπιδότοιχοι) 2) Στα έργα διευθετήσεως και προστασίας ακτών, τη χρησιμότητα των οποίων υπαγορεύει η συστηματική πλέον οικιστικοί και τουριστικοί ανάπτυξη των ακτών, καθώς επίσης και η κατασκευή έργων αντιδιαβρωτικής προστασίας του εδάφους των υδρολογικών λεκανών (διευθετήσεις χειμάρρων, καλλιέργειες, κατασκευές φραγμάτων κ.λ.π.) που έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση της παροχής φερτών υλών στις ακτές, οι οποίες ακτές ταυτόχρονα και αδιάκοπα διαβρώνονται από τη συνεχή θαλάσσια δράση. Τέτοια έργα είναι οι τοίχοι προστασίας πρανών, οι βραχίονες και οι κυματοθραύστες. Τα στοιχεία των λιμενικών έργων και των έργων προστασίας και διευθετήσεως ακτών χωρίζονται σε δύο βασικές υποκατηγορίες: α) Τα εγκάρσια προς την ακτή έργα (π.χ. βραχίονες, μώλοι, υποβρύχιοι αγωγοί) β) Τα παράλληλα προς την ακτή έργα (π.χ. κυματοθραύστες, κρηπιδότοιχοι, τοίχοι προστασίας ακτών). Τα σημαντικότερα και περισσότερο διαδεδομένα παράκτια τεχνικά έργα είναι: Μώλοι: Είναι η κυριότερη μορφή έργων για προστασία από κυματισμούς και τη δημιουργία λεκανών ελλιμενισμού σκαφών (λιμενολεκανών). Είναι επιμήκη έργα, με την αφετηρία τους εγκάρσια στην ακτή. Επίσης ανάλογα με την ποιότητα του εδάφους θεμελίωσης, το βάθος της θάλασσας σε συνάρτηση με τη διαθεσιμότητα υλικών, την απαίτηση ή όχι εξυπηρετήσεως σκαφών στο εσωτερικό μέτωπό τους, τα στοιχεία των κυματισμών, την ποιοτική πληρότητα του διαθέσιμου εξοπλισμού κατασκευής, οι μώλοι κατασκευάζονται με κατακόρυφα μέτωπα, με κεκλιμένα πρανή ή με μικτές κατά βάθος και κατά πλάτος διατομές. ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 1

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα άκρα τους (ακρομώλια) συνήθως διαπλατύνονται για να επιτρέπουν κυκλοφοριακούς ελιγμούς και την εγκατάσταση φάρων (φωτοσημαντήρων σε μεταλλικούς πύργους) και θωρακίζονται έναντι των περιθλωμένων τρισδιάστατων κυματισμών καλύτερα από τον κορμό τους. Κυιιατοθραύστες: Είναι έργα παράλληλα στην ακτή χωρίς σημείο επαφής με αυτή. Έχουν αποστολή την προστασία από κυματισμούς των θαλασσίων εκτάσεων πίσω από αυτούς, για τον ελλιμενισμό σκαφών. Εφαρμόζονται και σαν έργα προστασίας ακτών από διάβρωση. Έχουν διατομές όμοιες με αυτές των μώλων (η ανά περίπτωση επιλογή του τύπου διατομής εξαρτάται από τους λόγους που αναφέρονται πιο πάνω), ενώ σε αντίθεση με τους μώλους τα άκρα τους δεν διαμορφώνονται διαφορετικά σε σχέση με τον κορμό τους. Επίσης αν είναι επιθυμητό να διέρχεται ένα μέρος της κυματικής ενέργειας πίσω από τους κυματοθραύστες ώστε η ακτή να μην προσαμμωθεί πολύ, αλλά να κυκλοφορεί και να ανανεώνεται το νερό, τότε οι κυματοθραύστες μπορούν να κατασκευαστούν είτε βυθισμένοι, είτε υδραυλικά διαπερατοί, είτε κατά τμήματα με μεταξύ αποστάσεις μεγαλύτερες του 2L ( L= μήκος κύματος ). Κρηπιδότοιγοι: Είναι κατασκευές παράλληλες στην ακτή που επιτρέπουν την πρόσδεση και φορτοεκφόρτωση πλοίων λόγω των κατακόρυφων μετώπων που εκτείνονται σε επαρκές βάθος. ΕΙρόκειται ουσιαστικά για τοίχους αντιστήριξης και διακρίνονται σε ανοικτού και κλειστού τύπου. Βραγίονες: Έχουν σκοπό την κατακράτηση άμμου και την ενίσχυση αμμωδών ακτών ή την προστασία στομίων εκβολών ποταμών και χειμάρρων από προσαμμώσεις, φράξιμο και πρόκληση ανυψώσεως στάθμης ανάντη και πλημμύρων. Οι διατομές και οι στέψεις τους δεν είναι τόσο πλατιές όσο οι αντίστοιχες των μώλων. Ο όρος εξωτερικά λιμενικά έργα χρησιμοποιείται για να καταδείξει εκείνα τα παράκτια τεχνικά έργα, τα οποία δέχονται την άμεση επίδραση των κυματισμών. Ως τέτοια έργα, με βάση τα στοιχεία που αναφέρθηκαν πιο πάνω, θεωρούνται οι μώλοι, οι κυματοθραύστες (οι οποίοι και είναι αντικείμενο της εργασίας αυτής), οι τοίχοι προστασίας ακτών. Τα εξωτερικά λιμενικά έργα διακρίνονται, σε σχέση με τη μέθοδο κατασκευής, σε έργα: α) με πρανή και β) με κατακόρυφο μέτωπο. ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 2

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.2. Γενικά συγκριτικά στοιχεία έργων με πρανή και έργων με κατακόρυφο μέτωπο Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα των έργων με πρανή σε σχέση με τα έργα κατακόρυφου μετώπου είναι τα εξής: 1) Τα έργα με πρανή είναι λιθορριπές που διατάσσονται σε τραπεζοειδή πρισματική μορφή. Η κεκλιμένη προς το 7ΐέλαγος, προσήνεμη παρειά, στην ουσία συνιστά ένα μηχανισμό απορρόφησης της ενέργειας των κυματισμών μέσω της πρόσκρουσης και θραύσης που προκαλεί. Αντιθέτως στα έργα με κατακόρυφο μέτωπο, στην προσήνεμη πλευρά οι κυματισμοί ανακλώνται, προκαλώντας με αυτό τον τρόπο στάσιμο κυμάτισμά και υψηλές ταχύτητες μπροστά από το μέτωπο, με συνέπεια τον αυξημένο κίνδυνο υποσκαφής του πόδα του έργου. 2) Η ευκαμψία του σώματος του πρανούς έναντι των δράσεων που υφίσταται. 3) Η επισκευή της λιθορριπής σε περίπτωση μερικής αστοχίας δεν είναι ιδιαιτέρως δύσκολη, εν αντιθέσει με την περίπτωση αστοχίας του κατακόρυφου μετώπου που είναι σαφώς πιο δύσκολη και επιπλέον οι αστοχίες σε κατακόρυφα μέτωπα οδηγούν σε πιο εκτεταμένες καταστροφές. 4) Η θεμελίωση των πρανών είναι ευκολότερη. Οι απαιτήσεις ασφαλούς θεμελίωσης έργων με κατακόρυφα μέτωπα είναι αυξημένες γιατί, λόγω του μικρότερου τους πλάτους και ταυτόχρονα του μεγαλύτερου φαινόμενου τους βάρους, μεταφέρουν μεγαλύτερες τάσεις θεμελίωσης στο έδαφος σε σχέση με τα πρανή. 5) Επίσης και για τις δύο κατηγορίες έργων, η στέψη μπορεί να διαμορφωθεί κατάλληλα ούτως ώστε να είναι προσπελάσιμη για λόγους συντήρησης και επισκευής. Όσον αφορά τα μειονεκτήματα των έργων με πρανή, σαφέστατα το σημαντικότερο είναι ο μεγάλος όγκος υλικοόν που απαιτείται, ο οποίος συναρτάται άμεσα με το οικονομικό σκέλος της κατασκευής. Κάτι ανάλογο, σε σχέση με το κόστος, ισχύει και για τα έργα με κατακόρυφο μέτωπο, το οποίο αυξάνει δυσανάλογα με το βάθος. ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 3

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Η συνήθης διατομή παρουσιάζει ύφαλο και έξαλο τμήμα. Το ύψος της στέψης καθορίζεται από το επιθυμητό ποσοστό υπερπήδησης των κυματισμών προς την πλευρά της λιμενολεκάνης. Οι τύποι της μορφής της διατομής τους είναι τρεις: συμβατικής μορφής, αποτελούμενης από επάλληλες στρώσεις λιθορριπών που διαμορφώνουν και τη στέψη. με στηθαίο και πλάκα επικάλυψης για διαμόρφωση της στέψης. σύνθετης μορφής, όπου η προσήνεμη πλευρά του έργου κατασκευάζεται υπό μορφή πρανούς και η υπήνεμη πλευρά με κατακόρυφο μέτωπο [συνήθως από προκατασκευασμένο μονολιθικό κιβώτιο (caisson)] για εξυπηρέτηση σκαφών. 2.1. Αναρρίχηση κυματισμού Η εκτίμηση της αναρρίχησης R του κυματισμού πάνω στο διαπερατό πρανές είναι απαραίτητη προκειμένου να οριστεί το ύψος της στέψης του έργου ανάλογα με την υπερπήδηση που είναι αποδεκτή. Όταν το ελεύθερο περιθώριο του έργου F = h -ds είναι μικρότερο της αναρρίχησης R τότε υπάρχει υπερπήδηση της κατασκευής από τους κυματισμούς. ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 4

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Η αναρρίχηση R εξαρτάται από την κλίση θ του πρανούς, τα χαρακτηριστικά του κυματισμού και το υλικό θωράκισης. μπορεί δε να υπολογιστεί από το διάγραμμα του Σχήματος 2.2 το οποίο έχει προκύψει από πειράματα. Από το συνολικό εύρος τιμών, οι μικρότερες τιμές (καμπύλη HUDSON, 1958) ισχύουν για θωρακίσεις μεγάλου πορώδους (π.χ. για περιπτώσεις τεχνητών ογκολίθων), ενώ σε περιπτώσεις όπου το πορώδες της θωράκισης είναι μικρό τότε λαμβάνονται τιμές προς το άνω όριο (καμπύλη GUNBAK, 1979). Τα πιο πάνω αποτελέσματα ισχύουν για απλούς μονοχρωματικούς κυματισμούς ύψους Η στη θέση του έργου και μήκους κύματος L0 στα βαθειά. Στη φύση όμως οι κυματισμοί είναι σύνθετοι και οι οποίοι μπορούν να θεωρηθούν ως συνισταμένη πολλών απλών κυμάτων. Θεωρώντας ότι η κατανομή των υψών κύματος στα βαθειά ακολουθεί την κατανομή Rayleigh, τότε η πιθανότητα υπέρβασης μίας τιμής Η είναι: Ρ(> η)= 2 ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 5

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ όπου Η rms Ν = αριθμός κυμάτων Η εκτίμηση της πιθανότητας εμφάνισης μίας ορισμένης τιμής αναρρίχησης (η οποία αναρρίχηση είναι μία μεταβλητή ποσότητα που σχετίζεται με τη μεταβολή του ύψους των επιμέρους κυμάτων σε μία δεδομένη θαλασσοταραχή) μπορεί να υπολογιστεί ως: RP _( InΡλ2 Rs I 2 J όπου Rp : η αναρρίχηση του χαρακτηριστικού κυματισμού Rs : η αναρρίχηση με πιθανότητα υπέρβασης Ρ. Πρέπει πάντως να σημειωθεί ότι η σχέση αυτή ισχύει εφόσον δεν προηγείται θραύση μέρους των κυμάτων στα ανοικτά της κατασκευής. Αν αυτό δεν συμβαίνει τότε πρέπει να γίνεται η σχετική προσαρμογή στα αποτελέσματα. Σαν σημαντικό ύψος κύματος Hs ή ΗΏ ή Η, 3, ορίζεται η μέση τιμή του ανώτερου 33% των υψών κύματος του τυχαίου κυματισμού (μία τιμή που κατέχει σημαντική θέση στην ανάλυση και καταγραφή των κυματισμών) και ισούται με: Η5=72.Η, =1.41 Η,. Από την κατανομή Rayleigh (με βάση τα προαναφερθέντα) υπολογίζεται ότι Ρ(> Hs) = 0.135. Ένα άλλο μέγεθος που χρησιμοποιείται και αυτό ευρέως στους υπολογισμούς λιμενικών έργων (όπως και το Hs ) είναι το Η,,10, που ορίζεται ως η μέση τιμή του ανώτερου 10% των υψών κύματος του τυχαίου κυματισμού και ισούται με: H1/10=1.27-Hs. Τέλος, το μέγιστο πιθανό ύψος κύματος δίνεται από τη σχέση: 2.2. Μετάδοση κυματισμού Εάν με Κ0 και Kt συμβολιστούν οι συντελεστές μετάδοσης του κύματος στην υπήνεμη πλευρά του έργου λόγω υπερπήδησης της στέψης και διάδοσης μέσα από το σώμα του πρανούς αντίστοιχα, τότε ο συνολικός συντελεστής μετάδοσης Κτ υπολογίζεται ως εξής: ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 6

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ όπου Η': ύψος μεταδιδόμενου κύματος Η : ύψος προσπίπτοντος κύματος 2.2.1. Αναταραχή λόγω υπερπήδησης όπου Ο συντελεστής Κ0 υπολογίζεται ως: K0=C C = 0.51-0.1 \-{b/h), ισχύει για b<3.2 h b/h : λόγος πλάτους στέψης προς ύψος διατομής F] R)' Οι παραπάνω σχέσεις ισχύουν για απλούς κυματισμούς, ενώ για σύνθετους μπορεί να χρησιμοποιηθεί το Σχήμα 2.3. Πηγή: SPM Σχήμα 2.3. Συντελεστής υπερπήδησης Κ0 για σύνθετους κυματισμούς Στους σύνθετους κυματισμούς ο συντελεστής Κ0 ορίζεται ως ο λόγος (Hs),/Hs, όπου Μ, το ύψος του χαρακτηριστικού κυματισμού που προήλθε από υπερπήδηση, Hs το ύψος του χαρακτηριστικού κυματισμού που προσπίπτει στο έργο και Rs η αναρρίχηση του κύματος, Τρ η περίοδος στην κορυφή του φάσματος. ΔΙΠΛΩΜΑΉΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 7

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Εμπειρικά ο συντελεστής για σύνθετους κυματισμούς μπορεί να ληφθεί ως το 70% περίπου της αντίστοιχης τιμής για απλά κύματα. Η εκτίμηση της συχνότητας μη λειτουργίας της λιμενολεκάνης, λόγω απαγορευτικών υψών κύματος σε αυτή, προϋποθέτει τη γνώση των υψών κύματος από υπερπήδηση (δηλ. των υψών κύματος που δημιουργούνται στην υπηνεμη περιοχή λόγω της υπερπήδησης) σε συνδυασμό με την πιθανότητα υπέρβασης τους Ρ. Η πιθανότητα υπέρβασης Ρ, μίας τιμής ύψους κύματος από υπερπήδηση (Η0)ρ για κυματισμούς που ακολουθούν την κατανομή Rayleigh, μπορεί να εκτιμηθεί από το διάγραμμα του Σχήματος 2.4 που ισχύει για λόγο b/h = 0.10. Για μεγαλύτερους λόγους /)//?, η τιμή του [Η0 )ρ, που προκύπτει από το ίδιο διάγραμμα, πολλαπλασιάζεται με τον διορθωτικό συντελεστή CF σύμφωνα με το Σχήμα 2.5. Πηγή: SPM Σχήμα 2.4. Ύψος κύματος από υπερπήδηση ιος συνάρτηση της πιθανότητας υπέρβασης ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 8

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ 2.2.2. Αναταραχή λόγω διάδοσης μέσω του πρανούς Η συνιστώσα αυτή είναι μικρότερης σημασίας από τη συνιστώσα της υπερπήδησης και οφείλεται στα κύματα μικρής κυρτότητας που διαπερνούν το έργο λόγω του πορώδους του πρανούς. Ο συντελεστής Kt εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της κατασκευής, των κυματισμών και τη στάθμη της ελεύθερης επιφάνειας της θάλασσας και μπορεί να εκτιμηθεί από το Σχήμα 2.6 (στηρίζεται σε πειραματικά αποτελέσματα) συναρτήσει του ύψους Η του προσπίπτοντος κύματος. Ο συντελεστής Kt πλησιάζει την τιμή 1.0 για κύματα πολύ μικρής κυρτότητας όπως είναι τα παλιρροιακά. Σχήμα 2.6. Συντελεστής διάδοσης κυματισμού μέσω σώματος λιθορριπής ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 9

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ 2.3. Διαστασιολόγηση και ευστάθεια πρανούς Τα πρανή διαμορφώνονται με επάλληλες στρώσεις λιθορριπών που προστατεύονται εξωτερικά με θωράκιση φυσικών ή τεχνητών ογκολίθων, τυχαίας ή μη τοποθέτησης. Όπως είναι αυτονόητο η τυχαία τοποθέτηση των ογκολίθων δεν εξασφαλίζει τη βέλτιστη αλληλοεμπλοκή, άρα δικαιολογημένα η τεχνική αυτή προσδίδει στους ογκόλιθους μειωμένη αντίσταση σε μετακίνηση λόγω της θαλάσσιας δράσης. Οι κυριότεροι μηχανισμοί αστοχίας πρανών είναι: α) γενική ολίσθηση πρανούς λόγω μικρής διατμητικής αντοχής εδάφους θεμελίωσης. β) υπερβολικές καθιζήσεις. γ) "αποδιοργάνωση" πρανούς από σεισμική επιβάρυνση, δ) τοπική καταστροφή της στρώσης θωράκισης. Η πλέον επικίνδυνη ζώνη ενός πρανούς θεωρείται η θέση της ισάλου και κυρίως κατά τη φάση καθόδου του κύματος, οπότε εξέρχεται προς το πέλαγος η μάζα του νερού από το εσωτερικό του έργου. Τότε εμφανίζονται οι δυσμενέστερες υποπιέσεις, που αυξάνουν τη πιθανότητα παράσυρσης των ογκολίθων. Ο μεγαλύτερος κίνδυνος εμφανίζεται για τις τιμές 2 < ξ < 3, όπου ξ-tan θ/jhjt, Επίσης σημαντικό ρόλο στην αστοχία πρανών παίζει και η περίοδος του κυματισμού. 2.3.1. Παράμετροι σχεδιασμού Οι βασικότερες παράμετροι σχεδιασμού είναι η στάθμη της θάλασσας, το ύψος κύματος και το μήκος κύματος. Αναλυτικότερα : Το βάθος της θάλασσας στη θέση του έργου καθορίζει το είδος της φόρτισης στο πρανές, ανάλογα με το αν ο κυματισμός είναι θραυόμενος ή μη. Σε υπερβατά έργα η θωράκιση της στέψης και ενδεχομένως ενός μέρους της εσωτερικής παρειάς του πρανούς υπόκειται σε θραυόμενους κυματισμούς, γι αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η υψηλότερη στάθμη της θάλασσας. Αντίθετα για την εξωτερική παρειά πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η χαμηλότερη στάθμη. Επίσης η χαμηλότερη στάθμη χρησιμοποιείται και στο σχεδίασμά βυθισμένων πρανών για την οποία προκύπτει η δυσμενέστερη φόρτιση, ενώ ταυτόχρονα από λειτουργική άποψη είναι πιθανή η περίπτωση αποκάλυψης μέρους της διατομής. ΔΙΠΛΩΜΑΉΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 10

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Οι διαστάσεις του έργου και τα βάρη των λίθων θωράκισης και υποστρώσεων καθορίζονται από το ύψος κύματος. Προτείνεται να χρησιμοποιείται ως ύψος κύματος σχεδιασμού το Hm (μέσος όρος του 10% των μεγαλύτερων υψών κύματος του τυχαίου κυματισμού). Επιτρέπεται επίσης για έργα μικρής σημασίας να χρησιμοποιείται το σημαντικό (ή χαρακτηριστικό) ύψος κύματος Ηs (Hs = /-/ι/3 = 1.41 Hrms), όπου Hrms το μέσο τετραγωνικό ύψος κύματος. Σημείωση(Ι): Αν είναι επιθυμητός ο περιορισμός του ποσοστού υπερπήδησης των κυματισμών που αντιστοιχούν στο ύψος κύματος σχεδιασμού (π.χ. για το Hs είναι 13.5%), τότε η στέψη του πρανούς εκτιμάται για κάποιο μεγαλύτερο ύψος κύματος, στη συνέχεια όμως η θωράκιση υπολογίζεται με το ύψος σχεδιασμού που προτείνει ο κανονισμός ανάλογα με τη σπουδαιότητα του έργου. Σημείωση(2): Συνήθεις τιμές του σημαντικού ύψους κύματος στον ελληνικό χώρο είναι Hs = 2.5 η- 3.5m, ενώ οι συνηθέστερες περίοδοι κύματος είναι 7=6-8sec. Επίσης όσον αφορά τα χαρακτηριστικά των ελληνικών ακτών, συνήθεις κλίσεις θεωρούνται οι 1:30, 1:40, 1:50. Καινούριες μέθοδοι που αναπτύσσονται λαμβάνουν επίσης υπόψη το μήκος κύματος (ή την περίοδο) των επερχόμενων κυματισμών χρησιμοποιώντας το συντελεστή ξ = tan θ/λjh/l0 σε συνάρτηση με κάποια έκφραση αθροιστικής πιθανότητας εμφάνισης του ξ. Μία τέτοια έκφραση είναι η εξής: Ρ(ξ)= 1-θχρ(-2 ξ%γ4) Τζ = η μέση περίοδος Μέσω αυτής της έκφρασης για διάφορες τιμές του ξ υπολογίζεται η πιθανότητα εμφάνισης της αντίστοιχης κλίσης του κύματος για ένα δεδομένο φάσμα. Έτσι μέσω του Σχήματος 2.2 έχουμε τη δυνατότητα ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 11

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ για βελτιστοποίηση της γωνίας θ, με σκοπό την επίτευξη του μικρότερου δυνατού συνολικού ποσού αναρρίχησης, εάν αυτό είναι επιθυμητό. 2.3.2. Σχεδιασμός θωράκισης Το βάρος των ογκολίθων της θωράκισης υπολογίζεται με χρήση ημιεμπειρικών τύπων: α) Τύπος Hudson (ΗΠΑ) για ογκόλιθους σχεδόν ομοιόμορφου μεγέθους και για μικρή υπερπήδηση της διατομής. Β = r-h3 KD-(S-\J σφθ όπου Β ϊ Η Κ D δ θ το απαιτούμενο μέσο βάρος του ογκόλιθου στη στρώση θωράκισης, με περίπου 50% του πλήθους των λίθων να ζυγίζουν πάνω από Β ειδικό βάρος του πετρώματος των ογκολίθων ύψος κύματος σχεδιασμού συντελεστής ευστάθειας, που εξαρτάται κυρίως από το σχήμα των ογκολίθων και την δυνατότητα αλληλοεμπλοκής των μονάδων θωράκισης, το θραυόμενο ή μη των κυματισμών και τη θέση της διατομής στο ακρομώλιο ή στον κορμό του έργου (Πίνακας 2.1) ο λόγος ειδικών βαρών γ/γό, γυ ειδικό βάρος νερού στην περιοχή του έργου η γωνία του πρανούς ως προς την οριζόντιο. Τιμές της σφθ μικρότερες του 1.5 δεν συνιστώνται, ενώ ελάχιστες τιμές γύρω στο 2 είναι καταλληλότερες για προσήνεμα πρανή σοβαρών έργων. ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 12

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ β) Τύπος Hudson (ΗΠΑ) για υλικό θωράκισης ευρείας διαβάθμισης και για μέτρια κυματική αναταραχή (< 1.5 m). Β KRR (δ -1)1 σφθ όπου Β50 είναι το βάρος που αντιστοιχεί στο 50% της διαβάθμισης, το εύρος της οποίας μπορεί να εκτείνεται στο 4 Β50 για το μέγιστο και 0.125 S5U για το ελάχιστο όριο. KRR συντελεστής αντίστοιχος του KD με τιμές που περιλαμβάνονται στον Πίνακα 2.1 Σημείωση: Ο τύπος αυτός δεν χρησιμοποιείται στα ακρομώλια. Οι δύο πιο πάνω τύποι ισχύουν για απλούς μονοχρωματικούς κυματισμούς. γ) Τύπος Hudson (ΗΠΑ) για σύνθετους κυματισμούς Β = 7 (ν) (s-lj όπου Ν = (Κ0 σφθ)'3 αριθμός ευστάθειας, που συναρτάται ευθέως με τον συντελεστή ξ = tan0/ ^H/L0 ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 13

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Πίνακας 2.1. Τιμές Συντελεστή Ευστάθειας Κο Θωράκιση Φυσικοί ογκόλιθοι η* Τοποθέτηση Κορμός έργου** Ακρομώλιο (1) (2) (1) (2) σφθ Λείοι καμπύλης μορφής 2 Τυχαία 1.2 2.4 1.1 1.9 1.5-3.0 Λείοι καμπύλης μορφής >3 Τυχαία 1.6 3.2 1.4 2.3 1 Ι/Ί Ο cn Τραχείς γωνιώδεις 2 Τυχαία 2.0 4.0 1.9 3.2 1.5 1.6 2.8 2.0 1.3 2.3 3.0 Τραχείς γωνιώδεις >3 Τυχαία 2.2 4.5 2.1 4.2 1.5-3.0 Τραχείς γωνιώδεις 2 Ειδική # 5.8 7.0 5.3 6.4 1.5-3.0 Τραχείς διαβαθμ. (KRR) ## Τυχαία 2.2 2.5 Τεχνητοί ογκόλιθοι Τετράποδα (Tetrapod/Quadripod) 2 Τυχαία 7.0 8.0 5.0 6.0 1.5 4.5 5.5 2.0 3.5 4.0 3.0 Τρίραβδα (Tribar) 2 Τυχαία 9.0 10.0 8.3 9.0 1.5 7.8 8.5 2.0 Τρίραβδα (Tribar) 1 Ομοιόμορφη 12.0 15.0 7.5 9.5 1.5-3.0 Δόλοι (Dolos) 2 Τυχαία 15.8* 31.8* 8.0 16.0 2.0 Εξάποδα (Hexapod) 2 Τυχαία 8.0 9.5 5.0 7.0 1.5-3.0 Σημειώσεις Ο παραπάνω πίνακας ισχύει για περιορισμένη υπερπήδηση και μετακίνηση έως 5% των ογκολίθων (κριτήριο αμελητέων ζημιών). (1) Θραυόμενοι κυματισμοί (2) Μη θραυόμενοι κυματισμοί η* : πλήθος λίθων κατά το πάχος της θωράκισης ** Οι τιμές Κο για τον κορμό ισχύουν για σφθ = 1.5 η- 5.0 # ο διαμήκης άξονας του ογκολίθου κάθετος στο πρανές ## το ελάχιστο πάχος ορίζεται στη συνέχεια για αποφυγή μικροκινήσεων (rocking) μείωση του Κο κατά 50%. ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 14

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Σημείωση: Ο συντελεστής KD μεταβάλλεται στα ακρομώλια ανάλογα με την κλίση του πρανούς στη θέση αυτή, ενώ αντιθέτως στο υπόλοιπο σώμα του πρανούς (κορμός) οι τιμές του KD είναι ανεξάρτητες της κλίσης. Οι τιμές του συντελεστή KD που αναφέρονται σε ειδική τοποθέτηση των ογκολίθων πρέπει να αντιμετωπίζονται με περίσκεψη, καθώς κατασκευαστικά είναι εξαιρετικά δύσκολη η έντεχνη και ακριβής τοποθέτησή τους κυρίως στα ύφαλα τμήματα. Οι ογκόλιθοι που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή των θωρακίσεων μπορούν να είναι είτε φυσικοί είτε τεχνητοί. Οι τεχνητοί προτιμιόνται όταν το απαιτούμενο βάρος ογκολίθων είναι πέρα από τις δυνατότητες των τοπικών λατομείων (το μέγιστο βάρος των φυσικών ογκολίθων δεν μπορεί να ξεπεράσει τους 10 τόνους). Είναι προκατασκευασμένοι από άοπλο σκυρόδεμα και διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο θραύσης λόγω της εναλλασσόμενης κυματικής φόρτισης, σε σχέση με τους φυσικούς ογκόλιθους. Επίσης με τους τεχνητούς μπορεί να επιτευχθεί καλύτερη αλληλοεμπλοκή, γι αυτό και ο συντελεστής ευστάθειας KD είναι μεγαλύτερος από τον αντίστοιχο των φυσικών ογκόλιθων. Οι πιο διαδεδομένοι τύποι τεχνητών ογκολίθων είναι τα τετράποδα και οι δόλοι. Για ύψη κύματος που υπερβαίνουν το κύμα σχεδιασμού [στο οποίο αναφέρονται οι συνθήκες μηδενικών ζημιών (<5% των ογκόλιθων θωράκισης μετακινούνται)], οι ζημιές που προκαλούνται στη θωράκιση εκφρασμένες ως ποσοστό των ογκόλιθων που μετακινούνται, μπορούν να εκτιμηθούν προσεγγιστικά με βάση τον Πίνακα 2.2, ο οποίος βρίσκει εφαρμογή σε περιπτώσεις όπου συντρέχουν οι εξής λόγοι: (α) κορμός του έργου, (β) πάχος θωράκισης η = 2, (γ) τυχαία τοποθέτηση ογκολίθων, (δ) μη-θραυόμενοι κυματισμοί και (ε) συνθήκες μικρής υπερπήδησης. Ο πίνακας παρέχει τιμές του ποσοστού ζημιών D(%) στη Η' λιθορριπή, συναρτήσει του τύπου του λίθου και του λόγου, όπου Η' το ύψος Η κύματος που προκαλεί ζημιά D(%) και Η το ύψος κύματος που προκαλεί μηδενική ζημιά. Σημειώνεται πως, για τεχνητούς ογκόλιθους οι τιμές που δίνονται δεν περιλαμβάνουν την πιθανότητα θραύσης των μονάδων θωράκισης, η οποία για λόγο Η' >1.1 είναι αρκετά σημαντική. Αξίζει ακόμη να επισημανθεί ότι, οι δόλοι (τύπος ΔΙΠΛΩΜΑΉΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 15

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ τεχνητών ογκολίθων) παρουσιάζουν υψηλά ποσοστά ζημιών για σχετικά μικρές υπερβάσεις του ύψους κύματος μηδενικών ζημιών. D(%) 0-5 5-10 10-15 15-20 20-30 30-40 40-50 Λιθορριπή λεία 1.00 1.08 1.14 1.20 1.29 1.41 1.54 Λιθορριπή γωνιώδης 1.00 1.08 1.19 1.27 1.37 1.47 1.56 Τετράποδα 1.00 1.09 1.17 1.24 1.32 1.41 1.50 Τρίραβδα 1.00 1.11 1.25 1.36 1.50 1.59 1.64 Δόλοι 1.00 1.10 1.14 1.17 1.20 1.24 1.27 Πίνακας 2.2. Ύψος κύματος για ποσοστό ζημιών D(%), προς ύψος κύματος για αμελητέες ζημιές D(0-5%). Πέρα από τους κλασσικούς τύπους του Hudson, μπορούν να χρησιμοποιηθούν επίσης οι πιο κάτω τύποι, οι οποίοι προτείνονται από αξιόλογες προσωπικότητες του χώρου των λιμενικών έργων: > Van der Meer, φυσικοί ογκόλιθοι: Ο Van der Meer προτείνει στην περίπτωση χρήσης φυσικών ογκολίθων, ανάλογα με το είδος του κυματισμού τους εξής τύπους: Κύματα κατάδυσης (Plunging waves, 0.5<ξ<3.3) 6.2 S Ρ " Δ Dnx cot s m Νζ ' > γ HTS r z Κύματα εφόρμησης (Surging waves, ξ>3.3) -S" ρ- '> Δ 0» cota«-' s2,p Nt ' >r. Hi Υζ όπου, Νζ: αριθμός κυμάτων Dn50: ισοδύναμο κυβικό μήκος, ογκόλιθου μέτριου μεγέθους = (Ογκος y ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 16

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ A = Ps/pw -ι a : κλίση πρανούς Ρ : ιδεατή διαπερατότητα στρώσης Sm=Hs/L Lm: μήκος κύματος στη θέση του έργου που αντιστοιχεί στη μέση περίοδο του κύματος S: αριθμός κυβικών ογκόλιθων με μήκος πλευράς DnS0 που αντιστοιχούν στην επιφάνεια που υπέστη ζημιές. Hi: εκτίμηση του ύψους κύματος για περίοδο επαναφοράς Τ. Yz'Yhs : συντελεστές ασφαλείας. > Van der Meer, τετράποδα (cota=l.5): Για την περίπτωση όπου χρησιμοποιούνται τεχνητοί ογκόλιθοι τύπου τετραπόδων και η κλίση του πρανούς είναι cota=1.5, προτείνεται: Υζ ( 3.75 V Ν 0.5 od Ν025 + 0.85 s -0.2 Α η^υη5 Η Τ S όπου, Dn : ισοδύναμο κυβικό μήκος, ογκόλιθου θωράκισης= (Όγκος)13 Nod : αριθμός μετακινημένων ογκολίθων, σε πλάτος ενός ισοδύναμου κυβικού μήκους Dn. > Van der Meer, κυβικοί ογκόλιθοι (cota=1.5): Όταν η θωράκιση του πρανούς, με κλίση cota=1.5, αποτελείται από τεχνητούς κυβικούς ογκόλιθους: 1 Υζ ί 6.7 V κι Λ/ 3 + 1.0,-ο.ι ADn^YHs-H Τ S ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 17

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ > Burcharth, Δόλοι (cota=1.5): Ο Burcharth προτείνει για περίπτωση πρανούς με κλίση cota=1.5, να χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος, αν η θωράκιση κατασκευάζεται από τεχνητούς ογκόλιθους τύπου Δόλου:. Δ D (17-26 r> φ» Ν Ν'" > r t Ηζ 7ζ όπου, φ : πυκνότητα στρώσης (πλήθος ογκολίθων κατά το πάχος). r = t/h > Van der Meer, φυσικοί ογκόλιθοι (για αντέρεισμα ποδός): Για την προστασία του αντερείσματος ποδός, ο Van der Meer προτείνει (εάν χρησιμοποιούνται φυσικοί ογκόλιθοι): λζ 8.7 ν hj 1.43 AD η 50 7η< Η τ S όπου, h : βάθος θάλασσας μπροστά από το αντέρεισμα ht: βάθος θάλασσας στην κορυφή του αντερείσματος. 2.3.3. Μερικοί συντελεστές ασφαλείας Μερικοί συντελεστές ασφαλείας για διάφορες μορφές αστοχίας έργων με πρανή (οι συγκεκριμένοι συντελεστές ασφαλείας προτείνονται από την PIANC): Οι εξισώσεις σχεδιασμού είναι εκφρασμένες ως εξισώσεις αστοχίας, όπου για τιμές G < 0 θεωρείται ότι προκαλείται αστοχία, ενώ για τιμές G > 0 θεωρείται ότι δεν υπάρχει αστοχία. ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 18

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ 2.3.3.1. Αστοχίες θωράκισης: > Τυπική θωράκιση (λείοι ογκόλιθοι) 1 Λ Λ G = Δ Οπ Υζ γ/3 KD -cot# -Υη "1 Hudson (1974) σρ = 0.05 = 0.2 Pf Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.7 1.04 2.0 1.00 0.05 1.4 1.06 1.6 1.02 0.10 1.3 1.04 1.4 1.06 0.20 1.3 1.02 1.3 1.00 0.40 1.0 1.08 1.1 1.00 όπου Pf: η πιθανότητα αστοχίας στη διάρκεια του κύκλου ζωής της κατασκευής. > Θωράκιση με φυσικούς (γωνιώδεις) ογκόλιθους Για κύματα κατάδυσης, 0.5<ξ<3.3 Van der Meer (1998) G = 6.2 S 2 Ρ Λ 18 Δ Dn cot>5 Υζ Λίζ0Λ- γη HTS σρ h"s = 0.05 = 0.2 pf Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.6 1.04 1.9 1.00 0.05 1.4 1.02 1.5 1.06 0.10 1.3 1.00 1.3 1.10 0.20 1.2 1.00 1.2 1.06 0.40 1.0 1.08 1.0 1.10 Για κύματα εφόρμησης, ξ>3.3 Van der Meer (1998) G = S 2 Ρ-Λ 13 Δ Dn-cotα 5~ρ s0 5 Nz 1 -γη HTS Yz ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 19

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ σρ = 0.05 h"s = 0.2 Pf Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.7 1.00 1.9 1.02 0.05 1.3 1.10 1.6 1.00 0.10 1.3 1.02 1.4 1.04 0.20 1.1 1.10 1.2 1.08 0.40 1.0 1.08 1.1 1.00 > Θωράκιση με Δόλους (κλίση πρανούς 1:1.5) ( g = --ad.\ 47-72 r Υζ ' J Ν~Ζ0Λ-γΗ -Hi Burcharth et al. (1992) (Τρ h"s = 0.05 σρ hhs = 0.2 Pf Υη Υζ Υη Υζ 0.01 2.1 1.08 2.4 1.02 0.05 1.7 1.00 1.7 1.08 0.10 1.5 1.00 1.6 1.00 0.20 1.3 1.00 1.3 1.04 0.40 1.0 1.10 1.1 1.02 > Θωράκιση με Δόλους - Ύπαρξη υπερκατασκευής στη στέψη (κλίση πρανούς 1:1.5) 1 Λ Λ G = - Δ Dn Ύζ ( Λ^ 43-66 r V ) φ Ωψ Νζ0Λ-γΗ Η Burcharth et al. (1995) σρ hhs = 0.05 af = 0.2 pf Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.9 1.10 2.2 1.04 0.05 1.6 1.02 1.7 1.04 0.10 1.4 1.04 1.5 1.04 0.20 1.2 1.06 1.3 1.04 0.40 1.0 1.10 1.1 1.02 ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 20

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ > Θωράκιση με παραλληλεπίπεδους τεχνητούς ογκόλιθους (κλίση πρανούς 1:2) G = Υζ Δ α ( Λ 'Ν 1 + 2.72 D025 V ) -Υη'ΗΙ Burcharth et al. (1993) σρ = 0.05 σρ 'HS = 0.2 Ρ, Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.8 1.02 1.9 1.08 0.05 1.4 1.08 1.6 1.04 0.10 1.3 1.06 1.4 1.06 0.20 1.2 1.04 1.2 1.10 0.40 1.0 1.08 1.1 1.00 > Θωράκιση με τετράποδα G = 3.75 λζ Λ/05,vod A/f25 + 0.85 s^'-a-dn-rh.hts Van der Meer (1988) σρ = 0.05 h»s = 0.2 ρ, Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.7 1.02 1.9 1.04 0.05 1.4 1.06 1.5 1.08 0.10 1.3 1.04 1.4 1.04 0.20 1.2 1.02 1.3 1.00 0.40 1.0 1.08 1.1 1.00 > Θωράκιση με κυβικούς ογκόλιθους g = -L Υζ 6.7 Ν 0.4 od + 1.0 s^-a-dn-rhh Λ/ 3 Van der Meer (1988) ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 21

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ σρ h"s = 0.05 af = 0.2 Pf Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.5 1.10 1.8 1.04 0.05 1.3 1.08 1.5 1.04 0.10 1.3 1.00 1.4 1.02 0.20 1.2 1.00 1.2 1.06 0.40 1.0 1.08 1.0 1.10 > Θωράκιση κορμού με κενούς κυβικούς ογκόλιθους (κλίσεις πρανούς 1:1.5 και 1:2) G = Υζ -0.1 3.3 + 0.7 Ν 0.4 od Δ D ΥΗ Η1 Berenguer et al. (1995) όπου ( Λ V1 cot or V / σ> '^s = 0.05 = 0.2 pf Υη Υζ Υη Υζ 0.01 3.5 1.10 3.5 1.10 0.05 2.3 1.08 2.5 1.02 0.10 1.8 1.06 1.9 1.04 0.20 1.4 1.06 1.5 1.02 0.40 1.1 1.04 1.1 1.04 > Θωράκισης ακρομιολίου με κενούς κυβικούς ογκόλιθους (κλίσεις πρανούς 1:1.5 και 1:2) e.-l. Υζ όπου 1.8 + 6.6 <;01 D \0.33 A-Dn-YH HTS Berenguer et al. (1995) ( Λ ν' cot O' V ) ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 22

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ σ> h"s = 0.05 hhs = 0.2 Ρ, Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.8 1.00 1.9 1.06 0.05 1.5 1.00 1.5 1.10 0.10 1.3 1.06 1.4 1.06 0.20 1.2 1.02 1.3 1.00 0.40 1.0 1.08 1.1 1.00 2.3.3.2. Αστοχία αντερείσματος ποδός: > Θωράκισης αντερείσματος ποδός Burcharth et al. (1995) G = Ζ Υζ hh 0.4 AD + 1.6 η 50 N- d'5-a-dn-rh-hts (Τρ h"s = 0.05 σε 'HS = 0.2 ρ, Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.6 1.06 1.8 1.06 0.05 1.3 1.10 1.5 1.06 0.10 1.3 1.02 1.4 1.04 0.20 1.1 1.10 1.2 1.08 0.40 1.0 1.08 1.0 1.10 2.3.3.3. Αστοχία - Θραύση μεμονωμένης μονάδας θωράκισης: > Θραύση Δόλου (κορμός, κλίση πρανούς 1:1.5) G = B Υζ C0 Μ '-S Υη'Η\ Burcharth et al. (1995) h"s = 0.05 σε h"s = 0.2 ρ, Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.9 1.00 2.1 1.00 0.05 1.5 1.04 1.6 1.10 0.10 1.4 1.00 1.5 1.00 0.20 1.2 1.10 1.3 1.00 0.40 1.1 1.00 1.1 1.02 ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 23

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ όπου r C0 c, c2 c3 0.325 0.00973-0.749-2.584 4.143 0.370 0.00546-0.782-1.221 3.147 0.420 0.01306-0.507-1.743 2.871 > Θραύση Δόλου (ακρομώλιο, κλίση πρανούς 1:1.5) G = Β Υζ \ 2.42 0.025 Μ -S '0.66 Υη ΗI Burcharth et al. (1995) (TF = 0.05 hhs = 0.2 Pf Yh Yz Yh Yz 0.01 1.8 1.02 2.0 1.00 0.05 1.4 1.10 1.6 1.00 0.10 1.3 1.06 1.4 1.08 0.20 1.2 1.02 1.3 1.00 0.40 1.1 1.00 1.1 1.00 > Θραύση Τετραπόδου (κλίση πρανούς 1:1.5) 1 G =-----β-3.3910 Μ -S Υζ '-2.73,3.84 Υη Η, Burcharth et al. (1995) σρ h"s = 0.05 σ c h"s = 0.2 Pr Yh Yz Yh Yz 0.01 1.9 1.10 2.1 1.06 0.05 1.6 1.00 1.7 1.00 0.10 1.4 1.04 1.5 1.04 0.20 1.2 1.10 1.3 1.06 0.40 1.1 1.00 1.1 1.04 ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 24

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ 2.3.3.4. Αστοχία που προκαλείται λόγω αναρρίχησης: > Πρανή με κενούς κυβικούς ογκόλιθους (κλίσεις πρανούς 1:1.5 και 1:2) G= R -?Η Ηΐ (θ.ίχ + 0.\Ί ζρ' ϊζ Berenguer et al. (1995) ( Λ ν' όπου ζ = cot or ν ),-0.5 5 op (7ρ hhs = 0.05 σρ h"s = 0.2 Pf Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.8 1.02 2.0 1.04 0.05 1.4 1.10 1.7 1.00 0.10 1.3 1.08 1.5 1.02 0.20 1.2 1.06 1.3 1.02 0.40 1.0 1.10 1.1 1.02 > Πρανή με Δόλους (κλίση πρανούς 1:1.5) 6 =.RV^Hj.io.75 + 0.11-4 ϊζ \ ) Burcharth et al. (1994) όπου <Γρ ( Λ ν' cota V 7 = 0.05 h"s = 0.2 pf Υη Υζ Υη Υζ 0.01 1.5 1.10 1.8 1.04 0.05 1.4 1.00 1.5 1.04 0.10 1.3 1.00 1.4 1.02 0.20 1.2 1.00 1.2 1.06 0.40 1.0 1.08 1.0 1.10 ΔΙΠΛΩΜΑΉΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Institutional ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ Repository ΜΕΘΟΔΟΙ - Library ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & Information ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ Centre - University of Thessaly 25

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ 2.3.4. Σχεδιασμός διατομής Η τυπική μορφή ενός πρανούς περιλαμβάνει στρώση έδρασης, κεντρικό πυρήνα από κοκκώδη υλικά, επάλληλες στρώσεις (ή στρώση) από μεγαλύτερους λίθους κατάλληλης διαβάθμισης, εξωτερική στρώση θωράκισης από ογκόλιθους. Γίνεται αντιληπτή η φιλοσοφία του πρανούς-φίλτρου έτσι ώστε να αποτρέπεται η απόπλυση του λεπτόκοκκου υλικού μέσω των υπερκείμενων στρώσεων. Στη συνέχεια δίνονται δύο τυπικές διατομές που χρησιμοποιούνται στην πράξη: I) Συνθήκες μη θραυόμενου κυματισμού και μικρής υπερπήδησης (βάθος νερού > 1.5Η). Max. στάθμη θαλ. Πλάτος Διατομή I Σχήμα 2.7. Προτεινόμενη διατομή μη θραυόμενου κυματισμού και μικρής υπερπήδησης. Διακύμανση κοκκομετρίας κάθε στρώσης, σε ποσοστό του Β: Θωράκιση 75%-125% Υπόστρωση 5%-13% Πυρήνας 0.005% - 0.75% ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 26

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ II) Συνθήκες θραυόμενου κυματισμού (βάθος νερού < 1.5Η) μέτριας υπερπήδησης ή αμφίπλευρης προσβολής (π.χ. ακρομώλια). Πλάτος Σχήμα 2.8. Προτεινόμενη διατομή θραυόμενου κυματισμού, μέτριας υπερπήδησης ή αμφίπλευρης προσβολής. Διακύμανση κοκκομετρίας κάθε στρώσης, σε ποσοστό του Β: Θωράκιση 75%-125% Υπόστρωση 7%-13% Πυρήνας 0.0075% - 0.75% Κριτήρια λειτουργικότητας (καταλληλότητας) φίλτρων 1) 0,5 < 5 </ όπου D15 = διάμετρος λίθων της υπερκείμενης ζώνης που υπερβαίνεται από το 85% των λίθων κατά βάρος της ζώνης αυτής. ds5 = διάμετρος λίθων της υποκείμενης ζώνης που υπερβαίνεται από το 15% των λίθων της ζώνης αυτής κατά βάρος. Το κριτήριο αυτό προτείνεται από το Shore Protection Manual (U.S. Army Corps of Engineers). 2) D1S <4 d85 Αποτελεί αυστηρότερη παραλλαγή του πιο πάνω τύπου ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 27

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ 3) D15<20-d15 4) D50 < 25 d30 5) 5 d15 < D15 6) 4d15 < D15 Τα κριτήρια (3)-(6) βρίσκουν ιδιαίτερη εφαρμογή σε ζητήματα εδαφομηχανικής. Μάλιστα τα (5) και (6) αναφέρονται συγκεκριμένα στο φαινόμενο της διασωλήνωσης (χωμάτινα φράγματα), με το (6) να αποτελεί πιο αυστηρή παραλλαγή του (5). Κριτήρια οιιοιογένειας υλικών ζώνης (κυρίως για πυρήνα) 4< d60/d10 <10 Μετατροπή βάρους λίθου σε διάσταση κόσκινου ή διάσταση υλικού d =1.15 οπού γ: ειδικό βάρος πετρώματος Στέψη πρανούς Το υψόμετρο της στέψης υπολογίζεται με βάση όσα αναφέρθηκαν σε προηγούμενη ενότητα περί αναρρίχησης κυματισμού. Το πλάτος b της στέψης για συνθήκες μικρής υπερπήδησης δίνεται από τον τύπο: b = n-kδ 'ey όπου η : πλήθος ογκολίθων (> 3) ka : συντελεστής στρώσης (Πίνακας 2.3) ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 28

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Τύπος ογκολίθου η Τοποθέτηση ka Ρ (%) Φυσικοί ογκόλιθοι Λείοι 2 Τυχαία 1.02 38 Τραχείς 2 Τυχαία 1.00 37 Τραχείς >3 Τυχαία 1.00 40 Τεχνητοί ογκόλιθοι Τετράποδα (Tetrapod) 2 Τυχαία 1.04 50 Τετράποδα (Quadripod) 2 Τυχαία 0.95 49 Τρίραβδα (Tribar) 2 Τυχαία 1.02 54 Δόλοι (Dolos) 2 Τυχαία 0.94 56 Πίνακας 2.3. Συντελεστής Στρώσης ka και Πορώδες Ρ(%) για διάφορους ογκόλιθους Για συνθήκες μικρής υπερπήδησης, το πάχος της εξωτερικής στρώσης στη στέψη και το βάρος των ογκολίθων είναι ίδια με τις υπόλοιπες στρώσεις της θωράκισης. Για μεγάλες υπερπηδήσεις ή βυθισμένα πρανή τα βάρη των ογκολίθων πρέπει να υπολογίζονται ακριβέστερα μέσω πειραματικών ερευνών σε φυσικά προσομοιώματα. Σε ορισμένες περιπτώσεις κατασκευάζεται στη στέψη πλάκα σκυροδέματος. Οι λόγοι που συνηγορούν σε μία τέτοια λύση είναι: α) κατασκευή διαδρόμου προσπελάσιμου για λόγους συντήρησης του έργου, β) αύξηση υψομέτρου στέψης για μείωση υπερπήδησης. Γενικά μία τέτοια κατασκευή είναι αρκετά ευαίσθητη και λόγω των αναπόφευκτων μικροκαθιζήσεων στο πρανές η ενίσχυση της στέψης που επιτυγχάνεται είναι προσωρινή, ενώ επιπλέον λόγω των καταπονήσεων από τους κυματισμούς ελλοχεύει ο κίνδυνος μερικής αποδιοργάνωσης της άνω σειράς των ογκολίθων θωράκισης. Πάγος στρώσεων θωράκισης και υποστρώσεων r και πυκνότητα τοποθέτησης λίθων θωράκισης. 'βν 1) Ο βασικός τύπος υπολογισμού είναι: r = η /ίδ κύ, όπου η = πλήθος ογκολίθων κατά το πάχος της στρώσης ΔΙΠΛΩΜΑΉΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 29

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Β = ονομαστικό βάρος ογκολίθων 2 ρ)(τ\> 100 J 1,6,1 όπου ΝΓ: το πλήθος των ογκολίθων A : η επιφάνεια που καλύπτεται Ρ : το πορώδες της στρώσης ka, Ρ : από Πίνακα 2.3 2) Εάν η θωράκιση αποτελείται από υλικά ευρείας διαβάθμισης τότε το ελάχιστο πάχος της είναι: r = 2 I >rmin =0.3m V r J To βάρος της λιθορριπής W ανά μονάδα επιφάνειας για την περίπτωση αυτή είναι: Ελάγιστο υιι/όιιετρο θωράκισης Δίνεται στα Σχήματα 2.7 και 2.8 Πάντως σε ρηχά νερά ( < Η + 1.5 Η )η θωράκιση πρέπει να επεκτείνεται μέχρι τον πυθμένα για προστασία του πόδα από διάβρωση με πρόβλεψη σκάφης θεμελίωσης. Αντέρεισιια ποδός Κατασκευάζεται σε περιπτώσεις ρηχών νερών για στήριξη της θωράκισης από την καταπόνηση που υφίσταται από τους θραυόμενους κυματισμούς. Το βάρος των λίθων που χρησιμοποιούνται είναι Β/10, όπου Β το βάρος των ογκολίθων θωράκισης. ΔΙΠΛΩΜΑΉΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: 30 ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Ακροιιώλια Είναι ισχυρότερες κατασκευές σε σχέση με τον κορμό του έργου λόγω της αμφίπλευρης καταπόνησης τους από τους κυματισμούς. Γι αυτό το λόγο η θωράκιση επεκτείνεται και στην υπήνεμη πλευρά, με τα ίδια χαρακτηριστικά όπως και στην προσήνεμη πλευρά, σε μήκος 15-45 m. Αναφορικά με τους ογκόλιθους που χρησιμοποιούνται, μπορεί αυτοί να είναι α) ίδιου βάρους με τους αντίστοιχους του κορμού εφόσον μειωθεί η κλίση του πρανούς ή β) μεγαλύτερου βάρους (σύμφωνα με τους τύπους του Hudson) εάν διατηρηθεί σταθερή η κλίση του πρανούς σε όλο το μήκος του, δηλαδή τόσο στον κορμό όσο και στα ακρομώλια. Δευτερεύουσα θωράκιση η υπόστρωση Διακρίνονται 3 περιπτώσεις κατασκευής της υπόστρωσης: I) Αν η θωράκιση είναι διευρημένης κοκκομετρίας, τότε η υπόστρωση πρέπει να ικανοποιεί το ελάχιστο κριτήριο φίλτρου D15 < 5 dg5 ή εναλλακτικά να αποτελείται από λιθορριπή με 50% κατά βάρος ίσο με Β50/20. Το ελάχιστο πάχος r της υπόστρωσης πρέπει να καλύπτει τουλάχιστον 3 διαμέτρους λίθιον β50-1 >0.25 m II) Αν η θωράκιση αποτελείται από φυσικούς ή τεχνητούς ογκόλιθους με Κ0 < 12 για τον κορμό του έργου και ισχύουν συνθήκες μη θραυόμενων κυματισμών, τότε η υπόστρωση κατασκευάζεται με λίθους βάρους Β/10 έως Β/15. III) Αν η θωράκιση αποτελείται από τεχνητούς ογκόλιθους με Κσ>12, τότε: α) Η υπόστρωση πρέπει να περιλαμβάνει λίθους βάρους Β/5 έως S/10 για τη διατομή του Σχήματος 2.7. Προτείνεται οι βαρύτεροι λίθοι να τοποθετούνται πίσω από τη θωράκιση και οι ελαφρύτεροι κάτω από τη στάθμη -2 Η β) Για την περίπτωση της διατομής του Σχήματος 2.8, χρησιμοποιούνται λίθοι βάρους Β/5. ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 31

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Για τις 2 αυτές περιπτώσεις, (α) και (β), το πάχος της υπόστρωσης πρέπει να αποτελείται από τουλάχιστον 2 λίθους S/10 ή Β/5. Στρώση έδρασης Αποσκοπεί στη μερική βελτίωση του εδάφους θεμελίωσης, με βασικό στόχο την συμπεριφορά της στρώσης αυτής ως ενός φίλτρου καθώς επίσης και την προστασία του πυθμένα από υποσκαφές. Επίσης η ύπαρξη μιας τέτοιας στρώσης μειώνει τον κίνδυνο βαθειάς κατολίσθησης παρειάς. Ενδείκνυται η χρήση της σε περιπτώσεις μικρού σχετικά βάθους της θάλασσας (d < 3 Hmax), όταν το έδαφος έδρασης δεν είναι βραχώδες και όταν υπάρχουν μέτρια έως ισχυρά ρεύματα πυθμένα. Τα βασικότερα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά για τη στρώση έδρασης είναι: r = 0.3m -η 2m (πάχος), η ζώνη εκτείνεται κατά 1.5m τουλάχιστον πέραν του ποδός του έργου, το υλικό της πρέπει να πληρεί το κριτήριο φίλτρου, ενώ πολλές φορές το υλικό ενσωματώνεται σ'αυτό του πυρήνα. 2.3.5. Σεισμική δράση Ο έλεγχος σε σεισμική καταπόνηση για πρανή γίνεται μόνο σε έργα μείζονος σημασίας και εφόσον παράλληλα το ιστορικό της περιοχής σε σεισμική δραστηριότητα είναι βεβαρημένο, ενώ και οι συνθήκες έδρασης είναι κακές. Τότε απαιτείται εμπεριστατωμένη γεωτεχνική έρευνα και σεισμική ανάλυση της κατασκευής. ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 32

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ 2.4. Μεθοδολογίες - Τεχνολογίες κατασκευής Η κατασκευή εξωτερικών λιμενικών έργων μπορεί να πραγματοποιηθεί με δύο μεθόδους: α) από την ξηρά, β) από τη θάλασσα. Πιο αναλυτικά: Η μέθοδος κατασκευής του έργου από την ξηρά είναι εφικτή και εφαρμοστέα προφανώς για μώλους. Τα κυριότερα μηχανικά μέσα που απαιτούνται στην μεθοδολογία αυτή είναι προωθητές, γερανοί ξηράς, φορτηγά αυτοκίνητα. Τόσο κατά τη φάση σχεδιασμού, όσο και κατά τη φάση οργάνωσης του εργοταξίου και εκτέλεσης των εργασιών για την περάτωση του έργου, πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπόψην και να αντιμετωπιστούν με ιδιαίτερη μνεία διάφορα προβλήματα που είναι ικανά να επηρεάσουν είτε το χρονοδιάγραμμα υλοποίησης των εργασιών είτε ακόμα και την ποιότητα της κατασκευής. Πιο συγκεκριμένα, η απρόσκοπτη εφαρμογή της μεθόδου κατασκευής από την ξηρά προϋποθέτει ότι η στέψη του πυρήνα του έργου πρέπει να βρίσκεται πάνω από την ανώτατη (κατά προτίμηση) στάθμη της θάλασσας, ώστε να μπορούν να εκτελούν τα διάφορα αυτοκίνητα τα δρομολόγια μεταφοράς υλικών. Το σχετικά μικρό πλάτος της βατής στέψης της λιθορριπής είναι ένα επιπλέον εμπόδιο στην εύκολη διακίνηση των αυτοκινήτων, τα οποία αναγκάζονται στις πλείστες περιπτώσεις έργων, να κινούνται με την όπισθεν, με τα μειονεκτήματα και τα προβλήματα που προκύπτουν από το γεγονός αυτό να είναι ιδιαίτερα εμφανή, ειδικά όταν το μήκος του έργου εκτείνεται σε μερικές εκατοντάδες μέτρα (πράγμα καθόλου σπάνιο σε μεγάλους λιμένες). Το μεγαλύτερο πρόβλημα που ανακύπτει λόγω του περιορισμού αυτού έχει να κάνει με τη σωστή οργάνωση του εργοταξίου και κυρίως με την χρονική πτυχή του θέματος. Οι λύσεις που προτείνονται για την περίπτωση αυτή είναι είτε η αύξηση του πλάτους της στέψης (αντιοικονομικό, ενώ είναι και ενδεχόμενη η εμφάνιση προβλημάτων ευστάθειας), είτε η χρησιμοποίηση ειδικής πλατφόρμας περιστροφής των φορτηγών. Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει τη μέθοδο είναι οι καιρικές συνθήκες, καθώς ενδεχόμενες θαλασσοταραχές πριν από την ολοκλήρωση της στέψης προκαλούν διακοπές στην εκτέλεση των εργασιών και πιθανώς καταστροφές τμημάτων του έργου λόγω των υπερπηδήσεων. Πάντως αξίζει να σημειωθεί ότι οι καιρικές συνθήκες επηρεάζουν σε μεγαλύτερο βαθμό τη μέθοδο κατασκευής από τη θάλασσα. Είναι προτιμητέο, για την όσο το δυνατόν καλύτερη και αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση των κινδύνων που ελλοχεύουν από τις καιρικές συνθήκες, να ολοκληρώνεται τμηματικά η κατασκευή ώστε να μειώνονται οι πιθανότητες αστοχίας. Η παρατήρηση αυτή ισχύει και για τη μέθοδο κατασκευής από τη ξηρά και για τη μέθοδο κατασκευής από τη θάλασσα. ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 33

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ Η κατασκευή της θωράκισης γίνεται με τη χρήση γερανών που κινούνται στη στέψη του έργου. Οι γερανοί μπορεί να κινούνται επί σιδηροτροχιών που τοποθετούνται στη στέψη ή να είναι ερπυστριοφόροι. Αν ο γερανός που θα χρησιμοποιηθεί θα κινείται σε σιδηροτροχιές, τότε πρέπει να προβλέπεται πλάκα σκυροδέματος στη στέψη (η οποία κατασκευάζεται πριν από τη διάστρωση της θωράκισης) για την έδραση των σιδηροτροχιών. Στο Σχήμα 2.9 δίνεται μία ενδεικτική διάταξη βαρέος γερανού. Η μέθοδος κατασκευής από τη θάλασσα συνδέεται κυρίως με την διαμόρφωση κυματοθραυστών που δεν συνδέονται με την ξηρά, οπότε η επιλογή αυτής της μεθόδου αποτελεί ουσιαστικά μονόδρομο, εκτός βέβαια αν προβλεφθεί προσωρινή σύνδεση του έργου με τη ξηρά. Τα βασικότερα μηχανικά μέσα που χρησιμοποιούνται στις εργασίες είναι φορτηγίδες, πλωτοί γερανοί, αυτοανυψούμενες πλωτές εξέδρες κ.λ.π. Οι φορτηγίδες αναλαμβάνουν τη μεταφορά και απόθεση των λιθορριπών και μπορεί να είναι είτε τύπου ανοιγόμενου πυθμένα, είτε με μηχανισμό ανατροπής, είτε κάποιου άλλου τύπου. Οι πλωτοί γερανοί με αρπάγη υποβοηθούν τη διάστρωση του υλικού, παραλαμβάνοντας το από τις φορτηγίδες που τον προσεγγίζουν. Αυτή η μέθοδος εφαρμόζεται συνήθως σε μικρά βάθη θάλασσας όπου δεν μπορούν να λειτουργήσουν αποτελεσματικά οι φορτηγίδες με ανοιγόμενο πυθμένα. Η κύρια ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 34

ΕΡΓΑ ΜΕ ΠΡΑΝΗ πάντως ευθύνη των γερανών είναι η τοποθέτηση των ογκολίθων θωράκισης, όπου απαιτείται προσεκτική και ποιοτική εργασία ώστε να εξασφαλιστεί η καλή εμπλοκή των ογκολίθων. Εάν οι ογκόλιθοι είναι τεχνητοί και η μορφή τους δεν επιτρέπει την απλή ανάρτηση τους από το συρματόσχοινο του γερανού, τότε προβλέπονται άγκιστρα ή εγκοπές ανάρτησης. Στο Σχήμα 2.10 δίνεται σχηματική απεικόνιση συνήθη τύπου πλωτού γερανού και επιπλέον λεπτομέρεια ενός τρόπου ανάρτησης (με εγκοπές) ογκολίθου από σκυρόδεμα. Σημαντικό ρόλο στην εφαρμογή της μεθόδου παίζουν οι καιρικές συνθήκες καθώς τυχόν ύπαρξη θαλασσοταραχής ουσιαστικά αποκλείει την πιθανότητα εκτέλεσης εργασιών. Το πλεονέκτημα της μεθόδου είναι η δυνατότητα εκτέλεσης του έργου σε δύο ή περισσότερα μέτωπα (εάν υπάρχουν και τα ανάλογα μηχανικά μέσα) γεγονός που συμπιέζει και τη χρονική διάσταση αλλά και την οικονομική. Σχήμα 2.10. Απεικόνιση πλωτού γερανού και ανάρτηση τεχνητού ογκολίθου. Στην πράξη, στις πλείστες των περιπτώσεων, γίνεται μικτή εφαρμογή των μεθόδων, δηλαδή και από τη στεριά και από τη θάλασσα, καθώς ο όγκος των λιθορριπών είναι συνήθως υπερβολικά μεγάλος (μέχρι και εκατοντάδες χιλιάδες τόννοι), οπότε ο προγραμματισμός είναι πολύ λογικό να περιλαμβάνει και τις δύο μεθόδους για τον περιορισμό του χρονικού τουλάχιστον σκέλους του έργου. Όσον αφορά τα υλικά αυτά καθ αυτά, το πέτρωμα των λιθορριπών και των ογκολίθων πρέπει να πληρεί ορισμένες προδιαγραφές ποιότητας. Η ποιότητα του πετρώματος ελέγχεται με δοκιμές οι συνηθέστερες των οποίων είναι: α)δοκιμή κρούσης β) δοκιμή συμπίεσης γ) μέτρηση απορροφητικότητας νερού δ) δοκιμή ανθεκτικότητας σε θειϊκό διάλυμα ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΩΝ 35