موج‌شكن‌ها سازه‌هايي هستند كه جهت ايجاد آرامش در بندرگاه، براي تامين ورود مطمئن كشتي‌ها به آبراهه‌ها و بنادر، كاهش انرژي ناشي از امواج و حفاظت از سواحل در مقابل امواج احداث مي‌شوند. موج‌شكن‌ها از ديدگاه‌هاي مختلف از جمله شكل هندسي، مصالح به كار برده شده و موقعیت قرارگیری به انواع مختلف دسته‌بندي مي‌شوند. از ميان انواع موج‌شكن‌ها به لحاظ شكل هندسي و مصالح به كار برده شده، موج‌شكن‌هاي توده سنگي از متداول‌ترين انواع آنها مي‌باشند.
تا حدود ۵۰ سال پیش، موج‌شكن‌هاي توده سنگي در آب‌هاي كم عمق ساخته مي‌شدند. با افزايش تبادل كالا، لزوم گسترش بنادر و وسعت آنها و افزايش ابعاد شناورها باعث گرديده موج‌شكن‌ها در اعماق بيشتر و مكان‌هاي خيلي باز ساخته شوند و اين منجر به افزايش ارتفاع امواج و مطرح شدن مسائل طراحي و اجرايي شده است و در اين راستا انواع موج‌شكن‌ها از نظر سازه و پايداري مورد توجه قرار گرفته‌اند. طراحان با احداث سازه‌هاي موج‌شكن در آب‌های عميق‌تر و مكان‌هاي مستقر در معرض امواج بلندتر، دريافتند كه بايد حجم سنگ مورد نياز را تا رسيدن به نيمرخ پايدار افزايش دهند. استفاده از سنگ‌هاي بزرگ در سطح بيروني سازه، حجم مورد نياز را تا حد زيادي كاهش مي‌داد. پيشرفت‌هايحاصله در تكنولوژي بتن در اوايل قرن نوزدهم ميلادي، باعث جايگزيني قطعات منشوري شكل بتني به جاي سنگ‌هاي بزرگ شد. اما با توجه به لزوم احداث موج‌شكن‌ها در مكان‌هاي مستقر در معرض امواج سهمگين‌تر، ساخت و جابه جايي قطعات بتني مورد نياز غيرعملي شد. سرانجام كاربرد قطعات بتني داراي اشكال نامنظم با پايه‌هاي چندگانه رواج يافتند. پايداري اين قطعات در مقابل حمله موج علاوه بر وزن، در اثر درگيري (جفت شدگي) قطعات مجاور حاصل مي‌شود.
طي دهه‌هاي اخير، طراحي و ساخت موج‌شكن‌هاي شكل‌پذير در بسياري از نقاط دنيا افزايش يافته است. اين سازه‌ها تحت اصابت امواج دريا تغييرشكل داده و پس از تغييرشكل بر اساس شرايط محيطي و سازه‌اي به پايداري استاتيكي و يا ديناميكي مي‌رسند. در طراحي اين سازه‌ها اين عقيده كه مواد (مصالح) لايه محافظ سازه بايد از نظر ايستايي در برابر حملات امواج پايدار باشد، نقض مي‌شود و به سازه اجازه داده مي‌شود كه تغيير شكل را تا رسيدن به يك فرم مؤثرتر ادامه دهد. در اجراي اين‌گونه سازه‌ها به دليل مجاز بودن تغييرشكل سازه، مي‌توان از محدوده وسيع‌تری از مصالح معادن سنگ استفاده كرد و با توجه به فلسفه عملكرد آنها در مواجهه با امواج دريا از مصالح با تناژ كمتر نيز بهره برد. وجود سكو در سازه شكل‌پذير منجر به كاهش بيشتر انرژي موج نسبت به ساير سازه‌هاي شكل‌پذير مي‌شود. از مزيت‌هاي ديگر اين نوع موج‌شكن‌ها نسبت به ساير انواع موج‌شكن‌هاي توده‌سنگي، مي‌توان به كاهش بالا روي موج در بالاي سطح ايستایی، كاهش سرريزي موج از روي سازه، اجراي آسان اين سازه‌ها با توجه به امكانات محدود، ماشين‌آلات سبك‌تر و تجربيات پيمانكاران محلي و هم‌چنين به دليل مجاز بودن تغييرشكل اين نوع سازه‌ها، امكان استفاده بهينه از معادن سنگي در محدوده وسيع‌ترياز مصالح، اشاره كرد.
انواع موج‌شكن:
موج‌شكن‌ها از نظر موقعیت قرارگیری به دو دسته کلی متصل به ساحل و جدا از ساحل تقسیم‌بندی می‌گردند. از طرف دیگر در حالت کلی می‌توان موج‌شكن‌ها را از نظر نوع ساختمان به صورت زیر نیز تقسیم‌بندی نمود:
-
سازه‌های توده‌سنگی که معمولا دارای وجوه شیب‌دار می‌باشند.
-
سازه‌های با وجه قائم که عمدتا سازه‌های صندوقه‌ای هستند.
-
سازه‌های مرکب که ترکیبی از دو نوع بالا می‌باشند.
-
موجشكنهای شناور
-
موجشكنهای خاص
هرچند اغلب موج‌شكن‌ها و سازه‌های حفاظت دارای ارتفاعی بیشتر از بالاترین تراز آب هستند، ولی در بعضی شرایط ممکن است ارتفاع سازه پایینتر از تراز آب باشد و تاج سازه زیر آب قرار گیرد. به موجشكنهای اخیر که عمدتا برای حفاظت ساحل به کار می‌روند، موج‌شکن مستغرق یا ریف می‌گویند. ایستایی و پایداری یک موج‌شکن توده سنگی به عوامل متعددی از جمله شکل ظاهری سنگ‌های لایه محافظ یا آرمور و وزن مخصوص آنها، نحوه اجرای لایه‌های بستر و لایه‌های خود موج‌شکن، وضعیت هندسی سازه، زاویه شیب، ارتفاع تاج بستگی دارد.
انواع موج شكن‌های توده‌سنگی:
همان‌گونه که اشاره شد، موجشكنهای توده‌سنگی رایج‌ترین نوع موجشكنهای اجرا شده در سراسر دنیا هستند. این موج‌شكن‌ها با استفاده از سنگ معدن و یا بدون قطعات بتنی ساخته می‌شوند. موجشكنهای توده‌سنگی جاذب بسیار خوبی برای امواج می‌باشند و با توجه به شکل هندسی و ساختار آنها، دارای پایداری و طول عمر بسیار زیاد می‌باشند. از جمله مزایای این نوع موج‌شكن‌ها می‌توان موارد زیر را نام برد:
-
مصالح سنگی معمولا از معادن محلی قابل حصول هستند.
-
اجرای این نوع سازه‌ها با تجهیزات نسبتا ساده میسر می‌باشد.
-
خرابی این نوع سازه به صورت تدریجی بوده و در مراحل مختلف قابل تعمیر می‌باشد.
-
سازه انعطاف‌پذیری لازم در مقابل شرایط امواج بیش از مقادیر موج طراحی را دارد.
-
سازه در مقابل نشست‌های مختلف به دلیل دارا بودن خاصیت انعطاف‌پذیری خیلی حساس نمی‌باشد.
موجشكنهای توده‌سنگی دارای انواع مختلفی هستند که می‌توان آنها را به صورت زیر دسته‌بندی نمود:
-موجشكنهای توده‌سنگی سنتی
- موجشكنهای توده‌سنگی با سازه تاج
- موجشكنهای شکل‌پذیر
- موج‌شكن‌هایسکویی
موجشكنهای توده‌سنگی سنتی:
موجشكنهای توده‌سنگی به صورتی که امروزه وجود دارند، طی ۲۵۰ سال گذشته شکل گرفته‌اند. البته شواهدی دال بر ساخت این موج‌شكن‌ها برای حفاظت از سواحل مصر در ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح وجود دارد. موجشكنهای توده‌سنگی در اوایل قرن هجدهم میلادی به طور ساده با ریختن سنگ به داخل دریا ساخته می‌شدند، به طوری که سنگ‌ها در اثر برخورد امواج دوباره آرایش گرفته و نیمرخ اولیه به یک نیمرخ پایدار تبدیل می‌شد. بعدا برای صرفه‌جویی و استفاده بهینه از مصالح، موج‌شکن‌ها به صورت لایه‌بندی طراحی و اجرا شدند. موجشكنهای توده‌سنگی سنتی یا معمولی رایج‌ترین انواع موج‌شكن‌ها هستند که معمولا از سه قسمت اصلی تشکیل شده‌اند:
1. هسته(Core)
این قسمت موج‌شکن از مصالح مناسب و نسبتا ریزدانه خروجی معدن ساخته میشود. هسته علاوه بر نقش پرکنندگی و ایجاد شیب لازم، به عنوان پی برای لایه آرمور محسوب میشود و معمولا از بستر دریا تا بالاتر از تراز ایستایی اجرا میشود. سپس روی هسته لایه میانی یا فیلتر قرار می‌گیرد.
2. لایه میانی یا لایه فیلتر(Filter)
سنگ‌های میانی یا لایه فیلتر با استفاده از مصالح با قطر اسمی متوسط. بین قطر اسمی متوسط سنگ‌های لایه آرمور و سنگ‌های تشکیل دهنده هسته، جهت جلوگیری از فرار مصالح هسته و ممانعت از نشست مصالح لایه آرمور به داخل هسته اجرا میشود. با توجه به ابعاد مصالح هسته و آرمور، ممکن است بیش از یک لایه میانی نیاز باشد.
3. لایه حفاظ یا لایه آرمور(Armor Layer)
اصلی‌ترین لایه موج‌شکن که در برابر بارهای وارده از طرف امواج دریا مقاومت می‌کند، لایه آرمور می‌باشد. برای اجرای این قسمت از موج‌شکن از بزرگ‌ترین و سنگین‌ترین مصالح استفاده میشود. در صورت عدم دسترسی به سنگ مناسب و با ابعاد لازم، از قطعات پیش‌ساخته بتنی در لایه آرمور استفاده می‌گردد. شیب وجه جلویی موج‌شکن یکی از پارامترهای تعیین‌کننده در برآورد وزن واحد لایه آرمور می‌باشد. لایه آرمور پوشیده شده از قطعات بتنی معمولا گران‌تر از قطعات سنگی می‌باشد، ولی در شرایطی که سنگ‌های به اندازه کافی بزرگ، در دسترس نباشند، یک گزینه مناسب به حساب می‌آیند. بزرگ‌ترین اندازه سنگی که معمولا از معادن امکان استخراج دارد، در حدود ۲۰ تا ۳۰ تن می‌باشد. شیب وجه جلویی سازه معمولا در دامنه ۱:۴ تا ۱:۱.5، با توجه به در دسترس بودن سنگ و شرایط خاک محل، انتخاب میشود. در صورت استفاده از آرمور بتنی می‌توان در اکثر حالات از یک شیب تند و تیز استفاده نمود. بر اساس شکل قطعات بتنی و در نتیجه میزان قفل‌شدگی آنها، شیب سازه معمولا در دامنه ۱:۱ تا ۱:۲ انتخاب می‌گردد. به‌طورخلاصه قابل ذکر است که چند قاعده کلی در طراحی این سازه‌ها این است که هر لایه موج‌شکن باید طوری طراحی شود تا مصالح ریزدانه لایه مجاور در اثر شسته شدن از میان فضاهای خالی فرار نکنند و لایه‌های خارجی باید در مقابل حمله امواج مقاومت کنند. همچنین لایه‌ها باید با قابلیت ساخت با وسایل موجود طراحی شوند. انتخاب مصالح ساختمانی تا حد زیادی به عامل قابلیت دسترسی به آن در حجم مورد نیاز بستگی دارد.
ساده‌ترین نوع موج‌شکن شامل یک نوع سنگ می‌باشد. مزیت این نوع سازه‌ها بالا بودن نفوذپذیری آن‌هاست که منجر به نفوذ بالای موج در سازه و در نتیجه زوال انرژی زیاد می‌گردد. عیب اصلی استفاده از این موج‌شكن‌هااین است که با توجه به یک‌دست بودن مصالح به‌کار رفته در این موج‌شكن‌ها و نیاز به سنگ‌های بزرگ برای حفظ پایداری لایه خارجی در برابر امواج و از طرف دیگر با توجه به استخراج حجم بالای سنگ‌های ریز دانه در برابر حجم پایین سنگ‌های بزرگ از معادن سنگ، اجرای این نوع موج‌شكن‌ها گران می‌گردد.
با توجه به اینکه موج‌شکن سه لایه سنتی در آب نسبتا کم‌عمق در بستر دریا قرار می‌گیرد، معمولا یک پنجه در جلوی سازه برای فراهم آوردن پی مناسب برای قرارگیری لایه آرمور لازم است. همچنین در وجه پشت موج‌شکن لازم است یک لایه محافظ برای محافظت موج‌شکن در برابر سرریزی امواج و همچنین مقابله در برابر امواج داخل بندرگاه ایجاد شود.
موج‌شکن همراه با یک سازه بتنی روی آن، که این سازه بتنی به نام دیواره تاج به عنوان یک سرپناه در برابر سرریزی موج و همچنین ایجاد یک جاده دسترسی برای تعمیر و تردد روی موج‌شکن می‌باشد.
موجشكنهای شکل‌پذیر:
از دهه ۸۰ قرن بیستم میلادی طراحی موج‌شكن‌ها بر اساس شکل‌گیری طبیعی لایه آرمور وجه جلویی موج‌شکن در طول برخورد امواج، مورد توجه بیشتری قرار گرفته است و در دهه گذشته تمایل به این نوع موج‌شكن‌ها افزایش یافته است. در طراحی این سازه‌ها به سازه اجازه داده میشود که تغییرشکل را تا رسیدن به یک فرم مؤثرتر ادامه دهد. پس از ظهور تفکر قبول شکل‌پذیری در موج‌شکن‌ها، این سازه‌ها با ابعاد بزرگ‌تر در مقطع و سنگ‌های کوچک‌تر طراحی شده و مورد آزمایش قرار گرفتند، که عموما این نوع موج‌شکن‌ها به صورت مقطع ذوزنقه‌ای شکل طراحی می‌شدند. اما با گذشت زمان قسمت فوقانی از مقطع سازه که بار زیادی به آن وارد نمی‌شد، از نیمرخ حذف گردید، تا در نهایت لایه‌سنگی در جلوی مقطع ذوزنقه، که شبیه به یک سکو بود و سطح همواری را در سمت رو به دریای موج‌شکن به‌وجود می‌آورد، باقی ماند. تراز این سطح کمی بالاتر از تراز سطح ایستایی قرار می‌گرفت. در حقیقت سکو یک جسم توده‌سنگی حجیم و متخلخل بوده، که انرژی امواج را تا حد زیادی به خود جذب می‌کند، تا آسیب جدی به دیگر بخش‌های موج‌شکن وارد نشود. این نوع سازه‌ها به موجشكنهای سکویی شکل‌پذیر نامیده می‌شوند. موجشكنهای سکویی به‌عنوان سازه‌های بادوام‌تر همراه با روش‌های ساخت ساده‌تر و ارزان‌تر در مقایسه با موجشكنهای توده‌سنگی سنتی به حساب می‌آیند، زیرا موجشكنهای سکویی عموما با شیب وجه جلویی تیزتر و سنگ‌های آرمور نسبتا کوچک‌تر ساخته می‌شوند. تغییر نیمرخ در برابر شرایط امواج منجر به ایجاد یک نیمرخ پایدار می‌گردد.
موجشكنهای شکل‌پذیر با توجه به هندسه مقطع به‌صورت‌های زیر طراحی می‌شوند:
-استفاده از یک هسته محافظت شده به‌وسیله لایه ضخیم آرمور اولیه که در ساخت آن از سنگ‌های نسبتا کوچک استفاده میشود. لایه آرمور اولیه پس از برخورد امواج به‌صورت حرف Sتغییر شکل می‌دهد. که از معروف‌ترین و کاربردی‌ترین نوع از انواع این سازه‌ها، موجشكنهای سکویی می‌باشند.
-از انواع دیگر موجشكنهای توده‌سنگی، موجشكنهای سکویی تشکیل شده از کلاس‌های متعدد سنگی می‌باشند. در این موج‌شكن‌ها با استفاده از کلاس‌های متعدد سنگی، پایداری کل سازه ماکزیمم شده و استفاده بهینه‌تری از مصالح معدن به‌دست می‌آید. در کشور ایسلند این نوع سازه‌ها استفاده زیادی داشته و به‌همین دلیل به این نوع از موجشكنهای سکویی، عنوان ایسلندی اطلاق گردیده است.
-در اعماق زیاد دریا، به منظور کاهش حجم مصالح مصرفی، سازه از ابتدا به صورت نیمرخ Sشکل ساخته میشود، که در بسیاری از حالات هزینه‌های ساخت بسیار بیشتر از ساخت موجشكنهای شکل‌پذیر با مقطع اولیه ذوزنقه‌ای و یا سکویی می‌باشد.
بر اساس دسته‌بندی PIANCموجشكنهای سکویی را می‌توان به سه دسته زیر تقسیم‌بندی نمود:
1. غیرقابل تغییرشکل استاتیکی:
در این حالت مشابه شرایط موج‌شکن‌های سنتی، تعداد کمی از سنگ‌ها اجازه حرکت و تغییر مکان دارند.
2. قابل تغییرشکل استاتیکی:
در این حالت به نیمرخ اجازه تغییرشکل به نیمرخ پایدار داده میشود، که در این حالت هر یک از سنگ‌ها به‌تنهایی بایستی پایداری خود را حفظ کنند.
3. قابل تغییرشکل دینامیکی:
در این حالت به نیمرخ، اجازه تغییرشکل، به نیمرخ پایدار داده میشود و هر یک از سنگ‌ها می‌توانند به‌طرف بالا و پایین در وجه جلوی موج‌شکن حرکت کنند.
موجشكنهای سکویی شکل‌پذیر:
موجشكنهای سکویی به‌صورت مرسوم اجازه تغییرشکل به نیمرخ پایدار استاتیکی و یا دینامیکی دارند و بنابراین به عنوان موجشكنهای شکل‌پذیر معروف هستند. یک موج‌شکن زمانی به صورت دینامیکی پایدار است، که اگرچه بالا رفتن و پایین افتادن سنگ‌ها در طول بالاروی و پایین‌روی موج مکرراً اتفاق می‌افتند ولی نیمرخ آن بعد از تغییرشکل پایدار باقی می‌ماند. بنابراین نیمرخ تعادل زمانی که نرخ خالص انتقال صفر گردد، ایجاد میشود. برای موج‌شکن شکل‌پذیر پایدار استاتیکی، سنگ‌ها عموما به سمت پایین شیب حرکت می‌کنند و موج‌شکن به یک نیمرخ پایدار تغییرشکل می‌دهد تا جایی که حرکت و جابه‌جایی سنگ‌ها فقط در شرایط بسیار حدی رخ می‌دهند.
زمانی که سازه در معرض امواج با شدت مشخص قرار می‌گیرد، نیمرخ جلوی موج‌شکن تا زمانی که نیمرخ تعادل به‌دست آید، تغییرشکل می‌دهد. برای یک شرایط دریایی مشخص، مشروط بر اینکه مصالح کافی در دسترس باشد، نیمرخ تعادل به‌دست می‌آید.
شیب پهن اطراف سطح آب و جذب انرژی بالا در محیط متخلخل باعث کاهش انعکاس امواج از موج‌شکن سکویی می‌گردد، بنابراین شرایط مناسب دریایی برای عبور شناورها در جلوی دهانه ورودی بندر فراهم میشود. همچنین بالاروی و سرریزی موج نیز کمتر از موج‌شکن توده‌سنگی سنتی می‌باشد.
موجشكنهای سکویی غیرقابل تغییرشکل:
در سال‌های اخیر، در برخی مواقع تلاش برای ایجاد موجشكنهای سکویی غیرقابل تغییرشکل بوده است. در این موج‌شكن‌ها مشابه موجشكنهای توده‌سنگی سنتی، فقط تعداد کمی از سنگ‌ها اجازه تغییرمکان و حرکت دارند. دلیل به‌وجود آمدن این نظریه به‌خاطر شکست و فرسایش سنگ‌ها در طول انجام فرآیند تغییرشکل می‌باشد. با این وجود مشاهده شده که بسیاری از موجشكنهای سکویی شکل‌پذیر قدیمی در برابر فرسایش و شکست بسیار خوب عمل کرده‌اند. در بسیاری از پروژه‌ها، به‌خاطر شکست و فرسایش سنگ‌ها در طول فرآیند تغییرشکل، سنگ‌های به‌کار رفته در مدل آزمایشگاهی را با ابعاد کوچک‌تر نسبت به اندازه واقعی آنها به‌کار برده‌اند. از عیب‌های موجشكنهای غیرقابل تغییرشکل می‌توان به بالا بودن انعکاس موج به‌دلیل تیزتر بودن شیب جلویی آنها اشاره کرد. همچنین از مزیت این موج‌شكن‌ها می‌توان به این نکته اشاره نمود که سرریزی امواج در موجشكنهای غیرقابل تغییرشکل به مراتب کمتر از حالت شکل‌پذیر می‌باشد.
موجشكنهای سکویی چند لایه:
موجشكنهای سکویی چند لایه به عنوان موجشكنهای از نوع ایسلندی معروف هستند، زیرا که استفاده از این موج‌شكن‌ها در ایسلند بسیار مرسوم بوده و تاکنون بیش از ۲۰ مورد از آنها در کشور ایسلند ساخته شده است. موج‌شکن سکویی از نوع ایسلندی، موج‌شکن سکویی پایدار استاتیکی چند لایه هستند که فقط مقدار کمی تغییرشکل در آنها مجاز می‌باشد. بزرگ‌ترین کلاس سنگ در قسمت بالای سکوی موج‌شکن و در برخی مواقع در شیب جلوی سکو که نقش مهمی در تقویت سازه دارد، قرار داده میشود. سنگ‌های کوچک‌تر در لایه‌های درونی موج‌شکن قرار داده شده که عموما از همان سنگ‌های به‌کار رفته در موجشكنهای سکویی شکل‌پذیر همگن می‌باشند. مزیت موج‌شکن‌های سکویی چند لایه، روش ساخت ساده آنها می‌باشد. از طرف دیگر همان‌طور که تجربه‌های عملی نشان داده‌اند، استفاده از چند کلاس سنگ و جای‌گذاری آنها در مکان‌های مخصوص، هزینه ساخت را به‌طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد، در حالی که منجر به استفاده بهینه‌تری از مصالح معدن می‌گردد. در نهایت بیان شده که کل هزینه ساخت آنها اقتصادی‌تر می‌باشد. فلسفه انتخاب کلاس‌های مختلف سنگی، بهینه‌سازی استفاده از مصالح معدن با توجه به وسایل ساخت موجود می‌باشد. یکی از عیوب موجشكنهای سکویی از نوع ایسلندی این است که انعکاس امواج از این سازه‌ها بیشتر از موجشكنهای سکویی شکل‌پذیر می‌باشد.
فرآیندهای مطرح در پایداری سازه‌های توده‌سنگی:
عملکرد یک موج‌شکن توده‌سنگی در برابر امواج بدین صورت است که قسمت اصلی انرژی امواج برخوردی توسط شکست امواج روی شیب و باقی‌مانده آن از طریق عبور جریان از داخل محیط متخلخل، انعکاس امواج به سمت دریا و انتقال امواج به سمت حوضچه آرامش از طریق نفوذ به داخل توده‌سنگی و یا سرریزی موج از بین می‌روند. شرایط محیطی (موج، جریان و مشخصات ژئوتکنیکی) به پارامترهایی منتهی می‌شوند که شرایط مرزی را در محل سازه و یا جلوی آن مشخص می‌کنند. این پارامترها تحت اثر وجود سازه تغییر نکرده و معمولا طراح سازه هیچ‌گونه تأثیر و کنترلی بر روی آنها ندارد. ارتفاع موج، توزیع ارتفاع موج، شکست موج، پریود موج، شکل طیف، زاویه موج، جریان‌ها، هندسه شیب جلویی سازه، عمق آب، خیز آب و ترازهای آب از جمله پارامترهای اصلی هیدرولیکی محیطی هستند.
مراحل مختلف ارزیابی واکنش‌های یک سازه ساحلی
پارامترهای هیدرولیکی به چگونگی فعالیت موج بر روی سازه (واکنش‌های هیدرولیکی) مربوط می‌شوند. واکنش هیدرولیکی اصلی شامل بالاروی و پایین‌آمدگی موج، انعکاس، سرریزی و انتقال موج هستند. پارامترهای ژئوتکنیکی به مواردی مانند روان‌گرایی، گرادیان‌های دینامیکی و فشارهای اضافی حفره‌ای مربوط می‌شوند. سازه می‌تواند توسط تعدادی از پارامترهای سازه‌ای (D)تشریح شود که بعضی از این پارامترهای مهم عبارتند از شیب سازه، وزن و جرم حجمی سنگ‌ها، شکل سنگ، همواری و صافی سطح، چسبندگی، تخلخل، نفوذ پذیری، مدول‌های برشی و حجمی، ابعاد و مقطع عرضی سازه.
بارهای وارد بر سازه یا اجزای سازه‌ای (E)به پارامترهای محیطی، هیدرولیکی، ژئوتکنیکی و سازه‌ای بستگی دارند. این بارها را می‌توان به بارهای مربوط به حرکت خارجی آب بر روی شیب، بارهای تولید شده در اثر حرکت داخلی آب در درون سازه و زلزله تقسیم کرد. عواملی که حرکت خارجی آب را تحت تأثیر قرار می‌دهند، تغییرشکل موج (شکست یا عدم شکست آن)، بالاروی یا پایین‌آمدگی موج، انتقال، سرریزی و انعکاس موج هستند. حرکت داخلی آن، استهلاک یا نفوذ آب به درون سازه، تغییرات فشار حفره‌ای و سطح ایستایی را تشریح می‌کند. تقریبا تمامی پارامترهای سازه‌ای می‌توانند بر روی بارهای وارده تأثیر گذارند. زبری شیب تحت تأثیر اندازه، شکل و دانه‌بندی سنگ‌های آرمور قرار دارد. در نتیجه بر روی بالاروی و پایین‌آمدگی موج اثر می‌گذارند. اندازه فیلتر و دانه‌بندی آن به همراه خصوصیات سنگ‌های آرمور، نفوذ پذیری و در نتیجه حرکت داخلی آب را تحت تأثیر قرار می‌دهند. مقاومت در برابر بارهای وارده (امواج، زلزله) را می‌توان استحکام سازه نامید. پارامترهای سازه‌ای در تعیین استحکام سازه نقش اساسی به عهده دارند، ضمن آنکه اکثر آنها بارهای وارده را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهند. در انتها مقایسه بین استحکام (F) و بارهای وارده (E) ، واکنش سازه‌ای یا اجزای آن را (G)تبیین می‌کند که در واقع همان مکانیسم‌های شکست هستند. واکنش‌های سازه‌ای هیدرولیکی شامل پایداری لایه‌های آرمور، لایه‌های فیلتر، تاج و پشت موج‌شکن، سکوی شامل شکست پنجه، دیواره تاج و شیب‌های پایدار دینامیکی میشود. واکنش‌ها یا اندرکنش‌های سازه‌ای ژئوتکنیکی ناشی از لغزش، نشست، روان‌گرایی و واکنش دینامیکی در برابر فرسایش درونی می‌شوند.
طراحی موجشكنهای شناور
موجشكنهای شناور یکی از انواع سازه‌های دریایی می‌باشند که در بنادر مورد استفاده قرار می‌گیرند. طراحی موجشكنهای شناور و استفاده از موجشكنهای شناور تاریخچه‌ای در حدود هفتاد سال دارد و اولین موجشكنهای شناور در سواحل نورماندی انگلستان در سال ۱۹۴۴ ساخته شدند.
باتوجه به اهمیت دریا در زندگی انسان‌ها و تسهیلاتی که حمل و‌نقل دریایی فراهم کرده است و همچنین امکان تهیه غذا از دریا به‌وسیله ماهیگیری و هزاران کاربرد دیگر این نعمت الهی، رشد و توسعه بنادر روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می‌کند و مهندسان درصدد کاهش هزینه و زمان ساخت بنادر و بهبود کارایی آنها هستند. جهت استفاده ایمن و مداوم بنادر، موج‌شكن‌ها طراحی و احداث می‌گردند تا بتوانند در حوضچه آرامش بندر (محل پهلوگیری شناورها در داخل بندر) فضایی ایمن ایجاد کنند.
وظیفه موج‌شكن‌ها کاهش تلاطم ناشی از امواج در منطقه پشت خود می‌باشد که از طریق جلوگیری از نفوذ و یا کاهش سرعت و شدت موج در هنگام نفوذ امواجی با ارتفاع چندین متر و انرژی بسیار زیاد به امواجی کم ارتفاع و کم انرژی تبدیل می‌گردد.
موجشكنهای شناور جایگزینی مناسب جهت حفاظت مناطق بندری در برابر امواج در مقابل حمله امواج دریا می‌باشند، که در برابر گزینه موجشكنهای ثابت مطرح شده‌اند. موجشكنهای شناور در مناطقی با امواج ملایم و شرایط محیطی غیر طوفان خیز مناسب هستند. به عنوان مثال در بسیاری از مناطق سواحل جنوبی ایران که در قسمت خلیج فارس قرار دارند، استفاده از موجشكنهای شناور می‌تواند گزینه مناسبی باشد.
باتوجه به ویژگی‌های موجشكنهای شناور، گزینه بسیار مناسبی برای بنادری با کاربری کشتی‌های متوسط و کوچک (بنادر صیادی) و مارینا (بنادر تفریحی) و یا بنادری که کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند (بنادر نظامی) ، و یا سواحلی با نرخ رسوب‌گذاری و فرسایش بالا (در نزدیکی خورها و ...) می‌باشند. برخی شرایط که موجب جذابیت استفاده از موجشكنهای شناور می‌گردد در زیر بیان شده است.
-
بستر سست: موجشكنهای شناور می‌توانند گزینه مناسبی در مناطقی با خاک بستر نامناسب و لجنی باشند. این موج‌شكن‌ها وابستگی خود به بستر را حذف می‌کنند.
-
آب‌های عمیق: در آب‌هایی با عمق بیش از ۶ متر، موجشكنهای وابسته به بستر (موجشكنهای ثابت) معمولا بسیار پر هزینه‌تر از موجشكنهای شناور خواهند شد.
-
کیفیت آب: موجشكنهای غیر ثابت کمترین تاثیر را در چرخش آب، رسوب‌گذاری و مهاجرت موجودات دریایی از یک منطقه خواهند داشت.
-
مشکلات یخبندان: در نواحی با امکان برخورد کوه‌های یخی و یا مشکلات یخ‌زدگی بیشتر، موجشكنهای شناور می‌توانند به‌صورت موقت در تابستان و هر زمان که نیاز به مهاربندی و پهلوگیری است مورد استفاده قرار گیرند.
-
تاثیرات بصری: در صورت استفاده از موجشكنهای ثابت در مناطقی با جذر و مد بالا، نیاز به بالا بردن بسیار زیاد ارتفاع تاج موج‌شکن می‌باشد که موجب بسته شدن منظره دریا می‌گردد.
-
جایگاه موج‌شکن: موجشكنهای شناور می‌توانند به راحتی به محل دیگری منتقل شوند یا بر اساس نیازهای جدید بندر، فرم، ابعادشان تغییر یابد.
موج‌شکن شناور بتنی
در سال‌هاي اخير استفاده از موج‌شكن‌هاي شناور به منظور حفاظت از سواحل و سازه‌هاي دريايي در مقابل هجوم امواج با پريود كوتاه، مـورد توجـه بسياري از متخصصين صنايع دريايي قرار گرفته است. مهمترين عوامل تاثيرگذار در طراحي اين سازه شناور، اسـتهلاك امـواج برخـوردي بـا بيشترين كارايي و هزينه‌هاي ساخت، اجرا و نگهداري آنها مي‌باشند. همچنین از آنجایی که درصد قابل توجهی از جمعیت جهان در مناطق ساحلی زندگی می‌کنند، ایجاد منطقه‌ای آرام و محافظت شده در برابر پدیده های دریایی از قبیل؛ موج و طوفان، برای پهلوگیری شناورها و سایر فعالیت‌های مرتبط با دریا ضروری است. با توجه به هزینه سنگین موج شکن‌های ثابت و نیز مدت زمان طولانی احداث آنها، موج شکن‌های شناور به عنوان جایگزینی مناسب و اقتصادی برای موج شکن‌های توده سنگی سنتی به ویژه در بنادر ماهیگیری، بنادر بازسازی شده و بنادر تفریحی مطرح می‌باشند. موج شکن‌های شناور را می‌توان به 4 دسته موج‌شکن‌های صندوقی، پانتون، مت و شناور مهارشده دسته بندی کرد. داده‌های نمونه اولیه در مورد عملکرد موج شکن‌های شناور مهارشده وجود ندارد، به همین دلیل نمی‌توان از حیث دسته بندی با انواع دیگر موج شکن‌های شناور مقایسه کرد.
موج‌شكن‌هاي شناور در مقايسه با موج‌شكن‌هاي ثابت داراي مزاياي فراواني به شرح موارد زیر می‌باشد:
- سازگاري کامل با محيط زيست.
- قابليت نصب و جابه‌جايي آسان.
- كم هزينه بودن مراحل ساخت و اجـرا.
- قابليـت اسـتفاده در آب‌هـاي عميـق و همچنـين در مناطقي كه بستر دريا داراي مقاومت كافي نيست.
- کاربری همزمان به عنوان موج‌شکن و اسکله.
شرکت فنی و مهندسی مارین سازه مفتخر است آمادگی خود را به منظور ارائه خدمات فنی و مهندسی ( طرح و اجرا ) در زمینه‌های مختلف مهندسی به شرح زیر در شهرهای تهران، کرج، هشتگرد، قزوین، سمنان، قم، قشم، کیش و سایر نقاط کشور اعلام نماید.
1. طراحی، تولید، نصب و راه‌اندازی انواع اسکله‌های شناور بتنی در کاربری‌های متنوع و چند منظوره
2. بهسازی لرزه‌ای و مقاوم‌ساز انواع سازه‌ها و ساختمان‌ها ( طرح و اجرا )
3. طراحی و اجرای کلیه نقشه‌های معماری و سازه
4. طراحی و اجرای سازه‌های خاص