BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Quy đổi tải trọng và khối lượng về nút : vật liệu được coi là liên tục, hữu hạn các phầntử ,các phần tử này chỉ liên kết với nhau ở các nút thì khi đó tải trọng và khối lượng (bảnthân ống, nước biển) sẽ được quy đổi về các nút này.- Lập sơ đồ tính cho hệ : hệ được coi là 1 dầm liên tục đặt trên các gối cố định , chịu tảitrọng của bản thân ống thép và nước biển trong ống. Sơ đồ tính như hình vẽ sau :Trong đó : Mw – khối...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNHBÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH Sinh viên thực hiện : Trần Bách Hải Cường MSSV : 2695.55 Lớp : 55CB1 Đề bài : 1-I Giảng viên hướng dẫn : ThS.Nguyễn Thị Lệ Quyên Hà Nội – 2012BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555A - Đề bài : Công trình là trụ thép tiết diện hình vành khuyên được ngàm thẳng đứng vào nền đất dưới đáybiển , chịu tải trọng sóng tác động theo phương vuông góc , như hình vẽ :1/ Số liệu công trình : Mã số d (m) a (m) D (m) b (m) 1 14 10 1,2 0,032/ Số liệu tải trọng : Mã số Hs (m) To (s) M (T) I 9 9,5 50B - Nhiệm vụ :Xác định độ tin cậy về chuyển vị tại đỉnh cột khi biết chuyển vị cho phép : [Δ] = H/200 = 0,005HC - Trình tự tính toán :1/ Chia cột ra làm 3 phần tử , tức là bài toán có 3 bậc tự do :2/ Ta lần lượt đi xác định ma trận khối lượng M và ma trận độ cứng K trong h ệ t ọa đ ộ t ổngthể: a/ Xác định ma trận khối lượng M của hệ : - Quy đổi tải trọng và khối lượng về nút : vật liệu được coi là liên tục, hữu hạn các phần tử ,các phần tử này chỉ liên kết với nhau ở các nút thì khi đó tải trọng và khối lượng (bản thân ống, nước biển) sẽ được quy đổi về các nút này. - Lập sơ đồ tính cho hệ : hệ được coi là 1 dầm liên tục đặt trên các gối cố định , chịu tải trọng của bản thân ống thép và nước biển trong ống. Sơ đồ tính như hình vẽ sau : Trong đó : Mw – khối lượng đơn vị của cột thép ở dưới nước ( bao gồm khối lượng đơn vị của cột thép và khối lượng đơn vị của nước trong ống ), kN/m Mt – khối lượng đơn vị của cột thép, kN/mTức là :Thay số : = 78,5 kN/m3 , = 10,25 kN/m3 , D= 1,2m , b= 0,03m . Ta được : = 19,12 kN/m = 8,66 kN/m - Dùng chương trình Sap ta tính được phản lực tại các gối tựa B,C,D tương ứng : = 113,58 kN = 106,06 kN = 24,78 kN - Như vậy, tải trọng sẽ được quy về nút như sau : = 24,78 + 500 = 524,78 kN = 106,06 kN = 113,58 kN - Từ đó ta lập được ma trận khối lượng M như sau :BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555 b/ Xác định ma trận độ cứng K của hệ : - Đầu tiên, ta đi xác định ma trận độ mềm D của hệ :+ Sơ đồ tính : coi hệ là thanh được ngàm vào đáy biển ở A+ Cách tính : lần lượt đặt lực đơn vị ( 1 đơn vị ) vào D,C,B ta sẽ vẽ được các biểu đồ mômen ,,tương ứng ; sau đó bằng cách nhân biểu đồ ta sẽ có các giá trị của ma trận độ mềm D.+ Tính toán : sử dụng chương trình SAP Biểu đồ mômen , , vẽ được như sau : Nhân biểu đồ ta có ma trận độ mềm D : - Từ ma trận độ mềm, ta suy ra ma trận độ cứng bằng công thức : K =+ Sử dụng MATLAB ta tính được ma trận K : Lệnh trong MATLAB : K=D^-1 ;3/ Xác định các tần số dao động riêng, các dạng dao động riêng : - Phương trình dao động riêng : M + Ku = 0 ( bỏ qua ma trận cản nhớt ) Phương trình đặc trưng : = 0 ( i = 1,2,3) = +Từ suy ra dạng dao động riêng thứ nhất : +Từ suy ra dạng dao động riêng thứ hai : +Từ suy ra dạng dao động riêng thứ ba : - Sử dụng MATLAB ta tính được ma trận “modal” (ma trận các dạng dao động riêng) và ma trận trị riêng như sau : + Lệnh trong MATLAB : [phi,lamda]=eig(K,M); +Ma trận “modal” ( phi ) : +Ma trận trị riêng (lamda) :BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555 - Từ đó ta tính được các tần số dao động riêng như sau : (omega) = 2,2184 rad/s: ứng với dạng dao động riêng thứ 1 + = 25,2227 rad/s: ứng với dạng dao động riêng thứ 2 + = 67,0243 rad/s: ứng với dạng dao động riêng thứ 3 +4/ Xác định ma trận và : - Sau khi tiến hành đổi biến : u=.z thì ma trận M và K ở hệ tọa độ tổng thể biến thành ma trận và ở hệ tọa độ suy rộng : = .M. = .K. - Sử dụng MATLAB ta tính được ma trận (ký hiệu M1) và ma trận (ký hiệu K1) như sau: + Lệnh trong MATLAB : M1=phi’*M*phi; K1=phi’*K*phi; +Kết quả được :5/ Xác định và , các tần số ứng với giá trị bằng 0 (zero) của phổ : - Phổ sóng bề mặt là phổ Pierson-Moskowitz cải tiến : ...