zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

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

Chia sẻ: Phạm Ngọc Biên | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:10

Báo xấu

219
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

BÀI 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 – 2012
BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555 A - Đề bài : Công trình là trụ thép tiết diện hình vành khuyên được ngàm thẳng đứng vào nền đất dưới đáy biển , 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 0,03 2/ Số liệu tải trọng : Mã số Hs (m) To (s) M (T) I 9 9,5 50 B - Nhiệm vụ : Xác định độ tin cậy về chuyển vị tại đỉnh cột khi biết chuyển vị cho phép : [Δ] = H/200 = 0,005H C - 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 ổng thể: 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/m Tức 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 : Trong đó : ; Thay số : = 9m, =9,5s ta được : A= 1,2334 B=0,0609 Dạng phổ sóng : - Vẽ đồ thị phổ sóng Pierson-Moskowitz cải tiến :
BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555 6/ Xác định tần số và các phổ sóng tại các điểm chia : - Từ đồ thị suy ra giá trị và ứng với giá trị = 0 là : = 0,25 = 2,5 : khoảng cách giữa 2 điểm chia. - Giá trị tần số sóng ứng với 11 điểm chia : - Giá trị phổ sóng S tương ứng với là : 7/ Xác định số sóng k : - Lý thuyết có công thức xác định như sau : - Dùng Matlab giải phương trình trên ta được 11 giá trị của số sóng k tương ứng với 11 giá trị ( ký hiệu là w ) : Lệnh trong MATLAB (ví dụ với w=0,25) : k=solve(‘0.25^2=9.81*k*tanh(k*d)’); w 0,25 0,475 0,7 0,925 1,15 k 0,0216 0,0428 0,0676 0,0989 0,0140 1,375 1,6 1,825 2,05 2,275 2,5 0,0194 0,0261 0,0339 0,0428 0,0528 0,0637 8/ Xác định lực ngang ,, 8.1/ Xác định tải trọng sóng theo công thức Morison : Trong đó : +
BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555 ( theo tiêu chuẩn API) Lấy = 1 Thay số : + Thay số : 8.2/ Xác định vận tốc và gia tốc sóng tại các nút : - Lý thuyết có : Lệnh trong MATLAB : V=w.cosh(k.*z)./sinh(k.*d); W=i.*w.^2.*cosh(k.*z)./sinh(k.*d); - Tại z=0 ta có vận tốc, gia tốc tương ứng V1,W1 : - Tại z=10/3 ta có vận tốc, gia tốc tương ứng V2,W2 : - Tại z=16/3 có vận tốc, gia tốc tương ứng V3,W3 : 8.3/ Xác định phương sai vận tốc : - Lý thuyết có : Trong đó : - Đầu tiên, đi xác định hàm mật độ phổ của vận tốc : Lệnh trong MATLAB : Svx=V.^2.*S; T1=Svx(1)/2; T2=Svx(N)/2; T=T1+T2; For i=2:N-1 T=T+Svx(i); End - Sau đó tính được phương sai vân tốc ( ký hiệu xmavx) :
BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555 Lệnh trong MATLAB : D=(2.5-0.25)*T/N; xmavx=sqrt(D); - Dùng chương trình MATLAB tính ta sẽ được 3 giá trị của : 8.4/ Xác định tải trọng sóng q : - Sau khi có các giá trị cần thiết, sử dụng MATLAB để tính giá trị của tải trọng sóng. Lệnh trong MATLAB : q=CD*sqrt(8/pi).*xmavx.*V+CI.*W; 8.5/ Xác định tải trọng ngang: - Quy tải trọng về nút , lý thuyết có : - Từ đó ta xác định được 3 giá trị của tải trọng ngang tương ứng : Lệnh trong MATLAB : F1=(q1*l1^2/2)/l; F2=q1*l1*(l-l1/2)/l+q2*l/2; F3=q3*l/2; 9/ Xác định hàm truyền tại các điểm chia : - Lý thuyết có : Trong đó : : tần số riêng của tải trọng : tần số riêng của kết cấu - Sử dụng MATLAB tính toán, ta có 3 giá trị của hàm truyền : Lệnh trong MATLAB : H1=1./(1-w.^2./omega(2,2).^2); H2=1./(1-w.^2./omega(3,3).^2); H3=1./(1-w.^2./omega(1,1).^2); 10/ Xác định phương sai chuyển vị tại dạng dao động thứ i : - Lực tác dụng của sóng lên các nút của trụ theo dạng ma trận ở hệ tọa độ tổng thể : - Lực sóng ở hệ tọa độ suy rộng (dạng ma trận ): - Chuyển vị với k là bậc tự do thứ k của kết cấu ( k= 1,2,3 ứng với 3 dạng dao động riêng) : - Giả thiết sóng là quá trình ngẫu nhiên dừng, trung bình không thì độ lệch chuẩn của chuyển vị được xác định như sau : - Trong đó : - hàm truyền ở dạng dao động thứ i tác dụng lên kết cấu do tải trọng sóng có tần số - khối lượng nút ở hệ tọa độ suy rộng tương ứng dạng dao động thứ i - các dạng dao động riêng - Phổ Pierson-Moskowitz là phổ 2 phía () nên ta có : Trong đó : - giá trị biên độ của tải trọng sóng nhân với liên hợp của chinh biên độ đó - Đặt ta có biểu thức tích phân trên viết lại như sau : - Sử dụng chương trình MATLAB để tính tích phân I : Lệnh trong MATLAB : %Ký hiệu =P2 %Q*=QQ P2=double(QQ.*conj(QQ)) ; H1=1./(1-w.^2./omega(1,1).^2) ;
BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555 H2=H1.*conj(H1) ; r=P2(1, :).*S.*H2 ; %Tính tích phân I biết I=r(1)/2 ; For j=2 :N-1 I=I+r(j) ; End I=(I+r(N)/2)*deltaw; 11/ Tính độ lệch chuẩn của chuyển vị ở đỉnh trụ : - Ta có : Trong đó : - Sử dụng MATLAB tính toán ta được giá trị : =1,6049.10^-4 12/ Xác định độ tin cậy chuyển vị đỉnh cột : - Xác định chỉ số độ tin cậy : Trong đó : Thay số : =3,5521 - Xác định độ tin cậy P : Tra bảng hàm phân phối xác suất theo luật phân bố chuẩn Gauss, ta xác định được : Đến đây, khi xác định xong độ tin cậy của kêt cấu P=99,98% với chỉ số độ tin cậy =3,5521>3 , ta thấy công trình đủ tin cậy về chuyển vị. Bài toán đã được giải quyết xong !
BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555
BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRẦN BÁCH HẢI CƯỜNG – 269555

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.