Luận văn xây dựng công trình_Chương 5

Chia sẻ: Trần Huyền My | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

175
lượt xem 43
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo về luận văn xây dựng công trình chương 5 dành cho sinh viên ngành xây dựng

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn xây dựng công trình_Chương 5

Luaän aùn cao hoïc Chöông 5 VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN Ví duï 1 : BAØI TOAÙN TRUÏ MAÛNH THAÚNG ÑÖÙNG CHÒU TAÙC DUÏNG SOÙNG ÑIEÀU HOAØ Tính toaùn bieân ñoä taûi troïng soùng taùc duïng leân thaùp ñeøn . Thaùp laø moät coïc oáng theùp ñôn , treân ñaàu coù moät khoái beâ toâng daïng chöõ nhaät vôùi caùc thoâng soá nhö sau: Coïc : Ñöôøng kính ngoaøi D=324mm Daøy t = 9.5mm Chieàu saâu nöôùc d= 8m Chieàu cao töø maët thoaùng tôùi khoái treân ñaàu coïc 7m Khoái löôïng coïc , m=73.8kg/m Khoái löôïng treân ñaàu , M = 300kg Moânen quaùn tính coïc , I = 0.116x10-3m4 Moâdun ñaøn hoài cuûa coïc , E = 205x109N/m2 Soùng : Coù chieàu cao , H = 1.5m , Chu kyø , T = 3s Giaû thieát soùng coù daïng hình Sin , söû duïng phöông trình Morison ñeå tính toaùn ñaùp öùng ñoäng . Giaûi : - Toång taûi troïng taùc duïng leân thaùp : F = FD + FI ,toång cuûa löïc caûn vaø löïc quaùn tính 0 1 FD = ρ C o D ∫ u u dy 2 −d 0 1 D2 FI = 2 ρ Cm π 4 ∫ u dy −d & g 2 9.81 2 Ta coù : Lo = T = 3 = 14.05 m 2π 2 * 3.14 - Kieåm tra d/Lo=8/14.05=0.57 Khi d/Lo>0.5 ⇒ Aùp duïng soùng trong ñieàu kieän nöôùc saâu vaø L=Lo do ñoù tanh(2π/L)→1 Trong vuøng nöôùc saâu vaän toác vaø gia toác cho bôûi : πH  2π y  x t u= exp  cos 2π  −  T  Lo  L T 2π H 2  4π y  x t  u= & exp  sin 2π  −  L T  2 T  Lo  - Xaùc ñònh heä soá Cm vaø CD Vôùi maët caét oáng hình troøn Cm=2.0 . Heä soá Reynolds cöïc ñaïi πH  2πx x0  Re = 0.9 x10 6 x exp   x0.324 = 4.58 x10e5 T  Lo  Tra ñoà thò hình 4.9a , giaù trò CD = 1.3 Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 1
Luaän aùn cao hoïc D 0.324 = = 0.023 L 14.05 D Vì < 0.2 neân phaûi xeùt giaù trò cuûa phöông trình Morison L D 0.324 = = 0.216 W 1.5 x0.999 D Vì > 0.2 neân löïc quaùn tính chieám öu theá W Löïc caûn vaø löïc quaùn tính cho bôõi phöông trình x t  FD = = ±595 .5 cos 2 2π  −  L T x t  FI = = 1209 sin 2π  −  L T Vì hai löïc treân khoâng cuøng pha, neân ñeå tính toaùn hôïp löïc taùc duïng leân coâng trình baèng caùch veõ bieåu ñoà cuûa hai löïc treân sau ñoù coäng laïi,keát quaû laäp thaønh baûng . x t  ± cos 2 2π  x − t  Fd  x t  Fi F 2π  −    sin 2 π  −   L oT  L T L T  (0 ) (N) (N) (N) 0 1.000 595.000 0.000 0.000 595.000 15 0.933 555.143 0.259 312.912 868.055 30 0.750 446.250 0.500 604.500 1050.750 45 0.500 297.500 0.707 854.892 1152.392 60 0.250 148.750 0.866 1047.025 1195.775 75 0.067 39.857 0.966 1167.804 1207.662 90 0.000 0.000 1.000 1209.000 1209.000 105 -0.067 -39.857 0.966 1167.804 1127.947 120 -0.250 -148.750 0.866 1047.025 898.275 135 -0.500 -297.500 0.707 854.892 557.392 150 -0.750 -446.250 0.500 604.500 158.250 165 -0.933 -555.143 0.259 312.912 -242.230 180 -1.000 -595.000 0.000 0.000 -595.000 Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 2
Luaän aùn cao hoïc BIEÅU ÑOÀ TOÅNG HÔÏP LÖÏC 1400.000 1200.000 1000.000 FI 800.000 F 600.000 FD 400.000 200.000 0.000 -200.000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 -400.000  x t  cos 2 π  −  -600.000  L T  -800.000 Fd Fi F  x t  Nhaän thaáy raèng hôïp löïc cöïc ñaïi khi cos 2 π  −  = 90 o vaø bieân ñoä hôïp löïc F =  L T  1209N . Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 3
Luaän aùn cao hoïc Ví duï 2 : BAØI TOAÙN COÏC ÑÔN BÒ KHOÁNG CHEÁ CHUYEÅN VÒ ÔÛ ÑAÀU COÏC Tính taàn soá töï nhieân, khoái löôïng hieäu quaû cuûa coïc vaø ñaùnh giaù dao ñoäng do doøng chaûy gaây ra. Coïc ñöôïc cho nhö hình veõ, giaû thieát ñoä cöùng cuûa ñaøi Kx = 4 x 106 N/m vaø Kφ = 2 x 108 N.m/rad vôùi caùc ñaët tröng cuûa coïc nhö sau : Ñöôøng kính coïc , D = 0,762m Chieàu daøy oáng , t = 1,270x10-2m Moâñun ñaøn hoài, E = 205x109 N/ m2 Chieàu daøi coïc , l = 22,86m Troïng löôïng rieâng theùp, ρ = 7,833x103kg/m3 Tieát dieän coïc, A = 2,99x10-2m2 Khoái löôïng ñaàu coïc, M = 100.000kg Chieàu saâu nöôùc, d = 20,16m BAÛNG KEÁT QUAÛ TÍNH TOAÙN Ñaëc tröng Giaù trò N1 (Hz) 0.987 N2 (Hz) 2.43 R1 0.549 R2 -12.744 m1 ( kg / m) 1.277x104 m2 (kg / m) 986.974 2m1δ (kg / m) 3.519 ρ D2 2m 2 δ (kg / m) 0.272 ρ D2 Keát luaän : - Ñ oái vôùi Mode 1 : N1 = 0.987 mtb1 = 1.277x104 - Dao ñoäng trong maët phaúng khoáng cheá cuûa ñaøi xaûy ra khi doøng chaûy tôùi maët phaúng coù vaän toác V>3.01m/s Ñoái vôùi Mode2 : N2 = 2.43 mtb2 = 986.974 - Dao ñoäng theo phöông vuoâng goùc vôùi maët phaúng khoáng cheá cuûa ñaøi xaûy ra khi doøng chaûy tôùi maët phaúng coù vaän toác V>7.41m/s Do ñoù coù theå keát luaän raèng, neáu doøng chaûy laø lyù töôûng vaø dao ñoäng theo phöông vuoâng goùc xaûy ra khi vaän toác doøng chaûy lôùn hôn 3.01m/s . Ngoaøi ra neáu theo phöông doøng chaûy dao ñoäng xaûy ra khi coù vaän toác doøng chaûy lôùn hôn 1.944m/s Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 4
Luaän aùn cao hoïc Ví duï 3 : BAØI TOAÙN KHUNG PHAÚNG COÙ TAÛI TROÏNG NGOAØI TAÙC DUÏNG LEÂN DAÀM Cho khung phaúng nhö hình veõ . Tính taàn soá töï nhieân vaø khoái löôïng hieäu quaû cuûa heä . Bieát caùc ñaët tröng cuûa coïc vaø daàm nhö sau : Ñaëc tröng cuûa coïc : Ñaëc tröng cuûa ñaøi : Moâ ñun ñaøn hoài E = 2.05E+7T/m² Moâ ñun ñaøn hoài E = 2.05E+7T/m² Chieàu daøi cuûa coïc töø ñaøi tôùi ñaùy bieån Toång chieàu saøi lb = 15.54m l = 22.86m Khoaûng caùch giöõa caùc tim coïc laø Ñöôøng kính cuûa coïc D = 0.762m 10.06m Chieàu daøy coïc t = 1.27E-2 m Dieän tích tieát dieän Ab = 4.94E-2 m² Dieän tích tieát dieän A = 2.99E-2 m² Moâmen quaùn tính tieát dieän : Moâmen quaùn tính tieát dieän : Ib= 7.17m4 Ib= 2.10E-3 m 4 Tyû troïng ρ = 7.833T/ m³ Tyû troïng ρ = 7.833T/ m³ Khoái löôïng cuûa daàm : 6.013T Chieàu saâu nöôùc d = 20.16m Taûi troïng taäp trung taùc duïng leân ñaøi : 0 Coïc coù goùc nghieân 18.435 (goùc P=330 T nghieân theo tyû leä 1 : 3 ) Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 5
Luaän aùn cao hoïc KEÁT QUAÛ Ñaëc tröng Coïc 1 Coïc 2 Coïc 3 (E)j(N/m2) 2.05E+11 2.05E+11 2.05E+11 (I)j(m4) 2,10x10-1 2,10x10-1 2,10x10-1 (A)j(m2) 2,99x10-2 2,99x10-2 2,99x10-2 (l’)j(m) 27,43 27,43 27,43 (Kx)j (N/m) 4.26E+07 4.25E+07 4.25E+07 (Kφ)j (Nm/rad) 4.36E+08 3.52E+08 3.52E+08 (M1)j(kg) 15.08 15.89 15.89 M2 (kg) Toång taát caû caùc coïc 3.531E+5 KEÁT QUAÛ TÍNH TOAÙN TAÀN SOÁ Ñaëc tröng Coïc 1 Coïc 2 Coïc 3 Cx 2.05E+03 2.39E+03 2.39E+03 Cφ 27.805 23.675 23.675 3 EI/(l’) (N/m) 2.08E+04 1.78E+04 1.78E+04 F1 5.81E-03 5.87E-03 5.87E-03 F2 2.32E-04 1.97E-04 1.97E-04 F3 4.87E-04 4.17E-04 4.17E-04 N1(Hz) 1.737 1.727 1.727 N2(Hz) 2.502 2.245 2.245 R1 0.936 1.205 1.205 R2 -25.028 -18.446 -18.446 C1 0.724 1.113 1.113 C2 368.005 199.061 199.061 m1 (kg/m) 1.85E+04 1.17E+04 1.17E+04 m2 (kg/m) 970.497 1.00E+03 1.00E+03 2 m1 δ ρ D2 5.084 3.22 3.22 2 m2 δ ρ D2 0.267 0.276 0.276 Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 6
Luaän aùn cao hoïc Keát luaän : - Vôùi daïng dao ñoäng thöù nhaát (Mode 1 ) moãi coïc coù R1 ≥ 1 neân daïng dao ñoäng daây cung chieám öu theá . 2 mj δ - Vôùi heä soá caûn δ = 0.08, xeùt vôùi dao ñoäng daïng thöù hai vaø tyû soá = ρ D2 0.267, tra bieåu ñoà hình 5.3 ñeå dao ñoäng theo phöông doøng chaûy xaûy ra thì V/ND >1.08 do ñoùV>1.08xND Ñaëc tröng Coïc 1 Coïc 2 Coïc 3 2 mj δ 0.267 0.267 0.267 ρ D2 Dao ñoäng theo phöông doøng V 1.1 1.0 1.0 chaûy xaûy ra neáu nhoû hôn N1 D V (m/s) 2.059 1.85 1.85 Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 7
Luaän aùn cao hoïc Ví duï 5 : BAØI TOAÙN KHOÂNG GIAN – TRUÏ VA TAØU Cho truï va nhö hình veõ, chòu taùc duïng cuûa löïc va Px(t) theo phöông x coù daïng xung hình chöõ nhaät bieán thieân theo thôøi gian . Vôùi caùc ñaëc tröng cuûa ñaøi vaø coïc nhö sau : Coïc oáng theùp : - Ñöôøng kính ngoaøi D = 0.762m - Chieàu daøy t = 0.0172m - Dieän tích tieát dieän A = 0.04m² - Moâmen quaùn tính I = 2.792x10-3m4 - Moâñun ñaøn hoài E = 206.84x 109N/m² - Troïng löôïng rieâng cuûa theùp ρ = 7.786x103 kg/m3 - Troïng löôïng rieâng cuûa nöôùc bieån ρb = 1.032x103kg/m3 - Khoái löôïng quay ñaøi coïc = 8.6x105 kg - Quaùn tính ñaøi coïc Ib = 2.096x103 kgm2 - Toång chieàu daøi coïc l=30.2m - Chieàu daøi coïc trong nöôùc d=29.2m - Goùc nghieân cuûa coïc theo tyû leä 1:3 Löïc va taùc duïng leân ñaøi nhö hình veõ vaø coù daïng sung chöõ nhaät Px(t) 100T 0 0.523 t(s) Toïa ñoä cuûa caùc coïc trong ñaøi : Ñoái100ng qua truïc xöù Y Soá hieäu Toaï ñoä cuûa coïc ñoái vôùi heä toaï ñoä toång theå coïc X(m) Y(m) 1 2.033 5.639 2 2.033 4.039 3 2.033 2.438 4 2.033 3.658 5 2.033 6.248 6 0.954 -1.524 7 2.859 -1.524 8 5.450 -1.524 9 0 0 Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 8
Luaän aùn cao hoïc BAÛNG SO SAÙNH KEÁT QUAÛ GIAÛI THEO PHAÀN MEÀM MATHCAD PHAÀN MEÀM SAP2000 Taàn soá Giaù trò Chu kyø Taàn soá Giaù trò Chu kyø töï nhieân (Hz) (giaây) töï nhieân (Hz) (giaây) N1 1.658 0.603 N1 1.668 0.599 N2 2.991 0.334 N2 4.083 0.245 N3 1.913 0.523 N3 1.82 0.55 DAÏNG DAO ÑOÄNG Keát quaû theo phöông phaùp tónh : - Chuyeån vò theo phöông x = 5.91E-03m - Chuyeån vò theo phöông y = -1.64E-07m - Chuyeån vò xoay θ = -3.46E-04 rad Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 9
Luaän aùn cao hoïc Keát quaû theo phöông phaùp ñoäng : CHUYEÅN VÒ THEO PHÖÔNG X 0.014 0.012 0.01 Ghi chu : Gia tri phia tren truc hoanh la thoi gian Gia tri phia duoi truc hoanh chi buoc thoi gian dt=0.0523(s) 0.008 C.vò U1(m) 0.006 0.004 0.002 0.262 0.523 0.78 1.04 1.308 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 -0.002 -0.004 Thôøi gian t=T/10 (s) Houbolt SPTT Newmark Wilson Tónh Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 10
Luaän aùn cao hoïc CHUYEÅN VÒ THEO PHÖÔNG Y 0.0000006 0.0000004 0.0000002 0.26 0.523 0.78 1.04 1.308 C.vò U2(m) 0 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 -0.0000002 -0.0000004 -0.0000006 -0.0000008 Thôøi gian t=T/10 (s) Houbolt SPTT Newmark Wilson Tinh CHUYEÅN VÒ XOAY 0.0008 0.0006 0.0004 0.0002 0.26 0.523 0.785 1.046 1.308 0 C.vò U3(rad) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 -0.0002 -0.0004 -0.0006 -0.0008 -0.001 -0.0012 Thôøi gian t=T/10 (s) Houbolt SPTT Newmark Wilson Tinh Chöông 5 : Ví duï tính toaùn 11