Nghiên cứu tính toán công trình biển dạng khung chịu tải trọng sóng ngẫu nhiênNghiên cứu tính toán công trình biển dạng khung chịu tải trọng sóng ngẫu nhiênNghiên cứu tính toán công trình biển dạng khung chịu tải trọng sóng ngẫu nhiênNghiên cứu tính toán công trình biển dạng khung chịu tải trọng sóng ngẫu nhiênNghiên cứu tính toán công trình biển dạng khung chịu tải trọng sóng ngẫu nhiên
TRNG I HC HNG HI VIT NAM KHOA CễNG TRèNH TI NGHIấN CU KHOA HC NGHIấN CU TNH TON CễNG TRèNH BIN DNG KHUNG CHU TI TRNG SểNG NGU NHIấN THC HIN: PGS TS O VN TUN HI PHềNG 4-2016 MC LC MC LC M U Chng 1.1 Tng quan v cụng trỡnh bin dng khung 1.2 Phng phỏp tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung 1.3 Mc tiờu ca ti 11 Chng 12 2.1 Phng phỏp phn t Hu hn Error! Bookmark not defined 2.2 Phng phỏp PTHH tớnh toỏn h khung khụng gianError! Bookmark not defined Chng 45 3.1 Cụng trỡnh thc t 45 3.2 S liu ban u 45 3.3 Kt qu tớnh toỏn 48 3.4 Kt lun 48 TI LIU THAM KHO 50 PH LC 51 M U Tớnh thi s ca ti Vit nam l t nc cú b bin di trờn 3000km, thm lc a cú giu ti nguyờn v ang c khai thỏc Cỏc cụng trỡnh bin dng khung hin cú ti Vit Nam l gin khoan, nh gin, ốn bin v.vcỏc kt ny u chu ti trng ca súng bin Hin vic tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung c cp cỏc ti liu nc ch yu l cho trng hp n gin: tr n thng ng, súng tin nh Tuy nhiờn kt cu ca cỏc cụng trỡnh ngoi bin l kt cu khụng gian phc tp, chu ti trng súng ngu nhiờn Chớnh vỡ vy vic tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung chu ti trng súng tin ngu nhiờn l vic cn thit Ni dung ti trỡnh by tớnh toỏn dao ng ngu nhiờn cụng trỡnh bin dng khung Mc tiờu ca ti Thit lp thut toỏn, lp chng trỡnh tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung chu ti trng súng ngu nhiờn Phng phỏp nghiờn cu ti dựng phng phỏp phõn tớch, phng phỏp phn t hu hn, lp trỡnh t c kt qu Phm vi nghiờn cu Ni dung ti ch trung tớnh toỏn dao ng cụng trỡnh bin dng khung chu ti trng súng ngu nhiờn í ngha thc t, khoa hc Kt qu nghiờn cu ca ti ỏp dng tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung chu ti trng súng ngu nhiờn Ni dung ca ti úng gúp mt phn vo phng phỏp lun tớnh toỏn cụng trỡnh bin, cú th lm ti liu tham kho ging dy, nghiờn cu tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung Chng TNG V CễNG TRèNH BIN DNG KHUNG V PHNG PHP TNH CễNG TRèNH BIN DNG KHUNG 1.1 Tng quan v cụng trỡnh bin dng khung 1.1.1 Khỏi quỏt v cụng trỡnh bin Din tớch bin v i dng chim 7/10 din tớch trỏi t, nhu cu hot ng ca ngi trờn bin ngy cng tng Vỡ vy cn thit phi xõy dng cụng trỡnh bin nhm ỏp ng cỏc mc tiờu c bn nh sau: - Phc v thm dũ, khai thỏc v chuyn du khớ vo b: (dn khoan bin); - Phc v cho nhu cu i li, n ngoi bin v cỏc hot ng khỏc nh: khai thỏc ti nguyờn, du lch, nghiờn cu khoa hc; 1.1.1.1 Phõn loi theo v trớ cụng trỡnh bin so vi b: - Cụng trỡnh bin ven b; - Cụng trỡnh bin ngoi khi; - Cụng trỡnh bin ngoi hi o 1.1.1.2 Phõn loi theo mc ớch s dng ca cụng trỡnh: - Dn khoan bin: Cụng trỡnh bin ngoi c nh dựng khai thỏc du khớ (dn khoan bin) - Cụng trỡnh bo m hng hi: hi ng - Trm nghiờn cu: trm khớ tng, thy hi 1.1.1.3 Quỏ trỡnh phỏt trin ca cỏc cụng trỡnh bin c nh Quỏ trỡnh phỏt trin ca cỏc cụng trỡnh bin cú liờn quan cht ch n vic thm dũ v khai thỏc du khớ Ngy kt cu ca cỏc cụng trỡnh bin ó phỏt trin rt mnh ngi ó ti khai thỏc du khớ ti cỏc sõu ln, kt cu ca cỏc cụng trỡnh bin cng thay i tựy theo sõu Hỡnh 1-1 Kt cu cụng trỡnh bin theo chiu sõu a, Cụng trỡnh bin bng thộp: Trờn th gii: 1947 xut hin dn khoan thộp u tiờn sõu m ti Mexico (trờn vnh Mexich) 1949: cỏc dn khoan thộp ó t sõu 15m nc; 1950: cú dn khoan 30m nc; 1960: cú dn khoan 90m nc; 1970: cú dn khoan 300m nc; Hin cú dn khoan 420m nc (dn Bull Winkle ti vnh Mexico cụng ty Shell thit k nng 56.000 tn) - Vit Nam: cú dn khoan 50m nc Trong cụng trỡnh bin thộp chim khong 70% dng cụng trỡnh bin c nh c xõy dng nh Mexico, Trung ụng, Chinờ, bin Bc cú iu kin rt phc tp, cú chiu cao súng hs = 30m, Mch xớch (Mexico) hs = 20m Ti m COGNAC: ngi ta xõy dng cụng trỡnh bin chiu sõu nc d = 310m tng trng lng thộp l 50.000 T, (so sỏnh thỏp effel tng trng lng = 20.000t) b, Cụng trỡnh bin c nh bng bờ tụng 1973 m EKOFISK (bin Bc-Nauy) sõu: 70m, lng BT = 80.000m3 1989 dn ''GULFAKSC'' sõu nc d = 216m, bỡnh quõn lng bờ tụng l 360.000m3 Nu sõu tng thỡ lng vt liu tng rt nhanh lm giỏ thnh tng, nờn yờu cu phi cú tớnh toỏn hp lý v k thut v kinh t Hỡnh 1-2 th phỏt trin cụng trỡnh bin c nh bng thộp v bờtụng Hin nay, cỏc nh xõy dng ó i n kt lun: i vi loi kt cu c nh ch nờn s dng sõu t 300 400m khc phc nhc im ca cụng trỡnh bin c nh chiu sõu nc tng ngi ta dựng kt cu mm v rt mm, l phng ỏn m cỏc kt cu n nh c l nh bi phao hoc cỏc dõy neo Dng mi ó t c cỏc yờu cu: - Cú th di ng c; - Kt hp c nhiu cụng dng khỏc 1.1.2 Cụng trỡnh bin ti Vit nam Vit Nam l mt quc gia cú phn t lin rng gn ba trm ba mi ngn cõy s vuụng, kộo di trờn b bin ụng vi hn ba ngn cõy s b bin Lónh hi v vựng c quyn kinh t bin ca nc ta gp ln phn t lin, Vit nam cú nhiu iu kin thun li phỏt trin kinh t bin: ti, thu sn, du m v.v Cỏc cụng trỡnh bin phc v cho cỏc ngnh kinh t bin c xõy dng ngy cng nhiu: gin khoan, cụng trỡnh bỏo hiu, nh gin (trm dch v k thut bin), i a s cỏc cụng trỡnh ny u cú dng khung khụng gian 1.1.2.1 Phc v du khớ Hỡnh 1-3 Gin khoan Bch H Hỡnh 1-4 Gin khoan Vietsopetrol Hỡnh 1-5 Gin khoan thm dũ Jack up Hỡnh 1-6 Gin khoan thm dũ Jack up 1.1.2.2 Phc v an ninh quc phũng Hỡnh 1-7 Nh gin ca Hi quõn Vit Nam Hỡnh 1-8 Nh gin ca Hi quõn Vit Nam 1.1.2.3 Phc v an ton Hng hi Hỡnh 1-9 ốn bin Bụng Trng Cn Gi TP HCM 1.2 Phng phỏp tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung Cụng trỡnh bin cú kt cu a dng tựy theo sõu, vi cỏc tm quan trng khỏc vic ỏp dng cỏc mụ hỡnh tớnh cng khỏc nhau, cỏc mụ hỡnh tớnh c khỏi quỏt theo s sau: Mô hình toán Lực sóng tựa tĩnh Bài toán tĩnh Lực động Bài toán động Mu+Cu+Ku=F(t) Ku=F(t) Lực động tiền định Lực động ngầu nhiên Mô hình tiền định Mô hình xác suất Ph-ơng pháp giải toán Phân tích theo "Mode" Tính miền tần số (Hệ tuyến tính) Tính miền thời gian (Hệ tuyến tính phi tuyến) Hỡnh 1-10 Cỏc phng phỏp tớnh kt cu Cụng trỡnh bin Hin phng phỏp tớnh toỏn theo tin nh l ph bin, mụ hỡnh tớnh toỏn ny cú th chia thnh hai loi: - Bi toỏn ta tnh; - Bi toỏn ng 1.2.2 Mụ hỡnh ta tnh Nh ta ó bit, b qua hiu ng ng ca ti trng súng, tc l khụng tớnh n nh hng ca cỏc lc quỏn tớnh xut hin gia tc chuyn ng ca cỏc phn t kt cu chu cỏc ti trng thay i theo thi gian Trong trng hp ny, ti trng súng c coi l "ta tnh" v tng ng vi ti trng ta tnh l bi toỏn tnh ca kt cu Cụng trỡnh bin nhng kt qu tớnh toỏn s c nhõn vi h s ng Phng trỡnh ca bi toỏn tnh cú dng: Ku F (t ) (1-1) Vi phng phỏp ta tnh xỏc nh c ng sut ln nht cỏc phn t ca kt cu ta cn xỏc nh ni lc theo cỏc hng súng v v trớ súng khỏc nhau, nh vy vi bi toỏn ta tnh cn phi gii phng trỡnh (1-1) nhiu ln Hay núi cỏch khỏc vộct ti trng nỳt F (t ) cn c xỏc nh theo cỏc hng súng v cỏc thi im khỏc Theo 22 TCN 222-95 thỡ ti trng ng ca súng tỏc ng lờn cụng trỡnh kiu kt cu h lm t cỏc cu kin kiu vt cn cc b phi c xỏc nh bng cỏch nhõn giỏ tr ti trng tnh vi h s ng hc k ly theo bng sau: Bng 1-1 H s ng trngt ớnh toỏn ti trng súng T s cỏc chu k TC TS 0,01 0,1 0,2 0,3 1,15 1,2 1,3 H s ng hc k Trong ú: TC- Chu k dao ng riờng ca cụng trỡnh (s); TS- Chu k trung bỡnh ca súng (s) Khi t s cỏc chu k TC/TS>0,3 thỡ phi tớnh toỏn cụng trỡnh theo phng phỏp ng lc hc 1.2.3 Mụ hỡnh ng Phng trỡnh chuyn ng ca h kt cu cụng trỡnh bin sau ó thc hin ri rc hoỏ s kt cu (quy lng v nỳt theo phng phỏp phn t hu hn), cú dng dao ng tng quỏt ca h nhiu bc t do: Mu Cu Ku F (t ) (1-2) Trong ú: M- Ma trn lng ca h kt cu; C- Ma trn cỏc h s cn; K- Ma trn cng ca h kt cu; u- Vộct chuyn v ca kt cu; 10 Cỏch thc hin nh sau: xúa dũng v ct tng ng ca ma trn ụ cng v ma trn lng cú ch s tng ng vi ch s ca chuyn v b chn 2.5.4 Ni lc ca phn t khung khụng gian Ni lc ca khung khụng gian c tớnh c lp cho trng thỏi lm vic: - Chu bin dng dc trc; - Chu xon dc trc; - Trng thỏi khung mt phng xy; - Trng thỏi khung mt phng xz Ni lc ca khung khụng gian c tớnh cho trng hp chuyn v nỳt v ti trng trờn phn t: Ni lc = Ni lc CV + Ni lc P Trong ú: Ni lcCV - ni lc chuyn v; Ni lcP - ni lc ti trng trờn phn t 2.5.5 Ni lc chuyn v nỳt ca phn t gõy 2.5.5.1 Ni lc kộo nộn dc trc Sau xỏc nh c chuyn v ca h ta xỏc nh c chuyn v nỳt ca phn t h to cc b, ni lc trờn phn t c xỏc nh nh sau: N e N p N cv Trong ú: Ne - Ni lc ca phn t; Np- Ni lc lc trờn phn t; Ncv- Ni lc chuyn v nỳt i vi chu kộo nộn ni lc chuyn v c xỏc nh l: N cv FEBue (2-38) ue u1 u B - l l (2-39) Ni lc Np xỏc nh theo cụng thc ca sc bn vt liu 2.5.5.2 Thanh chu xon (do chuyn v) Mx = Mxon = G.J x B ue (2-40) Trong ú: G - mụun n hi trt ca vt liu; Jx - mụmen c cc ca trc x 37 B - 1 l l u4 u10 ue 2.5.5.3 Ni lc un mt phng xy Ni lc ca phn t dm chu un xỏc nh nh sau: M M cv M p (2-41) Q Qcv Qq M v Q - Mụmen, lc ct ni lc; Mcv v Qcv- Mụmen, lc ct chuyn v gõy ra; Mq v Qq- Mụmen, lc ct lc trờn phn t gõy Trong ú: M z E.J z Aue ue (2-42) u2 u u8 u12 A - 12 x x 12 x x - - - l l l l l l l l Qcv - dM cv Suy ra: Q z - E.J y B ue dx B 123 l l2 - 12 l3 (2-43) l Mp v Qp xỏc nh theo sc bn vt liu 2.5.5.4 Ni lc ca khung phng xz (do chuyn v) Momen ca khung phng xz hon ton da trờn cụng thc ca khung phng xy, nhng cn chỳ ý n chiu ca momen My Ta cú: M y E.J y Aue (2-44) Trong ú: My - mụmen ni lc theo y; E - moun n hi ca vt liu; Jy- mụmen quỏn tớnh theo y 38 A 62 l - 12 x x 12 x x - - - l3 l l2 l2 l l l l - chiu di phn t; x - khong cỏch t nỳt n mt ct cn tớnh ue u3 u u9 u11 Lc ct c xỏc nh theo cụng thc sau: Qz dM y suy ra: dx Q z EJ y B ue (2-45) Trong ú: B - 123 l l2 12 l3 l Tp hp cỏc thnh phn ni lc ca trng thỏi lm vic ta cú thnh phn ni lc ca khung khụng gian chuyn v: Mx, My, Mz, N, Qy, Qz Ni lc ti trng trờn phn t gõy cho mi trng thỏi c xỏc nh ging nh sc bn vt liu 2.5.6 Xỏc nh ni lc lc trờn phn t gõy ra: xỏc nh c ni lc lc gõy ta cn xỏc nh theo tng loi lc: 2.5.6.1 Ni lc lc phõn b dc trc qx: Di tỏc dng ca lc phõn b dc trc ch xut hin ni lc dc trc: b N F1 - q x (x )dx (2-46) a F1 Thnh phn vộc t ti trng nỳt ca phn t h ta cc b; a, b khong ti trng phõn b; qx- Giỏ tr lc phõn b theo phng x; x- Khong cỏch t nỳt u n mt ct tớnh ni lc 2.5.6.2 Ni lc lc mụ men xon mx: Vi chu ti trng súng, ti trng xon khụng cú, chớnh vỡ vy ni lc ti trng nm trờn phn t M xp 2.5.6.3 Ni lc lc phõn b qy mt phng xy: b M z F6 - xF2 q y (x )xdx (2-47) a 39 b Q y F2 - q y (x )dx (2-48) a Trong ú: F2 v F6 - thnh phn vộc t ti trng nỳt ca phn t h ta cc b; a, b khong ti trng phõn b; qy - Giỏ tr ca ti trng phõn b theo phng y; x - Khong cỏch t nỳt u n mt ct tớnh ni lc 2.5.6.4 Ni lc lc phõn b qz mt phng xz: b M y - F5 xF3 - q z (x )xdx (2-49) a b Qz F3 - q z (x )dx (2-50) a Trong ú: F3 v F5 - thnh phn vộc t ti trng nỳt ca phn t h ta cc b; a, b khong ti trng phõn b; qz- Giỏ tr ca ti trng phõn b; x- Khong cỏch t nỳt u n mt ct tớnh ni lc 2.6 Thut toỏn tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung chu ti trng súng ngu nhiờn 2.6.1 H trc ta tụng th H trc ta tng th XYZ c ly cho vic khai bỏo ta phn t cú th khai bỏo d rng Gúc trỏi di ca kt cu s l gc ta , trc X v Y trựng vi cnh trờn mt bng ca cụng trỡnh 2.6.2 H trc ta cc b H ta cc b ca khụng gian cụng trỡnh bin c xỏc nh da vo c im cỏc cú tit din trũn: - Trc x hng t nỳt u ti nỳt cui; - Trc z//Z ca h ta tng th; Do trc x, Z hon ton xỏc nh chớnh vỡ vy trc z xỏc nh c theo cụng thc: z xZ Trc y c xỏc nh theo cụng thc: y zx 2.6.3 Ma trn lng Ma trn lng c xỏc nh theo cụng thc: 40 M e 0 0 0 0 13 35 0 111 210 70 0 0 13 35 111 210 0 70 131 420 0 Jx 3F 0 0 Jx 6F 111 210 L 105 0 0 0 L2 105 0 - 111 210 L2 140 131 420 131 420 0 0 0 - - 0 0 70 0 131 420 13 35 0 0 70 131 420 0 13 35 111 210 0 Jx 6F 0 0 Jx 3F 131 420 L 140 111 210 L2 105 0 0 0 - - 131 420 - 0 - L 140 - 111 210 131 420 L2 140 111 210 L2 105 (2-51) 2.6.4 Ma trn cng Ma trn cng xỏc nh theo cụng thc ca khung khụng gian vi c im cú dng ng trũn Khi ú cỏc mụ men quỏn tớnh v c cc c xỏc nh theo cụng thc sau: Hỡnh 2-9 S tớnh mụ men quỏn tớnh c cc Mụ men quỏn tớnh: (2-52) Mụ men c cc: (2-53) d ng kớnh ng; D ng kớnh ngoi 41 K e EF l EF l 0 0 12 EJ z l3 0 EJ z l2 12 EJ y 0 GJ x l - - l3 EJ y l2 EJ y l2 EJ y l - EF l 0 0 0 EJ z l 0 0 0 EJ - 2z l - 0 - EJ z l2 l3 - EJ y EJ y l2 0 0 l3 EJ y l2 0 - GJ x l EJ y l2 EJ y l EF l 0 0 12 EJ z l3 0 0 0 0 EJ z l l 12 EJ y 0 EJ y 0 0 - EJ z l2 - l2 GJ x l 0 0 12 EJ z l3 0 12 EJ y - EJ z l2 12 EJ z l3 - 12 EJ y l3 EJ y EJ z l2 l2 0 EJ y l2 GJ x l 0 EJ y l EJ z l2 EJ z l EJ - z l EJ z l (2-54) 2.6.5 Ma trn chuyn h trc ta Ma trn chuyn h trc to ca phn khung khụng gian xỏc nh theo cụng thc: T ' T 0 0 T ' 0 0 T ' ly my ny lz mz n z T ' (2-55) Trong ú: lx T m x nx ' lx = cos(x,X); mx = cos(x,Y): nx = cos(x,Z) ly = cos(y,X); my = cos(y,Y); ny = cos(y,Z) lz = cos(z,X); mz = cos(z,Y); nz = cos(z,Z) 2.6.6 Chuyn h trc to Do ma trn cng v lng ca phn t c xỏc nh h ta cc b nờn cn phi chuyn sang h ta tng th phc v cho vic thnh lp ma trn cng v lng ca c kt cu: K e ' T K e T -1 T K e T T (2-56) M e ' T M e T -1 T M e T T (2-57) 2.6.7 Vộc t ti trng nỳt phn t Xỏc nh theo mc 2.4.10 2.6.8 Xỏc nh ma trn cng v lng ca kt cu Thc hin theo mc 2.5.2 2.6.9 Xỏc nh vộc t ti trng nỳt ca kt cu Thc hin theo mc 2.5.3 42 2.6.10 X lý iu kin biờn - Trc ht cn xỏc nh ch s cỏc chuyn v b chn (bng 0); - Xúa dũng v ct ca cỏc ma trn cng v lng cú ch s chuyn v tng ng; 2.6.11 Phõn tớch ma trn lng thnh ma trn tam giỏc trờn v tam giỏc di: M U U T U - ma trn tam giỏc di; U T (2-58) - ma trn tam giỏc trờn 2.6.12 Bin ụi ma trn cng: K u U -1 K ( U T ) -1 (2-59) 2.6.13 Xỏc nh tn s dao ng riờng ca kt cu - Xỏc nh tr riờng ca K u ; - Xỏc nh tn s dao ng riờng ca kt cu 2.6.14 Biu din phng trỡnh dao ng h ta chun Khi biu din phng trỡnh dao ng h ta chuõn ta cú n phng trỡnh mt bc t do: ( ) xHi a bpi2 x Hi pi2 x Hi q Hi (2-60) - Gii cỏc phng trỡnh n l tỡm xHi xHi 2ni x Hi pi2 x Hi q Hi ni i p i 2.6.15 Xỏc nh chuyn v ca kt cu p dng nghim ca bi toỏn dao ng mt bc t cng bc cú cn v khụng dng chu ti trng bt k: x Hi , j -1 ni x Hi , j -1 sin p di t j x Hi , j -1 cos p di t j p di q Hi , j -1 ni - ni t j e cos p t sin p t di j di j p pi2 di q Hi , j ni p di2 - ni2 - ni t j 2ni cos p di t j - sin p di t j t j - e pi t j pi pi p di pi x Hi , j e - ni t j (2-61) o hm biu thc trờn v chia cho p di ta cú: 43 x Hi , j p di x Hi , j -1 ni x Hi , j -1 cos p di t j - x Hi , j -1 sin p di t j p di - ni t j e n x n x i Hi , j -1 - i x Hi , j -1 cos p di t j Hi , j -1 sin p di t j p di p di ni n sin p di t j i sin p di t j - p di q Hi , j -1 - ni t j p di e pi cos p di t j ni cos p di t j p di p2 - n2 - ni t j 2ni cos p di t j - di i sin p di t j - ni e pi p di q Hi , j pi 2 pi p di t j e - ni t j - p di 2ni sin p di t j - p di - ni cos p di t j pi2 pi2 - Tớnh chuyn v nỳt ca kt cu x X H xH 2.6.16 Xỏc nh ni lc phn t c xỏc nh theo mc 2.5.5 2.6.17 Lp chng trỡnh Da trờn thut toỏn ó nờu, tỏc gi lp chng trỡnh tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung chu ti trng súng ngu nhiờn 44 Chng TNH TON CễNG TRèNH THC T 3.1 Cụng trỡnh thc t Cụng trỡnh thc t l nh gin DKI.1 19.32 17000 7.00 5.00 MN 0.00 -13.40 -23.40 -25.00 25000 Hỡnh 3-1 Kt cu nh gin DKI đ Thụng s súng: HS=7,2m; T=11s; sõu nc 25m, hng súng 400 so vi trc X Ph súng khu vc tớnh toỏn l ph Pierson-Moskowitz (PM) 3.2 S liu ban u 25000 tớnh thụng s súng s ch s nỳt v phn t c ỏnh nh hỡnh v (s ny ch nhm xỏc nh mi liờn kt ca cỏc phn t vi nỳt, khụng bo ton kớch thc) 25000 45 53 10 10 11 54 16 18 49 17 50 15 24 55 11 20 19 51 28 19 32 35 56 24 60 40 28 23 52 16 59 27 25 21 12 23 29 33 37 39 25 38 57 12 20 34 44 21 30 43 17 35 31 27 26 15 58 22 48 18 26 47 22 42 13 41 14 46 14 13 6 1 45 Hỡnh 3-2 S ỏnh ch s nỳt v phn t 3.2.1.2 Ta nỳt: 3 0 15 23.55 23.55 11.6 25 0 16 1.45 23.55 11.6 25 25 17 3.75 3.75 30 25 18 21.25 3.75 30 0.2 0.2 1.6 19 21.25 21.25 30 toa_do_nut 12.5 0.2 1.6 3.75 21.25 30 24.8 0.2 1.6 20 toa_do_nut 21 4 32 24.8 12.5 1.6 22 21 32 24.8 24.8 1.6 23 21 21 32 10 12.5 24.8 1.6 24 21 32 11 0.2 24.8 1.6 25 4 44.32 12 0.2 12.5 1.6 26 21 44.32 13 1.45 1.45 11.6 27 21 21 44.32 14 23.55 1.45 28 21 46 3.2.1.3 Liờn kt phn t: 2 1 31 18 19 2 32 19 20 3 33 24 21 4 34 21 22 5 35 22 23 6 36 23 24 7 37 28 25 8 38 25 26 9 10 39 26 27 10 10 11 40 27 28 11 11 12 41 12 12 42 13 13 13 43 13 17 14 lien_ket_pt 15 14 17 21 14 44 lien_ket_pt 45 16 15 46 14 17 15 10 47 14 18 18 10 16 48 18 22 19 16 12 49 20 12 13 50 15 C21 M 16 C13D i_vl : D K n go E C M D K troCnD g D K n go 2.50E+07 0.90.9 0.7 2.00E+06 0.60.9 0.7 51 15 19 52 19 23 214 14 0.9 15 0.9 53 11 24 15 16 54 11 16 25 16 17 55 16 20 26 13 18 56 20 24 27 14 19 57 21 25 28 15 20 58 22 26 29 20 17 59 23 27 30 17 60 24 22 213 23 3.2.1.4 Vt liu phn t: vl_pt : PT dau PT cuoi 41 60 40 Buoc 1 Vat lieu loai_vl : E DK DK ngoai 2.10E+08 0.9 2.10E+08 0.6 0.7 CM CD 2 0.9 0.9 47 3.2.1.5 iu kin biờn: dk_bien : Nỳt X Y 1 1 Z XX 1 1 YY 1 1 1 1 ZZ 1 1 1 1 3.3 Kt qu tớnh toỏn 3.3.1 ng mt súng ngu nhiờn Kt qu to ng mt súng ngu nhiờn: Kt qu xỏc nh vi hng súng 40 , ti thi im t=0 3.3.2 Phn ng ca kt cu 3.3.2.1 Chuyn v nỳt ca kt cu h ta cc b Do s chuyn v ln nờn thuyt minh ch nờu mt s chuyn v minh ha: Bng 1: ch s CV, bng 2: giỏ tr chuyn v co_cv 1 25 3.396ã10-4 26 6.634ã10-5 27 -2.148ã10-7 28 -6.182ã10-5 29 3.929ã10-4 30 -4.213ã10-5 31 4.45ã10-3 32 2.097ã10-3 33 9.438ã10-7 10 34 10 5.977ã10-6 11 35 11 -3.488ã10-4 12 36 12 -8.039ã10-5 13 37 13 3.163ã10-4 14 38 14 4.949ã10-5 15 39 15 1.595ã10-6 16 16 cv_nut ( 0) 3.3.2.2 Phn lc Phn lc ti cỏc nỳt 1, 2, 3, cú kt qu nh sau: 3.3.2.3 Ni lc phn t minh kt qu tớnh toỏn ni lc ly vớ d ca phn t ti thi im t=0; 3.4 Kt lun 48 ti ó trỡnh by c ni dung ng dng phng phỏp PTHH vo tớnh toỏn dao ng cụng trỡnh bin dng khung chu ti trng súng ngu nhiờn ti ó lp c thut toỏn v chng trỡnh tớnh toỏn dao ng cụng trỡnh bin dng khung bt k chu ti trng súng ngu nhiờn Kt qu, ni dung ti ó úng gúp mt phn vo vic nghiờn cu tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung chu ti trng ngu nhiờn Cú th dựng thit k v ging dy cng nh nghiờn cu tớnh toỏn cỏc cụng trỡnh bin dng khung 49 TI LIU THAM KHO 1) o Vn Tun (2012), Nghiờn cu tớnh toỏn ti trng súng lờn cụng trỡnh bin dng khung ti NCKH cp trng i hc Hng hi Vit Nam, Hi Phũng 2) o Vn Tun (2013), Nghiờn cu tớnh toỏn cụng trỡnh bin dng khung theo mụ hỡnh tin nh, ta tnh ti NCKH cp trng i hc Hng hi Vit Nam, Hi Phũng 3) o Vn Tun (2014), Nghiờn cu tớnh toỏn tn s dao ng riờng cụng trỡnh bin dng khung ti NCKH cp trng i hc Hng hi Vit Nam, Hi Phũng 4) o Vn Tun (2002), Phng phỏp s, i hc Hng hi Vit Nam, Hi Phũng 5) V Uyn Dnh (2001), ng lc hc súng bin, i hc Xõy dng, H Ni 6) Nguyn Xuõn Hựng (1999), ng lc hc cụng trỡnh bin, NXB Khoa hc v k thut, H Ni 7) Joseph W Tedesco, William G McDougal, C Allen Ross Structural Dynamics theory and applications California 1998 8) Hughes T.J.R, the Finite Element Method Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis, Prentice Hall, 1987 9) Zienkiewicz O.C and Taylor R The Finite Element Method, Volum 1, 2, 4th Edition McGraw Hill Book Co., 1989 10) Bath K.J and Wilson E.L, Numerical Method in Finite Element Analysis, PrenticeHaill, 1976 11) J.MJ Juornee, W.W Masiie, Offshore Hydromechanics First edition 2001 12) Subrata K Chakrabarti, Handbook offshore engineering volum II 2005 50 PH LC 51 [...]... tích quá trình ngẫu nhiên của kết quả sẽ thu được các đặc trưng thống kê của chuyển vị và nội lực 11 Chương 2 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH BIỂN DẠNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG SÓNG NGẪU NHIÊN 2.1 Sóng ngẫu nhiên Theo lý thuyết sóng ngẫu nhiên: một mặt sóng phẳng ngẫu nhiên có thể phân tích thành tổng các sóng điều hòa với góc lệch pha ngẫu nhiên Phương trình đường mặt sóng ngẫu nhiên xác định theo công thức: N η... Véctơ tải trọng nút Nếu véc tơ tải trọng nút là đại lượng ngẫu nhiên khi đó phương trình trên là phương trình dao động ngẫu nhiên 1.3 Mục tiêu của đề tài Nội dung đề tài trình bày phương pháp giải phương trình trên bằng phương pháp chồng mode, với mặt sóng ngẫu nhiên được tạo ra ứng với phổ cho trước sẽ xác định được chuyển chuyển vị và nội lực của kết cấu theo thời gian thực, sau khi phân tích quá trình. .. tải trọng sóng ngẫu nhiên Công trình biển dạng khung chính là khung không gian, ta cần xác định ma trận khối lượng, ma trận độ cứng và véc tơ tải trọng nút chịu tải trọng sóng ngẫu nhiên 2.4.1 Ma trận khối lượng phần tử khung không gian Ma trận khối lượng được xác định theo công thức: M e N T N dv (2-22) V Được gọi là ma trận tương thích của phần tử trong bài toán động lực học, trong một... trị của ; có thể được xác định theo công thức: đối với đối với đối với Trong đó tính bằng giây và tính bằng mét 2.2 Dao động một bậc tự do Để giải bài toàn dao động ngẫu nhiên trước hết xét bài toán dao động một bậc tự do chịu tải trọng bất kỳ (ngẫu nhiên) 2.2.1 Dao động cưỡng bức có cản chịu tải trọng bất kỳ Trong thực tế lực cưỡng bức có thể không có chu kỳ mà có dạng bất kỳ,đây là trường hợp lực tác... dụng công thức: X H -1 X H T M Suy ra: C M X H CH X H T M (2-19) Hoặc tìm các hệ số a, b từ hai số n1 và n2 đã biết: 24 2p1 p 2 a 2n1 a bp 2p1 a bp p1 p 2 suy ra: hay 2n2 a bp 22 2p 2 a bp 22 b 2 p1 p 2 2 1 2 1 (2-20) Ta có: C aM bK (2-21) 2.4 Tính toán công trình biển dạng khung chịu tải trọng sóng ngẫu nhiên Công. .. ki : số sóng; i : góc lệch pha ngẫu nhiên Để xác định được hàm (x, t ) (đường mặt sóng ngẫu nhiên) cần xác dịnh các đại lượng ai , ki và i Nếu mặt sóng ngẫu nhiên tại khu vực khảo sát thỏa mãn một phổ nào đó khi đó ta có: ai 2S (i ) , k 2 , i góc lệch pha ngẫu nhiên Trong đó: S ( ) : hàm phổ tần số, hoàn toàn xác định; : bước sóng Các đại lượng động học của sóng ngẫu nhiên là... tác dụng lên các phần tử dạng thanh của công trình theo công thức Morison Các phổ thường dùng để tính toán công trình biển có thể sử dụng hai loại phổ sau: 2.1.1 Phổ Pierson-Moskowitz (PM) Được xác định bởi công thức: Trong đó: là tần số đỉnh phổ 2.1.2 Phổ Jonswap được xác định tương tự như phổ Pierson-Moskowitz trong trạng thái biển ngắn hạn, được xác định bởi: Trong đó: là công thức của phổ Pierson-Moskwitz;... trên ta thấy phần tử khung không gian là tổng hợp của các trạng thái làm việc sau: - Biến dạng dọc trục; - Biến dạng xoắn; - Trạng thái khung trong mặt phẳng xy; - Trạng thái khung trong mặt phẳng xz Có thể viết như sau: PT khung không gian = PT dọc trục + PT khung xy + PT khung xz+ PT xoắn 2.4.8 Ma trận độ cứng của phần tử khung không gian Phần tử khung không gian là phần tử chịu tác dụng cả 4 trạng... động nhiều bậc tự do Để giải bài toán dao động ngẫu nhiên tổng quát (nhiều bậc tự do) có thể sử dụng phương pháp chồng mode khi đó phương trình dao động n bậc tự do sẽ được biến đổi thành n phương trình dao động một bậc tự do, lời giải có thể áp dụng theo nội dung đã được nêu trên 2.3.1 Phương trình dao động nhiều bậc tự do Phương trình dao động của hệ nhiều bậc tự do có dạng M x C x K... cuối Tải trọng phân bố vuông góc với trục phần tử được xác định theo công thức morison: 1 q nx C M Aanx 2 C D D v n v nx 1 q ny C M Aany C D D v n v ny 2 1 q nz C M Aanz C D D v n v nz 2 (2-36) Tải trọng phân bố dọc trục phần tử được xác định theo công thức: 32 1 qtx 2 C Dt D vt vtx 1 qty C Dt D vt vty 2 1 qtz C Dt D vt vtz 2 (2-37) Véc tơ tải trọng