Đang tải... (xem toàn văn)
Xác định độ tin cậy về chuyển vị tại đỉnh cột
BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ Mục Lục A.SỐ LIỆU ĐỀ BÀI Sơ đồ:3-H 1.Sơ đồ Cho cột thép ống đặt biển chịu tác dộng tải trọng sóng hình vẽ sau: M a 1-1 d H b b D 2.Số liệu công trình Mã số d(m) 14.5 3.Số liệu tải trọng,số liệu sóng Mã số Hs(m) H 9.5 a(m) D(m) 1.15 To(s) 9.8 M(T) 54 b(m) 0.2 -Page of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ 4.Thông số công trình • • • Trọng lượng riêng thép : γ Trọng lượng riêng nước biển : γ Moduyn đàn hồi thép t = 78.5 nb : E (kN/m ) = 10.25 t (kN/m ) = 2.1x10 (kN/m ) Notes: i ii iii Bỏ qua khối lượng nước kèm; Bỏ qua cản nhớt; Thuyết minh thể giấy A4 5.Yêu cầu Xác định độ tin cậy chuyển vị đỉnh cột biết chuyển vị cho phép: [∆]= 200 H=0.005H B.PHƯƠNG PHÁP TÍNH Trình tự thực hiện: Chia cột làm phần tử nhau; Xác định ma trận M,K hệ; Xác định tần số dao động riêng,các dạng dao động ; Xác định ma trận M,K; Xác định ω ,ω ,các tần số ứng với giá trị 0(zero)của phổ; Trong khoảng ω ,ω ,chia làm 20 khoảng nhau,xác định tần số điểm chia phổ sóng tương ứng; 10 Ứng với tần số sóng điểm chia,xác định lực ngang F ,F ,F ; Xác định giá trị hàm truyền H(i ω) điểm chia; Xác đinh phương sai chuyển vị dao động thứ I; Xác định độ tin cậy chuyển vị đỉnh cột; -Page of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ 1.Chia cột làm phần tử Sơ đồ tính: M a 1-1 H b b d D Ta chia đoạn trụ cột chịu tải sóng thành đoạn nhỏ nhau,trên đoạn ta coi tải trọng sóng phân bố Ta xác định tải trọng phân bố theo công thức Morison với điểm cần xét trung điểm đoạn Đối với toán này,ta chia trụ cột làm đoạn H/3 m1 a m2 1 d m3 q2 q1 H o A H/3 C B H/3 F a -Quy đổi khối lượng,tải trọng nút: -Page of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ Việc quy đổi tải trọng khối lượng nút dựa phương pháp phần tử hữu hạn.Coi vật thể liên tục tập hợp nhiều phần tử nhỏ hơn,có số lượng kích thước hữu hạn.Giả thiết phần tử liên kết với nút.Khi tải trọng(trong ngoài)cùng với khối lượng(bản thân ống,nước ống,nước kèm, )sẽ quy đổi nút Đối với mội phần tử riêng biệt,tải trọng nút xác định dựa phân bố tải trọng theo chiều dài phần tử đoạn phần tử đó.Tương tự khối lượng theo chiều dài phần tử (khối lượng thân) theo đoạn phần tử đó(khối lượng nước kèm,nước ống ) phần tử nửa chìm.Cuối tải trọng nút khối lượng nút tính tổng lực nút khối lượng nút phần tử quy tụ nút xét *Quy đổi khối lượng nút Xét hệ bậc tự do,khối lượng tập trung đoạn (như hình vẽ).Bỏ qua khối lượng nước kèm,độ cản nhớt Khối lượng thân quy đổi đoạn tương ứng q1,q2 Ta có: q1= m thep =>q1 = + m nc D D − 2b 2 ÷ − ÷ γ th = 78.5* π+ D −2b ÷ γ ncbπ 1.15 1.15−0.2 ÷ − ÷ *π+ 1.15− 2*0.2 ÷ * π *10.25 =51.39(kN) m thep γ th tr q2= = *V = D D − 2b 2 ÷ − ÷ γ th =78.5* π 1.15 2 1.15−0.2 2 ÷ − ÷ *π= 46.86(kN) -Page of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ 2.Xác định ma trận M,K a)Xác định ma trận khối lượng M A Vẽ biểu đồ momen xác định phản lực V (m3) ,V M1=1 H/3 B (m2): M2=1 a H/3 M1=1 (M1) 35/6 17/6 35/6 M2=1 (M2) 35/6 35/6 17/6 O O A 218.59 35/6 B 218.59 35/6 51.57 17/6 238.5 52.29 C Vc (Mp) -Page of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ 176 170.2 208.53 (Mp) 218.59 A 218.59 B 221.4 150.88 119.7 C (Q) A B 180.1 148.9 120.6 C Các phép tính thực hiện: Tính V C =? ∑B = C : V *35/6-529.74*35/6-46.86*3*13/3-51.39*17/6*17/12=0 C V =669.53(kN) σ11 =( M 1)( M 1)=1/EI(1/2*1*35/6)2/3*1+1/EI(1/2*1*35/6)2/3*1=35/9EI σ12 σ 21 M M = =( 1)( 2)=1/EI(1/2*1*35/6)1/3*1=35/36EI σ22 ∆1P =( =( M M 2)( M 2)=1/EI(1/2*1*35/6)2/3*1*2=35/9EI P 1)(M )=1/EI(2/3*35/6*218.59)1/2*1*2=850.07/EI -Page of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY ∆ 2P M KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ P = ( 2)(M ) =1/EI(2/3*35/6*218.59*1/2*1)+1/EI(2/3*17/6*218.59*0.696)+1/EI(2/3*3*218.59 *0.321 =833.06/EI Phương trình tắc: σ11X1 + σ12X2 + ∆1P = σ 21X1 + σ22X2 + ∆ 2P = Thay giá trị vào biểu thức ta được: X1 = −176 X2 = −170.2 P Vẽ biểu đồ Momen (M ) từ ta xác định phản lực gối A B.Phản lực ta coi m2 m3 cần tìm m1 = 650.34(kN) m2 = 370.3(kN) m3 = 330.88(kN) Suy ta có ma trận khối lượng M: M= 0 66293.578 37716.616 0 33679.918 (kg) b)Xác định ma trận (K) độ cứng kết cấu Giả sử đặt lực P=1(kN) đặt nút cột (Hình…).Cột làm việc dầm conxon ,sử dụng lý thuyết kết cấu ta tính chuyển vị nút Ta có: -Page of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY σ11 (M1) * (M1) = KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ P=1kN =1/EI(1/2*17.5*17.5)*2/3*17.5 = 1786.46 = 9.78 × 10−5 (m) EI P=1kN P=1kN σ12 σ 21 (M1) * (M2) = = =1/EI(1/2*35/3*35/3)245/18 = σ22 =( = 926.31 = 5.07 × 10−5 (m) EI (M2) * (M2) (M1) (M2) =1/EI(1/2*35/3*35/3)2/3*35/3 529.32 = 2.9 ×10 −5 (m) EI σ13 σ31 (M1) * (M3) = = =1/EI(1/2*35/6*35/6)140/9 = 264.66 = 1.45 ×10 −5 (m) EI σ23 σ32 (M2) * (M3) = = =1/EI(1/2*35/6*35/6)175/18 = 165.41 = 9.05 × 10−6 (m) EI σ33 (M3) * (M3) = =1/EI(1/2*35/6*35/6)2/3*35/6 = 66.17 = 3.62 × 10−6 (m) EI -Page of 26 (M3) BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ Trong đó: t E =2.1x10 (kN/m ) 4 b 0.2 0.05* D * 1 − ÷ ÷ 0.05*1.15 * 1 − 1.15 ÷ ÷ D I= = t Thay E I vào chuyển vị mềm D: D= σ11 σ12 σ13 σ 21 σ 22 σ 23 σ31 σ32 σ33 = σ =0.087 (m ) viết dạng ma trận,ta ma trận độ 9.78E − 5.07E − 1.45E − 5.07E − 2.9E − 9.05E − 1.45E − 9.05E − 3.62E − (m) Ma trận K xác định biểu thức: −1 K=D −1 (D ma trận nghịch đảo ma trận độ mềm D) Sử dụng phần mềm Matlab ta tính ma trận nghịch đảo D Lệnh Matlab: K=D^-1 Ta ma trận K: K= 0.1435 −0.3254 0.2384 −0.3254 0.8944 −0.9326 × 106 0.2384 −0.9326 1.6527 (1/m) 3.Xác định tần số dao động riêng dao động Ta biết ma trận M ma trận K,từ dễ dàng tìm trị riêng(TR) véc tơ riêng (VR) K M chương trình Matlab,với lệnh: [phi,lamda]=eig(K,M) -Page of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ Ta kết quả: Ma trận dao động riêng: Φ= 1.0000 −0.1533 0.7434 0.1018 1.0000 −0.3575 0.5998 0.5266 1.0000 Ma trận trị riêng : λ= 0 0.1322 (rad / s ) 8.4152 0 66.4019 Xác định tần số dao động riêng: ω= λ Lệnh Matlab: Omega=sqrt(lamda) Ta ma trận tần số riêng kết cấu: ω= 0 0.3636 2.9009 0 8.1487 (rad/s) Vẽ dao động riêng: -Page 10 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ 5.Xác định giá trị 𝛡1,𝛡2 Ta có phổ song theo Pieron-Moskowiz: S ηη = A B exp − ÷ ω ω ( m2 s ) Với: A=4 B= HS2 π3 T0 16π3 T04 = =4 π3 16π3 9.84 * 9.52 9.84 =1.2135 ( =0.0538 ( s −4 m2 s4 ) ) Vậy ta có phổ song có dạng sau: S ηη = 1.2135 0.0538 m exp − ÷ ϖ5 ϖ4 s ( ) Vẽ đồ thị phổ sóng Pierson-Moskowitz: Ta sử dụng Matlab để vẽ,lệnh là: W=0.1:0.2:4; y=1.2135*exp(-0.0538./w.^4)./w.^5; plot(w,y) gird on Đồ thị phổ sóng Pierson-Moskowitz: -Page 12 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ ω1 6.Trong khoảng ,chia làm 20 khoảng nhau,xác định tần số điểm chia phổ sóng tương ứng Từ đồ thị ta suy giá trị ω1 ω2 ω1 ω2 ứng với giá trị S ηη ω ( )=0 là: =0.25 =3.5 Khoảng cách điểm chia: 3.5 − 0.25 20 ω ∆ = =0.1625 (rad/s) -Page 13 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ Giá trị tần số ứng với 21 điểm chia : ω =( 0.25 0.4125 0.575 0.7375 0.9 1.0625 1.225 1.3875 1.55 1.7125 1.875 2.0375 2.2 2.3625 2.525 2.85 3.0125 3.175 3.3375 3.5 ) (rad/s) 1.893 0.859 0.43 0.023 0.016 2.6875 Giá trị phổ sóng S tương ứng với S=( 0.0013 ω : 15.846 11.8 4.637 0.233 0.134 0.082 0.052 0.012 0.0086 0.006 0.0049 0.0038 0.034 0.0029 0.0023 ) 7.Ứng với số sóng điểm chia,xác định lực ngang F ,F ,F Sơ đồ kết cấu công trình: H/3 q3 H/3 q2 z q1 H/3 o x Xác định tải trọng sóng theo Morison F(t)= C D π δVx ~ x V + CI a x (kN) -Page 14 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ Trong đó: - ρ D d C = 0.5 C D ρ Với = 1044.85 (kg/ d C = 0.65 ÷ m3 ) d 1.05 (theo tiêu chuẩn API ) ,ở ta lấy C = Thay vào ta tính : CD = 0.5 × 1044.85 × × 1.15 = 600.78875 ~ - CI ρ I = C A Với A = D2 π =3.14 1.152 =1.039(m ) I C =2 (với tiết diện tròn) Thay vào ta : ~ CI = 1044.85 × × 1.039 = 2171.198 Để tính tải trọng sóng ta xác định thông số sau: a/Xác định số sóng k Ta có : ω2 = gk tanh(kd) => ω2 k= g tanh(kd) Sử dụng phần mềm Matlab giải phương trình tìm giá trị k ứng với 21 điểm tần số ωi Lệnh Matlab tính K với ω1 =0.25: -Page 15 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ k=solve(‘0.25^2=9.81*k*tanh(k*14.5)’) Tính tương tự cho 20 giá trị lại ta thu kết sau: ω =( 0.25 0.4125 0.575 0.7375 0.9 1.0625 1.225 1.3875 1.55 1.7125 1.875 2.0375 2.2 2.3625 2.525 2.6875 2.85 3.0125 3.175 3.3375 3.5 ) k = 0.0213 0.0361 0.0525 0.0714 0.0941 0.1219 0.1563 0.1975 0.2453 0.299 0.3584 0.4232 0.4934 0.569 0.6499 0.7363 0.828 0.9251 1.0276 1.1355 1.2487 ) b/ Xác định vận tốc gia tốc sóng nút Ta có: ω x V = ch(kz) (m / s) Sh(kd) (iω) x a = ch(kz) (m / s 2) Sh(kd) x x Sử dụng phần mềm Matlab để tính V a trên,lệnh Matlab: Vx=w.*cosh(k.*z)./sinh(k.*d) ax=i.*w.^2.*cosh(k.*z)./sinh(k.*d) +) Tại z=35/6 (m) ta có vận tốc gia tốc tương ứng là: V1= (0.8029 0.7699 0.7195 0.6521 0.5681 0.4723 0.3711 0.2764 0.1957 0.1322 0.0852 0.0524 0.0307 0.0171 0.0090 0.0046 0.0022 0.0010 0.0004 0.0002 0.0004 ) m/s a1=( + 0.2007i + 0.5018i + 0.3176i + 0.4546i + 0.4137i + 0.3836i + 0.4810i + 0.3033i + 0.5113i + 0.2265i -Page 16 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ + 0.1598i + 0.1068i + 0.0675i + 0.0403i + 0.0228i + 0.0122i + 0.0062i + 0.0030i + 0.0014i + 0.0006i + 0.0088i ) m/ s2 +)Tại z=35/3 (m) ta có vận tốc gia tốc tương ứng là: V2=( 0.8215 0.8210 0.8200 0.8197 0.8196 0.8199 0.8160 0.8034 0.7767 0.7348 0.6794 0.6143 0.5436 0.4005 0.3337 a2=( + 0.2054i 0.2729 0.2191 0.1727 + 0.3386i 0.4712 0.1337 0.6105 ) m/s + 0.4715i + 0.6045i + 0.7376i + 0.8711i + 0.9996i + 1.1147i + 1.2039i + 1.2584i + 1.2738i + 1.2516i + 1.1960i + 1.1132i + 1.0112i + 0.8968i + 0.7777i + 0.6600i + 0.5483i + 0.4463i +12.8207i ) m/ s2 +)Tại z=29/2 (m) ta có vận tốc gia tốc tương ứng là: V3=( 0.8350 0.8587 0.8959 1.3966 1.5525 1.7131 0.9504 1.0257 1.1263 1.2516 1.8751 2.0375 2.2000 2.5250 2.6875 2.8500 3.0125 3.1750 2.3625 3.3375 21.0000 ) m/s a3=( + 0.0021i + 0.0035i + 0.0052i + 0.0070i + 0.0092i + 0.0120i + 0.0153i + 0.0194i + 0.0241i + 0.0293i + 0.0352i + 0.0415i + 0.0484i + 0.0558i + 0.0638i + 0.0722i + 0.0812i + 0.0908i + 0.1008i + 0.1114i + 4.4100i ) * (1.0e+02) m/ s2 -Page 17 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ c/Xác định độ lệch chuẩn phổ vận tốc δVx Ta có : ϖ2 ∞ δVx ∫ SVx Vx (ω)dω = = ∫ SVx Vx ( ω) dω ≈ ϖ1 ϖ1 − ϖ S0 SN + S1 + + SN −1 + ÷ N 2 S Vx Vx ( ω) = ch(kz) ω Sh(kd) Sηη ( ω) Ta tìm hàm mật độ phổ vận tốc S Vx Vx ( ω) Sử dụng phần mềm Matlab ta xác định hàm mật độ phổ vận tốc: Svx=Vx.^2.*S T1=Svx(1)/2 T2=Svx(21)/2 T=T1+T2 for i=2:20 T=T+Svx(i) end Từ ta tính độ lệch chuẩn phổ vận tốc δVx Matlab,lệnh là: D1=0.1625*T xicmavx=sqrt(T) (xicmavx ký hiệu độ lệch chuẩn phổ vận tốc δVx ) Ta kết sau: -Page 18 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY δVx KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ =(1.7273 1.9827 2.2607 ) d)Xác định tải trọng sóng q: Sử dụng phần mềm Matlab tính tải trọng sóng q,lệnh là: q1=CD*sqrt(8/pi).*xicmav1.*V1+C1.*a1 q2=CD*sqrt(8/pi).*xicmav2.*V2+C1.*a2 q3=CD*sqrt(8/pi).*xicmav3.*V3+C1.*a3 Ta giá trị q là: q1=( 1.3296 + 0.4358i 1.2750 + 0.6896i 1.1915 + 0.8983i 1.0799 + 1.0442i 0.9407 + 1.1101i 0.7821 + 1.0895i 0.6146 + 0.9871i 0.4578 + 0.8328i 0.3240 + 0.6585i 0.2190 + 0.4917i 0.1412 + 0.3470i 0.0868 + 0.2318i 0.0508 + 0.1465i 0.0283 + 0.0876i 0.0150 + 0.0496i 0.0075 + 0.0266i 0.0036 + 0.0135i 0.0016 + 0.0065i 0.0007 + 0.0030i 0.0003 + 0.0013i 0.0007 + 0.0191i ) *(1.0e+03 ) (N/m) q2=( 0.1561 + 0.0446i 0.1561 + 0.0735i 0.1559 + 0.1024i 0.1558 + 0.1312i 0.1558 + 0.1602i 0.1558 + 0.1891i 0.1551 + 0.2170i 0.1527 + 0.2420i 0.1476 + 0.2614i 0.1397 + 0.2732i 0.1291 + 0.2766i 0.1168 + 0.2718i 0.1033 + 0.2597i 0.0896 + 0.2417i 0.0761 + 0.2195i 0.0634 + 0.1947i 0.0519 + 0.1689i 0.0416 + 0.1433i 0.0328 + 0.1190i 0.0254 + 0.0969i 0.1160 + 2.7836i )*( 1.0e+04) ( N/m) q3=( 0.0181 + 0.0045i 0.0186 + 0.0077i 0.0194 + 0.0112i 0.0206 + 0.0152i 0.0222 + 0.0200i 0.0244 + 0.0260i 0.0271 + 0.0333i 0.0303 + 0.0421i 0.0336 + 0.0522i 0.0371 + 0.0637i 0.0406 + 0.0763i 0.0442 + 0.0901i -Page 19 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ 0.0477 + 0.1051i 0.0512 + 0.1212i 0.0547 + 0.1384i 0.0582 + 0.1568i 0.0618 + 0.1764i 0.0653 + 0.1970i 0.0688 + 0.2189i 0.0723 + 0.2418i 0.4551 + 9.5750i ) *(1.0e+05) (N/m) e/Xác định tải trọng ngang F: Sơ đồ quy lực tải tập trung: F3 6H/35 q3 17H/105 F2 q2 H/3 F1 q1 z H/3 o x Ta quy đổi lực phân bố q tải trọng tập trung nút ta giá trị F1,F2,F3 (như hình vẽ): F1=1/2*H/3*(q1+q2)=35/12*(q1+q2) F2=901*q3*H/7350+1/2*H/3*q2 F3=289/7350*H*q3 Sử dụng phần mềm Matlab ta tính giá trị tải trọng tập trung,lệnh là: -Page 20 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ F1=35/12*(q1+q2) F2=901/1260*q3+35/12*q2 F3=289/1260*q3 Ta kết quả: F1=( 0.8432 + 0.2572i 0.8270 + 0.4156i 0.8021 + 0.5606i 0.7694 + 0.6874i 0.7288 + 0.7909i 0.6827 + 0.8694i 0.6317 + 0.9209i 0.5789 + 0.9488i 0.5251 + 0.9545i 0.4713 + 0.9403i 0.4178 + 0.9079i 0.3659 + 0.8602i 0.3162 + 0.8001i 0.2695 + 0.7305i 0.2264 + 0.6548i 0.1872 + 0.5756i 0.1523 + 0.4965i 0.1219 + 0.4198i 0.0960 + 0.3481i 0.0742 + 0.2830i 0.3387 + 8.1245i)*( 1.0e+04) N F2=( 0.0585 + 0.0162i 0.0588 + 0.0269i 0.0593 + 0.0379i 0.0602 + 0.0492i 0.0613 + 0.0610i 0.0629 + 0.0737i 0.0646 + 0.0871i 0.0662 + 0.1007i 0.0671 + 0.1136i 0.0673 + 0.1252i 0.0667 + 0.1353i 0.0656 + 0.1437i 0.0642 + 0.1509i 0.0627 + 0.1572i 0.0613 + 0.1630i 0.0602 + 0.1689i 0.0593 + 0.1754i 0.0588 + 0.1827i 0.0588 + 0.1912i 0.0591 + 0.2012i 0.3593 + 7.6588i) *(1.0e+05) N F3=( 0.0042 + 0.0010i 0.0043 + 0.0018i 0.0045 + 0.0026i 0.0047 + 0.0035i 0.0051 + 0.0046i 0.0056 + 0.0060i 0.0062 + 0.0076i 0.0069 + 0.0096i 0.0077 + 0.0120i 0.0085 + 0.0146i 0.0093 + 0.0175i 0.0101 + 0.0207i 0.0109 + 0.0241i 0.0117 + 0.0278i 0.0126 + 0.0318i 0.0134 + 0.0360i 0.0142 + 0.0404i 0.0150 + 0.0452i 0.0158 + 0.0502i 0.0166 + 0.0555i 0.1044 + 2.1962i) *( 1.0e+05) N -Page 21 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ ω 8.Xác định giá trị hàm truyền H(i ) điểm chia Hi (ω) = mii ωj ωi × mii (1 − ωj ωi )2 ( j = 1,21 ) ( i :1,3 ) : số hạng hàng thứ I,cột thứ j ma trận khối lượng M : tần số riêng kết cấu : tần số riêng tải trọng Sử dụng phần mềm Matlab để tính giá trị hàm truyền, lệnh là: H1=1./(33728.848^2).*1./(1-w./omega(1,1)).^2 H2=1./(37747.197^2).*1./(1-w./omega(2,2)).^2 H3=1./(66293.578^2).*1./(1-w./omega(3.3)).^2 Ta kết quả: H1=(0.0901 0.4860 0.0260 0.0083 0.0040 0.0024 0.0016 0.0011 0.0003 0.0002 0.0002 0.0008 0.0006 0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0000)* (1.0e-07) H2=(0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0003 0.0004 0.0006 0.2280 0.0474 0.0079 0.0031 H3=( 0.2422 0.2525 0.0002 0.0002 0.0003 0.0008 0.0012 0.0020 0.0000)*( 1.0e-05) 0.2634 0.2751 0.2876 0.3470 0.3647 0.3839 0.4046 0.0042 0.0130 0.4270 0.3009 0.3152 0.4513 0.4777 0.3305 0.5066 0.5381 0.5727 0.6108 0.6527 0.0915)*( 1.0e-09) 9.Xác định phương sai chuyển vị dạng dao động thứ I,II,III -Page 22 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ F1 r QS = F.η(T) = F2 ÷ ÷.η(T) F3 ÷ Lực sóng theo hệ tọa độ suy rộng là: * Q η(T) Chuyển vị X K(t) F1 r T = φ F.η(T) = φ F2 ÷ ÷.η(T) F3 ÷ T với k bậc tự thứ k công trình công thức sau: X K(t) φki × Qi* =∑ H i(w).η(t) i =1 wi2 i dạng dao động thứ i (ở ta có dạng) Trong sóng QTNN dừng , có kỳ vọng toán 0;thì độ lệch chuẩn chuyển vị kết cấu tính theo công thức: δ xk φki +∞ * = ∑ ∫ (Pi ) Sηη(W) H i(W) 2dw W π −∞ H(iw) hàm truyền dạng dao động thứ I tải trọng sóng tần số omega tác dụng Vì phổ phía nên ta có −∞ < w< + ∞ P*i giá trị tải trọng sóng nhân liên hợp biên độ r(w) = (Pi* ) Sηη(w) H 2i(w) Ta có : -Page 23 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ ∞ w2 w1 I = ∫ (P*i ) Sηη(w) H i(w)dw = ∫ (P*i ) 2.Sηη(w) Hi(w)dw = w2 − w1 r0 r ( + r1 + + rN−1 + N ) 21 2 Ta đặt P2=(Pi*)^2=Q*(iw).Q*(-iw) ,dung phần mềm Matlab ta tính P2,lệnh là: F=[F1;F2;F3] % Q*=QQ QQ=phit*F P2=double(QQ.*conj(QQ)) Tại dạng dao động riêng thứ nhất,ta tính tích phân I,sử dụng phần mềm Matlab để tính,lệnh là: H12=H11.*conj(H11) r1=P2(1,:).*S.*H12 I1=r1(1)/2 for j=2:20 I1=I1+r1(j) end I1=(I1+r1(21)/2)*(3.5-0.25)/21 Tương tự với dao động riêng lại ta tính giá trị I tương ứng I1=5.6633E-7 I2=1.0708E-7 I3=4.2961E-11 Vậy ta xác định phương sai là: σ xk φ2 k1 φ2 k φ2 k3 = Ι1 + Ι + Ι w (1,1) π w (2,2) π w (3,3) π Sử dụng phần mềm Matlab để tính,lệnh là: Xicma2xk=(phi(1,1))^2*I1/(omega(1,1)^4*pi)+(phi(1,2))^2*I2/ (omega(2,2)^4*pi)+(phi(1,3))^2*I3/(omega(3,3)^4*pi) -Page 24 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ Xicma2xk=1.0314E-5 Xicmaxk=sqrt(xicma2xk) Xicmaxk= 0.0032 10/Xác định độ tin cậy chuyển vị đỉnh cột Chỉ số độ tin cậy β= β : m ∆ − m xk σ ∆ + σ2 xk Trong m∆ m xk σ xk σ∆ : giá trị trung bình chuyển vị cho phép đỉnh cột : giá trị trung bình chuyển vị đỉnh cột : phương sai chuyển vị đỉnh cột : phương sai chuyển vị cho phép Sóng trình “ngẫu nhiên dừng,chuẩn,trung bình 0” có tính chất egodic hệ kết cấu xét hệ tuyến tính nên ta có: m xk = Do chuyển vị cho phép ∆= [ ∆] tiền định nên H H 17.5 => m ∆ = = = 0.0875(m) 200 200 200 σ∆ = -Page 25 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ β= Thay số ta tính số độ tin cậy 0.0875 − = 27.344 0.0032 Vậy độ tin cậy công trình: P = Φ (β) = Φ (27.344) = P = 100% 6.1523 0.912 3.33208 0.781 1 (Mode 1) 0.537 1.45479 (Mode 2) (Mode 3) “the end” -Page 26 of 26 [...]... THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ Xicma2xk=1.0314E-5 Xicmaxk=sqrt(xicma2xk) Xicmaxk= 0.0032 10 /Xác định độ tin cậy chuyển vị đỉnh cột Chỉ số độ tin cậy β= β : m ∆ − m xk σ 2 ∆ + σ2 xk Trong đó m∆ m xk σ xk 2 σ∆ 2 : là giá trị trung bình của chuyển vị cho phép tại đỉnh cột : là giá trị trung bình chuyển vị tại đỉnh cột : là phương sai của chuyển vị tại đỉnh cột : là phương sai của chuyển. .. 0.5381 0.5727 0.6108 0.6527 0.0915)*( 1.0e-09) 9 .Xác định phương sai chuyển vị tại dạng dao động thứ I,II,III -Page 22 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ F1 r QS = F.η(T) = F2 ÷ ÷.η(T) F3 ÷ Lực sóng theo hệ tọa độ suy rộng là: * Q η(T) Chuyển vị X K(t) F1 r T = φ F.η(T) = φ F2 ÷ ÷.η(T)...BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ 1.0000 0.1533 0.7434 1.0000 0.5998 0.3575 0.5266 1.0000 0.1018 Modal I Modal II Modal III 4 .Xác định các ma trận độ cứng K1,ma trận khối lượng M1 a)Tìm ma trận độ cứng K1 ở hệ tọa độ suy rộng Ma trận K1 được xác định theo công thức: T K1=Φ *K*Φ Sử dụng Matlab tính K1 ta được: K1= ... -Page 17 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ c /Xác định độ lệch chuẩn phổ vận tốc δVx Ta có : ϖ2 ∞ δVx ∫ SVx Vx (ω)dω 0 = = ∫ SVx Vx ( ω) dω ≈ ϖ1 ϖ1 − ϖ 2 S0 SN + S1 + + SN −1 + ÷ N 2 2 2 S Vx Vx ( ω) = ch(kz) ω Sh(kd) Sηη ( ω) Ta đi tìm hàm mật độ phổ vận tốc S Vx Vx ( ω) Sử dụng phần mềm Matlab ta xác định được hàm mật độ phổ vận tốc: Svx=Vx.^2.*S... 0.0049 0.0038 0.034 0.0029 0.0023 ) 1 2 7.Ứng với các tấn số sóng tại các điểm chia ,xác định lực ngang F ,F ,F Sơ đồ kết cấu công trình: 3 H/3 q3 H/3 q2 z q1 H/3 o x Xác định tải trọng sóng theo Morison F(t)= C D 8 π δVx ~ x V + CI a x (kN) -Page 14 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ Trong đó: - ρ D d C... LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ 0.0477 + 0.1051i 0.0512 + 0.1212i 0.0547 + 0.1384i 0.0582 + 0.1568i 0.0618 + 0.1764i 0.0653 + 0.1970i 0.0688 + 0.2189i 0.0723 + 0.2418i 0.4551 + 9.5750i ) *(1.0e+05) (N/m) e /Xác định tải trọng ngang F: Sơ đồ quy về lực tải tập trung: F3 6H/35 q3 17H/105 F2 q2 H/3 F1 q1 z H/3 o x Ta quy đổi các lực phân bố q về tải trọng tập trung tại các nút... 1.0e+05) N -Page 21 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ ω 8 .Xác định giá trị hàm truyền H(i ) tại các điểm chia Hi (ω) = mii ωj ωi 1 × mii 2 (1 − 1 ωj ωi )2 ( j = 1,21 ) ( i :1,3 ) : là số hạng ở hàng thứ I ,cột thứ j của ma trận khối lượng M : là tần số riêng của kết cấu : là tần số riêng của tải trọng Sử dụng... T=T+Svx(i) end Từ đó ta tính được độ lệch chuẩn của phổ vận tốc δVx bằng Matlab,lệnh là: D1=0.1625*T xicmavx=sqrt(T) (xicmavx là ký hiệu độ lệch chuẩn của phổ vận tốc δVx ) Ta được kết quả như sau: -Page 18 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY δVx KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU KHÍ =(1.7273 1.9827 2.2607 ) d )Xác định tải trọng sóng q: Sử dụng... 2171.198 Để tính tải trọng sóng ta đi xác định lần lượt các thông số sau: a /Xác định số sóng k Ta có : ω2 = gk tanh(kd) => ω2 k= g tanh(kd) Sử dụng phần mềm Matlab giải phương trình trên tìm giá trị k ứng với 21 điểm tần số ωi Lệnh Matlab tính K với ω1 =0.25: -Page 15 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN-DẦU... là phương sai của chuyển vị cho phép Sóng là quá trình “ngẫu nhiên dừng,chuẩn,trung bình 0” và có tính chất egodic và hệ kết cấu đang xét là hệ tuyến tính nên ta có: m xk = 0 Do chuyển vị cho phép ∆= [ ∆] tiền định nên H H 17.5 => m ∆ = = = 0.0875(m) 200 200 200 σ∆ 2 = 0 -Page 25 of 26 BTL LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KHOA XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH