Xác định chiều dài ban đầu tối thiểu của dây neo 1 phía Lmin = Lo để đầu dưới vừa tiếp xúc với đáy biển và các đại lượng XAO , VAO.. Xét bài toán dây neo đơn 1 phía chịu tải trọng tĩnh
Trang 1
Nhóm
6
CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
Cho kết cấu bán chìm được neo giữ bởi 1 cặp dây neo đối xứng, chịu tải trọng ngang
với các số liệu ban đầu (Ho, d, và q) có giá trị như trong bảng dưới đây :
- Các giá trị : Hi = ai H0, với ai có các giá trị được cho như dưới đây :
ai=1; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4;0,3; 0,2; 0,1; 0,05
(để xây dựng đồ thị H(x) ở bên trái trục tung)
ai= 1; 1,1; 1,3; 1,5; 1,7; 1,9; 2,1; 2,3; 2,5;2,9; 3,1
(để xây dựng đồ thị H(x) ở bên phải trục tung)
Số liệu tính toán
Nhó
m
Ho
(kN)
d (m)
Đường kính xích (mm)
Loại xích
Hạng xích
q (kg/m) q (N/m)
Lực kéo đứt tối thiểu Tbr (kN)
Trong đó :
+ Ho(kN) = T0 - lực căng ban đầu (chưa chịu tải trọng) của dây neo tại đáy biển (trạng
thái biển tới hạn)
+ d (m) - độ sâu nước biển
+ q (N/m) - cường độ trọng lượng bản thân của dây neo trong nước biển
Trang 2
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN
1. Xác định chiều dài ban đầu tối thiểu của dây neo 1 phía Lmin = Lo ( để đầu dưới vừa tiếp xúc với đáy biển ) và các đại lượng XAO , VAO.
Xét bài toán dây neo đơn 1 phía chịu tải trọng tĩnh :
Hình 1 Sơ đồ bài toán tĩnh lực học đường dây neo đơn
Trong đó :
θB: góc xiên tại điểm B, θ
O =0
Ho = To = 600 (kN)
d = 70 (m)
q = 1520.55 (N/m)
Chiều dài ban đầu tối thiểu của dây neo 1 phía Lmin :
3 min
1520.55 70
o
Trang 3
Hoành độ và Lực theo phương đứng của điểm đầu dây A :
3
3
600 10 1520.55
1520.55 600 10
o
AO
o
×
min
1520.55 245.241 372901.27(N) 372.901(kN)
AO
2. Lập đường cong quan hệ H(x) với x < 0 của dây neo 1 phía (Kết cấu nổi di chuyển sang bên trái):
X-1 Ao A-1
Bo
x
Z
X B1
X A-1
X Ao
B1 To
VA
Hình 2 Trường hợp điểm A dịch chuyển sang trái.
Trong đó:
Tại vị trí ban đầu: 0
2 0
0B L L
Các số liệu ban đầu là: L =L0; d = zA 0 và q.
Khi A dịch đến A−1 thì L−1<L0và H−1<Ho
Trang 4
+ Xác định các giá trị H - i; (tương ứng với 10 giá trị của ai< 1, theo đầu bài); H-i = ai Ho
+ Tính 10 giá trị XA-i
+ Tính 10 giá trị L-i = Limin ứng với H-i
+ Tính 10 giá trị XB-i = L0 – Li
+ Xác định độ dịch chuyển của đầu trên của dây neo:
X-i = XA0 – (XA-i + XB-i )
Các thông số của dây neo khi dây neo dịch chuyển sang trái ( L-i < L0)
i
A i
i
−
−
−
2
i i
L q
d
−
1
i
−
−
=
i A A i B i
X− X X − X −
∆ = − − X B i− = −L L−i
0 1 600 231.70 245.24 0.00 0.00 0.00
-1 0.9 540 219.47 233.71 11.53 0.69 -0.69
-2 0.8 480 206.52 221.57 23.67 1.51 -1.51
-3 0.7 420 192.71 208.73 36.51 2.47 -2.47
-4 0.6 360 177.85 195.05 50.19 3.66 -3.66
-5 0.5 300 161.64 180.34 64.90 5.15 -5.15
-6 0.4 240 143.64 164.31 80.93 7.12 -7.12
-7 0.3 180 123.11 146.54 98.70 9.88 -9.88
-8 0.2 120 98.58 126.29 118.95 14.16 -14.16
-9 0.1 60 66.26 102.10 143.14 22.29 -22.29
-10 0.05 30 43.32 87.53 157.71 30.67 -30.67
Trang 5
+ Xác định độ dịch chuyển của đầu trên của dây neo khi dây trùng hoàn toàn
Khi điểm đầu dây A đạt tới vị trí trùng nhất A-n thì:
L-n = d = 70 (m)
XB-n = L0-d = 175.241 (m)
X-n = XA - (Lo -d) = 56.4548 (m)
Tọa độ : XA-n = -56.4548 (m)
+ Lập đường cong quan hệ H(x) với x < 0 của dây neo 1 phía :
Đường cong quan hệ H(x) cho trường hợp điểm A dịch chuyển sang trái:
3. Lập đường cong quan hệ H(x) với x > 0 của dây neo 1 phía (Kết cấu nổi di chuyển
sang bên phải)
X1 Xn
B B1
x
Z
Z A
Z1
x1
X A1 Hình 3 Trường hợp điểm A dịch chuyển sang phải.
Trong đó: - Chiều dài của dây neo L0=Lmin,
- Góc tiếp tuyến của dây neo với phương ngang tại điểm neo θB≠0,
Trang 6
- Lực căng ban đầu: Ho=To ,
- Chiều cao điểm A0 so với đáy biển: d = zA0 = const,
- Trọng lượng của dây neo nằm trong nước trên đơn vị chiều dài : q
Trang 7
a. Xác định các giá trị Hi và ZBi (i = 0÷10) bằng các chu trình lặp như sau :
+ Đặt các giá trị Hi (tương ứng với các giá trị của ai > 1, i = 0÷10, theo quy định ở đầu bài)
+ Giả định các giá trị ZBi,i = 0 ÷ 10 (khoảng 1% đến 10% của độ sâu nước d)
+ Sử dụng các giá trị ZBi để tính các chiều dài dây ảo (Bi-Ai) tương ứng Li
+ Sử dụng chiều dài dây ảo Li để tính Hitt của dây ảo (Bi-B0)
+ So sánh giá trị Hi (hoặc ZBi) với Hi (hoặc ZBi ) chọn ban đầu, nếu sai số
(Hi- Hitt)/Hi*100 < 0.1 %, thì chấp nhận được, tuy nhiên sai số này càng nhỏ thì càng tốt, sẽ cho kết quả đường cong không bị gãy khúc, nếu không thỏa mãn, phải lặp lại chu trình tính lấy giá trị mới của ZBi cho đến khi sai lệch giữa 2 chu trình kế nhau là không đáng kể
b. Tính 10 giá trị XBi (ứng với độ sâu nước “ảo”ZBi ), và 10 giá trị XAi(ứng với
độ sâu nước “ảo” ZAi= d +Zbi)
i
i
i
c. Xác định độ dịch chuyển của đầu trên của dây neo:
Xi = XAi – (XA0 + XBi )
+ Xác định độ dịch chuyển của đầu trên của dây neo khi dây căng hoàn toàn
Dây căng hoàn toàn xảy ra khi :
0
Xn =3.3428(m)
Trang 8
S Đường cong quan hệ H(x) cho trường hợp điểm A dịch chuyển sang phải :
4. Lập đường cong quan hệ H(x) của cặp dây neo :
Đường cong quan hệ H(x) của dây neo 1 được ghép từ đường cong quan hệ H(x) với x <
0 với đường cong quan hệ H(x) với x > 0 Đường cong quan hệ H(x) của dây neo 2 được lấy đối xứng qua trục H từ đường cong quan hệ H(x) của dây neo 1 (do 2 dây đối xứng với nhau)
Dây 1
-9 -22.29 60.00 1 0.5629 660.00
-8 -14.16 120.00 2 1.3337 780.00
-7 -9.88 180.00 3 1.8248 900.00
-6 -7.12 240.00 4 2.1564 1020.00
-5 -5.15 300.00 5 2.392 1140.00
-4 -3.66 360.00 6 2.564 1260.00
-3 -2.47 420.00 7 2.6876 1380.00
-2 -1.51 480.00 8 2.7935 1500.00
-1 -0.69 540.00 9 2.9363 1740.00
0 0.00 600.00 10 2.989 1860.00
Trang 9
Biểu
đồ đường cong quan
hệ H(x) của cặp dây neo :
5.
Tính hệ số an toàn về bền cho dây neo tại thời điểm nguy hiểm nhất (Hi max)
Để đơn giản hóa vấn đề tìm Hmax khi dây căng hoàn toàn ta lấy giá trị gần đúng trong
số các giá trị H đã tính ở trên
Ta có:
Himax = 1860 (kN)
Vi = 742.771(kN)
Lực căng trong dây neo lúc dây neo căng nhất :
Dây2 Thông số bên trái Thông số bên phải
-10 -2.989 1860.0 0 0 600.00
-9 -2.936 1740.0 1 0.69 540.00
-8 -2.794 1500.0 2 1.51 480.00
-7 -2.688 1380.0 3 2.47 420.00
-6 -2.564 1260.0 4 3.66 360.00
-5 -2.39 1140.0 5 5.15 300.00
-4 -2.156 1020.0 6 7.12 240.00
-3 -1.825 900.0 7 9.88 180.00
-2 -1.334 780.0 8 14.16 120.00
-1 -0.563 660.0 9 22.29 60.00
Trang 10
Hệ số an toàn về bền cho dây neo tại thời điểm nguy hiểm nhất :
ax
7208
3.6 2002.7
Br
m
T
SF
T
Vậy dây neo đảm bảo điều kiện bền
6. Lập đường cong quan hệ R(x):
R được xác định bằng : R(x) = H1(x) - H2(x)
Ta phải tìm được các giá trị trên 2 đường H1(x) và H2(x) cùng hoành độ
Khi dây 1 bị căng thì dây 2 bị chùng và ngược lại
* Ta xét khi dây 1 dịch chuyển sang phải thì lúc đó dây 2 dịch chuyển sang trái.
Trang 11
+ Với dây 2 dịch chuyển sang trái ta phải xác định các H2x tương ứng với các Xi đó (Sử dụng lặp để xác định H2i )
* Khi dây 1 dịch chuyển sang trái thì lúc đó dây 2 dịch chuyển sang phải (Lấy đối
xứng để vẽ đồ thị)
Phía
trái
Phiá phải
-10 -2.99 -1860.00 -395.10 1464.9
-9 -2.936 -1740 -395 1345 1 0.5629 660 550.6 109.4 -8 -2.794 -1500 -402.6 1097.4 2 1.3337 780 491.8 288.2 -7 -2.688 -1380 -408.2 971.8 3 1.8248 900 458.9 441.1 -6 -2.564 -1260 -415 845 4 2.1564 1020 438.4 581.6 -5 -2.392 -1140 -424.6 715.4 5 2.392 1140 424.6 715.4 -4 -2.156 -1020 -438.4 581.6 6 2.564 1260 415 845
-3 -1.825 -900 -458.9 441.1 7 2.6876 1380 408.2 971.8 -2 -1.334 -780 -491.8 288.2 8 2.7935 1500 402.6 1097.4 -1 -0.563 -660 -550.6 109.4 9 2.9363 1740 395 1345
0 0 -600 -600 0 10 2.989 1860 395.1 1464.9
Biểu đồ đường cong quan hệ R(x)
7. Nhận xét kết quả của các đồ thị
a) Đồ thị H(x) của cặp dây neo
+ Quan hệ giữa lực ngang Hi và chuyển vị của dây Xi là quan hệ phi tuyến
+ Khi dây 1 chùng thì dây 2 căng và ngược lại
+ Dây chùng thì Hi giảm, dây căng thì Hi tăng
b) Đồ thị lực môi trường R(x)
+ Từ đồ thị R(x) ta thấy lực môi trường tác dụng lên dây neo là đường cong phi tuyến
Trang 12
[ ]
R
e
T
=
+ Khi tính được lực căng T của dây ta có thể tính được hệ số hiệu quả của cặp dây neo theo biểu thức :
Trong đó:
e : là hệ số hiệu quả của cặp dây neo
R : là lực ngang do 2 đường dây neo tác dụng lên kết cấu nổi
Ta có :Rmax = 1464.90 (kN) => e = 0.7314
MỤC LỤC