LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNHLÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNHLÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNHLÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNHLÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNHLÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNHLÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNHLÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

BÀI TẬP LỚN MÔI TRƯỜNG BIỂN

Họ và tên: LÊ ĐỨc HỮU

3/Chọn hệ trục tọa độ, đánh số nút cho kết cấu chân đế

Chọn hệ trục tọa độ OXYZ là hệ trục tọa độ của kết cấu (OXY trùng với mặt phẳng đáy biển)Chọn hệ trục tọa độ oxyz là hệ trục tọa độ của sóng (ox trúng với hướng sóng, oxy trùng với MNL)

*Đổi hệ trục tọa độ

5/Tính chiều dài sóng theo lý thuyết sóng Airy

Công thức tính toán : L=gT^2*tanh(2*PI*d/L)/(2*PI)chọn L0 =g*T^2/(2*PI)*SQRT(th(4*d*PI^2/T^2/g)) = 173.42937Lặp tính chiều dài sóng L như sau:

Lặp tính chiều dài sóng L như sau :

Nhận xét :chiều dài sóng Stockes so với sóng Air có sự chênh lệch vì sóng stockes được dùng chính xác hơn khi sóng ở vùng nước sâu

7/Profil sóng theo lý thuyết sóng Stokes bậc 5

η(x,y,t)=F1/k*cos(θ)+F2/k*cos(2θ)+F3/k*cos(3θ)+F4/k*cos(4θ)+F5/k*cos(5θ)

θ = kx-ωt

SÓNG STOKES BẬC 5

t = T/4 t = T/2 t = 3T/4

η

8/Vẽ Profil sóng theo lý thuyết sóng Airy

nhận xét: - Lý thuyết sóng Stokes không kể đến hiện tượng xoáy nhưng đã kể đến ảnh hưởng của đáy (tính cho độ sâu hữu hạn)

- Sóng Stokes bậc cao và sóng Airy đều là sóng hình sin, mặt cắt sóng là đối xứng với mặt thẳng đứng đi qua đỉnh và bụng sóng -Lý thuyết sóng Stockes bậc cao phản ánh sát thực tế hơn so với sóng bậc 1 trong những trường hợp có kể đến ảnh hưởng của đáy biển

- Sóng Stokes bậc cao thích hợp khi xét đến ảnh hưởng của đáy biển, khi đó đỉnh sóng sẽ nhọn hơn và cao hơn, còn bụng sóng sẽ thoải hơn

10/Tính vận tốc, gia tốc chuyển động của phần tử nước

37 0.03566616

Do độ cao của công trình H=H1+H2+H3=48 (m) độ cao của tầng thứ 2 H2'=H1+H2=28 (m)

Chiều cao nước dâng lớn nhất: H’=d+ = 37+7.5= 44.5(m)

11/Tính tải trọng sóng tác dụng lên khối chân đế

11.1/Công thức Morison dạng chuẩn tắc

ρ:là khối lượng riêng nước biển ρ=1,025t/m3

1 d i 0,5 . d .

q  q  q  C  A a   C D v v

A:là diện tích mặt cắt bao của phần tử

D:là kích thước ngang lớn nhất của tiết diện hình trụ vuông góc với phương của sóng

Ci: hệ số lực quán tính

Cd:hệ số cản vận tốc

v,a: là vận tốc và gia tốc của phần tử nước tính tại điểm đang xét

* Đối với thanh xiên không gian ta có:

- Vận tốc , gia tốc theo phương pháp tuyến với trục thanh như sau :

- Các thành phần vận tốc và gia tốc pháp tuyến theo phương x,y,z theo công thức

Trong đó cx, cy , cz là các cosin chỉ phương của pháp tuyến , tính như sau :

- Theo công thức Morison ta có được các thành phần tải trọng lên thanh xiên

11.2/Tải trọng tác dụng lên khối chân đế tại thời điểm t=0 và t=T

qxi qyi qzi qxj(kN/m) (kN/m) (kN/m) (kN/m)

Vηi Vnxi Vnyi Vnzi

BÀI TẬP LỚN MÔI TRƯỜNG BIỂN

0.7854(radian)

Chọn hệ trục tọa độ OXYZ là hệ trục tọa độ của kết cấu (OXY trùng với mặt phẳng đáy biển)

Chọn hệ trục tọa độ oxyz là hệ trục tọa độ của sóng (ox trúng với hướng sóng, oxy trùng với MNL)

Công thức đổi trục :

x=x'cosα-y'sinαy=x'sinα+y'cosos

x'=Xy'=Yz'=Z-d

x=Xcosα-Ysinαy=Xsinα+Ycosαx=Z-d

11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00 11.00

(m)

chọn L=166.95(m)

F55 C1 C2 a0 ai εi21.48394599 1.463603 4.383238 0.226432 0.213157 0.013274291.52625589 1.478052 4.495041 0.219795 0.211814 0.007980091.53889596 1.482369 4.528442 0.215805 0.211773 0.00403161.543226 1.483848 4.539884 0.213789 0.211868 0.001920281.54487302 1.48441 4.544236 0.212829 0.211937 0.000891671.54554707 1.48464 4.546018 0.212383 0.211974 0.000409051.54583587 1.484739 4.546781 0.212178 0.211992 0.000186521.54596291 1.484782 4.547117 0.212085 0.212 8.4791E-051.54601961 1.484802 4.547266 0.212043 0.212004 3.8486E-051.54604511 1.48481 4.547334 0.212023 0.212006 1.7455E-051.54605661 1.484814 4.547364 0.212015 0.212007 7.9133E-061.54606182 1.484816 4.547378 0.212011 0.212007 3.5869E-061.54606418 1.484817 4.547384 0.212009 0.212007 1.6257E-061.54606524 1.484817 4.547387 0.212008 0.212007 7.3676E-071.54606573 1.484818 4.547388 0.212008 0.212007 3.3389E-071.54606595 1.484818 4.547389 0.212007 0.212007 1.5132E-07

SÓNG STOKES BẬC 5

t = 3T/4 t = T t=0

4.96044273 10.3416 -3.80217 8.770801 -4.960446.21956802 11.0943 0.616014 9.523501 -6.219574.11821393 11.847 4.701363 10.2762 -4.118212.10210729 12.22335 5.885885 10.65255 -2.10211

*Nhận xét: Sóng Stokes bậc 5 và sóng Airy có những điểm khác biệt:

stockairy

X

THỜI ĐIỂM t=0

- Lý thuyết sóng Stokes không kể đến hiện tượng xoáy nhưng đã kể đến ảnh hưởng của đáy (tính cho độ sâu hữu hạn)

- Sóng Stokes bậc cao và sóng Airy đều là sóng hình sin, mặt cắt sóng là đối xứng với mặt thẳng đứng đi qua đỉnh và bụng sóng

-Lý thuyết sóng Stockes bậc cao phản ánh sát thực tế hơn so với sóng bậc 1 trong những trường hợp có kể đến ảnh hưởng của đáy biển

- Sóng Stokes bậc cao thích hợp khi xét đến ảnh hưởng của đáy biển, khi đó đỉnh sóng sẽ nhọn hơn và cao hơn, còn bụng sóng sẽ thoải hơn

-0.017 1.093 -0.044 0.006-0.03 0.44 -0.005 0.005

-0.0196074 0.962028 -0.03618 0.005799

G5

1.242E-05

S1=2*V1-3*U1*V2-3*U2*V1-5*U2*V3-5*U3*V2S2=4*V2-4*U1*V3-4*U3*V1

S3=6*V3-U1*V2+U2*V1-5*U1*V4-5*U4*V1S4=8*V4-2*U1*V3+2*U3*V1+4*U2*V2S5=10*V5-3*U1*V4+3*U4*V1-U2*V3+U3*V2

U5 V1 V2 V3 V4 V51.242E-05 -0.19975 -0.02895 -0.00068 0.000292 -1.242E-053.7536E-06 -0.14981 -0.01779 -0.00033 0.000112 -3.753E-063.661E-06 -0.14887 -0.01761 -0.00032 0.00011 -3.661E-061.2228E-06 -0.11088 -0.01114 -0.00017 4.57E-05 -1.222E-068.7649E-08 -0.03754 -0.00285 -2.9E-05 4.97E-06 -8.085E-08

0.00016805 -0.36176 -0.11503 -0.00385 -0.00101 -0.00015095.8593E-05 -0.28128 -0.07086 -0.00154 -0.00038 -5.052E-055.7346E-05 -0.27967 -0.07013 -0.00151 -0.00037 -4.94E-052.2725E-05 -0.21244 -0.04441 -0.0006 -0.00015 -1.879E-052.8849E-06 -0.07348 -0.0114 -2.1E-05 -1.4E-05 -1.924E-06

Công thức tính toán: C=sqrt(g/k*(1+a^2*C1+a^4*C2)*TANH(k*d))

-1.6974949 0.672287 1.802546 -0.19398 -0.38735 0.14727872 0.43426512 -0.19398-1.9454586 -0.16793 2.139226 0.035648 -0.88825 -0.0258562 0.87837228 0.035648-1.8494622 -0.75981 2.000171 0.342069 -0.87795 -0.2526907 0.78798392 0.342069-1.6002907 -1.26043 1.65282 0.603924 -0.77324 -0.4674034 0.63641223 0.603924-1.8573155 0.579906 2.011434 -0.32862 -0.79366 0.24239619 0.88046307 -0.32862-1.8781552 -0.65909 2.04142 0.289272 -0.8866 -0.2125275 0.80931073 0.289272-1.5559654 1.281865 1.593 -0.63365 -0.61268 0.4944258 0.75212805 -0.63365-1.8249397 0.692505 1.965127 -0.38036 -0.77086 0.28228148 0.86952712 -0.38036-1.9416969 0.057896 2.133721 -0.07769 -0.87059 0.05639252 0.89206504 -0.07769-2.5938271 -0.21531 3.090519 -0.0334 -2.14958 0.02138843 2.16184706 -0.0334-2.5241084 -0.97162 2.950698 0.704542 -2.2036 -0.4584204 1.9528911 0.704542-2.3001268 -1.60141 2.523923 1.356511 -2.05287 -0.9274766 1.61970613 1.356511-2.4917339 0.712275 2.886932 -0.84451 -1.89462 0.55350893 2.19063335 -0.84451-2.5394301 -0.89317 2.981131 0.625223 -2.20721 -0.4054058 1.98314848 0.625223-2.1985529 1.62913 2.340962 -1.52946 -1.49818 1.06883897 1.96159832 -1.52946-2.4710753 0.806463 2.84662 -0.92052 -1.86025 0.60612243 2.17978232 -0.92052-2.5885438 -0.03449 3.079802 -0.20011 -2.11314 0.12831383 2.18647397 -0.20011

chiều cao nước dâng thấp nhất Hmin=d- = 37-7.5= 29.5(m)

Vậy các nút tại tầng trên cùng sẽ có Vx=0,Vz=0,ax=0,az =0 và các nút còn lại sẽ có vận tốc và gia tốc vì bị ngập nước

-0.2974168 -0.14973 -0.02138 -0.00208 0.001141-0.2380977 -0.09864 -0.01104 -0.00085 0.000401-0.236878 -0.09778 -0.01089 -0.00084 0.000392-0.1834052 -0.06536 -0.00588 -0.00036 0.000149-0.0630439 -0.01789 -0.00106 -3.3E-05 1.25E-05

a(x)(m/s) tại các thời điểm a(z)(m/s) tại các thời điểm

D:là kích thước ngang lớn nhất của tiết diện hình trụ vuông góc với phương của sóng

- Vận tốc , gia tốc theo phương pháp tuyến với trục thanh như sau :

- Các thành phần vận tốc và gia tốc pháp tuyến theo phương x,y,z theo công thức

Trong đó cx, cy , cz là các cosin chỉ phương của pháp tuyến , tính như sau :

- Theo công thức Morison ta có được các thành phần tải trọng lên thanh xiên

Cosin chỉ phương Vận tốc, gia tốc tại đầu nút iTọa độ nút cuối j

-8.3606133 -5.91212 14.28272 275.826 -838.57134 844.563988 -76.0287 -119.412-57.768986 43.57412 15.02672 978.2762 11.8869209 1485.64539 1525.761 -868.07824.9666562 65.39865 14.08755 998.0771 -35.233118 1453.07209 1044.901 351.7191-24.789941 -5.02689 13.39004 440.135 -905.85133 736.468572 148.6525 -331.93843.0449025 27.5351 17.42482 1142.075 -37.023984 2045.08768 1333.472 750.0495-12.824025 7.37016 17.42482 136.86 992.265606 1512.58449 -675.738 -223.456-26.277277 77.75361 15.65511 1128.135 45.1940323 1893.62442 1291.652 -411.37439.7141714 47.19121 15.65511 98.33071 876.346016 1372.07471 -443.058 621.72963.3682811 -2.24174 15.02672 -606.999 1006.87367 708.12628 203.1312 50.6142-33.82576 54.19275 13.39004 -968.849 52.2154171 1305.61025 -811.069 -452.92842.5284857 3.647622 14.08755 -271.504 786.366233 821.673169 -143.181 599.122344.5363211 35.99242 14.28272 -884.113 -45.68262 1306.78974 -1240.96 636.0997-19.26795 -11.666 17.40378 466.4585 -362.21997 1368.67575 -93.4564 -335.335-68.942028 41.74173 17.40378 -32.6944 615.908561 1071.25441 -2004.5 -1199.85-39.523827 20.69698 15.63621 315.2396 -416.39899 1209.24487 253.727 -618.00364.1101949 58.01373 15.63621 -273.306 401.945814 1116.04953 -462.266 1002.44-36.84382 56.94933 12.1875 153.4476 -153.447 662.073038 37.10585 -449.034-36.376062 48.62643 12.1875 328.2133 -328.21213 660.386591 150.0642 -443.33336.4679145 57.35353 14.375 635.7322 635.734494 583.35583 1027.618 524.226329.6071615 51.30407 14.375 442.8547 442.856368 806.070723 969.0343 425.6029-18.12875 36.27401 12.1875 127.6203 -127.61986 435.853136 620.3466 -220.944-3.7304717 16.75269 12.1875 -67.0551 67.0548728 479.200007 319.4974 -45.465120.4928446 39.45062 14.375 -124.264 -124.26442 233.522019 -196.058 294.584632.5220838 54.69018 14.375 57.75022 57.7504273 904.467651 -78.3208 467.50516.8027235 -29.9564 30.77768 6209.256 2358.03766 4879.12711 749.2822 517.1489-36.579352 59.58141 28.68198 6084.297 -2401.6644 4981.56608 3217.964 -1049.17107.387072 7.372195 30.83474 4409.788 3795.78571 -52.6210364 2701.456 3311.253-64.418152 -50.5594 27.10656 2189.029 -1355.4729 -1197.40551 1776.986 -1746.15-61.001702 34.51835 11.25 78.3648 -78.364511 130.134569 596.8765 -686.2698.66029498 -30.4534 27.41464 290.2152 765.116954 747.540759 296.6028 237.4189-16.839746 20.55701 25.73908 98.73108 -345.55639 -913.323201 -150.32 -433.43952.4093343 5.338215 12.5 242.4683 242.469219 284.56232 760.6347 655.1167-39.619125 -19.7847 11.25 52.74169 -52.741501 105.065676 530.6587 -445.71531.9738593 40.92885 27.41464 186.1805 490.842153 -307.785981 102.0747 876.5518-8.4861222 -3.35427 25.73908 215.9139 -755.69354 1135.56545 331.976 -218.42537.0794483 10.89454 12.5 14.23957 14.2396199 275.322555 357.462 463.49316.68077582 30.17832 16.81703 1070.683 56.3536903 441.366623 2141.027 112.35080.94584266 -2.84512 16.81703 0.657058 12.4845459 116.341113 115.3776 15.90626

5.21139882 -23.5411 16.81703 600.8711 31.6259022 -302.206956 1658.957 87.640251.92225574 12.89612 16.81703 0.126053 2.39508763 203.647559 -118.844 32.326630.16216437 19.96725 18.84611 2.3534 28.5776382 431.474258 401.8733 3.0561673.57621045 11.23027 18.84611 1109.371 91.3620132 220.165943 850.1391 67.397651.21319733 23.07345 18.84611 0.4254 5.16568722 425.402737 -410.177 22.864054.91423173 29.6515 18.84611 1140.606 93.9343539 559.234328 1091.822 92.61414

chiều dài

-11.313688 -37 13 0.707105 0.707108 0 0.60619317 0 -1.76093-2.1212827 -37 13 0.707105 0.707108 0 1.19512937 0 -2.015569.19240504 -37 16 -0.70711 0.707105 0 -0.62138517 0 -2.0272320.5060928 -37 16 -0.70711 0.707105 0 -0.78364617 0 -1.973911.3136877 -37 13 -0.70711 -0.70711 0 0.55082051 -0.44941 -1.597992.12128268 -37 13 -0.70711 -0.70711 0 -0.27607551 0 -1.22247-7.7781941 -37 14 0.707108 -0.70711 0 -0.82297365 0 -0.87805

-20.506093 -37 14 0.707108 -0.70711 0 -0.70348091 0 -1.36629-10.606616 -37 19.10497 -0.99931 0.03701 0 1.19512937 0 -2.0155611.3136877 -37 19.10497 -0.03701 0.999315 0 -1.28285995 0 -1.25099.19240504 -37 20.61553 0.994692 -0.1029 0 -0.27607551 0 -1.22247-11.313688 -37 20.61553 0.102901 -0.99469 0 -0.78364617 0 -1.9739

-20.506093 -37 14.28287 -0.58131 -0.66436 -0.4697936 -0.72629825 -0.39498 -1.66425-2.1212827 -37 15.02686 0.670929 0.591998 -0.4465338 -0.72629825 -0.39498 -1.66425-19.357046 -24 14.08741 -0.67094 -0.59201 0.44649799 -0.72629825 -0.39498 -1.66425-2.1212869 -24 13.38989 0.581324 0.664372 0.46975755 -0.72629825 -0.39498 -1.66425-2.1212827 -37 17.4257 0.683989 -0.61452 -0.3930974 -0.82994591 -0.37452 -1.6421720.5060928 -37 17.4257 -0.61452 0.683987 -0.3930974 -0.82994591 -0.37452 -1.6421718.2079957 -24 15.65422 -0.68406 0.614585 0.39286537 -0.82994591 -0.37452 -1.64217-2.1212869 -24 15.65422 0.614588 -0.68406 0.39286537 -0.82994591 -0.37452 -1.6421720.5060928 -37 15.02686 0.591996 0.670931 -0.4465338 -0.12014578 -0.86484 -1.1772918.2079957 -24 13.38989 0.66437 0.581326 0.46975755 -0.12014578 -0.86484 -1.177290.97223627 -24 14.08741 -0.59201 -0.67094 0.44649799 -0.12014578 -0.86484 -1.177292.12128268 -37 14.28287 -0.66436 -0.58131 -0.4697936 -0.12014578 -0.86484 -1.17729-20.506093 -37 17.40467 0.65004 -0.65004 -0.3935726 0.42556653 -0.45992 -1.231772.12128268 -37 17.40467 -0.65004 0.650038 -0.3935726 0.42556653 -0.45992 -1.231770.97223627 -24 15.63532 -0.65011 0.650108 0.39334029 0.42556653 -0.45992 -1.23177-19.357046 -24 15.63532 0.65011 -0.65011 0.39334029 0.42556653 -0.45992 -1.23177-10.739167 -24 12.1875 0.707105 0.707108 0 0.49889286 -0.8922 -1.35438-2.1212869 -24 12.1875 0.707105 0.707108 0 1.11848741 -0.84613 -1.42788

Vận tốc, gia tốc tại đầu nút i

qỵ qzj Fxi Fyi Fzi Fxj Fyj

46.7111728 33.03131 14.28272 -1188.91 758.818685 398.047428 -1143.75 667.162461.7674506 -46.5901 15.02672 -1154.62 749.636102 -741.003858 -1284.92 928.161942.9659451 -82.7287 14.08755 -1082.42 702.815958 -694.660976 -1309.66 605.28541.7294554 35.07935 13.39004 -1114.58 711.419631 373.138448 -1018.15 558.7589-70.149224 -44.8733 17.42482 -1468.13 -1060.8137 -896.195868 -1547.56 -1222.34-71.22822 -20.6036 17.42482 -1561.65 -1135.6559 465.256018 -1151.78 -1241.14-4.3465837 -118.37 15.65511 -1318.74 -953.30519 -804.885514 -1125.39 -68.0462-30.536582 12.09284 15.65511 -1402.88 -1020.5103 417.700912 -653.108 -478.05332.3488246 -78.8602 15.02672 -1096.83 240.703417 -1092.46329 -1444.75 486.096673.7118985 -41.9498 13.39004 -398.326 669.195476 -264.785676 -466.463 987.0057.51707014 -53.9781 14.08755 -1028.25 225.693891 -1024.19634 -693.533 105.897128.1443992 22.74515 14.28272 -424.892 713.799203 -282.383441 -581.456 401.9785-73.760013 -44.6588 17.40378 -1147.48 -526.29497 -1025.98222 -1754.28 -1283.7-30.35337 18.37779 17.40378 -754.032 -882.82521 -212.714996 -721.913 -528.263-11.610003 -62.7348 15.63621 -1030.72 -473.04889 -921.720819 -775.036 -181.536-41.392797 -29.5976 15.63621 -677.402 -793.21528 -191.410889 -367.216 -647.22632.3228766 -15.2189 12.1875 -323.639 323.638105 -348.088035 -393.937 393.935125.7761036 -1.17619 12.1875 -246.96 246.959185 -248.09592 -314.147 314.1463-20.216194 -15.7955 14.375 -560.186 -560.18805 -26.3296026 -290.607 -290.608-41.279293 -95.0129 14.375 -683.278 -683.28029 -238.762962 -593.388 -593.3931.8261252 -36.5402 12.1875 -471.707 471.705041 -1150.63615 -387.882 387.880916.2338239 -35.9455 12.1875 -348.981 348.979591 -428.602592 -197.85 197.8497-33.982882 -37.968 14.375 -415.885 -415.88632 -544.597844 -488.502 -488.504-46.338701 -33.6173 14.375 -332.424 -332.42519 -521.45893 -666.116 -666.119-15.065458 -107.941 30.77768 -2285.09 -849.19322 -1819.14765 -3085.97 -463.681.7378126 -106.895 28.68198 -2010.93 1224.58656 -1189.52802 -2520.41 49.84391-64.442466 -27.5483 30.83474 -1631.44 -2574.3252 -1566.27054 -1564.34 -1987.07142.910546 -156.9 27.10656 -791.248 1111.52048 -171.521589 423.4993 3873.81317.140804 -74.6502 11.25 -142.258 142.25761 -869.108075 -192.835 192.834-17.430834 -53.7226 27.41464 -48.401 -127.60343 -2050.48983 -181.256 -477.86

Chiều dài thanh(m)