Ứng dụng phương pháp giải liên tiếp các bài toán thuận trong nhận dạng độ cứng ngàm đàn hồi bằng các tham số dao động riêng của kết cấu

Trong viết báo trình bày phương pháp giải bài toán nhận dạng độ cứng ngàm đàn hồi của hệ kết cấu thanh - cọc. Mô hình tính của bài toán là hệ kết cấu thanh - cọc dưới dạng khung không gian, biến dạng đàn hồi tuyến tính, thay liên kết cọc - nền bằng ngàm đàn hồi.

Tài li

Tài liu tham khou tham khou tham kho

[1] Bộ GTVT, Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu,

22TCN262 – 2000, Hà Nội

[2] Bộ Khoa học và Công nghệ (2012), Đất xây dựng – Phương pháp xác

định mô đun biến dạng tại hiện trường bằng tấm nén phẳng, TCVN

9354 – 2012, Hà Nội

[3] Bộ Khoa học và Công nghệ (2012), Gia cố nền đất yếu – Phương pháp

trụ đất xi măng, TCVN9403-2012, Hà Nội

[4] Coastal Development Institute of Technology (CDIT) (2002), The Deep

Mixing Method, Principle, Design and Construction, Japan

[5] Dolrerdee Hormdee1, and Piyoros Jirawattana, “Bearing capacity and

compressibility on improved loess by compaction and cement

admixture”, International Journal of GEOMATE, Vol.19, Issue 73, pp

134–140, 2020

[6] EuroSoilStab, Development design and construction methods to

stabilize soft organics soils, Design Guide Soft Soil Stabilization, CT

97-0351, Project No BE 96-3177

[7] Hồ sơ báo cáo địa chất công trình tại huyện Châu Thành – tỉnh Tiền

Giang, Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên Thành Phú TG,

2018

[8] Lareal Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức

Lục (1994), Công trình trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam, Trường

Đại học Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI LIÊN TIẾP CÁC BÀI TOÁN THUẬN TRONG

Nguy

Nguyn Xuân Bàng n Xuân Bàng1111

1Vin K thut công trình c bit — Hc vin K thut Quân s

Nhn ngày 02/05/2021, thm nh ngày 08/5/2021, chnh sa ngày, 14/05/2021, chp nhn ng 12/06/2021

Tóm t Tóm tttt Trong bài báo trình bày phng pháp gii bài toán nhn dng  cng ngàm àn hi ca h kt cu thanh - cc Mô hình tính ca bài toán là h kt cu thanh - cc di dng khung không gian, bin dng àn hi tuyn tính, thay liên kt cc - nn bng ngàm àn hi Bài toán t ra c gii theo phng pháp gii liên tip các bài toán thun da trên c s cc tiu hóa  lch quân phng - là tng bình phng sai s gia các tn s dao ng riêng o c và tn s dao ng riêng tính toán - kt hp vi phng pháp phn t hu hn

TTTT khóa: khóa: khóa: gii liên tip các bài toán thun,  cng ngàm àn hi, tn s dao ng riêng o c, nhn dng, thanh — cc

Abstract

Abstract This paper presents the results of identification elastic restraint of the structure on the pipe - foundation The model of the problem is the structure on the pipe - foundation as three-dimensional, linear elastic deformation, linked deposit - should be replaced with elastic restraint The problem is solving by the consecutive forward problem of structure analysis and minimize the squared error between the measured and calculated natural frequencies of the actual structure and finite element model From the numerical calculation shows, models, algorithms, and calculation programs are reliable The program can be used to identify the elastic restraint of is the frame - pile structure as three-dimensional

Keywords:

Keywords: the consecutive method of the forward problem, elastic restraint stiffness, frequencies measured, identification, frame - pile

1 M

1 M u u u Trong tính toán kt cu thanh - cc - nn, có th s dng nhiu

mô hình khác nhau  mô t liên kt cc — nn nh: mô hình chiu sâu ngàm tng ng, mô hình liên kt àn hi trên toàn b thân cc, mô hình ngàm àn hi,… Vi mô hình ngàm àn hi,  cng ngàm àn hi theo các phng có th c xác

nh theo Venkataramana [1], tuy nhiên, trong nhiu trng hp,  cng ngàm àn hi không  iu kin xác nh nh:

- Trong quá trình khai thác s dng các cc có th b suy gim liên kt vi nn theo thi gian, do ó  cng ngàm àn hi b thay i;

- Các tính cht c lý nn không y   có th xác nh chính xác  cng ngàm àn hi

Do ó vic nhn dng  cng ngàm àn hi (k , kt r) ng vi trng thái làm vic thc t ca cc (trên c s các tn s dao

ng riêng o c ti hin trng), trên c s ó xác nh trng thái k thut ca kt cu là rt cn thit và ht sc quan trng

 gii bài toán nhn dng kt cu, có th áp dng nhiu phng pháp nh: phng pháp gii liên tip các bài toán thun, ng dng trc tip phn mm MATLAB, phng pháp hàm pht (penalty), phng pháp quy hoch phi tuyn, [5]

Trong bài báo này, tác gi s dng phng pháp gii liên tip các bài toán thun  nhn dng  cng ngàm àn hi ca liên kt cc - nn

2222 Phng pháp gi Phng pháp gi Phng pháp gii liên tip các bài toán thuni liên tip các bài toán thuni liên tip các bài toán thun Phng pháp này thng áp dng khi iu kin thông tin không

y  [4, 5], thí d nh nhn dng theo s liu o c (chuyn v, bin dng, tn s dao ng riêng ),  tìm nghim bài toán ngc gn vi các giá tr ã d oán  nhn dng theo phng pháp này ch cn s dng các phn mm phân tích kt cu (thí d nh SAP, LUCAS,…hoc các chng trình t xây dng) nh mt công c  tính toán liên tip vi mt lot các giá tr cho trc, trong mt khong gii hn mà nó c coi là phù hp nht vi c trng ó Các bc tính toán thông thng theo phng pháp này là:

1 Xác nh tham s cn nhn dng S ca mô hình (S 

ây có th là vt nt, min tip xúc kt cu- nn,  cng kt cu,  cng ngàm àn hi,…)

2 Xác nh tham s trng thái cn o c W  phc v nhn dng (tn s và dng dao ng riêng, chuyn v,…)

3 Xây dng mô hình tính toán da trên h s hoàn công

và kt qu kim tra ti hin trng

4 o c các tham s trng thái  nhn dng Wo

W =W W W  (1)

5 Gii bài toán Khi gii cn d oán khong gii hn ca tham s cn nhn dng, ri rc hoá tham s cn nhn dng trong khong gii hn:

{ 1 2 k }

S= a<S <S < <S <b

Dựng phn mm phõn tớch kt cu  tớnh toỏn cỏc tham

S=S , tớnh c cỏc tham s trng thỏi ca h trong ú cú tham s (l)

W :

lch gia (l)

W và 0

W :

2

Ln lt tớnh toỏn vi cỏc gớa tr ca tham s nhn dng

c ri rc hoỏ

Tỡm giỏ tr nh nht ca  lch quõn phng:

Và Ss ng vi δs s là giỏ tr xp x tt nht cn tỡm ( õy

là giỏ tr  cng ngàm àn hi nhn dng c)

Theo phng phỏp này, s phi gii nhiu bài toỏn thun

vi cỏc giỏ tr tham s nhn dng thay i, trong nhiu trng

hp s lng bài toỏn thun cn gii là rt ln (cú th n hàng

nghỡn bài toỏn) Do ú vic s dng cỏc phn mm phõn tớch

kt cu (thớ d nh SAP, LUCAS, .) s khụng kh thi, cn cú

mt chng trỡnh tớnh toỏn kt cu, mà tớch hp trong ú kh

nng t ng thay i tham s u vào ( õy là  cng ngàm

àn hi)

3333 Phng tr Phng tr Phng trỡnh chuyỡnh chuyỡnh chuyn ng ca h kt cu khung n ng ca h kt cu khung n ng ca h kt cu khung ccccc theo c theo

mụ hỡnh bài toỏn khụng gian

mụ hỡnh bài toỏn khụng gian

Kho sỏt h kt cu khung - cc di dng khung khụng gian

chu tỏc dng ti trng ng (Hỡnh 1) trong h ta  vuụng

gúc Oxyz

cọc

mặt đất

cọc

O x

z y

pv

pu

Hỡnh

Hỡnh 1.1.1 Mụ hỡnh thc h kt cu thanh - cc khụng gian

kt

Hỡ Hỡnh 2nh 2nh 2 Mụ hỡnh tớnh h kt cu thanh - cc khụng gian

Tha nhn cỏc gi thit sau õy:

- Liờn kt cc - nn c thay th bng liờn kt ngàm àn hi

- Bin dng ca h kt cu thanh - cc là àn hi tuyn tớnh và bộ

Mụ hỡnh tớnh ca kt cu c th hin trờn Hỡnh 2

S dng phng phỏp phn t hu hn (PTHH)  xõy dng phng trỡnh chuyn ng ca h kt cu thanh - cc

Phng trỡnh chuyn ng ca h kt cu thanh - cc - nn theo phng phỏp PTHH [2, 5], sau khi a cỏc iu kin biờn vào h, cú th vit c di dng:

(t)+ (t)+ (t)= (t)

trong ú: UUUU( )t , (t), tU UU UU UU Uɺ ɺɺ( )- tng ng là cỏc vộc t chuyn v, vn tc và gia tc nỳt ca h kt cu;

, ,

M K C - tng ng là cỏc ma trn khi lng, ma trn 

cng, ma trn cn ca h kt cu;

PPPP(t) - vộc t ti trng quy nỳt ca h kt cu

Ma trn cn ca h kt cu cú th tớnh theo ma trn khi lng và ma trn  cng di dng:

= α + β

trong ú: α β, - cỏc h s ph thuc vào cỏc tn s dao

ng riờng ca h và h s cn nht ca vt liu

Cỏc ma trn ca toàn h trong phng trỡnh (4) cú th xõy dng t cỏc ma trn ca cỏc PTHH trong h bng phng phỏp

“ cng trc tip” [2, 5]

Cỏc ma trn khi lng mmm, ma trn  cng k, vộc t ti trng quy nỳt pca phn t trong h ta  cc b cú dng:

p

p

140I

F

ma

420

140I

F

−

−

−

−

=

−

−

−

m

z 2

z

12EI

a

−

−

−

−

−

−

=

−

k

−







−





−















T

p a p a p a p a p a p a p a p a p a p a

2 2 2 2 12 12 2 2 2 2 12 12

p

, (6) trong ú:

Iy, Iz - mụ men quỏn tớnh i vi trc y, z,

Ip - mụ men quỏn tớnh c cc,

F - din tớch tit din ngang ca phn t,

a - chiu dài phn t,

m - khi lng phõn b trờn n v dài ca phn t,

pu, pv, pw - ti trng dc và ngang phõn b,

pϕ- ti trng xon phõn b

Phng trỡnh dao ng riờng ca h:

(t)+ (t)=

UU MUMU 00

U MUɺɺ 0

Κ

(7) Phng trỡnh tn s tng ng:

hay:

2

1 2

− ω =

ω

MM 00

Κ

 gii (8), tỏc gi s dng phng phỏp lp Power- Sweeping [5] vi thut toỏn nh sau:

1 c cỏc ma trn K,M

2 Chn s tn s (max), sai s tớnh toỏn, vộc t ban u X0,

t0=0, k=0

3 Tớnh lp t 1-max, lp cho n khi sai s < sai s cho phộp

k=k+1

t1=t0

x1=K-1.m.x0

abs(x1[m])=max(abs(X1(i))), i =1,n

t1=x1[m]

x1[i]=X1(i)/t1, i=1,n

i 1

1 t

ω =

t

MM MM X XX X

4 Kt thỳc

4444 Bài toỏn nh Bài toỏn nh Bài toỏn nhn dng  cng ngàm àn hi và phng phỏp gii n dng  cng ngàm àn hi và phng phỏp gii n dng  cng ngàm àn hi và phng phỏp gii

 xõy dng cỏc thut toỏn xỏc nh  cng ngàm àn hi, tỏc gi s dng phng phỏp “gii liờn tip cỏc bài toỏn thun” [2,4,5] ca lý thuyt chn oỏn k thut cụng trỡnh vi tham s nhn dng là  cng ngàm àn hi ca tng cc trờn c s cỏc tn s dao ng riờng o c c bng th nghim ng ca kt cu ti hin trng

Quỏ trỡnh gii bài toỏn s liờn quan n cỏc ni dung tớnh toỏn ng lc hc cụng trỡnh, vi nú s s dng phng phỏp phn t hu hn (PTHH) mà cỏc thut toỏn ca chỳng ó c thit lp trong [3,5]

Di õy là cỏc bc xõy dng mụ hỡnh tớnh, thut toỏn

 gii bài toỏn nhn dng  cng ngàm àn hi bng phng phỏp “gii liờn tip cỏc bài toỏn thun”- Consecutive method of the forward problem

1 Ri rc húa kt cu cụng trỡnh thành cỏc PTHH

hikrt=[krt krt1 2 krtn]làm tham s nhn dng và chn vộc t tn s dao ng riờng Ω= ω ω[ 1 2 ωm] ca kt cu làm tham s trng thỏi ca h

3 Xỏc nh cỏc kớch thc hỡnh hc ca h kt cu cú tớnh n cỏc s liu kho sỏt trc quan ti hin trng

4 Tin hành thớ nghim o c ti hin trng cỏc tn s dao ng riờng thp nht (vộc t tham s trng thỏi) ca kt

= ω ω ω ω 

vi: 0

c c ca kt cu ti hin trng

5 Ri rc húa vộc t tham s nhn dng krtithành cỏc b giỏ tr ri rc (vộc t) j

krt ( j 1 k)= ữ trong khong bin thiờn cỏc giỏ tr  cng ngàm àn hi

6 Tớnh vộc t tn s dao ng riờng c

j

Ω (vộc t tham s trng thỏi) ca kt cu cụng trỡnh theo cỏc vộc t giỏ tr khỏc

rt

T

j = ω 1 jω2 j ωij ωmj , i= ữ1 m , j= ữ1 k

vi: c ij

ω - tn s dao ng riờng tớnh toỏn th i tng ng

rt

k

7 Tớnh tng bỡnh phng  lch gia c

j

m

i 1 ( ) , j 1 k

=

δ =∑ ω − ω = ữ

8 Tỡm giỏ tr nh nht ca  lch quõn phng: 2

min δ

tt

rt = rt

min

δ s là  cng ngàm

àn hi cn tỡm

Dựng phn mm phõn tớch kt cu  tớnh toỏn cỏc tham

S=S , tớnh c cỏc tham s trng thỏi ca h trong ú cú tham s (l)

W :

lch gia (l)

W và 0

W :

2

Ln lt tớnh toỏn vi cỏc gớa tr ca tham s nhn dng

c ri rc hoỏ

Tỡm giỏ tr nh nht ca  lch quõn phng:

Và Ss ng vi δs s là giỏ tr xp x tt nht cn tỡm ( õy

là giỏ tr  cng ngàm àn hi nhn dng c)

Theo phng phỏp này, s phi gii nhiu bài toỏn thun

vi cỏc giỏ tr tham s nhn dng thay i, trong nhiu trng

hp s lng bài toỏn thun cn gii là rt ln (cú th n hàng

nghỡn bài toỏn) Do ú vic s dng cỏc phn mm phõn tớch

kt cu (thớ d nh SAP, LUCAS, .) s khụng kh thi, cn cú

mt chng trỡnh tớnh toỏn kt cu, mà tớch hp trong ú kh

nng t ng thay i tham s u vào ( õy là  cng ngàm

àn hi)

3333 Phng tr Phng tr Phng trỡnh chuyỡnh chuyỡnh chuyn ng ca h kt cu khung n ng ca h kt cu khung n ng ca h kt cu khung ccccc theo c theo

mụ hỡnh bài toỏn khụng gian

mụ hỡnh bài toỏn khụng gian

Kho sỏt h kt cu khung - cc di dng khung khụng gian

chu tỏc dng ti trng ng (Hỡnh 1) trong h ta  vuụng

gúc Oxyz

cọc

mặt đất

cọc

O x

z y

pv

pu

Hỡnh

Hỡnh 1.1.1 Mụ hỡnh thc h kt cu thanh - cc khụng gian

kt

Hỡ Hỡnh 2nh 2nh 2 Mụ hỡnh tớnh h kt cu thanh - cc khụng gian

Tha nhn cỏc gi thit sau õy:

- Liờn kt cc - nn c thay th bng liờn kt ngàm àn hi

- Bin dng ca h kt cu thanh - cc là àn hi tuyn tớnh và bộ

Mụ hỡnh tớnh ca kt cu c th hin trờn Hỡnh 2

S dng phng phỏp phn t hu hn (PTHH)  xõy dng phng trỡnh chuyn ng ca h kt cu thanh - cc

Phng trỡnh chuyn ng ca h kt cu thanh - cc - nn theo phng phỏp PTHH [2, 5], sau khi a cỏc iu kin biờn vào

h, cú th vit c di dng:

(t)+ (t)+ (t)= (t)

trong ú: UUUU( )t , (t), tU UU UU UU Uɺ ɺɺ( )- tng ng là cỏc vộc t chuyn v, vn tc và gia tc nỳt ca h kt cu;

, ,

M K C - tng ng là cỏc ma trn khi lng, ma trn 

cng, ma trn cn ca h kt cu;

PPPP(t) - vộc t ti trng quy nỳt ca h kt cu

Ma trn cn ca h kt cu cú th tớnh theo ma trn khi lng và ma trn  cng di dng:

= α + β

trong ú: α β, - cỏc h s ph thuc vào cỏc tn s dao

ng riờng ca h và h s cn nht ca vt liu

Cỏc ma trn ca toàn h trong phng trỡnh (4) cú th xõy dng t cỏc ma trn ca cỏc PTHH trong h bng phng phỏp

“ cng trc tip” [2, 5]

Cỏc ma trn khi lng mmm, ma trn  cng k, vộc t ti trng quy nỳt pca phn t trong h ta  cc b cú dng:

p

p

140I

F

ma

420

140I

F

−

−

−

−

=

−

−

−

m

z 2

z

12EI

a

−

−

−

−

−

−

=

−

k

−







−





−















T

p a p a p a p a p a p a p a p a p a p a

2 2 2 2 12 12 2 2 2 2 12 12

p

, (6) trong ú:

Iy, Iz - mụ men quỏn tớnh i vi trc y, z,

Ip - mụ men quỏn tớnh c cc,

F - din tớch tit din ngang ca phn t,

a - chiu dài phn t,

m - khi lng phõn b trờn n v dài ca phn t,

pu, pv, pw - ti trng dc và ngang phõn b,

pϕ- ti trng xon phõn b

Phng trỡnh dao ng riờng ca h:

(t)+ (t)=

U MUɺɺ 0

Κ

(7) Phng trỡnh tn s tng ng:

hay:

2

1 2

− ω =

ω

MM 00

Κ

 gii (8), tỏc gi s dng phng phỏp lp Power- Sweeping [5] vi thut toỏn nh sau:

1 c cỏc ma trn K,M

2 Chn s tn s (max), sai s tớnh toỏn, vộc t ban u X0,

t0=0, k=0

3 Tớnh lp t 1-max, lp cho n khi sai s < sai s cho phộp

k=k+1

t1=t0

x1=K-1.m.x0

abs(x1[m])=max(abs(X1(i))), i =1,n

t1=x1[m]

x1[i]=X1(i)/t1, i=1,n

i 1

1 t

ω =

t

MM MM X XX X

4 Kt thỳc

4444 Bài toỏn nh Bài toỏn nh Bài toỏn nhn dng  cng ngàm àn hi và phng phỏp gii n dng  cng ngàm àn hi và phng phỏp gii n dng  cng ngàm àn hi và phng phỏp gii

 xõy dng cỏc thut toỏn xỏc nh  cng ngàm àn hi, tỏc gi s dng phng phỏp “gii liờn tip cỏc bài toỏn thun” [2,4,5] ca lý thuyt chn oỏn k thut cụng trỡnh vi tham s nhn dng là  cng ngàm àn hi ca tng cc trờn c s cỏc tn s dao ng riờng o c c bng th nghim ng ca kt cu ti hin trng

Quỏ trỡnh gii bài toỏn s liờn quan n cỏc ni dung tớnh toỏn ng lc hc cụng trỡnh, vi nú s s dng phng phỏp phn t hu hn (PTHH) mà cỏc thut toỏn ca chỳng ó c thit lp trong [3,5]

Di õy là cỏc bc xõy dng mụ hỡnh tớnh, thut toỏn

 gii bài toỏn nhn dng  cng ngàm àn hi bng phng phỏp “gii liờn tip cỏc bài toỏn thun”- Consecutive method of the forward problem

1 Ri rc húa kt cu cụng trỡnh thành cỏc PTHH

hikrt=[krt krt1 2 krtn]làm tham s nhn dng và chn vộc t tn s dao ng riờng Ω= ω ω[ 1 2 ωm] ca kt cu làm tham s trng thỏi ca h

3 Xỏc nh cỏc kớch thc hỡnh hc ca h kt cu cú tớnh n cỏc s liu kho sỏt trc quan ti hin trng

4 Tin hành thớ nghim o c ti hin trng cỏc tn s dao ng riờng thp nht (vộc t tham s trng thỏi) ca kt

= ω ω ω ω 

vi: 0

c c ca kt cu ti hin trng

5 Ri rc húa vộc t tham s nhn dng krtithành cỏc b giỏ tr ri rc (vộc t) j

krt ( j 1 k)= ữ trong khong bin thiờn cỏc giỏ tr  cng ngàm àn hi

6 Tớnh vộc t tn s dao ng riờng c

j

Ω (vộc t tham s trng thỏi) ca kt cu cụng trỡnh theo cỏc vộc t giỏ tr khỏc

rt

T

j = ω 1 jω2 j ωij ωmj , i= ữ1 m , j= ữ1 k

vi: c ij

ω - tn s dao ng riờng tớnh toỏn th i tng ng vi j

rt

k

7 Tớnh tng bỡnh phng  lch gia c

j

m

i 1 ( ) , j 1 k

=

δ =∑ ω − ω = ữ

8 Tỡm giỏ tr nh nht ca  lch quõn phng: 2

min δ

tt

rt = rt

min

δ s là  cng ngàm

àn hi cn tỡm

Sau khi ó xỏc nh c vộc t  cng ngàm àn hi

theo phng phỏp  trờn, cp nht vào s  tớnh kt cu (trong

chng trỡnh tớnh kt cu) s xỏc nh c cỏc i lng c

hc ca cụng trỡnh (trng thỏi chuyn v, ni lc, ng sut,…

ca kt cu) tng ng vi ti trng thit k, t ú, trờn c s ú

s ỏnh giỏ c trng thỏi k thut hin ti ca cụng trỡnh và 

xut cỏc vn  k thut cn gii quyt  duy trỡ s làm vic

bỡnh thng ca cụng trỡnh trong thi gian tip theo

Vi cỏc thut toỏn trờn, tỏc gi ó xõy dng chng trỡnh

CMFP

CMFP (Consecutive method of the forward problem)  gii bài

toỏn nhn dng  cng ngàm àn hi ca kt cu khung - cc

làm vic theo mụ hỡnh khụng gian bng ngụn ng MATLAB

5555 Tớnh toỏn b Tớnh toỏn b Tớnh toỏn bng sng sng s

Tớnh toỏn bng s di õy c thc hin nhm kim tra  tin

cy ca cỏc thut toỏn và chng trỡnh ó lp Nhn dng 

cng ngàm àn hi ca kt cu thanh - cc cú dng nh Hỡnh 3

cọc

mặt đất

cọc

4m

D377x12

D377x12

4m

Hỡnh 3

Hỡnh 3 Mụ hỡnh kt cu ca tớnh toỏn bng s

1

2

4

5

6

7

3

22 23

25 26 27 28

24

15 16

18 19 20 21

17

8

9

11

12

13

14

10

1 2 3 4 5 6

7

8

9 29

30

31

32 33 34

35 36 37

38

39

40

kr

kt

Hỡnh 4

Hỡnh 4 S  ỏnh s nỳt, s phn t

* S liu xut phỏt

- Kt cu h thanh - cc làm bng thộp ng, kớch thc nh trờn Hỡnh 3, tit din ngang cỏc thanh trờn mt t và cc loi φ377x12 mm; mụ un àn hi ca thộp: E = 2.1.107 T/m2; trng lng riờng thộp: γ = ρ/ g = 7,8 T/m3

- Chn sai s cho phộp: ε =0,5%

- Vộc t o c (gi nh):

T

1 2 3 4 =[24,99 117,27 144,16 200,91]

= ω ω ω ω 

õy thc cht khụng phi là cỏc giỏ tr o c tht mà là cỏc tn s dao ng riờng tớnh toỏn i vi kt cu thanh - cc vi vộc t  cng ngàm àn hi cho trc sau õy:

rt=[kr kt] =[4.10 10 ]

* Ri rc hoỏ PTHH i vi kt cu: c th hin trờn Hỡnh 4 vi 40 nỳt, 48 phn t Trong ú chiu sõu ngàm àn hi theo API RP 2A WSD [3], cú th c xỏc nh: ltt=(3,5 8,5).D− (vi

D là ng kớnh cc),  õy la chn ltt=1,8m

* Trng hp 1: Coi  cng ngàm àn hi ca cỏc cc là nh

nhau, coi  cng lũ xo xoay theo hai phng là nh nhau (kr,x=kr,y=kr) và kr=40000.kt, khi ú s lng tham s cn nhn dng là 01 tham s (kt -  cng lũ xo xon)

- Tham s nhn dng lỳc này là:

T

rt =[40000kt kt ]

Vộc t  cng ngàm àn hi ban u c chn là:

rt ==[kr kt ] =[4.10 10 ] (kN.m)

k

- S trng hp tớnh toỏn: Trong bài toỏn này, giỏ tr  cng

1 krt =kr=4.10 ữ4, 2.10 ,

2 krt =kt=10 ữ10 vi bc thay i tr  cng ngàm àn hi là

5 % giỏ tr  cng ngàm àn hi ban u nờu trờn, s cú 20 giỏ tr mi  cng ngàm àn hi, tc là cú 20 trng hp tớnh toỏn

- Kt qa tớnh toỏn:

+ Giỏ tr nh nht ca  lch quõn phng:

min 11 3,55.10−

δ = δ = , tng ng vộc t tham s trng thỏi

T

4= ω ω ω ω 1 2 3 4 =[24,99 117,27 144,16 200,91]

Ω

+ Vộc t tham s nhn dng tng ng là

rt=[kr kt ] [kr kt ] [4.10 10 ]= =

nh ban u

* Trng hp 2: Coi  cng ngàm àn hi ca cỏc cc là nh

nhau, coi  cng lũ xo xoay theo hai phng là nh nhau (kr,x=kr,y=kr), khi ú s lng tham s cn nhn dng là 02 tham s (kt -  cng lũ xo xon, kr-  cng lũ xo xoay)

- Tham s nhn dng lỳc này là:

T

rt =[kr kt ]

Vộc t  cng ngàm àn hi ban u c chn là:

0 0 0 T 7 3 T

tt tt tt

rt == [kr kt ] =[4.10 10 ] (kN.m).

k

- S trng hp tớnh toỏn: Trong bài toỏn này, giỏ tr  cng

1 krt =kr=4.10 ữ4, 2.10 ,

2 krt =kt=10 ữ10 vi bc thay i tr  cng ngàm àn hi là

10 % giỏ tr  cng ngàm àn hi ban u nờu trờn, s cú 10

giỏ tr mi  cng ngàm àn hi, tc là cú 100 trng hp tớnh toỏn

- Kt qu tớnh toỏn:

+ Giỏ tr nh nht ca  lch quõn phng:

min 56 3,55.10−

T

4= ω ω ω ω 1 2 3 4 =[24,99 117,27 144,16 200,91]

Ω

+ Vộc t tham s nhn dng tng ng là

rt =[kr kt ] =[kr kt ] =[4.10 10 ]

ỳng vi giỏ tr gi nh ban u

Nh Nhn xột: n xột: n xột: Vi vộc t tham s trng thỏi o c c (tn s dao

ng riờng), s dng chng trỡnh tớnh ó lp (CMFP) ca tỏc gi, xỏc nh c giỏ tr  cng ngàm àn hi u ỳng vi giỏ tr gi nh ban u, do ú m bo  tin cy, cú th s dng  xỏc nh  cng ngàm àn hi bng phng phỏp gii liờn tip cỏc bài toỏn thun (t ng húa thay i, xỏc nh cỏc b giỏ tr  cng ngàm àn hi trờn mỏy tớnh), trờn c s ú cp nht giỏ tr  cng liờn kt ngàm àn hi  tớnh toỏn trng thỏi ng sut, bin dng, cỏc tham s ng lc hc ca kt cu, làm cn c ỏnh giỏ trng thỏi k thut hin ti ca cụng trỡnh

và  xut cỏc vn  k thut cn gii quyt  duy trỡ s làm vic bỡnh thng ca cụng trỡnh trong thi gian tip theo

Tài li Tài liu tham khou tham khou tham kho

[1] Venkataramana.K, Yamada.Y, 1989, Dynamic soil -structure interaction effects of the random response of offshore platforms, Proc 8th Int Conf Offshore Mech and Arctic Eng., ASME, pp.565-572

[2] Bathe K.J and Wilson E.L., 1996, Finite element method, Prentice-Hall International, Inc

[3] Americain Petroleum Institute (2003), Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms - Working Stress Design (Washington: API Publishcations)

[4] Bựi Đức Chớnh (2003), Áp dụng bệnh học cụng trỡnh và tin học trong đỏnh giỏ kết cấu nhịp đơn giản cầu BTCT thường trờn đường ụ tụ, Viện KH&CN GTVT, Hà Nội

[5] Nguyễn Xuõn Bàng (2013), Nhận dạng liờn kết trờn bề mặt tiếp xỳc giữa múng cọc và nền đàn hồi, Luận ỏn tiến sĩ kỹ thuật, Học viện KTQS

Sau khi ó xỏc nh c vộc t  cng ngàm àn hi

theo phng phỏp  trờn, cp nht vào s  tớnh kt cu (trong

chng trỡnh tớnh kt cu) s xỏc nh c cỏc i lng c

hc ca cụng trỡnh (trng thỏi chuyn v, ni lc, ng sut,…

ca kt cu) tng ng vi ti trng thit k, t ú, trờn c s ú

s ỏnh giỏ c trng thỏi k thut hin ti ca cụng trỡnh và 

xut cỏc vn  k thut cn gii quyt  duy trỡ s làm vic

bỡnh thng ca cụng trỡnh trong thi gian tip theo

Vi cỏc thut toỏn trờn, tỏc gi ó xõy dng chng trỡnh

CMFP

CMFP (Consecutive method of the forward problem)  gii bài

toỏn nhn dng  cng ngàm àn hi ca kt cu khung - cc

làm vic theo mụ hỡnh khụng gian bng ngụn ng MATLAB

5555 Tớnh toỏn b Tớnh toỏn b Tớnh toỏn bng sng sng s

Tớnh toỏn bng s di õy c thc hin nhm kim tra  tin

cy ca cỏc thut toỏn và chng trỡnh ó lp Nhn dng 

cng ngàm àn hi ca kt cu thanh - cc cú dng nh Hỡnh 3

cọc

mặt đất

cọc

4m

D377x12

D377x12

4m

Hỡnh 3

Hỡnh 3 Mụ hỡnh kt cu ca tớnh toỏn bng s

1

2

4

5

6

7

3

22 23

25 26 27 28

24

15 16

18 19 20 21

17

8

9

11

12

13

14

10

1 2 3 4 5 6

7

8

9 29

30

31

32 33 34

35 36 37

38

39

40

kr

kt

Hỡnh 4

Hỡnh 4 S  ỏnh s nỳt, s phn t

* S liu xut phỏt

- Kt cu h thanh - cc làm bng thộp ng, kớch thc nh trờn Hỡnh 3, tit din ngang cỏc thanh trờn mt t và cc loi φ377x12 mm; mụ un àn hi ca thộp: E = 2.1.107 T/m2; trng

lng riờng thộp: γ = ρ/ g = 7,8 T/m3

- Chn sai s cho phộp: ε =0,5%

- Vộc t o c (gi nh):

T

1 2 3 4 =[24,99 117,27 144,16 200,91]

= ω ω ω ω 

õy thc cht khụng phi là cỏc giỏ tr o c tht mà là cỏc tn s dao ng riờng tớnh toỏn i vi kt cu thanh - cc vi vộc

t  cng ngàm àn hi cho trc sau õy:

rt=[kr kt] =[4.10 10 ]

* Ri rc hoỏ PTHH i vi kt cu: c th hin trờn Hỡnh 4 vi 40 nỳt, 48 phn t Trong ú chiu sõu ngàm àn hi theo API RP 2A WSD [3], cú th c xỏc nh: ltt=(3,5 8,5).D− (vi

D là ng kớnh cc),  õy la chn ltt=1,8m

* Trng hp 1: Coi  cng ngàm àn hi ca cỏc cc là nh

nhau, coi  cng lũ xo xoay theo hai phng là nh nhau (kr,x=kr,y=kr) và kr=40000.kt, khi ú s lng tham s cn

nhn dng là 01 tham s (kt -  cng lũ xo xon)

- Tham s nhn dng lỳc này là:

T

rt =[40000kt kt ]

Vộc t  cng ngàm àn hi ban u c chn là:

rt ==[kr kt ] =[4.10 10 ] (kN.m)

k

- S trng hp tớnh toỏn: Trong bài toỏn này, giỏ tr  cng

1 krt =kr=4.10 ữ4, 2.10 ,

2 krt =kt=10 ữ10 vi bc thay i tr  cng ngàm àn hi là

5 % giỏ tr  cng ngàm àn hi ban u nờu trờn, s cú 20 giỏ tr mi  cng ngàm àn hi, tc là cú 20 trng hp tớnh toỏn

- Kt qa tớnh toỏn:

+ Giỏ tr nh nht ca  lch quõn phng:

min 11 3,55.10−

δ = δ = , tng ng vộc t tham s trng thỏi

T

4= ω ω ω ω 1 2 3 4 =[24,99 117,27 144,16 200,91]

Ω

+ Vộc t tham s nhn dng tng ng là

rt=[kr kt ] [kr kt ] [4.10 10 ]= =

nh ban u

* Trng hp 2: Coi  cng ngàm àn hi ca cỏc cc là nh

nhau, coi  cng lũ xo xoay theo hai phng là nh nhau (kr,x=kr,y=kr), khi ú s lng tham s cn nhn dng là 02

tham s (kt -  cng lũ xo xon, kr-  cng lũ xo xoay)

- Tham s nhn dng lỳc này là:

T

rt =[kr kt ]

Vộc t  cng ngàm àn hi ban u c chn là:

0 0 0 T 7 3 T

tt tt tt

rt == [kr kt ] =[4.10 10 ] (kN.m).

k

- S trng hp tớnh toỏn: Trong bài toỏn này, giỏ tr  cng

1 krt =kr=4.10 ữ4, 2.10 ,

2 krt =kt=10 ữ10 vi bc thay i tr  cng ngàm àn hi là

10 % giỏ tr  cng ngàm àn hi ban u nờu trờn, s cú 10

giỏ tr mi  cng ngàm àn hi, tc là cú 100 trng hp tớnh toỏn

- Kt qu tớnh toỏn:

+ Giỏ tr nh nht ca  lch quõn phng:

min 56 3,55.10−

T

4= ω ω ω ω 1 2 3 4 =[24,99 117,27 144,16 200,91]

Ω

+ Vộc t tham s nhn dng tng ng là

rt =[kr kt ] =[kr kt ] =[4.10 10 ]

ỳng vi giỏ tr gi nh ban u

Nh Nhn xột: n xột: n xột: Vi vộc t tham s trng thỏi o c c (tn s dao

ng riờng), s dng chng trỡnh tớnh ó lp (CMFP) ca tỏc gi, xỏc nh c giỏ tr  cng ngàm àn hi u ỳng vi giỏ tr gi nh ban u, do ú m bo  tin cy, cú th s

dng  xỏc nh  cng ngàm àn hi bng phng phỏp gii liờn tip cỏc bài toỏn thun (t ng húa thay i, xỏc nh cỏc b giỏ tr  cng ngàm àn hi trờn mỏy tớnh), trờn c s ú cp nht giỏ tr  cng liờn kt ngàm àn hi  tớnh toỏn trng thỏi ng sut, bin dng, cỏc tham s ng lc hc ca kt cu, làm cn c ỏnh giỏ trng thỏi k thut hin ti ca cụng trỡnh

và  xut cỏc vn  k thut cn gii quyt  duy trỡ s làm vic bỡnh thng ca cụng trỡnh trong thi gian tip theo

Tài li Tài liu tham khou tham khou tham kho

[1] Venkataramana.K, Yamada.Y, 1989, Dynamic soil -structure interaction effects of the random response of offshore platforms, Proc 8th Int Conf

Offshore Mech and Arctic Eng., ASME, pp.565-572

[2] Bathe K.J and Wilson E.L., 1996, Finite element method, Prentice-Hall International, Inc

[3] Americain Petroleum Institute (2003), Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms - Working Stress Design (Washington: API Publishcations)

[4] Bựi Đức Chớnh (2003), Áp dụng bệnh học cụng trỡnh và tin học trong đỏnh giỏ kết cấu nhịp đơn giản cầu BTCT thường trờn đường ụ tụ, Viện KH&CN GTVT, Hà Nội

[5] Nguyễn Xuõn Bàng (2013), Nhận dạng liờn kết trờn bề mặt tiếp xỳc giữa múng cọc và nền đàn hồi, Luận ỏn tiến sĩ kỹ thuật, Học viện KTQS