Luận án cao học
Chương 3
TÍNH TỐN ĐÁP ỨNG ĐỘNG LỰC HỌC CỦA KẾT CẤU
3.1 .Cọc đơn và kết cấu 1 chiều :
Trong phần này đưa ra phương pháp tìm tần số tự nhiên và phân bố khối lượng ảnh
hưởng cho cọc đơn có hoặc khơng có khối lượng ở đầu bị khống chế
3.1.1 . Cọc đơn có hoặc khơng có khối lượng ở đầu :
Bươc 1 : Xác định các đặc trưng hình học vàvật lý của cọc
Hình 3.1 Mơ hình cọc đơn có khối lượng đầu cọc
l : Chiều dài từ đáy mũ đến đất
l’ : Chiều dài tính tốn l’ = l + la/cosα
la : Chiều dài ngàm trong đất
d : Chiều sâu nước
d’ = d + la
α - Góc hợp bỡi phương đứng và trục của cọc .
la = 3.5 ÷ 4.5D (Đối với đất sét cứng )
la = 7 ÷ 8.5D ( Đối với phù sa mềm )
Thường lấy la = 6D
Tỉ số khối lượng : µ = (m
w
-m)/m
Tỉ số chiều sâu : h = d’/l’cosα
Bước 2 :
Hệ số khối lượng tương đương : β Tra bảng hình 6.2 β= f(h, µ)
Khối lượng phân bố tương đương
'
4
)1(
l
M
mm

m
mm
w
−
=
µ
h : Tỉ số độ sâu
α
cosl
d
h
′
′
=
Tỉ số độ cứng ngang






=
3
'l
EI
K
C
x
x
Chương 3 : Tính toán đáp ứng động học của kết cấu 31

Tần số tự nhiên
4
)'(lm
EI
AN
c
=
Hz (*)
A
c
– Tra hình 6.6 phụ thuộc vào C
x
,C
φ

Bước 5 : Khối lượng phân bố hiệu quả
β
/mm
=
Hình 3.4 – Mơ hình cọc ngàm tương đương
(*) Những cơng thức trên được trích từ sách DYNAMIC OF MARINE STRUCTRES –AIT – Asian
instite of Technology –M.G.Hallam BScPhD,N.J.Heaf Beng PhD, L.R. Wootton BScPhD MICE MRAeS-
1977
3.1.3.Cọc đơn có khối lượng tập trung và bị khống chế bởi đài :
Chương 3 : Tính toán đáp ứng động học của kết cấu 32
Luận án cao học
Hình 3.5 – Cọc có khối lượng ở đầu cọc và bị khống chế
Hình 3.6 Mơ hình cọc lý tưởng
Bước 1 : Xác định các đặc trưng hình học và vật lý của cọc
I : Mơmen qn tính của cọc

2
+m
w
l’(2h-h
2
-0.5)
M
2
= ml’h (1-h)+m
w
l’(h-0.5)
2
+ M
Nếu h<0.5 → M
1
= ml’(0.5-h
2
) + m
w
l’h
2
M
2
= ml’/4 + M
Bước 3 : Xác định độ cứng khơng thứ ngun
3
'l
EJ
K
C

CCC
F
x
x








+++
+
=
)4()1(12
)25(
4
1
2
φφ
φ
CCC
C
F
x





23112311
3
2
4
'
1,2


















−
−+±+
=
FFFMM
FFFMMMFMMFMF
l

m
w
d’
l’
M
1
M
2
m
Luận án cao học
Hình 3.7 – Dạng dao động (Mode Shapes)
2 ) Xác định khối lượng hiệu quả
m
( )
2
2
1
'
1
MRM
lC
m
n
n
+=
n = 1,2
Với
( ) ( )( ) ( )



Chương 3 : Tính toán đáp ứng động học của kết cấu 35