Luận án cao học
Chương 5
VÍ DỤ TÍNH TOÁN
Ví dụ 1 : BÀI TOÁN TRỤ MẢNH THẲNG ĐỨNG CHỊU TÁC DỤNG SÓNG ĐIỀU HOÀ
Tính toán biên độ tải trọng sóng tác dụng lên tháp đèn . Tháp là một cọc ống thép đơn , trên đầu
có một khối bê tông dạng chữ nhật với các thông số như sau:
Cọc :
Đường kính ngoài D=324mm
Dày t = 9.5mm
Chiều sâu nước d= 8m
Chiều cao từ mặt thoáng tới khối trên đầu cọc 7m
Khối lượng cọc , m=73.8kg/m
Khối lượng trên đầu , M = 300kg
Mônen quán tính cọc , I = 0.116x10
-3
m
4
Môdun đàn hồi của cọc , E = 205x10
9
N/m
2
Sóng :
Có chiều cao , H = 1.5m , Chu kỳ , T = 3s
Giả thiết sóng có dạng hình Sin , sử dụng phương
trình Morison để tính toán đáp ứng động .
Giải :
- Tổng tải trọng tác dụng lên tháp :
F = F
D
+ F
I

05.143
14.3*2
81.9
2
22
===
π
- Kiểm tra d/L
o
=8/14.05=0.57
Khi d/L
o
>0.5 ⇒ Ap dụng sóng trong điều kiện nước sâu và L=L
o
do đó tanh(2π/L)→1
Trong vùng nước sâu vận tốc và gia tốc cho bởi :






−






=

H
u
o
o
π
ππ
π
ππ
2sin
4
exp
2
2cos
2
exp
2
2

- Xác định hệ số C
m
và C
D
Với mặt cắt ống hình tròn C
m
=2.0 .
Hệ số Reynolds cực đại
51058.4324.0
02
exp109.0
6

Chương 5 : Ví dụ tính toán 1
Luận án cao học
216.0
999.05.1
324.0
==
xW
D
Vì
2.0
>
W
D
nên lực quán tính chiếm ưu thế
Lực cản và lực quán tính cho bỡi phương trình






−==






−±==
T

150 -0.750 -446.250 0.500 604.500 158.250
165 -0.933 -555.143 0.259 312.912 -242.230
180 -1.000 -595.000 0.000 0.000 -595.000






−
T
t
L
x
π
2






−±
T
t
L
x
π
2cos
2

1400.000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Fd Fi F
Nhận thấy rằng hợp lực cực đại khi
o
T
t
L
x
902cos
=






−
π
và biên độ hợp lực F = 1209N .
Ví dụ 2 : BÀI TỐN CỌC ĐƠN BỊ KHỐNG CHẾ CHUYỂN VỊ Ở ĐẦU CỌC
Chương 5 : Ví dụ tính tốn 3
F
D
F
I
F




Chiều dài cọc , l = 22,86m
Trọng lượng riêng thép, ρ = 7,833x10
3
kg/m
3

Tiết diện cọc, A = 2,99x10
-2
m
2
Khối lượng đầu cọc, M = 100.000kg
Chiều sâu nước, d = 20,16m
BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Đặc trưng Giá trị
N
1
(Hz)
N
2
(Hz)
R
1
R
2
)/(
1
mkgm
)/(
2
mkgm

= 0.987 mtb1 = 1.277x10
4
- Dao động trong mặt phẳng khống chế của đài xảy ra khi dòng chảy tới mặt phẳng có vận tốc
V>3.01m/s
Đối với Mode2 : N
2
= 2.43 mtb2 = 986.974
- Dao động theo phương vuông góc với mặt phẳng khống chế của đài xảy ra khi dòng chảy tới
mặt phẳng có vận tốc V>7.41m/s
Do đó có thể kết luận rằng, nếu dòng chảy là lý tưởng và dao động theo phương vuông góc xảy
ra khi vận tốc dòng chảy lớn hơn 3.01m/s . Ngoài ra nếu theo phương dòng chảy dao động xảy
ra khi có vận tốc dòng chảy lớn hơn 1.944m/s
Chương 5 : Ví dụ tính toán 4
Luận án cao học
Ví dụ 3 : BÀI TOÁN KHUNG PHẲNG CÓ TẢI TRỌNG NGOÀI TÁC
DỤNG LÊN DẦM
Cho khung phẳng như hình vẽ . Tính tần số tự nhiên và khối lượng hiệu quả của hệ .
Biết các đặt trưng của cọc và dầm như sau :
Đặc trưng của cọc :
Mô đun đàn hồi E = 2.05E+7T/m²
Chiều dài của cọc từ đài tới đáy biển l =
22.86m
Đường kính của cọc D = 0.762m
Chiều dày cọc t = 1.27E-2 m
Diện tích tiết diện A = 2.99E-2 m²
Mômen quán tính tiết diện :
I
b
= 2.10E-3 m
4

2
) 2.05E+11 2.05E+11 2.05E+11
Chương 5 : Ví dụ tính toán 5