Tóm tắt chương trình Cơ học kết cấu 1 SV: Nguyễn Bách Khoa Trang 1 A.KHÁI QUÁT CHƯƠNG TRÌNH CƠ HỌC KẾT CẤU 1: Gồm 4 chương: Chương 0 Mở đầu: Cho cái nhìn tổng quát về môn học, hiểu mục đích học môn cơ kết cấu Trang 1 Chương I Phân tích cấu tạo của các hệ phẳng: Các quy tắc cấu tạo để hệ thanh có khả năng chòu được lực.Trang 6 Chương II Xác đònh nội lực trong hệ phẳng tónh đònh chòu tải trọng bất động. Trang 15 Chương III Xác đònh nội lực trong hệ phẳng chòu tải trọng di động. Trang 35 B. TÓM TẮT MỖI CHƯƠNG: 0. CHƯƠNG 0: MỞ ĐẦU 0.1 Đối tượng, nhiệm vụ, mục đích môn học 0.2 Các giả thiết 0.3 Sơ đồ tính 0.4 Phân loại sơ đồ tính Chương 0 cung cấp cái nhìn tổng quát về môn học. 0.1. Đối tượng, nhiệm vụ, mục đích của cơ kết cấu: 0.1.1 Đối tượng nghiên cứu: KẾT CẤU Kết cấu là bộ phận chòu lực chính của công trình, kết cấu có 3 dạng chủ yếu: Thanh: VD hệ khung bêtông cốt thép của công trình, hệ dàn vì kèo đỡ mái, dầm cầu là những hệ thanh. Tấm vỏ: VD sàn chòu lực, mái vòm, thành mỏng của các tháp nước. Khối: VD móng máy, móng cột điện. Trong Cơ kết cấu 1 ta chỉ nghiên cứu đến kết cấu thanh. 0.1.2 Nhiệm vụ môn học: Tính toán kiểm tra độ BỀN, CỨNG, ỔN ĐỊNH cho kết cấu: Bền: không bò phá hoại (cắt, trượt, gãy, đổ,…). Tính toán điều kiện bền là tính toán về nội lực, ứng suất. Tóm tắt chương trình Cơ học kết cấu 1 SV: Nguyễn Bách Khoa Trang 2 Cứng: Biến dạng nằm trong giới hạn cho phép. Tính toán về điều kiện cứng là tính toán đến biến dạng tuyệt đối, tỷ đối. Ổn đònh: giữ nguyên dạng hình học ban đầu. Tính toán điều kiện ổn đònh là tính toán đến độ mảnh của kết cấu. Kết cấu thông thường phải đảm bảo cả 3 điều kiện trên thì mới xem là làm việc được. Ví dụ: Kết cấu không bền: tường chòu lực, cột, dầm nứt, gãy. Kết cấu không cứng: dầm võng quá mức (quá mức: tùy quy phạm VD: 1cm, 3/100,…). Kết cấu không ổn đònh: cột mảnh, tấm mỏng bò nén. Khác với Sức bền vật liệu (SBVL) chỉ nghiên cứu từng cấu kiện riêng lẻ, cơ học kết cấu (CHKC) tính toán bền, cứng, ổn đònh cho cả hệ kết cấu (gồm nhiều cấu kiện liên kết lại). 0.1.3 Mục đích môn học: Tính nội lực Muốn xác đònh các điều kiện bền, cứng, ổn đònh đều phải căn cứ vào nội lực trong hệ. 0.2. Các giả thiết: 0.2.1 Vật liệu liên tục, đồng chất, đẳng hướng về mặt cơ học. Ví dụ: khi tính toán bỏ qua kích thước chất độn (sỏi, sạn, …) trong bêtông mà xem như mọi điểm trong bêtông có tính chất như nhau và không gián đoạn (không có lỗ rỗng) và tính chất cơ học của nó như nhau theo mọi hướng. 0.2.2 Vật liệu đàn hồi tuyệt đối và tuân theo đònh luật Hooke. Đàn hồi tuyệt đối: quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là tuyến tính. 0.2.3 Biến dạng và chuyển vò bé. Với 3 giả thiết trên ta dùng được nguyên lý cộng tác dụng (nguyên lý độc lập tác dụng). Ví dụ: một cột chòu tác động đồng thời của tải trọng bản thân q 1 và tải trọng xô ngang q 2 ( vd: gió). Để tính toán trong cơ học kết cấu ta có thể lần lượt giải hai bài toán độc lập hệ chỉ chòu q 1 hoặc q 2 như hình dưới và cộng các kết quả. Điều đó có nghóa: Tóm tắt chương trình Cơ học kết cấu 1 SV: Nguyễn Bách Khoa Trang 3 nguyên nhân tác dụng này không ảnh hưởng đến nguyên nhân tác dụng kia (độc lập tác dụng). q1 q2 q1 q2 Hình 0.3 0.3. Sơ đồ tính của kết cấu: 0.3.1 Đònh nghóa: Sơ đồ tính là hình ảnh đơn giản hóa nhưng vẫn đảm bảo phản ánh đúng sự làm việc thực của kết cấu. Ví dụ: Sơ đồ tính của dầm đỡ ban công (H 0.4), vì kèo đỡ mái (H 0.5) Hình 0.4 Hình 0.5 0.3.2 Các bước chuyển kết cấu về sơ đồ tính: (minh họa bằng ví dụ ở hình 0.5) Thay các thanh bằng các đường trục thanh. Ví dụ: Trong ví dụ trên, ta thay các thanh của vì kèo bằng các đường trục thanh. Tóm tắt chương trình Cơ học kết cấu 1 SV: Nguyễn Bách Khoa Trang 4 Thay các liên kết thực bằng liên kết lý tưởng. Ví dụ: Hệ vì kèo cho ở trên có các liên kết (đinh, hàn, bulông,…) tại các giao điểm các thanh được lý tưởng hóa thành liên kết khớp. Thay tiết diện bằng các đặc trưng hình học của tiết diện. Ví dụ: các thanh của vì kèo ở trên có tiết diện hình chữ nhật được thay thế bằng các đặc trưng hình học của tiết diện hình chữ nhật: S x , S y , J x , J xy , i, … Thay vật liệu bằng các đặc trưng của vật liệu. Ví dụ: vì kèo trên bằng thép, vật liệu được thay thế bằng các đặc trưng vật liệu thép: E=2.10 4 kN/cm 2 , =0,3, … Dời các tải trọng về trục thanh. Đơn giản các yếu tố phụ không ảnh hưởng đến nội lực. Ví dụ: Các chi tiết liên kết ở vì kèo trên được đơn giản hóa, bỏ qua kích thước. 0.4. Phân loại sơ đồ tính: 0.4.1 Phân loại thành sơ đồ phẳng và sơ đồ không gian Ví dụ: hệ dàn vì kèo trong hình 0.5 là hệ phẳng vì tất cả các cấu kiện của hệ nằm trong cùng một mặt phẳng và tải trọng do mái tác dụng xuống vì kèo thông qua xà gồ cũng nằm trong cùng mặt phẳng đó. Hệ cho ở hình 0.6 là hệ không gian vì các thành phần của hệ không cùng nằm trong một mặt phẳng. Hình 0.6 0.4.2 Phân loại thành hệ tónh đònh và hệ siêu tónh Hệ tónh đònh: Nội lực trong hệ có thể giải được bằng các phương trình cân bằng tónh học. Tóm tắt chương trình Cơ học kết cấu 1 SV: Nguyễn Bách Khoa Trang 5 Ví dụ: hệ trên hình 0.5, hình 0.6 là những hệ tónh đònh Hệ siêu tónh: Nội lực trong hệ chỉ có thể giải được khi thêm vào các phương trình biến dạng. Ví dụ: các hệ cho trên hình 0.7 Việc xác đònh một hệ là siêu tónh hay tónh đònh, xác đònh bậc siêu tónh được trình bày trong phần 1.4.1. Ngoài hệ siêu tónh, tónh đònh còn có hệ xác đònh động và hệ siêu động, đó là những hệ khi chòu chuyển vò cưỡng bức, các phương trình động học đủ hoặc không đủ để xác đònh chuyển vò. Cơ học kết cấu 1 không đề cập đến các hệ này. Hình 0.7 0.4.3 Phân loại dựa vào nguyên nhân gây ra nội lực, chuyển vò: lực tác dụng, chuyển vò cưỡng bức, sự chế tạo không chính xác, sự thay đổi nhiệt độ. 0.4.3.1 Nội lực, chuyển vò do tải trọng gây ra: Tiêu chí phân loại Các loại: Ví dụ: Tải trọng lâu dài Tải trọng bản thânTheo thời gian tác dụng Tải trọng tạm thời Tải trọng gió, động đất Tải trọng bất động Trọng lượng bản thân, thiết bò Theo vò trí tác dụng Tải trọng di động Tải trọng đoàn người, xe,… Tải trọng tác dụng tónh Trọng lượng bản thân Theo tính chất tác dụng (có và không gây ra lực quán tính) Tải trọng tác dụng động Va chạm, tải trọng do sự hoạt động của máy móc, thiết bò,… 0.4.3.2 Do thay đổi nhiệt độ gây ra: Tóm tắt chương trình Cơ học kết cấu 1 SV: Nguyễn Bách Khoa Trang 6 Hệ tónh đònh Sự thay đổi nhiệt độ chỉ gây ra chuyển vò l Hệ siêu tónh Sự thay đổi nhiệt độ vừa gây ra chuyển vò vừa gây ra nội lực l 0.4.3.3 Do chuyển vò cưỡng bức, chế tạo không chính xác: Ví dụ: thanh treo công xôn trên hình 0.8 khi chế tạo bò ngắn đi so với khoảng cách từ điểm treo đến công xôn do đó khi lắp ráp sẽ gây ra trước một nội lực trong kết cấu. Thép trong bêtông tiền ứng lực cũng được tạo nội lực trước bằng cách gây chuyển vò cưỡng bức (kéo trước). Hình 0.8 Gây ra cả chuyển vò và nội lực trong hệ siêu tónh và chỉ gây chuyển vò, không gây nội lực trong hệ tónh đònh. . học 0. 2 Các giả thiết 0. 3 Sơ đồ tính 0. 4 Phân lo i sơ đồ tính Chương 0 cung cấp c i nhìn tổng quát về môn học. 0. 1. Đ i tượng, nhiệm vụ, mục đích của cơ kết cấu: 0. 1.1 Đ i tượng nghiên cứu: KẾT. hệ kết cấu (gồm nhiều cấu kiện liên kết l i) . 0. 1.3 Mục đích môn học: Tính n i lực Muốn xác đònh các i u kiện bền, cứng, ổn đònh đều ph i căn cứ vào n i lực trong hệ. 0. 2. Các giả thiết: 0. 2.1. tắt chương trình Cơ học kết cấu 1 SV: Nguyễn Bách Khoa Trang 1 A.KH I QUÁT CHƯƠNG TRÌNH CƠ HỌC KẾT CẤU 1: Gồm 4 chương: Chương 0 Mở đầu: Cho c i nhìn tổng quát về môn học, hiểu mục đích học