Cơ học và kết cấu công trình vũ mạnh hùng

TRƯỜNG BẠ! HỌC kiEn trUc thAnh phO hO ch‫ ؛‬minh PGS-PTS VŨ MẠNH HÙNG CVHQC VÀKETCAU C O N G T R lN H « f; n h A x u ấ t b A n x Ay d ^ g TRƯỜNG ĐẠI HOC ΚΙΕ'ν TRUC THANH p h ố H ổ CH‫ ؛‬MINH PGS-PTS VŨ MẠNH H٧NG Cơ HỌC VÀ KẾT CÂU c DmG TRINH (Tái bản) ίΐ'Ι44 0ΛΌ ‫؛)[؛‬ін о с ш т іѵ б f'-fir ν # ί \ ι NHÀ x u At b ả n Xả y d ự n g HÀNỎI-20Q5 Lời nói dầu S n ^tcíc kiến trúc công trinh dân d ụn g ,công nghiệp đô th ị kh ô n g thê thiếu nhữ ig kiến thúc ban hợc vù kết cổn công ibinh Đ iẽ u dó đưctc k h ả n g dtnh qua cd c chương ibinh đào lạ o kiến trúc sư сйа nh.lêu trương đ ại học K iế n trtic vd ٠ ‫ﺍ‬g o ‫ﺓ‬ ‫ ﺍ‬nươc ĩ lâ u n ay , ỏ nưóc ta , n ộ i dung m ôn C học (C học l í thuyết , Sức bền vạt liệ u ١ C hqc kết c u ١vd K ết cáu c ỏ n g irtnh (Bê tồng cốt thép ,gạch đ ,thép gỗ )gldng dti^ch o ngdnh Ktến irU c , Q uy h oạ ch thương dược rút ngốn chương m ụ c tù cdc gtdo irin h dUng cho ngdnh X a y d q n g Việc làm đố da ddn t('h sit chệch hưổng qud tdt v'ê c c m ôn ndy ddo tạo ktến trúc sư stn h vtên ngdnh K iến trúc c h l cần dược trtiírg b ì klế.r thức cổ i ‫ﺍ‬0 ‫ ﺍ‬v'ê C h ọ c nhận dược nhkêu t.hồng itn v'ê cdc gtdt phd p Kết cổu cbng trinh de plxục vụ cho cbng vtệc sdng tdc Tr()ng suốt 25 ndm g ‫ﺍ‬dng d ، Ịy ١ vối m ong m ỏ l có m ột t d l ‫ﺍ؛ﺍﺍﺍ‬، rtêng cho ngdnh K iến trh c , vl vộy chứng ‫ﺓﺃ‬ ‫ ﺍ‬da nxqnh dqn ‫ﺟﺎﺍ‬ ‫ ﺍﺍ‬soqn crrốn " C h ọc v a k ẽ t c u c ô n g t r in h " p ỉtụ c vụ m qc liê u d d ( )tqo k.iến trúc sư , K h i bien s o q n , chứng tô i c ố gống sủ d im g , chọn h.ic tù nhi'êu nguồn tư h ệ u ١ sách tharn Wrdo vd c،lp ‫ﺅﺍﺍﺍﺍ‬ ‫ ﺃ‬cdc ih ù n li Ir.tu gần đdy vê kết cổu cbng trin h Tuy n h iê n ,không thê trd.xh k ‫ﺓﺍﺍ‬ t xhdng ih lế u s ỏ i , chúng tồi rổ l m ong n h ậ n dư ، 5c sư dỏng gốp y k iế n kin h ngtxiệm quy bdu bq.x dọc vd dồtxg nghiệp Nhd.x d d y ,clxtltxg xin chdn thành cdm ( 5n H ộ t dllxxg K h o a hợc B ộ X d y di.tng vU B ộ m ân K ỉ thuật cong trìn li Trưỉỉng đ i hục K iến trilc th d n li p h ố H C h i M in h vù g iílơ sxt - B(1 ١ nôn K ết cổu cồ.xg trlntx Trường đqt hqc X d y dựng - Trtldng d ạt h ụ c Ktè.x ird c H d N ột n ١ xũ١ xg y ktến dỏ.xg góp sdu sắc vào bdfx dề cương cuố n sdch Тйс gtd PHÂN I CO HỌC TĨNH VÀ C HỌC VẬT LIỆU ChưoTig I L ự c VÀ H Ệ L ự c NH^NG KHÁI NIỆM cồ BẤN VỀ CO HỌC TĨNH vlục đích nghiên cứu c ủ a C(J học tĩnh (k h ọ c tĩnh phần học trình bày lí thuyết tổng quát hệ lực nghiên ci'fu điỉu kiện cán vật thể (máy móc, công trình, cấu kiện, v.v ) tác ding hộ lực· Trong học tĩnh cliỉ xét cân vật thể đưực xem ; rắn tuyệt đối Thực ra, có lực tác động, vật thể nhiều bị biến dạng Độ biến cạng phụ thuộc vào vật liộu, hình dạng, kích thước vị trí lực tác động vật th‫؛‬ Môn sức bồn vật liệu xét tới biến dạng vạt thể ١ự cân vật thể Bựcân hiểu trạng thái đứng yên vật thể mà ta xem xét so vớ, vật thổ khác Trong thực tế tính toán kĩ thuật, ta lấy Trái Đ ất vật th‫ ؛‬làm chuẩn chuyển dộng Khi dó, cân vật thể so với trái đ;t cân tuyệt đối, Mit vật rắn xem cân klứ chịu lực phải thỏa mãn điều kiện cân ·ề lực Cơ học tĩnh phải xét hai vấn đề sau : - Hợp lực : tổng hợp lực tác dụng lên vật thể dạng tối giản - lác dịnh điều kiện cân hệ lực tác dụng lên vật thể Cá: loại toán hai vấn đề nêu dùng phương pháp giải tích ihương pháp họa đồ uíc, hệ lực, liên đê a dột vật thể trạng thái cân hay chuyển động phụ thuộc vào tác động tương hỗ m ặt học vật thể với vật thể khác Đại lượng đặc trưng cho s١tương tác học gọi lực Lự đại lượng véc tơ Tác dụng lực lên vật thể xác định trị số, chiều iướng diổm dặt (hình 1.1), Ta nói : vật thể chịu tác dụng m ột lực F (ho.c lưc AB) T rị sổ lực F !AB! đo b ằn g dơn vị N ỉu tơ n ‫ ؛‬KilOgam lực Hìnìi ỉ ỉ : Véc to lực ỉỉình 1.2 : Hệ lực Lực từ bên tác dụng vào vật thể, gọi ngoạí lực Lực phần tử cấu tạo nên vật thể tác dụng lẫn nhau, gọi nội lực Lực tác dụng lên m ột điểm vật thể gọi lực tập tìung Lực tác dụng lên tấ t điểm thể tích hay mỌt phần bề m ặt vật thể, gọi lực phân bố M ột vật thể không bị ràng buộc với vật thể khác thụ'c dịch chuyển không gian, gọi vật tự b Hệ lực tập hợp lực tác dụng lên vật thể nho Hìtih Ỉ.3 : Vật thể (hlnh ) câa bhìig Hệ lực tác dụng vào vật thể tự mà làm cho vật thể trạng thái dUng yCn, ta gọi hệ lực hệ lực cân Nếu hệ lực tốc dụng tUOng đuong với m ột lực thl lực dó gọi h(.،p lực hệ lực, hợp lực lực có thổ thay cho hệ lụ'c tác dụng lên vật thể Lực có trị sổ 1ι‫؛؟‬ρ lực, tác dụng cUng hudng nhung nguợc chiều với hợp lụ'c, gọi la li.،c c Các tiên dề về,lực Tien ،11 ‫ ﺍ‬: Nếu t,rên vật thể tự có hai lực tốc dụng, thl vật thổ dó lUnh 14 ‫ ; ﺍ‬Tlièm (lệ lục chi cỏ thể cân chi lực có trị ‫ ك‬bdng cân bang (Fj = F٦), cùn,g hudng nhung ngu'Ợc chiều (hinh 1.3) Tien d'ê : Tác dụng củ.a hệ lực lên vật thể không bị thay đổi thêm vào bớt di m ột hệ lực cân (hình 1.4) 12 Tiên đ'ê : Hai lực tác dụng vào điểm vật thể có hợp lụ'c dặt cUng điểm duợc biểu diễn dudng chéo hình binh hành mà cạnh chinh lực (hình 1.5) Hình / ‫ ؟‬: Hap lục hai lưc dong quy c ầ n phăii blệÌ khái niộm tổng lực vồ hợp lụ'c (hlnli 1.6) Q khỏng phả‫ ؛‬là hợp lire ctia F| í٦ vl hai lụ'c khOng ch hợp lục, Q tổng giá trị lực ‫ ا'ل‬v‫'؛‬i '٦ '‫ﺝ؛'ﺍ‬ ‫ﺍ‬١ cfê : t)ng với the dụng vật thể lên vật thể khkc chng cỏ phản lục tác dụng với trị số nhiing ngu’Ợc' chiều (hình 1.7) 12 Liên kết phản lực Illnh 1.6 : Tổ١ig hinh học Fị F i 1‫؛‬ ỉlịnh nglila : Khấc với vật thể tự do, vật thể bị vật thể khtic chn trở sụ' dịch clruyển không gian, gọi vật thê khbng tự díí T át vật thể khác có tác dụng khống chế di chiiyhn vột díing xét không gian, gọi lỉên kê't V ật có liên kết, chuyển dộng tác dụng Ipc Síí tác dpng lèn liên kết lực nằo dó ngược Hình 1.7 ; Phản lục tác dụng !;.،‫( ؛‬theo tiên dề 4) hên kết cUng tác dụng lên vật li.ic cUng trị số nhimg ngu'ợc chiều, lực dó gọi phản ‫ا’ ا‬١.'‫ اا‬١ 1، ‫ '(ااا‬N \ lụ'c liên kết Phản lụ'c liên kết hướng ngược với chiều ‫ا‬ Ч \a M li mà lỉên kết cản trở vật di chuyển Khi liên kết cản trở vột di chuyển theo nhiểu chiều, huOng thi chưa thể xác địnli cliiều, hưứng ctia phản lực llbn kết không giải ‫ ا'ا‬٠''‫ ا‬١ tlir m \‫ﺫﺍ‬.١1 ‫ﺍ‬١‫ﺃ'ﺍ‬.'‫ﺍﺍﺍ‬ t()án xác đỊnlr phản lụ’c 11‫ﺍ‬١‫؛‬١11 b Một số libn kết co bdn : С) G ối tira nhẵn 11'‫ ؛‬m ộ t m ht phẳng m ột m ặt cong xem nlm líhbng có ma sát đối vdi v;)t thể đ ặ t no 1‫ر‬1‫;ا‬1‫ أل‬li.rc N ('ủ;ỉ gối tựa nliẵn sõ hưứng theo pháp ti! ٧،'‫؛‬ m ạặti пtibp A iV (‫ ؛‬nii ecliung n u n g cctiíì u a cchc ac m о р xúc' XLIC l i liếp n o p điểm a i G i n va đ a ạặ it ٩m dó (hình (lilnlr 1.8) Igay di( diểin 1.8), Klri m ặt tiếp xúc điểm phản ực hướng theo pháp tuyến mặt (hinh 1.9) ỉ);'،y treo Phản lực ٦' dây treo hướng dọc theo dây phía diểm treo (hình ) 10 Hinh ‫ ا‬.‫را‬ ‫ ا‬١‫ا‬١.'‫ا‬11 ‫ اا‬1‫' ا‬، ١’ ‫ ا ا‬٦.'‫ا‬11 Hinìi l.H : Plida lục gối tựa aỉiẵa Khớp trụ : Nếu hul vật liên kết với irhau bu lông xuyên qua lỗ khoan chúỉig thi liên kht gọi lầ khớp t^i, gọi tắ t khớp Đuhng trục bu lông gọi lồ li٦ic khớp (hlnh 1.11) Xem hình vẽ ta tháy AB quay ^ n g quanh trục khớ!ì nhuirg kliOng thể di cliuyển vuông góc với trục khdp Do dó phản lụ'c R khdp trụ có chiều, hudng b ất kl t!'ên m ặt phẳng vuông' góc với trục khdp Khdp cầu - Khdp ống tn i : Phản lực R khdp cầu khdp ti١ ụ có hudng chiều b ất kì troirg không gian (liình ) Hình !.11 ; KK.óp trụ 12 HìnVi 1.12 : ΚΚόρ eau υα кКор trụ d'hanh : Hai dầu khdp Bỏ qua trọng luợng thân thanh, phản lực thanlr hudng dọc theo trục (hình 1.13) c Tiên dề liên két Mọi vật không tự có tliể xem vật tự vUd bỏ liên kết thay tác dụng cliUng phản lực liên kết (Irình l.ld ) Hình ì , 13 : Liên kẽt tthanh \ \ ỉ ) > '‫ﻻ‬4 \ ١ì ; \ \';‫اﺀااا‬٠ ' ‫)(ااااأ‬ II Hộp Lực ٧À PHÂN L ự c Hệ lực đồng quy a Hợp lực bâng pbương phốp hlnh hpc Hợp hai lực : xàc định tổng hlnh học R hai lực Fj theo quy tẩc hlnh binh hhnh tam giác lực (hliih 1.15) D A, Hình 1.15 : Hợp hai Zực R = F ĩ \ Д ‫د‬ R siny sin^ sina Hợp ba lực khổng nầm mặt phảng : tổng hliìh học R Fj, F2 F3 áường chéo hlnh hộp dựag dược bới cấc lực dỏ (hlnh 1.16) H