Tính toán độ bền: Bền chắc lâu dài Tính toán độ cứng: Biến dạng < giá trị cho phép Tính toán về ổn định: Đảm bảo hình dáng ban đầu 1) VL liên tục (rời rạc), đồng chất (không đồng chất) và đẳng hướng (dị hướng) 2) VL làm việc trong giai đoạn đàn hồi 3) Biến dạng do TTR gây ra< so với kích thước của vật 4) VL tuân theo định luật Hooke: biến dạng TL lực TD
SỨC BỀN VẬT LIỆU TÀI LIỆU [1] Đỗ Kiến Quốc, “Giáo trình Sức bền Vật liệu”, Nxb ĐHQG TPHCM, 2010 [2] Phạm Ngọc Khánh, Vũ Văn Thành, tập Sức bền Vật liệu”, NXB Xây dựng, 2010 “Bài Mail download tài liệu: tailieucohoc2015@gmail.com Pass: cokythuat2015 Chú ý: Cấm xóa file đổi Pass sau download xong tài liệu THỜI LƯỢNG Lý thuyết: 30 tiết Bài tập/tiểu luận: 15 tiết ĐÁNH GIÁ Nội dung: chương Những khái niệm Kéo (nén) tâm Trạng thái ứng suất - Các thuyết bền Đặc trưng hình học mặt cắt ngang Uốn phẳng Xoắn tròn Thanh chịu lực phức tạp Ổn định thẳng chịu nén tâm Tải trọng động Chương NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN Nội dung Khái niệm Các giả thiết NL Độc lập tác dụng lực Ngoại lực, nội lực, ứng suất Khái niệm 1.1 Mục đích: Là môn KH nghiên cứu phương pháp tính toán công trình mặt: Tính toán độ bền: Bền lâu dài Tính toán độ cứng: Biến dạng < giá trị cho phép Tính toán ổn định: Đảm bảo hình dáng ban đầu Nhằm đạt điều kiện: 1.2 Phương pháp nghiên cứu: Kinh tế Kết hợp lý thuyết thực nghiệm Kỹ thuật Quan sát thí nghiệm Đề giả thiết Sơ đồ thực Công cụ toán lý Sơ đồ tính toán Đưa phương pháp tính toán công trình Thực nghiệm kiểm tra lại Kiểm định công trình 1.3 Đối tượng nghiên cứu: loại 1.3.1 Về vật liệu: + CHLT: Vật rắn tuyệt đối + SBVL: VL thực = Vật rắn có biến dạng P P P a) P b) ∆ P ∆d ∆ dh ∆ dh >> ∆ d ∆ d > ∆ dh VL đàn hồi VL dẻo 1.3.2.Về vật thể: Dạng = mặt cắt + trục thanh: Thẳng, cong, gãy khúc – mặt cắt không đổi, mặt cắt thay đổi Thanh thẳng Thanh gãy khúc Thanh cong Xác định kích thước mặt cắt ngang Giả thuyết ϕ0 ⇒ F theo P ≤ [σ ] ôđ = ϕ [σ ] n F Từ F ⇒ λ theo công thức µL J λ= , imin = imin F Từ λ tra bảng trị số ϕ0’ + Nếu ϕ 0’ ≠ ϕ giả thuyết ban đầu tính lại từ đầu với : + Nếu ϕ ≈ ϕ tiến hành kiểm tra theo điều kiện ổn định 0’ ϕ0 + ϕ0' ϕ1 = Ví dụ Kiểm tra điều kiện ổn định cột AB Cột thép CT3 có [σ ]=16kN/cm2, mc ngang chữ I N 30 Ví dụ Thép I30 : F=46,5cm2, J =J =337cm4, i =i =2,29cm y y Thanh khớp đầu nên µ =1 µL 1x 400 Độ mảnh cột λ= = = 148,5 Tra bảng nội suy đường thẳng ϕ =0,326 imin 2,69 Lực nén cho phép cột tải trọng gây Lực nén cột[ N ] = ϕF[ σ] n = 0,326.46,5.16 = 242kN 80.4 + 40.10 + 20.10.5 N= = 215kN Đảm bảo điều kiện ổn định N < [ N] Ví dụ Cột có chiều dài 1,5m; đầu ngàm, đầu tự (µ =2) Lực nén 300kN Mặt cắt ngang có dạng hình vẽ Cột làm thép CT3 có [σ ] =16kN/cm2 Chọn kích thước a n để cột không ổn định Ví dụ Bước 1: Giả thuyết chọn ϕ =0,5 Ftính Công thức P 300 = = = 37,5cm ϕ [σ ] n 0,5 x16 29 29 F = 5a , J = a , imin = a = 0,696a 60 Mặt cắt ngang cột cho 12 a= F 37,5 = = 2,74cm, 5 imin = 0,696 x 2,74 = 190cm Ví dụ µL x 250 λ0 = = = 158 imin 1,9 Tra bảng ϕ0’=0,296 khác ϕ0=0,5, cần chọn lại Bước 2: Giả thuyết ϕ + ϕ ' 0,5 + 0,296 ϕ1 = = = 0,398 2 Fcan P 300 = = = 47cm , ϕ1 [σ ] n 0,398 x16 a= F = 47 = 3,07cm x150 imin = 0,696 x3,07 = 2,14cm ⇒ λ1 = = 140 2,14 Tra bảng ϕ’1=0,36 khác ϕ1=0,398 (chọn lại lần 3) Bước 3: giả thuyết 0,398 + 0,360 ϕ2 = = 0,38 Fcân P 300 = = = 49,4cm ϕ3 [σ ] n 0,38 x16 a= F = 49,4 = 3,14cm Ví dụ imin µL x 250 = 0,696 x3,14 = 2,19cm ⇒ λ2 = = = 137 imin 2,19 Tra bảng ϕ‘2=0,372 ≈ 0,38=ϕ2 Ta chọn a=3,14cm kiểm tra lại điều kiện ổn định Ta có lực nén cho phép cột Lực tác dụng N=300kN > [N]=293kN không vượt quá2 2% nên chấp nhận [ N] = ϕ[ σ] n F = 0,372x16x5x3,14 = 293kN Ví dụ Một cột gỗ mặt cắt ngang chữ nhật 8x28cm2 chịu lực nén P liên kết đầu ngàm Định lực P để cột không ổn định, [σ ]=10MN/m2 Ví dụ bxh=8x28 có bxh=28x8 có Độ mảnh mp có độ cứng bé nhất: Độ mảnh mp có độ cứng lớn h 28 iX = = 12 12 b iY = = 12 12 µ y L 0,5 x300 12 λY = = = 65 iy µ x L x300 12 λX = = = 74,3 ix 28 Ví dụ λ >λ nên cong mp có độ cứng bé, dùng λ để tính toán ổn x y x định λ =74,3 nên ϕ=0,548 x Lực nén cột [P]= ϕ[σ ]F=0,548x10x8x28x10-4=0,123MN Hình dáng hợp lý mặt cắt chịu nén Thanh chịu nén thỏa bền: cần mặt cắt ngang có F tối thiểu, hình dáng mặt cắt nói chung không quan trọng Thanh chịu nén thỏa ổn định: cần ý đến hình dáng mặt cắt, thỏa điều kiện sau: + i =i hay J =J chống lại ổn định theo phương Mặt cắt hợp lý max max tròn đa giác + Các mômen quán tính trung tâm mặt cắt ngang lớn tốt, thường chọn mặt cắt rỗng Ví dụ Cột ghép thép chữ U số dài 2m, liên kết khớp hai đầu Vật liệu có [σ ]=16kN/cm2 Xác định khỏang cách a cho mặt cắt hợp lý lực nén cho phép [P] Ví dụ Đặc tính hình học mặt cắt J =8,41cm4, J =26,1cm4, F=6,9cm2;z =1,36cm x0x0 y0y0 Mômen quán tính trục J xx a = 8,41 + 6,9 + 1,36 2 Điều kiện mặt cắt hợp lý yy J = 2.26,1 = 52,2cm J xx = J yy ⇒ a = 0,48cm Ví dụ Định tải cho phép i x = i y = imin = Độ mảnh J yy = 1,94 F µL 1.200 λ= = = 103 imin 1,94 Tra bảng chọn ϕ = 0,576 Lực nén cột [ P] = ϕ[ σ] F = 0,576x16x 2x 6,9 = 127,18kN