Bài giảng Cơ học kết cấu: Chương 2 - PGS. TS. Cao Văn Vui

Chương này giới thiệu các khái niệm cơ bản về phân tích cấu tạo hình học của các hệ phẳng. Nội dung bao gồm định nghĩa các loại hệ thống (bất biến hình, biến hình, biến hình tức thời), các miếng cứng và bậc tự do, cùng với phân loại và tính chất của các loại liên kết.

Sinh viên và kỹ sư các ngành kỹ thuật xây dựng, cơ khí, và kiến trúc, đặc biệt những người đang nghiên cứu về phân tích kết cấu, sức bền vật liệu và cơ học kết cấu.

Chương "Phân tích cấu tạo hình học của các hệ phẳng" do PGS. TS. Cao Văn Vui biên soạn cung cấp kiến thức nền tảng về tính ổn định hình học của các kết cấu phẳng. Chương bắt đầu bằng việc trình bày chi tiết các khái niệm cốt lõi như: Hệ bất biến hình (là hệ thống giữ nguyên hình dạng ban đầu dưới tác dụng của tải trọng, giả định biến dạng đàn hồi không đáng kể hoặc các cấu kiện tuyệt đối cứng, đây là mục tiêu trong thiết kế kết cấu); Hệ biến hình (là hệ thống thay đổi hình dạng hữu hạn khi chịu tải, ngay cả khi các cấu kiện được coi là tuyệt đối cứng); Hệ biến hình tức thời (là trạng thái biến hình với sự thay đổi hình dạng vô cùng bé, sau đó hệ có thể trở thành bất biến hình); Miếng cứng (được định nghĩa là một hệ phẳng bất biến hình một cách rõ rệt, là khối cơ sở để phân tích cấu tạo); và Bậc tự do (số lượng thông số độc lập cần thiết để xác định vị trí của hệ, đối với một điểm trong mặt phẳng có 2 bậc tự do, và một miếng cứng có 3 bậc tự do gồm 2 tịnh tiến, 1 xoay). Tiếp theo, chương phân loại và mô tả các đặc tính của các loại liên kết cơ bản như Liên kết thanh (liên kết loại 1), khử 1 bậc tự do và phát sinh phản lực dọc trục, ví dụ như gối tựa di động; và Liên kết khớp (liên kết loại 2), khử 2 bậc tự do tịnh tiến nhưng cho phép xoay, phát sinh hai thành phần phản lực đi qua khớp, ví dụ như gối tựa cố định. Phần trọng tâm của chương tập trung vào các điều kiện để nối các miếng cứng thành một hệ bất biến hình, bao gồm Điều kiện cần (liên quan đến số lượng liên kết cần thiết để ngăn chặn biến dạng, với các công thức tổng quát cho hệ bất kỳ, hệ nối đất và hệ dàn) và Điều kiện đủ (đảm bảo rằng các liên kết được bố trí hợp lý để thực sự tạo ra một hệ bất biến hình). Các quy tắc bố trí cụ thể được nêu rõ cho việc nối một điểm vào miếng cứng, nối hai miếng cứng, và nối ba miếng cứng. Tóm lại, chương này cung cấp một khuôn khổ toàn diện để phân tích và đánh giá tính bất biến hình của các kết cấu phẳng, là kiến thức thiết yếu cho các kỹ sư kết cấu để đảm bảo sự ổn định và an toàn của công trình.