BÀI GIẢNG CƠ HỌC KẾT CẤU

PGS. TS. ĐỖ KIẾN QUỐC KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

1. KHÁI NIỆM MÔN HỌC

 Định nghiã:

Cơ học kết cấu (CHKC) là môn khoa học Lý thuyết – Thực nghiệm trình bày các phương pháp tính toán kết cấu về độ bền, độ cứng và độ ổn định do các nguyên nhân khác nhau: tải trọng, nhiệt độ, lún, chế tạo không chính xác.

MỞ ĐẦU 2

1. KHÁI NIỆM MÔN HỌC (TT)

 Phương pháp nghiên cứu:

LT

Lý thuyết – Thực nghiệm:

Kiểm tra lý thuyết

LT

 Lý thuyết (LT): dự báo khả năng làm việc của kết cấu.

LT

 Thực nghiệm (TN): phát hiện tính chất vật liệu và kiểm tra lý thuyết.

TN

Cơ sở xây dựng lý thuyết

MỞ ĐẦU 3

1. KHÁI NIỆM MÔN HỌC (TT)

 Nhiệm vụ chủ yếu:

Xây dựng các phương pháp tính toán nội lực, làm cơ sở để kiểm tra các điều kiện bền, cứng và ổn định (hiện đại: tuổi thọ, độ tin cậy).

MỞ ĐẦU 4

1. KHÁI NIỆM MÔN HỌC (TT)

 Vị trí môn học:

Quá trình thiết kế công trình bao gồm:

CHKC & chuyên môn CHKC Chuyên môn CHKC & chuyên môn

Tính tiết diện Sơ đồ kết cấu Tính nội lực Kiểm tra bền, cứng, ổn định

Khâu khó khăn và quan trọng nhất

MỞ ĐẦU 5

2. SƠ ĐỒ TÍNH CỦA CÔNG TRÌNH

 Sơ đồ tính = Sơ đồ công trình + các giả thiết đơn

giản hoá.

E, A, I

MỞ ĐẦU 6

2. SƠ ĐỒ TÍNH CỦA CÔNG TRÌNH

 Các giả thiết gồm:

- Thay thanh bằng trục thanh; bản & vỏ bằng mặt trung gian. - Tiết diện  E, A, I - Liên kết  Lý tưởng (không ma sát, cứng, đàn hồi…). - Tải trọng đưa về trục thanh. - Thêm giả thiết phụ nếu cần (nút khớp, tường gạch, sàn bêtông…).

E, A, I

MỞ ĐẦU 7

2. SƠ ĐỒ TÍNH CỦA CÔNG TRÌNH (TT)

E, A, I

Hình 1  Lưu ý: Lực chọn sơ đồ tính cần phản ánh tốt sự làm việc của công trình thật và phù hợp với khả năng tính toán.

MỞ ĐẦU 8

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

 Theo sơ đồ tính:

a) Dầm

b) Dàn

d) Vòm

c) Khung

MỞ ĐẦU 9

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH (TT)

Theo sơ đồ tính (tt):

Hệ phẳng: cấu kiện và lực đều nằm trong mặt phẳng.

Hệ không gian: Không phẳng

Trong thực tế chủ yếu là hệ không gian: dầm trực giao, dàn không gian, kết cấu tấm vỏ …thí dụ: nhà cao tầng, cầu, dàn khoang…Nhiều bài toán không gian khi tính toán được đưa về sơ đồ hệ phẳng.

MỞ ĐẦU 10

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH (TT)

Theo phương pháp tính nội lực

Phương pháp lực:

Hệ tĩnh định: chỉ dùng phương trình cân bằng

là đủ để tìm nội lực.

Hệ siêu tĩnh: phải bổ sung điều kiện hình học

(chuyển vị, biến dạng)

MỞ ĐẦU 11

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH (TT)

Theo phương pháp tính nội lực (tt) Phương pháp chuyển vị:

 Hệ xác định động: xác định được biến dạng của các phần tử thuộc hệ chỉ từ điều kiện động học khi hệ bị chuyển vị cưỡng bức.

 Hệ siêu động: khi hệ chịu chuyển vị cưỡng bức, nếu chỉ dùng điều kiện động học (hình học) thì không đủ xác định biến dạng của các phần tử.

∆

∆

a) Hệ xác định động

b) Hệ siêu động

MỞ ĐẦU 12

4. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY NỘI LỰC VÀ

CHUYỂN VỊ

Tải trọng:

Gây ra nội lực, chuyển vị cho mọi hệ. Một số cách phân loại:

 Theo vị trí :

 Theo tính chất tác dụng:

 Theo khả năng nhận biết:

bất động di động tĩnh: gia tốc nhỏ, bỏ qua lực quán tính khi xét cần bằng. động: phải xét đến lực quán tính trong phương trình cân bằng. tiền định: P = P(t) ngẫu nhiên: chỉ biết theo qui luật xác suất

MỞ ĐẦU 13

4. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY NỘI LỰC VÀ

CHUYỂN VỊ (TT)

Nhiệt độ

Lún

Hai nguyên nhân này gây nội lực, chuyển vị trong hệ siêu tĩnh, nhưng chỉ gây chuyển vị trong hệ tĩnh định.

MỞ ĐẦU 14

5. CÁC GIẢ THIẾT VÀ NGUYÊN LÝ CỘNG

TÁC DỤNG

 Các giả thiết nhằm đơn giản hoá tính toán:

1- Vật liệu đàn hồi tuân theo định luật Hooke.

MỞ ĐẦU 15

5. CÁC GIẢ THIẾT VÀ NGUYÊN LÝ CỘNG

TÁC DỤNG

Các giả thiết nhằm đơn giản hoá tính toán (tt):

2- Biến dạng và chuyển vị bé (được dùng như khái niệm vô cùng bé trong toán học). Cho phép dùng sơ đồ không biến dạng. Dùng được các xấp xỉ: sin  tan  , cos = 1 ……

Từ đó dẫn tới nguyên lí cộng tác dụng:

P2

P1

P1

P2

+

=

∆1

∆2

∆

Hình 5

∆(P1, P2) = ∆(P1) + ∆(P2)

MỞ ĐẦU 16

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 17

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 18

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 19

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 20

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 21

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 22

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 23

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 24

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 25

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 26

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 27

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 28

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 29

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 30

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 31

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 32

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 33

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 34

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 35

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 36

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 37

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 38

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 39

3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 40