1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình được biên soạn trên cơ sở chương trình đào tạo chuyên ngành Kỹ
thuật xây dựng của Trường Cao Đẳng Nghề Cần Thơ, dùng làm tài liệu giảng dạy và
học tập cho sinh viên.
Giáo trình gồm có hai phần
+ Phần 1: Tĩnh học;
+ Phần 2: Kết cấu bê tông cốt thép.
Giáo trình được biên soạn có sự tham khảo của các nguồn tài liệu từ các trường
bạn và ý kiến đóng góp từ các đồng nghiệp.
Quá trình biên soạn sẽ không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự
đóng góp ý kiến của các chuyên gia, đồng nghiệp và các bạn sinh viên.
Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2021
Tác giả
1. Đỗ Đức Thành
2. Nguyễn Trung Quang
2
MỤC LỤC
TT
Tên chương/bài
Trang
1
Giới thiệu
1
2
Mục lục
2
3
Giáo trình môn học
3
4
Chương 1. Những khái niệm cơ bản – Hệ tiên đề tĩnh học
4
5
Chương 2. Thu gọn hệ lực – Phương trình cân bằng của hệ
10
6
Chương 3. NHững vấn đề cơ bản về kết cấu BTCT
16
Bài 1. Khái niệm chung về bê tông cốt thép
16
Bài 2. Tính chất cơ lý của vật liệu
19
7
Chương 4. Tính toán cấu kiện chịu uốn theo cương độ
28
Bài 1. Nguyên lý chung về tính toán và cấu tạo
28
Bài 2. Tính toán cấu kiện chịu uốn
35
8
Chương 5. Tính toán cấu kiện chịu nén
66
Tài liệu tham khảo
78
3
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: Kết cấu công trình
Mã số môn học: MH 09
Thời gian thực hiện: 45 giờ (lý thuyết 39 giờ, bài tập 04 giờ, kiểm tra 02 giờ)
I. Vị trí, tính chất của môn học:
Vị trí: Môn học kết cấu công trình là môn học được sắp xếp học sau khi sinh
viên học các môn học chung và các môn cơ sở ngành khác như Vật liệu xây dựng, Bảo
hộ lao động.
Tính chất: là môn học cơ sở ngành quan trọng.
II. Mục tiêu môn học:
Kiến thức:
Môn học trang bị kiến thức lý thuyết căn bản về các qui luật chung của cơ học,
giúp sinh viên vận dụng các qui luật đó để giải các bài toán về chuyển động, cân bằng
và tương tác giữa các vật thể.
Môn học trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản về tĩnh học, bê tông cốt
thép (BTCT), thiết kế các dạng kết cấu bê tông cốt thép thông thường.
Kỹ năng:
Giải được một số bài toán cơ bản về tĩnh học.
Sau khi kết thúc môn học, sinh viên nắm được sự làm việc của bê tông và cốt
thép trong kết cấu bê tông cốt thép; từ đó nắm được các nguyên lý cấu tạo và tính toán
kết cấu bê tông cốt thép và nắm được cách thiết kế các cấu kiện cơ bản.
Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
Chuyên cần và tự chủ trong việc tìm tài liệu tự học thêm, làm tiền đề cho sinh
viên khi liên thông lên bậc học cao hơn.
III. Nội dung môn học:
4
Chương 1
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN – HỆ TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC
Mục tiêu bài học
- Trình bày được các khái niệm vật rắn tuyệt đối, lực.
- Phân biệt được các tiên đề
- Phân biệt được mô men và ngẫu lực
1.1. Các khái niệm cơ bản
Tĩnh học nghiên cứu các quy luật cân bằng của vật rắn tuyệt đối dưới tác dụng
của lực. Trong tĩnh học có hai khái niệm cơ bản là vật rắn tuyệt đối và lực.
Vật rắn tuyệt đối là vật thể có hình dạng bất biến nghĩa là khoảng cách hai phần tử
bất kỳ trên nó luôn luôn không đổi. Vật thể có hình dạng biến đổi gọi là vật biến dạng.
Trong tĩnh học chỉ khảo sát những vật thể là rắn tuyệt đối thường gọi tắt là vật rắn. Thực tế
cho thấy hầu hết các vật thể đều là vật biến dạng. Song nếu tính chất biến dạng của nó
không ảnh hưởng đến độ chính xác cần có của bài toán có thể xem nó như vật rắn tuyệt
đối trong mô hình tính toán.
1.1.1.
Lực và các định nghĩa về lực
Lực là đại lượng đo tác dụng cơ học giữa các vật thể với nhau. Lực được biểu
diễn bằng đại lượng véc tơ có ba yếu tố đặc trưng: độ
lớn
(còn gọi là cường độ), phương
chiều và điểm
đặt.
Thiếu một trong ba yếu tố trên tác dụng của lực không được xác định.
Ta thường dùng chữ cái có dấu véc tơ ở trên
để
ký hiệu các véc tơ lực. Thí dụ các lực
1
, ,.....,P F N
. Với các ký hiệu này phải hiểu rằng các chữ cái không có dấu véc tơ ở
trên chỉ là ký hiệu độ lớn của nó. Thí dụ độ lớn của các lực
1
, ,.....,P F N
là P, F, N. Độ
lớn của các lực có thứ nguyên là Niu tơn
hay bội số Kilô Niu tơn viết tắt là (N hay
kN).
Sau đây giới thiệu một số định nghĩa:
a. Hệ lực. Hệ lực là tập hợp các lực cùng tác dụng lên một vật rắn.
Giả sử vật rắn chịu tác dụng bởi các lực:
12
, ,...... ,
n
F F F
ta ký hiệu hệ lực tác dụng
lên
vật rắn là:
12
, ,...... ,
n
F F F
b. Hệ lực tương đương. Hai hệ lực được gọi là tương đương với nhau nếu chúng
có
cùng tác dụng cơ học như nhau đối với một vật rắn.
Hai hệ lực
12
, ,...... ,
n
F F F
và
12
, ,...... ,
m
P P P
tương đương với nhau được ký hiệu
như sau:
12
, ,...... ,
n
F F F
12
, ,...... ,
m
P P P
c. Hợp lực của hệ lực. Hợp lực của hệ lực là một lực duy nhất tương đương với
hệ lực ấy. Gọi
là hợp lực của hệ lực
12
, ,...... ,
n
F F F
thì ta có thể viết:
12
, ,...... ,
n
F F F
d. Hệ lực cân bằng. Hệ lực cân bằng là hệ lực tác dụng lên vật rắn mà không
làm thay đổi trạng thái chuyển động mà vật có được khi chưa tác dụng hệ lực ấy. Giả
sử hệ lực
12
, ,...... ,
n
F F F
tác dụng lên vật rắn đứng yên, vật rắn vẫn ở trạng thái đứng
yên,
5
F
2
F
1
thì ta ta nói rằng hệ lực
12
, ,...... ,
n
F F F
cân bằng và ký hiệu là:
12
, ,...... ,
n
F F F
0 Hệ
lực cân bằng còn được gọi là hệ lực tương đương với không.
1.2. Hệ tiên đề của tĩnh học
Tiên đề 1. (Tiên đề về hai lực cân bằng)
Điều kiện cần và đủ để cho hệ hai lực cùng tác dụng lên một vật rắn cân bằng là
chúng có cùng giá, cùng cường độ và ngược chiều nhau.
Ta có thể viết
12
,FF
0.
12
FF
Tiên đề 2 (Tiên đề thêm bớt hệ lực cân bằng)
Tác dụng của hệ lực lên vật rắn không thay đổi, nếu ta thêm vào hay bớt đi một
hệ lực cân bằng
Nếu
12
, ,...... ,
m
P P P
0 thì:
12
, ,...... ,
n
F F F
1 2 1 2
, ,...... ; , ,......
nm
F F F P P P
Tiên đề 3: ( Hợp lực theo nguyên tắc hình R
bình hành)
Hai lực cùng
đặt
vào một điểm trên vật rắn có
hợp lực được biểu diễn bằng đường chéo của
hình bình hành mà hai cạnh là hai lực đã cho.
Hình 1.1
Hình vẽ 1.1 Biểu diễn hợp lực của hai lực
12
,FF
. Về phương diện vecto có thể viết
12
R F F
Tiên đề 4 (Tiên đề về lực tác dụng và phản lực tác dụng)
Lực tác dụng và phản lực tác dụng giữa hai vật là hai lực có cùng giá, cùng
cường độ và ngược chiều nhau.
Gọi
12
,FF
là lực do hai vật tác dụng lên nhau.
Theo tiên đề 4 ta có:
12
FF
và hai lực
12
,FF
cùng giá.
Chú ý rằng lực tác dụng và lực phản tác dụng đặt vào hai vật khác nhau, cho nên
hệ hai lực này không tạo thành hệ lực cân bằng.
Tiên đề 5 (Tiên đề hoá rắn)
Khi vật biến dạng đã cân bằng thì hóa rắn lại nó vẫn cân bằng.
Chú ý:
Tiên đề này cho phép ta coi vật biến dạng là vật rắn cân bằng, suy ra điều kiện
cân bằng của vật rắn là điều kiện cần (nhưng không đủ) của vật biến dạng cân bằng.
Giả sử lò xo cân bằng, khi nó lò xo ở trạng thái nén hoặc kéo và hệ lực tác dụng lên lò
xo ở trạng thái cân bằng đều thỏa mãn tiên đề 1 như vật rắn cân bằng (hình 1.2). Tuy
nhiên khi tác dụng lên lò xo này hai lực cân bằng ở trạng thái kéo thì lò xo sẽ không
cân bằng được mà sẽ bị dãn ra trong khi đó vật tuyệt đối rắn vẫn cân bằng dưới tác
dụng của hai lực cân bằng như vậy.
Hình 1.2
Tiên đề này là cơ sở để giải quyết một phần những bài toán cân bằng của vật biến