Đang tải... (xem toàn văn)
Phương pháp lực và cách tính hệ phẳng siêu tĩnh; Phương pháp chuyển vị và cách tính hệ phẳng siêu động; Phương pháp hỗn hợp và phương pháp liên hợp; Hệ không gian; Phương pháp phân phối mômen; Phương pháp động học; Khái niệm về cách tính theo trạng thái giới hạn.Phương pháp lực và cách tính hệ phẳng siêu tĩnh; Phương pháp chuyển vị và cách tính hệ phẳng siêu động; Phương pháp hỗn hợp và phương pháp liên hợp; Hệ không gian; Phương pháp phân phối mômen; Phương pháp động học; Khái niệm về cách tính theo trạng thái giới hạn.
1 BỘ MÔN CƠ HỌC KỸ THUẬT PGS.TS. NGUYỄN VĂN BA BÀI GIẢNG CƠ HỌC KẾT CẤU I NHA TRANG 2012 2 PHÂN BỔ THỜI GIAN Thời lượng: 3 Tín chỉ (45 tiết) Bao gồm: - Lý thuyết: 27 tiết - Bài tập, thảo luận: 16 tiết - Kiểm tra: 2 tiết - Bài tập từng chương - Bài tập lớn - Kiểm tra - Thảo luận - Điểm chuyên cần (50%) - Thi học kỳ: (50%) Đánh giá: 3 Tài liệu tham khảo chính 1. Lều Thọ Trình – Cơ học kết cấu tập I – Hệ tĩnh định – NXB Khoa học kỹ thuật – Hà nội 2006 2. Khoa Xây dựng ĐHBK Đà nẵng – Giáo trình Cơ học kết cấu I – Đã nẵng 2007 3. Lều Thọ Trình, Nguyễn Mạnh Yên – Bài tập Cơ học kết cấu tập I – Hệ tĩnh định – NXB Khoa học kỹ thuật – Hà nội 2006 4. Lý Trường Thành, Lều Mộc Lan, Hoàng Đình Trí – Cơ học kết cấu – NXB Xây dựng – Hà Nội 2006 4 MỞ ĐẦU 5 1. Đối tượng và nhiệm vụ của môn học CÔNG TRÌNH (hệ cơ học) Tác động từ bên ngoài Biến dạng Nội lực Phá hỏng Đủ bền Ổn định Đủ cứng Cấu kiện đơn lẻ Toàn bộ công trình Sức bền vật liệu Cơ học kết cấu Để không hỏng Phương pháp tính toán Cơ sở 6 Các bài toán thường gặp Kiểm tra Thiết kế Biết hình dạng, kích thước, tác động bên ngoài Tìm nội lực, biến dạng Kiểm tra xem có đủ bền, cứng và ổn định không Giả thiết trước hình dạng, kích thước Tìm nội lực, biến dạng Kiểm tra xem có đủ bền, cứng và ổn định không 7 Vật liệu làm công trình Thép Gỗ Gạch, đá Kết cấu thép Bê tông Kết cấu bê tông Kết cấu gạch đá Kết cấu gỗ Cơ học kết cấu 8 2. Sơ đồ tính của công trình Công trình thực tế phức tạp Đơn giản hóa Sơ đồ tính Đảm bảo sát với thực tế Các bước biến đổi: - Bước thứ nhất: + Thay các thanh bằng đường trục, các bản bằng mặt trung gian + Thay tiết diện bằng các đại lượng: A, I + Thay các thiết bị tựa bằng các liên kết lý tưởng + Đưa các tải trọng trên mặt cấu kiện về trục của nó - Bước thứ hai: Chuyển sơ đồ công trình về sơ đồ tính 9 3. Phân loại công trình 3.1. Phân loại theo sơ đồ tính - Hệ phẳng: + Dầm + Dàn + Vòm + Khung + Hệ liên hợp 10 - Hệ không gian: + Dầm trực giao + Dàn không gian + Khung không gian + Bản + Vỏ [...]... hình học của hệ phẳng 14 1.1 Kh i niệm về các hệ nghiên cứu trong cơ học kết cấu - Miếng cứng Quy ước biểu diễn miếng cứng Nhiều miếng cứng liên kết v i nhau thành hệ cơ học - Hệ bất biến hình - Hệ biến hình tức th i - Hệ biến hình P P B A B C A B’ P A C D C B a B’ b Bậc tự do: Hệ nào có khả năng chịu lực? 15 1.2 Các lo i liên kết 1.2.1 Liên kết đơn giản N i hai miếng cứng v i nhau - Liên kết lo i 1... (liên kết thanh): + Khử được một bậc tự do + Có phản lực dọc theo trục thanh B B A A K - Liên kết lo i 2 (liên kết khớp): A A + Khử được hai bậc tự do B B + Có hai thành phần phản lực i qua khớp + Liên kết khớp tương đương v i hai liên kết thanh (g i là liên kết giả) K A B - Liên kết lo i 3 (liên kết hàn): + Khử được ba bậc tự do + Có ba thành phần phản lực K A B A 16 B 1.2.2 Liên kết phức tạp N i. .. bộ đ i để phát triển từng miếng cứng, sau đó áp dụng i u kiện trên + Nếu hệ m i đưa về 1 miếng cứng thì hệ sẽ bất biến hình + Nếu hệ m i đưa về 2 miếng cứng thì sử dụng i u kiện hệ 2 miếng cứng để khảo sát + Nếu hệ m i đưa về 3 miếng cứng thì sử dụng i u kiện hệ 3 miếng cứng để khảo sát 23 Khảo sát cấu tạo hình học của hệ 1 Phân tích kết cấu: + Số miếng cứng F E H D + Các liên kết 2 i u kiện cần:... Phân lo i theo sự cần thiết hay không cần sử dụng i u kiện động học khi tính n i lực: + Hệ tĩnh định + Hệ siêu tĩnh - Phân lo i theo sự cần thiết hay không cần sử dụng i u kiện cân bằng khi xác định biến dạng của hệ: + Hệ xác định động + Hệ siêu động 11 4 Các nguyên nhân gây biến dạng và n i lực 4.1 T i trọng - Phân lo i theo th i gian tác dụng: + T i trọng lâu d i + T i trọng tạm th i - Phân lo i theo... - 2M ≥ 0 + Hệ dàn n i đất có C liên kết lo i 1 n i đất : n = D + C - 2M ≥ 0 19 1.3.2 i u kiện đủ: Các liên kết được bố trí hợp lý - Cách n i một i m vào một miếng cứng thành hệ bất biến hình Ph i dùng 2 thanh không thẳng hàng (g i là bộ đ i) A I - Phát triển miếng cứng: 4 2 1 5 3 20 - Cách n i hai miếng cứng thành hệ bất biến hình Ph i sử dụng ít nhất: + Hoặc 3 liên kết thanh không đồng quy hay không... phức tạp N i nhiều miếng cứng v i nhau A K B A K B A C C E K B C D C - Độ phức tạp của một liên kết phức tạp Là số liên kết đơn giản cùng lo i tương đương v i liên kết phức tạp đó P=D-1 17 1.3 Cách n i các miếng cứng thành hệ bất biến hình 1.3.1 i u kiện cần: Xét hệ có: + D miếng cứng số bậc tự do cần khử 3(D-1) + T liên kết thanh + K liên kết khớp số bậc tự do khử được: 1.T + H liên kết hàn số bậc... thể bỏ qua N i lực trong các thanh dàn: Dàn tĩnh định khi: Chỉ có lực dọc Dàn hệ bất biến hình v i n=0 N i đất bằng 3 liên kết đ i 27 b Hệ ba khớp - Vòm ba khớp - Khung ba khớp - Dàn vòm ba khớp - Hệ ba khớp có thanh căng i u kiện bất biến hình và tĩnh định 28 2.1.2 Hệ ghép B A C D E D E - Phân ra hệ chính, hệ phụ B A C P2 P1 C F D E A P3 E C B D A G C A F D B E G E B - i u kiện bất biến hình và tĩnh... kiện cần: + Tìm n: C B A - Coi m i thanh thẳng là một miếng cứng - Coi m i thanh gãy khúc là một miếng cứng - Coi tr i đất là một miếng cứng 3 i u kiện đủ: + Phát triển dần miếng cứng + Lo i bỏ dần các bộ đ i F E H D C A B 24 Chương 2 Cách xác định n i lực trong hệ phẳng tĩnh định chịu t i trọng bất động 25 2.1 Phân tích tính chất chịu lực của các hệ tĩnh định 2.1.1 Hệ đơn giản P B a Hệ dầm A VA P VB... lý + Hoặc 1 khớp và 1 liên kết thanh không i qua khớp + Hoặc 1 m i hàn A A B 21 - Cách n i ba miếng cứng thành hệ bất biến hình Hệ bất kỳ: n = T + 2K +3H – 3(D – 1) ≥ 0 Ph i sử dụng t i thiểu 6 liên kết tương đương lo i 1: + Hoặc sử dụng 2 m i hàn + Hoặc sử dụng 3 khớp không thẳng hàng K B A A C C + Hoặc sử dụng 6 liên kết thanh B B C A C B B A Không hợp lý + Hoặc sử dụng 1 m i hàn, 1 khớp và 1 thanh... cắt đơn giản Thứ tự tiến hành - Thực hiện mặt cắt qua thanh cần tìm n i lực và hai thanh khác chưa biết n i lực, mặt cắt ph i chia dàn làm hai phần độc lập - Thay thế tác dụng của các thanh bị cắt bằng lực dọc tương ứng - Lập i u kiện cân bằng của một phần dàn bị cắt Phương pháp dùng được khi M i mặt cắt có nhiều nhất 3 thanh chưa biết n i lực N2-3 N9-3 N9-8 34 2.3.3 Phương pháp mặt cắt ph i hợp Được . d ng: + Tải tr ng lâu dài + Tải tr ng tạm thời - Phân loại theo vị trí tác d ng: + Tải tr ng bất đ ng + Tải tr ng di đ ng - Phân loại theo tính chất tác d ng: + Tải tr ng tĩnh + Tải tr ng đ ng 4.2 trong hệ rất nhỏ 5.3. Nguyên lý c ng tác d ng 1 2 t 14 Chư ng 1 Phân tích cấu tạo hình học của hệ ph ng 15 1. 1. Khái niệm về các hệ nghiên cứu trong cơ học kết cấu - Hệ bất biến. cần thiết hay kh ng cần sử d ng điều kiện cân b ng khi xác định biến d ng của hệ: + Hệ xác định đ ng + Hệ siêu đ ng 12 4. Các nguyên nhân gây biến d ng và nội lực 4 .1. Tải tr ng - Phân loại theo