SLIDE BÀI GIẢNG CƠ HỌC KẾT CẤU, ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Chương 1: Mở đầu.
* Mục đích: Giới thiệu môn học, những khái niệm
chung cần thiết cho việc học tập cả môn học.


CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU
1.1. Nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu môn học
1, NhiÖm vô

2, §èi tîng nghiªn
cøu
CKC nghiªn cøu vÒ vËt r¾n biÕn d¹ng ®µn håi.( Nghiªn cøu vÒ
c¶ kÕt cÊu tøc cã nhiÒu cÊu kiÖn liªn kÕt l¹i víi nhau).


1.2. S cụng trỡnh - S tớnh - Cỏc gi thit
1, Sơ đồ công trình và sơ đồ
tính:
- Sơ đồ công trình là hình ảnh đơn giản hoá của công trình mà
vẫn đảm bảo phản ánh đợc chính xác sự làm việc thực tế của công
trình.
Trong sơ đồ công trình các thanh đợc thay bằng đờng trục,mặt
cắt ngang thanh đợc thay bằng các đặc trng hình học nh: diện
Nếu mặt
sơ đồ
công
trìnhquán
dùng tính
để tính
đợc trong thực hành thì sơ
tích

cắt,
mômen
J, E, ...
đồ công trình đợc dùng làm sơ đồ tính. - Sơ đồ tính là hình
ảnh đơn giản hoá của sơ đồ công trình.

S lm vic thc t
ca kt cu

S tớnh ca kt cu


Vớ d 1

2, Các giả thiết tính
toán:
* Giả thiết thứ nhất: Vật liệu là đàn hồi hoàn toàn và tuân theo
định luật Hook, tức là nội lực và biến dạng có quan hệ tuyến tính.
* Giả thiết thứ hai: Chuyển vị và biến dạng của công trình rất
nhỏ, tức là dới tác dụng của ngoại lực thì hình dạng và kích thớc
của công trình thay đổi rất ít.
(Do sự thay đổi về hình dạng, kích thớc rất nhỏ nên vẫn dùng
hình dạng, kích thớc ban đầu để tính toán.)


1.3. Phân loại kết cấu – Các nguyên nhân gây
ra nội lực, chuyển vị, biến dạng
1.3.1. Ph©n lo¹i kÕt cÊu
A, Ph©n lo¹i theo s¬ ®å tÝnh

2, Phân loại theo phơng pháp tính

3, Phân loại theo khả nng thay đổi
hinh dạng hinh học
+ Hệ biến hình
+ Hệ biến hình tức thời
+ Hệ bất biến hình


1.3.2. Cỏc nguyờn nhõn gõy ra ni lc, chuyn v, bin dng
Có nhiều nguyên nhân gây ra nội lực, chuyển vị và biến
dạng, trong đó có ba nguyên nhân chính: Ti trọng, sự thay
đổi nhiệt, chuyển vị cỡng bức của các gối tựa (gối lún).



Chương 2: PHÂN TÍCH CẤU
TẠO KẾT CẤU PHẲNG
* Mục đích: Trang bị cho sinh viên kiến thức về kết cấu bất biến
hình, biến hình, biến hình tức thời; cách phân tích tính bất biến
hình của kết cấu phẳng.


CHNG 2 : PHN TCH CU TO KT CU PHNG

2.1. Khỏi nim kt cu bt bin hỡnh, bin hỡnh, bin hỡnh tc t
1, Hệ bất biến
hình

Hệ bất biến hình là hệ không có sự thay đổi hình dạng
hình học dới tác dụng của tải trọng nếu xem các cấu kiện
của hệ là tuyệt đối cứng.

2, Hệ biến hình
Hệ bất biến hình là hệ có sự thay đổi hình dạng hình
học dới tác dụng của tải trọng nếu xem các cấu kiện của hệ
là tuyệt đối cứng.




3, Hệ biến hình
tức
Là thời
hệ có sự thay đổi hình dạng hình học một lợng vô cùng
bé dới tác dụng của tải trọng mặc dù các cấu kiện của hệ
đã đợc xem là tuyệt đối cứng.
VD: Hệ ABC ( hình vẽ), khớp A có
thể
B
đi xuống một đoạn vô cùng bé
C
A
hệ đã cho là biến hình tức thời.
B'


CHNG 2 : PHN TCH CU TO KT CU PHNG

2.2. Bc t do ca kt cu phng
1, Khái niệm về tấmTấm
cứngcứng là một hệ bất
biến hình

2, Bậc tự do của một điểm trong mặt phẳng
- Bậc tự do của một hệ là số các thông số độc lập đủ để
xác định vị trí của một hệ so với một hệ cố định khác.


- Trong hệ phẳng, một chất điểm có 2 bậc tự do
Nếu xem hệ trục xOy là cố định, thi bậc tự do của
điểm
A
đợc xác định bằng hai toạ độ: xA,yA ( biết đợc hai toạ
độ này hoàn toàn xác định đợc điểm A).

- Một tấm cứng trong mặt
phẳng có ba bậc tự do.
- Xét một tấm cứng so với hệ trục
cố định xOy,
trên tấm cứng AB là cố định,
bậc tự do của tấm
cứng đợc xác định bằng toạ độ
xA,yA và góc .

3. xác định bậc tự do của kết cấu phẳng

a, Trêng hîp hÖ nèi ®Êt
BËc tù do cña kÕt cÊu lµ:
n = 3D - 3H - 2K - T
-Trong
C0 ®ã :
D : sè tÊm cøng
H : sè liªn kÕt hµn
K : sè liªn kÕt khíp
T : sè liªn kÕt thanh
C0 : sè liªn kÕt thanh nèi ®Êt
b, Trêng hîp hÖ kh«ng nèi ®Êt
BËc tù do cña kÕt cÊu lµ:
n = 3D - 3H - 2K - T - 3
c, BËc tù do cña dµn ph¼ng
* Dµn nèi ®Êt :
BËc tù do :
n = 2M - T - C0
dµn ( nót dµn )
* Dµn kh«ng nèi ®Êt :
BËc tù do :

n = 2M - T - 3

Trong ®ã :M : sè m¾t



d, ý nghĩa của việc tính bậc tự do

Nếu n > 0 hệ thiếu liên kết , cha đủ để khử
hết độ tự do hệ biến hinh
Nếu n = 0 hệ đủ liên kết để khử hết độ tự
do. Tuy nhiên nếu có liên kết bố trí không hợp lý
thi hệ có thể vẫn biến hinh hoặc biến hinh tức
thời cha kết luận đợc kết cấu có biến hinh hay
không
Nếu n < 0 hệ thừa liên kết, nhng nếu các liên
kết bố trí không hợp lý thi kết cấu vẫn có thể
biến hinh cha kết luận đợc hệ biến hinh hay
không.
Vậy: n 0 mới là điều kịên cần cho kết cấu
bất biến hinh.


vÝ dô 1: TÝnh bËc tù do cña kÕt cÊu nh h×nh vÏ

A

C

B

D

E

Ta thÊy : HÖ gåm : 1 tÊm cøng ( D = 1), vµ 6 liªn kÕt nèi ®Êt
BËc tù do cña kÕt cÊu lµ:
n = 3.1 - 6 = - 3 < 0

⇒ HÖ thõa 3 liªn kÕt
vÝ dô 2: TÝnh bËc tù do cña kÕt cÊu nh h×nh vÏ

A

1
B

2

C

3
D

E

HÖ gåm : 4 tÊm cøng ( D = 4), 3 khíp ( K =2) vµ 6 liªn kÕt
nèi ®Êt
BËc tù do cña kÕt cÊu lµ:
n = 3.4 - 2.3 - 6 = 0
⇒ HÖ ®ñ liªn kÕt ( kh«ng cã liªn kÕt thõa )


vÝ dô 3: TÝnh bËc tù do cña kÕt cÊu nh h×nh vÏ

HÖ gåm : 8 m¾t ( M = 4), 13 liªn kÕt thanh ( T =2) vµ 3 liªn kÕt
nèi ®Êt (C0 = 3)
BËc tù do cña kÕt cÊu lµ:
n = 8.2 - 13 - 3= 0

⇒ HÖ ®ñ liªn kÕt ( kh«ng cã liªn kÕt thõa )


2.3. Phõn tớch cu to kt cu
phng
2.3.1.
qui
a, QuyCác
luật
1 luật cấu tạo bất biến hinh
Hai tấm cứng nối với nhau bằng ba liên kết thanh không cùng
đồng qui và không cùng song song tạo thành một kết cấu bất
K 2 thanh
-biến
Chú hình.
ý : Nếu hai tấm cứng nối với nhau bằng ba liên kết
đồng qui tại một điểm hoặc ba liên kết thanh cùng song song
thì hệ đã cho là biến hình tức thời .
* Hệ quả : Nếu hai tấm cứng nối với nhau bằng một khớp và
một liên kết thanh không di qua khớp thì tạo thành một kết
1 2 3
cấu bất biến hình.

K
K1


2.3. Phân tích cấu tạo kết cấu
phẳng
2.3.1.

C¸c
qui1luËt cÊu t¹o bÊt biÕn hinh
a, Quy
luËt
b, Quy luËt 2 Ba tÊm cøng nèi víi nhau b»ng ba khíp kh«ng
th¼ng hµng t¹o thµnh mét kÕt cÊu bÊt biÕn h×nh.
K1

K2

K1

K3

K2

K3


c, Quy luật 3 Một điểm nối với một tấm cứng bằng hai liên
kết thanh không cùng nằm trên một đờng thẳng tạo thành
một kết cấu mới bất biến hình.

2.3.2. Phân tích cấu tạo kết
cấu
Gồm hai bớc:

A

2

1
Bớc 1: Tính bậc tự do của kết cấu
nếu n > 0 : Kết cấu biến hình
nếu n 0 : tiến hành phân tích cấu tạo kết
cấu
Bớc 2: Phân tích
Phân tích từng bộ phận, đối chiếu với các qui luật
cấu tạo không biến hình. Nếu tất cả các bộ phận của kết
cấu phù hợp với các qui luật cấu tạo không biến hình thì kết
luận kết cấu không biến hình.
nếu n = 0 thì kết cấu tĩnh định
nếu n < 0 thì kết cấu siêu tĩnh, bậc siêu tĩnh bằng
số liên kết thừa