Lý thuyết và bài tập Cơ học công trình: Phần 1

Phần 1 Cơ học công trình gồm các nội dung: Phân tích cấu tạo hình học của các hệ thanh phẳng, cách xác định nội lực trong hệ thanh phẳng tĩnh định chịu tải trọng bất động, thanh chịu kéo hoặc nén đúng tâm, thanh chịu cắt, chịu uốn, xoắn thuần túy, thanh chịu lực kết hợp và chuyển vị trong hệ thanh phẳng. Để đáp ứng yêu cầu học tập, mời các bạn tham khảo thêm Tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết và bài tập Cơ học công trình: Phần 1 GS.TS. LỂU THỌ TRÌNH - TS. Đỗ VĂN BÌNHCơ HỌC CỔNG TRÌNH DÀNH CHO CÁC NGÀNH KIÊN TRÚC - VÂT LiỆU XÂY DƯNG - KỶ THUÂT MỐI TRƯỞNG NHÀ XUẤT BẢN XÁY DựNG HÀ NÔI-2010 L Ờ I TựA Cơ học công trinh là m ột p h ầ n kiến thức cơ sở ctối với kỹ s ư thuộc cácngành có liên quan đến kỹ th u ậ t xây dựng, Môm học được b ố trí trongchương trinh đào tạo của các trường đại học vá cao đẳng có các chuyênngành: Kiến trúc; Vật liệu xăy dựng; Kỹ thuật m.ôi trường. Cơ học công trinh là m ôn học kết hỢp của ba n ô n học: Cơ học cơ sở(phần T ĩn h học), các bài toán cơ bản của Sức bểm. vật liệu và Cơ học kếtcảu. Cơ học công trinh trang bị cho sinh ưién, kỹ sư, và cán bộ kỹ th u ậ tnhữ ng kiến thức cần thiết đ ể kiểm tra độ hển, độ c:ứ?ig, độ ổn đ ịn h của cáccông tr in h đưỢc c h ế tạo từ các th a n h và hệ thanh b iến dạng, c h ịu tác d ụ n gcủa các nguyên nhân bên ngoài là tải trọng. Đ ề đ á p ứ ng yêu cầu học tập, sách biên soạn :áiC nội d u n g cơ b ả n n h ằ mp h ụ c vụ thiết thực cho các sin h viên đại học thuộc các chuyên ngành: Kiếntrúc; Vật liệu xăy dựng; K ỹ th u ậ t niỏi trườỉĩg. Ngoài p h ấ n trìn h bày cácnội dung lý thuyết, trong m ỗi chương củng giới thiệu m ột s ố bài tập chọnlọc hèm theo các đáp án. Chúng tôi chân th à n h cảm- ƠĨI sự quan tâm uà nhữ n g ý kiến đóng gópcủa bạn đọc cũng các đồng nghiệp. Mọi đóng góp xin gửi về Phòng Biên tập tiách Khoa học kỹ thuật, N h àx u à ĩ b ả n X ả y dựng, 3 7 Lé Đ ạ i H anh, Ha Nội, BT: Ỏ4.ỈÌ9741954, T ác giả M Ở ĐẨU1. ĐỐI TƯỢNG CỦA MÔN HỌC c ơ HỌC CÔNG TRÌNH Cơ học công trình là môn học cơ sở trình bày các phương pháp nghiêncứu đối tượng là các kết cấu dưới dạng vạt rắn theo hướng kỹ thuật. Vật rắnđề cập trong Cơ học công trình bao gồm: ♦ V ật rá n tuyệt đôi - một cơ hệ đặc biệt, trong đó khoảng cách giữa haiđiểm bất kỳ của vật thể luôn không đổi. Vật rắn tuyệt đối là đối tượngnghiên cứu của Cơ học cơ sở. ♦ Vật r ắ n biến d ạ n g - một cơ hệ, trong đó khoảng cách giữa hai điểmbất kỳ của vật thể có khả năng thay đổi khi chịu tác dụng của các nguyênnhân bên ngoài. Vật rắn biến dạng là đối tượng nghiên cứu của các môn họcCư học vật rắn biến dạng như: Lý thuyết đàn hồi, Lý thuyết dẻo, Sức bền Vậtliệu, Cơ học kết c ấ u ... Về hình dạng, đối tượng nghiên cứu của Cơ học vật rắn biến dạng thườngcó các dạng sau: ♦ Tluinli — vật thể có một kích thước lớn hơn nhiều so với hai kích thướccòn lại. Thanh được gọi là thanh thẳng khi trục thanh là đường thẳng (ví dụ:dám cầu; cột nhà...). Thanh được gọi là thanh cong khi trục thanh là đườngcong (ví dụ: vòm, móc cẩu...)- ♦ Tấm, vỏ — vật thể có hai kích thước lớn hơn nhiểu so với kích thước thứba. Tấm hoặc vỏ có hai mặt đối diện với kích thước lớn gọi là hai mặt bên.Mặt trung gian của tấm hoặc vỏ là mặt cách đều hai mặt bên. Nếu mặt trunggian là niặt phẳng thì gọi là tấm (ví dụ: sàn nhà bètông). Nếu mặt trung gianlà mặt cong thì gọi là vỏ (ví dụ; mái vòm). ♦ Khối — vật thể có ba kích thước với độ lớn xấp xỉ như nhau. Trong tài liệu này chỉ giới hạn nghiên cứu các thanh và hệ thanh.2. NGOẠI LỰC Ngoại lực là một tác nhân tác động trên công trình, thể hiện dưới dạng tảitrọng và phàn lực. 2.1. T ải trọ n g : Tải trọng là ngoại lực clìii dộno tác động irên cỏna tiình,thường được thể hiện dưới các dạng sau Ị 11: * Lực tập trung, được mô tả bằng vectơ F : cùa vcctơ bieii thị diếni đặtcủa lực; hưrmg (phương và chiều) của vectơ biêu thị hưóng của lực; dộ dài củavectơ biểu thị cưòfng độ hay trị số của lực; iịiá của vcctơ biểu thị đường tác dụngcủa lực. Trong hệ đơn vị SI, đon vị đo cơ bản cúa lục là N (Newton). * M ômen tập trunẹ và n^ảu lực: • M ômen tập trung mô tả mômen của lực đối với một điếm là điếm đặicủa mômen tập trung được biểu thị bằng đường tên cong như trên hình lahoặc bằng vectơ mômen M với đưòng tên hai nét, có phương vuông góc vớimặt tác dụng của mômen tập trung, có chiều là chiều tiến của cái mờ nút chaikhi quay nó theo chiểu của mômen tập trung, Mõmen của lực F đặt lại điểm Ađối với điểm o là mômen nằm trong mặt phắng o F có giá trị bằng tích cỉiacường độ lực F với cánh tay đòn d của lực F dối với điểm o (hìnli ỉb). • Ngẫu lực là một cặp gồm hai lực có giá trị bằng nhau, imựơc chiều námtrên hai đường tác dụng song song không trùng nhau. Mômen của r.gẫu lựeđối với một điểm cũng được xác định và biểu thị như trường hợp mômen tậptrung. Mômen của ngẫu lực như nhau đối với một điểm bất kỳ trong mặtphẳng của ngẫu lực (trên hình Ic minh họa điều này khi tìm inómen củ;ingẫu lực đối với điểm 0 và ơ /j. a) V b) Mòmen đối với 0; ...