Trao đổi về nội dung giảng dạy nhằm phát triển kỹ năng định tính trong môn Cơ học kết cấu

Bài viết "Trao đổi về nội dung giảng dạy nhằm phát triển kỹ năng định tính trong môn Cơ học kết cấu" tập trung thảo luận một số kỹ năng về định tính thường gặp và các ví dụ minh họa cụ thể trong thực hành phân tích kết cấu. Các thảo luận này có thể là gợi ý góp phần làm bài giảng môn học trở nên phong phú và giàu tính thực tiễn hơn. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Trao đổi về nội dung giảng dạy nhằm phát triển kỹ năng định tính trong môn Cơ học kết cấu 607 705 Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ XI, Hà Nội, 02-03/12/2022 Trao đổi về nội dung giảng dạy nhằm phát triển kỹ năng định tính trong môn Cơ học kết cấu Nguyễn Bá Duẩn1,*, Phạm Xuân Đạt1 , Nguyễn Mạnh Yên1 và Hà Mạnh Hùng1 1 Đại học Xây dựng Hà Nội *Email: duannb@huce.edu.vn Tóm tắt. Cơ học kết cấu cùng với các bộ môn thuộc Cơ học Vật rắn biến dạng cung cấp cho sinh viên các lý thuyết về các định lý, định luật cơ học vật rắn. Môn học trang bị cho người học các kỹ năng cả về định lượng lẫn định tính. Tuy nhiên xu hướng ứng dụng các phần mềm tin học ngày nay, phần lớn công việc định lượng đều được tự động hóa bằng các phần mềm chuyên dụng và kỹ năng định tính của người kỹ sư sẽ trở nên quan trọng hơn. Điều này đặt ra yêu cầu thay đổi đối với mục tiêu và phương pháp giảng dạy môn Cơ học kết cấu. Theo đó, sẽ là hợp lý hơn khi một số nội dung giảng dạy phục vụ các kỹ năng định lượng được giảm khối lượng. Trong khi đó, các nội dung liên quan đến kỹ năng định tính cần được tăng cường. Trong phạm vi một bài tham luận ngắn, nhóm tác giả tập trung thảo luận một số kỹ năng về định tính thường gặp và các ví dụ minh họa cụ thể trong thực hành phân tích kết cấu. Các thảo luận này có thể là gợi ý góp phần làm bài giảng môn học trở nên phong phú và giàu tính thực tiễn hơn. Từ khóa: Nội dung giảng dạy Cơ học kết cấu, phân tích kết cấu, phát triển kỹ năng định tính.1. Đặt vấn đề Đa số môn học được giảng dạy trong trường đại học đều được thiết kế để trang bị cho người họcnhững kiến thức phục vụ một số nhiệm vụ chuyên môn cụ thể. Nội dung môn Cơ học kết cấu đượcbiên soạn nhằm phục vụ mục đích mô hình hóa và phân tích kết cấu công trình dưới tác động của tảitrọng và các nguyên nhân khác. Trong nhiệm vụ mô hình hóa kết cấu, người kỹ sư cần phải thực hiệncác nhiệm vụ cụ thể như: Thiết lập sơ đồ tính lý tưởng từ kết cấu công trình thực với sơ đồ phần tử(thanh dầm, dàn, phần tử tấm, vỏ), tải trọng đầu vào, vật liệu kết cấu, và điều kiện biên về chuyển vị(ngàm, khớp, ngàm trượt) giữa công trình và nền đất hoặc giữa các phần công trình với nhau. Trongnhiệm vụ phân tích nội lực, người kỹ sư kết cấu cần xác định được nội lực (biểu đồ mô men uốn, lựccắt và lực dọc) trong tất cả các cấu kiện tương ứng với các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng yêucầu. Cần nhấn mạnh rằng, đây là hai nhiệm vụ đóng vai trò quan trọng trong quá trình thực hiện mộtdự án xây dựng, từ lúc hình thành ý tưởng phương án kết cấu cho đến giai đoạn thiết kế chi tiếtphương án, và được thực hiện lặp đi lặp lại nhiều lần bởi nhiều đơn vị tư vấn độc lập như đơn vị tưvấn thiết kế, tư vấn thẩm tra hay đơn vị kiểm định. Nội dung cơ bản của chương trình Cơ học kết cấu là cùng với các bộ môn thuộc Cơ học Vật rắnbiến dạng cung cấp cho sinh viên các lý thuyết về các định lý, định luật cơ học vật rắn: bảo toàn nănglượng, công thực và công khả dĩ, cân bằng tĩnh và động, các giả thiết về sơ đồ tính cũng như vật liệu ...Môn học sẽ trang bị cho người học các kỹ năng cả về định lượng lẫn định tính. Xét về mặt định lượng,kỹ sư kết cấu phải đảm nhiệm một khối lượng tính toán khổng lồ về phân tích kết cấu. Với một côngtrình cao 40 tầng với diện tích mặt bằng khoảng 40 (m) x 40 (m) thì sơ đồ tính của kết cấu có không íthơn 20 nghìn phần tử thanh dầm cột, phần tử tấm vỏ và phần tử khối đế móng. Để thực hiện nhiệm vụnày, môn Cơ học kết cấu trang bị cho người học các thuật giải gần đúng (ví dụ: phương pháp phânphối mô men) hay các kỹ thuật nhằm đơn giản hóa tính toán (biến đổi hệ đối xứng chịu tải trọng đốixứng/phản xứng, sơ đồ khung phẳng tương đương). Trong khi đó, mặt định tính như khả năng phánđoán tính chất làm việc của cấu kiện (thanh dàn chịu kéo-nén, đường biến dạng và thớ căng biểu đồmô men trong hệ khung dầm), khả năng hình dung đường truyền tải trọng trong hệ kết cấu hay sự 608706 Nguyễn Bá Duẩn1,*, Phạm Xuân Đạt1 , Nguyễn Mạnh Yên1 và Hà Mạnh Hùng1phân phối nội lực theo tính chất độ cứng, có vai trò không kém quan trọng nhằm hỗ trợ kỹ sư trongviệc kiểm tra tính đúng đắn và hợp lý của mô hình tính toán, cũng như kết quả nội lực tính toán. Theo đà phát triển vũ bão của xu hướng ứng dụng các phần mềm tin học ngày nay, phần lớncông tác thiết kế kết cấu công trình đều được tự động hóa bằng các phần mềm chuyên dụng nhưETABS (phân tích nội lực kết cấu nhà cao tầng), SAP2000 (phân tích nội lực kết cấu cho các dạng kếtcấu tổng hợp), MIDAS (phân tích nội lực kết cấu nhà, và công trình giao thông). Nếu cách đây vàichục năm, một kỹ sư ...