Bài viết và tài liệu ôn tập được soạn bởi nhóm Cơ học Kết cấu

Email liên lạc: Thầy Cao Minh Quyền – quyencm@utt.edu.vn


Đề cương, nội dung ôn tập, dạng đề thi và tài liệu tham khảo có thể tải về tại đây: CKC – Tài liệu dành cho sinh viên

Mô tả chung về môn học

Cơ học kết cấu cùng sức bền vật liệu, động lực học công trình là các môn cơ sở ngành có vai trò quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành Kỹ thuật công trình. Đây là nhóm các môn học trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản trong việc phân tích và xác định yêu cầu về độ bền, nội lực, chuyển vị lớn nhất mà kết cấu cần được thiết kế sao cho có đủ khả năng chống chịu theo những tiêu chí nhất định.

Cơ học kết cấu đề cập tới sự ổn định, các phương pháp tính nội lực, chuyển vị, đường ảnh hưởng giúp sinh viên có khả năng tư duy tổng quan về sự làm việc của các hệ kết cấu công trình, cách đơn giản hóa kết cấu để đưa ra các sơ đồ tính, các phương pháp tính toán giúp kỹ sư có thể đánh giá nhanh sự phù hợp của giải pháp kết cấu với thực tế.

Ngoài ra, với sự phát triển của Khoa học máy tính, nhiều bài toán kỹ thuật có độ phức tạp cao, quy mô tính toán lớn có thể được giải quyết một cách nhanh chóng bằng các phần mềm mô phỏng. Tuy nhiên, tính chính xác của mô hình đề xuất phụ thuộc chủ yếu vào việc định nghĩa các tham hình học, điều kiện biên hay các đặc tính cơ học của vật liệu, vv… Người kỹ sư thiết kế vì thế phải có đủ khả năng phân tích và hiểu bản chất kết cấu để đưa ra mô hình tính khả thi nhất.

Ứng dụng Cơ học Kết cấu giải quyết bài toán thực tế

Môn Cơ học kết cấu là môn cơ sở cho các ngành kỹ thuật công trình dân dụng, cầu đường hay cơ khí. Tính toán chính xác các yêu cầu về nội lực, chuyển vị và biến dạng do tải trọng tác dụng gây ra cho kết cấu đóng vai trò quyết định trong việc thiết kế, đề xuất phương án kết cấu phù hợp cho các yêu cầu về khả năng chịu lực và tính kinh tế.

Một ví dụ cụ thể về cây cầu Austerlitz, xây dựng tại Paris bắc qua sông Seine – Cộng hòa Pháp từ những năm 1903-1904. Khi đó các kỹ sư thiết kế kết cấu chưa có sự hỗ trợ của máy tính nên phải tính tay toàn bộ các cấu kiện chịu lực chính của cây cầu. Nhiệm vụ đầu tiên của người kỹ sư là đề xuất được sơ đồ tính thỏa mãn hai điều kiện là bài toán có thể giải được bằng tay và bản chất làm việc của kết cấu trên thực tế vẫn được thể hiện một cách gần đúng nhất.

Các bước đưa ra sơ đồ tính giản đơn có thể tóm tắt như sau:

  1. Xác định các thông số hình học của kết cấu và đặc tính của vật liệu theo phương án kiến trúc được lựa chon
  2. Hiểu rõ bản chất và yêu cầu về tải trọng tác dụng lên kết cấu
  3. Xác định các cấu kiện chịu lực chính. Đơn giản hóa các cấu kiện phụ, thay bằng tải trọng tác dụng tương đương
  4. Phân tích kết cấu để lược bỏ các liên kết thừa, đưa bài toán về kết cấu tĩnh định hoặc kết cấu siêu tĩnh bậc thấp
  5. Giải bài toán theo các phương pháp giải tích hoặc hình học sẽ được giới thiệu trong nội dung của môn học Cơ học Kết cấu

Dưới đây là ví dụ về cây Cầu Austerlitz, xây dựng tại Paris bắc qua sông Seine – Pháp từ những năm 1903-1904 trong đó (a): Hình ảnh thực tế (b): Phác thảo phương án kết cấu (c): Các thành phần chịu lực chính của kết cấu (d): Sơ đồ tính phần vòm chịu lực chính:

Một số ví dụ khác về sơ đồ tính các kết cấu thực tế:

Kết cấu thực và sơ đồ tính kết cấu cầu thép
Kết cấu thực và sơ đồ tính kết cấu nhà dân dụng

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Website hay: Dr. Structure

  • Lều Thọ Trình (2001), Cơ học kết cấu tập 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật;
  • Lê Ngọc Lý, Nguyễn Thùy Anh, Ngô Thị Hồng Quế, Cao Minh Quyền ( ), Cơ học kết cấu, NXB (  );
  • Russell C. Hibbeler 7th Edition, Structural Analysis.