Ổn Định và Động Lực Học Công Trình

1. Ổn Định và Động Lực Học Công Trình

2. Nội dung môn học • Phần 1. Ổn định công trình • Chương 1. Phần mở đầu • Chương 2. Ổn định của các thanh thẳng • Chương 3. Ổn định của dầm chịu uốn phẳng • Chương 4. Ổn định của các khung phẳng • Phần 2.Động học công trình • Chương 5.Khái niệm cơ bản • Chương 6. Dao động của hệ một bậc tự do • Chương 7. Tính dao động hệ nhiều bậc tự do • Chương 8. Tính dao động nhà cao tầng chịu tải trọng ngang • Chương 9. Sự giảm chấn cho kết cấu.

3. Mục đích và yêu cầu của môn học • Mục đích: trang bị cho sinh viên khả năng tính toán kết cấu chịu tải trọng động và sự ổn định của công trình • Yêu cầu: • Thời gian học là 45 tiết. • Sinh viên phải nắm vững giáo trình cơ học kết cấu (tâp I & II), cách giải phương trình vi phân bậc hai, ma trận và định thức. • Tài liệu tham khảo: các sách giáo khoa về tính toán ổn định công trình và tính toán dao động của công trình

4. Các sách tham khảo • Lê văn Quí & Liều thọ Trình, Ổn Định Công Trình, Cơ Học Kết Cấu tập III, Nhà xuất bản ĐH&THCN. Hà Nội, 1979 • Nguyễn Văn Tĩnh, Cơ Sở tính Dao Động Công Trình, Nhà xuất bản XD. Hà Nội, 1987 • Edited by A. Darkov, Structure Mechanics, Mir Publisher, Moscow, 1983 • Liều Thọ Trình, Cơ Học Kết Cấu tập II, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội, 2005 • Ray W. Clough, Josheph Penzien, Dynamics of Structures, McGraw-Hill Book co. 1993 • Anil K. Chopra, Dynamics of Structures – Theory and Applications to Earthquake Engineering, Prentice-Hall International, Inc. 1995 • S.V. Polyakov, Design of Earthquake resistant Structures, Mir Publisher, 1985 • Phạm Gia Lộc, Cơ Sở của Động Đất và Tính Tóan công trình chịu tải trọng động đất, Nhà xuất bản XD. Hà Nội, 1985

5. Công trình Chương 1. Phần mở đầu 1.1.Khái niệm về sự ổn định và mất ổn định của công trình Tải trọng tác dụng công trình bị lệch rất nhỏ ra khỏi vị trí ban đầu hay dạng biến dạng cân bằng ban đầu Ổn định Công trình quay trở về trạng thái ban đầu Dỡ tải Không ổn định Công trình không quay trở về trạng thái ban đầu Giới hạn đầu của bước quá độ của công trình từ trạng thái ổn định sang trạng thái không ổn định Mất ổn định

6. c) Cân bằng phiếm định a) Cân bằng ổn định b) Cân bằng không ổn định P > Pth Pth P 1.1.Khái niệm về sự ổn định và mất ổn định của công trình • Mất ổn định về vị trí • Mất ổn định về dạng cân bằng ở trạng thái biến dạng d) cân bằng ổn định ở trạng thái biến dạng e) cân bằng phiếm định f) Cân bằng không ổn định

7. 1.2. Ý nghĩa và sơ lược quá trình phát triển của lý thuyết ổn định công trình • Ý nghĩa: công trình thỏa điều kiện bền và điều kiện cứng, nhưng mất ổn định  biến dạng  gây ra trong hệ các ứng suất phụ  công trình bị phá hoại  lý thuyết về bài toán ổn định. • Sơ lược quá trình phát triển: • Thế kỷ XVIII: kết qủa nghiên cứu lý thuyết về bài toán ổn định của L. Euler • Thế kỷ XX:bài toán ổn định của vỏ tính theo lý thuyết phi tuyến , bài toán ổn định ngoài giới hạn đàn hồi, bài toán ổn định của hệ chịu lực không bảo toàn  lý thuyết Euler không còn đúng • Trong lĩnh vực kết cấu công trình, phần lớn các bài toán ổn định đều được tính toán theo quan điểm của Euler.

8. 1.2. Ý nghĩa và sơ lược quá trình phát triển của lý thuyết ổn định công trình • Mục đích môn học: • Nghiên cứu các phương pháp xác định tải trọng tới hạn gây ra hiện tượng mất ổn định của công trình. • Trong giáo trình ổn định chúng ta chỉ nghiên cứu bài toán ổn định của các hệ thanh chịu tác dụng của tải trọng tĩnh.

9. P > Pth Pth P∆ B D C AO Pth ∆ O 1.3.Phân loại các hiện tượng mất ổn định của công trình trong trạng thái biến dạng. 1.3.1. Mất ổn định loại một: • Các đặc trưng cuả mất ổn định loại một như sau: • Dạng cân bằng có khả năng phân nhánh • Phát sinh dạng cân bằng mới khác dạng ban đầu về tính chất. • Trước trạng thái tới hạn, dạng cân bằng ban đầu là duy nhất và ổn định. Sau trạng thái tới hạn, dạng cân bằng ban đầu là không ổn định. ∆ P

10. Pth Pth P P Pth Mất ổn định dạng chịu nén đúng tâm. Mất ổn định dạng biến dạng đối xứng Mất ổn định dạng uốn phẳng 1.3.Phân loại các hiện tượng mất ổn định của công trình trong trạng thái biến dạng. • Các dạng mất ổn định loại một:

11. P H b) D Pth G B f h f O C fth N A N P F h 1.3.Phân loại các hiện tượng mất ổn định của công trình trong trạng thái biến dạng. 1.3.2. Mất ổn định loại hai • Đặc trưng: • Dạng cân bằng không phân nhánh • Biến dạng và dạng cân bằng của hệ không thay đổi về tính chất • Ví dụ: a)

12. Pth2 Pth1 y1 l 3 y2 y1 h 2 1 θ B A 1.4.Khái niệm về bậc tự do • Định nghĩa: Bậc tự do của một hệ là số thông số toạ độ hay chuyển vị độc lập cần thiết dùng để xác định một cách hoàn toàn trạng thái biến dạng của hệ kết cấu ở tại một thời điểm bất kỳ. • Nếu hệ có n số bậc tự do có n dạng cân bằng không ổn định Hệ vô hạn bậc tự do. Hệ hai bậc tự do Hệ một bậc tự do

13. 1.5.Các phương pháp nghiên cứu • Các phương pháp tĩnh học • Nội dung củaphương pháp: • Tạo cho hệ đang nghiên cứu một dạng cân bằng lệch khỏi dạng cân bằng ban đầu • Xác định giá trị của lực có khả năng giữ hệ ở vị trí cân bằng mới. • Lực tới hạn được xác định từ phương trình ổn định biểu thị điều kiện tồn tại dạng cân bằng mới. • Các phương pháp: • Phương pháp trực tiếp thiết lập và giải các phương trình vi phân • Phương pháp trực tiếp thiết lập và giải các phương trình đại số • Phương pháp lực • Phương pháp chuyển vị • Phương pháp sai phân

14. 1.5.Các phương pháp nghiên cứu • Các phương pháp năng lượng • Nội dung của phương pháp: • Cho trước dạng biến dạng của hệ ở trạng thái lệch • Lập các biểu thức của thế năng biến dạng và công các ngọai lực • Viết điều kiện tới hạn của hệ theo các biểu hiện dưới dạng năng lượng • Từ điều kiện tới hạn  xác định tải trọng tới hạn • Nếu dạng biến dạng cho đúng thì kết quả là chính xác  kết quả tìm được thường là gần đúng và có giá trị lớn hơn giá trị chính xác • Các phương pháp: • Phương pháp áp dụng nguyên lý Dirichler • Phương pháp Ritz

15. 1.5.Các phương pháp nghiên cứu • Các phương pháp động lực học: • Nội dung củaphương pháp • Thiết lập phương trình dao động riêng của thanh chịu nén • Xác định tải trọng tới hạn bằng cách biện luận tính chất của chuyển động • Ba phương pháp trên có dẫn đến cùng một kết qủa hay không? • Với những hệ bảo tòan thì ba phương pháp trên cho kết qủa như nhau • Nếu xác định sơ bộ giá trị tới hạn của hệ bảo tòan nên dùng phương pháp năng lượng. • Đối với những hệ không bảo tòan nên dùng phương pháp động học