4. 1.2. CAÙCH VEÕ BIEÅU ÑOÀ NOÄI LÖÏC :
QUY ƢỚC CHUNG
a. Phƣơng pháp giải tích
Thiết lập phƣơng trình giải tích thể hiện sự biến
thiên của từng thành phần nội lực theo biến z (dọc
theo trục thanh). Khảo sát sự biến thiên của hàm
số để vẽ đồ thị.
Trình tự thực hiện:
Xác định phản lực gối tựa
Thiết lập các phƣơng trình xác định nội lực
trong từng đoạn thành
Vẽ biểu đồ nội lực
5. Ví dụ: Vẽ biểu đồ nội lực của hệ kết cấu
• Phản lực gối tựa: P=4kN
4m
q=3kN/m
2m
VA
A B C
VB
HA
A
A
B
B
A
Z 0: H 0
M / 0:
V q.4.2 P.6 4
V 12 kN
Y 0: V 4 kN
6. Ví dụ: Vẽ biểu đồ nội lực của hệ kết cấu
• Phản lực gối tựa: P=4kN
4m
q=3kN/m
2m
VA
A B C
VB
HA
Z
Y
I
X A
2
X
Z 0: N 0
Y 0: Q 4 3z
M / 0:
z
M V .z q.z.
2
M 4z 1,5z
• Xác định nội lực:
z
I II
A B C
q=3kN/m
I
4kN
NZ
QY
Mx
• Mặt cắt I: (z=[0;4])
7. Ví dụ: Vẽ biểu đồ nội lực của hệ kết cấu
• Phản lực gối tựa: P=4kN
4m
q=3kN/m
2m
VA
A B C
VB
HA
Z
Y
I X
Z 0: N 0
Y 0: Q 4
M / 0:M 4z
• Xác định nội lực:
z
I II
A B C
q=3kN/m
I
VA
NZ
QY
Mx
P=4kN
NZ
QY
Mx
II
z
• Mặt cắt I: (z=[0;4]):
• Mặt cắt II: (z=[0;2]):
C
8. Ví dụ: Vẽ biểu đồ nội lực của hệ kết cấu
P=4kN
4m
q=3kN/m
2m
4kN
A B C
12kN
HA
Z
Y
2
X
N 0
Q 4 3z
M 4z 1,5z
Vẽ biểu đồ nội lực:
I II
• Đoạn AB:
• Đoạn BC:
Z
Y
X
N 0
Q 4
M 4z
4
8
82
ql 8 6
QY
(kN)
MX
(kNm)
4
11. Ví dụ: Vẽ biểu đồ nội lực của hệ kết cấu
Phản lực gối tựa:
P=4kN
4m
q=3kN/m
2m
4kN
A B C
12kN
Xác định nội lực:
D
• Đoạn AB:
MA =0; MB = -8(kNm)
4
8
82
ql 8 6
QY
(kN)
MX
(kNm)
4
• Đoạn BC:
MB = -8 (kNm); MC =0
A B A AB
B AB
A
B
Q M M qL
Q L 2
Q 48 0 3.4
Q 4 2 8
B C B
C BC
Q 0 8M M
4
Q L 2
12. c) Phöông phaùp veõ theo nguyeân lyù coäng taùc duïng:
Ñieàu kieän :
Biết vẽ nhanh các biểu đồ mô men (Mx) của các hệ
thanh đơn giản
Trình töï
Taùch heä thaønh nhieàu baøi toùan sao cho treân heä
chæ coù 1 loïai taûi troïng taùc duïng .
Veõ bieåu ñoà Mx cho töøng tröôøng hôïp
Coäng taùc duïng caùc bieåu ñoà thaønh phaàn ta
ñöôïc bieåu ñoà Mx cuûa toøan heä
Töø bñoà Mx suy ra bñoà Qy baèng lien heä vi phaân
13. Ví dụ: Vẽ biểu đồ nội lực
của hệ kết cấu
• Tách thành các hệ
đơn giản
P=4kN
4m
q=3kN/m
2m
A B C
• Vẽ biểu đồ mô men
uốn của từng hệ 8
8
MX
(kNm)
q=3kN/m
2
qL
6
8
P=4kN
Hệ (1)
Hệ (2)
• Cộng biểu đồ
2
qL
6
8
14. Ví dụ áp dụng: Hãy xác định vị trí tối ƣu để đặt
các móc cẩu cho cọc BTCT đúc sẵn khi cẩu và
dựng cọc. Biết chiều dài cọc là L, tải trọng bản thân
qui về lực phân bố đều có cƣờng độ q (Kg/m):
Sơ đồ tác dụng lực
khi vận chuyển cọc
a a
L
Vẽ biểu đồ mô men
uốn phát sinh khi lắp
dựng cọc
Xác định vị trí tối ƣu
của khoảng cách a
15. a aL
q
2
2
qa
8
2
2
aLq
A BC
Để mô men phát
sinh trên hệ là nhỏ
nhất khi cẩu cọc:
28
2
2
222
qaaLqqa
MMM CBA
La
LaLa
aaLLa
07,2
044
448
22
222
16. aL
q
2
2
qa
8
2
aLq
A BC
Để mô men phát sinh trên hệ
là nhỏ nhất khi dựng cọc:
482
222
qaaLqqa
MM CB
La
LaLa
aaLLa
29,0
025
26
22
222
4
2
qa
23. • KHI THIEÁT KEÁ HEÄ DAØN SÖÛ
DUÏNG THEÙP ÑÒNH HÌNH
CHUÙ YÙ MAÉT DAØN PHAÛI LAØ
ÑIEÅM ÑOÀNG QUY CUÛA
CAÙC TRUÏC THANH
MAÉT DAØN
TRONG THÖÏC TEÁ
MAÉT DAØN KHI
THIEÁT KEÁ
24. 2.2. XÁC ĐỊNH LỰC DỌC TRONG THANH DÀN
a. NGUYÊN TẮC:
Khảo sát sự cân bằng của từng bộ phân của
dàn, sau khi đƣợc tách ra khỏi hệ.
b. TRÌNH TỰ THỰC HIỆN
• Xác định phản lực gối tựa
• Sử dụng mặt cắt, cắt qua các thanh cần xác
định nội lực. Thay tác dụng của các thanh bị
cắt bằng lực dọc trong thanh, quy ƣớc vẽ theo
chiều dƣơng.
• Thiết lập các phƣơng trình cân bằng để xác
định lực dọc trong các thanh bị cắt
25. c. CHÚ Ý
• Với 1 hệ lực đồng quy, ta viết
đƣợc 2 phƣơng trình cân
bằng:
X 0; Y 0
• Với 1 hệ lực bất kỳ, ta viết đƣợc
3 phƣơng trình cân bằng:
A
X 0
1 Y 0
M 0
A
B
C
M 0
2 M 0
M 0
A
B
X 0
3 M 0
M 0
3 điểm A, B và C
không thẳng hàng
Đƣờng AB không
song song và
không vuông góc
với phƣơng X
26. d. Ví dụ: Xác định lực dọc trong các thanh dàn có
đánh dấu
Xác định phản lực gối tựa
B
4kN
4kN
A
K M L
C D E
F G H
2m 2m 2m 2m
2m
2m
VA VB
HA
A BM 0 : V 4 4 8 2 kN
A AX 0 :H 4 kN ; Y 0 : V 2 kN
27. Lực dọc thanh BH: dùng phƣơng pháp tách mắt
Viết phƣơng trình cân bằng cho mắt B:
VA VB
HA
BH B BHY 0 :N sin V 0 N 2 2 kN
NBH
NBE
Tách mắt B:
B
4kN
4kN
A
K M L
C D E
F G H
B
VB
28. B
4(kN)
4kN
A
K M L
C D E
F G H
Lực dọc thanh FG: sử dụng mặt cắt 1-1 chia hệ
thành 2 nửa độc lập
Viết phƣơng trình cân bằng cho nửa trái hệ:
VA VB
HA
2m 2m 2m 2m
2m
2m
C FG A FGM 0 :N .2 V .2 4.2 0 N 2 kN
1
1
NCG
NCD
NFG
29. VA
HA
B
4kN
4kN
A
K M L
C D E
F G H
Lực dọc thanh HD: Sử dụng 2 mặt cắt phối hợp
Mặt cắt 2-2:
VB
HD HM BY 0:N sin N sin V 0 1
Tách mắt H:
NLM
NHM
NHD
NED
2
2
NHB=-22
H
NHD
NHE
NHL
NHM
Mắt H: HD HM HBX 0:N cos N cos N cos 0 2
HD HMN 0; N 2 2 kNHệ phƣơng trình (1) và (2):
31. Ví dụ: Xác định các thanh dàn có lực dọc bằng 0
B
4kN
4kN
A
K M L
C D E
F G H
2m 2m 2m 2m
2m
2m
VA VB
HA
32. 3. HỆ DẦM VÀ KHUNG TĨNH ĐỊNH
3.1. HỆ DẦM TĨNH ĐỊNH
a. Khái niệm: Kết cấu dạng thanh, thƣờng
đặt theo phƣơng ngang và chịu tải trọng
tác dụng vuông góc với trục thanh.
b. Đặc điểm – Phân loại:
• Dầm tĩnh định đơn giản
• Dầm tĩnh định có mắt truyền lực
• Dầm tĩnh định nhiều nhịp: là hệ dầm ghép
gồm nhiều thanh đƣợc liên kết với nhau
bằng các LK khớp.
33. (a)
(b)
(c)
Hệ dầm phụ
Dầm chínhMắt truyền lực
Mq P
Dầm chính Dầm phụ
q P2 P1
B
C
A C
D
E
B
A
P1
P2
q
D
E
Sơ đồ tầng
34. c. Phân tích nội lực dầm
• Hệ có mắt truyền lực:
– Xem hệ dầm phụ là các dầm đơn giản độc lập
để xác định phản lực tại các mắt truyền lực.
– Truyền phản lực tại các mắt truyền lực xuống
dầm chính theo nguyên tắc tác dụng và phản
tác dụng.
• Hệ dầm nhiều nhịp:
– Phân biệt dầm chính – dầm phụ và vẽ sơ đồ
tầng cho hệ dầm
– Lần lƣợt phân tích nội lực của từng dầm, theo
trình tự từ trên xuống dƣới. Lƣu ý truyền áp
lực từ hệ phụ sang hệ chính.
35. d. Ví dụ: Vẽ các biểu đồ nội lực của hệ dầm
A CB D
1m 2m 2m 2m 2m
2
{
Phản lực tại các
mắt truyền lực
16kNm
1kN/m
A CB D
16kNm
1kN/m
4 4 2 2
64
A
CB D
48
4
Truyền áp lực
xuống hệ chính
Sơ đồ tầng của
hệ dầm chính
36. 2
2 2
4
d. Ví dụ: Vẽ các biểu đồ nội lực của hệ dầm
1m 2m 2m 2m 2m
2
VB
4
A
B
CB D
26
4
Truyền áp lực
xuống hệ chính
C
B
B
M 0 :
V .4 2.2 6.2 0
V 2 kN
Phản lực tại gối B:
PL 4 64
2
Mx
VA
2
VC=6
4
6 6
2
Qy
37. 3.2. HEÄ KHUNG TÓNH ÑÒNH :
a. KHAÙI NIEÄM CHUNG VEÀ HEÄ KHUNG
Caáu taïo:
Hệ thanh gồm toàn bộ hoặc một số nút đƣợc
liên kết cứng với nhau
Gồm 2 loại cấu kiện:
Cấu kiện dầm, thƣờng đặt theo phƣơng
ngang
Cấu kiện cột, thƣờng đặt theo phƣơng
thẳng đứng
Quy ƣớc dấu: Dấu của nội lực theo hệ trục
tọa độ địa phƣơng cho từng thanh
40. b. Biểu đồ nội lực của hệ khung
Trình tự thực hiện
Xác định phản lực gối tựa
Xác định quy luật biến thiên của các thành
phần nội lực trên từng thanh.
Chú ý
Đối với hệ có mắt truyền lực hoặc hệ khung
ghép, tiến hành trình tự tính toán nhƣ trong
hệ dầm.
Cân bằng của nội lực và ngoại lực tại các nút
cứng
41. c. Ví dụ: Vẽ biểu đồ nội lực của hệ kết cấu có
sơ đồ tính nhƣ hình vẽ
P=4
P=4
3m
3m
3m 3m
Sơ đồ tầng của hệ
P=4
AB
C
P=4D
E
F
A
B
CD
F
E
• Hệ chính: khung DEF
• Hệ khung phụ ABC:
42. • Nội lực trong hệ khung phụ ABC
P=4
AB
C
VA
VC
HC
Vẽ các biểu đồ nội lực:
C CX 0:H 4 kN ; Y 0: V 4 kN
C AM 0: V P 3 3 4 kN
Mx
12
3m
3m
Qy Nz
4
4
4
Xác định phản lực gối tựa:
P=4
NBA=0
NBC=4
QBA=-4
QBC=4
12
12
Kiểm tra cân
bằng tại nút B:
43. • Nội lực trong hệ khung chính DEF:
P=4D
E
F
C
3m 3m3m
4 4
VD
VF
HF
F
F
X 0 :H 0
Y 0 : V 2 kN
F DM 0: V 4 3 6 2 kN
Xác định phản lực gối tựa:
6
Mx Qy Nz
2
2 2
4
P=4
NEF=2
QEC=2
QEF=0
0
NEC=-4
0
Kiểm tra cân bằng tại nút E
Truyền lực từ hệ phụ sang
hệ chính
44. 4. HEÄ 3 KHÔÙP
4.1. KHAÙI NIEÄM :
Caáu taïo , tính chaát:
Caáu taïo : Goàm 2 MC noái vôùi nhau baèng 1 lieân keát
khôùp vaø ñaët treân 2 goái coá ñònh sao cho heä BBH.
Heä 3 khôùp laø heä coù löïc xoâ ngang: toàn taïi phaûn löïc
ngang ngay caû khi chæ coù taûi troïng thaúng ñöùng
A
C
B
P
K
RA
VA
HA HB
RB
VB
A
C
B
TRAÙI ÑAÁT
A
C
B
P
K
M
RB
HB
VBRA VA
HA
45. Phaân loaïi :
Voøm 3 khôùp: khi caùc MC laø
caùc thanh cong
Khung 3 khôùp: khi caùc MC laø
caùc thanh gaãy khuùc
Daøn 3 khôùp: khi caùc MC cuûa
noù laø nhöõng heä daøn BBH
VOØM 3 KHÔÙP
KHUNG 3 KHÔÙP
DAØN 3 KHÔÙP
VOØM 3 KHÔÙP
KHUNG 3 KHÔÙP
46. A
P
P
C
B
4.2. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CỦA HỆ 3 KHỚP
Nguyên tắc:
• Cần thiết lập 4 phƣơng trình cân bằng để xác
định tất cả phản lực.
• Tách hệ tại khớp thứ 3 (Khớp không nối đất)
viết phƣơng trình cân bằng cho nửa phải hoặc
nửa trái.
VA
HA
HB
VB
Nz
Qy
A
P
C
VA
HA
Xét cân bằng
nửa trái hệ
47. Xaùc ñònh phaûn löïc choïn
chieàu phaûn löïc nhö h.veõ:
M/C = 0 :
3HB – 3VB = 0 a HB = VB
M/A = 0 :
3HB + 6VB + 12.3 – 6.3 =0
Vaäy :HB =VB = - 2 KN
X = 0 : HB = HA = - 2 KN
Y = 0 ; VA + VB – 18 = 0
a VA = 20 KN
Ñeå thuaät tieän tính toaùn ta ñoåi
chieàu phaûn löïc nhö sau:
12 KN
6 KN
A
B
C
VA
HA
HB
VB
12 KN
6 KN
A
B
C
VA=20
HA=2
HB=2
VB=2
ph
Ví dụ 1: Vẽ biểu đồ mômen hệ khung:
48. Veõ bieåu ñoà moâmen cuûa heä :
12 KN
6 KN
A
B
C
VA=20
HA=2
HB=2
VB=2
D E
12
1
2
1 2
MA
112
12
VA=20
HA=2
MD
1
HB=2
VB=2
ME
1
MA = - 12.3 = - 36 KNm
1
MA = - 12.3 = - 36 KNm
2
MD = - 12.3 – 2.6 = - 24
1
MD = - 12.3 – 2.6 = - 24
2
ME = 2.3 = 6 KNm
1
ME = 2.3 = 6 KNm
2
36
624
MX
C
49. Ví dụ 2: Xaùc ñònh noäi löïc trong thanh coù ñaùnh daáu của
heä sau :
P P P P P P P P P
3 3 3 3 3 x 4
6
VA
HA HB
VB
C`
Xaùc ñònh phaûn löïc goái töïa :
Heä ñ/xöùng chòu taûi ñ/xöùng: VA = VB = 4,5 P; HA = HB
M/C = 0 : 6HB + 6VB - 3P - 6P - 9P - 12P = 0
a HB = [ 30P – 27P ]/ 6 = P/2 Vaäy HB = HA = P/2
phaûi
50. Xaùc ñònh noäi löïc trong thanh coù ñaùnh daáu :
Duøng m/c 1 xeùt caân baèng nöûa phaûi :
M/B = 0: 6N1 – 3P – 6P = 0 a N1 = 1,5 P
P P P P P P P P P
3 3 3 3 3 x 4
6
VA
HA HB
VB
C`
1
N1
51. 5. HỆ LIÊN HỢP
5.1. KHÁI NIỆM
Cấu tạo: là các hệ bất biến hình vừa đủ liên kết
đƣợc tổ hợp bởi hai hay nhiều loại hệ có tính chất
chịu lực khác nhau
q
Dầm cứng
P P P P P
(a)
(b)
(c)
Tính chất: Hệ
liên hợp thường
bao gồm 2 loại
cấu kiện:
• Cấu kiện chỉ có
lực dọc (thanh,
dây xích)
• Cấu kiện chịu uốn hoặc uốn cộng kéo hoặc nén
52. 5.2. BIỂU ĐỒ NỘI LỰC CỦA HỆ LIÊN HỢP
Nguyên tắc:
• Xác định các bộ phận của hệ đóng vai trò liên
kết thanh (có duy nhất một thành phần nội lực
là lực dọc Nz)
• Thực hiện các mặt cắt qua các lên kết thanh và
các vị trí có khớp nối, chia đôi hệ thành từng
phần độc lập. Sử dụng các phƣơng trình cân
bằng để xác định phản lực và nội lực cho hệ.
Lƣu ý: Cần phân biệt đƣợc sự khác nhau giữa
hệ nhiều nhịp (hệ ghép) và hệ liên hợp.
53. Ví dụ : Vẽ biểu đồ nội lực của hệ kết cấu cho
trên hình vẽ
HA
RA
RB
• Phản lực gối tựa: Chọn chiều phản lực nhƣ hình vẽ:
qaV02aqaa2aq4aV:0M/
2qaV02aqa3a2aq4aV:0M/
0H0X
BBA
AAB
A
A
C
B
D E
a
a a a a
q qa
F G
55. Sử dụng phƣơng pháp dầm công xôn để vẽ biểu
đồ nội lực cho nửa trái và nửa phải của hệ, với
Lk ngàm lần lƣợt đặt tại F và G
2qa
2qa
0 qa
2qa
2qa
0
A
C
D
q
0
2qa
F
a a
a
C
B
E
qa
G
a a
Nửa trái hệ Nửa phải hệ
56. Biểu đồ Mx, Qy và Nz của toàn hệ
3qa2
qa2
8
qa
8
2
2
qa2
22qa2
qa2
qa2
Mx
2qa
qa
2qa
2qa
qa
2qa
2qa
Qy
Nz
(a)
(b)
(c)
2qa2