PHẦN 2. ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH

1. PHẦN 2.ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH Chương 5. Các khái niệm cơ bản

2. 5.1. Muc tiêu của môn học • Tính tần số và biên độ dao động riêng của công trình • Kiểm tra hiện tượng cộng hưởng • Kiểm tra độ bền: xác định nội lực do tải trọng động sinh ra  khả năng chịu lực của công trình. • Kiểm tra độ cứng: • Xác định các chuyển vị động để kiểm tra công trình theo điều kiện cứng. • Tìm biện pháp giảm rung động cho những công trình có rung động lớn

3. 5.2. Các lọai tải trọng động • Trong thực tế thường găp một số lọai tải trọng chủ yếu sau: • Tải có vị trí không đổi còn cường độ biến thiên theo thời gian: P(t). • Ví dụ: tải do môtơ có phần quay lệch tâm gây ra cho công trình • Tải có vị trí thay đổi còn cường độ không đổi theo thời gian: P(z). • Ví dụ: tải do đòan xe chạy trên cầu • Tải có vị trí và cường độ thay đổi theo thời gian: P(z,t). • Ví dụ: tả trọng động gây ra bởi đầu máy xe lửa chạy trên cầu • Lực địa chấn: gây ra do động đất • Lực khí động : gây ra do gió • Tải gây ra do va chạm: lọai này xuất hiện khi có vật rơ hoặc đập lên công trình • Ví dụ: va dập của sóng vào công trình • Tải trọng động phức tạp: là tổ hợp của các dạng tải trọng trên

4. 5.3. Dao động • Dao động là lọai chuyển động lặp đi lặp lại quanh một vị trí cân bằng. Ví dụ: con lắ của đồng hồ. • Dao động tự do: dao động được sinh ra chỉ do các lực kích ban đầu • Dao động cưỡng bức: Trong quá trình dao động hệ chịu tác dụng của tải trọng động P(t) • Dao động tắt dần: dao động có kể đến ảnh hưởng của lực cản • Dao động tự nhiên hay dao động riêng của hệ là dao động tự do không kể đến ảnh hưởng của lực cản.

5. u2 z x u1 y 5.4. Bậc tự do • Bậc tự do của hệ đàn hồi là số thông số độc lập cần thiết để xác định vị trí của tất cả các khối lượng trên hệ đó. • Số bậc tự do bằng số các liên kết tối thiểu cần thiết đặt vào hệ tại các vị trí khối lượng để sao cho các khối lượng đó trở thành bất động • Ví dụ: m m m m m 3 BTD 1 BTD 2 BTD

6. m1 m3 m2 5.4. Bậc tự do Khối lượng phân bố BTD vô hạn • Nếu 3 khối lựợng bi khống chế chỉ di chuyển theo phương thẳng đứng  hệ có 3 BTD • Nếu 3 khối có khối lượng không được tập trung một cách hòan tòan để chúng có thể có chuyển vị xoay  hệ có 6 BTD • Nếu trục dầm bị xoắn  hệ có 9 BTD

7. 5.5. tọa độ suy rộng • Các chuyển vị của kết cấu theo một phương nào đó có thể viết dưới dạng như sau: u(x) = ∑ Znψn(x) Trong đó: Zn – tọa độ suy rộng Ψ(x) – Hàm dạng , hàm này tương thích với các điều kiện liên kết ở gối và điều kiện liên tục của các chuyển vị trong dầm. Số dạng được gán tương ứng với số bậc tự do của hệ

8. 5.6. Các phương pháp tính cơ bản trong dao động công trình • Phương pháp tĩnh: Áp dụng nguyên lý d’Alembert để xét sự cân bằng các lực tác động lên hệ tại một thời điểm tức thời t nào đó. • Lực quán tính của một chất điểm có khối luợng m có gia tốc w Fqt = - m w Đối với hệ phẳng, các phương trình cân bằng động có dạng: Trong đó : ∑ F - tổng các ngoại lực tác dụng ∑ miwi - tổng các lực quán tính

9. 5.6. Các phương pháp tính cơ bản trong dao động công trình • Phương pháp năng lượng: áp dụng định luật bảo tòan năng lượng: tổng thế năng và động năng của hệ trong quá trình dao động là một đại lượng không đổi T + U = const. T = ½ ∑ mi vi 2 Hệ có n chất điểm thìđộng năng T : Thế năng đàn hồi U = ½∫ (N2/EA)dx • Thế năng kéo, nén dọc trục thanh • Thế năng biến dạng uốn của thanh U = ½∫ (M2/EJ)dx = ½ ∫ EJ (y’’)2dx • Thế năng biến dạng xoắn của thanh U = ½∫ (Mo2/EJo)dx = ½ ∫ EJo (θ’)2dx