Giáo trình Cơ xây dựng ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp tại Trường Cao đẳng Cơ điện Xây ...

Giáo trình cơ xây dựng trung cấp tại trường cao đẳng cơ điện xây dựng Việt Xô cung cấp kiến thức chuyên sâu về xây dựng dân dụng và công nghiệp.

• Người hướng dẫn: Mai Đức Triều
• Trường học: Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô
• Chuyên ngành: Cơ học xây dựng
• Đề tài: Giáo trình Cơ xây dựng cho Trung cấp Xây dựng
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tam Điệp

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ HỌC
• 1.1. Những khái niệm cơ bản
• 1.1.1. Khái niệm về vật rắn tuyệt đối
• 1.1.2. Khái niệm về lực
• 1.1.3. Trạng thái cân bằng
• 1.1.4. Các hệ lực và nguyên lý tĩnh học
• 1.2. Hình chiếu của lực lên hai trục toạ độ
• 1.3. Mômen ­ Ngẫu lực
• 1.3.1. Mô men của một lực đối với một điểm
• 1.4. Liên kết và phản lực liên kết
• 1.5. Các loại liên kết
• 1.6. Xác định hệ lực tác dụng lên vật rắn cân bằng
• 2. CHƯƠNG 2: ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA HỆ LỰC PHẲNG
• 2.1. Thu gọn hệ lực
• 2.2. Phương pháp hình học. Phương pháp giải tích
• 2.3. Điều kiện cân bằng
• 2.3.1. Điều kiện cân bằng của hệ lực phẳng đồng quy
• 2.3.2. Điều kiện cân bằng của hệ lực phẳng bất kỳ
• 2.3.3. Điều kiện cân bằng của hệ lực phẳng song song
• 2.3.4. Điều kiện cân bằng của hệ vật
• 2.4. Ổn định vật lật
• 3. CHƯƠNG 3: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SỨC BỀN VẬT LIỆU
• 3.1. Các giả thuyết đối với vật liệu
• 3.2. Khái niệm về ngoại lực ­ nội lực. Phương pháp mặt cắt. Các thành phần nội lực: N, Q, M. Các loại biến dạng
• 3.3. Nguyên lý độc lập tác dụng
• 4. CHƯƠNG 4: ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN
• 4.1. Trọng tâm của hình phẳng
• 4.1.1. Công thức tính trọng tâm hình phẳng
• 4.1.2. Trọng tâm của một số hình phẳng thường gặp
• 4.2. Momen tĩnh của hình phẳng
• 4.2.1. Công thức tính momen tĩnh của hình phẳng
• 4.2.2. Momen tĩnh của các hình thường gặp
• 4.3. Momen quán tính
• 4.3.1. Các loại momen quán tính
• 4.3.2. Momen quán tính của các hình thường gặp
• 4.4. Bán kính quán tính, moduyn chống uốn
• 4.5. Công thức chuyển trục song song
• 4.5.1. Công thức tính chuyển trục
• 4.5.2. Ví dụ áp dụng
• 5. CHƯƠNG 5: KÉO (NÉN) ĐÚNG TÂM
• 5.1. Ứng suất và biến dạng trong kéo (nén) đúng tâm
• 5.2. Ứng suất trên mặt cắt ngang
• 5.3. Biến dạng trong kéo (nén) đúng tâm
• 5.3.1. Biến dạng tuyệt đối
• 5.3.2. Biến dạng tương đối
• 5.4. Tính chất cơ học của vật liệu
• 5.4.1. Vật liệu dẻo
• 5.5. Tính toán trong kéo (nén) đúng tâm theo điều kiện về cường độ
• 5.6. Ứng suất cho phép
• 5.7. Điều kiện cường độ ­ Ba bài toán cơ bản
• 5.8. Ứng suất có kể đến trọng lượng bản thân
• 5.9. Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm về ổn định
• 6. CHƯƠNG 6: UỐN NGANG PHẲNG
• 6.1. Ứng suất trong uốn ngang phẳng
• 6.2. Xác định nội lực trong dầm chịu uốn. Vẽ biểu đồ M, N, Q bằng phương pháp lập biểu thức
• 6.3. Liên hệ vi phân giữa q, Q, M
• 6.4. Vẽ biểu đồ M, Q theo phương pháp vẽ nhanh
• 6.5. Tính ứng suất pháp
• 6.6. Tính ứng suất tiếp
• 6.7. Điều kiện bền và ba bài toán cơ bản
• 6.8. Biến dạng trong uốn ngang phẳng
• 6.9. Công thức tính độ võng lớn nhất
• 6.10. Điều kiện cứng của dầm
• 6.11. Uốn thuần tuý
• 6.12. Xác định nội lực trong dầm chịu uốn thuần tuý. Công thức tính ứng suất trong uốn thuần tuý
• 6.13. Điều kiện bền về uốn thuần tuý
• 7. CHƯƠNG 7: CẤU TẠO HÌNH HỌC CỦA HỆ PHẲNG
• 7.1. Cấu tạo hệ phẳng
• 7.2. Khái niệm về các kết cấu bất biến hình, biến hình, biến hình tức thời
• 7.3. Miếng cứng, bậc tự do của một điểm, của miếng cứng. Các loại liên kết để nối miếng cứng
• 7.4. Cách nối miếng cứng thành hệ bất biến hình
• 7.5. Dàn phẳng tĩnh định
• 7.6. Tính toán nội lực trong các thanh dàn. Khung tĩnh định
• 7.7. Tính nội lực Q, M, N
• 7.8. Quy ước về dấu của nội lực
• 7.9. Tính nội lực
• 7.10. Công thức tính lực cắt Q theo mô men uốn M
• 7.11. Vẽ biểu đồ nội lực Q, M, N

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình Cơ xây dựng cho Trung cấp Xây dựng

Giáo trình Cơ xây dựng là tài liệu quan trọng trong chương trình đào tạo Trung cấp Xây dựng. Môn học này cung cấp những kiến thức cơ bản về cơ học, giúp sinh viên hiểu rõ các nguyên lý tĩnh học và ứng dụng trong thực tiễn. Nội dung giáo trình được xây dựng dựa trên các nguyên lý cơ bản của cơ học, từ đó giúp sinh viên có nền tảng vững chắc để tiếp cận các môn học chuyên ngành khác.

1.1. Mục tiêu của giáo trình Cơ xây dựng

Mục tiêu chính của giáo trình là giúp sinh viên nắm vững các khái niệm cơ bản về cơ học, từ đó áp dụng vào thực tiễn trong ngành xây dựng. Sinh viên sẽ học cách xác định nội lực và tính toán thiết kế các cấu kiện cơ bản.

1.2. Cấu trúc của giáo trình Cơ xây dựng

Giáo trình được chia thành hai phần chính: Cơ học lý thuyết và Sức bền vật liệu. Mỗi phần sẽ cung cấp kiến thức chuyên sâu về các khái niệm và ứng dụng trong thực tế.

II. Những thách thức trong việc giảng dạy Cơ xây dựng

Việc giảng dạy môn Cơ xây dựng gặp nhiều thách thức, từ việc truyền đạt kiến thức lý thuyết đến việc áp dụng vào thực tiễn. Sinh viên thường gặp khó khăn trong việc hiểu các khái niệm trừu tượng và áp dụng chúng vào các bài toán thực tế.

2.1. Khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức lý thuyết

Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc hiểu các khái niệm cơ bản như lực, mô men và trạng thái cân bằng. Điều này đòi hỏi giáo viên phải có phương pháp giảng dạy phù hợp để giúp sinh viên nắm vững kiến thức.

2.2. Ứng dụng thực tiễn của Cơ xây dựng

Sinh viên cần phải áp dụng lý thuyết vào thực tiễn thông qua các bài tập và dự án thực tế. Việc này giúp củng cố kiến thức và phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề trong ngành xây dựng.

III. Phương pháp giảng dạy hiệu quả cho môn Cơ xây dựng

Để nâng cao hiệu quả giảng dạy môn Cơ xây dựng, cần áp dụng các phương pháp giảng dạy hiện đại và tương tác. Việc sử dụng công nghệ và các công cụ hỗ trợ học tập sẽ giúp sinh viên tiếp cận kiến thức một cách dễ dàng hơn.

3.1. Sử dụng công nghệ trong giảng dạy

Việc áp dụng công nghệ như phần mềm mô phỏng và video giảng dạy giúp sinh viên hình dung rõ hơn về các khái niệm cơ học. Điều này tạo điều kiện cho việc học tập trở nên sinh động và thú vị hơn.

3.2. Tổ chức các buổi thực hành

Các buổi thực hành giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tế. Việc này không chỉ củng cố kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm và giải quyết vấn đề.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Cơ xây dựng trong ngành Xây dựng

Cơ xây dựng đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và tính toán các cấu kiện trong ngành xây dựng. Kiến thức từ môn học này giúp sinh viên có khả năng thiết kế các công trình an toàn và hiệu quả.

4.1. Tính toán thiết kế kết cấu

Sinh viên sẽ học cách tính toán thiết kế các kết cấu chịu lực, đảm bảo an toàn và tiết kiệm. Việc này bao gồm việc áp dụng các công thức và định luật cơ học vào thực tiễn.

4.2. Đánh giá sức bền vật liệu

Kiến thức về sức bền vật liệu giúp sinh viên đánh giá khả năng chịu lực của các vật liệu xây dựng. Điều này rất quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho từng loại công trình.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của môn Cơ xây dựng

Môn Cơ xây dựng không chỉ là nền tảng cho các môn học chuyên ngành mà còn là cơ sở để phát triển các kỹ năng cần thiết trong ngành xây dựng. Tương lai, môn học này sẽ tiếp tục được cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường lao động.

5.1. Tầm quan trọng của Cơ xây dựng trong giáo dục

Cơ xây dựng là môn học không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ thuật xây dựng. Nó giúp sinh viên phát triển tư duy logic và khả năng giải quyết vấn đề.

5.2. Xu hướng phát triển của môn Cơ xây dựng

Trong tương lai, môn Cơ xây dựng sẽ được cập nhật với các công nghệ mới và phương pháp giảng dạy hiện đại, nhằm nâng cao chất lượng đào tạo và đáp ứng nhu cầu của ngành xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA:XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MÔN HỌC:CƠ XÂY DỰNG NGÀNH:XÂY DỰNG&DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ­. của ……………… Tam Điệp,năm 2018 2 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Môn học Cơ xây dựng là một trong các môn kỹ thuật cơ sở, được bố trí học trước các môn học/mô đun chuyên môn. Là môn cơ sở nhưng chiếm vị trí đặc biệt quan trọng trong chương trình của nghề kỹ thuật xây dựng. Bài giảng môn học Cơ xây dựngđược xây dựng theo chương khung được cơ quan chủ quản ban Cơ học nghiên cứu các quy luật cân bằng về chuyển động của vật thể dưới tác dụng của lực. Cân bằng hay chuyển động trong cơ học là trạng thái đứng yên hay dời chỗ của vật thể trong không gian theo thời gian so với vật thể khác được làm chuẩn gọi là hệ quy chiếu. Không gian và thời gian ở đây độc lập với nhau. Vật thể trong cơ học xây dựng dưới dạng các mô hình chất điểm, cơ hệ vềvật rắn. Cơ học được xây dựng trên cơ sở hệ tiên đề của Niu tơn đưa ra trong tác phẩm nổi tiếng " Cơ sở toán học của triết học tự nhiên" năm 1687 ­ chính vì thế cơ học còn được gọi là cơ học Niu tơn. Cơ học khảo sát các vật thể có kích thước hữu hạn về chuyển động với vận tốc nhỏ hơn vận tốc ánh sáng. Các vật thể có kích thước vĩ mô, chuyển động có vận tốc gần với vận tốc ánh sáng được khảo sát trong giáo trình cơ học tương đối của Anhxtanh. Cơ học đã có lịch sử lâu đời cùng với quá trình phát triển của khoa học tự nhiên, bắt đầu từ thời kỳ phục hưng sau đó được phát triển và hoàn thiện dần. Các khảo sát có tầm quan trọng đặc biệt làm nền tảng cho sự phát triển của cơ học là các công trình của như nhà bác học người Italya Galilê (1564­ 1642). Galilê đã đưa ra các định luật về chuyển động của vật thể dưới tác dụng của lực, đặc biệt là định luật quán tính. Đến thời kỳ Niutơn (1643­ 1727) ông đã hoàn tất trên cơ sở thống nhất và mở rộng cơ học của Galilê, xây dựng hệ thống các định luật mang tên ông ­ Định luật Niutơn. Tiếp theo Niutơn là Đalămbe (1717­ 1783), Ơle ( 1707 ­ 1783) đã có nhiều đóng góp cho cơ học hiện đại ngày nay. Ơle là người đặt nền móng cho việc hình thành môn cơ học giải tích mà sau này Lagơrăng, Hamintơn, Jaccobi, Gaoxơ đã hoàn thiện thêm. Cơ học xây dựng là khoa học có tính hệ thống và được trình bày rất chặt chẽ . Khi nghiên cứu môn học này đòi hỏi phải nắm vững các khái niệm cơ bản về hệ tiên đề, vận dụng thành thạo các công cụ toán học như giải tích, các phép tính vi phân, tích phân, phương trình vi phân. để thiết lập và chứng minh các định lý được trình bày trong môn học. Ngoài ra người học cần phải thường xuyên giải các bài tập để củng cố kiến thức đồng thời rèn luyện kỹ năng áp dụng lý thuyết cơ học giải quyết các bài toán kỹ thuật. Giáo trình này chủ yếu dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên Cao đẳng và học sinh Trung cấp Kỹ thuật Xây dựng, có thể làm tài liệu tham khảo cho những người làm công tác xây dựng nói chung. Nội dung môn học cơ xây dựng gồm 2 phần chính: ­ Phần 1: Cơ học lý thuyết : Phần này gồm chương 1 và chương 2,nghiên cứu về sự cân bằng của các lực(còn gọi là hệ lực) đặt lên vật rắn tuyệt đối.Nhiệm vụ của phần này là tìm điều kiện cân bằng cho những hệ lực đặt lên một vật rắn tuyệt đối.Để đạt mục đích đó ta sẽ khảo sát hai vấn đề cơ bản sau: + Thay thế một hệ lực cùng tác dụng lên một vật rắn bằng một lực tương đương đơn giản hơn.Nói cách khác ,xác định hợp lực của một hệ lực.Vấn đề này trình bày có tính chất bắc cầu phục vụ cho vấn đề tiếp theo. + Tìm điều kiện cân bằng cho những hệ lực đặt lên một vật rắn tuyệt đối. ­ Phần 2 : Sức bền vật liệu Phần này gồm các chương: 3,4,5 và 6.Các chương này nghiên cứu tính chất chịu lực và sự biến dạng của vật thể(chủ yếu là các thanh,tức là các vật thể có chiều dài lớn hơn nhiều so với kích thước khác của nó)dưới dạng tác dụng của lực bên ngoài ,đối tượng nghiên cứu của phần này là vật rắn thực. Bắt đầu từ việc nghiên cứu các hình thức chịu lực cơ bản của thanh thẳng : kéo(nén) đúng tâm,cắt,dập ,uốn ngang phẳng đi đến việc nghiên cứu các hình thức chịu lực phức tạp của thanh : uốn xiên,uốn phẳng đồng thời kéo (hoặc nén),nén lệch tâm…Từ đó ta có các điều kiện để tính toán thiết kế kết cấu đảm bảo an toàn và tiết kiệm nhất mà vẫn thỏa mãn các điều kiện về mặt chịu lực. Những kiến thức về cơ học lý thuyết và sức bền vật liệu sẽ tạo điều kiện cho học sinh học tập tốt các môn học tiếp theo như kết cấu xây dựng,kỹ thuật thi công… Trong quá trình biên soạn, dù đã có nhiều cố gắng nhưng bài giảng vẫn không tránh khỏi những thiếu sót về nội dung và hình thức, rất mong được sự đóng góp của đồng nghiệp và độc giả. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Cao đẳng Cơ điện&Xây dựng Việt Xô,lãnh đạo và giáo viên Khoa Xây dựng đã tạo điều kiện và giúp đỡ chúng tôi hoàn thành bài giảng này. Tam Điệp,ngày 03 tháng 02 năm 2018 Chủ biên: Mai Đức Triều MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU.2 Chương 1: Những khái niệm cơ bản về cơ học…………………………………13 1. Những khái niệm cơ bản 1. Khái niệm về vật rắn tuyệt đối 1. Khái niệm về lực 1. Trạng thái cân bằng 1. Các hệ lực và nguyên lý tĩnh học 2. Hình chiếu của lực lên hai trục toạ độ 3. Mômen ­ Ngẫu lực: 3.1 Mô men của một lực đối với một điểm 3. Liên kết và phản lực liên kết 4. Các loại liên kết 4. Xác định hệ lực tác dụng lên vật rắn cân bằng Chương 2: Điều kiện cân bằng của hệ lực phẳng. Thu gọn hệ lực 1. Phương pháp hình học. Phương pháp giải tích 2. Điều kiện cân bằng 2. Điều kiện cân bằng của hệ lực phẳng đồng quy 2. Điều kiện cân bằng của hệ lực phẳng bất kỳ 3. Điều kiện cân bằng của hệ lực phẳng song song.Điều kiện cân bằng của hệ vật 5.Ổn định vật lật Chương 3: Những khái niệm cơ bản về sức bền vật liệu……………………. Các giả thuyết đối với vật liệu 2. Khái niệm về ngoại lực ­ nội lực. Phương pháp mặt cắt. Các thành phần nội lực: N, Q, M. Các loại biến dạng 5. Nguyên lý độc lập tác dụng Chương 4: Đặc trưng hình học của tiết diện…………………………………37 1. Trọng tâm của hình phẳng 1. Công thức tính trọng tâm hình phẳng 1. Trọng tâm của một số hình phẳng thường gặp 2. Momen tĩnh của hình phẳng 2. Công thức tính momen tĩnh của hình phẳng 2. Momen tĩnh của các hình thường gặp 3. Momen quán tính 3. Các loại momen quán tính 3. Momen quán tính của các hình thường gặp 4.Bán kính quán tính, moduyn chốnguốn 5. Công thức chuyển trục song song 5. Công thức tính chuyển trục 5. Ví dụ áp dụng Chương 5: Kéo( nén ) đúng tâm. Ứng suất và biến dạng trong kéo (nén) đúng tâm 2. Ứng suất trên mặt cắt ngang 2. Biến dạng trong kéo(nén) đúng tâm 2. Biến dạng tuyệt đối 2. Biến dạng tương đối 3. Tính chất cơ học của vật liệu 3. Vật liệu dẻo 3. Tính toán trong kéo(nén) đúng tâm theo điều kiện về cường độ 4. Ứng suất cho phép 4. Điều kiện cường độ ­ Ba bài toán cơ bản 4. Ứng suất có kể đến trọng lượng bản thân 5. Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm về ổn định Chương 6: Uốn ngang phẳng……………………………………………. Ứng suất trong uốn ngang phẳng 1. Xác định nội lực trong dầm chịu uốn. Vẽ biểu đồ M, N, Q bằng phương pháp lập biểu thức 1. Liên hệ vi phân giữa q, Q, M 1. Vẽ biểu đồ M, Q theo phương pháp vẽ nhanh 1. Tính ứng suất pháp 1. Tính ứng suất tiếp 1. Điều kiện bền và ba bài toán cơ bản 2. Biến dạng trong uốn ngang phẳng 2. Công thức tính độ võng lớn nhất 2. Điều kiện cứng của dầm 3.Uốn thuần tuý 3. Xác định nội lực trong dầm chịu uốn thuần tuý. Công thức tính ứng suất trong uốn thuần tuý 3. Điều kiện bền về uốn thuần tuý Chương7:Cấu tạo hình học của hệ phẳng……………………………………80 1. Cấu tạo hệ phẳng 1. Khái niệm về các kết cấu bất biến hình, biến hình, biến hình tức thời 1. Miếng cứng, bậc tự do của một điểm, của miếng cứng. Các loại liên kết để nối miếng cứng 1. Cách nối miếng cứng thành hệ bất biến hình 2. Dàn phẳng tĩnh định 2. Tính toán nội lực trong các thanh dàn. Khung tĩnh định 3. Tính nội lực Q, M, N 3. Quy ước về dấu của nội lực 3. Tính nội lực 3. Công thức tính lực cắt Q theo mô men uốn M 3. Vẽ biểu đồ nội lực Q, M, N CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Cơ học xây dựng. Mã môn học: MH 09. Thời gian thực hiện môn học: 75giờ; (Lý thuyết: 55 giờ; Bài tập 15 giờ;Kiểm tra: 5 giờ) Vị trí, tính chất của môn học: ­ Vị trí: Cơ học xây dựng đựoc bố trí học ngay từ đầu học kỳ 1 của năm thứ nhất, song song với các môn học như Vẽ kỹ thuật, Vật liệu xây dựng và các môn học khác như Chính trị, Tin học. ­ Tính chất: Cơ học xây dựng là môn học kỹ thuật cơ sở quan trọng, giúp học sinh có thể tiếp tục học tập các môn học chuyên ngành khác như môn Kết cấu xây dựng, Kỹ thuật thi công. Mục tiêu môn học: ­ Về kiến thức: + Biết cách xác định nội lực của các cấu kiện hoặc toàn bộ kết cấu công trình đảm bảo an toàn và tiết kiệm; + Tính toán thiết kế được các cấu kiện cơ bản như chịu kéo, nén, uốn theo điều kiện bền, điều kiện ổn định và điều kiện cứng.