Kết cấu GỖ - GẠCH - ĐÁ: Các dạng liên kết trong Kết cấu gỗ và Đặc trưng cơ học của Khối xây gạch đá

TIỂU LUẬN KẾT CẤU GỖGẠCHĐÁ1.CÁC DẠNG LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU GỖ Khái quát về liên kết trong kết cấu gỗ Đặc điểm của từng loại liên kết2. ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA KHỐI XÂY GẠCH ĐÁ Khái quát về khối xây gạch đá Tính chất cơ học của khối xây gạch đá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG ⁕⁓⁕⁓⁕⁓⁕⁓⁕ TIỂU LUẬN KẾT CẤU GỖ-GẠCH ĐÁ GVHD: SVTH: MSSV: Lớp: Đề: TP Hồ Chí Minh, tháng 12, năm 2020 MỤC LỤC CÁC DẠNG LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU GỖ 1.1 Khái quát liên kết kết cấu gỗ 1.1.1 Mục đích liên kết Do điều kiện thiên nhiên cưa xẻ mà vật liệu gỗ có kích thước hạn chế chiều dài, tiết diện nên phải sử dụng liên kết để: - Tăng chiều dài cấu kiện, - Mở rộng tiết diện cấu kiện, - Ghép nối cấu kiện trở thành kết cấu phức tạp Một lợi gỗ dễ liên kết Từ tạo thành kết cấu gỗ chịu lực hoàn chỉnh, làm tăng độ cứng chung cho toàn thành phẩm gỗ 1.1.2 Các yêu cầu liên kết - Đảm bảo độ chặt: mặt truyền lực cấu kiện phải khít, khơng có khe hở để truyền lực tốt, hạn chế biến dạng ban đầu… Liên kết chêm, chốt, mộng dễ đảm bảo yêu cầu - Phải dẻo, dai: Biến dạng phá hoại lớn Có phân bố lại ứng suất liên kết tránh phá hoài đột ngột nguy hiểm Liên kết chốt, tì đầu, liên kết kim loại dễ đáp ứng - Phân tán: Vì gỗ thường có khuyết tật (mắt, nứt…) nên cần phân tán liên kết để hạn chế ảnh hưởng khuyết tật giảm yếu liên kết - Liên kết vị trí phải độ cứng để chịu lực đồng - Tiết diện giảm yếu cấu kiện nhỏ - Dễ chế tạo đảm bảo xác, khít, chặt; dễ kiểm tra, sửa chữa - Đảm bảo yêu cầu thẩm mỹ 1.1.3 Phân loại liên kết Có bốn loại liên kết gỗ sử dụng Bao gồm: - Liên kết mộng: Liên kết có khả chịu ép mặt, không gây trợt cho vùng lân cận Liên kết mộng thường dùng kèo, đầu trụ cọc cầu… - Liên kết chốt: Dùng để nối (hai cánh kèo) Chốt thường gặp bulông, chốt tre, chốt gỗ, đinh Khi làm việc chốt chịu uốn, mặt lỗ chốt chịu ép mặt - Liên kết chêm: Có tác dụng làm tăng diện tích Chêm có tác dụng chống trợt phân tố Khi làm việc chêm chịu ép mặt, chịu trợt - Liên kết dán: Liên kết sử dụng loại keo dán để tăng tiết diện (tăng bề dày tiết diện ván) Hiện liên kết sử dụng phổ biến Liên kết mộng, chốt chêm ba loại liên kết có khả chịu lực thấp hơn, gọi liên kết mềm Còn liên kết dán thuộc loại liên kết cứng khơng có giảm yếu tiết diện 1.1.4 Ngun tắc tính tốn liên kết Các hình thức liên kết kết cấu gỗ chủ yếu chịu ép mặt đồng thời chịu trượt Các số tính tốn liên kết gỗ • • • • • • • • • em: Ứng suất lực ép mặt gây Nem: Lực nén tính tốn tác dụng lên diện tích chịu ép mặt Fem: Diện tích ép mặt r: Điều kiện trượt T : Ứng suất lực trượt tính tốn gây mặt trượt Ntr: Lực trợt tính tốn mặt trượt R*: Cường độ chịu trượt tính tốn trung bình theo phương dọc thớ gỗ ltr: Chiều dài mặt trượt i3 e: Hệ số tính trượt, độ lệch tâm lực trượt, lấy sau: – Khi rãnh mộng phía: e -0,5/2; P = 0,25 – Khi rãnh mộng hai phía: e = 0,25h; P = 0,125 Trong h chiều cao tiết diện (về phía chiều sâu rãnh mộng) • - ktr: Hệ số giảm cường độ chịu trượt Điều kiện chịu ép mặt: - Điều kiện chịu trượt: 1.2 Đặc điểm loại liên kết 1.2.1 Liên kết mộng Đặc điểm: Truyền lực nén trực tiếp từ sang khác mà không qua vật trung gian đệm, chêm, chốt… Liên kết mộng làm việc chịu ép mặt chịu trượt, nên dùng mối nối chịu nén Liên kết mộng cần phải bố trí thêm chi tiết bổ trợ theo cấu tạo bulơng, vịng đai, đinh đĩa… Loại liên kết cấu tạo theo dạng hai Mặt truyền lực liên kết nên đặt thẳng góc với trục nén để cường độ chịu ép mặt lớn  Ưu nhược điểm liên kết mộng: Ưu điểm: + Là liên kết lâu đời nhất, có nhiều kiểu, nhiều loại + Không sử dụng vật liệu kim loại + Liên kết lộ rõ, dễ kiểm tra sửa chữa + Khi chế tạo không cần sử dụng máy móc nên thuận tiện Nhược điểm: + Tiết diện bị giảm yếu nhiều + Phải làm thủ công nên u cầu thợ có tay nghề tốt, khéo, địi hỏi xác, khó áp dụng giới hóa Hình 1.1: Liên kết mộng  Phân loại liên kết mộng: a) Liên kết mộng - Cấu tạo: + Trục mắt phải hội tụ điểm + Trục nén (kèo) phải qua trọng tâm diện tích ép mặt + Trục kéo (quá giang) phải qua trọng tâm tiết diện bất lợi b) Liên kết mộng hai Hình 1.2: Liên kết mộng hai - Cấu tạo: + Trục mắt phải hội tụ điểm + Trục nén phải qua đỉnh thứ hai vng góc với tiết diện ép mặt + Trục kéo phải qua trọng tâm tiết diện bất lợi - Yêu cầu: + Chiều sâu rãnh mộng thứ hai phải đảm bảo điều kiện: lq < h/3 + Chiều sâu rãnh mộng thứ phải đảm bảo điều kiện: hr > 2cm + Khoảng cách hai mặt trợt phải đảm bảo: >2cm + Chiều dài mặt trượt cần đảm bảo điều kiện: • • • • Tại mộng đặt bulơng an tồn đường kính >12mm Lực trượt tác dụng vào thứ là: Ntr – Ntr Lực trượt toàn tác dụng vào kết cấu: Ntr = Nn cosa Lực trượt tính với thứ hai lấy lực trượt tồn bộ: Rtr Chốt trụ làm thép bulơng, đinh vít… gỗ, tre, chất dẻo Đinh loại chốt trụ, nến đóng kính đinh > phải khoan lỗ trước đóng đinh c) Mộng gỗ tròn Khác với gỗ hộp, mặt tiếp xúc với cắt vát để tạo phẳng Các lực đồng quy vào trục vát mặt mặt nên trọng tâm tiết diện giảm yếu gần trùng trục Trong liên kết mộng đầu dàn, phải cấu tạo gỗ táp gỗ gối đệm mộng d) Một số liên kết mộng khác: Khi cần liên kết hau chịu nén liên kết chịu nén chịu kéo thơng qua gối đệm gỗ, dùng tỳ đầu đơn giản: + Diện tích tỳ đầu kiểm tra theo điều kiện ép mặt + Gối đệm có tác dụng vật trung gian truyền nội lực từ sang khác Do đó, thân gối phải đủ cứng để không bị biến dạng làm nhiệm vụ truyền lực 1.2.2 Liên kết chốt Chốt loại tròn nhỏ dùng để nối dài gỗ, làm tăng tiết diện ghép, liên kết cấu kiện thành cấu kiện chịu lực hoàn chỉnh Ưu điểm: Khả chịu lực liên kết chốt tốt có độ dai, dẻo, phân tán Chế tạo đơn giản, liên kết lộ rõ nên dễ kiểm tra Hình 1.3: Liên kết chốt Nhược điểm: Chịu chấn động (cần phải có bulơng xen kẽ), dễ có biến dạng ban đầu lớn chế tạo khơng xác Phân loại: - Chốt trụ: Có thể thép trịn (bulơng, đinh, vít…) gỗ, tre, chất dẻo… Các loại chốt có đường kính >12mm - Chốt bản: Thường làm loại gỗ tốt, dẻo, xử lý kỹ, có tác dụng làm tăng tiết diện theo chiều cao, chống trượt tốt Sự làm việc liên kết chốt: Chốt có tác dụng chống lại tượng trượt xảy phân tố ghép có ngoại lực tác dụng Khi làm việc, chốt chịu uốn Trong trình chốt bị biến dạng mặt lỗ chốt thường xảy tượng ép mặt, có khả xảy dẫn đến phá hoại liên kết: - Khả chịu uốn chốt kém, chốt bị cắt tiết diện ngang - Phân tố gỗ không đủ khả chịu ép mặt, dẫn dến phá hoại tiết diện thân chốt thành lỗ Việc tăng đường kính chốt lớn dẫn đến độ cứng uốn chốt lớn liên kết phá hoại giịn tượng trượt tách mặt phẳng lỗ chốt nên việc dùng chốt cứng chưa tốt 1.2.3 Liên kết chêm Liên kết chêm dùng để tăng tiết diện cấu kiện Về hình thức ta có chêm gỗ chữ nhật, chêm thép, chêm dạng trịn hình hộp Tùy trường hợp ta dùng chêm dọc, chêm ngang, chêm nghiêng - Chêm dọc: Thớ chêm phương với thớ gỗ, chêm bị ép mặt trượt dọc theo thớ gỗ - Chêm ngang: Thớ chêm vng góc với thớ gỗ, làm theo dạng nêm đóng từ hai phía ép chặt vào hai gỗ, có sức căng lớn so loại chêm khác chịu lực phải chịu ép mặt trượt ngang thớ - Chêm nghiêng: Thớ chêm tạo với thớ gỗ góc α tương đối nhỏ Trong thân chêm không xảy trượt, phần phân tố nằm chêm có lực nén, chêm chịu ép mặt nghiêng thớ nên khả chống trượt tốt Chêm nghiêng làm việc theo phương nên phù hợp lực trượt phân tố không đổi dấu - Chêm cách: Chêm dọc chêm nghiêng đặt theo kiểu chêm cách Hai gỗ có khe hở để tăng độ cứng tiết diện thơng thống Lúc này, phải gia cường bulông để ngăn cản xoay chêm 1.2.4 Liên kết dán Liên kết dán loại liên kết tiên tiến, phù hợp với tính chất cơng nghiệp hóa xây dựng Liên kết dán dùng rộng rãi để tạo thành gỗ dán Khi chế biến gỗ, ta loại trừ khuyết tật, ngâm tẩm gỗ xếp hợp lý lớp ván theo chất lượng tương ứng với yêu cầu chịu lực nên nâng cao tính chất, cường độ gỗ cấu kiện liên kết dán Hình 1.4: Gỗ dán (ván dán) - Đặc điểm liên kết dán: + Dạng kết cấu hình thức tiết diện lớn, phong phú + Tiết diện phẳng, đẹp, không bị giảm yếu + Tận dụng gỗ xấu, ngắn + Cơng xưởng hóa cao + Phụ thuộc keo dán, chế tạo phức tạp, giá thành cao - Keo dán: Là dạng vật chất thể dẻo chuyển sang thể cứng liên kết phân tố đem dán Keo dán bao gồm nhựa chất đóng rắn Yêu cầu kỹ thuật dán: + Chế tạo mối nối xác + Phải thử keo trước + Ép sau dán với lực 3÷5 kg/cm đồi với thẳng 7÷10 kg/cm cong + Nhiệt độ độ ẩm thỏa mãn yêu cầu dán (độ ẩm trung bình gỗ dùng để dán 18÷20% để tránh tượng gỗ hút nước keo) 2 ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA KHỐI XÂY GẠCH ĐÁ 2.1 Khái quát khối xây gạch đá 2.1.1 Khái niệm - Khối xây gạch đá (Brick or stone masonry) kết cấu lắp ráp tổ hợp viên gạch đá riêng lẻ theo hình thức xếp chồng lên thành hàng,từng lớp, liên kết với vữa vật liệu xi măng Toàn tập hợp phải chịu lực (thường lực nén ép) thể thống mà khơng có dịch chuyển viên thành phần Vật liệu thành phần làm nên khối xây thường vật liệu ròn, chịu ứng suất nén tốt nhiều chịu ứng suất kéo, nên khối xây chịu nén tốt 2.1.2 Cấu tạo khối xây Thành phần khối xây bao gồm lớp gạch đá nằm chồng lên Lớp vữa nằm hai lớp gạch đá kề nhau, có bề mặt trải rộng song song với mặt lớp vng góc với phương lực nén, gọi mạch vữa nằm Một lớp xây bao gồm lớp gạch đá kèm với mạch vữa nằm bên Lớp xây có bề mặt vng góc với phương tác dụng lực nén Các mạch vữa viên gạch đá lớp (chỉ nằm nội lớp), chúng nằm dọc theo phương chịu lực nén gọi mạch vữa đứng Hình 2.1: Cấu tạo khối xây chịu tải trọng nén thẳng đứng (Nguồn: www.wikiwand.com) Mỗi lớp gạch đá gồm hay nhiều hàng, mà hàng dãy viên gạch đá nối tiếp Viên gạch đá có bề dài xếp dọc theo chiều dài hàng, gọi viên dọc Hàng gồm toàn viên dọc, gọi hàng dọc Viên gạch đá có bề ngang xếp dọc theo chiều dài hàng, gọi viên ngang Hàng gồm toàn viên ngang, gọi hàng ngang Hàng nằm giáp mặt bên khối xây gọi hàng Hàng nằm bên lõi khối xây gọi hàng trèn Mạch vữa có nhiệm vụ lấp đầy mối nối viên gạch khối xây Trong khối xây có mạch vữa ngang mạch vữa đứng Hình 2.2: Các loại mạch vữa 1-Mạch ngang; 2-Mạch đứng dọc; 3-Mạch đứng ngang Các lớp xây gồm toàn hàng gạch dọc theo hướng gọi lớp xây dọc (lớp dọc túy) Các lớp xây có tồn hay nhiều hàng gạch ngang gọi lớp ngang Vật liệu tạo thành khối xây dạng vật liệu ròn, chịu ứng suất nén tốt, chịu ứng suất kéo Do khối xây loại kết cấu cơng trình thích hợp cho việc chịu tải trọng gây ứng lực nén ép vng góc với lớp xây, khơng thích hợp để chịu tải trọng gây ứng lực kéo hay mô men Nếu tải trọng tác dụng thẳng đứng theo phương trọng lực, nên sử dụng khối xây dạng trụ, vách đứng (tường, trụ xây) hay dạng khối (như móng) có lớp xây nằm ngang, khối xây dạng vịm hay vịm có lớp xây dạng rẻ quạt hướng tâm vòm (tức lớp xây vng góc với phương tiếp tuyến trục vịm) kết cấu dạng vòm chịu tải trọng thẳng đứng thường xuất ứng lực nén dọc theo phương trục vòm Khối xây dạng vòm vòm cuốn, kết cấu cổ xưa mà người tạo để vượt nhịp khơng gian vật liệu rịn truyền thống, trước người tìm thấy sử dụng vật liệu dẻo thép hay cốt thép bê tông để chịu thành phần ứng lực kéo hay mơ men thường có loại kết cấu khác mà có khả vượt nhịp khơng gian kết cấu dầm, kết cấu dàn, kết cấu dây treo (cáp treo), Nếu sử dụng khối xây chịu tải trọng ngang thì, nên tạo khối xây dạng khối có bề dày lớn (như đê đập), để lợi dụng độ ổn định (cân bền) bề dày lớn đem lại chống lại tác động tải trọng ngang (khi lớp xây nằm theo phương ngang) Trong trường hợp khối xây có bề dày nhỏ phải chịu tải ngang khối xây tường chắn hay khối xây tường bể, phải tạo thêm cho khối xây gân gia cường (trụ liền tường) để phân bớt tải trọng tường có mặt bên cong lồi phía chịu áp lực (tương tự hiệu ứng vòm), hay tạo lớp xây thẳng đứng (trong trường hợp tường bể, tránh trùng mạch theo phương ngang) 2.1.3 Phân loại khối xây - Phân loại theo vật liệu thành phần: + Khối xây gạch: Gạch đất sét nung, gạch silicát, gạch bê tông, hỗn hợp gạch nung đá,… + Khối xây bắng đá: Đá hộc, đá đẽo, đá kiểu… - Phân loại theo lỗ rỗng viên gạch: + Khối xây gạch đặc: Làm kết cấu chịu lực + Khối xây gạch rỗng: Làm kết cấu bao che, ngăn cách ngăn âm, cách nhiệt… - Phân loại theo thành phần vữa có loại khối xây: + Khối xây vữa xi măng cát: Loại dùng vữa có thành phần gồm cát làm cốt liệu xi măng chất kết dính + Khối xây vữa tam hợp (ba ta) Loại sử dụng vữa xây có thành phần kết dính hỗn hợp hai hay nhiều chất kết dính (như: vơi kết hợp với xi măng, hay vơi với đường mật mía (vữa cổ truyền), ) + Khối xây vữa vôi Thành phần vữa cát (cốt liệu) vơi (chất kết dính) - Phân loại theo cấu tạo khối xây: + Khối xây đặc: khơng có khoảng trống viên gạch: khối xây móng, trụ, tường chịu lực,… + Khối xây nhiều lớp: cấu tạo hai hay nhiều lớp vật liệu khác (ví dụ: khối xây gạch bê tơng ốp ngồi khối xây gạch gốm) + Khối xây bọc ngồi kết cấu bê tơng cốt thép hay kết cấu thép (thường cột) để bảo vệ hay làm tăng kích thước kết cấu nhầm mục đích tạo hình khối kiến trúc cho cơng trình + Khối xây rỗng: cấu tạo hai hay nhiều độ dày (lớp) làm vật liệu giống hay khác với lớp không hay lớp nhồi vật liệu cách nhiệt Tính tồn khối (khả không bị rời thành phần riêng rẽ) khối xây đảm bảo lực dính gạch đá, vữa; gạch đá xếp mạch so le hàng nằm ngang; hay thép đường kính 4,8mm giằng kim loại có độ cứng tương đương gắn vào mối nối ngang - Phân loại theo chiều dày khối xây: + Khối xây 1/4 viên gach (60mm): đặt gạch nghiêng (Hình 2.3a) + Khối xây 1/2 viên gạch (110): đặt gạch nằm dọc (Hình 2.3b) + Khối xây viên gạch (220): đặt gạch nằm ngang hai dãy gạch đặt dọc (Hình 2.3c) + Khối xây 1/2 gạch (330); hợp dãy gạch đặt dọc dãy gạch đặt ngang (Hình 2.3d) Hình 2.3: Hình ảnh khối xây gạch đá Chú ý: Chiều dày khối xây tăng lên - Để đảm bảo cơng trình gạch đá chịu tải trọng ngang lớn (ví dụ động đất…) khối xây người ta đưa cốt thép lưới cốt thép dọc vào làm tăng khả chịu trọng tải ngang khối xây Lúc khối xây chia thành: + Khối xây không đặt cốt thép + Khối xây đặt cốt thép Hình 2.4: Khối xây khơng cốt thép (bên trái) khối xây có cốt thép (bên phải) 2.1.4 Các yêu cầu kỹ thuật chung công tác xây Theo TCVN 4085:1985: Khối xây dựng phải đảm bảo nguyên tắc kỹ thuật thi công sau: ngang-bằng; đứng thẳng; mặt phẳng; góc-vng; mạch khơng trùng; thành khối đặc - Khối xây phải ngang Khơng có đầu cao đầu thấp Khối xây gạch đá chịu nén tốt, chịu uốn chống trượt nên hàng gạch phải vng góc với lực tác dụng lên khối xây Nếu hàng gạch khối xây bị nghiêng góc α ngồi lực nén Pcosα (Hình I.4) khối xây xuất lực Psinα nằm dọc theo hàng gạch xây Nếu Psinα lớn lực ma sát gạch vữa khối xây hàng gạch khối xây trượt lên Để khơng xảy điều thì: Psinα < Fms = kPcosα Chia hai vế cho Pcosα ta được: tga