Kết cấu gỗ pdf

3.Lịch sử phát triển Xem giáo trình Các công trình lâu đời truyền thống: chùa Một Cột, chùa Keo, chùa Tây Phương Đặc điểm: - kết cấu chịu lực khung không gian, độ cứng dọc nhà lớn, gỗ

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÁC PHÂN TỐ GỖ TIẾT DIỆN NGUYÊN

§ 1 Nguyên lý và các số liệu tính toán kết cấu gỗ

§ 2 Các số liệu tính toán

§ 3 Tính toán các phân tố gỗ tiết diện nguyên

CHƯƠNG III: LIÊN KẾT KẾT CẤU GỖ

Nguyên tắc chung tính toán liên kết

§ 1 Liên kết mộng

§ 2 Liên kết chốt

§ 3 Liên kết chêm

§ 4 Liên kết dán

CHƯƠNG I: VẬT LIỆU GỖ XÂY DỰNG

1.Ưu nhược điểm của kết cấu gỗ

+ Dễ chế tạo và gia công: cưa, bào, xẻ, khoan lỗ, đóng đinh

+ Vật liệu phổ biến, mang tính chất địa phương: không chỉ có ở các khu rừng núi và có khắp ở các khu đồng bằng

- Với các vật liệu gỗ chưa qua chế biến có các nhược điểm sau:

+ Gỗ là loại vật liệu không bền: dễ bị hư hỏng, mối mọt, dễ cháy Không bền bằng kết cấu bêtông và thép và không dùng trong các kết cấu vĩnh cửu

+ Gỗ có tính chất không đồng nhất và không đẳng hướng: cùng một loại gỗ, tuỳ theo địa phương tính chất có thể khác nhau Khả năng chịu lực của gỗ theo các phương khác nhau là khác nhau

+ Gỗ có nhiều khuyết tật, làm giảm khả năng chịu lực và khó khăn cho chế tạo như: mắt gỗ, khe nứt, thớ vẹo, lỗ mục, thân dẹt, thót ngọn,…

+ Gỗ là vật liệu ngậm nước: lượng nước trong gỗ thay đổi theo môi trường không khí Khi gỗ hút hay nhả hơi nước sẽ bị dãn nở hay co ngót không đều theo các phương dẫn tới bị nứt nẻ, cong vênh + Kích thước gỗ trong tự nhiên hạn chế (gỗ xẻ: 30<b<320 (cm); 1<l<8 (m))

Khắc phục các nhược điểm trên của gỗ (gỗ thiên nhiên chưa qua chế biến) bằng cách dùng các thanh và tấm gỗ dán, do nhiều lớp mỏng dán lại với nhau Loại này có đủ tính chất sau: nhẹ, khoẻ, chịu lực tốt, đẹp mắt, dễ vận chuyển lắp dựng; chế tạo mang tính công nghiệp cao Nó được xử lý bằng hoá chất nên không bị mục, mối, mọt Gỗ dán có tiết diện vuông vắn, khó cháy (khả năng chịu lửa hơn hẳn

so với kết cấu gỗ thông thường)

2 Phạm vi sử dụng

Kết cấu gỗ được dùng cho các loại công trình:

- Các công trình kiến trúc cổ: tạo sự trang nghiêm, trang trọng

- -

- Nhà dân dụng:sàn, vì kèo, khung nhà, dầm mái, xà gồ, cầu phông, lito, cầu thang, kết cấu bao che, nhà công sở, các loại nhà một tầng, hai tầng, nhà văn hoá, trụ sở ở nông thôn, thị trấn, thành phố miền rừng núi, là rất thích hợp

- Nhà sản xuất: nhà sản xuất nông nghiệp và nhà máy: kho thóc gạo, chuồng trại chăn nuôi, các xưởng chế biến,…

- Giao thông vận tải: chủ yếu làm cầu trên các đường ôtô, đường sắt Do tuổi thọ không cao, nên

nó chỉ thích hợp cho các loại cầu nhỏ, hay cầu tạm,cầu phao,

- Thuỷ lợi, cảng: làm cầu tầu, bến cảng, cống nhỏ, đập nhỏ,

- Dùng trong xây dựng làm dàn giáo, ván khuôn, cầu công tác, tường chắn,

3.Lịch sử phát triển ( Xem giáo trình)

Các công trình lâu đời truyền thống: chùa Một Cột, chùa Keo, chùa Tây Phương

Đặc điểm: - kết cấu chịu lực khung không gian, độ cứng dọc nhà lớn, gỗ chịu nén và uốn,

không chịu kéo ( thích hợp tính năng chịu lực tốt của gỗ)

- Cột chôn không sâu , dùng sức nặng nhà chịu lực xô ngang

- Liên kết chủ yếu là mộng, chốt chắc chắn, dễ tháo lắp

- Bảo vệ bằng sơn son thiếp vàng, ngâm nước, ngâm bùn, mái đua hắt nước mưa, -Kiến trúc trang trí chi tiết khéo léo kết hợp kết cấu chịu lực

Hiện nay kết cấu gỗ dùng ít, hình thức kết cấu ngèo nàn do chưa được quan tâm nghiên cứu, khai thác bảo quản chưa hợp lý.

4.Quy định phân loại và sử dụng gỗ

4.1 Phân loại gỗ

Theo tập quán có: gỗ quý, thiết mộc, hồng sắc, gỗ tạp

Tất cả các loại gỗ được phân loại làm 8 nhóm theo Nghị định 10- CP, căn cứ vào đặc tính kỹ thuật: tính chất cơ lý, màu sắc, cấu trúc, thích ứng với các phạm vi sử dụng nhất định

Nhóm I: gồm những loại gỗ có màu sắc, mặt gỗ, hương vị đặc biệt, tức là các loại “gỗ quý” như trắc, gụ, lát, mun

Nhóm II: gồm các loại gỗ có tính chất cơ học cao nhất tức là các nhóm thiết mộc: đinh, lim, sến, táu, trai, nghiến, kiền kiền,

Nhóm III: gồm những gỗ có tính chất dẻo dai, dùng để đóng tàu thuyền như chò chỉ, tếch, săng

lẻ (hồng sắc tốt)

Nhóm IV: gỗ có màu sắc, mặt gỗ và khả năng chế biến thích hợp cho công nghiệp gỗ lạng và đồ mộc như re, mỡ, vàng tâm, giổi,… (hồng sắc tốt)

Nhóm V đến nhóm VIII: căn cứ vào sức chịu lực của gỗ, cụ thể là dựa vào tỉ trọng của gỗ

Nhóm V: hồng sắc tốt như giẻ, thông,…

Nhóm VI: gỗ hồng sắc thường như sồi, ràng ràng, bạch đàn,muồng, sấu , xoan,

Nhóm VII, VIII: gồm các gỗ tạp xấu nhất: gạo, núc nác, không dùng trong xây dựng

Ngoài ra theo TCVN 1072-71; 1077-71 phân loại theo chỉ tiêu ứng suất có 6 nhóm; theo khối lượng thể tích có 6 nhóm; theo TCXD 44-70 chia 3 nhóm (A: cấu kiện chịu kéo chính; B: chịu nén, uốn; C: cầu phong, li tô, ván sàn, chịu lực phụ

4.2 Gỗ dùng trong xây dựng

Được quy định như sau (áp dụng cho ND 10- CP (4/1960):

- Nhà lâu năm quan trọng như nhà máy, hội trường được dùng gỗ nhóm II làm kết cấu chịu lực, trừ lim, táu, nghiến

- Cột cầu, dầm cầu, cửa cống là các bộ phận thường xuyên chịu mưa gió và tải trọng lớn được dùng mọi loại gỗ nhóm II

- Nhà dân dụng như nhà ăn, ở, nhà kho, dùng gỗ nhóm V chịu lực

- Các bộ phận không chịu lực: khung cửa, litô, nhà tạm, ván khuôn, dùng gỗ từ nhóm VI trở xuống

4.3 Quy định về kích thước gỗ

Gỗ dùng trong xây dựng có đường kính 15cm trở lên, chiều dài từ 1m đến 4,5m

Một số bộ phận kết cấu lớn và quan trọng như dầm nhà, vì kèo, cột nhà, dầm cầu, có thể dùng gỗ

từ 4,5m trở lên

Kích thước gỗ xẻ: phải lấy theo quy cách thống nhất

Gỗ ván có chiều dày từ 1 đến 4cm, gỗ hộp có tiết diện nhỏ nhất là 3x1cm, lớn nhất là 20x20cm

5 Cấu trúc và thành phần hoá học của gỗ

Gỗ Việt Nam hầu hết thuộc loại cây lá rộng, chỉ có khoảng 10 loại gỗ cây lá kim: thông, ngọc

am, kim giao, sam, Gỗ cây lá rộng có cấu trúc phức tạp hơn

Cắt ngang thân cây, bằng mắt thường ta thấy những lớp sau (từ vỏ vào trong):

- Vỏ cây: gồm hai lớp vỏ ngoài và vỏ trong, để bảo vệ cho cây

- Lớp gỗ giác(gỗ sống): màu nhạt và ẩm, là gỗ còn sống, chứa các chất dinh dưỡng, dễ bị mục mọt

- Lớp gỗ lõi (gỗ chết): màu thẫm và cứng hơn gỗ giác, là gỗ đã chết, chứa ít nước, khó mục mọt hơn Nhiều loại gỗ mà giác và lõi không phân biệt

- Tuỷ (ruột) ở trung tâm, là bộ phận mềm yếu nhất,

dễ mục nát, xốp

- Tia lõi: những tia nhỏ hướng vào tâm, để hút nước

và gỗ thường bị nứt theo các tia này

Nhiều loại gỗ, ta còn thấy các vòng tròn đồng tâm

bao quanh tuỷ gọi là vòng tuổi

H×nh 1.1 - MÆt c¾t ngang c©y gç

- -

Vẽ các mặt cắt của thân cây:

mạch gỗ là những tế bào lớn hình ống xếp chồng lên nhau để dẫn nhựa;

tia lõi là những tế bào nằm ngang để dẫn nhựa theo phương ngang,

nhu tế bào nằm quanh mạch gỗ để giữ chất dinh dưỡng

- Với cây gỗ lá kim: không có mạch gỗ, chỉ có quản bào làm nhiệm vụ của tế bào thớ gỗ, mạch

gỗ và tia lõi

Về thành phần hoá học

Gỗ gồm các chất hữu cơ, thành phần nguyên tố: C, H, O và một ít N

Ngoài ra còn có các khoáng chất, chủ yếu là muối Ca, Na, K tạo thành tro khi đốt

1-1

H×nh 1.2 - C¸c mÆt c¾t th©n gç

t 2 Tính chất cơ lý của gỗ

1 Độ ẩm

Độ ẩm của gỗ được đánh giá bằng lượng nước chứa trong gỗ, có ảnh hưởng đến tính chất vật lý

và cơ học của gỗ, được xác định theo công thức:

1 2 2

G -G

G

 (1-1)

G1, G2 là trọng lượng gỗ ẩm và sau khi sấy cho nước bốc hơi ra hết

Nước trong gỗ có hai loại:

+ Nước tự do: nằm trong các khoảng trống rỗng bên trong gỗ, giữa các tế bào Dễ thoát, dễ vào + Nước hấp phụ: nằm trong tế bào Khó thoát, ít thay đổi theo các loại gỗ, lớn nhất nằm trong khoảng 28 đến 32%

Gỗ mới hạ: W=30%-50%, vỏ gỗ W=100% Để ngoài tự nhiên, dần dần hơi nước thoát ra, đạt trạng thái cân bằng, ít biến động Tại Việt Nam, độ ẩm thăng bằng vào khoảng 17%-20%

Sự thay đổi độ ẩm hấp phụ ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng của gỗ, gây ra co ngót, nở, cong vênh, nứt Sự co ngót, nở theo các phương khác nhau là khác nhau Theo phương ngang: 6-10% theo phương tiếp tuyến; 3-5% theo phương xuyên tâm Co ngót dọc thớ khoảng 0,1%

Sự co ngót, nở, cong vênh, nứt nẻ của gỗ rất tác hại đến kết cấu gỗ, làm hỏng kết cấu: liên kết mộng lỏng ra, các tấm ván bị cong vênh gây ra các khe nứt làm mất khả năng chịu lực của kết cấu gỗ

Để tránh hiện tượng này, trong các công trình xây dựng, độ ẩm của gỗ không quá 25%; gỗ dán không quá 15% (trừ các kết cấu gỗ nằm trong nước)

2 Khối lượng thể tích

- Khối lượng riêng của chất gỗ hầu như giống nhau với mọi loại gỗ, vào khoảng 1,54 (T/m3)

- Khối lượng thể tích: thay đổi khác nhau nhiều tuỳ theo loại gỗ Nó phụ thuộc vào cấu trúc của gỗ: số lượng lỗ rỗng, thành tế bào dày hay mỏng, lượng nước Khối lượng thể tích cũng là một đặc trưng cho độ bền của gỗ: qua thực nghiệm chứng tỏ là gỗ càng nặng càng khoẻ, khối lượng thể tích và cường độ của gỗ có sự tương quan gần như tuyến tính

T/m ), không được phép dùng làm kết cấu chịu lực

Tính chất cơ học của gỗ gồm có chỉ tiêu về độ bền, độ đàn hồi khi chịu tác dụng lực kéo, nén, uốn, ép mặt, trượt,… Đó là những số liệu cần thiết để tính toán kết cấu gỗ

Các đặc điểm tính chất cơ học của gỗ:

- -

+Cấu trúc gỗ gồm các thớ chỉ xếp theo phương dọc, có tính chất xếp lớp rõ rệt theo vòng tuổi

Gỗ chịu lực tốt nhất theo phương dọc thớ, kém nhất theo phương ngang thớ ( kém vài chục lần phương dọc thớ) cho nên gỗ là vật liệu không đẳng hướng và không đồng nhất

+Cường độ gỗ không đồng nhất, thể hiện rất rõ của sự phân tán các kết quả thí nghiệm ngay trong một cây gỗ, tuỳ theo mẫu thí nghiệm lấy ở chỗ nào của thân cây Nên tính chất cơ học phải được thí nghiệm rất nhiều và lấy trung bình

+ Cường độ gỗ phụ thuộc vào tốc độ gia tải và thời gian tác dụng của tải trọng

3 Ảnh hưởng của thời gian chịu lực Cường độ lâu dài của gỗ

Cường độ phụ thuộc nhiều vào tốc độ gia tải: tải trọng càng nhanh thì cường độ càng cao

Tiến hành thí nghiệm để xác định quan hệ giữa cường độ của gỗ với thời gian gia tải, ta có biểu

đồ đường cong như hình vẽ

Quan hệ ứng suất- thời gian

Khi tải trọng đặt rất nhanh (t=0) ta được cường độ bền tức thời úb.Trên hình vẽ, khi thời gian gia tải là rất rất nhỏ tức là thời gian đặt tải lâu vô hạn, thì cường độ của gỗ sẽ đi xuống và tiệm cận với một đường nằm ngang Trị số của tiệm cận này là ld gọi là cường độ lâu dài của gỗ, là ứng suất lớn nhất

gỗ có thể chịu được không bao giờ bị phá hoại dù tải trọng tác dụng lâu vô hạn Khi  >ld, sớm hay muộn gỗ cũng sẽ bị phá hoại

Tiến hành kéo một mẫu gỗ như hình vẽ

Vẽ biểu đồ biểu diễn quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của gỗ khi kéo

Đường biểu diễn gần như thẳng nờn cú thể coi như ứng suất tỉ lệ với biến dạng, nhất là trong giai đoạn đầu Giới hạn tỉ lệ quy ước lấy bằng 0,5 giới hạn bền Mẫu gỗ bị phỏ hoại đột ngột ở biến dạng tương đối nhỏ khoảng 0,8% Vậy gỗ chịu kộo làm việc như vật liệu dũn; khụng chảy dẻo, khụng kốm theo vết nứt

Cường độ chịu kộo dọc thớ của gỗ thường tới trờn 80-100(MPa) Cường độ chịu kộo ngang thớ của gỗ rất nhỏ, khoảng bằng 1/20-1/15 cường độ kộo dọc thớ

Nờn trong kết cấu gỗ, khụng bao giờ cho gỗ chịu kộo ngang thớ

Cỏc khuyết tật như thớ chộo, mắt của gỗ làm giảm rất nhiều cường độ chịu kộo

Hình 1.4 - Biểu đồ ứng suất - biến dạng khi kéo, nén

Sự làm việc của gỗ khi uốn

Cường độ chịu uốn của gỗ vào khoảng trung gian giữa cường độ kộo và nộn, từ 70-90(MPa).ảnh hưởng của khuyết tật cũng trung bỡnh Cỏc giai đoạn:

- -

Khi mômen uốn nhỏ, ứng suất pháp phân bố dọc chiều cao tiết diện theo quy luật đường thẳng, biểu đồ dạng tam giác, trị số ứng suất thớ biên xác định bằng công thức:

Trục trung hoà lùi xuống phía dưới

Mẫu bắt đầu bị phá hoại khi vùng nén ứng suất đạt cường độ nén, các thớ gỗ bị gãy làm xuất hiện các đường gấp nếp trên mặt gỗ

Mẫu gỗ bị phá hoại hẳn khi ứng suất các thớ biên dưới đạt cường độ kéo

Trong giai đoạn sau không thể xác định σ theo công thức bền mà ở đây dùng công thức quy ước

có kể đến ảnh hưởng của hình dạng tiết diện:

W m

Với gỗ Việt Nam, trị số E thay đổi trong phạm vi rộng, từ 6000 đến 20000(MPa)

5 Sự làm việc của gỗ về ép mặt và trượt

NRA

K0 là hệ số lâu dài

Ép mặt ngang thớ lại được phân thành:

+ép mặt toàn bộ- cường độ nhỏ nhất, thực chất là nén ngang thớ;

+ép mặt một phần chiều dài- cường độ tăng theo tỷ lệ l/lcm khi l/lcm ≤3;

+ép mặt một phần diện tích : cường độ lớn nhất do có sự tham gia các phần gỗ xung quanh, diện tích tiếp xúc càng nhỏ, cường độ ép mặt càng cao

90 (

sin)1(

1

)(

cm cm

R R

Các trường hợp chịu trượt

Kiểm tra trượt dọc thớ theo công thức:

tb tr tr

TRA

Cường độ chịu trượt trung bình:

e l

R R

tr

tr tb

) (

(1-8)

Trong đó: l tr - chiều dài mặt trượt;

e- cánh tay đòn của cặp lực trượt;

Rtr(α) - cường độ chịu trượt xiên thớ (góc α) Cường độ chịu trượt tb

tr

R tùy thuộc vào sự phân bố ứng suất nên chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố:

loại trượt 1 phía hay 2 phía; tỉ số l tr /e ; có lực ép vuông góc hay không

- Trượt một phía: không đều  Rtb nhỏ

Trượt hai phía: đều hơn  Rtb lớn hơn

- Tỷ số ltr / e giảm  Rtb tăng và ngược lại

Tuy nhiên ltr / e  3 để tránh tách thớ Tốt nhất là ltr / e = 3 ~ 4

- Có lực ép  Rtb tăng và ngược lại

- Trượt chéo thớ cường độ phụ thuộc vào góc  và tương tự như ép mặt xiên thớ Góc  càng nhỏ  cường độ trượt càng lớn

H×nh 1.10 - Tr-ît mét phÝa vµ tr-ît hai phÝa

a) Tr-ît mét phÝa b) Tr-ît hai phÝa

90

sin)1(

1

)(

tr tr

R R



 tr tr

- -

W tăng thì R giảm, E giảm

Cường độ kéo dọc thớ ít thay đổi

Các cường độ khác thay đổi khá nhiều: độ ẩm thay đổi 1% thì cường độ gỗ thay đổi 3-5%

Để so sánh cường độ của gỗ khi độ ẩm thay đổi, phải chuyển các chỉ tiêu cường độ về cùng một

độ ẩm thống nhất Độ ẩm tiêu chuẩn quy định là 18%

Với độ ẩm từ 7-22%, cường độ được chuyển về cường độ ẩm tiêu chuẩn theo công thức:

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Khi nhiệt độ tăng gây ứng suất cục bộ, cường độ của gỗ giảm đi

Theo thí nghiệm, khi nhiệt độ tăng từ 200

đến 500, cường độ kéo giảm 15-20%; nén giảm 20-40% Nhiệt độ tiêu chuẩn của gỗ là 200

Cường độ ở nhiệt độ T0

C đưa về nhiệt độ tiêu chuẩn 200

- Không dùng nhiệt độ quá 500

- Phải đổi theo độ ẩm trước rồi mới theo nhiệt độ sau

c Ảnh hưởng của tật bệnh

Các tật bệnh ảnh hưởng lớn nhất đên tính năng cơ học của gỗ: mắt cây, thớ nghiêng và khe nứt

Mắt cây là chỗ của cành cây đâm ra từ thân cây Tại đó, thớ gỗ bị lượn vẹo, cấu tạo biến đổi đột

ngột, gây ra hiện tượng tập trung ứng suất lớn khi chịu tải

Với cấu kiện chịu kéo, mắt gỗ bằng 1/4 cạnh thanh gỗ, cường độ còn 27% Với cấu kiện nén ít tai hại hơn, mắt gỗ bằng 1/3 cạnh thanh gỗ, cường độ còn 60-70%

Gỗ cấp A mắt không quá 10% đường kính; cấp B không quá 30% đường kính

Thớ nghiêng là tật khi các thớ không nằm theo phương trục dọc của cây gỗ

Mức độ vặn nghiêng được tính bằng độ nghiêng phần trăm của thớ trên một

khoảng chiều dài dọc thân cây

Với độ nghiêng 12%, thớ nghiêng giảm cường độ kéo dọc còn 76%, cường

độ uốn còn 90%

H×nh 1.12 - Thí nghiªng



Khe nứt làm mất tính nguyên vẹn và giảm khả năng chịu lực của gỗ Ngoài ra, vết nứt còn tạo

điều kiện cho hơi ẩm thâm nhập vào và làm mục bên trong lòng thanh gỗ

Khe nứt ít ảnh hưởng đến cường độ kéo, nén dọc thớ chủ yếu trượt, kéo ngang thớ

Mối Mục Mọt.(xem bài phòng mối mục, mọt, hà )

d Ảnh hưởng của khối lượng riêng:

Nói chung ρ càng lớn thì cường độ càng cao và càng khó mối, mọt, mục…

Biện pháp: khử các điều kiện sinh trưởng của nấm hay dùng hoá chất để diệt nấm Cách đơn giản

là sấy khô đến độ ẩm 18-20% và giữ không cho gỗ ẩm trở lại Song nó chỉ áp dụng với các kết cấu tại chỗ khô ráo, còn kết cấu ngoài trời, chôn trong đất thì dùng phương pháp hoá chất

2 Phòng mối, mọt

Mối mọt là các loại côn sống trùng trong gỗ, lấy gỗ làm thức ăn, do đó gỗ bị phá hoại

Biện pháp ngăn chặn:

+ Không cho mối xâm nhập: đầu cột và hố chôn cột cũng được trộn thuốc diệt mối mọt

+ Diệt các tổ mối, bằng cách dùng các hoá chất

- Dùng thuốc muối vô cơ

NaF: độc đối với nấm; không biến màu gỗ nhưng dễ bị cuốn trôi

Na2SiF6: độc đối với mối mọt; ít tan, dùng với NaF

CuSO4: chống hà, nấm; dễ tan, độc với cả người và côn trùng

C6Cl5O4: diệt nấm, mối, mọt và hà

- Thuốc dầu nhập khẩu

Crêozot: tẩm cho tà vẹt, công trình giao thông Cao NaF (gồm bột NaF, nhựa đường, dầu hỏa): phòng mục Thuốc đônalit U: trừ nấm

Thuốc đônalit UA: trừ cả mối, mọt

Đuôtex và hylotax gồm DDT và 666 trừ mối, mọt Hylotax thêm penta clophenol trừ nấm, mốc

- Thuốc dầu trong nước:LN1, LN2 tương tự đônalit phòng mục;BQG phòng mối, mọt

b) Cách ngâm tẩm:

Quét, phun thuốc lên mặt gỗ nhiều lần;ngâm tẩm trong bể dung dịch thuốc để thuốc ngấm;

phun thuốc áp lực cao

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÁC PHÂN TỐ GỖ TIẾT DIỆN NGUYÊN

t 1 Nguyên lý và các số liệu tính toán kết cấu gỗ

-Tính toán theo phương pháp trạng thái giới hạn, gồm có 2 TTGH:

+ Trạng thái giới hạn I: tính toán theo khả năng chịu lực (bền, ổn định)

ΣNitcni ≤ Φ (S,k,Rtc,m) (2.1) Trong đó

Nitc- nội lực do tại trọng tiêu chẩn thứ n;

ni-hệ số vượt tải tương ứng;

S- đặc trưng hình học tiết diện;

k- hệ số đồng nhất= k1.k2 (k1- do kích thước cấu kiện lớn hơn kích thước mẫu; k2- do ảnh hưởng của khuyết tật)

Rtc-cường độ tiêu chuẩn;

m-hệ số điều kiện làm việc

Rtt= Rtc.m.k là cường độ tính toán

+ Trạng thái giới hạn II: kiểm tra điều kiện sử dụng bình thường (độ võng, nứt, lún, dao động, )

Δ- biến dạng hoặc chuyển vị do tải trọng tiêu chuẩn gây ra;

f- biến dạng hoặc chuyển vị cho phép

Khi tính toán theo TTGH thứ 2 luôn dùng tải trọng tiêu chuẩn

Tính toán theo trạng thái giới hạn có xét đến sự tăng tải trọng, kích thước cấu kiện, các khuyết tật

và điều kiện làm việc nên phản ánh thực tế hơn, tận dụng khả năng chịu lực và tiết kiệm vật liệu

t 2 Các số liệu tính toán

Trong việc tính toán bất cứ một loại kết cấu nào (gỗ, thép, ) ở từng loại công trình, ngoài tải trọng tiêu chuẩn và hệ số vượt tải, hệ số điều kiện làm việc là những số liệu cần thiết, thì cường độ tính toán của bản thân từng loại vật liệu là số liệu quan trọng hàng đầu, gồm có:

+ Cường độ nén và ép dọc thớ

+ Cường độ kéo dọc thớ

+ Cường độ chịu uốn

+ Cường độ chịu nén ngang thớ và ép mặt ngang thớ

+ Cường độ trượt dọc thớ

+ Cường độ ép mặt xiên thớ

+ Cường độ chịu trượt xiên thớ

- -

Bảng 2.1 - Cường độ tính toán của gỗ

TT Trạng thái ứng suất Ký hiệu Nhóm gỗ Khi độ ẩm bằng

em em

R R

tr tr

R R

R

4 Cường độ trượt trung bình (Cụ thể xem bài 2 chương III)

e l

R R

tr

tr TB

Bảng 2.2 - Hệ số điều kiện làm việc

15cm, khi tỷ số chiều cao và chiều rộng tiết diện h / b 

- Như trên nhưng do nhiều thanh ghép lại 0,8 e) Dầm tổ hợp liên kết chêm, do hai hay nhiều thanh

2 Kéo a) Cấu kiện không giảm yếu trong tiết diện tính toán mk

1,0 b) Tiết diện có giảm yếu trong tiết diện tính toán 0,8

* Mô đun đàn hồi

Mô đun đàn hồi của gỗ là E = 105

kG/cm2

- -

t 3 Tính toán các phân tố gỗ tiết diện nguyên 1.Cấu kiện chịu kéo đúng tâm

Ví dụ: thanh cánh dưới của dàn liên kết mộng,

Cấu kiện chịu kéo đúng tâm khi lực nằm dọc trục cấu kiện

Tiết diện gỗ có thể bị giảm yếu hoặc không giảm yếu Nếu chỗ giảm yếu không nằm đối xứng với đường trục dọc của cấu kiện thì phải tính như cấu kiện chịu kéo lệch tâm

Tính toán bền kéo đúng tâm theo công thức:

tt

k k th

N

m RA

A - diện tích tiết diện đã bị thu hẹp [cm2];

Ath =Ang-Agy; trên cấu kiện dọc theo truc trong khoảng 20 cm có nhiều giảm yếu thì coi như giảm yếu trên cùng một tiết diện;

k

m - hệ số điều kiện làm việc;

k

R - cường độ tính toán chịu kéo của gỗ [kG/cm2] (tra bảng 2.1);

Ngoài ra độ mảnh giới hạn λmax ≤ [λ] (2.8)

[λ] = 150: cấu kiện chịu kéo;

= 200 cấu kiện giằng liên kết

Trong đó: max - độ mảnh lớn nhất của cấu kiện max = max (x, y)

x, y - độ mảnh của cấu kiện xoay quanh trục x và y

x = L0x / ix y = L0y / iy (2.9)

ix, iy – bán kính quán tính của tiết diện quanh trục x và trục y, (cm); i= I

AVới tiết diện tròn: 4

Lx, Ly – Chiều dài của cấu kiện trong mặt phẳng y0z và x0z (cm)

μx, μy – Hệ số chiều dài tính toán của cấu kiện quanh trục x và trục y

Với cấu kiện chịu kéo μx= μy=1

Cấu kiện chịu kéo đúng tâm:

a, b, c) sơ đồ cấu kiện;

d) phá hoại theo đường gẫy khúc

2 Cấu kiện chịu nén đúng tâm

Cấu kiện cột nhà, trụ cầu, thanh cánh trên dàn,…

2.1 Tính toán theo cường độ (bền)

Do gỗ có tính dẻo nên cường độ của gỗ không cần xét đến ảnh hưởng của ứng suất tập trung ở tiết diện giảm yếu Công thức tính toán như sau:

tt

n n th

N

m RA

m RA

A - diện tích tính toán của tiết diện [cm2];

Nếu chỗ giảm yếu ở bên rìa và đối xứng Att=Ath;

Nếu chỗ giảm yếu không ở bên rìa:

khi Agy  25% Ang thì Att= Ang; khi Agy> 25%Ang thì Att=(4/3) Ath; n

m - hệ số điều kiện làm việc;

n

R - cường độ tính toán chịu nén của gỗ [kG/cm2] (tra bảng 2.1);

 - hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh l0 l

H×nh 2.3 -HÖ sè chiÒu dµi tÝnh to¸n Hệ số chiều dài tính toán

i - bán kính quán tính của tiết diện;

Ta sẽ xác định được độ mảnh  Hệ số uốn dọc  được xác định như sau:

Khi  75 thì phá hoại mất ổn định xảy ra ở giai đoạn đàn hồi

Kiểm tra độ mảnh giới hạn của tiết diện:     

   =120 với cấu kiện chính;

= 150 với cấu kiện phụ;

= 200 với hệ giằng

2.3 Một số dạng bài toán với cấu kiện chịu nén:

a Bài toán thiết kế tiết diện: biết sơ đồ, N, vật liệu,    Xác định tiết diện gỗ

- Với  75:

n n

N

m RA





2 yc

b Bài toán kiểm tra: biết sơ đồ, N, vật liệu, tiết diện cấu kiện Kiểm tra tiết diện đã cho

Nếu tiết diện giảm yếu nhiều, kiểm tra bền

Kiểm tra ổn định theo công thức trên

c Thiết kế tải trọng: sơ đồ, vật liệu, tiết diện,    Xác định N

Lực N được xác định theo công thức:

n n

- -

3 Cấu kiện chịu uốn

3.1 Uốn phẳng: phương của lực tác dụng nằm trong mặt phẳng của một trục quán tính chính của tiết diện

M

m RW

m - hệ số điều kiện làm việc của cấu kiện (tra bảng 2.2)

Nếu tiết diện giảm yếu không trùng vị trí tiết diện có mô men lớn nhất thì phải kiếm tra thêm cường độ tại tiết diện giản yếu đó

b Tính bền cắt

bh

Q b

J

S Q

vậy thì ở trạng thái giới hạn, ta có:

l

W R m l

W l

M l

l q l q

tt tt

44

4482

max max

2

l

h R m l

h m R bhl

bh m R bhl

W m R

u u u u u

u u

u u u

u

tr tr tr

tr u

u tr tr

R m

R m h

l R m

R m l

h R m l

h R m R

u u R m

R m h

Trong đó:

V- lực cắt tính toán trên tiết diện ngang đang xét [kG];

S - mômen tĩnh của phần tiết diện nguyên bị trượt đối với trục trung hoà cấu kiện [cm3];

I - mômen quán tính của tiết diện nguyên của cấu kiện [cm4];

b - bề rộng tiết diện ở mặt trượt [cm];

Là xác định độ võng lớn nhất f do tải trọng tiêu chuẩn sinh ra rồi so sánh với độ võng cho phép

  f , và thường dùng độ võng tương đối: