Giáo trình kết cấu gỗ
ĐẠI HỌC QUANG TRUNG GIÁO TRÌNH PHẦN: KẾT CẤU GỖ Các loại cơng trình xây dựng hay bộ phận của cơng trình chịu đượclàmbằng vậtliệugỗ hay chủ yếubằng vậtliệugỗ gọilàkếtcấugỗ. (THI) 1.1 Ưu, nhược điểmcủakếtcấugơ 1. Ưu điểm -Nhẹ. Tính chấtcơ họctương đốicaoso vớikhối lượng riêng. CHƯƠNG MỞ ĐẦU: ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU GỖ 1. ĐẶC ĐIỂM VÀ PHẠM VI S Ử DỤNG - Chịunénvàuốntốt. -Vậtliệuphổ biến, địaphương →hạ giá thành vận chuyển. -Dễ chế tạo: Cưa, xẻ, khoan, bào, đóng đinh -Chống xâm thựccủamơitrường hố họctốthơnso với thép và bê tơng. 2. Nhược điểm: - Vậtliệu khơng bền, dễ mục, mối, mọt, cháy →khơng sử dụng đượctrongcáckếtcấuvĩnh cửu. -Vậtliệugỗ khơng đồng nhất, khơng đẳng hướng. Cùng mộtloạigỗ nhưng cường độ R có thể khác nhau tuỳ theo nơimọc, tuỳ vị trí trên thân cây (gốc, ngọn), tuỳ theo phương tảitrọng (dọc thân, tiếptuyến, xun tâm) → khi tính tốn lấyhệ s ố an tồn cao. - Có nhiều khuyếttật(mắt, khe nứt, thớ vẹo) giảmkhả năng chịulực. -Kíchthướcgỗ t ự nhiên hạnchế (Gỗ xẻ: 30<b<320; 1<l<8m ). - Vậtliệungậmnước, độ ẩmthayđổitheonhiệt độ và độ ẩmcủamôitrường. Khi khô co giãn không đềutheo các phương, dễ cong vênh, nứtnẻ làm hỏng liên kết. Để hạnchế nhược điểmcủagỗ tự nhiên, khi sử dụng cầnxử lý để gỗ khỏibị mục. Phảisấy, hong khô gỗ trướckhisử dụng, không dùng gỗ tươi, gỗ quá độ ẩm qui định; chọngi ải pháp sử dụng vậtliệu đúng chỗ; tính toán gầnvớithựctế làm việccủakếtcấu. Hiện nay, các phương pháp chế biếngỗ hiện đại đãcảithiệntínhchấtcủavậtliệugỗ. Loạigỗ dán gồm nhiềulớpgỗ mỏng dán lạivới nhau, đã qua xử l ý ho á chấtlàloạivậtliệuquý: Nhẹ, khoẻ (chịulự ctốt) bền, đẹp (không bị mục, mối, mọt, khả năng chịulửa cao); sảnxuất công nghiệp hoá (dễ chế tạo, vận chuyển, thi công). 2. Phạmvi s ử dụng: - Nhà dân dụng: Sàn, vì kèo, khung nhà, dầm mái, xà gồ, cầu phông, litô, cầu thang, kếtcấu bao che (cửasổ, cửa đi, cửatrời) -Nhàsảnxuất: Nhà máy, kho tàng, chuồng trại, xưởng chế biến -Giaothôngvậntải: Cầunhỏ, cầutạm, cầu phao, cầu trên đường cấpthấp -Thuỷ lợi: Cầu tàu, cửacống, đập, - Thi công: Dàn giáo, ván khuôn, cầu công tác, cọc ván, tường chắn Ở các n ước tiên tiến: Gỗ dán được dùng rộng rãi như các nhà công nghiệplớn, cầu, bể chứachấtlỏng, đường ống ( V<2200m 3 , d<1,5m); chợ, nhà thờ, triển lãm II. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÀ SỬ DỤNG KẾT CẤU GỖỞVIỆT NAM Cùng vớigạch đá, gỗ là vậtliệuxâydựng chủ yếuvà lâu đời, đạt đượctrìnhđộ cao về nghệ thuậtcũng như kỹ thuật (Mộtsố công trình còn lưulạinhư: Chùa Một Cột(HàNội - 1049) và mộtsố công tình văn hóa dân dụng khác… Kếtcấugỗ truyềnthống củatacócácđặc đ iểm: -Hìnhthứckếtcấuchịulực là khung không gian. Độ cứng dọcnhàlớn, vậtliệugôchỉ chịunénvàuốn, không chịu kéo (thích hợpvớitínhnăng chịulựctốtcủagỗ). -Dùng sứcnặng của nhà chịulực xô ngang (cột chôn không sâu) -Liênkết: Chủ yếulàliênkếtmộng, liên kếtchốt, chắcchắn, dễ tháo lắp. -Vậtliệug ỗđượcbảovệ tốtnhư sơn son thếp vàng, ngâm nước, ngâm bùn, mái đua xa cột để hắtnướcmưa. -Kíchthước: Đượcthống nhất hoá ở từng địa phương, được ghi trên các thướctầm (rui mực) của mỗi nhà. -Kiến trúc: Chi tiết trang trí kếthợpkhéoléovớibộ phậnchịulựctạo nên hình thứcnhẹ nhàng, thanh thoát nhưng vẫnchắcchắnvững vàng. Đặc điểmsử dụng kếtcấugỗ củatahiện nay: -Gỗ dùng quá ít trong các công trình lớn. -Hìnhthứckếtcấu nghèo nàn. Nguyên nhân: -Gỗởnước ta tuy phong phú nhưng phứctạp, chưa đượccoitrọng nghiên cứu. -Việcbảoquản, khai thác, s ử dụng, tái tạogỗ chưa hợplý. Hướng phát triển: -Khaithácvàsử dụng gỗ hợplýhơn. Vậtliệu chính ở nôngthônvàthị trấn - Công nghiệp hoá s ảnxuất, chế tạo, xử lý kếtcấugỗ thành nhiềudạng: gỗ dán (fane), ván sàn CHƯƠNG I VẬT LIỆU GỖ XÂY DỰNG I. RỪNG VÀ GỖ VIỆT NAM 1.1 Nguồngỗ: Nước ta do điềukiệnnhiệt đới nên rừng phát triểnmạnh và là nguồn cung cấpgỗ. (MiềnBắc: Tây Bắc, ViệtBắc, Khu Bốn; MiềnNam:Tây nguyên, Miền Đông Nam Bộ ) Gỗ củatacóđặc điểm: - Phong phú, có nhiềuloạigỗ quí: Đinh, lim, trai, lát hoa, mun (ViệtBắc); tứ thiết(Nghệ An); Huê mộ c, Giáng hương (Quảng Bình); kiềng kiềng, trắc, mun, cam lại (Nam Trung Bộ) 1.2 Phân loạigỗ: Khoảng 400 loại đượcsử dụng cho xd 1. Theo tập quán: -Gỗ quí: Màu sắcvàvânđẹp, hương thơm, không bị mối, mọt, mục(gụ, trắc, mun, lát hoa, trai, trầm hương ) -Thiếtmộc: Nặng, cứng, tính chấtcơ họccao(đinh, lim, sến, táu, kiềng kiềng ). -Hồng sắc: Tốt, màu hồng, nâu, đỏ, nặng vừa(mỡ, vàng tâm, giỗi, re, sồi, xoan -Gỗ tạp: Xấu, màu trắ ng, nhẹ, mềmdễ bị sâu mục (gạo, sung, đước ) 2. Theo quy định Nhà nước a.Phân nhóm theo TCVN 1072-71; 1077-71 (về phân nhóm gỗ, quy cách, phẩmchấtgỗ) - Theo chỉ tiêu ứng suất: 6 nhóm. - Theo khốilượng thể tích: 6 nhóm. Cho các loại gỗ chưacós ố liệuvềứng suất b. Phân nhóm theo Nghò đònh 10-CP: ( Quy đònh tạm thời về sử dụng KCG) 8 nhóm: - Nhóm I: Có màu sắc, bề mặt, mùi hương đặc biệt gỗ quy (trắc, gụ, trai, mun) - Nhóm II: Có tính chất cơ học cao ( Đinh, lim, sến , táu, kiềng kiềng, nghiến ) - Nhóm III: Có tính dẻo, dai để đóng tàu thuyền ( Chò chỉ, tếch, sáng lẻ ) - Nhóm IV: Có màu sắc và bề mặt ph ù hợp gỗ công nghiệp và mộc dân dụng ( Mỡ, vàng tâm, re, giỗi ) - Nhóm V: Gồm các loại gỗ thuộc nhóm hồng sắc (Giẻ , thông) - Nhóm VI: Gồm các loại gỗ thuộc nhóm hồng sắc (Sồi, ràng ràng, bạch đàn ) - Nhóm VII, VIII: Gỗ tạp và xấu (Gạo, núc nác, nóng ) không dùng làm KCG. c. Phân nhóm theo TCXD 44-70 (Quy phạm thiết kế KCG) - Nhóm A: Cấu kiện chòu kéo chính - Nhóm B: Cấu kiện chòu nén và uốn - Nhóm C: Cầu phong, litô, ván sàn, cấu kiện chòu lực phu 1.3 Quy đònh sử dụng gỗ: 1. Quy đònh sử dụng gỗ Hiện vẫn chưa c ó quy phạm thiết kế KCG áp dụng cho TCVN 1072 - 71, TCVN 1076 - 71 m à chỉ có qui phạm thiết k ế KCG áp dụng cho ND 10 -CP (4/1960). - Nhà lâu năm quan trọng (nhà xưởng, hội trường ) và các b ộ phận thường xuyên chòu mưa nắng và tải trọng lớn (cột cầu, dầm cầu ) được dùng gỗ nhóm II. - Nhà cửa thông thường dùng gỗ nhóm V làm kết cấu chòu lực chính, còn các kết cấu khác ( nhă tạm, lán trại, cọc móng, ván khuôn ) chỉ được dùng gỗ nhóm VI, VII. 2 3 / 1sin tr tr R RkGcm α α = + 3 90 11sin em em em em R R R R α α = ⎛⎞ +− ⎜⎟ ⎝⎠ 2 3 90 / 11sin tr tr tr tr R RkGcm R R α α = ⎛⎞ +− ⎜⎟ ⎝⎠ 90 1 Th ng lây 2 tr R tr R =Thoâng öôø CHƯƠNG 2 TÍNH TÓAN CẤU KIỆN CƠ BẢN •Kếtcấugỗ thường được tính tóan theo trạng thái giớihạn trong thiếtkế 1. Tính tóan cấukiệnchịukéođúng tâm a. Khái niệm: <20cm N N Fth Fgy NN NN Cấukiệnchịukéođúng tâm b. Điềukiện làm việc: tính toán theo cường độ k th th g y N R F F FF σ =≤ =− 2. Tính tóan cấukiệnchịu nén đúng tâm: 1./ Cấukiệnchịunénđúng tâm phải tính tóan kiểm tra về cường độ và tính tóan tính tóan kiểmtraổn định, kiểmtravềđộmãnh: a). Kiểmtravề cường độ: n th N R F σ =≤ . bao che (cửasổ, cửa đi, cửatrời) -Nhàsảnxuất: Nhà máy, kho tàng, chuồng trại, xưởng chế biến -Giaothôngvậntải: Cầunhỏ, cầutạm, cầu phao, cầu trên đường cấpthấp -Thuỷ lợi: Cầu tàu, cửacống,