Tài liệu hướng dẫn học tậpmôn kết cấu gỗ gạch đá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KIẾN TRÚC-XÂY DỰNG TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN HỌC TẬP MÔN KẾT CẤU GỖ - GẠCH ĐÁ Biên soạn: Trần Minh Phụng Thủ Dầu Một: 8/2017 MỤC LỤC PHẦN 1: KẾT CẤU GỖ Chương 1: KHÁI NIỆM KẾT CẤU GỖ 1.1 Đặc điểm phạm vi áp dụng kết cấu gỗ 1.2 Lịch sử phát triển trạng sử dụng KCG giới 1.3 Tình hình phát triển sử dụng kết cấu gỗ VN 1.4 Các quy định phân loại sử dụng 1.5 Cấu trúc thành phần hố học gỗ 1.6 Tính chất vật lý gỗ 1.7 Tính chất học gỗ 1.8 Phòng mục, phòng mốt mọt phòng hà cho gỗ Trang 1 8 10 11 18 Chương 2: LIÊN KẾT KẾT CẤU GỖ 2.1 Khái quát liên kết 2.2 Ngun tắc chung tính tốn liên kết 2.3 Liên kết mộng 2.4 Liên kết chốt 2.5 Liên kết dán 2.6 Cấu kiện tổ hợp liên kết mền 21 21 21 21 27 32 33 Chương 3: DẦM GỖ 3.1 Đại cương kết cấu gỗ chịu lực 3.2 Dầm gỗ tiết diện nguyên 3.3 Dầm tổ hợp 3.4 Dầm ván ghép 3.5 Dầm gỗ dán 35 35 37 40 44 47 Chương 4: DÀN GỖ VÀ DÀN THÉP GỖ 4.1 Đại cương kết cấu dàn 4.2 Đặc điểm tính tốn cấu tạo kết cấu dàn 4.3 Dàn mộng 4.4 Dàn thép gỗ hỗn hợp 4.5 Hệ giằng không gian dàn 49 49 51 59 59 73 i PHẦN 2: KẾT CẤU GẠCH – ĐÁ Chương 1: VẬT LIỆU DÙNG TRONG KHỐI XÂY GẠCH ĐÁ 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển kết cấu gạch đá 1.2 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng kết cấu gạch đá 1.3 Vật liệu dùng khối xây gạch đá 77 77 84 85 Chương 2: CÁC DẠNG CỦA KHỐI XÂY GẠCH ĐÁ 2.1.Cấu tạo khối xây gạch đá 2.1 Phân loại khối xây gạch đá 2.2 Các nguyên tắc chung việc liên kết gạch đá khối xây 2.3 Yêu cầu giằng khối xây gạch đá 95 95 100 101 101 Chương 3: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA KHỐI XÂY GẠCH ĐÁ 3.1 Trạng thái ứng suất gạch đá vữa khối xây chịu nén 3.2 Các giai đoạn làm việc khối xây chịu nén 3.3 Công thức tổng quát xác định giới hạn cường độ khối xây … 3.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén khối xây 3.5 Giới hạn cường độ khối xây chịu nén cục bộ, kéo, uốn, cắt 3.6 Biến dạng khối xây chịu nén 105 105 105 107 109 112 116 Chương 4: NGUN LÝ TÍNH TỐN KẾT CẤU GẠCH ĐÁ 4.1 Khái niệm chung 4.2 Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn 4.3 Cường độ tiêu chuẩn cường độ tính tốn khối xây 119 119 120 123 Chương 5:TÍNH TỐN CÁC CẤU KIỆN BẰNG KHỐI XÂY GẠCH ĐÁ THEO KHẢ NĂNG CHỊU LỰC 5.1 Cấu kiện chịu nén tâm 5.2 Cấu kiện chịu nén lệch tâm 5.3 Cấu kiện chịu nén, cục 5.4 Cấu kiện chịu kéo, uốn, cắt 5.5 Khối xây đặt lưới thép ngang 5.6 Khối xây đặt cốt thép dọc 5.7 Kết cấu hỗn hợp 5.8 Gia cố khối xây vành đai 125 Chương 6:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA NHÀ GẠCH 154 77 125 128 132 135 136 142 149 151 ii 6.1 Thiết kế tường trụ gạch 6.2 Thiết kế móng nhà 6.3 Thiết kế lanh tơ, tường treo, đệm giằng tường 6.4 Thiết kế tường chắn gạch 154 161 165 169 Phụ lục A 180 Phụ lục B 191 Phụ lục C 196 Tài liệu tham khảo 197 iii Lới nói đầu Tài liệu hướng dẫn học tập môn học Kết cấu gỗ, gạch đá, trang bị sở lý thuyết phương pháp tính tốn thiết kế kết cấu như: gỗ, gạch đá cơng trình xây dựng Thơng qua tài liều trang bị cho người học số kiến thức như: Biết phân biệt loại gỗ dùng xây dựng Hiểu quy luật ứng xử vật liệu gỗ Có khả tính tốn các liên kết kết cấu gỗ Có khả phân tích, so sánh để chọn loại kết cấu gỗ hợp lý cho số cơng trình xây dựng Đồng thời giúp cho người học số kiến thức như: Có khả tổng hợp để đưa kết cấu gỗ hợp lý cho số cơng trình xây dựng Biết phân biệt loại gạch- đá dùng xây dựng Hiểu tính chất học vật liệu gạch đá Hiểu ngun lý tính tốn thiết kế theo hai trạng thái giới hạn Có khả tính tốn thiết kế số cơng trình gạch – đá Trong trình biên soạn tác giả khơng thể tránh khỏi sai sót Mong q đọc giả góp ý để hồn thiện Cám ơn! iv PHẦN 1: KẾT CẤU GỖ CHƯƠNG KHÁI NIỆM KẾT CẤU GỖ 1.1 ĐẶC ĐIỂM VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA KẾT CẤU GỖ - Kết cấu gỗ tên chung loại cơng trình xây dựng hay phận cơng trình chịu tải trọng làm vật liệu gỗ hay chủ yếu vật liệu gỗ Vật liệu làm kết cấu gỗ tồn gỗ mà có vật liệu khác kết hợp thép, tre, chất dẻo - Bộ phận chịu lực đơn giản kết cấu gọi cấu kiện, kết cấu gỗ, cấu kiện gỗ hộp, gỗ tròn, ván gỗ dán Một kết cấu gỗ gồm nhiều cấu kiện liên kết với mà thành, ví dụ cột, dầm, dàn, vòm khung, hệ mái, cầu gỗ v.v - Kết cấu gỗ phải thích ứng yêu cầu sử dụng chịu lực, kết cấu gỗ phải có đủ độ bền, độ cứng, tiết kiệm vật liệu, tiết kiệm công chế tạo, dễ dựng lắp, thỏa mãn yêu cầu mỹ quan, có khả chịu có mức độ điều kiện môi trường chống mối mọt - Gỗ vật liệu xây dựng tự nhiên sử dụng rộng rãi, có từ lâu đời - Ưu nhược điểm kết cấu gỗ ưu nhược điểm vật liệu gỗ Gỗ thiên nhiên có ưu nhược điểm sau : 1.1.1 Ưu điểm - Gỗ nhẹ, khối lượng riêng nhỏ, trọng lượng kết cấu nhẹ (trọng lượng kết cấu đánh giá tỷ số khối lượng riêng cường độ : c   ) gần tương đương R kết cấu thép - - Gỗ xoan có: C = 4,3.10-4 (1/m) Thép CT3 có: C = 3,7.10 4 (1/m) Bê tơng B30 có: C = 2,4.10 4 (1/m)  Trọng lượng riêng vật liệu R Cường độ tính tốn vật liệu Là vật liệu nhẹ khoẻ, có tính chất học cao so với khối lượng riêng Chịu uốn tốt, vật liệu phổ biến, mang tính địa phương rõ rệt Chịu ảnh hưởng nhiệt độ ít, truyền nhiệt Dể gia cơng chế tạo (cưa, xẻ, khoan, bào, đóng đinh…) vận chuyển thuận tiện Chống xâm thực mơi trường hố học tốt so với thép bê tông (axit nồng độ thấp nhiệt độ thong thường kho6g làm gỗ hỏng) Vd: Nhà máy ép hoa quả, nhà máy đường, trại chăn ni… - Dể sơn, dể phịng mục 1.1.2 Nhược điểm Vật liệu không bền dể bị mục mối dể cháy, không sử dụng kết cấu vĩnh cửu - Vật liệu gỗ không đồng nhất, không đẳng hướng Cùng loại gỗ cường độ R khác tuỳ theo nơi mọc, tuỳ vị trí thân (gốc, ngọn), tuỳ theo phương tải trọng (dọc thân, tiếp tuyến, xuyên tâm) tính tốn lấy hệ số an tồn cao - Có nhiều khuyết tật (mắt, khe nứt, thớ vẹo) giảm khả chịu lực - Kích thước gỗ tự nhiên hạn chế (Gỗ xẻ: 30 hmin + Xác định trọng lượng thân g: Chiều cao tính tốn lanh tơ → Tải trọng tồn phần  Xác định nội lực gạch M100, vữa M50 → α = 12,0 ⇒ d = = 2,760.12,0 cm • Kiểm tra lanh tô cấu kiện nén lệch tâm: 168 + Khi tính lanh tơ lấy medh = [H]>H → Lanh tô thoả mãn yêu cầu chịu lực 6.4 THIẾT KẾ TƯỜNG CHẮN GẠCH - ĐÁ 6.4.1.Khái niệm  Tường chắn đất cơng trình giữ cho mái đất đắp mái hố đào khỏi bị sạt trượt Tường chắn đất sử dụng rộng rãi ngành xây dựng, giao thông, thuỷ lợi… Khi làm việc tường chắn đất tiếp xúc với khối đất sau tường chịu tác dụng cảu áp lực đất  Khi thiết kế tường chắn đất cần tính tốn xác cẩn thận đầy đủ tải trọng tác dụng lên tường chắn đặc biệt áp lực chủ động đất lên tường chắn khơng đảm bảo an tồn cho cơng trình mà tiết kiệm nhiều chi phí xây dựng  Một số dạng tường loại trình bày hình 6.14 với tên gọi sau: a) Hình chữ nhật, b) Hình thang có ngực tường nghiêng, c) Hình thang có lưng tường nghiêng, d) Hình thang có ngực lưng nghiêng, e) Hình thang nghiêng phía đất đáp, Hình 6.14: Sơ đồ loại tường chắn 169 Hình 6.15: cấu tạo tường chắn đá hộc 6.4.2 Điều kiện sử dụng loại tường chắn  Hiện tường chắn có nhiều loại hình khác nhau; loại nên sử dụng số điều kiện cụ thể đem lại hiệu kinh tế cao  So với loại tường tường mỏng BTCT cho hiệu kinh tế cao sơ với tường trọng lực; xi măng dùng cho tường mỏng lần cốt thép nhiều khối lượng không đáng kể ưu điểm bật loại tường làm BTCT sử dụng phương pháp lắp ghép yêu cầu khơng cao nên phải xử lý  Khi chiều cao tường chắn H8m tường sườn có khối lượng BTCT nhở tường kiểu cơng xôn  Tường chắn đất BT nên dùng cốt thép đắt khan hiếm, BT tường chắn trọng lực phát huy phần nhỏ khả chịu lực mà thơi Vì không nên dùng BT cường độ cao để làm tường Để giảm bót khối lượng làm thêm trụ chống, bệ giảm tải đặt khoảng 1/4 chiêu cao tường Tường có lưng nghiêng phía đất đắp Tường xây đá cần xi măng hơn, thời gian thi cơng nhanh, đơn giản Áp dựng nơi sẵn có đá Tường gạch xây cao không 3-4m nên dùng có trụ chống 6.4.3 Thiết kế tường chắn đất Trong thiết kế tường chắn đất việc tính tốn áp lực đất tác dụng lên tường chắn tương đối phức tạp Khi tính tốn áp lực đất việc giải tốn thiết kế 170 tường chắn trở lên đơn giản nhiều, trở thành toán kết cấu đơn Việc giải toán thực số bước sau: Chọn mặt cắt cho tường chắn: Chiểu cao tường chắn, cao móng, rộng móng, bể rộng đỉnh tường chắn, góc nghiêng lưng tường Xác định tải trọng tác dụng lên tường chắn tổ hợp tải trọng tác dụng lên tường chắn Khi tính tốn, cần tiến hành ba tổ hợp tải trọng tác động a Tổ hợp b Tổ hợp đặc biệt c Tổ hợp tải trọng thời kì thi cơng Tính tốn tường chắn theo trạng thái giới hạn thứ nhằm đảm bảo cho kêt cấu:  Không bị phá hoại giòn, dẻo, theo dạng phá hoại khác đất đảm bảo cường độ  Không bị ổn định hình dạng (tính tốn ổn định kết cấu thành mỏng) vị trí (tính toán chống lật trượt cho tường chắn đất, v.v );  Đối với tường chắn dất có đất cần tính tốn ổn định tường chắn theo sơ đồ tính tốn trượt: Trượt phằng, trượt hỗn hợp, trượt sâu  Đối với tường chắn đất có đá cần tính với sơ đồ trượt phằng sơ đồ lật tường quanh chân tường trước Tính tốn tường chắn theo trạng thái giới hạn thứ hai nhằm đảm bảo cho làm việc bình thường kết cấu cho:  Khơng cho hình thành mở rộng vết nứt mức vết nứt dài hạn điều kiện sử dụng khơng cho phép hình thành mở rộng vết nứt dài hạn  Khơng có biến dạng vượt giới hạn cho phép (độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động, l 6.4.4 Thiết kế tường chắn đất trọng lực Chọn mặt cắt tính tốn Nội dung việc chọn mặt cắt tường chắn đất trọng lực xác định kích thước hợp lý mặt cắt thân tường mặt cắt móng Móng tường chẵn đất trọng lực, dù liền khối tách rời với thân tường, thuộc loại móng cứng 171 Hình 6.16: Sơ đồ kích thước tường chắn trọng lực  Chiều rộng đỉnh tường bt chọn theo kinh nghiệm điều kiện thực tế thi công:  Tường bê tông: bt=40-50cm (min 20-30cm tường góc, tường nửa trọng lực BTCT)  Tường đá xây : bt=40-50cm  Tường xây gạch: bt=45cm  Mặt (ngực) lưng tường chắn thường thẳng đứng nghiêng Nếu khơng có u cầu đặc biệt, lưng tường chán nên chọn thẳng đứng nghiêng phía đất đắp nhiều tốt tuỳ theo kỹ thuật thi cơng để tăng tính ổn định tường (-150 đến +150)  Bề rộng móng tường chắn thường chọn khoàng (0.35 - 0.45)H đảm bảo khả nằng chịu lực hợp lý đất * Mặt cắt tường nên chọn cho tiết kiệm vật liệu, làm việc tốt (độ lệch tâm e1 nhỏ < để dẫn đến làm việc kết cấu bất lợi hơn) a Tổ hợp bản: b Tổ hợp đặc biệt: 172 Kiểm tra điều kiện ổn định tường chắn Do đặc điểm tường trọng lực độ ổn định đảm bảo chủ yếu trọng lượng thân tường, tường có kích thước lớn Vì kiểm tốn tường thường cần kiểm tra chủ yếu điều kiện ổn định (trượt, lật ) mà bỏ qua việc kiểm toán điểu kiện bền cường độ vật liệu làm tường chắn a Kiểm toán điều kiện ổn định trượt tƣờng chắn đất Mặt trượt phằng tường chắn đất lấy theo mặt cắt đáy móng theo mặt (do chân khay đáy móng định) Điều kiện đảm bảo an toàn trượt phằng: Điều kiện đảm bảo an toàn trượt sâu: Điều kiện đảm bảo an tồn trượt hỗn hợp: b Kiểm tốn điều kiện ổn định lật tƣờng chắn đất  Đối với trường hợp đáy móng kè đặt lên đất, điều kiện đảm bảo chống lần là: Trong đó: M- Tổng mơ men trọng tâm mặt đáy móng N- Tổng lực thẳng đứng trọng tâm mặt cắt đáy móng  Đối với trường hợp tường chắn đặt đá, điểu kiện đảm bảo chống lật là: ∑ 𝑀𝑔- Tổng môn men lực chống lật quanh mép trước móng tường chắn đất; ∑ 𝑀𝑙- Tổng môn men lực đẩy lật quanh điểm mép trước móng tường chắn đất c Kiểm tốn điều kiện đảm bảo sức chịu tải đất (TCXD 45-78) N- Tải trọng tính tốn  - Sức chịu tải Ktc- Hệ số tin cậy Ktc 1.2 d Kiểm tra lún tƣờng chắn (TCXD 45-78) S