Chơng Liên kết kết cấu gỗ Mục tiêu: Học xong chơng học sinh có thể: Hiểu đợc mục đích liên kết, tính toán đợc liên kết Trọng tâm: Mục đích u nhợc điểm liên kết gỗ, cấu tạo liên kết mộng I Khái quát Mục đích liên kết kết cấu gỗ để tăng chiều dài, mở rộng tiết diện đảm bảo truyền lực cấu kiện kết cấu, làm tăng độ cứng chung cho toàn kết cấu Một lợi gỗ dễ liên kết Có bốn loại liên kết đợc sử dụng để liên kết gỗ với gỗ: - Liên kết mộng: (hình 4.1) Liên kết có khả chịu ép mặt, nhng thờng gây trợt cho vùng lân cận Liên kết thờng dùng kèo, đầu trụ cọc cầu gỗ - Liên kết chốt: (hình 4.2) Chốt thờng gặp bulông, chốt tre, chốt gỗ, đinh Khi làm việc chốt chịu uốn, mặt lỗ chốt chịu ép mặt Loại liên kết thờng dùng để nối dài gỗ - Liêm kết chêm: (hình 4.3) Chêm thờng làm gỗ, liên kết 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: Loại liên kết sử dụng loại keo dán để tạo nên có tiết diện lớn cách dán nhiều tầm ván lại với Hiện liên kết đợc sử dụng phổ biến nhờ phát triển loại keo dán, nh phù hợp với phát triển ngành công nghiệp sản xuất loại gỗ thơng mại Khi làm việc, gỗ đợc dán bị trợt, bong lớp dán Trong bốn loại liên kết, 46 liên kết dán không đục khoét gỗ (không có giảm yếu) nên khả (0,1-0,5)h chịu lục gỗ sử dụng loại liên kết lớn Chêm I Chêm h (2-2,5)h I Hình 4.1 Liên kết mông đuôi kèo Hình 4.2 Liên kết chốt (bulông) I-I Hình 4.3 Liên kết chêm II Nguyên tắc chung tính toán liên kết gỗ Trong loại liên kết trên, chủ yếu xảy tợng trợt ép mặt Do đó, liên kết đợc tính toán kiểm tra chủ yếu với hai điều kiện trợt ép mặt §iỊu kiƯn Ðp mỈt σ em α = N em Fem ≤ Rem (4.1) Trong ®ã: σ em : øng suất lực ép mặt gây N em : Lực nén tính toán tác dụng lên diện tích chịu Ðp mỈt Fem: DiƯn tÝch Ðp mỈt α R em : Xem công thức 2.2 Điều kiện trợt tb τ = N tr Ftr ≤ Rtr R tb = tr Trong ®ã: τ: N tr : R tb : tr l tr : β, e: R tr l + β tr e = k tr R tr (4.2) (4.3) ứng suất lực trợt tính toán gây mặt trợt Lực trợt tính toán mặt trợt Cờng độ chịu trợt tính toán trung bình theo phơng dọc thớ gỗ Chiều dài mặt trợt Hệ số tính trợt, độ lệch tâm lực trợt, lấy nh sau: 47 - Khi r·nh méng vÒ mét phÝa (H4.4): e = 0,5h; β = 0,25 - Khi r·nh méng vÒ hai phÝa (H4.5) : e = 0,25h;β = 0,125 h: ChiỊu cao tiÕt diƯn (vỊ phÝa chiỊu s©u r·nh méng) k tr : Hệ số giảm cờng độ chịu trợt lÊy theo phô lôc Nn Nn ltr e Ntr Nk e Nk h e h l tr Trôc Hình 4.5 Hình 4.4 Nn III yêu cầu cấu tạo tính toán liên kết mộng Liên kết mộng nên dùng chịu nén, cần phải bố trí thêm liên kết phụ bổ trợ theo cấu tạo nh bulông, vòng đai, đinh đỉa Liên kết mộng cấu tạo theo dạng hai Mặt truyền lực liên kết nên đặt thẳng góc với trục nén để cờng độ chịu ép mặt lớn Liên kết mộng 1.1 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 - Chiều sâu rÃnh mộng phải đảm bảo: h r h / víi m¾t gèi; h r ≤ h / với mắt trung gian - Chiều dài mặt trợt phải tho¶ m·n: 1,5 ≤ l tr ≤ 10h r - Cần đặt bulông an toàn theo cấu tạo có đờng kính bulông 12mm Ngoài nên gia cố thêm đai đinh đỉa 48 - Khi góc nghiêng mái 600: nên dùng mộng phân giác (chủ yếu chịu ép mặt Hình 4.7) Nn l tr =40 hr (h-hr)/2 h Nk b Hình 4.6 Liên kết mộng 90 N N 90 − 90 − α N1 N α 90 − α α N2 H×nh 4.7 - Nếu giang làm gỗ tròn trục đợc phép qua trọng tâm tiết diện nguyên (Hình 4.8) 49 l tr Nn d tr dd /2 h' Nk d d /2 h dd h1 b Hình 4.8 Liên kết mộng tiết diện giang tròn 1.2 Thiết kế kiểm tra liên kết Liên kết mộng đợc thiết kế (tính toán) kiểm tra theo công thức (4.1) (4.2) Về toán thiết kế dựa vào hình vẽ ta có: Fem = b hr ; N em = N n ; Ftr = b.l tr ; N tr = N n cos α ; cos Thế vào công thức (4.1) (4.2) ta cã: N n cos α b.R em N tr l tr ≥ N bR tr − β tr e Liên kết mộng hai hr (4.4) (4.5) 2.1 Cấu tạo - Trục mắt phải hội tụ điểm - Trục nén phải qua đỉnh thứ hai vuông góc với tiết diện ép mặt - Trục kéo phải qua trọng tâm tiết diện bất lợi - Chiều sâu rÃnh mông thứ hai phải đảm bảo điều kiện: h ''r h / - Chiều sâu rÃnh mộng thứ phải đảm bảo điều kiện: h 'r 2cm - Khoảng cách hai mặt trợt phải đảm bảo: 2cm 50 1,5h ≤ l 'tr ≤ 10h 'r - ChiÒu dài mặt trợt cần đảm bảo điều kiện: 1,5h ≤ l ''tr ≤ 10h ''r - T¹i mộng đặt bulông an toàn đờng kính 12mm 2.2 Thiết kế kiểm tra liên kết Liên kết mộng hai (Hình 4.9) đợc thiết kế (tính toán) kiểm tra theo công thức (4.1) (4.2) điều kiện ép mặt trợt Về toán thiết kế dựa vào hình vẽ ta có: Lực trợt toàn tác dụng vào kết cấu: N tr = N n cos α Fem = F ' em + F '' em h 'r h ''r h 'r + h ''r = b + b → Fem = b cos α cos α cos α ' N 'em Fem N 'tr = = Vµ thùc nghiƯm cho thÊy: N em Fem N tr ' Fem Lực trợt tác dụng vào thứ là: N = N tr Fem ' tr Lực trợt tính với thứ hai lấy lực trợt toàn bộ: R tr Từ công thức (4.1), (4.2) xét đến hệ số mức độ nguy hiểm mặt trợt ta có công thức: l ' tr N 'tr N 'tr 0,8bR tr − β e N tr l ''tr ≥ N 1,15bR tr − β tr e IV LIªn kÕt chèt trơ (4.6) (4.7) Khái niệm Chốt trụ làm thép bulông, đinh vít gỗ, tre, chất dẻo Đinh loại chốt trụ, nến đờng kính đinh > phải khoan lỗ trớc đóng đinh 51 a c a Τ Τ d d 1,5d l l d Biểu đồ ép mặt d Hình 4.10 Bu lông, đinh liên kết chốt trụ Hình 4.10' Liên kết chốt trụ chống trợt phân tố đợc ghép nối Khi chịu lực chốt bị uốn cong, phân tố gỗ bị ép mặt Tính toán liên kết chốt theo hai điều kiện: khả chống ép mặt phân tố gỗ, điều kiện chịu uốn đinh Theo hình thức ghép nối có loại liên kết đối xứng (Hình 4.11) không đối xứng (4.12) Tính toán Trên hình 4.11 4.12 a (cm) chiều dày biên liên kết đối xứng Nếu liên kết không đối xứng a chiều dày mỏng hơn, c (cm) chiều dày dày Đờng kính cốt ký hiệu d (cm) Ta ký hiệu: a Tem khả chịu lực ép mặt mặt cắt chốt biên c Tem khả chịu lực ép mặt mặt cắt chốt Tu khả chịu uốn chốt tính uốn Ba giá trị đợc lấy theo phụ lục 10 a c Lấy Tmin giá trị nhỏ ba giá trị Tem , Tem , Tu 52 Bản ghÐp a c a a c a a a c a) b) a) c b) Bản nối Hình 4.11 Chốt đối xứng (nhiều mặt cắt ) a) Bản ghép gỗ b) Bản ghép thép Hình 4.12 Chốt không đối xứng (một mặt cắt ) a) Các phân tố chiều dày b) Các phân tố khác chiều dày Nếu có m mặt cắt tính toán số lợng chốt tính theo công thức: N m.Tmin Trong đó: N lực tác dụng phía liên kết n ch ≥ (4.8) Sau cã sè chèt, tiÕn hành bố trí theo kiểu nh hình 4.13 dựa theo khoảng cách tiêu chuẩn tim chốt tra phụ lục 11 Các hình thức bố trí chốt: Các khoảng cách tiêu chuẩn S1, S2, S3 lấy phụ lục 10 Chó ý: Do bè trÝ chèt mµ tiÕt diƯn bị đục lỗ gây giảm yếu, nên cần phải kiểm tra lại khả chịu lực theo điều kiện cờng ®é ë ch¬ng 53 b S3 S2 S2 S S3 S1 a S1 a S b) S S >15d S1 S1 c) S3>4d S3 S S2 S2 S2 S3 S3>4d a) c S2 S2 S2 S3 S1 >15d S1 S1 d) Hình 4.13 Các hình thức bố trÝ chèt ThÝ dơ 4.1 ThiÕt kÕ mèi nèi ®èi đầu cho hai gỗ hộp có tiết diện 12x18 (cm2), chịu lực kéo tính toán Nk=110KN Biết vật liệu dùng gỗ nhóm 5, W=18%, chốt bulông d=18mm Bài gi¶i 1) Sè liƯu tÝnh DiƯn tÝch tiÕt diƯn ngang b¶n nèi: Fb = c.b b = 12x18 = 216cm Chọn ghép: Fbg=8x18 (cm2) Đảm bảo Fbg = 288cm > Fb Gỗ nhóm 5, W=18% có: Rk=0,95KN/cm2 2) Tính toán liên kết Đây loại liên kÕt ®èi xøng dïng chèt thÐp, tra phơ lơc 10 cã: 54 a Tem = 80ad = 80.8.1,8 = 1152daN c Tem = 50cd = 50.12.1,8 = 1080 daN ⇒ Tmin = 710 daN 180d + 2a = 710 daN Tu = 250d = 810 daN 110.10 Sè chèt theo (4.8): n ch ≥ = 7,7 chèt Chän chèt 2.710 3) Bè trÝ chèt 50 80 180 50 110 10 110 110 110 1110 80 120 80 Hỡnh 4.14 Xác định khoảng cách tiªu chn Theo phơ lơc 11 cã: S ≥ d = 10,8cm; S ≥ 3d = 5,4 cm; S ≥ 4,5cm Ta bè trÝ theo kiÓu nh h×nh vÏ: S1 = 11; S = 8; S = KiĨm tra tiÕt diƯn bÊt lỵi: σk= Nk Nk 110 = = = 0,63 < R k = 0,95 kN / cm Fth Fng − Flo 12.18 2.12.1,8 4) Kết luận Chốt đạt yêu cầu 55 V LIên kết Dán Khái niệm Liên kết dán loại liên kết cứng tiết diện giảm yếu Khi tính toán, ta xem cấu kiện có liên kết dán nh cấu kiện có tiết diện nguyên Trong trình tính toán cần phải kiểm tra trợt lớp đợc dán Trong xây dựng sử dụng hai loại liên kết dán chính: - Gỗ dán từ gỗ lạng: lớp dày khoảng 1mm - Gỗ dán cỡ dày: lớp dày 3-4cm Các gỗ đợc phủ lớp keo dán lên bề mặt dán, ép cho dính chặt với với áp suất từ 30-50N/cm2 thẳng 70-100N/cm2 với cong Các gỗ để dán cần có độ ẩm từ 18-20% để tránh tợng gỗ hút nớc keo gây biến dạng bong mạch dán >10 Nối vát Keo dán Đối đầu Keo dán 10-15 Rng ca Keo dán Khi dán điều quan cần có thiết bị chuyên dùng, dán nóng dán nguội Dán nóng rút ngắn thời gian, cờng độ mạch đảm bảo Trong khi, dán gỗ điều kiện thủ công dễ dẫn tới tợng đói no mạch, hai tợng làm bong mạch dán 56 Để nối dài cấu kiện có hình thức dán thông dụng sau (Hình 4.15): - Nối vát: thờng đặt miền chịu kéo - Nối đối đầu: thờng đặt miền chịu kéo - Nối ca: thờng dùng cho cấu kiện chịu kéo uốn Keo dán Hiện với phát triển ngành hoá chất, loại keo chất lợng tốt phong phú thị trờng Nhng chủ yếu keo họ phênôn phoócmanđêhit Ngoài có keo cađêin ximăng Các loại keo dán phải đảm bảo yêu cầu: - Thời gian sống từ 4-6h - Độ nhớt keo phải thích hợp để thuận tiện cho việc quét keo dán ép Để keo khỏi chảy nhiều tăng độ dính dùng bột gỗ làm cốt liệu cho keo Câu hỏi tập 1) Nêu mục đích liên kết kết cấu gỗ? 2) Kể tên loại liên kết, nêu u nhợc loại? 3) Trình bày đặc điểm cấu tạo liên kết mộng răng? 57 ...liên kết dán không đục khoét gỗ (không có giảm yếu) nên khả (0, 1-0 ,5)h chịu lục gỗ sử dụng loại liên kết lớn Chêm I Chêm h ( 2- 2 ,5)h I Hình 4. 1 Liên kết mông đuôi kèo Hình 4 .2 Liên kết chốt... S1 S1 c) S3>4d S3 S S2 S2 S2 S3 S3>4d a) c S2 S2 S2 S3 S1 >15d S1 S1 d) Hình 4. 13 Các hình thức bố trÝ chèt ThÝ dơ 4. 1 ThiÕt kÕ mèi nèi ®èi đầu cho hai gỗ hộp có tiết diện 12x18 (cm2), chịu lực... cos α ; cos Thế vào công thức (4. 1) (4 .2) ta cã: N n cos α b.R em N tr l tr ≥ N bR tr − β tr e Liên kết mộng hai hr (4. 4) (4. 5) 2. 1 Cấu tạo - Trục mắt phải hội tụ điểm - Trục nén phải qua đỉnh