Bài tập lớn kết cấu gỗ

HỆ GIẰNG CÁNH THƯNG HỆ GIẰNG CÁNH THƯNG HỆ GIẰNG ĐỨNG Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN I – CHỌN LOẠI DÀN VÀ BỐ TRÍ HỆ GIẰNG : - Căn cứ vào nhòp dàn đã cho là L= 13,5 (m) và độ dốc mái α=24 0 ta chọn khoảng cách mắt dàn là d= 2,25 (m) . Như vậy ta có 13,5 6 2,25 L d = = khoảng dàn. Các thanh xiên làm bằng gỗ có hướng như hình vẽ. Thanh đứng làm bằng thép tròn . - Ta chọn dàn dạng tam giác. Chiều cao đầu dàn: 0 1 1 24 3,005( ) 2 2 h tg tg m α = = = - II- XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 1 g m =35 kg/m 2 P m =35 kg/m 2 g t =45 kg/m 2 P t =35 kg/m 2 g m =172,4 kg/m 2 P m =172,4 kg/m 2 g t =202,5 kg/m 2 P t =157,5 kg/m 2 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN 1. Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dàn: Ta đổi tải trọng mái ở trên ra tải phân bố đều theo phương nằm ngang 0 0 ' ' 35 ' 4,5 172,4( / ) cos cos 24 35 ' 4,5 172, 4( / ) cos cos 24 45 4,5 202,5( / ) 35 4,5 157,5( / ) m m m m tr tr tr tr g g B Kg m p p B kg m g g B Kg m p p B Kg m α α = × = × = = × = × = = × = × = = × = × = 2 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN 2) Xác đònh trọng lượng bản thân dàn: lấy 5 bt k = (dàn tam giác ) 3) Xác đònh tải trọng tác dụng lên mắt dàn: Lấy hệ số vượt tải: - Hoạt tải n 1 =1,4 - Tónh tải n 2 =1,1 - Tải trọng tác dụng lên mắt thượng ' 51 [ ' 1, 4 ( ' ) 1,1] 172,4 1,4 (172, 4 ) 1,1] 2,25 1033( ) 2 2 bt m m g P p g d KG = × + + × × = × + + × × = - Tải trọng tác dụng lên mắt hạ: ' ' ' 1 1 1 1 51 [ 1, 4 ( ) 1,1] [157,5 1, 4 (202,5 ) 1,1] 2, 25 1060( ) 2 2 1033 1060 1047( ) 2 2 1 1 ( )5 2. ( ) 6280( ) 2 2 bt tr tr g P p g d KG P P KG R P P P P KG = × + + × × = × + + × × = + + → = =   = + + + =     Ta có sơ đồ tính như hình vẽ 4) Xác đònh các số liệu tính toán cường độ gỗ: Dùng gỗ nhóm V, độ ẩm 18% có: R k = 120Kg/cm 2 R n = Rem =135Kg/cm 2 3 ' ' ' ' ' 172,4 172, 4 202,5 157, 5 51( / ) 1000 1000 1 1 . 5 13,5 m m tr tr bt bt p g p g g Kg m K l + + + + + + = = = − − × Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN R 90 n =25 Kg/cm 2 0 90 2 22 / em R kg cm= R u =150Kg/cm 2 R tr =25Kg/cm 2 Thép CT3 có R = 2100 Kg/cm 2 Ghi Chú: dàn có α≤ 30 0 không phải tính tải trọng gió. III/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC VÀ NỘI LỰC 1) Kích thước hình học : · 2 2 2 2 0 0 0 0 2 2 2 2 3,005 2 2,004 3 1 1.002 3 2,25 1,002 2, 463 4,5 2,004 4,926 2,463 1,002 0,4453 24 2,25 24 24 48 2,25 1,002 2, 445 2,25 2,004 2,998 2,25 1,1227 2,004 DE h m CF h m BG h m AB m AC m BC CD m tg BF m CE m tgCEF β β α β = = = = = = = + = = + = ⇒ = = = = ⇒ = + = + = = + = = + = = ⇒ · 0 42ECF = Các góc được tính dựa vào hệ thức lượng trong tam giác vuông 2) Xác đònh nội lực: Dùng phượng pháp đồ giải Crêmona để xác đònh nội lực trong các thanh dàn. 4 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN Xác đònh nội lực của nửa dàn ,còn nửa dàn ta lấy đối xứng. Giản Đồ Cremona Kết quả được ghi trong bảng sau: Loại thanh Tên thanh Chiều dài Kết quả trên biểu Nội lực (mm) đồ (cm) (Kg) AB 2463 b1 12829 -12829 Cánh thượng BC 2463 c3 10269 -10269 CD 2463 d5 7691 -7691 AG 2250 g1 11720 11720 Cánh hạ GF 2250 f2 11720 11720 FE 2250 e4 9365 9365 BG 1002 12 1060 1060 Đứng CF 2004 34 2108 2108 DE 3005 55’ 5214 5214 Xiên BF 2445 32 2578 -2578 CE 2998 54 3145 -3145 IV. TÍNH TOÁN CÁC THANH: A. TÍNH THANH CÁNH THƯNGAB: 5 d=2250 y x Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN - Nội lực tính toán là: N=N AB = -12829(Kg) - Sơ đồ tính: Để tính nội lực thanh cánh thượng AB ta dùng nội lực ở khoang mắt đầu thanh cánh thượng để tính vì ở đó có lực dọc lớn nhất.Giả thiết thanh cánh thượng có xà gồ đặt ngoài mắt nên thanh cánh thượng được tính như thanh chòu nén uốn chòu lực dọc N và lực ngang là tải trọng phân bố đều q. - q đuọc tính theo công thức : ' 1, 4 ' ( ' ) 1,1 2 51 1, 4 172,4 (172,4 ) 1,1 459,05( / ) 2 bt m m g q p g q Kg m = + + × = × + + × = - Mônmen tác dụng lên thanh cánh thượng: 2 2 2 2 459,05 2,25 290,5( ) 8 8 459,05 2,25 232,4( ) 10 10 nh g qd M Kgm qd M Kgm × = = = × = − = − = − - Độ lệch tâm: 2 29050 10 2,26( ) 12829 nh M e cm N × = = = - Vì 1cm < e < 25cm nên moment kháng uốn dùng công thức Konhetcop 3 3 3 12829 29050 [3,3 0,35( 1) ] [3,3 0,35(2,25 1) ] 400( ) 135 12829 yc n N M W d cm R N = + − + = + − + = Chọn tiết diện thanh AB là b x h= 14 x 18 (cm) 1) Kiểm tra tiết diện giữa thanh 2 2 2 3 14 18 252( ) 14 18 756( ) 6 6 x F b h cm bh W cm = × = × = × = = = - Độ mảnh theo phượng trong mặt phẳng uốn (x-x) là: 0 2463 47,35 75 0,289 0, 289 18 l h λ = = = < × - Ta có: 6 180 140 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN 290,5 38,42 756 12829 50,9 252 nh x M W N F  = =   ⇒   = =   10% : nh x M N W F > nên sẽ kiểm tra thanh theo nén uốn và kể tới ξ . - Kiểm tra theo điều kiện : nh n n ng x u u M N m R F W R m ξ + ≤ 1 • Hệ số kể tới moment phụ do tác dụng của lực dọc đối với độ võng của thanh là: 2 2 47,35 12829 1 1 0,73 3100 3100 135 252 n ng N R F λ ξ × = − = − = × × • Hệ số làm việc khi nén: m n =1 • Hệ số làm việc khi uốn: m u =1 vì có b= 14cm < 15cm Suy ra: 12829 290,5 0,728 1 1 135 252 0,73 756 150 1 nh n n ng x u u M N m R F W R m ξ + = + = < × × × × × Vậy tiết diện giữa thanh đạt điều kiện chòu nén uốn. 2) Kiểm tra tiết diện mắt B : - Hiệu số lực nén của 2 thanh cánh thượng 2 bên mắt B là: N 1 – N 2 = 12829 – 10269 = 2560 (Kg) - Diện tích tiết diện thanh đứng BG: F đ = 2 1060 0,63( ) 0,8 2100 BG a a N cm m R = = × - Đường kính thanh đứng: d đ = π π × = = = < d 4F 4 0,63 89,6( ) 8,96( ) 12( )cm mm mm Chọn d đ =12mm theo điều kiện cấu tạo - Ta co: h 1 = 5d đ x sin α = 5x1,2 × sin 24 0 = 2,2 (cm) chọn h 1 = 2,5 cm Giả thiết h 2 =3,5cm - Diện tích tiết diện thu hẹp: F th = [ 18 – ( 2,2+ 3,5)] × (14 – 1,2) = 153,6 cm 2 - Moment kháng uốn thu hẹp: × = × = 2 3 6,4 12 2 307,2 6 x th W cm Kiểm tra: − + = + = < × × × × 1 2 2560 29050 0,743 1 1 135 153,6 1 150 307,2 g n n th u u th M N N m R F m R W 7 d =12 1 4 0 1 8 0 1 4 0 7 0 25 35 64 12 64 140 25 120 35 180 d=2250 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN Vậy tiết diện mắt B đảm bảo điều kiện nén uốn. 3) Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng dàn (y-y) - Độ mảnh theo phương y-y là: λ = = = < × 0 2463 60,875 75 0,289 0,289 140 y l b - Hệ số uốn dọc theo công thức thực nghiệm Konhetcop 2 2 60,875 1 0,8( ) 1 0,8 0,704 100 100 y λ ϕ   = − = − =  ÷   -Kiểm tra: N ≤ n n t m R F ϕ 1 135 0,704 252 23950,08( ) n n t m R F Kg ϕ = × × × = Vậy 12829( ) 23950,08( ) n n t N Kg m R F Kg ϕ = ≤ = (thỏa) Thanh đạt điều kiện ổn đònh. B- TÍNH THANH CÁNH HẠ AG : - Nội lực tính toán: N= N AG = 11720(Kg) - Sơ đồ tính: - Tải trọng phân bố đều q xác đònh theo công thức : ' ' ' 51 1,4 ( ) 1,1 1, 4 157,5 (202,5 ) 1,1 471,3( / ) 2 2 bt tr tr g q p g Kg m= + + × = × + + × = - Moment tác dụng lên thanh cánh hạ: 2 2 2 2 471,3 2,25 298, 24( ) 8 8 471,3 2,25 238,6( ) 10 10 nh g qd M Kgm qd M Kgm × = = = × = − = − = − 8 180 140 d =12 G Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN - Chọn tiết diện thanh cánh hạ bằng tiết diện thanh cánh thượng: b × h= 14x18(cm) 1) Ki ểm tra tiết diện giữa thanh Theo công thức: 1 nh k k u u M N m R F m R W + ≤ • m k =1 do không có giảm yếu • F= bxh = 252 cm 2 • M u =1, do có b=14cm < 15cm 2 2 3 14 18 756( ) 6 6 11720 29824 0,65 1 1 120 252 1 150 756 bh W cm × = = = ⇒ + = < × × × × Vậy thanh đạt điều kiện kéo uốn. 2) Kiểm tra tiết diện mắt G: Vì tại G có giảm yếu rất ít 25% gy ng F F≤ nên coi nó như tiết diện nguyên, đồng thời nội lực của 2 thanh cánh hạ ở 2 bên mắt G là như nhau, do đó không can kiểm tra khả năng chòu lực và ép mặt. 3) Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng dàn (y-y) k k k N m R F≤ Với m k =1, do không có giảm yếu 11720( ) 1 120 252 30240( ) k AG k k N N Kg m R F Kg⇒ = = < = × × = Vậy thanh thỏa điều kiện ổn đònh. C- THANH XIÊN CHỊU NÉN: 1) Thanh BF: - Lực nén N BF = -2578 (Kg) - Giả thiết độ mảnh 75 λ > và tỉ số 2 b k h = = - Diện tích tiết diện tính theo điều kiện ổn đònh là: 2 0 244,5 2 2578 94,44( ) 16 16 135 yc n l kN F cm R × = = × = 94,44 6,9 2 yc F h cm k = = = chọn h= 7 cm 94,44 13,5 7 yc F b cm h = = = chọn b = 14 cm - Chọn tiết diện thanh BF là bxh = 14 × 7 (cm) * K iểm tra khả năng chòu nén của thanh theo điều kiện ổn đònh: • Diện tích tiết diện F= b × h =14 × 7 = 98 (cm 2 ) 9 hr h r B F 4 8 ° 2 4 ° 70 140 y x Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN • Độ mảnh lớn nhất: 0 0 max min 246,3 121,75 75 0,289 0, 289 7 l l r h λ λ = = = = > = × × max 75 λ ⇒ > : phù hợp giả thiết Ta có 2 2 3100 3100 0,209 121,75 ϕ λ = = = -Khả năng chòu nén của thanh là: m n R n ϕ F = 1 × 135 × 0,209 × 98 = 2765,07 (Kg) > N BF =2578 kg Vậy thanh thỏa điều kiện chòu nén.  Kiểm tra khả năng chòu ép mặt của thanh BF: - Đầu mắt B: • Cường độ ép mặt xiên thớ góc 0 48 α = là: 0 0 2 48 3 0 3 90 135 43,44( / ) 135 1 ( 1)sin 48 1 ( 1)sin 22 em em em em R R Kg cm R R α = = = + − + − • Kiểm tra khả năng chòu ép mặt theo điều kiện: cos cos r em em em em em em em r em em bh N m R F m R N h m R b α α α α α ≤ = ⇒ ≥ Với N em = N BF =2578 (Kg) m em =1 0 48 2 R 43,44( / ) 14 em Kg cm b cm = = 0 2578 cos 48 2,84( ) 1 43,44 14 r h cm × ⇒ ≥ = × × Theo điều kiện cấu tạo: 1 1 18 4,5 4 4 r h h cm< = × = Với h là chiều cao thanh cánh thượng và cánh hạ Vậy chọn h r = 3,5cm 10 [...]... kiện cấu tạo φ ≥ 12mm - Kết quả tính cho các thanh được lập ở bảng sau: Tên thanh BG CF DE Nội lực (Kg) Fyc = 1060 2108 5214 N Đường kính (cm2) φ ma Ra (cm2) 0,63 1,254 3,103 12 14 20 Fthực tế (cm2) 1,131 1,539 3,140 E- TÍNH MỐI NỐI THANH CÁNH: - Sơ đồ bố trí vò trí các mối nối: 1) Mối nối thanh cánh thượng: 14 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN - Mối nối thanh cánh thượng dùng bản gỗ ghép... một mặt cắt chốt là: a c T = min { Tem ; Tem ; Tu } = Tu = 588,8( Kg ) - Số lượng chốt ở một bean liên kết là: N GF 11720 = = 10 chốt để an toàn hơn ta nchốt= nT 2 × 588,8 Bố trí mỗi bên liên kết gồm 8 chốt và 4 bulông 16 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN 45 90 45 Số bulông là để liên kết được chặt chẽ, tránh trượt ra do vênh ngót, hoặc do vận chuyển 140 120 120 120 120 120 120 120 120... liên kết với 2 thép góc đứng này  Tính thép [ ngang: - Sơ đồ tính như sau: b l=240 Lực phân bố đều q là: N 11720 q = AG = = 837,14( Kg / cm) b 14 - Moment uốn lớn nhất: N AG l b b 11720 24 14 14 × − q× × = × − 837,14 × × = 49810, 01( Kgcm) 2 2 2 4 2 2 2 4 0 Chọn thép ngang [ N 27 M max = Wy= 46,7 cm3 M 49810, 07 σ = max = = 1066, 6( Kg / cm 2 ) < R = 2100( Kg / cm 2 ) Wy 46, 7 19 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ. .. 100 100 8 100 290 N AG 11720 = = 325,56( Kg / cm) 2h 2 ×18 - Moment uốn lớn nhất: q= M max = N AG l h h 11720 29 18 18 × − q× × = × − 325,56 × × = 29299,82( Kgcm) 4 2 2 4 4 2 2 4 - Kiểm tra: M 29299,82 σ = max = = 1443,34( Kg / cm 2 ) < R = 2100( Kg / cm 2 ) Wy 20,3 e) Tính gối tựa: 20 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN - Cấu tạo guốc kèo tiết diện 6x14(cm); dài 60 cm, phần ăn vào gối tựa cao... Theo điều kiện cấu tạo: hr < h = ×18 = 4,5cm 4 4 Vậy chọn hr = 4cm bhr 14 × 3,5 = = 120, 47(cm 2 ) Diện tích ép mặt là: Fem = 0 cos α cos 66 ⇒ Khả năng chòu ép mặt đầu B là: α mem Rem Fem = 1× 27, 46 ×120, 47 = 3308,14( Kg ) > N CE = 3145( Kg ) - Đầu mắt E: Cường độ ép mặt xiên thớ góc α =420 là: 135 420 Rem = = 53,174( Kg / cm 2 ) 135 3 0 1+ ( − 1) sin 42 22 12 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ... thanh cánh dưới 0 24 Rem = 135 = 100,33( Kg / cm 2 ) 135 3 0 1+ ( − 1) sin 24 22 N em cos α 12829 × cos 240 = 8,3(cm) Tương tự ta có: hr ≥ = α mem Remb 1×100,33 ×14 17 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN 1 1 Theo điều kiện cấu tạo thì mắt đầu dàn: hr < h = ×18 = 6cm 3 3 h Như vậy hr > không thoả, ta răng 3 3) giải pháp tính mộng 2 răng : - Sơ bộ xác đònh độ sâu rãnh hr ' và hr '' Giả thiết... Cường độ tính toán của thép đai có ren ốc là: Rđ= 0,8Ra = 0,8 × 2100 = 1680 (Kg/cm2) - Tiết diện cần thiết của 1 đai là: 18 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ Fth = GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN N AG 11720 = = 2, 05(cm 2 ) 4nk Rd 4 × 0,85 × 1680 2 - Chọn đai φ 22(mm) có Fth = 3,81cm c) Tính liên kết 2 bản ốp vào thanh cánh hạ: - Khả năng chòu ép mặt của 1 mặt cắt chốt dùng chốt thép d= 16mm - Cách tính giống như tính... (Kg) Nội lực Chiều dài l0 (Kg) (cm) BF -2578 244,5 98 14x7 2765,07 CE -3145 299,8 140 14x10 5443,2 (cm ) BẢNG KIỂM TRA KHẢ NĂNG ÉP MẶT THANH XIÊN Mắt Nội lực α Rem hr Fem α mem Rem Fem Kết luận 13 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ (Kg/cm2) 2578 (cm) (cm2) 43,44 3,5 73,23 3181,1 Đạt 100,33 2,0 30,65 3075,11 Đạt 27,46 3,5 137,68 3780,7 Đạt 53,174 (Kg) B GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN 3,5 65,94 3506,3 Đạt (α = 48 ) F o 2578... × 10 (cm) *Kiểm tra khả năng chòu nén của thanh theo điều kiện ổn đònh: • Diện tích tiết diện F= b × h = 14 × 10 = 140 (cm2) • Độ mảnh lớn nhất: l l0 299,8 λmax = 0 = = = 103, 74 rmin 0, 289 × h 0, 289 × 10 b= = ⇒ λmax > 75 : phù hợp giả thiết 11 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN 3100 3100 = = 0, 288 2 λ 103, 742 ⇒ Khả năng chòu nén của thanh là: mnRn ϕ F = 1 × 135 × 0,288 × 140 = 5443,2... = 6262,368(cm 4 ) 12  12  J th × 2 6262,368 × 2 Wth = x = = 695,82(cm3 ) h 18 - Để an toàn, ta lấy moment tính toán tại mối nối bằng moment ở gối là Mgối=22848 (Kgcm) Kiểm tra: th Jx = 15 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN Mg N BC 10269 23240 + = + = 0,583 < 1 ⇒ Thoả mn Rn Fth Wth Ru mu 1× 135 × 218, 4 1× 150 × 695,82 2) Mối nối thanh cánh hạ: a c a - Chọn 2 bản ốp tiết diện 8 × 18 (cm) . 4 Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN Xác đònh nội lực của nửa dàn ,còn nửa dàn ta lấy đối xứng. Giản Đồ Cremona Kết quả được ghi trong bảng sau: Loại thanh Tên thanh Chiều dài Kết. CF 2004 34 2 108 2 108 DE 3005 55’ 5214 5214 Xiên BF 2445 32 2578 -2578 CE 2998 54 3145 -3145 IV. TÍNH TOÁN CÁC THANH: A. TÍNH THANH CÁNH THƯNGAB: 5 d=2250 y x Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S. diện F= b × h =14 × 7 = 98 (cm 2 ) 9 hr h r B F 4 8 ° 2 4 ° 70 140 y x Bài Tập Lớn Kết Cấu Gỗ GVHD :TH.S VÕ VĂN TUẤN • Độ mảnh lớn nhất: 0 0 max min 246,3 121,75 75 0,289 0, 289 7 l l r h λ λ = =