Bài tập lớn kết cấu gỗ

200020002000 2 1 4 0 760 2 1 4 0 1520 2 1 4 0 2 1 4 0 2280 2 5 1 0 A'A 12000 2 1 ° SƠ ĐỒ CHẤT TẢI g = 45 kg/ m m 2 2 m P = 40 kg/ m 2 tr g = 45 kg/ m P = 40 kg/ m 2 tr BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN I. CHỌN DẠNG DÀN: - Để dễ chế tạo, phù hợp với vật liệu mái có độ dốc lớn i≈0.45, tương ứng góc =21 o , ta chọn dàn hình tam giác. - Chiều cao dàn ở giữa nhòp:h = 2 l tg = 12000 2 tg21 o = 2280mm - Chia dàn làm 6 khoang, chiều dài mỗi khoang trên mặt bằng d = 2m, phù hợp với kết cấu trần treo. Các thanh xiên hướng xuống, các thanh đứng bằng thép tròn. Sơ đồ dàn như hình vẽ: (Bước dàn 4m) II. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN: 1. Đổi tải trọng cho ra tải trọng phân bố đều trên hình chiếu bằng theo phương nằm ngang: 4 tr P' = 16 0 kg /m g' = 180 kg /m tr P' = 17 1 kg /m m m g' = 19 3 kg /m SƠ ĐỒ CHẤT TẢI QUY ĐỔI BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN ' 45 4 193 cos cos 21 α = × = × = m m o g g B (kg/m) ' 40 4 171 cos cos 21 α = × = × = m m o p p B (kg/m) ' 45 4 180= × = × = Tr Tr g g B (kg/m) ' 40 4 160= × = × = Tr Tr p p B (kg/m) 2. Xác đònh trọng lượng bản thân dàn: ' ' ' ' ' 1000 1 + + + = − m m Tr Tr bT bT g p g p g k l 192 171 180 160 45 1000 1 5 12 + + + = = − × (kg/m) Trong đó lấy k bt = 5 (dàn tam giác) 3. Xác đònh tải trọng lên mắt dàn: • Lên mắt thượngï: ' ' ' [ 1.4 ( ) 1.1] 2 = × + + × × bT m m g P p g d 45 [171 1.4 (193 ) 1.1] 2 953 2 = × + + × × = (kg) • Lên mắt hạ: ' ' ' 1 [ 1.4 ( ) 1.1] 2 bT Tr Tr g P p g d = × + + × × 45 [160 1.4 (180 ) 1.1] 2 894 2 = × + + × × = (kg) 5 R P R P P P + P A B C D P P P SƠ ĐỒ TÍNH DÀN EF G 2 1 1 P P 1 P 1 P 1 P 1 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN Ta có: 1 953 894 1847 923.5 2 2 2 + + = = = P P (kg) R = 1 [5(1847 2 923.5) 5541 2 + × = (kg) Sơ dồ tính dàn: 4. Xác đònh các số liệu tính tóan cường độ gỗ: - Gỗ nhóm V, độ ẩm W=18% có: + R n = R em = 135 kg/cm 2 + R k = 120 kg/cm 2 + R u = 165 kg/cm 2 + R n90 = 25 kg/cm 2 + R em90 = 22 kg/cm 2 + R tr = 25 kg/cm 2 - Thép CT3 có R = 2100 kg/cm 2 Ghi chú: Với dàn có <30 o không phải tính với tải trọng gió. III. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC: - Dùng phương pháp phần tử hữu hạn qua công cụ là phần mềm SAP2000 ta tính được nội lực, kết quả ghi trong bảng sau: 6 A B N N M nh g M q 2000 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN - Loại thanh Tên thanh Chiều dài (mm) Nội lực (kg) Cánh thượng AB BC CD 2460 2460 2460 -12999 -10399 -7799 Cánh hạ AG GF FE 2250 2250 2250 12151 12151 9721 Đứng BG CF DE 1000 2000 3000 894 1818 4588 Xiên BF CE 2460 3010 -2600 -3052 IV. TÍNH TÓAN CÁC THANH: A. THANH CÁNH THƯNG: - Nội lực tính tóan là: N = N AB = -12999 kg - Sơ đồ tính: Gỉa thiết các thanh cánh thượng có xà gồ đăït ngoài mắt nên thanh cánh thượng được tính tóan như thanh chòu nén uốn, chò lực nén dọc là N và lực nén ngang là tải trọng phân bố đều q. ' ' ' 1.4 ( ) 1.1 2 bT m m g q P g= + + × 45 1.4 171 (193 ) 1.1 476 2 = × + + × = (kg/m) - Moment tác dụng lên thanh cánh thượng: M nhòp 2 2 467 2 238 8 8 × = = = qd (kgm) 7 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN M gối 2 2 4 2 190 10 10 × = − = − = − qd (kgm) - Độ lệch tâm: 23800 1.83 12999 = − = = nhip M e N (cm) - Vì 1cm< e = 1.83 <25 cm nên moment kháng uốn là: Dùng công thức когеков: 2 [3.3 0.35( 1)= + − + n N M W l R N 2 12999 23800 [3.3 0.35 (2 1) 528 135 12999 = + × − + = (cm 3 ) Chọn tiết diện thanh 14x16 cm F = bxh = 14 x 16 = 224 (cm 2 ) 2 2 14 16 597 6 6 x bh W × = = = a. Kiểm tra tiết diện giữa thanh: F = bxh = 14 x 16 = 224 (cm 2 ) 2 2 14 16 597 6 6 x bh W × = = = (cm 3 ) Độ mảnh theo phương trong mặt phẳng uốn (x – x) là: 0 214 46.3 75 0.289 0.289 16 λ = = = < × l h Ta có: 23800 39.9 597 12999 58,0 224 = = = = nhip x M W N F 10% nhip x W N W F ⇒ > nên sẽ kiểm tra thanh theo nén uốn và kể tới ξ. - Kiểm tra : * Hệ số kể đến moment phụ do tác dụng của lực dọc đối với thanh là: 2 1 3100 n N R F λ ξ = − × 2 46.3 12999 1 0.703 3100 135 224 × = − = × × 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: 8 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN + ξ nhip n n ng u u x M N m R F M R W 12999 28300 0.774 1 1 135 224 1 165 0.703 597 = + = < × × × × × Vậy tiết diện thanh giữa đạt điều kiện nén uốn. b. Kiểm tra tiết diện mắt B: - Hiệu số lực nén của hai thanh cánh thượng hai bên mắt B là: N 1 – N 2 = 12999-10399=2600 (kg) - Diện tích tiết diện thanh đứng BG: F đ = 894 0.532 0.8 2100 = = BG a a N m R x (cm 2 ) - Đường kính thanh đứng: d đ = 4 4 0.532 0.823 π π × = = F (cm) = 8.23 (mm) < 12mm Chọn d đ = 12mm theo điều kiện cấu tạo. Ta có: * h 1 = 5d đ sin = 5 x 1.2 x sin21 o = 2.2 (cm) * Giả thiết: h 2 = 3.5 (cm) - Diện tích tiết diện thu hẹp: Fth = [16 – (2.2 + 3.5)] x (14 - 1.2) = 131 (cm 2 ) - Moment kháng thu hẹp: 2 6.4 10 2 213 6 x Th W × = × = (cm 3 ) 9 q M g nh M N N G A 2000 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN - Kiểm tra: 1 2 − + goi n n Th u u Th M N N m R F m R W 2600 19000 0.69 1 1 135 131 1 165 213 = + = < × × × × Vậy tiết diện mắt B bảo đảm điều kiện nén uốn. c. Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng dàn (y – y) - Độ mảnh theo phương y – y là: 214 51.3 75 0.298 0.298 14 λ = = = < × o y l b - Hệ số uốn dọc theo công thức thực nghiệm của когеков: 2 2 51.3 1 0.8( ) 1 0.8 ( ) 0.790 100 100 λ ϕ = − = − × = y - Kiểm tra: Nm n R n F t 12999 1 135 0.790 224 23890 ⇔ ≤ × × × = kg : đúng Vật thanh đạt điều kiện ổn đònh A. TÍNH THANH CÁNH HẠ: - Nội lực tính tóan: N = N AG = 12151 (kg) Sơ đồ tính: - Tải trọng phân bố đều q: ' ' ' 1.4 ( ) 1.1 2 bT Tr Tr g q p g= + + × 45 1.4 160 (180 ) 1.1 447 2 = × + + × = (kg/m) - Moment tác dụng lên thanh cánh hạ: 2 2 447 2 224 8 8 × = = = nhip qd M (kgm) 10 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN 2 2 447 2 179 10 10 × = − = − = goi qd M (kgm) Chọn tiết diện thanh cánh hạ bắng tiết diện thanh cánh thượng: b x h = 14 x 16 (cm) a. Kiểm tra tiết diện giữa thanh: Theo công thức: 1 nhip k k u u M N m R F m R W + ≤ Với: m k = 1, do không có giản yếu. F = b x h = 244 (cm 2 ) m u = 1 do có b = 14cm < 15cm W = 1 6 bh 2 = 597 (cm) Suy ra: 12151 22400 0.68 1 1 120 224 1 165 597 + = < × × × × Vậy thanh đạt điều kiện kéo uốn. b. Kiểm tra tiết diện mắt G: Vì tại G có giảm yếu rất ít, đồng thời nội lực của hai thanh cánh hạ ở hai bên mắt G là như nhau nên không cần kiểm tra khả năng chòu lực và ép mặt. • Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng dàn: ≤ k k k N m R F Với: m k = 1 (do không có giảm yếu) 12151 1 120 224 26880 ⇒ = = < = × × = k AG k k N N m R F Đạt B. THANH XIÊN CHỊU NÉN: a. Thanh BF: - Lực nén N BF = -2600 kg - Giả thiết độ mảnh >75 và tỉ số giữa hai cạnh của tiết diện là k = 2 - Diện tích tiết diện tính theo điều kiện ổn đònh là: 214 2 2600 83 16 16 135 × = = × = o yc n l kN N R (cm 2 ) - Chọn tiết diện thanh BF là bxh = 14x7 (cm) - Kiểm tra khả năng chòu nén của thanh theo điều kiện ổn đònh: Diện tích tiết diện: F =7x14 = 98 (cm 2 ) Độ mảnh lớn nhất: 214 106 0.289 0.289 7 λ = = = = × o o min l l r h  > 75: phù hợp với gải thiết. 11 F B h r 4 2 ° 21° h r BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN Ta có: 2 2 3100 3100 0.276 106 ϕ λ = = = Khả năng chòu nén của thanh là: 1 135 0.276 98 3651 2600 ϕ = × × × = > = n n BF m R F N (kg) Vậy thanh đạt yêu cầu chòu nén. • Kiểm tra khả năng chòu ép mặt của thanh BF: - Đầu mắt B: Cường độ ép mặt xiên thớ góc  = 42 o là: 42 3 90 1 ( 1)sin 42 = + − o em em o em em R R R R 3 135 53.2 135 1 ( 1)sin 42 22 = = + − o (kg/cm 2 ) Kiểm tra khả năng chòu ép mặt theo điều kiện: cos cos α α α α α ≤ = ⇒ ≥ r em em em em em em em r em bh N m R F m R N h m b Với N em = N BF = 2600 (kg) m em = 1 R em48 o = 43.44 (kg/cm 2 ) b = 14 (cm) 2600 cos 42 2.6 1 53.2 14 × ⇒ ≥ = × × o r h (cm) Chọn h r = 3.5 cm < 16 4 4 4 = = h (cm) 12 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN Khả năng chòu ép mặt đầu B là: 42 14 3.5 1 53.2 3495 cos cos 42 α × = × × = o r em o em bh m R (kg) > N BF = 2600 (kg) Diện tích ép mặt là: 14 3.5 66 cos cos 42 α × = = = r em o bh F (cm 2 ) - Đầu mắt F: Cường độ ép mặt xiên thớ góc  = 21 o là: 24 3 135 109 135 1 ( 1)sin 21 22 = = + − o em o R (kg/cm 2 ) Tương tự ta có: cos α α ≥ em r em N h m b Với N em = N BF = 2600 (kg) m em = 1 R em21 o = 109 (kg/cm 2 ) b = 14 (cm) 2600 cos 21 1.59 ( ) 1 109 14 × ⇒ ≥ = × × o r h cm Chọn h r = 2cm < 16 4 4 4 h = = (cm) Diện tích ép mặt là: 14 2 30.0 cos cos 21 α × = = = r em o bh F (cm 2 ) Khả năng chòu ép mặt đầu F là: 24 1 109 30.0 3270= × × = o em em em m R F (kg) > N BF = 2600 (kg) b. Thanh CE: - Lực nén N CE = -3052 kG - Giả thiết độ mảnh >75 và tỉ số giữa hai cạnh của tiết diện là k = 1.8 - Diện tích tiết diện tính theo điều kiện ổn đònh là: 251 1.8 3052 100 16 16 135 × = = × = o yc n l kN F R (cm 2 ) - Chọn tiết diện thanh CE là bxh = 14 x 9 (cm) 13 [...]... Bề dày gỗ nối: 6M 6 × 4848 δg = = = 2.97 (cm) bg Ru 20 × 165 Chọn δ g = 4cm F TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CÁC MẮT DÀN: 22 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN 23 90 1 Mắt giữa dưới: Cấu tạo mắt giữa dưới như sau: 14 0 d = 22 160 15 d = 12 l = 100 E 100 320 - Kiểm tra ép mặt thanh xiên lên trụ đệm: Trường hợp này, diện tích ép mặt lớn hơn... lực của liên kết chốt: • Theo điều kiện ép mặt lên phân tố biên: Ta = 80ad = 80x8x1.6 = 1024 (kg) • Theo điều kiện ép mặt lên phân tố giữa: Tc = 50cd = 50x14x1.6 = 1120 (kg) • Theo điều kiện uốn chốt Tu = 180d2 +2a2 = 180x1.62 + 2x82 = 588.8 kg < 250d2 = 640 kg Vậy khả năng chòu lực của một mặt cắt chốt là: Tch = Tu = 588.8 kg Số lượng chốt cho một bên liên kết là: 18 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ... được liên kết với hai thép góc đứng này a Tính thép [ ngang: - Sơ đồ tính như sau: N AG 12151 = = 868 (kg/cm) b 14 Moment uốn lớn nhất: N l b b M max = AG × − q × × 2 2 2 4 12151 22 868 × 142 = × − = 45565 (kgcm) 2 2 8 q= Chọn thép ngang [ No27 Wy = 46.7 cm3 M 45565 σ = max = = 976 < R = 2100 (kg/cm2) Wyp đã chọn đủ yêu cầu chòu lực 46.7 Vậy thé b Tính thép L đứng: 21 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT... (kg) Fyc = 1600 400 2000 2000 12000 400 0 214 2000 760 Fyc = 214 0 2000 A' BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN 1 Mối nối thanh cánh thượng: - Mối nối thanh cánh thượng dùng liên kết tỳ đầu các bản ghép, truyền lực qua mặt ép mặt, các bulong bắt theo điều kiện cấu tạo Chọn 2 bản ghép tiết diện 8x16 (cm) Đường kính bulong: φ 12, bulong... = = 2.127 (cm2) 4nk Rd 4 × 0.85 × 1680 - Chọn đai φ 22 3 Tính liên kết 2 bản ốp vào thanh cánh hạ: Dùng chốt thép có d=16 mm Cách tính tóan hoàn toàn giống như tính nối thanh cánh hạ như ở trên Số lượng chốt yêu cầu: nc=11 chốt Bố trí 9 chốt và 4 bulong Khoảng cách giữa các chốt lấy như mối nối thanh cánh hạ 20 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD:...BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN - Kiểm tra khả năng chòu nén của thanh theo điều kiện ổn đònh: Diện tích tiết diện: F =14x9 = 126 (cm2) Độ mảnh lớn nhất: λ = lo lo 251 = = = 97 rmin 0.289h 0.289 × 9  > 75: phù hợp với giả thiết 3100 3100... Phản lực gối tựa: RA = 5541 (kg) 19 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN - - Tiết diện thanh cánh thượng và thanh cánh hạ là: 14x16 cm Với nội lực và tiết diện thanh đầu dàn như trên, các giải pháp mộng một răng và hai răng đều không đạt yêu cầu chòu lực Vì vậy để àn có độ tin cậy cao, ta dùng giải pháp cấu tạo mộng tỳ đầu có đai thép Dùng... NCE = 3052 (kg) nhưng NC’E = 0 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN Suy ra: • Ụ đệm sẽ ép mặt dọc thớ lên cánh hạ với lực ép mặt: Nem = NCEcos42o = 3052 x cos42o = 2268 (kg) • Diện tích mặt ép mặt là: Fem = hrb = 1.5x14 = 21 (cm2) • Khả năng chòu ép mặt: Mem.Rem.Fem = 1x135x21 = 2835 > Nem = 2268 (kg) Vậy cấu tạo hr = 1.5 cm là đạt yêu... 9721 17900 + = + = 0.85 < 1 mn Rn FTh mu RuWTh 0.8 × 120 × 171.1 1 × 165 × 413 Vậy tại tiết diện giảm yếu đủ khả năng chòu lực 2 Mắt đỉnh dàn: - Cấu tạo như sau: 100 140 d = 16 160 120 100 100 100 100 120 640 50 140 50 BU LÔNG d = 12 24 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN Kiểm tra ép mặt đỉnh (xiên thớ góc =21o) h a Fem = (b − d )(... Rem Rem 58o = R 1 + ( em − 1)sin 3 58o Rem90 135 = = 32.7 135 (kg/cm2) 1+ ( − 1)sin 3 58o 22 Kiểm tra khả năng chòu ép mặt theo điều kiện: N cos α hr ≥ em memα b Với Nem = NCE = 3052 (kg) 14 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN mem = 1 Rem58o = 32.7 (kg/cm2) b = 14 (cm) 3052 × cos 58o ⇒ hr ≥ = 3.53 (cm) 1 × 32.7 × 14 h 16 = = 4 (cm) . 1.2 14 3 ) 4472 12 12 x Th J × × = − × + × × = (cm 4 ) , 4472 2 559 / 2 16 x Th Th J W h × = = = (cm 3 ) 17 80 80140 S1S1 S1S1S1S1 160 140 S3 S3 8080 260 S2 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN. 588.8 kg Số lượng chốt cho một bên liên kết là: 18 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ HUY THẠC - XO1/A1 – GVHD: ThS.VÕ VĂN TUẤN 121 51 10,3 2 588.8 = = = × GF c ch N n nT . MỘNG ĐẦU DÀN: - Lực nén cánh trên: N AB = -129 99 (kg) Lực kéo cánh dưới: N AG = 121 51 (kg) Phản lực gối tựa: R A = 5541 (kg) 19 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ –THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO TAM GIÁC SVTH: ĐỖ