Tính chất trượt của cấu kiện gỗ - Huỳnh Minh Sơn

Sự làm việc của gỗ chịu trượt

Khái niệm: Khi lực trượt nằm trong mặt phẳng tiếp xúc 2 cấu kiện sẽ gây trượt. Ứng suất trượt tại mặt trượt:. T: Lực trượt. Ftr: Diện tích mặt trượt. - Tuỳ theo vị trí lực cắt đối với thớ gỗ, có 04 trường hợp chịu trượt của gỗ như sau:. Cường độ chịu trượt:. ltr : Chiều dài mặt trượt. e: Cánh tay đòn của cặp lực trượt. - Rtbtr tuỳ thuộc vào sự phân bổ ứng suất nên chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố:. Trượt 2 phía thì cường độ trung bình cao hơn vì ứng suất đều hơn. Nếu quá nhỏ ảnh hưởng nội lực bóc ngang thớ gỗ). Cắt đứt thớ: Khả năng chống cắt đứt thớ của gỗ rất lớn nên hầu như không thể xảy ra vì nếu có gỗ sẽ bị phá hoại bởi ép mặt hay uốn trước. Trượt dọc thớ: Với mẫu thử tiêu chuẩn, ứng suất trượt dọc thớ vào khoảng 70 ÷100 kG/cm2 , lớn nhất so với các trường hợp khác.

Các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất cơ học của gỗ

- Mắt cây: Chỗ gốc của cành đâm từ thân ra, các thớ bị lượn vẹo, mất tính chất liên tục (các thớ không trùng phương của lực tác dụng) gây nên hiện tượng tập trung ứng suất làm giảm khả năng chịu lực, gây khó khăn trong chế tạo. - Thớ nghiêng: Không nằm trùng phương trục dọc thớ gỗ, làm giảm cường độ của gỗ rất nhiều, nhất là đối với các ứng suất tác dụng dọc thanh. - Khe nứt (thường do co ngót): Làm mất tính nguyên vẹn nên khả năng chịu lực của gỗ giảm; Ít ảnh hưởng đến cường độ nén dọc thớ; chủ yếu ảnh hưởng đến cường độ nén ngang thớ và trượt; Vết nứt vuông góc ứng suất pháp là nguy hiểm nhất.

Vấn đề bảo quản gỗ

- Nói chung khi γ càng lớn thì cường độ càng cao và càng khó mối, mọt, mục, cháy. Đặc biệt ảnh hưởng đến cấu kiện chịu kéo hay cấu kiện chịu uốn có mắt nằm trong vùng kéo. Tạo khe đựng hơi nước làm gỗ ẩm, gây mục bên trong Ư ảnh hưởng chất lượng gỗ.

Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn

--- - Phương pháp này dùng các hệ số riêng biệt (hệ số vượt tải, hệ số đồng chất, hệ số điều kiện làm việc) cụ thể và có căn cứ khoa học để xét mỗi trạng thái nguy hiểm của kết cấu. Cấu kiện chịu kéo đúng tâm khi lực kéo nằm dọc theo trục cấu kiện và các chỗ giảm yếu (nếu có) đối xứng qua trục cấu kiện. Fgy : Tổng diện tích giảm yếu trên các tiết diện trong khoảng dài 20cm hay mọi giảm yếu trong phạm vi 20cm kể trên 1 tiết diện để tránh phá hoại trên đường gãy khúc.

Công thức tính toán

Cấu kiện chịu nén đúng tâm khi lực kéo nằm dọc theo trục cấu kiện và các chỗ giảm yếu (nếu có) đối xứng qua trục cấu kiện. Các trị số có khác so với lo theo lý thuyết vì thực tế không thể ngàm chặt được đầu gỗ, chỗ ngàm sẽ bị nén mà biến dạng đi.

Tính toán cấu kiện chịu nén- uốn

Ở TTGH, ứng suất thớ biên đạt Rn; chỉ cần quy đổi thành phần chịu uốn. + Nếu σu < 10%σn: Bỏ qua mômen uốn và tính như cấu kiện chịu nén đúng tâm theo điều kiện ổn định. - Khi thiết kế, phải giả thiết trước kích thước tiết diện, rồi tính ứng suất và so sánh với Rn.

Nếu chưa đúng, chọn lại tiết diện và tính lại ứng suất cho tới khi đạt yêu cầu. - Cấu kiện chịu nén uốn cần được kiểm tra về ổn định khi uốn ngoài mặt phẳng uốn ( theo phương y-y) như cấu kiện chịu nén đúng tâm. Qo, To là lực cắt và lực trượt chỉ do tải trọng ngang sinh ra.

Ở đây, thiên về an toàn, ta không xét đến mômen phụ Nf vì nó làm giảm mômen uốn do tải trọng.

LIÊN KẾT KẾT CẤU GỖ

- Truyền lực nén trực tiếp từ thanh này sang thanh khác mà không qua vật trung gian như tấm đệm, chêm, chốt..Liên kết mộng làm việc chịu ép mặt và chịu trượt, thường dùng trong mối nối chịu nén. Lực kéo Nk ở cánh dưới có phương đi qua trọng tâm của tiết diện giảm yếu do rãnh gây ra (để phân bố ứng suất kéo tương đối đều tại tiết diện giảm yếu, tránh nguy hiểm cho thanh chịu kéo. Khi đó, phần tiết diện nguyên thì có bị lêch tâm một ít nhưng có thể bỏ qua). - Sự làm việc của liên kết mộng hai răng cũng giống như liên kết mộng 1 răng , nhưng do lực nén Nn lớn hoặc góc nghiêng α của thanh kéo lớn → cần diện tích ép mặt lớn nên phải dùng liên kết mộng hai răng.

- Khác với gỗ hộp, ở mọi chỗ, các mặt tiếp xúc với nhau đều cắt vát để tạo phẳng - Các lực có thể đồng quy vào trục của các thanh vì thanh dưới được vát cả mặt trên và mặt dưới nên trọng tâm của tiết diện giảm yếu cũng gần trùng trên trục thanh. Chêm ngang: Thớ chêm vuông góc với thớ của thanh gỗ; được làm theo dạng nêm đóng từ 2 phía có thể ép rất chặt vào 2 thanh gỗ ( vạt cạnh chéo i=1/6÷1/10), có sức căng lớn so với các loại chêm khác nhưng chịu lực kém vì phải chịu ép mặt và trượt ngang thớ. Chêm nghiêng: Thớ chêm tạo với thớ của thanh gỗ một góc α tương đối nhỏ: Trong bản thân chêm không xảy ra trượt; phần phân tố nằm giữa các chêm có lực nén, chêm chỉ chịu ép mặt nghiêng thớ do đó khả năng chống trượt tốt hơn.

- Chốt là những loại thanh tròn hoặc tấm nhỏ dùng để nối dài các thanh gỗ hoặc làm tăng tiết diện của các thanh ghép, chống lại lực trượt xảy ra giữa các phân tố ghép khi chịu ngoải lỉûc tạc dủng. Việc tăng đường kính của chốt quá lớn → độ cứng khi uốn của chốt lớn thì liên kết có thể phá hoại dòn do hiện tượng trượt hoặc tách ở mặt phẳng giữa các lỗ chốt → dùng chốt cứng quá chưa chắc đã tốt. - Sau khi biết số lượng chốt trụ nch, tiến hành bố trí chốt theo điều kiện cấu tạo để đảm bảo khả năng chống tách, trượt dọc thớ và khả năng ép mặt ở các lỗ chốt, cũng như chú ý đến sự giảm yếu tiết diện do các lỗ chốt gây ra.

- Ứng dụng: Những thanh ghép chốt bản có thể ghép từ 2 hoặc 3 phân tố (thường phân tố có tiết diện hình vuông); và thường được dùng ở dầm (cấu kiện tổ hợp chịu uốn), thanh cánh trên của dàn vòm tam giác (cấu kiện chịu nén uốn). - Liên kết dán là loại liên kết tiên tiến , phù hợp tính chất công nghiệp hoá xây dựng - Liên kết dán được dùng rộng rãi để tạo thành gỗ dán như gỗ dán mỏng từ lạng (Fane) mỗi lớp dày 1mm , gỗ dán cỡ dày từ 3÷4 cm. - Khi chế biến gỗ, ta có thể loại trừ các khuyết tật, ngâm tẩm gỗ và sắp xếp hợp lý các lớp ván theo chất lượng tương ứng với yêu cầu chịu lực nên nâng cao được tính chất, cường độ của gỗ cũng như của cấu kiện liên kết dán.

CHƯƠNG V: KẾT CẤU GỖ CHỊU LỰC

- Gồm các vấn đề: Không gian nhà, độ cứng cần thiết của nhà xưởng, khả năng chịu lực của kết cấu, nhiệt độ và độ ẩm của không khí, hơi hoá học ăn mòn kim loại (thông giố, chiếu sáng) để tạo điều kiện sử dụng tốt. Kbt: hệ số biểu thị số lượng đơn vị vật liệu gỗ dùng cho kết cấu tính với một đơn vị tải trọng và trên một đơn vị diện tích hay một đơn vị chiều dài nhịp. + Ở bên trên gối tựa trung gian (cột, dầm chính), hai nhịp dầm được kê sát đầu vào nhau (h.a) hay chồng 2 đầu vát chéo lên nhau (h.b) và dùng chốt để cố định dầm.

Dầm tổ hợp là loại dầm ngắn (dưới 4 ÷ 5 m) có tiến diện do nhiều thanh gỗ ghép lại theo phương ngang bằng các loại liên kết như chốt, chêm, đinh. Các liên kết dùng trong dầm tổ hợp đều là liên kết mềm, có biến dạng nên dầm tổ hợp đựoc tính toán như cấu kiện tổ hợp mềm đã nêu ở chương trước. Sau đó chia biểu độ lực cắt trên nửa chiều dài dầm ra làm n phần có diện tích bằng nhau rồi đặt chêm vào đúng trọng tâm của mối phần đó.

- Dầm có tiết diện chữ I gồm bụng là 2 lớp ván mỏng xếp sát nhau chéo theo 2 phương, cánh là 2 tấm ván hay 2 thanh gỗ hộp đóng ốp bên ngoài các ván bụng. - Sườn đầu dầm lớn hơn (bằng tiết diện cánh) ôm lấy phía ngoài hai cánh để chịu phản lực tựa, giữa sườn và bản bụng có lót 2 tấm đệm cùng bề rộng với sườn đứng. Ở chỗ có ván đệm, ván bụng phải cắt từ bên ngoài ván cánh và sẽ được liên kết với ván cánh qua hai thanh gỗ vuông nhỏ, đóng đinh ngang vào bụng và đóng đinh xuống cánh.

- Đối với dầm chịu tải trọng lớn, cánh làm bằng thanh gỗ hộp, khi đó mỗi lớp ván bụng sẽ đóng đinh vào thanh gỗ hộp (nửa cánh) từ trong ra để được hai nửa dầm riêng rẽ. Chiều dài tính toán bằng khoảng cách giữa các dầm phụ (xà gỗ) đặt lên cánh trên và tính một ván riêng rẽ chịu lực nén Nmax/2 (vì ảnh hưởng tổ hợp của đinh không đáng kể). + Đinh đóng một lớp ván lưng vào thanh cánh sẽ tính với lực T’/2, đinh có một mặt cắt và tính theo ép mặt lên bề dày của một lớp ván bụng.