Giáo trình phần Kết cấu gỗ - ĐH Quang Trung

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

226
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình phần Kết cấu gỗ gồm các nội dung chính: Đại cương về kết cấu gỗ, vật liệu gỗ xây dựng, tình hình phát triển và sử dụng kết cấu gỗ ở Việt Nam, tính toán cấu kiện đơn giản và một số nội dung khác. Đây là tài liệu học tập và giảng dạy dành cho sinh viên và giảng viên ngành Xây dựng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình phần Kết cấu gỗ - ĐH Quang Trung

ÑAÏI HOÏC QUANG TRUNG CHÖÔNG MÔÛ ÑAÀU: ÑAÏI CÖÔNG VEÀ KEÁT CAÁU GOÃ 1. ÑAËC ÑIEÅM VAØ PHAÏM VI S ÖÛ DUÏNG GIAÙO TRÌNH PHAÀN: Các loại công trình xây dựng hay bộ phận của công trình chịu được làm bằng vật liệu gỗ hay KEÁT CAÁU GOÃ chủ yếu bằng vật liệu gỗ gọi là kết cấu gỗ. (THI) 1.1 Ưu, nhược điểm của kết cấu gô 1. Ưu điểm - Nhẹ. Tính chất cơ học tương đối cao so với khối lượng riêng. 2. Nhược điểm: - Chịu nén và uốn tốt. - Vật liệu không bền, dễ mục, mối, mọt, cháy - Vật liệu phổ biến, địa phương →hạ giá thành vận →không sử dụng được trong các kết cấu vĩnh chuyển. cửu. - Dễ chế tạo: Cưa, xẻ, khoan, bào, đóng đinh... - Vật liệu gỗ không đồng nhất, không đẳng - Chống xâm thực của môi trường hoá học tốt hơn so hướng. Cùng một loại gỗ nhưng cường độ R có với thép và bê tông. thể khác nhau tuỳ theo nơi mọc, tuỳ vị trí trên thân cây (gốc, ngọn), tuỳ theo phương tải trọng (dọc thân, tiếp tuyến, xuyên tâm) → khi tính toán lấy hệ số an toàn cao. - Có nhiều khuyết tật (mắt, khe nứt, thớ vẹo) giảm khả năng chịu lực. - Kích thước gỗ t ự nhiên hạn chế (Gỗ xẻ: 30
- Vật liệu ngậm nước, độ ẩm thay đổi theo nhiệt độ và 2. Phạm vi s ử dụng: độ ẩm của môi trường. Khi khô co giãn không đều theo - Nhà dân dụng: Sàn, vì kèo, khung nhà, dầm mái, xà các phương, dễ cong vênh, nứt nẻ làm hỏng liên kết. gồ, cầu phông, litô, cầu thang, kết cấu bao che (cửa sổ, Để hạn chế nhược điểm của gỗ tự nhiên, khi sử dụng cửa đi, cửa trời)...... cần xử lý để gỗ khỏi bị mục. Phải sấy, hong khô gỗ - Nhà sản xuất: Nhà máy, kho tàng, chuồng trại, xưởng trước khi sử dụng, không dùng gỗ tươi, gỗ quá độ ẩm chế biến... qui định; chọn giải pháp sử dụng vật liệu đúng chỗ; - Giao thông vận tải: Cầu nhỏ, cầu tạm, cầu phao, cầu tính toán gần với thực tế làm việc của kết cấu. trên đường cấp thấp... Hiện nay, các phương pháp chế biến gỗ hiện đại - Thuỷ lợi: Cầu tàu, cửa cống, đập,... đã cải thiện tính chất của vật liệu gỗ. Loại gỗ dán gồm - Thi công: Dàn giáo, ván khuôn, cầu công tác, cọc ván, nhiều lớp gỗ mỏng dán lại với nhau, đã qua xử l ý ho á tường chắn... chất là loại vật liệu quý: Nhẹ, khoẻ (chịu lực tốt) bền, Ở các nước tiên tiến: Gỗ dán được dùng rộng rãi như đẹp (không bị mục, mối, mọt, khả năng chịu lửa cao); các nhà công nghiệp lớn, cầu, bể chứa chất lỏng, sản xuất công nghiệp hoá (dễ chế tạo, vận chuyển, thi đường ống ( V
Đặc điểm sử dụng kết cấu gỗ của ta hiện nay: CHƯƠNG I - Gỗ dùng quá ít trong các công trình lớn. VẬT LIỆU GỖ XÂY DỰNG - Hình thức kết cấu nghèo nàn. I. RỪNG VÀ GỖ VIỆT NAM Nguyên nhân: - Gỗ ở nước ta tuy phong phú nhưng phức tạp, chưa 1.1 Nguồn gỗ: được coi trọng nghiên cứu. Nước ta do điều kiện nhiệt đới nên rừng phát triển mạnh - Việc bảo quản, khai thác, s ử dụng, tái tạo gỗ chưa và là nguồn cung cấp gỗ. hợp lý. (Miền Bắc: Tây Bắc, Việt Bắc, Khu Bốn; Miền Nam:Tây Hướng phát triển: nguyên, Miền Đông Nam Bộ...) - Khai thác và sử dụng gỗ hợp lý hơn. Vật liệu chính ở Gỗ của ta có đặc điểm: nông thôn và thị trấn - Phong phú, có nhiều loại gỗ quí: Đinh, lim, trai, lát hoa, - Công nghiệp hoá sản xuất, chế tạo, xử lý kết cấu gỗ mun (Việt Bắc); tứ thiết (Nghệ An); Huê mộc, Giáng thành nhiều dạng: gỗ dán (fane), ván sàn... hương (Quảng Bình); kiềng kiềng, trắc, mun, cam lại (Nam Trung Bộ) 1.2 Phân loại gỗ: 2. Theo quy định Nhà nước Khoảng 400 loại được sử dụng cho xd a.Phân nhóm theo TCVN 1072-71; 1077-71 (về phân 1. Theo tập quán: nhóm gỗ, quy cách, phẩm chất gỗ) - Gỗ quí: Màu sắc và vân đẹp, hương thơm, không bị - Theo chỉ tiêu ứng suất: 6 nhóm. mối, mọt, mục (gụ, trắc, mun, lát hoa, trai, trầm hương...) - Thiết mộc: Nặng, cứng, tính chất cơ học cao (đinh, lim, sến, táu, kiềng kiềng...). - Hồng sắc: Tốt, màu hồng, nâu, đỏ, nặng vừa (mỡ, vàng tâm, giỗi, re, sồi, xoan... - Gỗ tạp: Xấu, màu trắng, nhẹ, mềm dễ bị sâu mục (gạo, sung, đước...)
- Theo khối lượng thể tích: 6 nhóm. Cho các loại b. Phaân nhoùm theo Nghò ñònh 10-CP: ( Quy ñònh taïm gỗ chưa có s ố liệu về ứng suất thôøi veà söû duïng KCG) 8 nhoùm: - Nhoùm I: Coù maøu saéc, beà maët, muøi höông ñaëc bieät goã quy (traéc, guï, trai, mun) - Nhoùm II: Coù tính chaát cô hoïc cao ( Ñinh, lim, seán , taùu, kieàng kieàng, nghieán...) - Nhoùm III: Coù tính deûo, dai ñeå ñoùng taøu thuyeàn ( Choø chæ, teách, saùng leû...) - Nhoùm IV: Coù maøu saéc vaø beà maët ph uø hôïp goã coâng nghieäp vaø moäc daân duïng ( Môõ, vaøng taâm, re, gioãi...) - Nhoùm V: Goàm caùc loaïi goã thuoäc nhoùm hoàng saéc (Gieû , thoâng) - Nhoùm VI: Goàm caùc loaïi goã thuoäc nhoùm hoàng saéc (Soài, raøng raøng, baïch ñaøn...) - Nhoùm VII, VIII: Goã taïp vaø xaáu (Gaïo, nuùc naùc, noùng...) khoâng duøng laøm KCG. 1.3 Quy ñònh söû duïng goã: c. Phaân nhoùm theo TCXD 44-70 (Quy phaïm thieát keá 1. Quy ñònh söû duïng goã KCG) Hieän vaãn chöa c où quy phaïm thieát keá KCG aùp - Nhoùm A: Caáu kieän chòu keùo chính duïng cho TCVN 1072 - 71, TCVN 1076 - 71 m aø chæ - Nhoùm B: Caáu kieän chòu neùn vaø uoán coù qui phaïm thieát k eá KCG aùp duïng cho ND 10 -CP - Nhoùm C: Caàu phong, litoâ, vaùn saøn, caáu kieän chòu löïc (4/1960). - Nhaø laâu naêm quan troïng (nhaø xöôûng, hoäi phu tröôøng...) vaø caùc b oä phaän thöôøng xuyeân chòu möa naéng vaø taûi troïng lôùn (coät caàu, daàm caàu...) ñöôïc duøng goã nhoùm II. - Nhaø cöûa thoâng thöôøng duøng goã nhoùm V laøm keát caáu chòu löïc chính, coøn caùc keát caáu khaùc ( nhaê taïm, laùn traïi, coïc moùng, vaùn khuoân...) chæ ñöôïc duøng goã nhoùm VI, VII.
α Rem Rem = ⎛R ⎞ 1 + ⎜ em − 1 ⎟ sin 3 α 90 ⎝ Rem ⎠ α Rtr Rtr = kG / cm 2 ⎛ Rtr ⎞ 1 + ⎜ 90 − 1⎟ sin 3 α ⎝ Rtr ⎠ 1 Thoân g Th öôøng lây Rtr = 90 Rtr 2 α Rtr Rtr = kG/ cm2 1+sin3 α CHƯƠNG 2 b. Điều kiện làm việc: tính toán theo cường độ TÍNH TÓAN CẤU KIỆN CƠ BẢN N σ = ≤ Rk F th • Kết cấu gỗ thường được tính tóan theo trạng F th = F − F g y thái giới hạn trong thiết kế 1. Tính tóan cấu kiện chịu kéo đúng tâm 2. Tính tóan cấu kiện chịu nén đúng tâm: a. Khái niệm: 1./ Cấu kiện chịu nén đúng tâm phải tính tóan kiểm N N
b). Kiểm tra về cường độ: c) Kiểm tra về độ mảnh λ = l0 ≤ [ λ ] Ftt được tính: rmin + Nếu chỗ giãm yếu không ở mép cấu kiện và l0 = μ .l Fgy ≤25%Fng thì Ftt=Fng; khi Fgy>25%Fng thì Ftt=4/3Fth rmin: bán kính quán tính nhỏ nhất của tiết diện + Nếu chỗ giảm yếu ở mép cấu kiện và đối nguyên j m in xứng thì Ftt =Fth rm in = + Nếu chỗ giảm yếu ở mép cấu kiện và không Fn g đối xứng thì tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm. V í i tiÕ t d iÖ n ϕ: Ηệ số uốn dọc, dùng để xét sự giảm khá năng chịu ch ÷ nhËt lực khi bị uốn dọc, được lấy như sau: +Gỗ làm việc trong giai đoạn đàn hồi: λ>75 3100 rm in = 0 , 2 8 9 b ϕ= T rß n +Gỗ làm việc ngoài giai đoạn đàn hồi: λ≤75 λ2 rm in = 0 , 2 5 d λ 2 ϕ = 1 − 0.8( ) 100 2/. Bài toán thiết kế: a). Độ mảnh l>75 b). Độ mảnh l≤75 [λ]: Độ mảnh giới hạn cho phép của cấu kiện Nén chủ yếu [λ] = 120 Phụ [λ] = 150 N Thanh giằng liên kết [λ] = 200 TiÕt diÖn : trßn F ≥ + 0, 001l02 Rn l0 N T iÕ t d iÖ n : trß n F ≥ 15, 75 N Rn Ch ÷ nhËt F ≥ + 0, 001k .l02 Rn d = 1,1 3 5 F N C h ÷ nhËt F ≥ l0 kN Vu«ng F ≥ + 0, 001l02 16,08 Rn Rn k = b h l0 V u«ng F ≥ N Rn 18
Thí dụ 1: Thí dụ 2: Rn=1,15kN/cm2 l=l0= 4m Kiểm tra điều kiện làm việc của cột gổ 2 đầu khớp, tiết Tính khả năng chịu lực của cột gổ phụ 2 đầu khớp, tiết diện diện vuông canh a=16cm, chiều dài l= 3m, chịu lực chữ nhật axb=12x16cm, chiều dài l= 4m. Cột có lổ khoan giữa nén N=100kN. Cột có tiết diện giảm yếu đối xứng. cột 3x4cm. Biết gổ thuộc nhóm 6, độ ẩm W=18%. Biết gổ thuộc nhóm 7, độ ẩm W=18%. K iÓ m t r a ® é m ¶ n h c ñ a c é t K iÓ m t r a ® iÒ u k iÖ n æ n ® Þn h l0 N λ = = 400 0 , 2 8 9 .1 2 = 115,3 σ ≥ ≥ Rn 0 , 2 8 9 .b ϕ F th λ = 115,3 < [λ ] l0 + T Ýn h λ = = 300 0 , 2 8 9 .1 6 = 64,8 T Ýn h k h ¶ n ¨ n g c h Þu lù c c ñ a c é t 0, 289a σ = N ϕ F th ≤ R n → N ≤ ϕ . F th R n → ϕ = 1 − 0 , 8 ( 100 ) λ 2 = 1 − 0,8( 6 4 ,8 100 ) 2 = 0, 667 → ϕ = 3100 λ 2 = 3100 1 1 5 ,3 2 = 0,233 + F t h = 1 6 . (1 6 − 3 2 ) = 1 6 0 c m 2 + F th Fng = 3 x12 16 x12 = 0 , 1 8 = 1 8 % d o v Ë y F tt = F n g σ = 100 0 , 6 6 7 .1 6 0 = 0, 945kN / cm 2 < Rn N = 0 , 2 3 3 x1 2 x1 6 x1, 3 = 5 1, 4 k N C é t lµ m v iÖ c a n t ß a n K h ¶ n ¨ n g c h Þu lù c c ñ a c é t N = 5 1 k N c). Kiểm tra độ võng (độ cứng): f ⎡ f ⎤ 2/. Tính cấu kiện chịu uốn ≤⎢ ⎥ l ⎣ l ⎦ Kiểm tra về cường độ: M f f MI a). Ứng suất pháp: σ= ≤ mRu ví i tÝn h th e o c« n g th ø c sø c b Ò n = Wth l l EJ m=1 khi cạch tiết diện < 15cm ⎡ f ⎤ m=1,15 khi cạch tiết diện ≥ 15cm ⎢ l ⎥ ® é vâ n g ch o p h Ð p cÊ u kiÖ n m=1,2 khi gổ tròn ⎣ ⎦ QS x b).Ứng suất tiếp: τ= ≤ Rtr Q J xb Tiết diện chữ nhật: τ= 3 2 F Q Tiết diện tròn: τ= 4 3 Chỉ kiểm tra cấu kiện khi: l/h≤5 F
M Thí dụ: c). Thiết kế tiết diện cấu kiện Wth ≥ Thiết kế dầm sàn, bằng gổ gối hai đầu, nhịp dầm 4,5m, chiu tải Ru phân bố đều 4kN/m, tải trọng tính tóan q=4,85kN/m, biết Sau khi có kích thước tiết diện ta kiểm tra độ võng cho Ru=1,3kN/cm2 phép ⎡ f ⎤ ⎢l ⎥ ⎣ ⎦ l=4,5m q l2 4 , 8 .4 , 5 2 T Ýn h M m a x = = = 12,474 kN m qtc =4kN/m 8 8 Có thể chọn cấu kiện theo độ võng cho phép q=4,85kN/m c h ä n tiÕ t d iÖ n d Ç m c h ÷ n h Ë t ( b , h ) f Ml ⎡ f ⎤ Ru=1,3kN/cm2 th e o c « n g th ø c k in h n g h iÖ m h = ( 115 ÷ h = (1 ÷ 2 ) = ≤ ⎢ ⎥ )l 1 30 b l EJ ⎣ l ⎦ ch ä n s¬ b é h ≥ 15cm Ml ⎡f ⎤ 1 M m ax ⇒ Jx = ⎢l = ⎥ 250 W = m Ru = 632 cm 3 E ⎡ lf ⎤ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ M o m e n q u ¸ n tÝn h 5 q tc l 3 ⎡ l ⎤ 5 4 0 x 4 , 5 3 x1 0 6 x 2 5 0 bh3 J1 = ⎢ f ⎥ = 384 12000cm 4 víi TD ch ÷ nhËt J x = 384 E ⎣ ⎦ 106 12 c h ä n tiÕ t d iÖ n c h ÷ n h Ë t c h ä n h =1, 2 5 → b = 0 , 8 h πd 4 b v í i T D trß n J x = víi ⇒ W = 0, 8h 3 ;Jx = 0, 8h 4 64 6 12 Chọn cấu kiện xà gồ nhà có mái dốc α=25o chiều dài nhịp l=3,6m qtc=1,3kN/m, qtt=1,6kN/m, Ru=1,3kN/cm2 ⎡ f ⎤ 1 ⎢ l ⎥ = (x µ g å ) ⎣ ⎦ 200 p h © n t ¶ i t r o n g t h e o c ¸ c t r ô c c h Ýn h P h © n t¶ i trä n g th e o 2 p h − ¬ n g : q x = q . c o s α ; q y = q .s in α t Ýn h W x vµ W y v í i c ¸ c trô c x v µ y q tc x = 1, 3 c o s α = 1, 3 x 0 , 9 0 6 = 1,1 8 k N / m = 1, 3 s in α = 1, 3 x 0 , 4 2 3 = 0 , 5 5 k N / m a / . k iÓ m t r a c − ê n g ® é t h e o c « n g t h ø c tc M x M y q y σ = σ x + σ y = + ≤ Ru W x W y q x = 1, 8 c o s α = 1, 8 x 0 , 9 0 6 = 1, 6 3 k N / m M ⎛ M y .W x ⎞ ⎜1 + ⎟ ≤ Ru = 1, 8 s in α = 1, 8 x 0 , 4 2 3 = 0 , 7 6 k N / m x W ⎜ M x .W y ⎟ q x ⎝ ⎠ y T D ch ÷ nhËt v µ n h Þp c Ê u k iÖ n t h e o 2 t r ô c x , y lµ n h − n h a u t h × 1, 6 3 x 3 , 6 2 W x = h = k vµ M y = tg α M «m en M x = = 2,64kN m W y b M x 8 ⎛ M y .W x ⎞ 0, 7 6 x3, 6 2 M M th a y c ¸ c trÞ s è v µ o c t ⎜1 + ⎟ ≤ R x ta c ã W ≥ x (1 + k . t g α ) ⎜ M x .W y ⎟ = = 1, 2 3 k N m u x ⎝ ⎠ W R x x M y b / . k iÓ m t r a ® é v â n g t h e o c « n g t h ø c 8 f = f x 2 + f y 2 ≤ [f ]
1). Kiểm tra ứng suất trong mặt phẳng uốn 2/. Tính cấu kiện chịu nén uốn σ= N + M Rn . ≤ mRn Fth ξ .Wth Ru λ 2 .N ξ = 1− 3100.F .Rn ξ =1⇒ λ = 0 N M Rn →σ = + . ≤ mRn Fth Wth Ru 3100 ξ = 0 ⇒ N = Rn .ϕ.F v × =ϕ .λ 2 M N nÕu ≤ 100%. tinh ck chÞu nÐn ®óng t©m W F