Kết cấu gỗ Chu Thị Hoàng Anh
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------
Kết cấu gỗ Chu Thị Hoàng Anh
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: VẬT LIỆU GỖ XÂY DỰNG
§ 1. Đại cương
§ 2. Tính chất cơ lý của gỗ
§ 3. Phòng chống mục, mối mọt và phòng hà
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÁC PHÂN TỐ GỖ TIẾT DIỆN NGUYÊN
§ 1. Nguyên lý và các số liệu tính toán kết cấu gỗ
§ 2. Các số liệu tính toán
§ 3. Tính toán các phân tố gỗ tiết diện nguyên
CHƯƠNG III: LIÊN KẾT KẾT CẤU GỖ
Nguyên tắc chung tính toán liên kết
§ 1. Liên kết mộng
§ 2. Liên kết chốt
§ 3. Liên kết chêm
§ 4. Liên kết dán
Kết cấu gỗ Chu Thị Hoàng Anh
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------
Kết cấu gỗ Chu Thị Hoàng Anh
CHƯƠNG I: VẬT LIỆU GỖ XÂY DỰNG
t 1. Đại cương
Kết cấu gỗ là loại kết cấu dùng cho các công trình xây dựng hay bộ phận của công trình chịu tải
trọng và làm bằng vật liệu gỗ hay chủ yếu bằng vật liệu gỗ.
Vật liệu gỗ là vật liệu xây dựng tự nhiên phổ biến khắp nơi, nên kết cấu gỗ được sử dụng rất rộng
rãi. Để có thể sử dụng tốt và hợp lý kết cấu gỗ, cần biết ưu khuyết điểm của nó và phạm vi áp dụng
thích hợp.
1.Ưu nhược điểm của kết cấu gỗ
- Ưu điểm:
+ Gỗ là vật liệu nhẹ và khoẻ: được đánh giá qua hệ số c= ρ /R (tỉ số của trọng lượng riêng chia
cho cường độ tính toán của vật liệu).
Với gỗ: c=5,4.10-4 (1/m); với bêtông: c=2,4.10-3 (1/m). Gỗ nhẹ hơn bêtông.
Với gỗ nhóm 4: c=4,3.10-4 (1/m); với thép CT3: c=3,7.10-4 (1/m).
+ Dễ chế tạo và gia công: cưa, bào, xẻ, khoan lỗ, đóng đinh.
+ Vật liệu phổ biến, mang tính chất địa phương: không chỉ có ở các khu rừng núi và có khắp ở
các khu đồng bằng.
- Với các vật liệu gỗ chưa qua chế biến có các nhược điểm sau:
+ Gỗ là loại vật liệu không bền: dễ bị hư hỏng, mối mọt, dễ cháy. Không bền bằng kết cấu
bêtông và thép và không dùng trong các kết cấu vĩnh cửu.
+ Gỗ có tính chất không đồng nhất và không đẳng hướng: cùng một loại gỗ, tuỳ theo địa phương
tính chất có thể khác nhau. Khả năng chịu lực của gỗ theo các phương khác nhau là khác nhau.
+ Gỗ có nhiều khuyết tật, làm giảm khả năng chịu lực và khó khăn cho chế tạo như: mắt gỗ, khe
nứt, thớ vẹo, lỗ mục, thân dẹt, thót ngọn,…
+ Gỗ là vật liệu ngậm nước: lượng nước trong gỗ thay đổi theo môi trường không khí. Khi gỗ hút
hay nhả hơi nước sẽ bị dãn nở hay co ngót không đều theo các phương dẫn tới bị nứt nẻ, cong vênh.
+ Kích thước gỗ trong tự nhiên hạn chế (gỗ xẻ: 30<b<320 (cm); 1<l<8 (m))
Khắc phục các nhược điểm trên của gỗ (gỗ thiên nhiên chưa qua chế biến) bằng cách dùng các
thanh và tấm gỗ dán, do nhiều lớp mỏng dán lại với nhau. Loại này có đủ tính chất sau: nhẹ, khoẻ, chịu
lực tốt, đẹp mắt, dễ vận chuyển lắp dựng; chế tạo mang tính công nghiệp cao. Nó được xử lý bằng hoá
chất nên không bị mục, mối, mọt. Gỗ dán có tiết diện vuông vắn, khó cháy (khả năng chịu lửa hơn hẳn
so với kết cấu gỗ thông thường).
2. Phạm vi sử dụng
Kết cấu gỗ được dùng cho các loại công trình:
- Các công trình kiến trúc cổ: tạo sự trang nghiêm, trang trọng.
Kết cấu gỗ Chu Thị Hoàng Anh
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------
Kết cấu gỗ Chu Thị Hoàng Anh
- Nhà dân dụng:sàn, vì kèo, khung nhà, dầm mái, xà gồ, cầu phông, lito, cầu thang, kết cấu bao
che,.. nhà công sở, các loại nhà một tầng, hai tầng, nhà văn hoá, trụ sở ở nông thôn, thị trấn, thành phố
miền rừng núi,.. là rất thích hợp.
- Nhà sản xuất: nhà sản xuất nông nghiệp và nhà máy: kho thóc gạo, chuồng trại chăn nuôi, các
xưởng chế biến,…
- Giao thông vận tải: chủ yếu làm cầu trên các đường ôtô, đường sắt. Do tuổi thọ không cao, nên
nó chỉ thích hợp cho các loại cầu nhỏ, hay cầu tạm,cầu phao,..
- Thuỷ lợi, cảng: làm cầu tầu, bến cảng, cống nhỏ, đập nhỏ,..
- Dùng trong xây dựng làm dàn giáo, ván khuôn, cầu công tác, tường chắn,..
3.Lịch sử phát triển ( Xem giáo trình)
Các công trình lâu đời truyền thống: chùa Một Cột, chùa Keo, chùa Tây Phương
Đặc điểm: - kết cấu chịu lực khung không gian, độ cứng dọc nhà lớn, gỗ chịu nén và uốn,
không chịu kéo ( thích hợp tính năng chịu lực tốt của gỗ).
- Cột chôn không sâu , dùng sức nặng nhà chịu lực xô ngang
- Liên kết chủ yếu là mộng, chốt chắc chắn, dễ tháo lắp.
- Bảo vệ bằng sơn son thiếp vàng, ngâm nước, ngâm bùn, mái đua hắt nước mưa,..
-Kiến trúc trang trí chi tiết khéo léo kết hợp kết cấu chịu lực.
Hiện nay kết cấu gỗ dùng ít, hình thức kết cấu ngèo nàn do chưa được quan tâm nghiên cứu,
khai thác bảo quản chưa hợp lý.
4.Quy định phân loại và sử dụng gỗ
4.1. Phân loại gỗ
Theo tập quán có: gỗ quý, thiết mộc, hồng sắc, gỗ tạp.
Tất cả các loại gỗ được phân loại làm 8 nhóm theo Nghị định 10- CP, căn cứ vào đặc tính kỹ
thuật: tính chất cơ lý, màu sắc, cấu trúc, thích ứng với các phạm vi sử dụng nhất định.
Nhóm I: gồm những loại gỗ có màu sắc, mặt gỗ, hương vị đặc biệt, tức là các loại “gỗ quý” như
trắc, gụ, lát, mun.
Nhóm II: gồm các loại gỗ có tính chất cơ học cao nhất tức là các nhóm thiết mộc: đinh, lim, sến,
táu, trai, nghiến, kiền kiền,..
Nhóm III: gồm những gỗ có tính chất dẻo dai, dùng để đóng tàu thuyền như chò chỉ, tếch, săng
lẻ. (hồng sắc tốt)
Nhóm IV: gỗ có màu sắc, mặt gỗ và khả năng chế biến thích hợp cho công nghiệp gỗ lạng và đồ
mộc như re, mỡ, vàng tâm, giổi,… (hồng sắc tốt)
Nhóm V đến nhóm VIII: căn cứ vào sức chịu lực của gỗ, cụ thể là dựa vào tỉ trọng của gỗ.
Nhóm V: hồng sắc tốt như giẻ, thông,…
Kết cấu gỗ Chu Thị Hoàng Anh
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------
Kết cấu gỗ Chu Thị Hoàng Anh
Nhóm VI: gỗ hồng sắc thường như sồi, ràng ràng, bạch đàn,muồng, sấu , xoan,..
Nhóm VII, VIII: gồm các gỗ tạp xấu nhất: gạo, núc nác,...không dùng trong xây dựng.
Ngoài ra theo TCVN 1072-71; 1077-71 phân loại theo chỉ tiêu ứng suất có 6 nhóm; theo khối
lượng thể tích có 6 nhóm; theo TCXD 44-70 chia 3 nhóm (A: cấu kiện chịu kéo chính; B: chịu nén,
uốn; C: cầu phong, li tô, ván sàn, chịu lực phụ.
4.2. Gỗ dùng trong xây dựng
Được quy định như sau (áp dụng cho ND 10- CP (4/1960):
- Nhà lâu năm quan trọng như nhà máy, hội trường được dùng gỗ nhóm II làm kết cấu chịu lực,
trừ lim, táu, nghiến.
- Cột cầu, dầm cầu, cửa cống là các bộ phận thường xuyên chịu mưa gió và tải trọng lớn được
dùng mọi loại gỗ nhóm II.
- Nhà dân dụng như nhà ăn, ở, nhà kho,.. dùng gỗ nhóm V chịu lực.
- Các bộ phận không chịu lực: khung cửa, litô, nhà tạm, ván khuôn,.. dùng gỗ từ nhóm VI trở
xuống.
4.3. Quy định về kích thước gỗ
Gỗ dùng trong xây dựng có đường kính 15cm trở lên, chiều dài từ 1m đến 4,5m.
Một số bộ phận kết cấu lớn và quan trọng như dầm nhà, vì kèo, cột nhà, dầm cầu, có thể dùng gỗ
từ 4,5m trở lên.
Kích thước gỗ xẻ: phải lấy theo quy cách thống nhất.
Gỗ ván có chiều dày từ 1 đến 4cm, gỗ hộp có tiết diện nhỏ nhất là 3x1cm, lớn nhất là 20x20cm.
5. Cấu trúc và thành phần hoá học của gỗ
Gỗ Việt Nam hầu hết thuộc loại cây lá rộng, chỉ có khoảng 10 loại gỗ cây lá kim: thông, ngọc
am, kim giao, sam,.. Gỗ cây lá rộng có cấu trúc phức tạp hơn.
Cắt ngang thân cây, bằng mắt thường ta thấy những lớp sau (từ vỏ vào trong):
- Vỏ cây: gồm hai lớp vỏ ngoài và vỏ trong, để bảo vệ cho cây.
- Lớp gỗ giác(gỗ sống): màu nhạt và ẩm, là gỗ còn sống, chứa các chất dinh dưỡng, dễ bị mục
mọt.
- Lớp gỗ lõi (gỗ chết): màu thẫm và cứng hơn gỗ giác, là gỗ đã chết, chứa ít nước, khó mục mọt
hơn. Nhiều loại gỗ mà giác và lõi không phân biệt.
- Tuỷ (ruột) ở trung tâm, là bộ phận mềm yếu nhất,
dễ mục nát, xốp.
- Tia lõi: những tia nhỏ hướng vào tâm, để hút nước
và gỗ thường bị nứt theo các tia này.
Nhiều loại gỗ, ta còn thấy các vòng tròn đồng tâm
bao quanh tuỷ gọi là vòng tuổi.
H×nh 1.1 - MÆt c¾t ngang c©y gç
Kết cấu gỗ Chu Thị Hoàng Anh
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------
Kết cấu gỗ Chu Thị Hoàng Anh
Vẽ các mặt cắt của thân cây:
1. Mặt cắt ngang thân
2. Mặt cắt xuyên tâm
3. Mặt cắt tiếp tuyến.
Căn cứ theo các loại mặt cắt phân biệt 3 phương tải trọng: phương dọc trục, phương xuyên tâm,
phương tiếp tuyến.
Dùng kính hiển vi quan sát ta thấy:
- Với cây gỗ lá rộng:
tế bào thớ gỗ hình thoi xếp nối nhau theo chiều dài thân cây, chiếm tới 76% thể tích gỗ và là bộ
phận chính chịu lực của gỗ;
mạch gỗ là những tế bào lớn hình ống xếp chồng lên nhau để dẫn nhựa;
tia lõi là những tế bào nằm ngang để dẫn nhựa theo phương ngang,
nhu tế bào nằm quanh mạch gỗ để giữ chất dinh dưỡng.
- Với cây gỗ lá kim: không có mạch gỗ, chỉ có quản bào làm nhiệm vụ của tế bào thớ gỗ, mạch
gỗ và tia lõi.
Về thành phần hoá học
Gỗ gồm các chất hữu cơ, thành phần nguyên tố: C, H, O và một ít N.
Ngoài ra còn có các khoáng chất, chủ yếu là muối Ca, Na, K tạo thành tro khi đốt.
1 1
1-1
H×nh 1.2 - C¸c mÆt c¾t th©n gç