Giáo trình kết cấu công trình (nghề xây dựng cầu đường – trình độ cao đẳng)

Nhằm đáp ứng yêu cầu giảng dạy và học tập trong giai đoạn mới của nhà trường, tập thể giáo viên khoa Công trình đã biên soạn giáo trình môn học Kết cấu công tình bệ Cao đẳng, giáo trình

TRUONG CAO DAN

GIAO TRINH MON HOC

KET CAU CONG TRINH

TRINH ĐỘ CAO DANG

NGHE: XAY DUNG CAU DUONG

'Ban hành theo Quyết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 21/12/2017

của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng GTVT Trung wong |

Hà nội, 2017

BQ GIAO THONG VAN TAI

‘TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I

GIAO TRINH

Môn học: Kết cấu công trình

NGHÈ: XÂY DỰNG CÀU ĐƯỜNG

‘TRINH DQ: CAO DANG

LỜI MỠ ĐẦU Kết cầu công trình là môn học bắt buộc trong chương trình dạy đào tạo dài hạn, nhằm trang bị cho người học nghề một số kiến thức, kỹ năng cơ bản trong

“công tác tính toán kết cầu công trình

Hiện nay các cơ sở dạy đào tạo đều đang sử dụng tài liệu giảng dạy theo nội dung tự biên soạn, chưa được có giáo tình giáng dạy chuẩn ban hành thẳng nhả

Vì vậy các giáo viên và sinh viên đang thiểu tài liệu để giảng dạy và tham khảo Nhằm đáp ứng yêu cầu giảng dạy và học tập trong giai đoạn mới của nhà trường, tập thể giáo viên khoa Công trình đã biên soạn giáo trình môn học Kết cấu công tình bệ Cao đẳng, giáo trình này gỗm những nội dụng chính như sau:

“Chương ]: Những vẫn để chung

Chương 2;Kết cầu gỗ

“Chương 3: Kết cấu thép

'Chương 4: Kết cấu bê tông cốt thép

'Trong quá trình biên soạn chúng tôi đã tham khảo các nguồn tài liệu sẵn

có trong nước và với kinh nghiệm giảng dạy thực tế, Mặc dù đã có nhiều nỗ lực, tuy nhiên không tránh khỏi thiểu sót

'Chúng tôi rất trân trọng và cám ơn những ý kiến đóng của đồng nghiệp và

cáo nhà chuyên môn để giáo trình Két clu công trình đạt được sự hoàn thiện trong những lẫn biên soạn sau này,

hương 1: Những vẫn đỗ chung

1 Kết cấu xây dựng

Môn học Kết cấu xây dựng nghiên cứu về các giải pháp kết cấu ứng,

dụng cụ thể trong các công trình dân dụng và công nghiệp Các kết cầu đợc sử

dụng phải đám bảo về độ bền, độ cứng và tỉnh ổn định trong suốt quá trình thi

công và sử dụng Ngoài ra, khi kĩ thuật viên đa ra giải pháp kết cấu hợp lí, nó

cũng cân đợc đảm bảo vẻ điều kiện kinh tế, tận dụng đợc nguồn vật liệu tại

địa phơng, phù hợp với công nghệ chế tạo, biện pháp thỉ công hiện hành ứng sử của các kết cấu trức các tác động (tải trong, nhiệt độ, thời

gian ) trong thực tế rất phức tạp Nhng khi nghiên cứu ta thờng tách những

bộ phận phức tạp thành những bộ phận đơn giản để phân tích, những bộ phận đơn giản này đã biết đợc cách ũng sử của chúng tức cáo táo động, ta gọi chúng là các cấu kiện Các cẫu kiện liên kết với nhau tạo thành Kết cầu

chất cụ thể (chịu kéo, uốn, xoắn), và những đại lợng(đặc tmg cho đặc tính của

chúng) cẳn xác định có thể tinh toán đợc (nh ứng suất s, t, biển dạng) khi biết

tác động (ti trọng, nhiệt độ

“Kết cấu là những bộ phôn chịu lực phúc tạp, nó đợc tạo thành từ các

Ta thấy mỗi cầu kiện có một tính

cấu kiện ma sự làm việc của nó (inh chất) có thể xác định đợc thông qua sự

làm việc (tính chất) của cầu kiện

'ViLdụ: Kết cấu đàn mái, kết cầu khung bê tông cốt tiép Với kết cầu dần mái ta biết nó chịu các tải trọng trên mái (kể cả tải trọng bản thân) và truyền tải trọng tới các cột (hoặc tờng ) Nhng dần này cầu tạo từ các thanh, mỗi thanh này có thể là cầu kiện chịu nén, cấu kiện chịu kéo (xem hình 1.2)

HI Vi dy vé e6e cfu kign

a) Cấu kiện chịu nén đúng

II Tải trọng và nội lực

Các loại tải trọng tác dụng lên kết cẫu sinh ra trong quá trình sử dụng, chế tạo vận chuyển kết cấu, nó đợc phân loại tuỷ theo tỉnh chất tác dụng, qui

định về các loại tại trọng tham khảo trong TCVN 2737-1995

1 Phân loại tải trọng theo phạm vĩ tác dụng

Cách chia tải trọng theo phạm vỉ tá

học Cơ học xây dựng, theo đó ta có hai loại

~_ Tải trong phân Bố: tải trọng phân bỏ trên đơn vị chiều đài

hoặc diện tích, cong độ ải trọng biến thiên hoặc lš hằng số

Cụ thể ta có:

LU Ti trọng phân bố tiên chiêu dài điều hình 1.30 hoặc không đâu hình 1.äc) (daN/em, daN/m, KN/m )

0 Tai trọng phân bổ trên diện tích (đaN/nÈ ) hình 1.34

ic dung đã đợc giới thiệu rong môn

~_ Tải trọng tập trang: diện truyền tải nhỏ (coi nh điểm)

2 Phân loại tải trọng theo giá trị tiêu chuẩn và tính toán

“Các giá trị ải trong tiêu chuẩn là đặc tng co bản của tả trọng Nó đợc

xác định dựa theo các số liệu thống kê (nh khối lợng ngời, dụng cụ, vật liệu

trên sản nhà, tải trọng giỏ), dựa theo các kích thóc hình học và loại vật liệu của bản thân kết cầu cũng nh của các bộ phận khác tác dụng vào kết cầu Tạ

kĩ hiệu Gì trọng tiêu chuẩn là e,

“Trong thực tế chế tạo, vận chuyển và sử dụng kết cấu, tải trọng phát

sinh có thể sai khác với giá trị tải trọng tiêu chuẩn pte tính toán đợc (có thể

tăng lên hoặc giảm đi Sự sai khác này cỏ thể gây bất lợi cho kết cấu, nên

trong tính toán thờng sử dụng giá trị tính toán của tải trọng gọi là đi trọng

5

tính toán ki hiệu là pt, pt đợc tính bằng tích số giữa tải trọng tiêu chuẩn pte

và một hệ số gọi là hệ số vợt tái (hoặc hệ số tin cậy) kí hiệu n

pt=pten

“Thông thờng l, nghĩa là tải trọng tính toán thờng có giá trị lớn hơn tải trọng tiêu chuẩn Tuy nhiên, khi kiểm tra ôn định chống lậ, tải trọng do kết cấu chống lật nu giảm xuống th làm cho kết cầu bắt lợi hơn thì lấy hệ số vợt tải n=0,9

Hệ số vợi tải đợc tra ở phụ lục 1, phụ lục 2

Cách tính pte sẽ đợc trình bay cụ thể trong ede chong sau

Phân loại tải trọng theo thời gian tác dụng

Tải trọng đợc chia thành tải trọng thờng xuyên và ải trọng tạm thời tuỳ thuộc vào thời gian tác dụng của chúng

3.1, Tai trong thờng xuyên (tiêu chuẩn hoặc tính toán)

‘Tai trọng thông xuyên là các HĨ trọng tác đụng không biển đổi

trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình

Tai trong thòng xuyên gẫm cả: khối lợng nhà, công trình (gỗn khối

Lợng các kết cấu chịu lực và bao che)

3.2 Tai trọng tạm thời

Tải rợng tạm thời là các tải trọng có thế không có trong một chú đoạn nào đồ của quá trình xây đựng và sử đụng: Gễm ba loại, tải trọng tạm thời ngắn hạn, tải trọng tạm thời dai han va tai tong đặc biệt

Tai trong tam thời dài họn gỗm cỏ: khối lọng thiết bì cỗ định, áp lực

chất lông, chất rời trong bể chia vi dong dng, tai trong tác dụng lên sản do

Vật liệu chữa và tiết bị trưng các phông, kho, tái trọng đỡ cầu trục,

Tải trọng tạm thời ngẫn họn gầm có: khỗi lợng ngời, vật liệu sửa chữa, phụ kiện và đồ gi lip trong phạm vi phục vụ sửa chữa, ải trọng sinh ra khi

chỗ tạo, vận chuyển và lắp dụng, tái trong fn sin nha ở, nhà công cộng lẫy ở

phụ lục 34, tải trọng gió

Tải trọng tạm thời đặc biệt gửm có: tải trọng động đất, tải trong do nd,

4 Nội lực

Thi đã có sơ 48 tính toán kết cấu và cáo túi trọng He dạng vào kết cầu thì nội lực đợc xác định theo các phơng pháp đã nghiên cứu trong Cơ học xây dựng, đó chính là các sơ đề đàn hồi, Ngoài ra trong các kết cầu bê tông cắt thép cụ thể có sơ đồ tính siêu nh, th vật liệu làm việc ngoài giới hạn đản hồi

nên cân kế đến biển dạng dẻo khi xác định nội lực Tuy nhiên hầu hết các kết

cấu ta vẫn có thể sử dụng sơ đỗ đàn hỗi để tính toán

“Theo TCVN 2737-1995, ta cần phải xác định các tổ hợp rải trong gdm

có tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt Tuy nhiên thực tế thong tim các tiết diện

có nỗi lực nguy hiểm bằng cách #6 hop nội ực Theo cách này ta tính nội lực cho từng loại tải trọng (tinh tai, hoạt tải ) sau đó tổ hợp lại để tìm nội lực nguy hiểm

TH Còng độ của vật liệu

Cởng độ của vật liệu là đặc tmg cơ học quan trọng, ảnh hổng tới khá

năng làm việc của kết cấu Cờng độ là khả năng của vật liệu chống lại sự phá

hoại dới tác dụng của ngoại lực (tải trọng, nhiệt độ, môi trờng ) Cởng đội

vật

liệu gồm nhiều loại khác nhau tơng ứng với hình thức chịu lực: kéo, nén, tốn

'Cờng độ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tổ: thành phần cấu trúc

vặt liệu, phơng pháp thí nghiệm, môi trờng, hình dáng kích thớc mẫu thữ Do

đồ để so sánh khả năng chịu lực của vật liệu ta phải tiến hành thí nghiệm

trong điều kiện tiêu chuẩn (kích thớc, cách chế tạo mẫu, phơng pháp và thời

gian thí nghiệm), đợc qui định trong các qui phạm Thông thờng cờng độ đợc xác định theo phơng pháp phá hoại Những loại cờng độ quan trọng là cởng

độ chịu nén, cồng độ chịu kéo, càng độ chịu uốn Phơng pháp xác định các cởng độ vật liệu đợc trình bày

tông ) ở các ch-ơng sau

1V Phong pháp tính toán

Cổ bai phong phép tinh ton kde clu cfg tra: tink theo ứng su cho phép va tinh theo trang thai giới hạn

1 Tính toán theo ứng suất cho phép

'Đây là phơng pháp tính cổ điển đã lạc hậu, tuy nó vẫn đợc một số

nóc sử dụng, cũng nh một số loại công trình, kết cấu sử dụng

"Theo phơng pháp này khi tính toán thờng so sánh ứng suất lớn nhất do

tải trọng sinh ra trong kết cầu với ứng suất cho phép:

thiểu căn cứ khoa học nên tính toán ra thờng quá lớn so với thực tế, Phong

pháp này đang dần đợc thay thế bằng phơng pháp tinh toán theo trạng thai

giới hạn

2 Tính toán theo trạng thái giới hạn

‘Trang thai giới han là trạng thái kể từ đó kết cầu không thể sử dụng đợc nữa Kết cấu xây dựng sử dụng hai nhỏm trạng thái giới hạn

2.1 Trang thai giới hạn thứ nhắt (TTGHI)

Đầy là trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực của kết cầu Cụ thể là đảm bảo cho kết cấu: không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác

đẳng, thông BÍ mắt ân đi vêkình đồng và kí, không bÌphổ hoại vĩ môi Điều kiện tính toán là

toán và đọc chọn trong cúc tổ hp nội lực ứng với trồng lựp guy

*iểm đổi với sự làm việc của kết cấu

"Tủ: khá năng chịu lực (ing với tác dụng của T) của tiết diện đang xét

của Kết cấu khi tiết điện chịu lực đạt đến trạng thái giới hạn Tạ đợc

“xúc định theo đặc trng hình học của tất diện và đặc trng tính oán của vật liệu

éu kiện (1.1) đợc cụ thể hoá trong phần tỉnh toán các cu kiện cơ bản

của kết cầu thép, kết cấu gỗ và kết cầu bê tông cốt thép,

Điều kiện (1-1) đợc phép dùng với trờng hợp khi T và Ttd ứng với:

~_ Tà ứng suất do tải trọng tính toản gây ra, Tụ là cởng đồ

toán của vật liệu

~_ T là tập hợp các tải trọng và

năng chịu lực tông thể của kết cấu

2.2, Trạng thái giới hạn thứ hai(TTGHII)

Đây là trạng thai giới hạn vẻ điều kiện biển dạng Khi kết cấu ở trạng

c đẳng lên kết cầu, Tự là khả

thái này nó không đảm bảo điều kiện sứ dụng bình thờng do biến dạng hay vết

nứt vợt quá giới hạn cho phép

“Kiểm tra vẻ biển dạng theo điều kiện:

Trong đó:

T:.- Biến dạng của kết cấu (độ võng, góc xoay, góc trợi) do tải trong tiêu chuẩn gây ra

fy Trị số giới hạn của biển dạng Trị sổ giới hạn độ vồng của

một số kết cầu cho ở phụ lục cuỗi sách

Chuyển vị giới hạn cho phép đợc lấy theo qui định, theo yêu cầu sử dụng của kết cầu

Chi: Tỉnh toán theo trạng thái giới hạn cỏ xét đến khỏ năng chịu lực

của toàn kết cấu, khắc với tính toán theo ứng suất cho phép khi ứng suất tại

cắc điểm của kết cấu đạ tối giới hạn chảy nó vẫn có thể chịu đợc tải trọng 9

hoặc tiếp nhận thêm tải trọng) Do vậy, cách tính này ấn đụng đợc khá năng:

làm việc của vật liệu, mang lại hiệu quả kinh tế cao Tuy nhiên, cách tính này

cũng cho phép xuất hiện chuyển vị và biển dạng (kể cả vễt nứt) lớn Nên nỗ

cũng bị hạn chế sử dụng trong nhiều trờng hợp nh kết cấu chịu tải trọng động,

10

các kết cầu không cho phép nút (sàn khu vệ sinh luôn tiếp xúc nóc), kết cầu tĩnh định (vì khi ứng suất tới giới hạn chảy ~ xuất hiện khớp đẻo làm cho kết

Tỉnh toán tãi trọng và tác động: giả thiết gần đũng các tiết diện ngang

rồi tính toán dựa theo TCVN 2737-95

Tĩnh toán sơ bộ kích thóc tiết diện các cấu kiện: dựa theo sơ đồ kết cấu và ải trọng tác dụng, tính gần đúng nội lực ớ một số tiết diện, từ đó chọn

các kích thớc sơ bộ Bớc này có thể xuất phát từ kinh nghiệm thiết kế để đa ra

các kích thớc sơ!

Tính toán nội lực (tỗ hợp nội lực)

Tính toán kiém tra theo tiết diện đã chọn

Hinh thành bản vẽ

Hồ sơ thiết kế: gảm có bản thuyết mink tink toán, các bản về và đực

toán thiết kẻ Trong bản thuyết minh phải trình bày các phơng dn đã đợc nêu

ra so sánh và lựa chọn Phải có các s liệu xuất phát để thiết kế, phái trình

bày một cách khoa học, dễ hiễu các nội dụng tính toán đã làm Đơn vị thi

công căn cứu vào bản vẽ và dự toán thiết kế để lập phơng án và tiến hành thí

công

"

“Chương 2:Kết cầu gỗ

1 Khải niệm chung

Gỗ là loại vật liệu xây dựng tự nhiên, phổ biễn, có ở mọi vàng miễn

nên kết câu gỗ đợc dùng rất rộng từ lâu đời Hiện nay, với sự phát triển của

vật liệu xây dựng, cùng với sự khan hiểm gỗ, ở các thành phổ lớn gỗ ít đợc sử

dụng làm các kết cầu chịu lực cho công trình nữa mà hẳu hết đợc sử dụng cho

các công trình đặc biệt Tuy nhiền ở vùng sâu, vùng xa sử dụng gỗ trong các

kết cấu nhà cửa vẫn phổ biển Để sử dụng tốt và hợp lí kết cầu gổ, cần biết những u và nhọc điểm cũng nh phạm vỉ áp dụng của nó

1 Cấu trúc của gỗ

“Thé ty nhiên của gỗ ảnh hởng rất lớn tới cách mà gỗ đợc sử dụng nh

thế nào Phần chính của gỗ đợc cấu tạo từ các tế bào bố trí dọc theo thân gỗ

Khi cây gỗ đợc khai thắc tính chất và ổ chức của ác tế bảo này ảnh hờng tới công độ, độ co ngót của gỗ

~ Vô cây: gằm lớp vô ngoài và vô rong, để bảo vệ

~ Lớp gỗ giác: mầu nhạt m, chứa các chất dịnh đỡng, dễ bị mục Lớp gỗ Ì

~ Tủy gỗ: bộ phận mềm yếu nhất cúa gỗ, dễ mục nát, có loại xốp

là gỗ đã chết, chứ

nóc, khỏ bi mye, mot,

Hình 2.1: Mặt cắt ngang thân cây, A) v6 ngodi, B) V6 trong, C) Lớp phát xinh gỗ, D) Lúp gỗ giác

E) Lop gỗ lõi, F) Tuỷ gỗ: G) Thớ gỗ

2 Ưu nhược điểm của kết cấu gỗ

2.1 Ưu điểm

Gỗ là vật liệu nhẹ và khoẻ so với trọng lợng tiếng của nó Khi đánh giá

chất lợng của vật liệu về mặt cơ học, ngời ta dùng hệ số phẩm chất c

‘2: Trong lợng thể tích của vật liệu (KN/m)) R: Cờng độ của vật liệu (KN/m)),

Sau đây là hệ số phẩm chất của một số vật liệu xây dựng thờng dùng: Thép 17102 ce1410° Gỗ =25.10" Bê tông

-Gỗ có phẩm chất cơ học gẫn bằng thép và gắp nhiều lần bê tông -Kết cấu gỗ gia công dễ dàng, đơn giản, thiết bị không phức tạp

-Kết cấu gỗ có khả nãng gia công sẵn rồi lắp rắp tại hiện trờng

-Kết cấu gỗ là loại vật liệu phổ biển và có tính địa phơng

-Gỗ là loại vật liệu có tính thẩm mỹ cao, cách nhiệt tốt

3.2 Nhợc điểm

-Gỗ là loại vật liệu không đồng nhất, không ding hing

-Gỗ dễ bị cong, vênh, nứt nẻ khi lợng nóc trong gỗ thay đổi

-Gỗ là vật liệu đễ chây

-Gỗ dễ bị mối, mọt, mục lâm h hại trong quả trình sử dụng,

-Gỗ chịu ảnh hớng nhiễu của khuyết tật nh mắt gố, thở chéo

-Giá thành cao do hiện tại gỗ trở nên quí, hiểm

3 Phan logi gb

Theo nghị định 10CP, gỗ Việt Nam đợc chia thành 8 nhóm:

=Nhóm 1: Gồm những gỗ có hơng, sắc đặc biệt (gỗ quí) nh: lát, mun

“Nhóm 2: Gồm những gỗ cỏ cờng độ cao nh đính, lim, sén, tắu

-Nhóm 3: Gồm những gỗ có tính dẻo, dai (chỏ chỉ, tếch, săng lẻ )

-Nhóm 4: Có tên là nhóm x

ôm 5: Hồng sắc loại tốtginh chất cơ học cao hơn nhóm 4(giề, thông)

=Nhóm 6: Là nhóm hồng sắc loại thờng (sôi, bạch đàn, muỗng ) Nhóm 7: La nhóm gỗ tạp (gỗ đa)

“Nhóm 8: Là nhóm gỗ tạp loại xấu (gỗ gạo, sung, núc nác

Việc phân loại gỗ nhằm để quản lí và sử dụng hợp lí loại vật liệu tự nhiên quí này Các gỗ nhóm I2 và 3 dùng để xuất khẩu hoặc dùng trong công

ắc loi tốt (gỗ re, mơ, giỗi )

trình đặc biệt

Gỗ làm công trình xây dựng đợc qui định nh sau:

-Nhà lâu năm quan trong nh nhà máy, hội trờng đợc dùng gỗ nhóm II làm kết cấu chịu lực, trừ lim, táu không đợc ding Cér edu, dim edu, cửa cống dùng mọi gỗ nhóm II

-Nhã thông thờng nh nhà ăn, nhà ở dùng gỗ nhóm V làm kết cầu chịu lực Còn tắt cả các kết cấu không chịu lực chính nh khung cửa, liô, các

kết cầu tạm thời, vấn khuôn, đà giáo dùng gỗ nhóm VI trở xuống

Hình I.2: Kết cầu mái bằng gỗ

Hình 1.3: Cầu gỗ

4, Phạm vị sử dụng

Kết cấu gỗ đợc sử dụng rộng rãi với các loại công trình:

“Nhà dân dụng: Nhà một tằng, hai tầng, nhà công cộng

“Nhà sản xuất: Kho thôc gọo, chuỒng tri chăn nu

Giao thông vận tải: chủ yêu là làm cầu trên các đờng ô tô, đờng sắt

Thủy lợi, cảng: làm cầu tàu, bên cảng, cửa van, công nhỏ, đập nhỏ

Thỉ công công trình: gỗ đợc dùng làm đà giáo, ván khuôn

“Ta thấy gỗ có thể dùng trong nhiều ngành xây dựng cơ bán (hình 1.2 và

hình 1.3), nhng với đặc điểm khí hậu và tình hình gỗ hiện nay của Việt Nam, a6 chi nên dùng ở các công trình vừa và nhỏ, không mang tính vĩnh cửu

IL Tinh chất vật lí và cơ học của gỗ

1 Tính chất vật lí của gỗ

Tinh chất vật lí của gỗ đã đợc đề cập chỉ tiết trong giáo trình Vật liệu

xây dựng, sau đây chỉ trình bày những tính chất có liên quan và anh hong lon

tới quá trình sử dụng gỗ trong kết cầu xây dựng

G2: Trọng lợng gỗ sau khi sấy cho nớc bốc hơi ht

Gỗ mới hạ có độ âm lớn (30-50%) Để tự nhiên trong không khi, sau

quá trình lâu dài độ âm của gỗ dẫn dẫn thăng bằng, t biển động Gỗ Việt Nam

có độ âm thăng bằng trong khoảng 17-20% Độ ẩm ảnh hỏng lớn tới cờng độ

và sự co ngót của gỗ, Do đó, trúc khi sử dụng gỗ cần thiết phải hong, sấy khô

để đạLtới độ âm thăng bằng

1.1 Khối lợng thể tích

Khối lợng th tích cũng là một đặc tr về độ bŠn của gỗ: gỗ cảng nặng thì căng khoẻ Nóc ta cô nhiều loại gỗ rất nặng (có thé chim trong nóc) ví dụ

gỗ nghiền khối lợng thể tích là ,lƯm”; sến 1,0% tím” Ngoài ra có các loi gỗ khá nh nh sung, muỗng trắng, dối 0,45m),

2, Tinh chất cơ học

2.1 Tinh chju héo

Hình 1.4 trình bày mẫu thí nghiệm gỗ khi chịu kéo Giới hạn chịu kéo

của gỗ đọc thé rit cao ở độ âm W=15% (gỗ khô) giới hạn cờng độ chịu kéo

của gỗ thông là 10kN/em?, m6 đun đàn hồi E là I.100-1.400KN/em”

16

hình 2.5a Khi chịu kéo không tìm thấy giới hạn chảy nên ngời ta nói gỗ dỏn

hi kéo Thi nghiệm cho biết một thanh gỗ có mắt, nếu đờng kinh mắt Ê 1/ 4

cạnh tiết diện thì khả năng chịu kéo của gỗ chỉ côn 25427% so với thanh gỗ cùng loại, cùng kích thée nhng không có tật

Giới hạn còng độ chịu kéo ngang thé cia gỗ rắt thấp, chỉ bằng 20425%,

giới hạn cồng độ chịu kéo dọc thớ Giới hạn cờng độ chịu kéo đọc thở của gỗ tuy cao song nó chịu ảnh hing nhiều của mắt tật in khí tính toán ngời ta chỉ lấy từ 1/10 á 1/8 giới hạn xác định đợc bằng thí nghiệm Vì vậy trong thực tế không dùng gỗ làm những cấu kiện chịu kéo độc lập Nếu buộc phải dùng,

phải chọn gỗ có chất lợng tốt,

2.2 Tinh ehju nén

Lấy mẫu gỗ khô (hình 1.6) độ ẩm từ 10á12%, không mắt tật, có kích thớc tiết

diện 20°20°30 (cm’) dem ép Tăng dẫn lực đến khi mẫu bị phá hoại, lúc này

phía giữa mẫu thử có gợn nhãn do các thớ gỗ bi chin Iai, gỗ không còn khả năng chịu ép nữa

Mỗi khi tăng ứng suất nến biển dạng của mẫu thử tăng lên, biểu đồ chịu

nên nh hình 2.5b Khả năng chịu nên ngang thé của gỗ rất thấp, Thi nghiệm

cho biết, giới hạn nén ngang thớ chỉ bằng 1/2 giới hạn cờng độ chịu nén dọc

thớ ở độ âm 15%, giới hạn cởng độ chịu nén của gỗ thông Nga là 3,9 kN/em?,

gỗ giề Việt Nam (nhóm 5) là 5,7 kN em Khi chịu nén gỗ Ít chịu ảnh hổng

của khuyết tật Kết quả thí nghiệm cho biết, nếu đồng lính mắt gỗ

”

sk sn Hea

bing 13 canh tiét din thi 1,0

công độ của nó khi nén còn — 09

từ 60470% giới han emg độ

chịu nến dọc thớ của gỗ khi

thínghiệm nhỏ hơn nhiễu so

với giơi hạn cing độ khí

Xéo, nhng giới hạn này lại ôn

liệu gỗ ngờ ta thấy xuất

hiện biến dạng đêo và ngời Cơm nhăn

1a nổi gỗ làm việc nh vật ` l4

liệu đềo khi chịu nén Đây J=— 20 20 hi ki

là nguyên nhân làm cho c- tên

ng độ chịu nén ổn định hơn cờng độ chịu kéo

-Công độ chịu nên đọc th kí hiệu là Rn

-Cởng độ chịu nén ngang thé ki higu la Rn"

2.3 Tinh chịu uốn

Lấy một mẫu gỗ không mắt tật, tiết diện 2”2(cm)), dài 30em đặt lên hai

gi tựa của máy thí nghiệm Các gồi tựa cách mút ngoài thanh là 3em (hình 1.7) Tác dụng bai lực tập trung cách đều gối tựa một đoạn 8 em rồi tăng din lực P, ta thấy:

18

~Khi tăng thêm tái trọng P, trục trung hoà lùi dần xuống miễn chịu kéo

của tiết diện Tại các thở biên, ứng suất kéo lơn hơn ứng suất nên

-Tiển tục tăng lực P thì trục trung hoà của tiễt diện càng lài sâu xuống

vùng kéo của tiết diện Tại các thớ biên, ứng suất kéo lơn hơn nhiều so

Trên hình 2.8b tình bày sự phân Bỗ lại ứng suất trên

tiể diện ngang khi gỗ chịu wan

sos x hàn; h>»>h;

fascias | nih smax>3s min +—t

Hình 2.8: Biểu đồ chịu uốn của gỗ

24 Tinh chịu áp mặt (chậu nén cục bộ)

Cé ba trạng thái chịu ép mặt (chịu nẻn cục bộ):

-áp mặt dọc thớ: Lực Ép mặt song song với thở gỗ

-đp mặt ngang thó: Lực ép mặt tạo với thớ gỗ một góc 90°

19

áp mặt xiên thỏ: Lực Ép mặt tạo vớ thứ gỗ một góc a

Khi chịu ép mặt dọc thớ cờng đọ của gỗ cao tong dong cờng độ nén

cọc thớ Trong tính toán lấy chúng bằng nhau

Khi chỉu ép mặt ngang thớ (a=90') còng độ gỗ có giá trị nhỏ nhất trong

"Trên Hình 2.9 trình bảy mẫu thí nghiệm chịu ép mặt ngang thd

“Ta gọi chiều dãi phân tổ chịu ép mặt là 1 và chiều đài ép mặt là lem tr

có: -Nếu I'1„„ < 3 thì tỉ số nảy cảng lớn khả năng chịu ép mặt cảng tăng -Nếu l lạ, 3 3thì khả năng chịu ép mặt không thay

2.5 Tink chịu cắt (chịu trợi)'

“Trên hình 2.11 trình bày các mẫu thí nghiệm khi chịu cắt (hay còn gọi

là chịu trợu của gỗ Có 3 trờng hợp cắt: Cắt đứt thớ (hình 2 1a), cắt dọc thớ (2.11b) va edt ngang thớ (2.116)

THL.Các yếu tổ ảnh hỏng tới tính chất cơ học của gỗ

1.Độ ấm

‘DG dim ting từ không đến điểm bão hoả (khoảng 30%) thì cởng độ và

môđun đàn hồi của gỗ giám di, Dé tinh cing độ gỗ ở độ ẩm W, khi biết công

độ ứng với độ âm tiêu chuẫn ở w~18% dùng công thức:

R18: Cờng độ gỗ ở độ fim tiêu chuẩn 18%, a: Hệ số xét tới ảnh hởng của độ âm, với gỗ thông Liên Xô

+ &=0/M440,05 khi nén doe thé

),04 khi uốn

+ a= 0,03 khi cit doc thé

W: Dé 4m cha g6 ma 6 dé ta tinh cong độ

2 Nhiệt độ

“Nhiệt độ tăng thì cờng độ của gỗ giảm đi Thí nghiệm cho biết nếu tăng

nhiệt đồ từ 20á25"C đến nhiệt độ 50'C (ức là phạm vi thay đổi trong thực tế sit dung) thi cng độ của gỗ giảm nh sau: Cờng độ kéo giảm 15-20%, cờng

độ nén giảm 20-40%, cờng độ trợ giảm 15-20%,

"Tính cờng độ của gỗ ở nhiệt độ T:

“Trong đó:

RT: Công độ của gỗ ở nhiệt độ T

R20: Cémg 49 của gỗ ở nhiệt độ tiêu chuẩn (T=20'C) —_

T.20: Nhiệt độ tại đó cần xét cờng độ và nhiệt độ tiêu chuẫn

b; Hệ số xét đến ảnh hing của nhiệt độ, phụ thuộc loại gỗ và trạng thái chịu lực

Vĩ dụ nh với gỗ thông Nga:

+Khinén doc thé: b=0,35— +Khi uén: b=0,45 + Khi kếo đọc thố: b=04 ——_ +Khitrợtdọe thớ: b=004

"Nhiệt độ tăng néa médun dan hỏi E của gỗ giám đi (ói hai lần) làm

cho biển dạng tăng lên Vì đỏ kết cấu chịu lực thờng xuyên ở nhiệt db SPC

không đợc phép sử dụng vật liệu gỗ

a

3 Thời gian chịu tải

“Thí nghiệm của viện sĩ E.P Belianida về ảnh bông của tải trọng the dung lâu đài (thởng xuyên) tới còng độ của gỗ cho thấy: cởng độ gỗ giảm khi

chịu tải lâu dài nhng không giảm tới không mà giám tới giá trị không đổi là

sId (ứng suất lâu đài), hình 2.14 Cờng độ bể lâu của gỗ bằng 0,5á0,6 cởng độ

giới hạn khi thí nghiệm

a) Khia < Re

Đ)Khíø >,

.4 Những mắt tật của gỗ và môi trường xung quanh

G6 là vật liệu xây dựng chịu ảnh hởng nhiều của thiên nhiên và tác

dung của sinh vật ở môi trong xung quanh Đó là ảnh hing của tật, bệnh (mắt cây, thở nghiêng, thớ vẹo, khu nứa) và của nắm, mỗi, mục, mọt Vì vậy cần

'bảo quản tốt và có biện pháp cần thiết để bảo vệ kết cấu khỏi sự phá hoại của

môi trờng xung Biện pháp bảo quản thờng sử dụng là: trớc khi sử dụng, gỗ

phải đợc bảo quản ở môi trờng khô ráo và tốt nhất là ngâm tắm hoá chất để

tránh mỗi mọt

TIL Tính toán cầu kiện chịu kéo ding tim Céu kiện

chịu kéo đúng

tâm khi lực nằm dọc theo tC Th, nop

của cấu kiện Khi cấu kiện có yy J

xây ra khi chỗ giảm yếu này

đối xứng với trục cấu kiện

chịu kéo đúng tâm tính theo Hinh 3.1 Câu kiện chịu kêo đồng tâm, công thức;

sự phá hoại gỗ theo đờng gẫy khúc

- Diện tích tiết diện giảm yếu không lớn quá 50% diện tích tiết

điện nguyên: Fạy Ê 50%ng

1 Công thức kiểm tra tiết

điện Kiểm tra theo công thức:

3

“Trong đó: Rk cởng độ chịu kéo tính toán của gỗ

2 Công thức thiết kế tiết

“Ta thấy các giảm yếu trên quá giang không thẳng và cách nhau

một khoáng 12em<20em nên tiết diện giảm yêu để tính toán là:

Fay = 10(3 + 1,2) = 42cm? Fy, = Fay - Fey = 10.14 - 10(3 + 1,2)=

98cm” Với gỗ nhóm VI, W=

„ tra phụ lục 3 có: Rk=0,95 kN/em™

Kiểm tụ: sự =Nx Ea = 40198 =0,41KN / cm < R =0/95kN / cm”

“Kết luận: Thanh quá giang đảm bảo đủ khả năng chịu lực,

II Tính toán cấu kiện chịu nén

đúng tâm

Chu kiện chịu nền đúng tâm là

cấu kiện chịu tác của lực nén đặt tring MA"

với trục của cấu kiện

Trong kết cấu gỗ, cấu kiện chịu

“Cấu kiện chịu nén đúng tim bị phá boại khi:

~ _ Công độ chịu lực không đủ

~_ Độ ẩn định Không đủ

1 Công thức kiểm tra tiết diện

Cấu kiện chịu nén đúng tâm đủ chịu lực cần phải đảm bảo ba điều kiện:

~_ Điểu kiện công độ

sa: ứng suất do lực nén tỉnh toán tại tết điện bất lợi gây ra

Ân; Lực nén tính toán tại tiết diện bắt lợi

10: Chiều dài tính toán của cầu kiện Tính theo: lạ = m1

1: Chiều dải thực tế của cấu kiện

am: l„„¿ Độ mảnh theo phơng nguy hiểm

HH]: Độ mảnh giới hạn, lấy theo phụ lục 4

mm: Hệ số phụ thuộc vào liên kết hai đầu thanh, tra theo phụ lục 5 min:Bán kính quần tính nhỏ nhất của tiết điện nguyên Tinh theo

công thức SBVL; r

~ Đắt với ti điện chữ nhật b là cạnh ngẫm: nạ

= Doi với tiết diện tròn đờng kính d: tu, = 0.254

1.3 Điều kiện Ôn định

66)

“Trong đó:

sn: ứng suất do lực nén tính toán tại tiết

Nh: Lực nén tính toán tại tiết diện bắt lợi

Ft Diện tích tính toán của tết diện khi xét về ổn định:

~ Khi trên cấu kiện không có lỗ khuyết: Fd=Fng

~ Khi có lỗ khuyết ở giữa tiết diện (H3.3'a)

lên bắt lợi gây ra

+ Néu Fey ÊFng /4 đu =Fng

+ Nếu Fgy > ng Í4 đu =(3/4)Ph

- Khi có lỗ khuyết đổi xứng ở mép tết diện thì Ft=Pth (H3.3'8)

~ Khi lỗ khuyết không đối xứng, không tính theo nén đúng tâm

Hệ số uốn đọc (phy thuộc vào độ mảnh tính ở 3.5), đã phần

26

tích ở môn Cơ học xây dựng, cụ thé kết cấu gỗ với E R?"„ =

312 chớ mi loại gỗ co kết quả vỀ ôn định rút re Thi dy 3.6

Thong cling the ti cling abe ctng With shy diem gỗ đọc wit diner nib

“để làm vẫn khuôn, cột chẳng Giá sử cột chẳng vẫn khuôn sàn ngởi ta bổ trí thank 16% 0,6"Im Và tải trọng tính toán khi đỗ bể tông sàn là qu=7,SKN/nỶ

“Cây chẳng ding gỗ nhóm VIL, dé dm W=18% Yeu cẩu xác định tiết điện cột

chồng, biết chiễu dài các cột chồng la 3, Im

Lai giấi 1) Số liệu tịnh

“Ta có sơ đồ tính cây chống là thanh hai đầu liên kết khớp,

“Tra phụ lục : m=1 đ10=1.3107310em

Gỗ nhóm VII, W=18% tra phy Iye 3: Rn=1 KNiem*

Giả thiết 75 Tra phy lục 41a có: [1 ]= 150

Lực nên tỉnh toán nên cột chẳng là phần tải trọng phân bổ trên diện tích

Kiểm tra lại tiết điện cây chống đã chọn:

Kim tra theo điểu kiện độ mảnh:

ruạ =bx12=8/v12=2/3lem

1 ax = lo Fain = 310/2,31 = 134 >75 : phủ hợp giá thiết

Mặt khác | „„„ = 134< [I ]= 150 Điều kiện độ mảnh đảm bảo

_Vi cây chống tiết diện nguyên nên điểu kiện cởng độ tự thoả mãn Kết luận: Chọn cây chống ván khuôn 8“ 12cm.

1

sh todn cfu kifa chu nda pling

Chu iện gỗ chịu uốn phẳng eit phd biển, bay gặp đó chỉnh là đằm sản gác, dầm trần, dần giáo, ván thì công sản Ki tính toán cấu kiện chịu uỗn phẳng phải tính toán theo trang thai gidi han I (cong độ) và trang thai giới shan 2 (biển dạng)

1 Kiểm tra khả năng chịu lực

L1 Kiểm tru về cồng độ

1.1.1 Kidm tra điều kiện ứng suất pháp

* max “Mma ÝNh Py G19) 1.1.2 Kim tra đu kiện ứng suất tiấy

Qs

ER (3.20)

Seng

Khi dầm ngắn mới cẳn kiểm tra theo ứng suất tiếp Dằm coi là ngắn khi

tỉ số giữa chiều đãi tính toán và chiều cao tiết điện Ủh Ê 5

“Trong (3.19), (3.20) thi:

Mmax: Mô men tốn tại tiết diện bắt lợi do tải trọng tính toán gây

mà Wih: Mômen chống uốn của tiết điện ngang đang xét

sưa: ứng uất tạ vị bí bà lợi do mômien tốn tính toần gây

m: Hé s6 điều kiện làm việc, lấy ở phụ lục 6

i tag suấttiẾp i vị trí bất lợi do lực cất tính toán gây ra

(Ø Lực cắt ính toán tại vị tri bắt lợi 3> Mômen fnh của phần bị cắt ly với trục tung hod

,„: Mômen quản tính của tiết diện nguyên đối với trục trung hoà

b,: Chiều rộng tiết diện

' Cững độ chịu cất tính toán theo phong dọc thổ của vật liệu

Đối với tiết diện chữ nhật (và vuông) (3.20) có dang:

2»

we 7)

2 Công thức thiết kế tiết điện

'Chọn kích thớc tiết diện, có thể sử dụng theo một trong ba cách sau: 2.1 Chọn kích thóc tiết diện theo điều kiện cờng đội

"Trữ hột tà hay chọn hình đáng tết điện, Thông thồng với su kiện gỗ

chịu uốn ta chọn tiết diện chữ nhật àn b°h Trong đó giả thiết tróc tỉ số

là = (1 42), h là cạnh sóng sóng Với mặt phẳng uốn

R,

Có Wyc, ta tim đợc b'h, rồi kiểm tra theo (3.20), (323) nếu

cần 22 Chọn kích thóc tiết diện theo điều kiện độ cứng Tit

Cỏ J ta tìm đợc các kích théc của tiết diện (ví dụ b’h của tí

nhật) sau đó kiểm tra điều kiện cờng độ nếu cần

23 Chon kích thức ti diện dựu vào điều kiện độ cứng và cồng độ

+ Từ (3.24) tìm; W đ (kích thớc tiết dign 1)

+ Từ (125) im: I (kich thé it điện 2)

31

“Tong hatte die ta chap tiế diện lớn hơn:

Thi dụ 3.7

Chọn tiết diện cho một

dầm gỗ, biết : nhịp dim s°)

1=4,5m; chiu tái trong tiéu CÀ

chun qu=4kNim vi tdi trong

3a) 48 ving tome đãi cho

phép Ving = 1/250 ; E=10Nlem’ "5 — Hinh 36

Loi giải

~ Chọn gỗ nhóm IV, W=18% d Ru=1,5 kN/em’,

"Tính và vẽ biểu đồ mômen cho dằm nh hình

(6b)

đu”, 485452

(Chon tiết diện chữ nhật, giả thiết k=kb=I.25

Dự kiến chọn tiết điện chữ nhật cạnh lớn hơn 15cm đm=1

33

~ Kiểm tra điều kiện ứng suất tiếp:

5h=100cmel=450cm đ khôngthuộc loại dằm ngắn,không cần kiểm tra

+ Kid tS

Do m=1 phủ hợp với gi thiết nên không cần kiểm tra vì b và h đều lấy

ớn hơn yêu cầu

~ Kiến ta đu liện ign dang:

Điểu kiện biến dạng không bảo đảm

Chọn lại it diện: chọn b h=l15/22en?,

Điều kiện biển dạng đảm bảo,

4 Kể luận: Tiết diện 15/22 (cm

3 Qui định cắt vắt đầu dầm

là đạt yêu cầu

Khi cần hạ thấp chiều cao

dim phy ké vao dam chinh) có

(hình 3.7) Đề tránh cho cấu kiện bị toác, gẫy hoặc nứt thì kích thớc rãnh cắt

phải tuân theo qui định của tiêu chuẩn

ứng suất tiếp trung bình tại gối tựa, khi phản lực gối tựa là Q

tạ =Q bh (3.26) Hình 3.7 thìa: là bề sau rãnh

khắc; c:bề đài vật tựa; e1:chiễu dài cắt vất

ca, e, el: đợc lấy theo qui định nh sau: t „ 30,06 kN em” thì aÊ 0,10h;

tạ 30/04 kN cm thì aÊ 0,25h; tạ 3 0,025 kN em” thì aÊ 0,5h

"Ngoài ra a còn phụ thuộc chiều cao h của dầm:

h>I§em thì af 0,3h;h=12á18cm thì aÊ 0,4h;h<12em thì aÊ` 0,5h

‘Chiéu dai eat vit: e1 3 4a; bề đài vật tựa: cÊ h

Ranh cắt nên làm vát tránh gây tập trung ứng suất đễ làm nút dằm

Nếu gần gối tựa có lực tập trung lớn thì không đợc cắt rãnh

1V Cấu kiện chịu uốn xiên

'Cấu kiện chịu uốn xiên thờng gặp là xả g (hình 3.8), ltô Cầu kiện

chịu uốn xiên cũng cần đảm bảo 2 điều kiện: Điều kiện công độ và độ cứng

8Ö chịu uốn xiên Để xét

sự làm việc của cấu kiện

chịu uốn xiên ta sẽ xét

sự lâm việc của một thanh x gỗ

1 Công thức kiểm tra

“Xét thanh xả gỗ nh hình 3-10

1.1 Kim tra công độ

35

“Tải trọng q tác dụng lên xả gỗ đ-

đợc phân ra thành bai thành phần vuông

ốc nhau trừng với trục quản tính chính

trung tâm của tiết diện (hình 3.9):

đc =qsina

ay =4.c0sa

Mômen do q gây ra, cũng đợc

phân ra hai thành phân:

Trong đó:

u "Š, mômen uốn tính toán tại

tiết diện bắt lợi lấy với

trực x và trục y do các than phan tải trọng qx

và qy gy ra

true xy

Sai ting suất ti tiế điện bất

lợi do Mmax gây ra

Ru: cimg độ chịu uốn tính

[.„ 1: Độ võng tơng đối theo phơng thẳng đứng tại vị trí bắt lợi

romax Í,, Độ võng tơng đối theo phong x tại vị tr bắt lợi do thành phần tôi trọng cx tiêu chuẩn gây ra Khi tỉnh độ võng theo phong x ta đồng mômen quán tính của tiết diện lẫy với trpe

xy Oy) Xem công thức tinh (3.23)

„max ¡ Độ võng tơng đối theo phơng y tại vị trí bất lợi do thành

phần tai trong gy tiêu chuẩn gây ra Khi tính nó ta dũng

mômen quán tính của iết diện lấy với trục x (I) Xem công

thức tỉnh (3.23)

Lực tác dụng lên xà gở là các lực tập trừng đặt tạ vi trí cầu phong cắt

xà gỗ, các lực này đặt gằn nhau và cách đều thì khi tính toán coi nh lực phân

Liên kết kết cấu gỗ

1 Khái quát

Mục địch cũa liên kết kết cầu gỗ là để tăng chiễu dài, mở rộng tiết diện

hoặc đảm bảo sự truyền lực giữa các cấu kiện của kết cấu, kim tăng độ cứng

chung cho toàn kết cắu Một lợi thể của gỗ là ắt dễ ign kết

Cö bến lo liên kết chính đợc sử dụng để liê kết gỗ với g

37