Tiêu luận môn kết cấu mới tìm hiểu về vật liệu gỗ, liên kết gỗ và Ứng dụng của gỗ trong công trình vượt nhịp lớn và nhà cao tầng

MÔN KẾT CẤU MỚITÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU GỖ, LIÊN KẾT GỖ VÀ ỨNG DỤNG CỦA GỖ TRONG CÔNG TRÌNH VƯỢT NHỊP LỚN VÀ NHÀ CAO TẦNG GVHD: LÊ VĂN THÔNG SVTH: ĐẶNG CÔNG HẬU MSSV: 21510101369... Đó là

MÔN KẾT CẤU MỚI

TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU GỖ, LIÊN KẾT GỖ VÀ ỨNG DỤNG CỦA

GỖ TRONG CÔNG TRÌNH VƯỢT NHỊP LỚN VÀ NHÀ CAO TẦNG

GVHD: LÊ VĂN THÔNG SVTH: ĐẶNG CÔNG HẬU MSSV: 21510101369

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KẾT CẤU GỖ

PHÂN TÍCH

LỜI KẾT, NHẬN XÉT VÀ CẢM NGHĨ

I ĐẶC ĐIỂM CỦA GỖ

1 Khái niệm về gỗ

2 Ứng dụng của gỗ trong xây dựng3.Phân loại

4.Ưu điểm, nhược điểm của gỗ

I KẾT CẤU NHỊP LỚN - THE ARIAKE

GYMNASTICS CENTRE

1.Giới thiệu công trình

2.Đặc điểm kết cấu

2.1 Kết cấu vòm kết hợp hệ dây cứng

2.2 Giải pháp Console cố định và

hệ vòm dây căng

2.3 Chi tiết cấu tạo khớp nối

II KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

1.Giới thiệu công trình

2.Đặc điểm kết cấu

2.1 Kết cấu khung phẳng kết hợp với giằng xiên, lõi cứng và nút cứng

2.2 Chi tiết hoàn thiện cấu kiện2.3 Liên kết

II Liên kết trong kết cấu gỗ

Gỗ là vật liệu truyền thống của nhân dân ta Sử dụng gỗ

trong xây dựng ở nước ta đã có lịch sử hàng nghìn năm Trong các công trình đương đại xây dựng trong thế kỉ 20 cũng có nhiều kết cấu gỗ chịu lực Tuy nhiên trong khoảng 30 năm gần đây, hầu như không thấy có kết cấu gỗ trong xây dựng nhà cửa

Để giải thích tình hình này, có nhiều ý kiến khác nhau Có ý kiến cho gỗ là vật liệu xây dựng xấu, không dùng được cho các công trình lâu năm Có ý kiến nêu là vật liệu gỗ có các tính năng

cơ lí hóa phù hợp với công trình xây dựng nhưng do tình hình

cung cấp vật liệu khó khăn, không thể và không nên sử dụng

nhiều Đa số cho là sử dụng gỗ làm kết cấu thì không kinh tế,

không lợi bằng dùng các vật liệu khác, ví dụ thép, bê tông, nói chung là kết cấu gỗ không có tiền đồ, không nên phát triển rộng rãi Một số trường đào tạo cán bộ kĩ thuật xây dựng đã bỏ môn học Kết cấu gỗ trong chương trình giảng dạy

Vậy thực tế gỗ là vật liệu như thế nào? Có thể dùng trong các công trình lớn lâu năm được không? Điều kiện cung cấp gỗ, điều kiện kĩ thuật của ta hiện nay có cho phép không? Đó là

những vấn đề bài báo này sẽ đề cập và sau đó sẽ kiến nghị một

số phương hướng cần chú ý để có thể đưa vật liệu gỗ và kết cấu

gỗ trở về vị trí xứng đáng trong các công trình xây dựng

ĐẦU

Để đánh giá chất lượng của gỗ, cần lưu ý đến một số yếu tố ảnh hưởng như độ ẩm, mật độ,

độ cứng, độ bền, độ dẻo và tính thẩm mỹ Độ ẩm của gỗ càng thấp thì chất lượng càng tốt

và ngược lại Mật độ càng cao thì độ bền càng tốt Độ cứng của gỗ phụ thuộc vào loại gỗ

và có thể được đo bằng cách sử dụng máy đo độ cứng Độ dẻo của gỗ càng cao thì dễ uốn cong hơn Tính thẩm mỹ của gỗ được đánh giá dựa trên độ mịn và sáng bóng của bề mặt, màu sắc và vân gỗ

Ngoài ra, còn có một số yếu tố khác ảnh hưởng đến chất lượng của gỗ như tuổi của cây, phương pháp khai thác, chế biến và bảo quản Để sử dụng gỗ hiệu quả và bảo vệ môi

trường, cần lựa chọn các loại gỗ có nguồn gốc bền vững và sử dụng các phương pháp chế biến và bảo quản thân thiện với môi trường

CẤU GỖ2 Ứng dụng của gỗ trong sản xuất và đời sống

Gỗ được dùng vào những việc gì? Gỗ là một nguyên liệu tự nhiên được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm đáp ứng

nhu cầu, đời sống sinh hoạt và lao động của con người, bao gồm: Nhiên liệu, bột gỗ, xây dựng, sản phẩm công nghiệp, nội thất và đồ gia

dụng, nghệ thuật, thiết bị thể thao, giải trí và nhiều ứng dụng khác

Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng gỗ để làm nhiên liệu, và điều

này đã diễn ra trong một thời gian rất dài, thậm chí là cho đến tận

ngày nay, nhưng chủ yếu là ở các khu vực nông thôn So với các loại

nhiên liệu khác, thì gỗ được xem là thân thiện với môi trường vì

chúng có thể tái tạo Giữa việc sử dụng gỗ cứng và gỗ mềm để làm

nhiên liệu, thì gỗ cứng được khuyến khích vì chúng cháy chậm, cung

cấp nhiệt lâu hơn và tạo ra ít khói hơn gỗ mềm Chúng ta luôn có

cảm tình, trìu mến khi ngồi cạnh nhau bên bếp củi hoặc lò sưởi, hình

ảnh đó mang lại sự ấm áp cho ngôi nhà và có thể tạo ra một bầu

không khí thân thiện Mặc dù vậy, việc sử dụng gỗ làm củi đun bếp

cần cẩn trọng để đảm bảo an toàn

Ứng dụng làm nhiên liệu

Bột giấy được tạo ra bằng cách nghiền nhỏ gỗ hoặc các vật liệu từ gỗ thành các sợi Cellulose nhỏ, rồi trộn chung với nước để tạo thành hỗn hợp mịn và sệt Hỗn hợp này sau đó được đổ lên một cái sàng, tráng mỏng và sấy khô để tạo ra giấy Có 02 loại bột giấy chính, bao gồm: bột giấy cơ học

và bột giấy hóa học Nếu như bột giấy cơ học được tạo ra bằng cách dùng máy nghiền gỗ, thì bột giấy hóa học được tạo ra bằng cách xử lý gỗ với hóa chất để phá vỡ tế bào và giải phóng các sợi Cellulose Sau đó, bột giấy cơ học thường được sử dụng để sản xuất giấy in và giấy báo, còn bột giấy hóa học thường được sử dụng để sản xuất giấy viết và giấy vệ sinh Tóm lại, bột giấy là một nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp giấy, bao gồm: giấy in, giấy viết, giấy vệ sinh, giấy gói, giấy carton, và nhiều sản phẩm giấy khác

Ứng dụng trong việc sản xuất giấy

Ứng dụng trong xây dựng Ứng dụng trong sản phẩm công nghiệp

Gỗ đã là một vật liệu quan trọng trong xây dựng kể từ khi con người

bắt đầu biết dựng lều, nhà cửa và đóng thuyền Vào cuối thế kỷ 19,

hầu hết các tàu thuyền được làm từ gỗ, và gỗ vẫn là vật liệu phổ

biến để đóng thuyền ngày nay Theo lịch sử, cây gỗ Du (Elm) được

coi là một lựa chọn phù hợp cho việc đóng tàu vì khả năng chống

mục tốt, và chúng cũng từng được sử dụng để làm ống nước trước

khi có hệ thống cấp nước hiện đại Trong khi cây gỗ Sồi được sử

dụng rộng rãi trong xây dựng vào thời Trung Cổ tại Châu Âu, bao

gồm cột, tường, cửa và sàn nhà Ngày nay, chúng ta có nhiều loại gỗ

khác được sử dụng trong xây dựng như Bạch Dương (Poplar), Thông

(Pine), và Linh Sam (Douglas)…

Có một số thuật ngữ trong lĩnh vực xây dựng mà chúng ta có thể đã

nghe qua, chẳng hạn như Lumber hay gỗ xẻ là thuật ngữ phổ biến ở

Bắc Mỹ dùng để chỉ gỗ đã được cắt thành tấm hoặc thanh gỗ, với

kích thước chuẩn và sẵn sàng để sử dụng để làm ván sàn, cửa, cột

nhà và các bộ phận khác Còn Timber là thuật ngữ dùng để chỉ các

khúc gỗ lớn, thô, chưa qua gia công chi tiết, nghĩa là đang trong quá

trình chế biến thành Lumber, ván ép, hay các sản phẩm gỗ khác

Tóm lại, sự khác biệt chính giữa Lumber và Timber nằm ở mức độ

gia công của gỗ Hiểu ngắn gọn, Lumber là gỗ đã được cưa thành

tấm hoặc thanh và sẵn sàng sử dụng, trong khi Timber là gỗ thô,

chưa qua gia công chi tiết, và chưa được cắt thành kích thước

chuẩn

Sản phẩm gỗ công nghiệp hay còn gọi là Engineered Wood Products Đây là nhóm các sản phẩm được tạo ra từ gỗ tự nhiên kết hợp với một số chất liệu khác nhờ vào kỹ thuật và công nghệ tiên tiến Đối với sản phẩm gỗ công nghiệp, các thành phần gỗ như sợi gỗ, lớp gỗ mỏng, gỗ xẻ… được kết hợp và dán chặt lại để tạo ra các cấu trúc mạnh mẽ và hiệu quả, giúp tối ưu hóa tính chất cơ học, độ bền, và

độ ổn định của sản phẩm Và cần lưu ý rằng, khái niệm “gỗ công nghiệp” có thể gây nhầm lẫn cho nhiều người, cho nên cần phải phân biệt giữa: (1) Các cây gỗ trồng để phục vụ cho sản xuất công nghiệp

ưu điểm vượt trội nên chúng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, sản xuất đồ nội thất, đóng thuyền, và nhiều ngành công nghiệp khác

CẤU GỖ2 Ứng dụng của gỗ trong sản xuất và đời sống

Ứng dụng làm đồ nội thất và dụng cụ Ứng dụng trong văn hóa và nghệ thuật

Gỗ có nhiều đặc tính hữu ích nên từ lâu đã là một nguyên liệu

quan trọng và phổ biến dùng để chế tạo các vật dụng và đồ nội

thất Đối với các loại gỗ cứng, bền và khả năng chịu lực cao sẽ

được sử dụng để làm bàn, ghế, giường, tủ, kệ… Trong khi các

loại gỗ mềm hơn nhưng có khả năng chống mục tốt thì được sử

dụng làm tay cầm của các dụng cụ, đũa, muỗng, tăm, bút chì…

Sau đây là một vài ví dụ giúp chúng ta phân biệt giữa đồ nội

thất, vật dụng và công cụ lao động:

Đồ nội thất: bàn, ghế, giường, tủ, kệ, giá đỡ…

Dụng cụ: thìa, dĩa, dao, đũa, tăm, bút chì…

Công cụ: búa, cưa, tuốc nơ vít, xẻng…

Gỗ được sử dụng phổ biến để làm vật liệu sáng tác nghệ thuật, điêu khắc,

âm nhạc trong nhiều thiên niên kỷ Ví dụ như các cột Totem (Totem Pole) của các bộ lạc Bắc Mỹ đã tồn tại từ hàng ngàn năm trước Chúng được làm

từ thân cây Tuyết Tùng đỏ để đánh dấu các vị trí quan trọng, báo hiệu đây là một khu làng, ngôi đền hoặc làm biểu tượng cho các gia tộc, dòng họ

Chúng ta có thể tham khảo một số ứng dụng cụ thể của gỗ trong lĩnh vực nghệ thuật như sau:

Điêu khắc gỗ: Người nghệ sĩ sử dụng công cụ và kỹ thuật để khắc, chạm trổ, tạo hình các họa tiết, hình ảnh trên các tấm gỗ nhằm tạo ra những tác phẩm nghệ thuật độc đáo

In và chạm khắc gỗ: Kỹ thuật in và chạm khắc được sử dụng phổ biến để tạo

ra các tác phẩm nghệ thuật Đầu tiên các nghệ sĩ sẽ dùng dao hoặc dụng cụ

để khắc hình ảnh hoặc chữ vào một khối gỗ nhằm tạo khuôn, rồi mới lấy khuôn để in lên giấy hàng loạt

Vẽ trên gỗ: Các tấm gỗ có thể được sử dụng làm bề mặt thay cho giấy vẽ, để tạo ra các tác phẩm nghệ thuật độc đáo

Nhạc cụ bằng gỗ: Gỗ là một vật liệu phổ biến để làm nhạc cụ như đàn guitar, piano, violin… tạo ra những âm thanh ấm áp và phong phú

• Nhóm I: Là nhóm gỗ có tỷ trọng nặng và thật nặng Bao gồm

những loại gỗ quý có màu sắc, vân thớ đẹp, hương thơm

mạnh, tuổi thọ và giá trị kinh tế cao

có khả năng chịu lực kém, dễ bị mối mọt tuy nhiên lại rất dễ

gia công, chế biến

• Nhóm VII: Là nhóm gỗ có tỷ trọng nhẹ, khả năng chịu lực

kém, chống mối mọt ở mức trung bình

• Nhóm VIII: Là nhóm gỗ có tỷ trọng nhẹ, khả năng chịu lực

rất kém, dễ bị mối mọt

Một số loại gỗ thuộc nhóm I

3.Phân loại

CẤU GỖ

Một số loại gỗ thuộc nhóm IV Một số loại gỗ thuộc nhóm V

3.Phân loại

CẤU GỖ

Một số loại gỗ thuộc nhóm VIII Một số loại gỗ công nghiệp phổ biến

4.Ưu điểm, nhược điểm của gỗ

CẤU GỖ

Có bốn loại liên kết gỗ chính được sử dụng Bao gồm:

• Liên kết mộng: Liên kết này có khả năng chịu ép mặt,

nhưng không gây trợt cho vùng lân cận Liên kết

thường dùng ở vì kèo, đầu trụ cọc của cầu gỗ Liên kết

mộng hiện vẫn có phổ biến ở những mẫu bàn ăn đẹp

phong cách tân cổ điển điển, hoặc bàn trà đẹp cổ

điển

• Liên kết chốt: Chốt thường gặp là bulông, chốt tre,

chốt gỗ, đinh Khi làm việc chốt chịu uốn, và mặt lỗ

chốt chịu ép mặt Nó thường được dùng để nối dài

các thanh gỗ

• Liêm kết chêm: Chêm thòng làm bằng gỗ, liên kết này

có tác dụng làm tăng diện tích thanh Chêm có tác

dụng chống trợt giữa các phân tố Khi làm việc chêm

chịu ép mặt, và chịu trợt

• Liên kết dán: Liên kết này sử dụng các loại keo dán để

tạo nên những thanh có tiết diện khá lớn bằng cách

dán nhiều tầm ván lại với nhau Hiện nay liên kết này

được sử dụng rất phổ biến nhờ sự phát triển của keo

dán Cũng như phù hợp với sự phát triển của ngành

công nghiệp sản xuất gỗ thương mại Khi làm việc, các

tấm gỗ được dán có thể bị trợt, bong lớp dán Liên kết

này xuất hiện khá nhiều ở các bộ sofa băng, tủ kệ

Ntr: Lực trợt tính toán trên mặt trượt

R*: Cường độ chịu trượt tính toán trung bình theo phương dọc thớ gỗ

ltr: Chiều dài mặt trượt

ị3 e: Hệ số tính trượt, độ lệch tâm của lực trượt, lấy như sau:

– Khi rãnh mộng về một phía: e -0,5/2; P = 0,25– Khi rãnh mộng về hai phía: e = 0,25h; P = 0,125 Trong đó h là chiều cao tiết diện (về phía chiều sâu rãnh mộng)

ktr: Hệ số giảm cường độ chịu trượt

I KẾT CẤU NHỊP LỚN - THE ARIAKE

GYMNASTICS CENTRE

1.Giới thiệu công trình

• Thể loại : Trung tâm thể thao dụng cụ cho

thể Thế vận hội Olympic và Paralympic

là một cơ sở thi đấu thể thao quốc tế tạm thời, sau đó, sau khi

dỡ bỏ các khán đài tạm thời, nơi này sẽ được chuyển đổi thành một hội trường triển lãm cố định Một đặc điểm độc đáo của cơ

sở này là việc sử dụng gỗ rộng rãi và hào phóng trong toàn bộ tòa nhà

Mặt bằng các tầng

I KẾT CẤU NHỊP LỚN - THE ARIAKE

GYMNASTICS CENTRE

1.Giới thiệu công trình

Trung tâm thể thao Ariake được hình thành như một con tàu gỗ nổi lên trên vịnh, gỗ đã được sử dụng cho kết cấu mái, mặt đứng, hàng ghế khán giả và các bức tường ngoại thất Trần nhà thi đấu được hỗ trợ bởi một bộ khung

gỗ được thiết kế để giảm trọng lượng cho kết cấu tổng thể, trong khi mặt đứng có tính đến khả năng cách âm và cách nhiệt

“Công năng, kết cấu và không gian được kết hợp chặt chẽ để đạt được vẻ đẹp và sự phong phú trong tính đơn giản – vốn là bản chất của kiến trúc gỗ truyền thống Nhật Bản, điều mà chúng tôi hy vọng khán giả và các vận động viên từ khắp nơi trên thế giới sẽ được trải nghiệm“, đại diện của NIKKEN SEKKEI giải thích

Concept

I KẾT CẤU NHỊP LỚN - THE ARIAKE

GYMNASTICS CENTRE

2 Đặc điểm kết cấu

Là kết cấu gây lực đạp lên gối tựa

Toàn bộ hệ (vòm + dây căng_ làm việc giống

như dầm

Moment trong vòm nhỏ hơn khung, dầm nên

tiết diện các cấu kiện trong kết cấu vòm bé hơn

Biểu đồ nội lực của một cấu trúc vòm cổ điển,

biện pháp để tránh hiện tượng đứt gãy kết cấu

do lực đạp, ngang giai đoạn đó là đẩy độ võng

của vòm lên cao sao cho trùng với biểu đồ lực Hoặc xây dựng các bệ đỡ ( tường chống ) có tiết

diện lớnNgày nay với sự tiến bộ của vật liệu và kỹ thuật

xây dựng, nhiều giải pháp hạn chế lực đạp của

vòm đã được đưa ra, cũng như cách xác định

I KẾT CẤU NHỊP LỚN - THE ARIAKE

GYMNASTICS CENTRE

2 Đặc điểm kết cấu

2.2 Giải pháp Console cố định và hệ vòm dây căng

Giải pháp là một kết cấu tích hợp bap gồm:

• Console ở cả 2 đầu mỗi đầu dài 9,6m được tạo thành từ thép và khung gỗ glulam

• Cấu trúc dây dầm gỗ có khả năng tích hợp dầm glulam và cáp thép ( di động với khớp nối và được ráp sau khi console cố định được xây dựng

• Cấu trúc chuỗi dầm gỗ là tự cân bằng kết hợp các phần tử hoạt động trong quá trình nén và uốn ( dầm), trong lực căng dây cáp, trong nén dọc trục

I KẾT CẤU NHỊP LỚN - THE ARIAKE

GYMNASTICS CENTRE

1.Giới thiệu công trình2.3 Chi tiết cấu tạo khớp nối

Hình ảnh cho thấy 2 bộ khung của phần mái đang trong quá trình được nâng lên khớp liên kết ở tầng

3

1.Giới thiệu công trình

và phòng họp tại tầng 17

• Tầng 12 đến 17 là khối căn hộ (apartment) với

32 căn hộ, 6 căn/tầng với quy mô 50- 180m2 mỗi căn Trong đó tầng 17 là tầng đặc biệt chỉ với 2 căn hộ và một phòng họp

• Tầng 18 là tầng mái, sân mái sử dụng cho mục đích công cộng và tư nhân

Tháp Mjösa là 1 trong 7 tòa tháp gỗ đã được xây dựng trên thế giới Phương pháp thiết kế của tòa tháp bắt nguồn từ truyền thống của Na Uy, sử dụng gỗ trong kiến trúc để nhà đứng vững trước thử thành của thời gian.Vật liệu gỗ sử dụng cho tòa tháp được cung cấp bởi công ty Metsä Wood của Phần Lan Sau quá trình xây dựng, những vật liệu gỗ dư lại được chuyển về đây để sản xuất bột giấy hoặc năng lượng sinh học vận hành nhà máy Thậm chí, có một nhà máy sưởi ấm sinh học bên cạnh Metsä Wood để cung cấp năng lượng cho sản xuất gỗ, và cung cấp năng lượng cho thị trấn Lohja lân cận Công ty Metsä Wood chắc chắn là người đóng góp lớn cho mục tiêu của Phần Lan nhằm giảm 80% lượng khí thải nhà kính vào năm 2030.

Tháp Mjösa là biểu tượng của sự thay đổi xu hướng trong cộng đồng xây dựng Nó chứng minh rằng các cấu trúc lớn có thể được xây

dựng bằng vật liệu bền vững mà không ảnh hưởng đến chất lượng Các nhà thiết kế của tòa nhà tại Voll Arkitekter hy vọng tòa tháp sẽ truyền

cảm hứng cho các kiến trúc sư khác xây dựng bằng vật liệu bền vững

như gỗ

Dưới tác dụng của tải , các thanh cột và dâm vừa chịu uốn, cắt

và chịu kéo Chuyển vị của khung gồm 2 thành phần chuyển vị ngang

do uốn khung như chuyển vị ngang của thanh console thẳng đứng, tỷ

lệ này khoảng 20%

Khung có độ cứng ngang bé, khả năng chịu tải không lớn, thông thường khi lưới cột bố trí đều đặn, trên mặt bằng khoảng 6-9m, chỉ nên áp dụng cho nhà dưới 30 tầng