Bài tập lớn kết cấu gỗ

a Kiểm tra tiết diện giữa thanh : * Độ mảnh theo phương trong mặt phẳng uốn x-x là: nên sẽ kiểm tra thanh theo nén uốn và kể tới... c Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng dàn y-y : * Độ

PHẦN I : CẤU TẠO DÀN MÁI I- CHỌN LOẠI DÀN :

Vì nhịp dàn L= 7,5 (m) và độ dốc mái α=230 do đó để phù hợp với vật liệu lợp mái và dễ chế tạo ta chọn dàn dạng tam giác

Chiều cao giữa dàn:

Chia dàn làm 4 khoảng chiều dài mỗi khoảng:

II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN :

1 Qui đổi tải trọng trên mái thành tải trọng phân bố trên mặt bằng :

1

7500

gm =45 kG/m2

pm =35 kG/m2

gtr =45 kG/m²

ptr =35 kG/m2

g'm=215 kG/m

p'm=167,3 kG/m

g'tr=198 kG/m

2) Xác định trọng lượng bản thân dàn :

3) Xác định tải trọng tác dụng lên mắt dàn :

Hệ số vượt tải: * Hoạt tải n1=1,4

* Tĩnh tải n2=1,1

* Tải trọng tác dụng lên mắt thanh cánh thượng :

* Tải trọng tác dụng lên mắt thanh cánh hạ :

4) Xác định các số liệu tính toán cường độ gỗ :

Dùng gỗ nhóm V, độ ẩm 18% :

Rk= 120Kg/cm2

Rn= Rem=135Kg/cm2

Ru=150Kg/cm2 Rtr=25Kg/cm2

III-XÁC ĐỊNH NỘI LỰC :

Dùng giản đồ Cremona ta xác định được nội lực trong các thanh dàn như sau :

2

e'

d' d e

1

2

3 3'

912

912

912

842 842 842

b' e' d'

d

3

1' 2' 3'

a b c c' b' e'

a'

PHẦN II : TÍNH TOÁN CẤU TẠO THANH DÀN

A TÍNH THANH CÁNH THƯỢNG

* Nội lực tính toán là: N=NAB= *6 739(Kg)

* Sơ đồ tính :

Giả thiết thanh cánh thượng có xà gồ đặt ngoài mắt nên thanh cánh thượng được tính như thanh chịu nén uốn chịu lực dọc N và tải ngang là tải trọng phân bố đều q :

* Mônmen tác dụng lên thanh cánh thượng:

3

q=487 kG/m

Mg=-171,2 kG.m

2,307 m

Mg=214 kG.m

* Độ lệch tâm:

* Vì 1cm < e < 25cm dùng công thức Konhetcop :

Chọn tiết diện thanh AB là bxh= 12 x 14 (cm)

a) Kiểm tra tiết diện giữa thanh :

* Độ mảnh theo phương trong mặt phẳng uốn (x-x) là:

nên sẽ kiểm tra thanh theo nén uốn và kể tới

* Kiểm tra:

 Hệ số kể tới moment phụ do tác dụng của lực dọc đối với độ võng của thanh là:

Với

Suy ra:

 Hệ số làm việc khi nén: mn=1

 Hệ số làm việc khi uốn: mu=1 vì có b= 12cm < 15cm

Suy ra:

Vậy tiết diện giữa thanh đủ khả năng chịu nén uốn

b) Kiểm tra tiết diện mắt B :

* Hiệu số lực nén của 2 thanh cánh thượng 2 bên mắt B là:

N1 – N2 = 6739 – 4493 = 2246 (Kg)

* Diện tích tiết diện thanh đứng BE:

Fđ =

* Đường kính thanh đứng:

4

dđ =

Chọn dđ=12mm theo điều kiện cấu tạo

* Ta có:

 h1= 5dđ sin = 5 1,2 sin 230 = 2,344 (cm)=> Chọn h1=2,5(cm)

 Giả thiết h2=3cm

* Diện tích tiết diện thu hẹp:

Fth= [ 14 – ( 2,5+ 3)] (12 – 1,2) = 91,8 cm2

* Moment khánguốn thu hẹp:

Kiểm tra:

Vậy tiết diện mắt B đảm bảo đủ khả năng chịu nén uốn

c) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng dàn (y-y) :

* Độ mảnh theo phương y-y là:

* Hệ số uốn dọc theo công thức thực nghiệm Konhetcop

* Kiểm tra:

=> Thanh cánh thượng đảm bảo điều kiện ổn định.

B- TÍNH THANH CÁNH HẠ :

* Nội lực tính toán: N= NAE= 6 205(Kg)

* Sơ đồ tính:

* Tải trọng phân bố đều q:

* Moment tác dụng lên thanh cánh hạ:

5

60

bulon 

B

q=449 kG/m

N N

* Chọn tiết diện thanh cánh hạ bằng tiết diện thanh cánh thượng: b h=

14 16(cm)

a) Ki ểm tra tiết diện giữa thanh :

Công thức kiểm tra :

 mk=1 do không có giảm yếu

 F= b h = 168 cm2

 mu=1, do có b=12cm < 15cm



Vậy thanh cánh hạ đủ khả năng chịu kéo uốn.

b) Kiểm tra tiết diện mắt E:

Vì tại E có giảm yếu rất ít, đồng thời nội lực của 2 thanh cánh hạ ở

2 bên mắt E là như nhau, do đó không cần kiểm tra khả năng chịu lực và ép mặt

c) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng dàn (y-y):

Với mk=1, do không có giảm yếu,

Vậy than cánh hạ đủ điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng dàn.

* Lực nén NBD = -2247 (Kg)

* Giả thiết độ mảnh và tỉ số

* Diện tích tiết diện tính theo điều kiện ổn định là:

* Chọn tiết diện thanh BE là b h = 7 12 (cm)

* Kiểm tra khả năng chịu nén của thanh theo điều kiện ổn định:

 Diện tích tiết diện F= b h = 7 12 = 84 (cm2)

 Độ mảnh lớn nhất trong mặt phẳng dàn :

: phù hợp giả thiết

Ta có

Khả năng chịu nén của thanh là:

mnRn F = 1 135 0,306 84 = 3 470 (Kg) > NBE

Vậy thanh xiên đủ khả năng chịu nén.

 Kiểm tra khả năng chịu ép mặt của thanh BD :

6

* Đầu mắt B:

 Cường độ ép mặt xiên thớ góc là:

 Kiểm tra khả năng chịu ép mặt theo điều kiện :

Với Nem = NBF=2 247 (Kg)

mem=1

Theo điều kiện cấu tạo:

( h : chiều cao thanh cánh thượng và cánh hạ)

Vậy chọn hr = 3 cm

Khả năng chịu ép mặt đầu B là:

Với diện tích ép mặt là:

Vậy thanh xiên BD đủ khả năng chịu ép mặt ở đầu B

D- THANH ĐỨNG :

* Dùng thép CT3 có Ra= 2100 Kg/cm2, tiết diện tròn để làm thanh đứng chịu kéo

* Do các thanh có ren nên lấy ma= 0,8 : hệ số kể tới độ giảm cường độ do bulon bị khoét răng

* Diện tích tiết diện thanh bụng yêu cầu là:

7

60

455/2

510/2

bulon 

bulon 18

B

D

Đường kính tiết diện thanh bụng là: với điều kiện cấu tạo 12mm

* Kết quả tính cho các thanh được lập ở bảng sau:

Tên thanh Nội lực(Kg) (cm

2)

Đường kính (cm2) Fthực tế (cm2) BE

CD 2 596842 0,4731,55 1218 2,541,131

PHẦN III : TÍNH TOÁN CẤU TẠO CÁC LIÊN KẾT A- TÍNH MỐI NỐI THANH CÁNH :

Chiều dài thanh cánh thượng là 2x2,037 = 4,074 m < 5m cho nên ta không cần thực hiện mối nối trên thanh cánh thượng

Chiều dài thanh cánh hạ là 7,5m cho nên ta cần thực hiện một mối nối Nhưng do trên một nửa dàn chỉ có hai khoang nên bắt buộc ta phải thực hiện mối nối ở khoang đỉnh dàn vì có nội lực nhỏ hơn

khoang đầu dàn

* Sơ đồ bố trí vị trí các mối nối:

Chọn 2 bản ốp tiết diện 7 14 (cm)

Chọn chốt thép đường kính d=14mm

* Tra bảng với b= (7+7+12)=26cm > 10d= 14cm ta có:

S1= 7d= 7 1,4 = 9,8 cm Chọn S1=11cm

S2= 3,5d= 3,5 1,4 = 4,9 cm Chọn S2= 5cm

S3= 3d= 3 1,4 = 4,2 cm Chọn S3= 4,5cm

hmin= 2S3 + S2 = 2 4,2 + 4,9 =13,3 cm < h =14 cm

* Tính khả năng chịu lực của liên kết chốt :

 Theo điều kiện ép mặt lên phân tố biên :

Ka= 80 Kg/cm2

với a= 7 cm d= 1,4 cm

 Theo điều kiện ép mặt lên phân tố giữa:

Kc= 50 Kg/cm2

với c= 12 cm d= 1,4 cm

 Theo điều kiện uốn chốt :

Vậy khả năng chị lực của một mặt cắt chốt là:

* Số lượng chốt ở một bean liên kết là:

nchốt= chốt

Bố trí mỗi bên liên kết gồm 4 chốt và 4 bulông

Số bulông là để liên kết được chặt chẽ, tránh trượt ra do vênh ngót, hoặc do vận chuyển

8

70 120 70

S1 S1 S1 S1

a c a

3 S2

* Kiểm tra khả năng chịu kéo của tiết diện thu hẹp theo điều kiện kéo uốn

Lấy moment tính toán là Mg= 15790 (Kgcm)

Hệ số điều kiện làm việc khi kéo là mk= 0,8; do có giảm yếu

Kiểm tra:

Đảm bảo khả

năng chịu lực

B- TÍNH MỘNG ĐẦU DÀN :

* Lực nén cánh trên: NAB= -673912760 (Kg)

Lực kéo cánh dưới: NAE= 6205(Kg)

* Tiết diện thanh cánh thượng và thanh cánh hạ là: 12 14 (cm)

Sử dụng mộng hai răng:

=103,33 kg/cm2

* Tổng chiều sâu các răng:

* h’r = 2,5 cm (h’r > 2cm, h’r < h/3 = 14/3 = 4,67cm)

h’’r = h’r + 2 = 4,5 cm(h’’r < h/3 = 14/3 = 4,67cm)

* Tính chiều dài đoạn chịu kéo :

= 0,25 vì mắt chịu kéo một phía

9

120

130 110 110 110 130

110 110 110

45 14

e = 0,5h = 7cm.

Vì l’’tr > 10 h’’r = 10x4,5 = 45cm => sử dụng mộng một răng là không thỏa mãn Vậy để dàn có độ tin cậy cao ta dùng giải pháp cấu tạo mộng tỳ đầu có đai thép

* Dùng 2 bản ốp tiết diện 7 14 cm

Chốt thép có đường kính d= 14 mm

* Diện tích ép mặt :

Fem= b h = 12 14 = 168cm2

* Khả năng chịu ép mặt là:

= 1 103,33 168= 17 359,4 (Kg) > NAB= 6739 (Kg)

2) Tính đai thép :

* Bố trí 4 đai thép chịu lực kéo NAE= 6205 (Kg)

* Hệ số điều kiện làm việc khi có nhiều đai cùng chịu lực là nk= 0,85

* Cường độ tính toán của thép đai có ren ốc là:

Rđ= 0,8Ra = 0,8 2100 = 1680 (Kg/cm2)

* Tiết diện cần thiết của 1 đai là:

=> Chọn đai

3) Tính liên kết 2 bản ốp vào thanh cánh hạ :

* Dùng chốt thép d= 14mm

* Cách tính giống như nối thanh cánh hạ ở trên

*Số lượng chốt yêu cầu nc= 8 chốt

Bố trí 4 chốt và 4 bulon như trên

10

130

110 110 110 110

140

* Kiểm tra thanh cánh hạ bị giảm yếu bởi chốt theo điều kiện uốn kéo: giống như mối nối thanh cánh hạ ( do tiết diện và nội lực đều giống nhau): kết quả tương tự kết quả ở trên đã tính toán và hoàn toàn đủ lhả năng chịu lực

4) Tính thép góc đỡ đai :

* Đặt ở đầu khối ụ đệm 1 thép [ nằm ngang và 2 thép L100 8 nằm đứng Các đai được liên kết với 2 thép góc đứng này

a/ Tính thép [ ngang :

* Sơ đồ tính toán :

* Moment uốn lớn nhất :

Chọn thép ngang [ N0 24

Wy= 31,6 cm3

b/ Tính thép L đứng :

* Chọn thép đứng là 2L80 5 có

Sơ đồ tính toán:

* Moment uốn lớn nhất:

* Kiểm tra:

5) Tính gối tựa :

* Bề rộng gối:

Chọn = 20 (cm)

11

70 120 70

190

q=517,1 kg/cm

120

q=226,4 kg/cm

140

* Bề dài gối lấy theo cấu tạo: lg= 40 (cm)

* Chiếu dày gối đỡ xác định từ điều kiện chịu uốn như console :

* Moment gối đỡ:

* Bề dày gỗ nối:

Chọn = 3 (cm)

Vậy kích thước gối kèo là 40x20x3 cm

C- TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO MẮT GIỮA DƯỚI :

* Cấu tạo mắt giữa dưới như sau:

* Kiểm tra của ép mặt thanh xiên lên ụ đệm:

Trường hợp này, diện tích ép mặt lớn hơn trường hợp đã tính ở phần thanh xiên, do đó mắt đảm bảo yêu cầu chịu lực không cần kiểm tra lại

* Ụ đệm ép mặt vuông thớ lên thanh cánh hạ:

 Lực ép mặt là:

 Diện tích ép mặt yêu cầu là:

Theo cấu tạo :

Chọn l= 51cm

* Xét trường hợp tải trọng chỉ đặt ở nửõa dàn Khi đó lực nén thanh xiên sẽ làm cho ụ đệm ép mặt dọc thớ với cánh hạ Do đó, ta phải kiểm tra hr trong trường hợp này

12

bulon 18

5100

4550

16, l=10cm

200

q=175,4 kg/cm

Trong trường hợp tải trọng chỉ đặt ở nửa dàn trái, đối với dàn tam giác đã chọn ta vẫn có:

NBD= - 2247 Kg, nhưng NBD’ = 0

Nên ụ đệm sẽ ép mặt dọc thớ lên thanh cánh hạ với lực ép mặt :

 Tính chiều cao hr :

hr =

Chọn hr = 1,5cm

 Diện tích ép mặt:

Fem= b hr = 12 1,5 = 18cm2

 Khả năng chịu ép mặt là:

= 1 135 18= 2432 (Kg) > Nem= 2247 (Kg) > Nem = 2247 Kg

Vậy hr = 1,5 cm đạt yêu cầu

* Kiểm tra tiết diện giảm yếu ở thanh cánh hạ theo điều kiện chịu kéo uốn:

Kiểm tra:

Đảm bảo khả

năng chịu lực

D- TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO MẮT ĐỈNH DÀN :

* Cấu tạo mắt đỉnh dàn như sau

* Kiểm tra ép mặt đỉnh ( xiên thớ góc )





 Khả năng chịu ép mặt là:

= 1 103,33 155,1= 16 030(Kg) > Nem= 4136 (Kg)

13

120

bulon 18

220 25 180 25 220

90

* Kiểm tra tiết diện thu hẹp theo điều kiện nén uốn :

Kiểm tra:

Mắt đỉnh dàn đủ khả năng chịu lực

* Kiểm tra ép mặt ụ đệm:

Ép mặt dọc thớ:

Fem= 2,5 12= 30 cm2

Nem= NBEsin = 842 sin230= 329 (Kg)

 Khả năng chịu ép mặt:

= 1 135 30= 4050 (Kg) > Nem= 329 (Kg) => Mắt B đủ khả năng chịu lực

Ép mặt ngang thơ ù:

Nem= NBEcos = 842 cos230= 775 (Kg)

Diện tích ép mặt yêu cầu là:

Chọn chiều dài ụ đệm x= 10cm

* Kiểm tra tiết diện thu hẹp theo điều kiện nén uốn : đã

kiểm tra và thỏa mãn trong phần tính thanh xiên BD

14

60

bulon 

B

MỤC LỤC

Phần 1 : CẤU TẠO DÀN MÁI

I- Chọn kích thước dàn 1

II- Xác định tải trọng tác dụng

1 II- Xác định nội lực thanh dàn 3

Phần 2 : TÍNH TOÁN CẤU TẠO THANH DÀN

A- Thanh cánh thượng 3

B- Thanh cánh hạ

6 C- Thanh xiên chịu nén 6

D- Thanh đứng chịu kéo 8

Phần 3 : TÍNH TOÁN CẤU TẠO NÚT DÀN

A- Mối nối thanh cánh hạ 8

B- Mộng đầu dàn

9 C- Mắt dưới giữa

12 D- Mắt đỉnh dàn

14 E- Mắt trung gian 14

15

16