Bài tập lớn kết cấu gỗ

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KẾT CẤU GỖHọ và tên : Phạm Tuấn Pôn m Bước cộtm Độ dốc mái độ Tĩnh tải kg/m2 Hoạt tải kg/m2Mái Trần Mái Trần... XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN: aCác tả

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KẾT CẤU GỖ

Họ và tên : Phạm Tuấn Pôn

(m) Bước cột(m) Độ dốc mái ( độ )

Tĩnh tải (kg/m2) Hoạt tải (kg/m2)Mái Trần Mái Trần

B A

Bài làm

I.SƠ ĐỒ DÀN:

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

a)Các tải trọng:

770

P=891,4 770

45 xB

45 xB

g

'

) m / kg ( 140 4 x 35 xB

37 1

5 , 10 5

1000,5 140 140

195 5 , 195 1

L k

1000g' p' g'

' p

g

bt

tr tr

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

Hệ số vượt tải:

Hoạt tải : n1 = 1,4Tĩnh tải : n2 = 1,1

Tải trọng tác dụng lên mắt thượng:

) kg ( 4 , 891 75

, 1 ] 1 , 1 x ) 2

2 , 37 5 , 195 ( 4

g ' g ( 4

2 , 37 140 ( 4

g ' g ( 4

6 , 648 4 ,

P 3 2

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

Gỗ nhóm V, độ ẩm W = 18 % có:

1750 1750

e' e f g

9853

59123

Dùng Sap giải nội lực, kết quả được ghi trong bảng sau:

Loại thanh Tên thanh Chiều dài (mm) Nội lực (kg)

Cánh thượng ABBC

CD

190119011901

-9851,42-7881,14-5912,29

Cánh hạ AGGF

FE

175017501750

9067,979067,977254,37

BG

22281486743

3724,451418,60648,60Xiên CEBF 22961901 -2376,02-1970,28

1 đơn vị = 1 kg

M q

A

B N

N

d=1750

M nh

g

Biểu đồ Cremona

IV TÍNH TOÁN CÁC THANH:

A.TÍNH THANH CÁNH THƯỢNG :

Nội lực tính toán là: N = NAB = -9851,42 (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 chịuu lực dọc và lực ngang là tải trọng phân bố đều q

) m / kg ( 21 , 509 1 , 1 ).

2

2 , 37 5 , 195 ( 5 , 195 4 , 1 1 , 1 ).

2

g ' g

75 , 1 21 , 509 8

75 , 1 21 , 509 10

19493 N

93 , 194 )

1 75 , 1 ( 35 , 0 3 ,

M ) 1 L (

35 , 0 3

3 n

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

a) Kiểm tra tiết diện giữa thanh:

F = b x h = 12 x 14 = 168 (cm2)

) cm ( 392 6

14 12 6

h b

Kiểm tra theo điều kiện

1 W R m

M F

R

m

N

ng u u

nhịp ng

1 ,

190 h

42 , 9851 73 , 49 1 F R

Hệ số làm việc khi nén: mn = 1

Hệ số làm việc khi uốn: mu = 1

1 942 , 0 392 653 , 0 150 1

19493 168

135 1

42 ,

9851 W

R m

M F

R

m

N

ng u u

nhịp ng

Vậy tiết diện giữa thanh đạt diều kiện nén uốn

b) Kiểm tra tiết diện ở mắt B:

M F

gối th

743 R

m

N

a a

Đường kính thanh đứng:

) mm ( 12 ) mm ( 3 , 7 ) cm ( 73 , 0 14 , 3

416 , 0 4 F 4

giả thiết chọn h2 = 3 (cm)

Diện tích thu hẹp:

Fth = [14 – (2,4 + 3)](12-1,2) = 92,88 (cm2)

Momen kháng uốn thu hẹp:

) cm ( 13 , 133 6

6 , 8 4 , 5 2

1 938 , 0 13 , 133 150 1

15595 88

, 92 135 1

28 , 1970 W

R m

M F

gối th

Vậy tiết diện đảm bảo điều kiện nén uốn

c) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng dàn:

t n

n R F m

75 82 , 54 12 298 , 0

1 ,

190 b

82 , 54 8 , 0 1 100 8 , 0

Vậy thanh ổn định

B TÍNH TOÁN THANH CÁNH HẠ:

Nội lực tính toán là: N = NAG = 9067,97 (kg)

Sơ đồ tính:

Tải trọng phân bố đều q:

) m / kg ( 46 , 370 1 , 1 ).

2

2 , 37 140 ( 140 4 , 1 1 , 1 ).

2

g ' g (

75 , 1 46 , 370 8

75 , 1 46 , 370 10

14 12 6

h b

Kiểm tra theo điều kiện

1 W R m

nhịp k

k





Hệ số làm việc khi nén: mn = 1

Hệ số làm việc khi uốn: mu = 1

1 691 , 0 392 150 1

14182 168

120 1

97 , 9067 W

R m

nhịp k

Vậy tiết diện giữa thanh đạt diều kiện kéo uốn

b) Kiểm tra tiết diện ở mắt G:

Vì tại G có giảm yếu rất ít, đồng thời nội lực của 2 thanh cánh hạ ở 2 bên mắt G lànhư nhau, do đó không cần kiểm tra khẳ năng chịu lực và ép mặt

c) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng dàn:

F R m

Nk  k k

Hệ số làm việc khi kéo: mk = 1

Nk = NAG = 9067,97 (kg) < mkRkF = 1.120.168 = 20160 (kg) : Đúng

Vậy thanh ổn định

C THANH XIÊN CHỊU NÉN:

a) Thanh BF:

Lực nén NBF = -1970,28 (kg)

Giả thiết độ mảnh   75

Chọn k = 2 ( tỉ số giữa 2 cạnh tiết diện )

135

28 , 1970

2 16

1 ,

190 R

N

k 16

Diện tích tiết diện : F = 12.6 = 72 (cm2)

Độ mảnh lớn nhất: 109 , 63 75

6 289 , 0

1 ,

190 h

289 , 0

46 46 sin 1 22

135 1

135 46

sin 1 R

R 1

R

0 3 0

3

90 em em

em 46

m F R

m

em em em em

28 , 1970 b

cos R

m

N

em em

kg ( 43 , 2003 46

cos

5 , 2 12 39 , 46 1 cos

5 , 2

12 cos

103 23

sin 1 22

135 1

135 23

sin 1 R

R 1

R

0 3 0

3

90 em em

em 23

28 ,

1970 b

cos R

m

N

Chọn hr = 1,5 (cm) < 3 , 5 ( cm )

4

14 h 4

kg ( 35 , 2021 23

cos

5 , 1 12 37 , 103 1 cos

5 , 1

12 cos

Lực nén NCE = -2376,02 (kg)

Giả thiết độ mảnh   75

Chọn k = 1,6 ( tỉ số giữa 1,6 cạnh tiết diện )

135

02 , 2376 6 ,

1 16

6 ,

229 R

N

k 16

Diện tích tiết diện : F = 12.8 = 96 (cm2)

Độ mảnh lớn nhất: 99 , 31 75

8 289 , 0

6 ,

229 h

289 , 0

135 1

135 63

sin 1 R

R 1

R

0 3 0

3

90 em em

em 63

m F R

m

em em em

02 ,

2376 b

cos R

m

N

em em

em

Chọn hr = 3,2 (cm) < 3 , 5 ( cm )

4

14 h 4

kg ( 45 , 2466 63

cos

2 , 3 12 16 , 29 1 cos

2 , 3

12 cos

) cm / kg ( 2 , 57 40 sin 1 22

135 1

135 40

sin 1 R

R 1

R

0 3 0

3

90 em em

em 40

02 ,

2376 b

cos R

m

N

em em

em

Chọn hr = 2,8 (cm) < 3 , 5 ( cm )

4

14 h 4

kg ( 89 , 2508 40

cos

8 , 2 12 2 , 57 1 cos

8 , 2

12 cos

Tên thanh Nội lực(kg) Chiều dàil

0 (cm) F (cm2) b x h (cm) chịu nén (kg)Khả năngBF

CE

1970,282376,02

190,1229,6

7296

12 x 6

12 x 8

2507,764069,44Bảng kiểm tra khả năng ép mặt thanh xiên:

Mắt Nội lực(kg) Remα (kg/

cm2) hr (cm) Fem (cm2) memRemαFem Kết luậnB

F

C

D

1970,281970,282376,022376,02

46,36(α = 460)103,37(α = 230)29,16(α = 630)57,2(α = 400)

2,51,53,22,8

43,1919,5584,5843,86

2003,432021,352466,452508,89

ĐạtĐạtĐạtĐạt

D.THANH ĐỨNG CHỊU KÉO:

Thanh đứng chịu kéo dùng thép tròn CT3, Ra = 2100 (kg/cm2) Do các thanh có ren nên lấy ma = 0,8, cường độ tính toán maRa = 0,8.2100 = 1680 (kg/cm2)

Diện tích tiết diện thanh bụng yêu cầu:

a a c

N

F  (cm2) Đường kínhФ (mm) Fthực tế (cm2)

1901 2301

0,440,881,33

121214

1,1311,1311,54

E.TÍNH MỐI NỐI THANH:

Sơ đồ bố trí các mối nối:

1.Mối nối thanh cánh thượng:

Mối nối thanh cánh thượng dùng liên kết tỳ đầu có bản ghép, truyền lực quamặt ép mặt, các bulông bắt theo điều kiện cấu tạo

Chọn 2 bản ghép tiết diện 14 x 60 x 6 (cm)

Đường kính bulông : Ф 12 mm Bố trí bulông như sau:

Kiểm tra mối nối theo điều kiện ép mặt:

Diện tích ép mặt: Fem = 14 x 12 = 168 (cm2)

Hệ số điều kiện làm việc ép mặt : mem = 1

Cường độ ép mặt dọc thớ : Rem = 135 (kg/cm2)

Khả năng chịu ép mặt của mối nối là:

) kg ( 14 , 7881 N

) kg ( 22680 168

135 1 F

, 2 12 2 , 1 12

2 , 1 12 2 12

54 , 2560

2 2

15595 2

, 139 135 1

14 , 7881 W

R m

M F

R

m

N

th u u

gối th

2.Mối nối thanh cánh hạ:

Chọn 2 bản ghép tiết diện 14 x 6 (cm)

Chọn chốt thép đường kính d = 14 (mm)

Tra bảng với b = 24 (cm) > 10d = 14 (cm)

- Theo điều kiện ép mặt lên phân tố giữa:

) kg ( 840 4 , 1 12 50 d c 50 d c K

- Theo điều kiện uốn chốt:

) kg ( 490 4

, 1 250 d

250 d

K

) kg ( 8 , 424 6

2 4 , 1 180 a

d 180 a

K d K

T

2 2

2 3

2 2 2

2 2

2

2 1 u

Vậy khả năng chịu lực của 1 chốt : Tch = Tu = 424,8 (kg)

Số lượng chốt 1 bên liên kết là:

) chốt ( 67 , 10 8 , 424 2

97 ,

9067 T

Chọn 12 chốt bố trí mỗi bên liên kết gồm 8 chốt và 4 bulông

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

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

Fth = 12.14 – 2.1,4.12 = 134,4 (cm2)

) cm ( 5 , 2528 5

, 2 12 4 , 1 12

4 , 1 12 2 12

5 , 2528 2 2

1 918 , 0 2 , 351 150 1

11345 4

, 134 120 8 , 0

97 , 9067 W

R m

M F

R

m

N

th u u

gối th

F.TÍNH MỘNG ĐẦU DÀN:

Lực nén cánh trên: NAB= -9851,42 (Kg)

Lực nén cánh dưới: NAG= 9067,97 (Kg)

Phản lực gối tựa: RA= 4620 (Kg)

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

Với nội lực và tiết diện thanh đầu dàn như trên, các giải pháp mộng 1 răngvà mộng 2 răng đều không đạt yêu cầu chịu lực Vì 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 816 cm

Chốt thép có đường kính d = 16 mm

1) Kiểm tra ép mặt ở khối ụ đệm

- Diện tích ép mặt:

Fem= bh = 1214 = 168 cm2

- Khả năng chịu ép mặt là:

mem.Rem.Fem =1 103,37168 = 173666,16 (Kg) > NAB = 9851,42 (Kg)

2) Tính đai thép

Bố trí 4 đai thép chịu lực kéo NAG= 9067,97 (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:

đ k

AG

1680 x 85 , 0 x 4

97 ,

9067 R

n 4

N

- Chọn đai Ø 20

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

- Dùng chốt thép d= 16mm

- Cách tính giống như nối thanh cánh hạ như ở trên

-Số lượng chốt yêu cầu nc= 11 chốt

Bố trí 9 chốt và 4 bulông

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 như sau

cm / kg 95 , 820 12

42 ,

9851 b

N

- Moment uốn lớn nhất:

kgcm 34480 8

12 x 95 ,

820 2

20 2

42 ,

9851 4

b 2

b q 2

l 2

y

max 738 , 33 kg / cm R 2100 kg / cm

7 , 46

34480 W

147 y

x 2

42 ,

9851 h

315 2

20 4

42 ,

9851 4

h 2

h q 2

l 4

N

47 ,

16890 W

Bề dày gối lấy theo cấu tạo: lg= 2b= 2x12 = 24 (cm)

Bề dày gối đỡ xác định từ điều kiện chịu uốn như congson

m / kg 19250 24

, 0

4620 l

12 24 x 4620 8

b l l

R

2 g g

3465 x R

b

M 6

n g



Chọn g= 3 (cm)

G- TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CÁC MẮT DÀN

1) Mắt giữa dưới

Cấu tạo mắt giữa dưới như sau:

Kiểm tra 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:

em em

em

22 x

55 ,

3054 R

m

N

cm 57 , 11 12

84 ,

138 b

0 0

CE 0

40 sin 2

12 40

tg 2

14 2 40 sin 2

h 40

tg 2

h 2

cos x 02 , 2376 40

cos N

Vậy hr = 1,5 cm đạt yêu cầu

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

th 14 x 12 ( 1 , 5 x 12 2 x 12 , 5 ) 125 cm

3 2

6

5 , 12 x ) 2 12 (

Kiểm tra:

11345 125

120 1

37 , 7254 W

R m

M F

R

m

N

th u u

gối th

Cấu tạo mắt đỉnh dàn như sau:

Kiểm tra ép mặt đỉnh ( xiên thớ góc α = 230 )

2 0

0

0 0

2

10 23 cos

14 ) 2 12 ( 23 tg 2

a 23 cos

h ) d b (

cos x 29 , 5912 23

cos N

3 3

3

12

2 , 1 5 4 12

14 x 2 12

14 x 12

2 / 14

79 ,

2133 2

/ h

J

Kiểm tra:

1 735 , 0 83 , 304 150 1

15595 2

, 111 135 1

29 , 5912 W

R m

M F

R

m

N

th u u

gối th

n

n

3) Mắt trung gian C

- Kiểm tra ép mặt ụ đệm:

Ép mặt dọc thớ:

em em

em

22 x

83 ,

1305 R

m

N

cm 95 , 4 12

36 ,

59 b

th 155 , 68 cm

6

3 , 9 x , 5 x

Kiểm tra:

1 813 , 0 68 , 155 x 150 x

15595 44

, 100 x 135 x

29 , 5912 14

, 7881 W

R m

M F

gối th

n

n

CD

4) Mắt trung gian F

- Kiểm tra ép mặt dưới miếng đệm êcu:

Chọn miếng đệm êcu kích thước 77 (cm) (a = 5d= 51,2 = 6cm)

Do a>13b nên diện tích ép mặt là:

3

2 3

3 x

cm 22 , 1872 15

, 5 x 7 , 3 ) 4 , 1 14 ( 12

7 , 3 x ) 4 , 1 14

(

4 , 4 x 2 , 2 x ) 4 , 1 14 ( 12

2 , 2 x ) 4 , 1 14

( 12

4 , 3 x ) 4 , 1 12 ( J

2 / 14

22 , 1872 2

/ h

J

Kiểm tra:

1 411 , 0 46 , 267 x 150 x

11345 18

, 117 x 120 x

37 , 7254 97

, 9067 W

R m

M F

R

m

N N

th u u

goái th

k k

EF GF