Bài tập lớn kết cấu gỗ

b Kiểm tra tiết diện mắt D:... Vì tại Dcó giảm yếu rất ít, đồng thời nội lực của 2 thanh cánh hạ ở 2 bên mắt Dlà như nhau, do đó không cần kiểm tra khả năng chịu lực và ép mặt.. c Kiểm t

MỤC LỤC

I) Chọn dạng dàn và bố trí hệ giằng 2

II) Xác định tải trọng và các số liệu tính toán 2

A) Các tải trọng 2

B ) Tải trọng bản thân 2

C ) Tải trọng tác dụng lên mắt dàn 2

D ) Các số liệu tính toán cường độ gỗ 3

III ) Xác định nội lực 3

IV) Tính toán các thanh 3

A Tính thanh cánh thượng 3

a) Kiểm tra tiết diện giữa thanh 4

b) Kiểm tra tiết diện mắt B 4

c) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng dàn (y-y) 5

B Tính thanh cánh hạ 6

a) Kiểm tra tiết diện giữa thanh 6

b) Kiểm tra tiết diện mắt D: 6

c) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng dàn (y-y) 6

C) Thanh xiên chịu nén BE 7

D) Thanh đứng 8

E) Tính mối nối thanh cánh 8

F) Tính mộng đầu dàn 10

a) Kiểm tra ép mặt ở khối ụ đệm 10

b ) Tính đai thép 11

c) Tính liên kết 2 bản ốp vào thanh cánh hạ 11

d) Tính thép góc đỡ đai 11

G) Tính toán kiểm tra các mắt dàn 13

H) Cấu tạo và tính toán mắt đỉnh dàn 15

I) Chọn dạng dàn và bố trí hệ giằng

Căn cứ vào nhịp của hệ dàn ta chia dàn thành 4 khoang mỗi khoang có kích thước 1,875m

Kích thước của hệ dàn như hình vẽ

1875 1875 1875 1875

7500

2010

2010

2010 2010

II) Xác định tải trọng và các số liệu tính toán

A) Các tải trọng

- Các tải trọng cho trong đề là theo mặt bằng mái và chưa có hệ số vượt tải khi tính toán phải nhân với hệ số vượt tải và đổi ra tải trọng phân bố trên hính chiếu bằng theo phương ngang

,

, , ,

35 4,5 168,70 /

35 4,5 168,70 /

45 4,5 202,5 /

35 4,5 157,5 /

o

o

tr tr

tr tr

g

p





B ) Tải trọng bản thân

27,17 /

5 7,5

tr tr bt

bt

C ) Tải trọng tác dụng lên mắt dàn

- Hệ số vượt tai&

Hoạt tải n1 = 1,4

Tĩnh tải n2 = 1,1

- Tải trọng tác dụng lên mắt cánh thượng

bt

g

- Tải trọng tác dụng lên mắt cánh hạ

1

1

1

27,17

1

(3 3 ) 1,5 (818,8 859,11) 2516,86

2

bt

g

P

kg

D ) Các số liệu tính toán cường độ gỗ

- Gỗ nhóm V độ ẩm 18% có

Rn = Rem = 135 kg/cm2

Rk = 120 kg/cm2

Ru = 150 kg/cm2

Rn90 = 25kg/cm2

Rem90 = 22 kg/cm2

Thép CT3 có R = 2100 kg/cm2

Ghi chú

Với dàn có  <30o không phải tính trọng gió

III ) Xác định nội lực (dùng SAP giải nội lực )

BẢNG TỔNG HỢP

IV) Tính toán các thanh

A Tính thanh cánh thượng

- Nội lực tính toán : N = NAB = -7025 kg

Sơ đồ tính

N

N

q=436,69 kG/m

Mg=-153,52 kG.m

1,875 m Mg=191,9 kG.m

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

,

bt

g

Momen tác dụng lên thanh cánh thượng

Mnhịp = 2 436,69 1,8752 191,9

qd

kgm



Mgối = 2 436,69 1,8752 153,52

qd

kgm



1025

nhip

M

N

Ta có 1cm < e < 25cm dùng công thức Konhettop

135

n

Chọn tiết diện thanh AB là bxh 12x14 (cm) W = 392cm3

a) Kiểm tra tiết diện giữa thanh

F = b h 12 14 168  cm2

3

12 14

392

x

b h

Độ mảnh

201

49,67 75

0, 289 0, 289 14

o

l h

Kiểm tra

19190

48,95 392

7025

41,81

12 14

nhip

x

M W N F



Ta có nhip 10%

x

- Kiểm tra:

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

1

n ng

N

R F





  Với

2

1 0,8

100



    

2

49,67

100

0,803 135 168

Hệ số làm việc khi nén: mn=1 Hệ số làm việc khi uốn: mu=1 vì có b= 12cm < 15cm Suy ra:

0,841 1

1 135 168 0,614 392 150 1

nh

M N

Vậy tiết diện giữa thanh đủ khả năng chịu nén uốn

120

b) Kiểm tra tiết diện mắt B

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

N1 – N2 = 7025 – 4683 = 2342 (Kg)

- Diện tích tiết diện thanh đứng BD:

0,511 0,8 2100

BD

a a

N

cm

- Đường kính thanh đứng:

dđ =



d

Chọn dđ=12mm theo điều kiện cấu tạo

- Ta có:

h1= 5dđ  sin = 51,2sin 210 = 2,2 cm=> Chọn h1=2,5cm

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:

2

3

5,4 8,5

6

x th

Kiểm tra:



1 135 91,8 1 150 130

g

n n th u u th

M

N N

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

25 30

120

60

N N

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

+ Độ mảnh theo phương y-y là:



0,289 0,289 12

y

l b

+ Hệ số uốn dọc theo công thức thực nghiệm Konhetcop

y



+ Kiểm tra:

7025 1 135 0, 731 168 16579( )

n n t

N m R F

Kg





Vậy thanh cánh thượng đảm bảo điều kiện ổn định.

B Tính thanh cánh hạ

Nội lực tính toán NAD = 6558kg

Sơ đồ tính

Tải trọng phân bố đều :

,

bt

g

Mômen tác dụng lên thanh cánh hạ :

Mnhịp = 2 458,19 1,8752 201,35

qd

kgm



Mgối = 2 458,19 1,8752 161, 08

qd

kgm



Chọn tiết diện thanh cánh hạ bằng tiết diện cánh thượng

12 14

a) Kiểm tra tiết diện giữa thanh

Công thức kiểm tra :

M N

m R F m R W 

 mk=1 do không có giảm yếu

 F= bh = 168 cm2

 mu=1, do có b=12cm < 15cm



3

12 14

392( )

0,667 1

1 120 168 1 150 392

bh

Vậy thanh cánh hạ đủ khả năng chịu kéo uốn

b) Kiểm tra tiết diện mắt D:

Vì tại Dcó giảm yếu rất ít, đồng thời nội lực của 2 thanh cánh hạ ở 2 bên mắt Dlà 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)

N k m R F k k

Với mk=1, do không có giảm yếu,

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

C) Thanh xiên chịu nén BE

+ Lực nén NBD = -2341 (Kg)

+ Giả thiết độ mảnh 75 và tỉ số k h 1,7

b

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

68, 2

yc

n

R



+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 :

max

min

201

99,35

0, 289 0, 289 7

max 75



  : phù hợp giả thiết

0,314 99,35





Khả năng chịu nén của thanh là:

mnRnF = 11350,31484 = 3 560 (Kg) > NBE

Vậy thanh xiên đủ khả năng chịu nén

- Kiểm tra khả năng chịu ép mặt của thanh BE

D

25 60

Đầu mắt B:

Cường độ ép mặt xiên thớ góc 0

42

  là:

0

2 42

3 0 3

90

135

53,17 / 135

22

em em

em

em

R

R

Kiểm tra khả năng chịu ép mặt theo điều kiện :

r

em r

em em

bh

N h

m R b







Với Nem = NBE=2 341 (Kg)

mem=1

0

12





0

2341 cos 42

2,72

1 53,17 12

r

Theo điều kiện cấu tạo: 1 1 14 3,5

r

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

Vậy chọn hr = 3 cm

 Khả năng chịu ép mặt đầu B là:

r

bh





Với diện tích ép mặt là:

0

12 3

48, 44 cos cos 42

r em

bh





Vậy thanh xiên BE 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

+ 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:

yc

a a

N F

m R



 Đường kính tiết diện thanh bụng là: 4F yc





 với điều kiện cấu tạo  12mm

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

Tên thanh Nội lực (Kg) yc

a a

N F

m R

 (cm2) Đường kính (cm2) Fthực tế (cm2) BD

E) Tính mối nối thanh cánh

Chiều dài thanh cánh thượng là 2x2,010 = 4,02 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=10cm

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  Đạt

70 12

70 120 70

3 S2

- Tính khả năng chịu lực của liên kết chốt :

Theo điều kiện ép mặt lên phân tố biên :

em

Theo điều kiện ép mặt lên phân tố giữa:

em

Theo điều kiện uốn chốt :

u

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

- Số lượng chốt ở một bên liên kết là:

nchốt= 6558 8,6

2 380,8

DE

N

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

100 100

120 100 100 100 120 120

45 14

120 100 100 100

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

120

2

3

12 14 2 1, 4 12 134, 4( )

12 14 12 1, 4

2 2959,5 2

422,8( ) 14

th

th

x

th

x

th

h



Lấy moment tính toán là Mg= 16108 (Kgcm)

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

Kiểm tra:

0,762 1 0,8 120 134, 4 1 150 422,8

g ED

k k th th u u

M N

 Đảm bảo khả năng chịu lực

F) Tính mộng đầu dàn

- Lực nén cánh trên: NAB= -7025 kg

- Lực kéo cánh dưới: NAD= 6558 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 một răng và 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 hai bản ốp tiết diện 7x14 cm

Chốt thép đường kính d = 14mm

a) Kiểm tra ép mặt ở khối ụ đệm

- Diện tích ép mặt :

Fem= bh = 1214 = 168cm2

- Khả năng chịu ép mặt là:

21 0

em em em

m R F = 1109,18168= 18342,24 (Kg) > NAB= 7025 kg

0

0

2 21

3 0 3

90

135

109,18 / 135

22

em em

em

em

R

R

b ) Tính đai thép

- Bố trí 4 đai thép chịu lực kéo NAD= 6558 (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:

AD th

k d

N

n R

Chọn đai 18mm

c) 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= 10 chốt

Bố trí 4 chốt và 6 bulon như trên

100 100 100 100

130

100 95

- 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)

d) 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

190

- Tính thép [ ngang :

- Sơ đồ tính toán :

q=546,5 kg/cm

120

12

AD

N

b

- Moment uốn lớn nhất :

AD

Chọn thép ngang [ N0 24

Wy= 31,6 cm3

max 21313

31,6

y

M

W

- Tính thép L đứng :

- Chọn thép đứng là 2L805 ; W x 7,7cm3

- Sơ đồ tính

q=234,2 kg/cm

140

6558 234, 2 /

AD

N

h

- Moment uốn lớn nhất:

AD

- Kiểm tra:

7,7

x

M

W

- Tính gối tựa

- Bề rộng gối: 90

3508

13,3( )

12 22

A g em

R

bR



Chọn b = 20 (cm) g

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

- Bề dày gối đỡ xác định từ điều kiện chịu uốn như console :

200

q

2516

125,8 / 20

A

g

R

l

* Moment gối đỡ:

1006, 4

g

A

g

R

l

* Bề dày gỗ nối:

20 150

g

g u

M

cm

b R

 Chọn g= 3 (cm)

Vậy kích thước gối kèo là 40x20x3 cm

G) Tính toán kiểm tra các mắt dàn

- 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:

N em 2N BEsin 210  2 2341 sin 21 0 1677,8 kg

+ Diện tích ép mặt yêu cầu là:

0

2 90

1677,8

76, 26

1 22

76, 26

6,35 12

em em

em em

em

N

m R F

b



Theo cấu tạo :

u

yc

Chọn l= 56cm

- 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

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

NBE= - 2247 Kg, nhưng NBE’ = 0

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

cos 21 2341 cos 21 2185( )

- Tính chiều cao hr :

hr =

e

2185

1,35( )

em m

N

cm

Chọn hr = 1,5cm

- Diện tích ép mặt:

Fem= bhr = 121,5 = 18cm2

- Khả năng chịu ép mặt là:

m R F em em em= 113518= 2432 (Kg) > Nem= 2185 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:

2 2

3

12 14 (1,8 14 2 1,5 5,1) 131,7( ) (12 1,8) 12,5

265, 6( ) 6

th

th

120

Kiểm tra:

0,923 1 0,8 120 131,7 1 150 265,6

g DE

k k th th u u

M N

Vậy đảm bảo khả năng chịu lực

H) Cấu tạo và tính toán mắt đỉnh dàn

- Cấu tạo mắt đỉnh dàn như sau

140

140 90

- Kiểm tra ép mặt đỉnh ( xiên thớ góc 0

21

2 0

14

em

h



0

Khả năng chịu ép mặt là:

21 0

em em em

m R F = 1109,18152,9= 16693kg > Nem= 4371 kg

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

2

3

12 14 1,8 14 (2 1, 2 12 2 1, 2 1,8) 118,32

2 2176,5 2

311 14

th

x

x x

J

h

Kiểm tra:

0,622 1

1 135 118,32 1 150 311

g BC

n n th th u u

M N

Vậy mắt đỉnh dàn đủ khả năng chịu lực