Bài tập lớn môn học kết cấu gỗ

Tài liệu bài tập lớn kết cấu gỗ hay, trình bày mạch lạc, dễ hiểu, rất có ích cho các bạn sinh viên ngành kỹ thuật. Thiết kế dàn vì kèo gỗ dạng tam giác, liên kết mộng, thanh cánh trên chịu nén uốn, thanh cánh hạ có trần treo, gỗ nhóm V, độ ẩm 18%, thép CT3. Số liệu đề bài : Nhịp, bước cột, độ dốc mái, tĩnh tải, hoạt tải.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ

GVHD : ThS.Võ Văn Tuấn SVTH : Võ Phúc Sơn LỚP : X03A3

MSSV : X032045 STT : 42

Tp.HCM tháng 12 năm 2006

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KẾT CẤU GỖ

I.CHỌN DẠNG DÀN:

- Để dễ chế tạo, phù hợp với vật liệu lợp mái có độ dốc lớn tương ứng với góc

α = 260, ta chọn dàn hình tam giác

- Chiều cao dàn ở giữa nhịp :

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

1)Đổi tải trọng cho thành tải trọng phân bố đều trên hình chiếu bằng theo phương nằm ngang :

B A

Lấy kbt = 5 cho dàn tam giác

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:

2 41,1

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

Gỗ nhóm V, độ ẩm W = 18 % có:

III Xác định nội lực:

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

1

861,72

P=947,94 861,72

-9830,14-7865,73-5900,58

Cánh hạ AGGF

FE

175017501750

8835,278835,277070,58

BG

25611707854

4223,771636,30775,60Xiên CEBF 24451947 -2467,48-1963,50

1 đơn vị = 1 kg

a b c d

d' c' b' a'

g' f' e' e f g 1

Biểu đồ Cremona

IV TÍNH TOÁN CÁC THANH:

M q

A

B N

N

d=1750

M nh

g

A.TÍNH THANH CÁNH THƯỢNG :

Nội lực tính toán là: N = NAB = -9830,14 (kg)

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

a) Kiểm tra tiết diện giữa thanh:

MF

R

m

N

ng u u

nhịp ng

n

n

≤ξ

+

Độ mảnh theo phương trong mặt phẳng uốn x – x là :

Hệ số làm việc khi nén: mn = 1

Hệ số làm việc khi uốn: mu = 1

Vậy tiết diện giữa thanh đạt diều kiện nén uốn

b) Kiểm tra tiết diện ở mắt B:

1WRm

MF

R

m

NN

th u u

gối th

n n

giả thiết chọn h2 = 3 (cm)

Diện tích thu hẹp:

Vậy tiết diện đảm bảo điều kiện nén uốn.

c) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng dàn:

t n

B TÍNH TOÁN THANH CÁNH HẠ:

Nội lực tính toán là: N = NAG = 8835,27 (kg)

14

126

h.b

Kiểm tra theo điều kiện

1WRm

MF

R

m

N

u u

nhịp k

k

≤+

Hệ số làm việc khi nén: mn = 1

Hệ số làm việc khi uốn: mu = 1

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 là như nhau, do đó không cần kiểm tra khẳ năng chịu lực và ép mặt

c) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng dàn:

FRm

Nk ≤ k k

Hệ số làm việc khi kéo: mk = 1

Nk = NAG = 8835,27 (kg) < mkRkF = 1.120.168 = 20160 (kg) : Đạt

Vậy thanh ổn định

C THANH XIÊN CHỊU NÉN:

a) Thanh BF:

Lực nén NBF = -1963,50 (kg)

Giả thiết độ mảnh λ>75

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

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

Độ mảnh lớn nhất: 0 194,7 112,28 75

l h

N≤ n nϕ

 NBF = 1963,50 (kg) < 1.135.0,246.72 = 2391,12 (kg) : đạt

Kiểm tra khả năng chịu ép mặt của thanh BF:

3 0

3 0 90

em em

R

R R

mF

R

m

em em em

em em

3 0

3 0 90

em em

R

R R

Giả thiết độ mảnh λ>75

Chọn k = 1,6 ( tỉ số giữa 2 cạnh tiết diện )

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

Độ mảnh lớn nhất: 0 244,5 105,75 75

l h

N≤ n nϕ

 NCE = 2467,48 (kg) < 1.135.0,277.96 = 3592,4 (kg) : đạtKiểm tra khả năng chịu ép mặt của thanh CE:

3 0

3 0 90

em em

R

R R

mF

R

m

em em em

em em

0

2 40

3 0

3 0 90

em em

R

R R

Bảng tính tiết diện thanh xiên:

Tên thanh Nội lực (kg) Chiều dài l

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

CE

1963,502467,48

194,7244,5

7296

12 x 6

12 x 8

2391,123592,40Bảng kiểm tra khả năng ép mặt thanh xiên:

Mắt Nội lực (kg) Remα

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

F

C

E

1963,501963,502467,482467,48

46,36(α = 520)94,23(α = 260)25,66(α = 700)49,6(α = 440)

3,02,03,03,0

58,4726,70105,2650,00

2246,422515,942700,972480,00

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

1901 2301

3402

Tên thanh Nội lực (kg)

a a c /

N

F = (cm2) Đường kính Ф (mm) Fthực tế (cm2)BG

CF

DE

775,601636,304223,77

0,460,972,51

121218

1,1311,1312,545

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 qua mặt ép mặt, các bulông bắt theo điều kiện cấu tạo

Chọn 2 bản ghép tiết diện 14 x 60 x 5 (cm)

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

100 100

100 100

100 100600

50

50 45 50 45

140

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:

,2.12.2,112

2,1.12.212

54,2560

22

n n th u u th

M

N

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)

Tính khả năng chịu lực của liên kết chốt:

- Theo điều kiện ép mặt lên phân tố biên:

)kg(6724

,1.6.80d.a.80d.aK

Ta a

- Theo điều kiện ép mặt lên phân tố giữa:

)kg(8404

,1.12.50d.c.50d.cK

Tc c

- Theo điều kiện uốn chốt:

)kg(4904

,1.250d

.250d

K

)kg(8,4246

.24,1.180a

2d.180a

KdK

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:

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(5,25285

,2.12.4,112

4,1.12.212

5,2528

22

k k th u u th

M

N

F.TÍNH MỘNG ĐẦU DÀN:

Lực nén cánh trên: NAB = -9830,14 (Kg)

Lực nén cánh dưới: NAG = 8835,27 (Kg)

Phản lực gối tựa: RA = 5170,33 (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 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 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 = 8835,27 (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:

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 = 10 chốt

Bố trí 7 chốt và 4 bulông

1250 260

- Kiểm tra thanh cánh hạ bị giảm yếu bởi chốt theo điều kiện uốn kéo: giống như mối nối thanh hạ ( do tiết diện và nội lực đều giống nhau)

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

R

x bR

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

5170,33 21543 / 0,24

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:

Xét trường hợp tải trọng chỉ đặt ở nửa 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.

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 14x12 (1,5x12 2x12,5) 125cm

3 2

6

5,12x)212(

k k th u u th

M N

120 100 100 120

640

Kiểm tra ép mặt đỉnh ( xiên thớ góc α = 260 )

2

th 14x12 2x14 2 1,2x14 2x2x1,2 111,2cm

4 2

3 3

3

x 5x1,2x2,5 2133,79cm

12

2,15412

14x

212

14x12

2/14

79,

21332

/h

n n th u u th

M N

3) Mắt trung gian C

- Kiểm tra ép mặt ụ đệm:

Ép mặt dọc thớ:

th 155,68cm

6

3,9x4,5x2

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:

Fem= ab = 7×12 = 84 (cm2)

Khả năng chịu ép mặt ngang thớ là:

memRemFem = 1×22×84 = 1848 (Kg) > Nem= NCF = 1636,3 (Kg) ⇒ Đạt

22,

18722

/h