Khi mô men uốn lớn, biến dạng vẫn là đường thẳng, nhưng biểu đồ ứng suất là đường cong, trục trung hoà nằm lệch về phía vùng kéo, không áp dụng công thức trên được..[r]
Trang 1Lí THUYẾT BỔ SUNG
KẾT CẤU GỖ
Cõu 1: Cấu kiện chịu kộo đỳng tõm
a Khỏi niệm
- Cấu kiện chịu kộo đỳng tõm khi lực kộo nằm dọc theo trục cấu kiện và cỏc chỗ giảm
yếu (nếu cú) đối xứng qua trục cấu kiện
b Sự làm việc
- Đường biểu diễn giữa ứng suất và biến dạng gần như thẳng: = E.
- Phỏ hoại xảy ra đột ngột khi biến dạng tương đối khỏ nhỏ 0,8%, quy ước lấy: tl = 0.5 b
- Cường độ chịu kộo khi thớ nghiệm của gỗ khỏ cao, từ 800 1000 kG/cm2 Cỏc khuyết tật như thớ chộo, mắt của gỗ làm giảm rất nhiều cường độ chịu kộo
- Gỗ khụng phải là vật liệu chịu kộo tốt
c Phạm vi ứng dụng
- Dựng làm thanh cỏnh dưới của dàn liờn kết mộng
d Cỏc hỡnh thức chịu lực
- Gồm cú tiết diện trũn, tiết diện chữ nhật và tiết diện vuụng
Cõu 2: Cấu kiện chịu nộn đỳng tõm
a Khỏi niệm
- Cấu kiện chịu nộn đỳng tõm khi lực nộn nằm dọc theo trục cấu kiện và cỏc chỗ giảm yếu (nếu cú) đối xứng qua trục của cấu kiện
Hình 1.4 - Biểu đồ ứng suất - biến dạng khi kéo, nén
Hình 2.1 -Tiết diện cột
N N
Trang 2- Thường gặp ở cột và thanh chống
b Sự làm việc
- Khoảng 300 450 kG/cm2 (gỗ thường), 700 kG/cm2 (gỗ tốt)
- tl = 0.5 b là đường thẳng, sau cú dạng đường cong
- Khuyết tật ớt ảnh hưởng do ứng suất phõn bố đều lại
- Đõy là chỉ tiờu ổn định, cú thể dựng để đỏnh giỏ, phõn loại gỗ
- Nộn là hỡnh thức chịu lực thớch hợp nhất
c Phạm vi ứng dụng
- Dựng làm cột nhà một, hai tầng, trụ cầu, thanh cỏnh trờn của dàn
d Cỏc hỡnh thức chịu lực
- Tiết diện trũn, tiết diện chữ nhật, tiết diện vuụng (vẽ như kộo đỳng tõm)
- Cấu kiện chịu nộn khụng cú giảm yếu
- Cấu kiện chịu nộn cú giảm yếu
+ Đối xứng: độ cứng giảm rừ rệt
+ Khụng đối xứng: trục tiết diện thay đổi, tớnh như cấu kiện lệch tõm
Cõu 3: Cấu kiện gỗ tiết diện nguyờn chịu uốn phẳng
a Khỏi niệm
- Tải trọng nằm trong mặt phẳng chứa một trục quỏn tớnh chớnh của tiết diện
b Sự làm việc
- Tiết diện gỗ gồm 2 vựng: kộo và nộn
Hình 1.4 - Biểu đồ ứng suất - biến dạng khi kéo, nén
Hình 2.4 - Các hình thức giảm yếu
Trang 3- Khi mụ men uốn nhỏ, ứng suất và biến dạng phõn bố dọc chiều cao tiết diện theo qui luật đường thẳng, biểu đồ cú dạng tam giỏc
- Khi mụ men tăng lờn, ứng suất kộo vẫn là đường thẳng, ứng suất nộn thành đường cong Trục trung hũa lựi xuống phớa dưới
- Phỏ hoại: vựng nộn gẫy nếp
- Tăng tải tiếp: phỏ hoại đứt lỡa tại vựng kộo
- = M / W chỉ là ứng suất quy ước Cường độ (ứng suất lớn nhất) chỉ là cường độ quy ước
c Phạm vi ứng dụng
- Dựng làm dầm cầu, dầm nhà, dầm sàn, vỏn lỏt sàn, dầm mỏi, xà gồ
Cõu 4: Cấu kiện gỗ tiết diện nguyờn chịu nộn uốn
a Khỏi niệm
Là cấu kiện chịu cả lực nộn dọc N, vừa chịu momen uốn M, cú thể do:
- Lực nộn tỏc dụng lệch tõm
- Tải trọng ngang
- Cấu kiện bị cong
- Cấu kiện cú chỗ khuyết khụng đối xứng và chịu lực nộn dọc trục
b Phạm vi ứng dụng
- Dựng làm trụ cầu, cột nhà
c Cỏc hỡnh thức chịu lực
Hình 1.5 - Biểu đồ ứng suất - biến dạng khi kéo, nén
Hình 2.9 - Các hình thức nén uốn
N
N
N
N q
N
N
N
N
Trang 4Câu 5: Cơ sở và cách phân loại gỗ theo tập quán của nhân dân và theo nghị định của nhà nước như thế nào?
Phân loại theo tập quán
Cơ sở phân loại: Theo tập quán lâu đời của nhân dân, các loại gỗ được chia làm 4 hạng, căn
cứ vào vẻ đẹp, tính bền vững khi làm nhà
Gồm các loại gỗ có màu sắc đẹp, hương vị đặc biệt không bị mối mọt Chủ yếu là để đóng các đồ quí giá, hàng mỹ nghệ thủ công
- Gụ, trắc, mun: có vân đẹp, chịu lực tốt, rất nặng và chắc
- Lát hoa, ngọc trai, trầm hương: có vân đẹp, mùi vị đặc biệt
Gồm các loại gỗ nặng và cứng, ít khi bị mục mối mọt Dùng cho các công trình chịu lực lớn Như đinh, lim, sến, táu, trai, nghiến
Gồm các loại gỗ có màu sắc hồng, nâu đỏ nhẹ và kém cứng hơn thiết mộc Chia làm hai loại:
- Gỗ hồng sắc tốt: gỗ dẻo, chịu được nước, ít mục, mối, mọt, dùng làm nhà cửa, đóng thuyền, đóng đồ dùng: mỡ, vàng tâm, dổi, tếch, gội, săng lẻ
- Gỗ hồng sắc thường: không chịu được mối, mọt, bị mục: muồng, sấu, sồi, xoan, sàng sàng
Là những loại gỗ xấu, màu trắng, nhẹ, mềm, dễ bị mục, mối, mọt
Phân loại theo nghị định của Nhà nước
Cơ sở phân loại: Theo qui định gỗ sử dụng chia thành 8 nhóm, căn cứ vào tính chất cơ
lý, màu sắc, cấu trúc
- Nhóm I: Gồm những loại gỗ có màu sắc, hương vị đặc biệt, nhóm gỗ quí nằm trong nhóm này
Nhóm gỗ quí không dùng trong xây dựng, chỉ dùng để làm hàng mỹ nghệ, xuất khẩu: trắc, gụ, lát, mun
- Nhóm II: Gồm những loại gỗ có tính chất cơ học cao: đinh lim, táu, sến, trai, nghiến
Nhóm 2 dùng để xây dựng nhà cửa, công trình quan trọng, nhưng không được dùng đinh lim, táu, sến
- Nhóm III: Gồm những loại gỗ dẻo dai, dùng để đóng tàu, thuyền: Chò chỉ, tếch, săng lẻ
- Nhóm IV: Gồm những loại gỗ thích hợp cho làm đồ mộc, dùng để đóng đồ dùng bàn ghế, cửa: mỡ, vàng tâm, dổi
- Nhóm V: Là gỗ hồng sắc tốt: dẻ, thông, gội Dùng làm kết cấu nhà ở, nhà ăn, nhà kho (1 tầng)
- Nhóm VI: Gỗ hồng sắc thường: sâu sâu Dùng làm khung cửa, lanh tô, đồ tạm
Trang 5Xây dựng thường dùng nhóm V Tuy nhiên do gỗ gần đây quý hiếm, nên dùng cả nhóm VI
Câu 6: Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của gỗ? Vì sao cường độ của gỗ tự nhiên chưa được sử dụng trong tính toán?
a Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của gỗ
Thời gian tác dụng của tải trọng
- Thời gian càng lâu thì cường độ càng giảm
Độ ẩm
- Độ ẩm hấp phụ ảnh hưởng đến cường độ của gỗ Khi độ ẩm tăng thì R và E giảm
- Cường độ dọc thớ thay đổi rất ít Với các phương khác khi độ ẩm thay đổi 1%, cường độ thay đổi từ 3% ~ 5%
- Bão hoà thớ W = 30% Tăng tiếp W, độ ẩm hấp phụ không tăng mà tăng độ ẩm tự
do, vì thế R không đổi
- Muốn so sánh 2 loại gỗ ở hai độ ẩm khác nhau phải đưa về cùng một độ ẩm tiêu chuẩn
- Độ ẩm thăng bằng 17 ~ 20% Độ ẩm tiêu chuẩn W = 18%
- Cường độ của gỗ ở 7 ~ 22% chuyển về 18% dùng công thức sau:
18 w[1(W 18)]
18: cường độ ở độ ẩm tiêu chuẩn
w: cường độ ở độ ẩm W
: hệ số chuyển đổi cường độ ở độ ẩm bất kỳ về cường độ ở độ ẩm tiêu chuẩn
= 0,05 - đối với nén dọc thớ
= 0,035 - đối với nén ngang thớ
= 0,015 - đối với kéo dọc thớ
= 0,04 - đối với uốn
= 0,03 - đối với trượt
Nhiệt độ
- Nhiệt độ tăng cường độ giảm
- T = 20 ~ 50C, Rk giảm 15 ~ 20%, Rn giảm 20 ~ 40%, Rtr giảm 15 ~ 20%
- Việt nam lấy T = 20C làm nhiệt độ tiêu chuẩn để tính toán cường độ của gỗ
- Cường độ ở nhiệt độ bất kỳ đưa về cường độ ở nhiệt độ tiêu chuẩn theo công thức sau:
20 T (T 20 )
20: cường độ ở nhiệt độ tiêu chuẩn
T: cường độ ở nhiệt độ bất kỳ
T: nhiệt độ tại thời điểm thí nghiệm
: hệ số chuyển đổi cường độ từ nhiệt độ bất kỳ về nhiệt độ tiêu chuẩn
= 0,35 - đối với nén dọc thớ
= 0,4 - đối với kéo dọc thớ
Trang 6 = 0,45 - đối với uốn
= 0,04 - đối với trượt
- E giảm nhiều (2 lần), làm tăng biến dạng (mựa hố)
- Nhiệt độ tăng sinh ứng suất cục bộ, gõy phỏ hoại Khụng dựng quỏ 50C
Khuyết tật
- Ứng suất tập trung lớn
- Mắt = 1 / 4 thanh gỗ Rk cũn 27%
- Cú quy định cụ thể về số mắt: Cấp A khụng quỏ 10% đường kớnh, Cấp B khụng quỏ 30%
- Độ nghiờng tớnh bằng i = D / L x 100%
- Thớ nghiờng chịu lực chộo thớ nờn cường độ giảm
- Độ nghiờng 12%, Rk cũn 70%, Ru cũn 90%
- Ít ảnh hưởng đến kộo, nộn dọc thớ mà chủ yếu ảnh hưởng
đến trượt và kộo ngang thớ
b Vỡ sao cường độ của gỗ tự nhiờn chưa được sử dụng trong
tớnh toỏn?
- Vỡ gỗ tự nhiờn (gỗ mới hạ) cú độ ẩm lớn (30-50%) Do đú, phải để tự nhiờn trong
khụng khớ, sau quỏ trỡnh lõu dài độ ẩm của gỗ dần dần thăng bằng, ớt biến động Trong thời gian đú, sự thay đổi độ ẩm ảnh hưởng tới kớch thước, hỡnh dạng của gỗ, làm gỗ bị cong vờnh, nứt khụng được sử dụng trong tớnh toỏn
- Gỗ cú độ ẩm thăng bằng trong khoảng 17-20% Độ ẩm ảnh hưởng lớn tới cường độ và
sự co ngút của gỗ Do đú, trước khi sử dụng gỗ cần thiết phải hong, sấy khụ để đạt tới
độ ẩm thăng bằng
Cõu 7: Phõn tớch sự làm việc của gỗ khi chịu kộo, nộn, uốn?
Kộo dọc thớ
- Đường biểu diễn giữa ứng suất và biến dạng gần như thẳng = E.
- Cường độ rất cao, từ 800 1000 kG/cm2 (gỗ cú chất lượng trung bỡnh)
Hình 1.4 - Biểu đồ ứng suất - biến dạng khi kéo, nén
Hình 1.12 - Thớ nghiêng
Trang 7- Phỏ hoại đột ngột khi biến dạng nhỏ – phỏ hoại giũn
- Cỏc khuyết tật như thớ chộo, mắt của gỗ làm giảm rất nhiều cường độ chịu kộo
- Kớch thước tăng, nhiều khuyết tật, cường độ giảm
- Gỗ khụng phải là vật liệu chịu kộo tốt
Kộo ngang thớ
- Cường độ chịu kộo ngang thớ rất nhỏ bằng
20
1 15
1
cường độ chịu kộo dọc thớ Khụng cho phộp chịu kộo ngang thớ
Nộn dọc thớ
a Khoảng 300 450 kG/cm2 (gỗ thường), 700 kG/cm2 (gỗ tốt)
b tl = 0.5 b là đường thẳng, sau cú dạng đường cong
- Khuyết tật ớt ảnh hưởng do ứng suất phõn bố đều lại
- Đõy là chỉ tiờu ổn định, cú thể dựng để đỏnh giỏ, phõn loại gỗ
- Nộn là hỡnh thức chịu lực thớch hợp nhất
Uốn
- Khi mụ men uốn nhỏ, ứng suất và biến dạng phõn bố tuyến tớnh
- Khi mụ men uốn lớn, ứng suất kộo vẫn là đường thẳng, ứng suất nộn thành đường cong
- Phỏ hoại: vựng nộn gẫy nếp
- Tăng tải tiếp: phỏ hoại đứt lỡa tại vựng kộo
- = M / W chỉ là ứng suất quy ước Cường độ (ứng suất lớn nhất) chỉ là cường độ quy ước
Giải thớch:
Nhiệm vụ của người thiết kế là xỏc định trước khả năng chịu lực của kết cấu
Với cấu kiện chịu uốn, thụng thường dựng: = M / W mnRn
mn, Rn tra bảng
= M / W ỏp dụng với điều kiện giả thiết biến dạng phẳng, trục trung hoà nằm giữa, biểu đồ ứng suất cũng là đường thẳng
Khi mụ men uốn nhỏ, điều kiện trờn được thoả món, ỏp dụng được
Khi mụ men uốn lớn, biến dạng vẫn là đường thẳng, nhưng biểu đồ ứng suất là đường cong, trục trung hoà nằm lệch về phớa vựng kộo, khụng ỏp dụng cụng thức trờn được
Hình 1.5 - Biểu đồ ứng suất - biến dạng khi kéo, nén