CHƯƠNG I : GỖ DÙNG TRONG XÂY DỰNG Mục tiêu - Hiểu được các ưu, nhược điểm của vật liệu gỗ; các nhân tố ảnh hưởng tới cường độ của gỗ. - Biết các tính chất cơ học của gỗ từ đó giúp cho việc lựa chọn các phương án sử dụng kết cấu gỗ được hợp lý. Nội dung chính 1. Ưu khuyết điển của gỗ 1.1 Ưu điểm - Là loại vật liệu nhẹ, cường độ khá cao Hệ số C dùng để so sánh chất lượng của VLXD về mặt chịu lực C R ( Thép : C = 3,7.10-4 ) - Phổ biến và mang tính địa phương - Dễ gia công chế tạo - Có tính thẩm mỹ và cách âm tốt 1.2 Khuyết điểm - Có tính không đồng nhất và không đẳng hướng Không phù hợp với giả thuyết thường dùng trong khi tính toán -> phải lấy hệ số an toàn cao.
- Có nhiều khuyết tật -> Làm giảm khả năng chịu lực. - Hay bị nấm mốc, mối mọt, mục … - Là VL cháy được -> ở nơi cao hơn 50oC không sử dụng được - Là VL ngậm nước -> Phụ thuộc nhiều vào độ ẩm, dễ bị cong vênh, lỏng mối nối Ở các nước tiên tiến gỗ dùng phổ biến dưới dạng gỗ dán. Gỗ dán khó cháy, năm 1971 tại Pháp làm thí nghiệm dầm chịu tải trọng ở nhiệt độ 900oC thì thấy dầm được chịu được 1 giờ, còn dầm bằng thép thì chịu được trong vòng 10 phút. Phạm vi sử dụng của kết cấu gỗ - Trong nhà dân dụng - Trong nhà xưởng sản xuất nông nghiệp - Trong giao thông vận tải - Trong thủy lợi 3.
Tính chất cơ học của gỗ 3. Tính chất chịu nén - Khuyết tật của gỗ ít ảnh hưởng tới khả năng chịu nén. - Khả năng chịu nén dọc thớ tốt hơn nén dọc thớ. - Cường độ nén dọc thớ là chỉ tiêu ổn định nhất trong các chỉ tiêu về cường độ.
Và nó được dùng để đánh giá và phân loại gỗ. Tính chất chịu kéo - Chịu kéo tốt hơn chịu nén. Ví dụ: với gỗ dổi thì CĐCK > CĐCN 3-4 KN/cm2. - Khi chịu kéo gỗ chịu ảnh hưởng nhiều của khuyết tật nên phải rất cẩn thận khi sử dụng gỗ chịu kéo.
- Gỗ chịu kéo dọc thớ tốt hơn nhiều so với kéo ngang thớ. Tính chất chịu uốn - Chịu độ chịu uốn nằm khoảng giữa CĐCK và CĐCN. Và ảnh hưởng của khuyết tật cũng nằm khoảng giữa so với chịu kéo và chịu nén. 9 - Tăng tải trọng lên, ứng suất vùng nén phân bố theo đường cong và tăng chậm, trong vùng nén xuất hiện biến dạng dẻo.
Ứng suất kéo vẫn tiếp tục tăng nhanh theo quy luật gần như đường thẳng. Trục trung hòa lui xuống phía dưới. Mẫu bắt đầu bị phá hoại khi ở vùng nén ứng suất đạt cường độ nén, các thớ nén bị gẫy. - Ứng suất thớ biên (max) tính theo công thức sức bền vật liệu không còn M đúng cho VL gỗ.
Trị số u chỉ là cường độ quy ước. W - Trong tính toán kết cấu vẫn dùng công thức sức bền vật liệu cho đơn giản nhưng phải thêm hệ số điều chỉnh vào W để xét hiện tượng nói trên. - Mô đun đàn hồi của gỗ chịu kéo và chịu uốn xấp xỉ bằng nhau. Tính chất chịu ép mặt - Đ/n : Ép mặt là sự truyền lực từ cấu kiện này sang cấu kiện khác qua mặt tiếp xúc nhau.
Ứng suất ép mặt xuất hiện ở mặt tiếp xúc. N - Cường độ ép mặt được xác định em . Tùy phương của lực tác dụng Fem đối với thớ gỗ mà phân ra : ép mặt dọc thớ, ép mặt ngang thớ, ép mặt xiên thớ. Tính chất chịu trượt - Tùy theo vị trí lực tác dụng đối với thớ gỗ mà ta phân ra trượt dọc thớ, trượt ngang thớ, trượt xiên thớ.
P - Cường độ trượt tính toán là cường độ trung bình tb Ftr Biểu đồ phân bố ứng suất trượt 10 4. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của gỗ 4. Độ ẩm - Độ ẩm càng lớn thì cường độ của gỗ càng giảm - Ở Việt Nam độ ẩm cân bằng của gỗ tiêu chuẩn là 18%. - Cường độ của gỗ có độ ẩm W là W khi tính toán được đưa về cường độ ở độ ẩm tiêu chuẩn 18 : 18 W 1 W 18 Trong đó: : Hệ số điều chỉnh độ ẩm (Gỗ chịu kéo dọc thớ =0,015; nén dọc thớ =0,05 ; nén ngang thớ = 0,035 ; uốn =0,04 ; trượt = 0,03) 4.
Ảnh hưởng của nhiệt độ - Khi nhiệt độ tăng, cường độ của gỗ giảm. Thí nghiệm khi tăng nhiệt độ từ 20oC lên 500C thì : CĐCK giảm 15- 20% ; CĐCN giảm từ 20-40% ; CĐT giảm từ 15-20%. - Khi nhiệt độ tăng là gỗ dãn nở gây ứng suất cục bộ lớn, nhất là chỗ mắt gỗ hoặc khuyết tật, có thể làm đứt các thớ gỗ gây giảm cường độ. Do đó kết cấu gỗ không được sử dụng ở nơi nhiệt độ cao hơn 500C.
Ảnh hưởng của khuyết tật - Do mắt gỗ : Thớ gỗ bị lượn, vẹo, cấu tạo gỗ biến đổi đột ngột, ứng suất cục bộ tập trung lớn, ứng suất gỗ bị giảm. - Do thớ vặn, khe nứt - Ngoài ra còn có các khuyết tật khác như sâu mọt, gỗ bị đục, thủng lỗ.4 Thời gian chịu tải Đường cong chịu lực lâu dài của gỗ thông Liên Xô (cũ) 11 Người ta đã tiến hành thí nghiệm trên máy trong phòng thí nghiệm một loại mẩu gỗ giống nhau chịu tải trọng khác nhau, thời gian chịu tải tác dụng lên mẫu thử khác nhau, kết quả vẽ được biểu đồ quan hệ giữa cường độ phá hoại và thời gian tác dụng của tải trọng cho đến lúc mẫu gỗ bị phá hoại (mẫu gỗ thông chịu uốn). Trị số ứng suất lớn nhất lâu dài ( ld ) gỗ không bị phá hoại. Nếu ứng suất thực tế ld - gỗ sẽ bị phá hoại.
Nếu ld - gỗ không bị phá hoại trong quá trình sử dụng. Trong tính toán dùng ld - làm giới hạn chịu lực. 12 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CƠ BẢN Mục tiêu - Hiểu được khái niệm về trạng thái giới hạn, các trạng thái giới hạn và phương pháp tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn. - Biết cách tính toán kết cấu gỗ chịu kéọ nén đúng tấm, kết cấu gỗ chịu uốn theo cường độ và độ cứng. Nội dung chính 1.
Nguyên lý tính toán theo trạng thái giới hạn 1.1 Khái niệm về trạng thái giới hạn Là trạng thái mà kết cấu bắt đầu không thể tiếp tục sử dụng được nữa.2 Các trạng thái giới hạn a. TTGH 1: (Về cường độ và ổn định) - Điều kiện N ≤ S Trong đó: N là nội lực gây ra bởi tải trọng tính toán trong cấu kiện S là khả năng chịu lực, là nội lực giới hạn mà cấu kiện có thể chịu được, nó phụ thuộc vào đặc trưng hình học và các đặc trưng cơ học của vật liệu. TTGH 2: (Về biến dạng) - Điều kiện Trong đó: là biến dạng do tải trọng tiêu chuẩn gây ra trong trường hợp bất lợi nhất. là biến dạng cho phép (quy định trong tiêu chuẩn TCXD 44 - 70) 2.
Tính toán cấu kiện chịu kéo đúng tâm 2.1 Khái niệm - Cấu kiện chịu kéo đúng tâm khi lực nằm dọc theo trục cấu kiện. Khi cấu kiện có các chỗ giảm yếu thì hiện tượng kéo đúng tâm xảy ra khi các chỗ giảm yếu này đối xứng với trục cấu kiện.2 Điều kiện cường độ N - Công thức: Rk Fth Trong đó: N: Lực kéo tính toán 13 Rk : Cường độ chịu kéo của gỗ. Fth: Tiết diện ngang (TDN) thu hẹp Fth = F - Fgy (F: tiết diện ngang, Fgy : diện tích giảm yếu) Nếu khoảng cách giữa các tiết diện giảm yếu nhỏ hơn hay bằng 20 cm coi như trên cùng 1 tiết diện ngang để tránh sự phá hoại của gỗ theo đường gãy khúc. N N N N Fth Fgy < 20 cm N N Cấu kiện chịu kéo đúng tâm 2.3 Các bài toán Bài toán 1: Kiểm tra điều kiện làm việc của thanh gỗ tiết diện vuông có cạnh a = 16 cm, chịu lực kéo đúng tâm với lực kéo N = 120 kN (kéo dọc thớ).
thanh có tiết diện giảm yếu đối xứng như hình dưới. Biết gỗ thuộc nhóm 7, độ ẩm W = 18%. 3 cm N N 16 cm Giải Tra bảng gỗ nhóm 7, độ ẩm W = 18% ta được R k 0,8kN / cm2 Fth 16(16 3x2) 160cm2 120 0,75 kN/cm2 < R k 0,8kN / cm2 0,8.160 Vậy thanh đủ khả năng chịu lực Bài toán 2: Cho thanh chịu lực kéo dọc thớ đúng tâm có tiết diện vuông như hình vẽ. Em hãy tính toán khả năng chịu lực kéo của thanh.
Biết gỗ nhóm 7, độ ẩm W = 18%. 14 5cm N N 15cm Giải Tra bảng gỗ nhóm 7, độ ẩm W = 18% ta được R k 0,8kN / cm2 Do khoảng cách của những tiết diện giảm yếu trên chiều dọc trục là 15cm < 20cm nên để an toàn ta coi như giảm yếu trên cùng 1 tiết diện. Fth 30(30 5x2 5x2) 300cm2 N = 0,8 x 300= 240 kN 3. Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm (Chương trình khung có sự nhầm lẫn: Trích từ chương trình khung 3.
Tính toán về cường độ và tính toán kiểm tra về độ ổn định, độ mảnh. Bài toán thiết kế. Kiểm tra về độ ổn định. Kiểm tra về độ mảnh.1 Tính toán về cường độ và tính toán kiểm tra ổn định, độ mảnh.
Kiểm tra về cường độ N Rn Fth - Trong đó: N: Lực nén tính toán Fth : Tiết diện ngang của cấu kiện bị thu hẹp Rn : Cường độ chịu nén của gỗ 3. Kiểm tra về ổn định N Rn .Ftt Trong đó: Ftt : Diện tích tính toán tiết diện ngang của thanh, được lấy như sau: 15 - Nếu chỗ giảm yếu không ở mép cấu kiện thì Fgy ≤ 25% Fng (tiết diện nguyên) thì Ftt = Fng ; khi Fgy > 25%Fng thì Ftt = 4/3 Fth. - Nếu chỗ giảm yếu ở mép cấu kiện và đối xứng thì Ftt = Fth. - Nếu chỗ giảm yếu ở mép cấu kiện và không đối xứng thì phải tính theo nén lệch tâm.