Luận văn thạc sĩ về ứng dụng vật liệu gỗ địa phương trong thiết kế cầu nhỏ tại Việt Nam

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật nghiên cứu sử dụng vật liệu gỗ địa phương trong thiết kế các công trình cầu nhỏ tại việt, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Trần Trung Hiếu
• Người hướng dẫn: TS. Trần Văn Đăng
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu gỗ địa phương trong thiết kế cầu nhỏ tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GỖ VÀ THIẾT KẾ CẦU GỖ
• 1.1. Lịch sử công trình cầu gỗ
• 1.2. Thực trạng áp dụng vật liệu gỗ trong công trình cầu trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.3. Vật liệu gỗ: Hình thái học và cấu trúc vi mô của gỗ
• 1.4. Tính chất cơ - học của gỗ
• 1.5. Kết cấu liên hợp gỗ - bê tông
• 1.6. Các nghiên cứu mới về kết cấu gỗ - bê tông và công trình thực tế theo chuẩn Eurocode-5
• 1.7. Thiết kế công trình cầu theo tiêu chuẩn Eurocode
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM GỖ ĐỊA PHƯƠNG
• 2.1. Chế tạo mẫu dầm thí nghiệm. Thí nghiệm uốn 4 điểm
• 2.2. Kết quả thí nghiệm
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH CẦU GỖ
• 3.1. Các mô hình vật liệu áp dụng và so sánh với thực nghiệm
• 3.1.1. Mô hình đàn hồi - dẻo theo tiêu chuẩn Hill cho vật liệu gỗ
• 3.1.2. Mô hình đàn hồi - dẻo Concrete Damage Plasticity Model (CDPM) cho vật liệu bê tông
• 3.2. Mô hình cầu liên hợp gỗ - bê tông. Xây dựng mô hình cầu gỗ liên hợp. Đặc tính cơ học của vật liệu sử dụng
• 3.3. Tải trọng tác dụng
• 3.4. Phân tích mô hình số
• 3.5. Kiểm tra ứng suất của tiết diện dầm gỗ liên hợp theo Eurocode
• 3.6. Kết luận
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về gỗ và thiết kế cầu gỗ

Nghiên cứu về vật liệu gỗ trong thiết kế cầu gỗ đã được thực hiện từ rất lâu, với lịch sử sử dụng gỗ trong xây dựng cầu có thể truy về hàng ngàn năm trước. Gỗ là một vật liệu tự nhiên và có khả năng chịu lực tốt, đặc biệt là trong các công trình cầu nhỏ. Việc ứng dụng vật liệu gỗ địa phương không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Thiết kế cầu gỗ hiện đại đã phát triển với nhiều kỹ thuật mới, cho phép vượt nhịp lên tới 60m, chứng minh khả năng của kết cấu gỗ trong các công trình hiện đại. Việc sử dụng vật liệu gỗ trong xây dựng cầu nhỏ tại Việt Nam vẫn còn hạn chế, mặc dù có nhiều địa phương có nguồn gỗ phong phú.

1.1. Lịch sử công trình cầu gỗ

Cầu gỗ đã được sử dụng từ thời kỳ đồ đá mới, với những cây cầu đầu tiên có thể đã được chế tạo từ khoảng 17.000 năm trước. Những cây cầu này chủ yếu được xây dựng để vượt sông và có nhịp ngắn. Trong lịch sử, nhiều nền văn minh đã phát triển kỹ thuật xây dựng cầu gỗ, từ người Ai Cập đến người La Mã. Tại Việt Nam, cầu gỗ cũng đã được sử dụng rộng rãi trong các công trình giao thông, nhưng hiện nay vẫn còn ít xuất hiện trong các cầu lớn.

1.2. Thực trạng áp dụng vật liệu gỗ trong công trình cầu

Mặc dù có nhiều lợi ích từ việc sử dụng vật liệu gỗ trong xây dựng cầu, nhưng thực trạng hiện tại cho thấy vật liệu gỗ vẫn chưa được áp dụng nhiều trong các công trình cầu nhỏ tại Việt Nam. Nguyên nhân chính là do sự thay thế của các vật liệu nhân tạo như bê tông và thép, cùng với nhận thức hạn chế về tính năng vật liệu của gỗ. Tuy nhiên, việc phát triển công nghệ xử lý gỗ và thiết kế kết cấu gỗ hiện đại đang mở ra cơ hội mới cho việc ứng dụng vật liệu gỗ trong xây dựng cầu.

II. Nghiên cứu thực nghiệm vật liệu gỗ địa phương

Nghiên cứu thực nghiệm về vật liệu gỗ địa phương tập trung vào việc đánh giá khả năng chịu lực của các loại gỗ khác nhau được sử dụng trong thiết kế cầu nhỏ. Các thí nghiệm được thực hiện nhằm xác định tính năng vật liệu, bao gồm độ bền, độ dẻo và khả năng chịu tải. Kết quả cho thấy rằng nhiều loại gỗ địa phương có thể đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế cầu, đặc biệt là trong các công trình dành cho người đi bộ và cầu liên hợp gỗ-bê tông. Việc áp dụng vật liệu gỗ địa phương không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao giá trị sử dụng của nguồn tài nguyên sẵn có.

2.1. Chế tạo mẫu dầm thí nghiệm

Các mẫu dầm thí nghiệm được chế tạo từ các loại gỗ địa phương như gỗ thông, gỗ xoan và gỗ mỡ. Mỗi loại gỗ được chọn dựa trên các tiêu chí như cường độ, độ bền và khả năng chịu tải. Các mẫu này sau đó được thử nghiệm bằng phương pháp uốn 4 điểm để xác định tính năng vật liệu. Kết quả cho thấy rằng gỗ thông có độ bền cao nhất trong số các loại gỗ được thử nghiệm, cho thấy tiềm năng ứng dụng của nó trong thiết kế cầu.

2.2. Kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng các mẫu dầm gỗ địa phương có khả năng chịu tải tốt và đáp ứng các tiêu chuẩn thiết kế cầu hiện hành. Các chỉ số như độ võng và ứng suất đều nằm trong giới hạn cho phép, chứng minh rằng vật liệu gỗ có thể được sử dụng hiệu quả trong các công trình cầu nhỏ. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các thiết kế cầu mới, sử dụng vật liệu gỗ địa phương để giảm thiểu tác động môi trường và tối ưu hóa chi phí xây dựng.

III. Mô hình cầu và kết luận

Mô hình cầu được xây dựng dựa trên các kết quả từ nghiên cứu thực nghiệm, nhằm ứng dụng vật liệu gỗ trong thiết kế cầu nhỏ tại Việt Nam. Mô hình này không chỉ thể hiện khả năng chịu lực của kết cấu gỗ mà còn cho thấy tính khả thi trong việc áp dụng vật liệu gỗ địa phương. Kết luận cho thấy rằng việc sử dụng vật liệu gỗ không chỉ có lợi về mặt kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường, đồng thời thúc đẩy phát triển bền vững trong xây dựng cơ sở hạ tầng.

3.1. Tính năng vật liệu gỗ trong thiết kế cầu

Tính năng của vật liệu gỗ trong thiết kế cầu đã được chứng minh qua các thí nghiệm và mô hình tính toán. Gỗ có khả năng chịu lực tốt, độ dẻo cao và khả năng chống biến dạng tốt, điều này giúp nâng cao độ bền cho các công trình cầu. Việc kết hợp gỗ với các vật liệu khác như bê tông cũng tạo ra các kết cấu liên hợp, phát huy tối đa ưu điểm của từng loại vật liệu.

3.2. Kiến nghị và triển vọng

Để phát triển vật liệu gỗ trong thiết kế cầu tại Việt Nam, cần có các chính sách khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới trong xử lý gỗ. Đồng thời, việc nâng cao nhận thức về lợi ích của vật liệu gỗ trong xây dựng cũng cần được chú trọng. Các cơ quan chức năng nên xem xét và cập nhật các tiêu chuẩn thiết kế phù hợp để khuyến khích sử dụng gỗ trong các công trình cầu nhỏ, từ đó góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển bền vững và bảo vệ môi trường, việc sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường ngày càng được quan tâm. Tại Việt Nam, các công trình cầu nhỏ thường sử dụng vật liệu truyền thống như bê tông và thép, tuy nhiên, nguồn tài nguyên gỗ địa phương vẫn còn dồi dào và có tiềm năng ứng dụng trong xây dựng cầu nhỏ. Theo ước tính, các công trình cầu nhỏ có nhịp dưới 10m và bề rộng không quá 5m chiếm tỷ lệ lớn trong hệ thống giao thông nông thôn và đô thị nhỏ. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu gỗ địa phương trong thiết kế các công trình cầu nhỏ, bao gồm cầu gỗ dành cho người đi bộ và cầu liên hợp gỗ - bê tông cho xe cơ giới, nhằm đề xuất giải pháp thiết kế phù hợp với điều kiện Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các loại gỗ lá kim phổ biến như gỗ thông, gỗ xoan và gỗ mỡ, với các thí nghiệm và mô hình tính toán được thực hiện trong giai đoạn 2020-2021 tại Hà Nội. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc khai thác hợp lý nguồn tài nguyên gỗ địa phương, giảm thiểu tác động môi trường và đa dạng hóa vật liệu xây dựng trong lĩnh vực kỹ thuật xây dựng công trình giao thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết cơ học vật liệu gỗ và mô hình kết cấu liên hợp gỗ - bê tông. Lý thuyết cơ học vật liệu gỗ được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn Hill về mô hình đàn hồi - dẻo, mô tả ứng xử cơ học đa hướng của gỗ với các đại lượng như mô đun đàn hồi, mô đun trượt và giới hạn chảy đàn hồi. Mô hình này giúp dự báo chính xác ứng suất và biến dạng của dầm gỗ dưới tải trọng uốn. Thứ hai, mô hình kết cấu liên hợp gỗ - bê tông được phát triển dựa trên tiêu chuẩn Eurocode 5, trong đó bản bê tông chịu nén, dầm gỗ chịu kéo và uốn, liên kết chống cắt giữa hai thành phần đảm bảo sự làm việc đồng bộ. Các khái niệm chính bao gồm: kết cấu dầm gỗ liên hợp nhiều lớp (GLT), liên kết chống cắt, trạng thái giới hạn cường độ (TTGHCD) và trạng thái giới hạn sử dụng (TTGHSD). Ngoài ra, mô hình phá hoại bê tông theo Concrete Damage Plasticity Model (CDPM) được áp dụng để mô phỏng ứng xử cơ học của bê tông trong kết cấu liên hợp.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm kết quả thí nghiệm uốn 4 điểm trên 9 dầm gỗ địa phương (gỗ thông, gỗ xoan, gỗ mỡ) với kích thước mặt cắt 45x70 mm và chiều dài 0,91 m, được thực hiện tại phòng thí nghiệm cơ học, Đại học Xây dựng Hà Nội. Độ ẩm gỗ duy trì trong khoảng 12-15%, trọng lượng riêng từ 450 đến 650 kg/m³. Phương pháp phân tích sử dụng phần mềm phần tử hữu hạn ABAQUS để mô phỏng mô hình vật liệu gỗ theo tiêu chuẩn Hill và mô hình bê tông theo CDPM, so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực nghiệm nhằm xác nhận tính chính xác. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 1/2020 đến tháng 12/2021, bao gồm giai đoạn chế tạo mẫu, thí nghiệm, phân tích số liệu và xây dựng mô hình tính toán. Phương pháp chọn mẫu dựa trên các loại gỗ phổ biến tại Việt Nam có tiềm năng ứng dụng trong xây dựng cầu nhỏ, đảm bảo tính đại diện và khả năng áp dụng thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Cường độ uốn và mô đun đàn hồi của gỗ địa phương: Kết quả thí nghiệm cho thấy gỗ thông có cường độ uốn trung bình 45,6 MPa và mô đun đàn hồi 7.479 MPa; gỗ xoan đạt 39,3 MPa và 9.791 MPa; gỗ mỡ có giá trị thấp hơn với 37,4 MPa và 6.504 MPa. Sự khác biệt này phản ánh đặc tính cơ lý của từng loại gỗ, ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của kết cấu cầu.

2. Ứng xử cơ học của dầm gỗ dưới tải uốn: Đường cong lực - chuyển vị giữa nhịp thể hiện tính đàn hồi dẻo với phá hoại chủ yếu do kéo đứt sợi gỗ, phù hợp với mô hình đàn hồi - dẻo theo tiêu chuẩn Hill. Độ biến dạng tại điểm phá hoại dao động trong khoảng 20-30 mm, cho thấy khả năng chịu biến dạng lớn trước khi gãy.

3. Hiệu quả của kết cấu liên hợp gỗ - bê tông: Mô hình phần tử hữu hạn mô phỏng cầu liên hợp cho thấy sự phân bố ứng suất hợp lý, với bản bê tông chịu nén và dầm gỗ chịu kéo, giảm độ võng so với cầu gỗ thuần túy. Liên kết chống cắt có mô đun trượt cao giúp tăng cường sức kháng tổng thể, giảm độ trượt giữa các thành phần, nâng cao độ cứng và tuổi thọ công trình.

4. So sánh với tiêu chuẩn Eurocode: Kết quả tính toán và mô phỏng phù hợp với các giới hạn về độ võng và ứng suất theo Eurocode 5, đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế trong thiết kế cầu nhỏ sử dụng vật liệu gỗ địa phương.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự khác biệt về cường độ và mô đun đàn hồi giữa các loại gỗ là do cấu trúc vi mô và thành phần tế bào gỗ khác nhau, như tỷ lệ các lớp tế bào S2 và S3, ảnh hưởng đến tính chất cơ học. Kết quả thí nghiệm và mô phỏng cho thấy vật liệu gỗ địa phương hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu chịu lực trong các công trình cầu nhỏ, đặc biệt khi kết hợp với bê tông tạo thành kết cấu liên hợp. So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả này tương đồng với các công trình sử dụng GLT và kết cấu liên hợp gỗ - bê tông tại châu Âu, khẳng định tính khả thi và hiệu quả của phương pháp thiết kế theo tiêu chuẩn Eurocode. Việc áp dụng kết cấu gỗ không chỉ giảm tải trọng bản thân công trình tới 50% so với bê tông cốt thép mà còn góp phần giảm phát thải khí nhà kính, hỗ trợ mục tiêu phát triển bền vững. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường cong lực - chuyển vị, bảng so sánh cường độ và mô đun đàn hồi, cũng như sơ đồ phân bố ứng suất mô phỏng phần tử hữu hạn để minh họa rõ ràng hơn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển tiêu chuẩn thiết kế cầu gỗ địa phương: Cần xây dựng và cập nhật tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp với đặc tính vật liệu gỗ Việt Nam, dựa trên các kết quả thí nghiệm và mô phỏng, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thiết kế cầu nhỏ. Chủ thể thực hiện: Bộ Giao thông Vận tải và các viện nghiên cứu; Thời gian: 2 năm.

2. Ứng dụng kết cấu liên hợp gỗ - bê tông trong cầu nhỏ: Khuyến khích sử dụng kết cấu liên hợp để tận dụng ưu điểm của cả hai vật liệu, giảm trọng lượng công trình và tăng tuổi thọ. Chủ thể thực hiện: Các nhà thầu xây dựng và đơn vị thiết kế; Thời gian: áp dụng ngay trong các dự án mới.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về thiết kế và thi công cầu gỗ, kết cấu liên hợp cho kỹ sư và công nhân xây dựng nhằm nâng cao chất lượng công trình. Chủ thể thực hiện: Trường Đại học Thủy lợi, các trung tâm đào tạo; Thời gian: liên tục hàng năm.

4. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý gỗ: Đầu tư nghiên cứu công nghệ xử lý gỗ chống mối mọt, tăng độ bền và khả năng chịu thời tiết nhằm mở rộng ứng dụng gỗ trong xây dựng ngoài trời. Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ; Thời gian: 3-5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình giao thông: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực nghiệm để thiết kế cầu nhỏ sử dụng vật liệu gỗ địa phương, giúp tối ưu hóa kết cấu và chi phí.

2. Nhà quản lý dự án xây dựng: Tham khảo để đánh giá tính khả thi và hiệu quả kinh tế của việc ứng dụng kết cấu gỗ và liên hợp trong các dự án cầu nhỏ, từ đó đưa ra quyết định đầu tư phù hợp.

3. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Tài liệu tham khảo quý giá cho việc giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về vật liệu gỗ, kết cấu liên hợp và phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn.

4. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng: Hướng đến phát triển sản phẩm gỗ kỹ thuật và công nghệ xử lý gỗ, mở rộng thị trường vật liệu xây dựng thân thiện môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Vật liệu gỗ địa phương có đáp ứng được yêu cầu chịu lực trong cầu nhỏ không?
   Theo kết quả thí nghiệm, các loại gỗ thông, xoan và mỡ có cường độ uốn trung bình từ 37 đến 46 MPa, đủ khả năng chịu lực cho cầu nhỏ với nhịp dưới 10m, đặc biệt khi kết hợp với bê tông trong kết cấu liên hợp.

2. Kết cấu liên hợp gỗ - bê tông có ưu điểm gì so với cầu bê tông truyền thống?
   Kết cấu liên hợp giảm trọng lượng bản thân công trình tới 50%, tăng độ cứng, giảm độ võng và cải thiện khả năng chống cháy, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính so với bê tông cốt thép.

3. Phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn có chính xác không?
   Mô hình phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm ABAQUS được so sánh với kết quả thực nghiệm cho thấy sự tương đồng cao về đường cong lực - chuyển vị và điểm phá hoại, chứng minh tính chính xác và tin cậy của phương pháp.

4. Tiêu chuẩn thiết kế nào được áp dụng cho cầu gỗ tại Việt Nam?
   Nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn Eurocode 5 cho thiết kế kết cấu gỗ và kết cấu liên hợp gỗ - bê tông, phù hợp với điều kiện kỹ thuật hiện đại và có thể điều chỉnh cho phù hợp với đặc thù vật liệu gỗ địa phương.

5. Làm thế nào để tăng tuổi thọ và khả năng chịu thời tiết của cầu gỗ?
   Cần áp dụng công nghệ xử lý gỗ chống mối mọt, chống thấm và sử dụng kết cấu liên hợp với bê tông để bảo vệ gỗ, đồng thời thiết kế kết cấu phù hợp nhằm giảm tác động của môi trường.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định được đặc tính cơ học của các loại gỗ địa phương phổ biến, phù hợp cho thiết kế cầu nhỏ với cường độ uốn trung bình từ 37 đến 46 MPa và mô đun đàn hồi từ 6.500 đến 9.800 MPa.
• Mô hình phần tử hữu hạn theo tiêu chuẩn Hill và CDPM mô phỏng chính xác ứng xử cơ học của kết cấu gỗ và bê tông, phù hợp với kết quả thực nghiệm.
• Kết cấu liên hợp gỗ - bê tông nâng cao khả năng chịu lực, giảm độ võng và trọng lượng công trình, đồng thời đáp ứng các yêu cầu thiết kế theo Eurocode 5.
• Đề xuất phát triển tiêu chuẩn thiết kế, đào tạo kỹ thuật và ứng dụng công nghệ xử lý gỗ nhằm thúc đẩy sử dụng vật liệu gỗ trong xây dựng cầu nhỏ tại Việt Nam.
• Các bước tiếp theo bao gồm hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật, triển khai thí điểm các công trình cầu gỗ liên hợp và nghiên cứu mở rộng ứng dụng vật liệu gỗ trong các công trình giao thông khác.

Hành động ngay hôm nay để khai thác tiềm năng vật liệu gỗ địa phương, góp phần phát triển bền vững ngành xây dựng công trình giao thông Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về kết cầu gỗ và thiết kể cầu gỗ “Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm dim gỗ địa phương Chương 3: Mô hình cầu. Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo CHUONG1 TÔNG QUAN VE GO VÀ THIET KE CAU GO 11 Lich sử công trình cầu gỗ G6 đã được sử dụng từ thời kỳ đồ đá mới cho vượt sông. Người ta ước tính rằng các khúc gỗ được dit bằng phẳng và được phủ bằng sin ở đô 17.000 năm trước đã tạo thành những cây cầu đầu tiên ở gỗ, tuy nhiên nhịp được giới hạn ở khoảng mười mét. Cie cây cầu nhịp ngắn để vượt qua một nhành sông Nile cách đây 2000 đến 3000 năm 4 được ghỉ chếp trong các ti liệu của Herodotus.

Một cây cầu được hoàn thành ở Babylon vào năm 783 trước Công nguyên được tim thấy trong tải liệu chỉ tiết nhất Nổi chung, trong thời cổ ại, tiến bộ kỹ thuật trong sử đụng kết cầu gỗ là do đông tau, đặc biệt là của người Ai Cập , người Hy Lạp. Quân đội của các để chế lục địa sử dụng xà lan nỗi lim giá đỡ trung gian. Chúng ta có thị trích dẫn cây cầu Darius trên co biển, Bosphorus thé kỷ thứ 6 trước Công nguyên. Người La Mã đã phát triển các cấu trúc mới phúc tạp hơn với các cụm, đặc biệt là cầu nang, dim và vòm.

Trong số, chúng ta có thé tích dẫn cây cầu Trajan trên sông Dannbecó niên đại từ 103 và vượt qua 1.100m mỗi nhịp 35m: 6 châu A,: có những cây cầu thuyền và nhiều các loi cẩu có dỗ , chân hoặc vom, cũng như của những giao cất bằng cầu treo đến diy leo. Ở đảo Java, kỹ thuật cầu treo có niên đại từ thời cỗ đại. Kỹ thuật của mồ trụ búa cũng được phát triển ở châu A, ực trạ ung vật liệu gỗ trong công trình cầu trên thé giới va tại 'Việt Nam và trên thé giới Kết cầu gỗ thực sự phát triển vượt bậc trong giai đoạn chiến tranh thé giới thứ2 (1939- 1945). Do yêu cầu chế tạo các cây cầu tạm, phục vụ vận chuyển hằng hóa, vật liệu gỗ được uu tiên do mang tính địa phương, dễ tim và có sẵn.

Rat nhiều kỹ thuật tin tiến trong chế tạo kết cầu gỗ được phát minh, trong đó phải kể đến là kết cấu liên hợp gỗ nhiều lớp, liên kết bằng keo dán. Loại kế các kết cấu gỗ, vốn di bị hạn chế bởi kích thước của thân cây gỗ tự nl day giới thiệu kết cầu gỗ liên hop nhiều lớp, sử dụng keo dán. 'Ngày nay các dim có nhịp đến 60 m đã được chế tạo và sử dụng cho các công trình nhịp lớn, như công trình cầu trong giao thông. Các dạng dim vom được ưu tiên nhằm tạo dạng kết cấu phù hợp sơ đỗ chịu lực của công trình nhịp lớn.3 Dim vòm kích thước lớn dạng liên hợp gỗ, sử dụng keo dán "Ngoài ra kết cầu gỗ ghép còn giúp loại bat những khuyết tật có sẵn của cây gỗ bằng kỹ thuật ghép mộng răng cưa đối đầu (Hình 1-4) wy VW ty & inh 1.4 Mộng lên kết răng cưa đối đầu Hiện nay kết cầu gỗ dang dẫn có mat trong các công trình ở Việt Nam, tuy nhiên, ắt ít xuất hiện trong các công tình nhịp lớn, như công trình cầu.

Các nghiên cứu về Sỗ còn ric hạn ch và chưa có một hướng rõ rằng 13 Vitligu gỗ 1.1 Hinkd học và cấu trú vi mổ ci số Gỗ được chia lâm hai loại: gỗ lá kim thuộc họ cây hạt tần, tên khoa học Hà gymnospermes và gỗ lá bản thuộc họ cây hạt kín, có tên khoa học là angiospermes. Các loi g lá kim phổ biến như là gỗ thông, gỗ từng, gỗ xoan và các loại gỗ lá bản như là gỗ si, đề, bạch din (Hình L5).5 Thân cây gỗ lá kim và cây gỗ lá bin [7] Mô đứng mot tia Hình 1.6 Mô tả cấu trúc gỗ lá kim [7]. Gi lá kim được cấu tạo từ các mạch, có hình dạng tổ ong giống nhau. Nó gp truyền nhựa trong thân cây và nuôi cây phát triển.

Ngoài ra các mạch này giúp hình thành cấu trúc thân cây, và đứng vững G6 lá bản bao gồm tử rất nhiều loại tế bảo có hình dang thay với gỗ lá kim (Hình L7) TẾ bào gỗ rit khác nhau. Từ ngoài vào rong bao gdm vách đầu tiền và vá _Vách thứ 2 chia làm ba lớp, Lớp đầu tiên ngoài cùng SI là các vi thé, ngh ng góc 60° đến 80° so với với thớ dọc, Lớp giữa S2 gm cúc vi thứ xếp đặc, có góc nghiêng từ 5° «én 30° so với thé doc. Chiều diy của lớp này chiếm đến 85% chiều dây của toàn bộ vách thứ 2, Thé Sở có vai trd quyết định ứng xửeơ lý của loại sổ. Thớ trong cing S3 6 gốc nghiêng từ 60° dn 90° so với thé dọc.

Lớp thứ2| — ve Hình 1.8 Cấu tạo chung các lớp của ế bảo gỗ [7] 13.2 Nhóm gỗ ‘Theo quy định hiện hảnh tại Việt Nam hiện nay gỗ tự nhiên được chia thành 8 nhóm. bao gồm [1 — Nhóm I: Nhóm gỗ quý có vân thé, màu sắc đẹp, có hương thom, độ bên vả gid trị kinh t cao ~_ Nhóm I: Nhôm gỗ năng, cứng, cótỷ trọng lớn và sức chịu lực ao, = Nhóm HH: Nhóm gỗ nhẹ và mềm hơn nhóm II và nhóm I, nhưng cũng có súc site chịu lực cao và độ déo dai lớn —_ Nhóm IV: Nhóm gỗ có thé mịn, tương đối bền, dễ gia công chế biển. —_ Nhóm V: Nhóm gỗ trung bình, có ty trọng trung bình, dùng rộng rãi trong xây dung, đồng đồ đạc, ~_ Nhóm VI: Nhóm gỗ nhọ, sức chịu đựng kém, d bị mỗi mọt nhưng bù lại rất để chế biển Nhóm VII: Nhóm gỗ nhẹ, sức chịu lực kém, sức chồng mối mot —_ Nhóm VI: Nhóm gỗ nhẹ, sức chịu lực rất kém, khả năng bị mồi mot cao.3 Tính chất cơ -học của gỗ “Gỗ là vật liệu tự nhiên, các tính chất cơ lý học của gỗ phụ thuộc vào loại gỗ, khối lượng riêng, độ âm và môi trường sống của gỗ.1 mô tả một số đặc tính cơ lý của các loại g thông dung.1 Đặc tính cơ lý của một số loại gỗ thông dụng (* ở độ ẩm H=12%) [2] oR in — ae TT TU TT han |Vm— [Đã [iãn[Tnh Sm [am ứng lên | sm Khổ lượng |2, | 1 1ã. | 30 |5s0_| son (kgm) + 0400, [yyy [eat [aan 0460, LG nởmon theo wy & M641 9,720,9 | 6,9 5242, 8,240.

phân loại gỗ địa phương theo tính chất eo lý của từng loại gỗ. Tuy nhiên tiêu chuẩn đã được thực hiện từ năm 1971, và chưa được cập nhật mới. Ngoài ra, hai tiêu chuẩn mới TCVN 8164: 2015 [4], TCVN 8574: 2010 [5] đã được thiết lập cho phân hạng kết cầu gỗ theo độ bền. Tiêu chuẩn Châu Âu EN 338 [6] phân loại gỗ lá kim thành 12 loại từ C14 đến CSO tương ứng với cường độ.

chịu uốn tương ứng từ L4MIPa đến SOMPa, Gỗ lá bản được phân loại từ DIS đến D70) tương ứng với cường độ chịu tốn từ 18 MPa đến 70 MPa (Bảng 1.2 Phân loại gỗ theo cường độ chịu uốn [6] EE Teta] ers J cts | can | cay | cai ear] cso | cas cáo [cas] eso] |- ET | [pw|- | [oe [- |mmjmsimaj. [0 [bw | ow Bảng 1.3 Quan hệ giữa các đại lượng din hồi của gỗ va chỉ số cơ học [5] Gỗ lá bải Gỗ lá kim HEI2%;pu=0,65giem` |H=12;po=045g/em" Poe 10° MPa |S; -š(z] R [s- 5-0-3) ÌR : SE, 1800(0/0.45) [0,460 Trong đó ~_ H: Độ Âm của gỗ = po: Khôi lượng riêng của gỗ ứng với độ ẩm 12% p: Khối lượng riêng của gỗ ứng với độ âm thực tế Si: M dun đàn hồi trong mặt phẳng ij ( j= 1 + 6) — E: M6 dun din hồi đạc thứ —_ G:Mô dun din hồi trượt = R:Phuomg sai —_ B: Hệ số không đối Guitard 1987 [7] đưa ra mối quan hệ giữa các đại lượng đàn hồi của gỗ và chỉ số cơ học của n6 (Bang 1. Nghiên cứu được thực hiện rên các loại gỗ lá kim có trọng lượng riêng trung bình là 450 kg/m? và các loại gỗ lá bản có trọng lượng riêng trung bình là 650 kg/m’, 134 Mô hình ứng xứ cơ học của gỗ Ứng xử cơ học của gỗ phụ thuộc vio thé kim việc của gỗ, do gỗ là một vật liệu đa hướng. Ngoài ra các yếu tổ như độ dm, nhiệt độ, tải trọng tác động cũng ảnh hưởng đến tính chit co học của gỗ.

Ứng xử cơ học của gỗ rit phức tạp, có thể giả thiết dưới các dang mô hình như : dn hi, dẻo, din nhớt, cơ học hắp thu. Ứng xử cơ học của gỗ được xem xét ở ba mặt cắt đặc trưng (Hình 1. Mặt cắt hướng tâm (LR) là mặt phẳng cit qua lõi cây. ~_ Mặt cắt ngang (RT) là mặt phẳng vuông góc với thân cây —_ Mặt cắt tiếp tuyển (LT) là mặt phẳng song song và không cùng t với trục của cây gỗ, “Trong đó các kí hiệu L thể hiện trục dọc thớ, R là trục hưởng tâm và T là trục tiếp tuyển, Hình 1.9 Ba mặt cắt đặc trưng.

“Thân cây gỗ được lý tưởng hóa bởi hệ trục tọa độ tổng thé (0,¢1,¢2,¢3), trong đó c3 là trục của thân cây gỗ. Mỗi điểm P nằm trong hệ tọa độ cực địa phương (P. OP ered ebrezAer “Trong đó P` là hình chiều của P trong mặt phẳng (O, el, e2) Ứng xử cơ học din tuyển tinh của một môi trường liên tue thể hiện mỗi quan hệ giữa các thành phần. ng uất và biển dạng, được mô t bởi định luật Hook a=, a4) (1-5) “Trong đồ 2:2 lẫn lượt li ten-xo ứng suất va ten-xo biển dang GuiSw lần lượt là ten-xơ bậc bổn của mô đun đàn hồi và mô đun mềm.

Đôi với vật liệu gỗ C,„2Š¿, phụ thuộc vào tính tự nhiên của vật liệ cũng như nhiệt độ vàđộ âm "Để đơn giản trong kí hiệu, các đại lượng din hỏi được đặt như sau —_ Đối với biển dạng: (1-6) (1-7) (1-8) (1-9) ‘Ung xử cơ học din hai tuyến tinh của gỗ được viết đưới dang sau: Yon Ye, Ye, MỸ Ky “ k i eel J2: (1-10) Per, 9 For. “Trong đó: Ey;E,;E, :mô dun Young theo true R; T; GniGuiGor “Mô đun trượt.