Ch"ơng 5 - kết cấu gỗ 245
245
<#=$>?a,$.D$Sb#=$EBc#=$7N!$=!d!$9'#$efg$GH4$GT6$P!5#$G9]6$6N#$
{H)/"D32"I/6*"|}~
"
""""""""""9z"4_,"D32",-2`"Df*+"RS"DY2"qum*+"X!"
""""""""""""""""^"Y$"D-h*-",ổ"-xT"RS"BS*"
""""""""""""""""^"Y$"D-h*-"qơ*"
""""""""""Gz"7-Sv"
"""""""""""""""^"SS*",Y*+"
"""""""""""""""^"XS"+ồ>"IèH"$./"
"""""""""""""""^"[Y2"T-H*+>"o/,f"
"
{O@??"
{O9;?"
"
{OG:?"
{OG??"
{O9:?"
5.2.2. Cấu kiện chịu uốn xiên
Tính toán về độ bền và độ cứng cấu kiện bằng gỗ nguyên khối chịu uốn xiên theo
các công thức sau:
- Kiểm tra ứng suất pháp:
y
x
u
xy
M
M
R
WW
+Ê (5.7)
trong đó:
M
x
, M
y
- thành phần của mômen uốn tính toán đối với các trục chính x,y của
tiết diện;
W
x
, W
y
- mômen chống uốn tính toán của tiết diện đang xét, đối với trục x và y.
- Kiểm tra độ võng toàn phần của cấu kiện do tải trọng tiêu chuẩn sinh ra đJợc
xác định theo công thức sau:
( ) ( )
[]
22
ccc
xy
ffff
=+Ê (5.8)
với
c
x
f
,
c
y
f
lần lJợt là các thành phần độ võng của cấu kiện do các thành phần lực gây
uốn sinh ra lần lJợt đối với các trục x, y.
5.2.3. Cấu kiện chịu kéo trung tâm
Cấu kiện chịu kéo trung tâm đJợc tính theo công thức sau:
k
th
N
R
F
Ê (5.9)
trong đó:
N - lực kéo tính toán;
F
th
- diện tích tiết diện thu hẹp, coi mọi giảm yếu trên một đoạn dài 20 cm đJợc
ghép vào cùng một tiết diện để tính;
R
k
- cJờng độ tính toán kéo dọc thớ của gỗ.
246 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2
5.2.4. Cấu kiện chịu nén trung tâm
Cấu kiện chịu nén trung tâm đJợc tính toán về cJờng độ, ổn định và về độ mảnh
theo các công thức sau:
- Kiểm tra cJờng độ:
n
th
N
R
F
Ê (5.10)
- Kiểm tra ổn định:
n
t
N
R
F
Ê
j
(5.11)
trong đó:
N - lực nén tính toán;
R
n
- cJờng độ tính toán về nén dọc thớ của gỗ;
F
th
- diện tích tiết diện thu hẹp;
F
t
- diện tích tính toán của tiết diện cấu kiện khi tính về ổn định đJợc quy định
nhJ sau:
F
t
= F
ng
(nguyên) khi không có giảm yếu hoặc có giảm yếu nhJng nằm trong
tiết diện (không ăn lan đến cạnh, xem hình 5-1a) và diện tích giảm yếu không
quá 0,25.F
ng
; F
t
=
ng
4
F
3
khi có giảm yếu nhJng không ăn lan đến cạnh và diện
tích giảm yếu quá 0,25.F
ng
; F
t
= F
th
khi có giảm yếu đối xứng và ở mép tiết
diện (ăn lan đến cạnh, xem hình 5-1b).
j
- hệ số uốn dọc, phụ thuộc độ mảnh
l
của cấu
kiện, đJợc tính theo các công thức sau:
+ Khi độ mảnh
l Ê 75:
2
10,8
100
l
ổử
j=-
ỗữ
ốứ
(5.12a)
+ Khi độ mảnh
l > 75:
2
3100
j=
l
(5.12b)
Độ mảnh l của cấu kiện đJợc xác định
theo công
thức sau:
oo
ng
ng
LL
r
J
F
l==
(5.13)
$$2h#9$>?@,$AT6$P!5#$G9]6$#i#$$
$
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$EX6#=$EjR$
Ch"ơng 5 - kết cấu gỗ 247
247
trong đó:
F
ng
, J
ng
- diện tích và mômen quán tính tiết diện nguyên của cấu kiện;
L
o
- chiều dài tính toán của cấu kiện chịu nén:
L
o
=
m
L (5.14)
trong đó:
ã Khi một đầu ngàm một đầu tự do:
m
= 2,0;
ã Khi hai đầu liên kết khớp: m = 1,0;
ã Khi một đầu ngàm một đầu khớp:
m
= 0,8;
ã Khi hai đầu ngàm:
m
= 0,65.
- Kiểm tra độ mảnh của cấu kiện chịu nén theo công thức sau:
l
max
Ê
[
l] (5.15)
trong đó [l] là độ mảnh giới hạn lấy theo bảng 5-5.
<#=$>?>,$.D$R<#9$=!d!$9'#$e
l
g$GH4$GT6$P!5#$G9]6$#i#$
{H)/"D32"I/6*"
|l~
"
"""""9z"[!,"RS"D.D",-Q*-"D-h*-"D-]2"owD",(H*+"BS*"RS"I-2*+"
"""""Gz"[.D",-Q*-"I D"
"""""@z"[.D",-Q*-"+/ằ*+"
9G?"
9:?"
G??"
5.2.5. Cấu kiện chịu kéo lệch tâm (kéo-uốn)
Cấu kiện nguyên khối chịu kéo lệch tâm đJợc tính theo các công thức:
ok
k
thtu
MR
N
R
FWR
+Ê (5.16)
trong đó:
M
0
- mômen uốn tính toán do tải trọng ngang sinh ra;
F
th
, W
t
đJợc xác định nhJ đối với cấu kiện chịu kéo (công thức 5.9) và cấu kiện
chịu uốn (công thức 5.4);
R
k
/R
u
- hệ số xét tới sự khác nhau giữa cJờng độ chịu kéo và chịu uốn.
5.2.6. Cấu kiện chịu nén lệch tâm (nén-uốn)
Cấu kiện nguyên khối chịu nén lệch tâm đJợc tính toán về cJờng độ trong mặt
phẳng uốn có xét tới mômen uốn phụ do lực nén sinh ra theo công thức:
on
n
thtu
MR
N
R
FWR
+Ê
x
(5.17)
trong đó:
248 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2
M
0
- mômen uốn tính toán do tải trọng ngang sinh ra;
x
- hệ số kể đến mômen phụ gây ra bởi lực nén dọc trục khi cấu kiện bị biến
dạng ngang, đJợc xác định theo công thức sau:
2
ngn
N
1
3100 FR
l
x=- (5.18)
l
- độ mảnh trong mặt phẳng uốn, tính theo công thức (5.13);
W
t
- môđun chống uốn tính toán, xác định nhJ ở công thức (5.4).
Cấu kiện chịu nén-uốn, khi M
o
/W
ng
Ê 0,1.N/F
ng
có thể bỏ qua ảnh hJởng của
mômen uốn, đJợc kiểm tra về ổn định trong mặt phẳng uốn và ngoài mặt phẳng uốn
nhJ thanh chịu nén trung tâm, theo công thức (5.11).
Kiểm tra về cắt của cấu kiện chịu nén uốn theo công thức:
ong
c
ng
QS
R
J b
Ê
x
(5.19)
trong đó:
Q
o
- lực cắt tính toán do tải trọng ngang sinh ra;
x
- tính theo công thức (5.18), các ký hiệu còn lại xem công thức (5.5).
5.3. Tính toán liên kết trong kết cấu gỗ
5.3.1. Liên kết mộng
Liên kết mộng chỉ nên dùng để nối các thanh chịu nén và liên kết ở mắt đầu dàn
hình tam giác. Liên kết mộng đầu dàn thJờng dùng mộng một răng.
Cấu tạo và tính toán mộng một răng (hình 5-2) nhJ sau:
2h#9$>?M,$k!"#$PUE$RD#=$7l6$m;#$$
Ch"ơng 5 - kết cấu gỗ 249
249
- Mặt phẳng chịu ép mặt phải thẳng góc với trục của thanh xiên chịu nén, sao
cho phJơng lực nén N
n
đi qua trọng tâm của mặt bị ép. PhJơng của lực kéo N
k
trong thanh ngang sao cho đi qua trọng tâm tiết diện bị thu hẹp do rnh mộng.
PhJơng của bulông an toàn đặt vuông góc với thanh xiên.
- Chiều sâu của rnh mộng h
r
trong mắt đầu dàn tam giác không vJợt quá h/3
(h là chiều cao của tiết diện thanh ngang) và không nhỏ hơn 2 cm.
- Chiều dài chịu cắt L
c
của mộng không nhỏ hơn 1,5h và không lớn quá 10h
r
.
Tính toán về độ bền của liên kết mộng đầu dàn tam giác theo các công thức sau:
- Kiểm tra ép mặt giữa thanh xiên và thanh ngang:
nemem
NRF
a
Ê (5.20)
trong đó:
N
n
- lực nén tính toán trong thanh xiên;
a
em
R - cJờng độ tính ép mặt xiên thớ một góc
a
tính theo công thức (5.2);
F
em
- diện tích ép mặt, đối với thanh xiên và thanh ngang có mặt cắt chữ nhật b
h:
r
em
bh
F
cos
=
a
(5.21)
- Kiểm tra cắt dọc thớ theo công thức:
tb
ccc
NRF
Ê (5.22)
trong đó:
N
c
- lực trJợt trong liên kết mộng bằng hình chiếu của lực N
n
lên phJơng mặt bị
trJợt, vậy có N
c
= N
n
.cos
a
;
F
c
- diện tích bị cắt, đối với thanh ngang mặt cắt chữ nhật b
h có F
c
= L
c.
b;
tb
c
R - cJờng độ chịu cắt trung bình của gỗ, đJợc xác định theo công thức:
tb
c
c
c
R
R
L
1
e
=
+b
(5.23)
trong đó:
R
c
- cJờng độ tính toán khi chịu cắt dọc thớ;
e - cánh tay đòn của lực cắt,
ã trong cấu kiện với rnh mộng một bên, e = 0,5.h;
ã trong cấu kiện với rnh mộng hai bên, e = 0,25.h;
b
- hệ số,
ã khi mặt bị cắt ở về một phía các lực cắt,
b
= 0,25;
ã khi mặt bị cắt nằm giữa các lực cắt,
b
= 0,125.
250 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2
- Kiểm tra kéo trong thanh ngang:
N
k
Ê
F
th
R
k
(5.24)
- Kiểm tra bulông an toàn:
N
b
=
N
n
tg(75
0
-
a
0
)
Ê
0,9
s
c
b
th
F
(5.25)
trong đó:
s
c
- ứng suất chảy của vật liệu thép làm bulông;
b
th
F - diện tích tiết diện của bulông tại chỗ có ren.
5.3.2. Liên kết chêm
Quy định về chiều sâu của rnh chêm h
r
, chiều dài của chêm b
c
(xem hình 5-3)
nhJ sau:
ã 3 cm
Ê
h
r
Ê
d/4 (đối với gỗ tiết diện tròn);
ã 3 cm
Ê
h
r
Ê
h/5 (đối với gỗ tiết diện chữ nhật);
ã b
c
5(S
0
+ h
r
) (đối với dầm);
ã b
c
2,5(S
0
+ h
r
) (đối với cột).
2h#9$>?V,$k!"#$PUE$G9"R$
a) Chêm ngang; b) Chêm dọc.
Khả năng chịu lực của một chêm trong các thanh gỗ tiết diện chữ nhật bh, lấy
giá trị nhỏ nhất trong các trJờng hợp chịu lực sau:
- Khả năng chịu ép mặt lên chêm hoặc thành rnh chêm:
c
ememr
[T]Rhb
a
= (5.26)
- Khả năng chịu cắt của chêm:
ctbctb
ccccc
[T]RFRbl
== (5.27)
Ch"ơng 5 - kết cấu gỗ 251
251
- Khả năng chịu cắt của phân tố giữa hai chêm:
f tb f tb
ccccf
[T]RFRbl
== (5.28)
trong đó:
c
c
F
,
f
c
F
- diện tích chịu cắt của chêm và diện tích chịu cắt của phân tố giữa hai chêm;
em
R
a
- cJờng độ ép mặt nghiêng thớ một góc
a
;
tb
c
R
- cJờng độ chịu cắt trung bình, xác định theo công thức (5.23) với cánh tay đòn
lực cắt e = h
r
+ S
0
khi tính chêm và e = 0,5h khi tính phân tố đJợc liên kết.
Trong liên kết có nhiều chêm, khả năng chịu cắt của chêm xác định theo công
thức (5.27) và (5.28) cần đJợc nhân với hệ số giảm sau đây:
ã 0,9 đối với chêm ngang;
ã 0,8 đối với chêm dọc;
ã 0,85 đối với phân tố liên kết bằng chêm ngang;
ã 0,7 đối với phân tố liên kết bằng chêm dọc.
Cấu kiện dùng liên kết chêm đJợc siết chặt bằng bulông có đJờng kính không
nhỏ hơn 12 mm; bulông tính với lực đẩy ngang bằng:
c
r
cmin
c
h
Q[T]
b
= (5.29)
trong đó
c
min
[T]
là khả năng chịu lực nhỏ nhất của một chêm.
5.3.3. Liên kết chốt hình trụ tròn
Khả năng chịu lực của chốt khi phJơng
của lực song song với thớ của cấu kiện, trong
điều kiện nhiệt độ và độ ẩm bình thJờng, đJợc
xác định theo công thức sau:
-
Khả năng chịu ép mặt lên thanh có
chiều dày c (thanh nằm giữa, thanh có
chiều
dày bằng nhau hoặc thanh có chiều dày lớn
hơn trong liên kết hai thanh, hình 5-4):
c
em1
[T] kcd
= (5.30)
-
Khả năng chịu ép mặt lên thanh có
chiều dày a (thanh nằm ở ngoài biên hoặc
thanh có chiều dày nhỏ hơn trong liên kết
hai thanh):
2h#9$>?a,$k!"#$PUE$G9NE$EXn$EXo#$
252 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2
adk]T[
2
a
em
= (5.31)
- Khả năng chịu uốn của chốt:
2
5
2
4
2
3u
dkakdk]T[ Ê+= (5.32)
trong đó:
a, c - chiều dày các thanh, hình 5-4;
k
1
á
k
5
- các hệ số cho ở bảng 5-6;
a, c, d - tính bằng cm;
[T] - có đơn vị là daN.
<#=$>?p,$*!F$EX]$GFG$95$%N$P
@$
á
$P
>$
{H)/"D-N,"
Sơ"qồ"o/b*"I_,"l6"1N"I
"
/*-"[-N,",-AT"[-N,"+d"
N/"s0*+"
I
9"
I
G"
:?
"
;?
"
:?
"
;?
"
:?
"
;?
"
4-f*+"qN/"s0*+"
I
9"
I
G"
@:
"
;?
"
@:
"
;?
"
G?
"
:?
"
N/"s0*+"RS"I-f*+"
qN/"s0*+"
I
@"
I
P
"
I
:"
G:?
"
9"
P??
"
9;?
"
G"
G:?
"
P:
"
G?"
L:
"
Khi phJơng của nội lực truyền qua liên kết hợp với thớ của cấu kiện một góc
a, thì khả năng chịu ép mặt của chốt tính theo các công thức (5.30), (5.31) cần nhân với
hệ số hiệu chỉnh k
a
và khả năng chịu uốn của chốt tính theo công thức (5.32) cần nhân
với hệ số
k
a
cho ở bảng 5-7.
<#=$>?q,$*!F$EX]$95$%N$P
a
[-N,",-AT"D8"qum*+"Ih*-"B"VD$Z"
c8D"a
H"
9>G"9>L"G>?"G>P"
[-N,"+d"
@?
?"
L?
H"
J?
H"
?>J:"
?>K:"
?>K"
?>J"
?>K"
?>L"
?>J"
?>L:"
?>::"
?>J"
?>L"
?>:"
9>?"
?>;"
?>K"
Ch"ơng 5 - kết cấu gỗ 253
253
Đối với các liên kết nằm trong điều kiện độ ẩm cao, hoặc nhiệt độ cao, hoặc chỉ
tính với tải trọng tác dụng thJờng xuyên, các giá trị về khả năng chịu ép mặt của chốt
tính theo công thức (5.30) và (5.31) sẽ nhân với hệ số cho trong bảng 5-4, còn khi tính
về uốn tính theo công thức (5.32) thì nhân với căn bậc hai của hệ số đó.
Đối với liên kết đinh cần xác định chiều sâu a
1
của đinh đóng trong thanh gỗ cuối
cùng, chú ý trừ đi 1,5d của chiều dài mũi đinh và các khe hở giữa các thanh, mỗi khe
2 mm. Nếu độ sâu a
1
< 4.d không đJợc xét đến trong tính toán. Nếu đinh đóng suốt qua
thanh cuối cùng thì chiều sâu đinh đóng trong gỗ a
1
bằng chiều dày a của thanh gỗ trừ
đi 1,5d do đinh xuyên qua làm gỗ bị nứt.
Khoảng cách nhỏ nhất giữa các chốt và đinh (hình 5-5) phải theo các quy định ở
bảng 5-8.
2h#9$>?>,$ N$EX8$G9NE$EXn$EXo#$
a) Bố trí song song; b) Bố trí so le.
<#=$>?r,$s9&<#=$GFG9$#9t$#9TE$P9!$uN$EX8$G9NE$S;$7!#9$
Bulông, chốt thép Chốt gỗ Đinh
Khoảng
cách
B"Ê"9?B"
B">9?B"
B"Ê"9?B"
B">9?B"D"="PB"
D""9?B"
S
9
"
S
G
"
S
@"
LB"
@B"
G>:B
"
KB"
@>:B"
@B
"
PB"
G>:B"
G>:B
"
:B"
@B"
G>:B
"
G:B"
PB"
PB
"
9:B"
PB"
PB
"
Chú thích:
1. Khoảng cách nhỏ nhất S
1
giữa các đinh khi bề dày c của phân tố bị đóng
xuyên qua ở vào khoảng trung gian giữa 4d và 10d sẽ lấy theo nội suy. Đối
với cấu kiện không bị đinh đóng suốt qua, khoảng cách dọc thớ S
1
luôn luôn
lấy S
1
10d.
2. Khoảng các dọc thớ từ đinh đến đầu mút thanh S
1
không nhỏ hơn 15d.
3. B là tổng chiều dày các phân tố (chiều dài chốt l
ch
= B).
254 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2
5.4. Tính toán phân tố tổ hợp kết cấu gỗ
5.4.1. Dầm tổ hợp chịu uốn phẳng
Dầm tổ hợp đJợc ghép bằng hai thanh gỗ liên kết với nhau bằng chêm đJợc tính
toán về cJờng độ và độ võng theo các công thức sau:
- Kiểm tra về cJờng độ:
u
Wnk
M
R
kW
Ê (5.33)
- Kiểm tra độ võng:
[ ]
c2
c
max
J nk
M L
5
ff
48EkJ
=Ê (5.34)
trong đó:
J
nk
, W
nk
- mômen quán tính và môđun chống uốn của tiết diện dầm tổ hợp khi coi
là nguyên khối (không có chuyển vị tJơng đối giữa hai phân tố ghép tại
mặt liên kết). Khi xác định J
nk
và W
nk
có thể bỏ qua sự giảm yếu của
rnh chêm vì gần trục trung hòa, song cần xét tới sự giảm yếu do lỗ
bulông;
k
J
, k
W
- hệ số xét tới độ mềm của liên kết đến mômen quán tính và môđun chống
uốn của tiết diện dầm tổ hợp dùng liên kết chêm, cho ở bảng 5-9.
<#=$>?v,$*!F$EX]$GFG$95$%N$P
w
$S;$P
x$
7-]T"BY$"{"V$Z"
{/b*"I_,"D-b$"l6"1N"
P"L"J"
"lQ/"T-p*",N"+-AT"qU,"sh,"VS
H
="?Z"
I
J
"
I
%"
?>:"
?>K:
"
?>L:"
?>;:
"
?>K:"
?>J?
"
"lQ/"T-p*",N"+-AT"qU,"D.D-"VS
H
ạ"?Z"
I
J
"
I
%"
^"
^
"
?>K?"
?>;:
"
?>K"
?>J?
"
Chú thíchv"S
H"
^"I-Hi*+"D.D-",(H*+"+/ữQ"-Q/"T-p*",N"+-AT"
- Nếu các chêm đJợc bố trí để chịu lực nhJ nhau, thì số lJợng chêm
cần thiết cho
một dầm đJợc tính theo công thức:
ch
c
min
T
n
[T]
(5.35)
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét