TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ BÀI TÂP LỚN KẾT CẤU GỖ NỘI DUNG Thiết kế dàn vì kèo gỗ dạng tam giác, liên kết mộng với các số liệu sau dây: - Nhòp L = 7.5m - Bước cột B = 4.1m - Độ dố mái α = 24 0 - Tónh tải mái g m = 35 kg/m 2 - Tónh tải trần g t = 45 kg/m 2 - Hoạt tải mái p m = 30 kg/m 2 - Hoạt tải trần p t = 30 kg/m 2 - Gỗ nhóm V thép CT3 I/ CHỌN DẠNG VÌ KÈO - Chiều cao dàn ở giữa nhòp: tg24 0 x0.5x7500=1670mm - Chia dàn làm 6 khoang, chiều dài mỗi khoang trên mặt bằng d = 1.875m phù hợp cấu tạo 1.5m<d<2.5m. Các thanh xiên hướng xuống, các thanh đứng bằng thép tròn. Sơ đồ dàn như hình vẽ: 1875 1875 1875 1875 2 0 5 2 2 0 5 2 2 0 5 2 2 0 5 2 1670 835 2 0 4 1 A B H C D E F G II/.XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN: 1.Xác đònh tải trọng phân bố đều theo phương nằm ngang. 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ Đổi tải trọng cho ra tải trọng phân bố trên hình chiếu bằng theo phương nằm ngang: gm= 35kg/m pm= 30kg/m gt=45kg/m pt= 30kg/m 2 2 2 2 m g' = α cos B g m × = 0 24cos 1.4 35 × = 157.1kg/m m p' = α cos B p m × = 0 24cos 1.4 30 × = 134.6kg/m t g' = Bg t × = 1.445 × = 184.5kg/m t p' = Bp t × = 1.430 × = 123.0kg/m g't=184.5kg/m p't= 123.0kg/m g'm=157.1kg/m p'm= 134.6kg/m 2.Xác đònh trọng lượng bản thân dàn: Xác đònh trọng lượng bản thân dàn theo công thức: bt g' = 1 1000 '''' − +++ bt ttmm k pggp = 1 5.75 1000 0.1235.1841.1576.134 − × +++ = 23.35kg/m 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ Trong đó, lấy 5 bt k = (Dàn tam giác) 3.Xác đònh tải trọng lên mắt dàn hệ số vượt tải lấy như sau hoat tải n 1 = 1.4 tónh tải n 2 = 1.1 Tải trọng tác dụng lên mắt thượng: P 1 = d g gp bt mm ×       ×++× 1.1) 2 ' '(4.1' P 1 = 875.11.1) 2 35.23 1.157(4.16.134 ×       ×++× = 701.4 kg Tải trọng tác dụng lên mắt hạ là P 2 = d g gp bt tt ×       ×++× 1.1) 2 ' '(4.1' P 2 = 875.11.1) 2 35.23 5.184(4.10.123 ×       ×++× = 727.5 kg Ta có : 2 21 PP + = 2 5.7274.701 + = 714.45kg sơ đồ tính dàn như sau: R A B H C D E F G 701.4 701.4701.4 714.45 714.45 727.5 727.5 727.5 R 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ 4.Xác đònh các số liệu tính toán cường độ gỗ: - Gỗ nhóm V, độ ẩm W=18% có: 2 2 2 2 90 2 90 2 2 135 / 120 / 150 / 25 / 22 / 25 / 2100 / n em k u n em tr thep R R kg cm R kg cm R kg cm R kg cm R kg cm R kg cm R kg cm = = = = = = = = Ghi chú Với dàn có 0 30 α < không phải tính với tải trọng gió. III/ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC. - Dùng phương pháp đồ giải Cremona. Kết quả được ghi trong bảng sau: - Do tính chất đối xứng mà ta chỉ cần xác đònh nội lực trong nửa dàn và suy ra nội lực trong nửa dàn còn lại. BẢNG XÁC ĐỊNH NỘI LỰC Loại thanh Tên thanh Chiều dài (mm) Kết quả trên giản đồ Nội lực Cánh thượng AB BC 2052 2052 a1 b3 -5270 -3513 Cánh hạ AH HG 1875 1875 h1 g2 4814 4814 Đứng BH CG 835 1670 12 34 728 2156 Xiên BG 2052 32 -1757 Biểu đồ Cremona như sau: 4 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ B H C D E F G 701.4 701.4701.4 2143.35 727.5 727.5 727.5 2143.35 A 1 2 3 4 5 6 a b c d e f g h f g h a b c 1 2 3 4 BIỂU ĐỒ CREMONA IV/ TÍNH TOÁN CÁC THANH: A> TÍNH THANH CÁNH THƯNG - Nội lực tính toán là: N = N AB = -5270kg - Sơ đồ tính: - Giả thiết thanh cánh thượng có xà gỗ đặt ngoài mắt nên thanh cánh thượng được tính như thanh chòu nén uốn, chòu lực nén dọc là N và lực ngang là tải trọng phân bố đều q. q =       ×++× 1.1) 2 ' '(4.1' bt mm g gp q =       ×++× 1.1) 2 35.23 1.157(4.16.134 =374.1kg/m 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ - q N N M q M nh 1875 - Moment tác dụng lên thanh cánh thượng: M nhòp = = 8 875.11.374 2 × = 164.4 kg.m M gối = 10 2 dq × − = 10 875.11.374 2 × − =- 131.5 kg.m Độ lệch tâm: N M e nhip = = 5270 4.164 = 0.0312m = 3.12cm - Vì 1cm < e < 25cm, nên moment kháng uốn là: Dùng công thức KOTETKOB: W = ( )       +−×+ N M l R N n 2 135.03.3 = ( )       +−×+ 5270 4.164 1052.235.03.3 135 5270 2 =145.16 cm 3 Tỉ số giữa chiều cao và chiều rộng tiết diện chon k k = h/b = 1.25 ta có W = 6 2 hb × = 6 25.1 3 b×  b = 3 25.1 16.1456 × = 8.87cm chọn b = 10 cm => h = 1.25x10 = 12.5 cm chọn h = 14 cm tiết diện than AB chọn là 10x14 a. Kiểm tra tiết diện giữa thanh: Tiết diện đã chọn có : F = bxh = 10x14 = 140 cm 2 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ W x = 6 2 hb × = 6 1410 2 × = 326.7cm 3 Trước hết ta kiểm tra ổn đònh thanh theo phương trong mặt phẳng dàn(x-x) với chiều dài tính toán của thanh là khoảng cách giữa các mắt dàn l ox = 2052mm = 205.2cm r x = 0.298h = 0.298x14 = 4.172 độ mảnh y λ = x x r l = 172.4 2.205 = 49.185 < 75 Do đó ta phải kiểm tra giá trò M/N theo 10% N/F ng suất do uốn x nhip W M = 7.326 16440 = 50.32 kg/cm 2 ng suất do nén F N = 140 5270 = 37.64 kg/cm 2 x nhip W M > F N %10 nên sẽ kiểm tra thanh theo nén uốn và kể đến hệ số ξ - Kiểm tra: Hệ số kể đến moment phụ do tác dụng của lực dọc đối với độ võng của thanh là: ξ = FR N n 3100 1 2 λ − = 2 49.185 5270 1 3100 135 140 × − × × = 0.7824 • Hệ số làm việc khi nén: 1 n m = • Hệ số làm việc khi uốn: 1 u m = vì có b = 10cm < 15cm Suy ra: 5270 16440 0.71 1 . . . . . 1 135 140 1 150 0,7824 326.7 n n ng u u ng M N m R F m R W ξ + = + = < × × × × × nhòp Vậy tiết diện giữa thanh đạt điều kiện nén uốn. b. Kiểm tra tiết diện ở mắt: - Hệ số lực nén của hai thanh cánh thượng 2 bên mắt B là:  1 2 5270 3513 1757N N kg− = − = - Diện tích tiết diện thanh đứng BH: h 1 h 2 h b 7 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ  2 728 0.433 . 0,8 2100 BH a a N F cm m R = = = × đ - Đường kính thanh đứng:  4 4.0,433 0,743 7,4 12 F d cm mm mm π π = = = = < đ  Chọn 12 đ d mm= theo điều kiện cấu tạo - Ta có: • 0 1 5 .sin 5 1, 2 sin 24 2,5 đ h d cm α = = × × = • Giả thiết: 2 3h cm= - Diện tích tiết diện thu hẹp:  ( ) ( ) 2 14 2,5 3 10 1,2 74,8 th F cm= − + − =    - Moment kháng thu hẹp: - 2 3 4,4 8.5 2. 106 6 x th W cm × = = - 3 cm 15 cm 12 cm 5,4 9,5 cm 5,4 2,5 cm d =12mm đ đ 5d =60mm a h 2 h 1 Kiểm tra:  1 2 1757 13150 1 . . . . 1 135 74,8 1 150 106 x n n th u u th M N N m R F m R W − + = + > × × × × gối Vậy tiết diện mắt B đã chọn không đảm bảo điều kiện nến uốn. Do đó đó phải chon tiết diện thanh cánh trên tăng lên b=12 cm, h=15 cm.Và đi kiểm tra lại tiết diện mắt dàn Diện tích tiết diện thu hẹp: ( ) ( ) 2 15 2,5 3 12 1,2 102.6 th F cm= − + − =    Mô men kháng uốn thu hẹp: 2 3 5,4 9.5 2. 162,45 6 x th W cm × = = 8 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ - Kiểm tra:  1 2 1757 13150 0.67 1 . . . . 1 135 102.6 1 150 162.45 x n n th u u th M N N m R F m R W − + = + = < × × × × gối  vậy tiết diện mắt B thoả điều kiện chòu nén uốn. c.Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng dàn (y-y): chiều dài tính toan của thanh bên ngoài mặt phằng uốn là 0 y l = 205,2cm bằng khoản cách giữa hai mắt dàn. - Độ mảnh theo phương y-y là:  0 205.2 59,17 75 0,289 0,289.12 y l b λ = = = < - Hệ số uốn dọc theo công thức thực nghiệm của KOTETKOB  2 2 59,17 1 0,8 1 0,8 0,720 100 100 y λ ϕ     = − = − × =  ÷  ÷     - Kiểm tra:  . . . 5270 1 135 0,720 12 15 17496 : n n t N m R F kg ϕ ≤ ⇔ ≤ × × × × = Đúng Vậy thanh đạt điều kiện ổn đònh bên ngoài mặt phẳng uốn.  thanh cánh thượng dã chọn đảm bảo chòu lực. B/ TÍNH THANH CÁNH HẠ: - Nội lực tính toán: 4814 AH N N kg= = - Sơ đồ tính: 1875 N N M nh MM gối gối  Tải trọng phân bố đều q:  ' 23,35 1,4 ' ' 1,1 1,4 123,0 184,5 1,1 387,99 / 2 2 bt tr tr g q p g kg m     = + + × = × + + × =  ÷  ÷      Moment tác dụng lên thanh cánh hạ: 9 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ  2 2 2 2 387,99 1,875 170,5 . 8 8 387,99 1,875 136,4 10 10 qd M kg m qd M kgm × = = = × = − = − = − nhòp gối - Chọn tiết diện thanh cánh hạ bằng tiết diện thanh cánh thượng: ( ) 12 15b h cm× = × và đi kiểm tra khẳ năng chòu lực của tiết diện đã chọn. a.Kiểm tra tiết diện giữa thanh: Theo công thức: 1 . . . . nhòp k k u u M N m R F m R W + ≤ Với: 2 2 2 3 1, 12 15 180 1, 12 15 450 6 6 k u m F b h cm m bh W cm = = × = × = = × = = = do không có giảm yếu do có b = 12cm < 15cm Suy ra: 4814 17050 0,475 1: 1 120 180 1 150 450 + = < × × × × Đạt Vậy tiết diện giữa thanh đạt điều kiện kéo_uốn. b.Kiểm tra tiết diện mắt H: Vì tại H có giảm yếu rất ít, đồng thời nội lực của hai thanh cánh hạ ở 2 bên mắt H là như nhau, do đó không cần kiểm tra khả năng chòu lực và ép mặt. c. Kiểm tra tiết diện ở đầu dàn măt A theo là tiết diện bò giảm yếu. Tiết diện giảm yếu do rãnh khắc liên kết mộng và bu lông an toàn Chiều sâu rãnh khắc tối đa là 6cm Đường kính bu lông là Φ = 20mm Diện tích tiết diện thanh giảm yếu là: ( ) ( ) 2 15 6 12 2 90 th F cm= − − = Mô men kháng uốn của tiết diện giảm yếu là: 2 3 5 10 2. 166,7 6 x th W cm × = = - Kiểm tra: 10 [...]... bố trí mối nối ở thanh cánh hạ vì gỗ bán ngoài thò trường thường có chiều dài nhỏ hơn Ta bố trí một mối nối thanh cánh hạ như sau : 2 205 2 205 A 1875 D B H C G 625 1250 1875 E F 1875 1875 5000 Mối nối dùng bản gỗ ghép hai bên, liên kết chốt thép Chọn hai bản ốp mỗi bản có bề rộng là 8cm và cao 15cm ốp hai bên bố trí hai hàng chốt như sau : 14 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ c a 8 12 8 S3 S2 S3 a 12 S1 S1 S1... lượng chốt cho một bên liên kết là:  nc = N GH 4814 = = 4.9 Chốt n.Tch 2 × 490  Bố trí mỗi liên kết gồm 6 bu lông  Chọn bu lông là để liên kết được chặt chẽ, tránh trượt ra do vênh ngót, hoặc do vận chuyển  Cấu tạo của mắt được thể hiện như sau: 15 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ 120 100 100 150 50 50 50  120 80 120 80 880 150 14 14 50 50 50 Kiểm tra khả năng chòu kéo của... bulông phải vuông góc với trục thanh cách trên: Dựa vào các yêu cầu cấu tạo chọn các kích thước: h 'r ≥ 2cm chon : h 'r ≥ 2,5cm chon : h "r = 5cm; h "r ≤ h 15 = = 5cm; h "r − h ' r = 2,5cm ≥ 2cm 3 3 Chọn l’tr = 10h’r = 25cm Theo cấu tạo ta tính được chiều dài mặt trượt thứ hai là: 17 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ h + h "r × tgα 2.sin α 15 l "tr = 25 − 2,5 × tg 240 + + 5 × tg... + 2 × 4,05 = 77,8 kg > 250d = 62,5 kg Vậy khả năng chòu lực của một mặt cắt chốt là:  Td = Tu = 62,5kg - Số lượng chốt cho một bên liên kết là: 20 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM  nc = BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ Td 299,03 = = 4.8 Chốt n.Tch 1 × 62,5  Bố trí mỗi liên kết gồm 6 chốt với các khoảng cách quy dònh như sau: S1 = 7d = 7 × 0,5 = 3,5 S2 = 3,5d = 3,5 × 0,5 = 1,75 cm ⇒ Chọn S2 = 5 cm S3 = 3d =... ,th = Hệ số điều kiện làm việc khi kéo là mk = 0,8 ; do có giảm yếu Kiểm tra theo công thức cấu kiện chòu nén uốn đồng thời: M gối N GH 4814 13640 + = + = 0,56 < 1 mk Rk Fth mu Ru Wth 0,8 × 120 × 146, 24 1 × 150 × 421,3  tiết mối nối như trên là đảm bảo chòu lực D> TÍNH MỘNG ĐẦU DÀN: 16 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ 50 75 150 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM Lực nén cánh trên: N AB = −5270 kg  Lực kéo cánh... 96 cm - l0 l0 205, 2  Độ mảnh lớn nhất: λ = r = 0, 289h = 0, 289 × 8 = 88,75 min  ⇒ λ > 75 : phù hợp giả thiết 3100 3100  Ta có: ϕ = λ 2 = 88,752 = 0.393 Khả năng chòu nén của thanh là:  mn Rn ϕ F = 1 × 135 × 0,393 × 96 = 5100,7 kg > N BG = 1757 kg ⇒ Đạt yêu cầu Kiểm tra khả năng chòu ép mặt của thanh BG: 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM B 48 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ hr o hr 24 G Đầu mắt B: 0 •... Fem cm 2 43,44 3 53,8 2737 Kết luận Đạt 2 26,27 2636 Đạt ( α = 48 ) mem R α em Fem 0 G 1757 100,33 ( α = 24 ) 0 B> - THANH ĐỨNG: 2 Dùng thép CI, Ra = 2100 kg / cm , tiết diện tròn để làm thanh bụng chòu kéo - Hệ số kể đến sự thu hẹp tiết diện do ren là: ma = 0,8 13 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM - Diện tích tiết diện thanh bụng yêu cầu là:  Fy / c = - BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ N ma Ra Suy ra đường kính... 1429,3 = = 65 cm 2 mem Rem 90 1 × 22 Suy ra chiều dài mặt ép yêu cầu là:  ly / c = Fem 65 = = 5,42 cm b 12 Theo cấu tạo: hBG  8 h  15  0 = 2  tg 240 + = 26,35 cm > l y / c  lụ = 2  HG tg 24 + 0 ÷ 0 ÷ 2sin 24  2.sin 24   2 2 21 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ 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... kiện trượt cho răng thứ nhất đảm bảo: ° Kiểm tra trượt cho răng thứ hai: Khi kiểm tra cho răng thứ hai xem như toàn bộ lực trược tác dụng lên răng naỳ do đó: 18 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ T "tr = 4814kg Khả năng chòu trượt của răng thứ hai: [ T 'tr ] = F 'tr × Rtrα × ml tr mltr = 0,8 [ T 'tr ] = 45 × 12 × 23, 42 × 0,8 = 10117kg > 4814kg Vậy điều kiện trượt cho răng thứ hai... bhr 12 × 3 = 1 × 43, 44 × = 2337,1 > 1575kg thỏa chòu ép mặt cos α cos 48o Diện tích mặt ép mặt là: Fem = - bhr 12 × 3 = = 53,8cm 2 0 cos α cos 48 Đầu mắt G: 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ Cường độ ép mặt xiên thớ góc α = 240 là:  R 24 0 em = 135 = 100,33 kg / cm 2  135  3 0 1+  − 1÷sin 24  22  Tương tự ta có: hr ≥ N em cos α mem Remα b Với N em = N BG = 1757 kg mem = . TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ BÀI TÂP LỚN KẾT CẤU GỖ NỘI DUNG Thiết kế dàn vì kèo gỗ dạng tam giác, liên kết mộng với các số liệu sau dây: - Nhòp L = 7.5m - Bước. R A B H C D E F G 701.4 701.4701.4 714.45 714.45 727.5 727.5 727.5 R 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ 4.Xác đònh các số liệu tính toán cường độ gỗ: - Gỗ nhóm V, độ ẩm W=18% có: 2 2 2 2 90 2 90 2 2 135 / 120 / 150. BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ - Diện tích tiết diện thanh bụng yêu cầu là:  / . y c a a N F m R = - Suy ra đường kính tiết diện thanh bụng là:  / 4 y c F φ π = Với điều kiện cấu tạo 12 mm φ ≥ - Kết