Bài giang Kết cầu gỗ - Chương III: Liên kết kết cấu gỗ

Nội dung text: Bài giang Kết cầu gỗ - Chương III: Liên kết kết cấu gỗ

1. CHƯƠNG III LIÊN KẾT KẾT CẤU GỖ § 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CHI TIẾT 1.1. Khái niệm - Liên kết là bộ phận quan trọng của kết cấu gỗ có những tác dụng: + Tăng chiều dài cấu kiện; + Mở rộng tiết diện; + Nối các cấu kiện thành những kết cấu khác phức tạp hơn. - Các loại liên kết: 1
2. a. Liên kết mộng: có khả năng chịu ép mặt, thường gây ra hiện tượng trượt ở miền lân cận. Thường dùng ở thanh chịu nén (vì kèo, đầu trục cọc cầu ). b. Liên kết chốt: thường gặp như bu lông, chốt tre, v v Khi làm việc chốt chịu uốn. Trong quá trình chốt bị biến dạng thì ở mặt lỗ chốt thường xảy ra hiện tượng ép mặt. Dùng để nối thanh (hai cánh của vì kèo) 2
3. c. Liên kết chêm: Dùng để tăng diện tích tiết diện thanh, thường làm bằng gỗ. Do tác dụng của lực trượt xảy ra giữa các phân tố mà bản thân chêm vừa phải đủ khả năng chống ép mặt ở đầu chêm vừa phải đủ độ dài chống trượt. 3
4. d. Liên kết dán: Dùng keo dán nhiều tấm ván lại với nhau. Bề dày ván có thể 2,3,4 hoặc 5cm. Số lớp ván có thể 5,7,10 20 hoặc hơn nữa. Khi chịu lực, giữa các lớp ván xuất hiện ứng suất trượt. Vì vậy yêu cầu đối với liên kết dán là phải đủ cường độ chống trượt và chống hiện tượng bong mạch dán. Đây là loại liên kết tiên tiến, có nhiều triển vọng, phù hợp với phương hướng công nghiệp hoá xây dựng nói chung và công nghiệp chế biến gỗ nói riêng. Dùng để tăng tiết diện thanh (tăng bề dày tiết diện ván). - Ba loại liên kết đầu có khả năng chịu lực thấp hơn, được gọi là liên kết mềm. Trong tính toán phải kể đến sự giảm khả năng chịu lực đó. - Liên kết dán thuộc loại liên kết cứng và không có giảm yếu tiết diện. 4
5. 1.2 Các yêu cầu cơ bản đối với liên kết Để liên kết làm việc chắc chắn, cần thoả mãn các yêu cầu: - Chặt: các mặt truyền lực giữa các cấu kiện phải khít, không có khe hở để truyền lực tốt và hạn chế biến dạng ban đầu. Liên kết đinh, chốt, mộng dễ đảm bảo nhất; - Dẻo, dai: Biến dạng khi phá hoại lớn. Có sự phân bố lại ứng suất trong liên kết và tránh phá hoại đột ngột nguy hiểm. Liên kết chốt, tì đầu, liên kết kim loại dễ đáp ứng nhất; - Phân tán: Vì gỗ thường có khuyết tật (mắt, nứt) nên cần phân tán liên kết để hạn chế ảnh hưởng khuyết tật giảm yếu đối với liên kết. Dùng nhiều liên kết nhỏ tốt hơn vì tránh được liên kết lớn ngẫu nhiên trùng và chỗ khuyết tật; - Liên kết một vị trí phải cùng độ cứng để chịu lực đồng đều (cùng loại, giống nhau); - Tiết diện giảm yếu của cấu kiện là nhỏ nhất; - Dễ chế tạo đảm bảo chính xác, khít, chặt; dễ kiểm tra, sửa chữa. 6
6. 1.3. Nguyên tắc chung tính toán liên kết Khả năng chịu lực của liên kết bao giờ cũng phải lớn hơn lực tác dụng vào liên kết. Ở bốn loại liên kết trên chủ yếu xảy ra hai hiện tượng trượt và ép mặt. Để đảm bảo khả năng chịu lực của liên kết ta phải kiểm tra theo hai điều kiện này: a. Điều kiện chịu ép mặt: Nem Nem ≤ T = Rem ,α .Aem ⇔ ≤ Rem ,α Aem b. Điều kiện chịu trượt: tb N tr tb N tr ≤ T = Rtr ,α .Aem ⇔ ≤ Rtr ,α Atr 7
7. § 2. LIÊN KẾT MỘNG 2.1. Đặc điểm - Truyền lực nén trực tiếp từ thanh này sang thanh khác mà không qua vật trung gian như tấm đệm, chêm, chốt., Liên kết mộng làm việc chịu ép và chịu trượt, thường dùng trong mối nối chịu nén. - Bố trí thêm các liên kết phụ hỗ trợ: Bu lông, vòng đai, đinh đĩa đặt theo cấu tạo. - Ưu điểm: + Liên kết lâu đời nhất , có nhiều kiểu, nhiều loại + Không dùng kim loại + Liên kết lộ rõ, dễ kiểm tra, dễ sửa chữa + Chế tạo không cần máy móc, phù hợp với hiện trường 8
8. -Nhược điểm: + Tiết diện bị giảm yếu nhiều, dễ phá hoại dòn khi chịu trượt + Thủ công, cần thợ khéo, đòi hỏi chính xác, khó áp dụng cơ giới hoá. Mộng có thể được cấu tạo theo dạng một răng hoặc hai răng. Mặt truyền lực của liên kết mộng nên đặt thẳng góc với trục của thanh chịu nén để cường độ chịu ép mặt được lớn nhất. 9
9. 2.2. Mộng một răng 1. Cấu tạo - Trục thanh nén thẳng góc và đi qua trung tâm tiết diện ép mặt ab. (để ứng suất tại đó phân bố đều hơn và thanh cánh trên chịu nén đúng tâm; do đó, mặt tiếp xúc bc không làm việc, không cần bào nhẵn mặt). Hình 3.1. Cấu tạo mộng một răng 10
10. - Xác định đúng điểm hội tụ của các lực. Tại gối dàn vì kèo tam giác: Cần cấu tạo sao cho các lực A, Nn, Nk đồng quy. Phản lực gối tựa A, Lực nén ở thanh cánh trên Nn, Lực kéo Nk ở cánh dưới có phương đi qua trọng tâm của tiết diện giảm yếu do rãnh gây ra (để phân bố ứng suất kéo tương đối đều tại tiết diện giảm yếu, tánh gây nguy hiểm cho thanh chịu kéo. Khi đó, phần tiết diện nguyên thì có bị lệch tâm một ít nhưng có thể bỏ qua). 11
11. - Chiều sâu rãnh hr: + mắt gối 2cm<hr≤1/3h + mắt trung gian 2cm<hr≤1/4h Để tránh cấu kiện bị giảm yếu nhiều quá cũng như để cho mặt trượt quá gần lõi cây. 12
12. - Chiều dài mặt trượt bd: ltr ≤ 10hr (để đề phòng ảnh hưởng của hiện tượng xiên thớ đến sự phá hoại tách do trượt gây ra) ltr ≥ 1,5hr: (để tránh hiện tượng tách bóc (ltr ≥ 3e); thường ltr = (1,5 ÷3)h hoặc (3÷4)e 13
13. - Bố trí bulông an toàn theo cấu tạo φb ≥ 12mm (để đề phòng có sự dịch chuyển giữa các thanh liên kết hoặc hiện tượng phá hoại liên kết mộng khi chịu tải .) 0 Nb = No .tgβ ; β = 90 - α - γ Theo thực nghiệm γ = 31o ÷ 350 (γ : góc ma sát) 14
14. 2. Tính toán: - Điều kiện ép mặt (tiết diện ab): N em N n .cosα σ = = ≤ Rem ,α (mem = 1) (3.3) Aem b.hr N n .cosα Rem ⇒ hr ≥ (3.4) Rem ,α = ; b.Rem ,α ⎛ R ⎞ 1 + ⎜ em − 1⎟ sin3 α ⎜ R ⎟ ⎝ em ,90 0 ⎠ 15
15. - Điều kiện trượt (tiết diện bd): N N τ = tr ≤ Rtb (3.5) ⇒ l ≥ tr (3.6) tr A tr tr β .N tr R .b − tr tr e R N = N = N cosα; Rtb = tr ; A = bl tr k n tr l tr tr 1 + β tr e 16
16. e: độ lệch tâm của trượt. e=0,5h: khi rãnh mộng đặt một phía; e = 0,25h: khi rãnh mộng đặt hai phía và chịu lực đối xứng β : hệ số phụ thuộc vào sơ đồ đặt lực trượt; β =0.25: lực trượt đặt ở một phía mặt trượt. Hình 3.2. Xác định e - Kiểm tra thanh chịu kéo: Nk Nk σ k = = ≤ 0,8Rk (mk = 0,8) (3.7) Ath b( h − hr ) 17
17. 2.3 Mộng hai răng Sự làm việc của liên kết mộng hai răng cũng như mộng một răng, nhưng do Nn lớn hoặc góc α của thanh kéo lớn nên cần Aép mặt lớn, phải dùng liên kết mộng hai răng. Hình 3.3. Cấu tạo mộng hai răng 1. Cấu tạo Về nguyên tắc, tương tự như liên kết mộng một răng chú ý thêm các điểm sau: - Lực kéo cũng đi qua trọng tâm tiết diện giảm yếu. - Đỉnh của răng thứ hai nên nằm trên đường trục của thanh chịu nén (để ứng suất phân bổ nhiều hơn trên các diện tích ép mặt). 18
18. ' ' ⎪⎧1,5h ≤ ltr ≤ 10hr - Các chiều dài mặt trượt l' ,l" phải thoả: tr tr ⎨ '' '' ⎩⎪1,5h ≤ ltr ≤ 10hr ' " - Độ sâu các rãnh hr ,hr phải thỏa mãn: ' hr ≥ 2cm:để tránh hiện tượng tách thớ do trượt gây ra; '' ' hr ≥ hr + 2cm:để tránh hai mặt trượt ít ảnh hưởng lẫn nhau; '' hr ≤ h / 3:để tránh trường hợp thanh kéo bị giảm yếu nhiều. - Mỗi răng được đặt một bulông an toàn (để đề phòng hiện tượng phá hoại giòn của liên kết) - Chú ý chế tạo phải chính xác hơn. 19
19. 2. Tính toán a. Chịu ép mặt (phá hoại dẻo) ( tiết diện ab) - Diện tích ép mặt được lấy bằng tổng diện tích ép mặt. - Lực ép mặt tác dụng lên từng răng tỷ lệ diện tích ép mặt: ' '' ' ' ' ' N em N em N em Aem N em Aem ' = '' hay ' '' = ' '' hay = Aem Aem N em + N em Aem + Aem N em Aem ( h' + h'' )b A = A' + A'' = r r (3.8) em em em cosα Nem N n - Kiểm tra: σ em = = ≤ Rem ,α (3.9) Aem Aem 20
20. b. Chịu trượt (phá hoại dòn) (tiết diện bd) - Tính trượt cho từng mộng riêng rẽ. Lực trượt ở mỗi răng tỷ lệ với diện tích ép mặt. ' ' Aem N tr = N tr Aem " N tr = N tr = N n .cosα lực trượt toàn bộ cũng là lực trượt với răng thứ hai (trượt sau) ' ' Ntr tb ' ' ⇒ τ tr = ' ≤ m' Rtr ; Atr = b.ltr (3.10) Atr '' N tr tb '' '' ⇒ τ tr = '' ≤ m'' Rtr ; Atr = b.ltr (3.11) Atr 21
21. => Chiều dài mặt trượt: N' l' ≥ tr (3.12) tr N' β 0,85R b − tr tr e N l'' ≥ tr (3.13) tr N β 1,15R b − tr tr e ' Hệ số điều kiện làm việc khi tính ltr là 0,8. Hệ số điều kiện làm '' việc khi tính ltr là 1,15 (để để đến sự làm việc nặng nề hơn của răng thứ nhất do cấu tạo không chính xác) 22
22. c. Kiểm tra thanh chịu kéo ở tiết diện giảm yếu Nk Nk σ k = = '' ≤ 0,8Rk Ath b( h − hr ) (3.14) Liên kết mộng đầu dàn, cần cấu tạo gỗ táp và gỗ đệm: gỗ táp được liên kết với thanh ngang: Bề rộng bằng bề rộng của thanh khoét rãnh; Bề dày ≥ hr. Gỗ đệm nằm dưới gỗ táp và có khấc khớp dày ≥ hr với gỗ táp. 23
23. 2.4. Mộng gỗ tròn 1. Cấu tạo - Khác với gỗ hộp, ở các mặt tiếp xúc với nhau đều cắt vát để tạo phẳng. Hình 3.4 - Cấu tạo mộng một răng khi kết cấu làm bằng gỗ tròn - Các lực có thể đồng quy vào trục của các thanh vì thanh dưới được vát cả mặt trên và mặt dưới nên trọng tâm của tiết diện giảm yếu cũng gần trùng trên trục thanh. - Trong liên kết mộng đầu dàn, phải cấu tạo gỗ táp và gỗ gối đệm dưới mộng. 24
24. - Gỗ táp có bề rộng bằng bề rộng thanh khoét rãnh và có bề dày ≥ hr (số đinh liên kết gỗ táp với thanh ngang được tính với lực trượt bằng thành phần nằm ngang của lực tính bu lông an toàn). - Gỗ đệm dưới gỗ táp, gỗ gối đệm phải có khấc khớp với gỗ táp sâu ít nhất là 2cm. 2. Tính toán A - Diện tích ép mặt của liên kết: A = viênphân (3.15) em cosα Aviênphân = 0,71b.hr (3.16) b = 2 hr ( d − hr ) - Diện tích mặt trượt Atr = b.ltr (3.17) 25
25. 2.5. Một số liên kết mộng khác - Khi cần liên kết hai thanh chịu nén hoặc khi liên kết một thanh chịu nén và một thanh chịu kéo thông qua gối đệm bằng gỗ, có thể dùng mộng tỳ đầu đơn giản: + Diện tích tỳ đầu được kiểm tra theo điều kiện ép mặt; + Gối đệm có tác dụng như một vật trung gian truyền nội lực từ thanh này sang thanh khác. Do đó, bản thân gối cũng phải đủ cứng để không bị biến dạng làm nhiệm vụ truyền lực. 26
26. § 3. LIÊN KẾT CHÊM 3.1 Đại cương về liên kết chêm 1. Các loại chêm - Liên kết chêm dùng để tăng tiết diện cấu kiện. Hình thức: chiêm gỗ chữ nhật, chêm thép, dạng tròn hoặc hình hộp. - Tuỳ trường hợp, ta có thể dùng chêm dọc, chêm ngang, chêm nghiêng. a. Chêm dọc: Thớ chêm cùng phương với thớ thanh gỗ, do đó chêm bị ép mặt và trượt dọc theo thớ gỗ. Hình 3.5 Các loại chêm gỗ. chêm dọc; chêm ngang; chêm xiên. 27
27. b. Chêm ngang: Thớ chêm vuông góc với thớ của thanh gỗ; được làm thêm dạng nêm đóng từ 2 phía có thể ép rất chặt vào 2 thanh gỗ (vạt cạnh chéo i=1/6÷1/10), có sức căng lớn so với các loại chêm khac nhưng chịu lực kém vì phải chịu ép mặt và trượt ngang thớ. c. Chêm nghiêng: Thớ chêm tạo với thớ của thanh gỗ một góc α tương đối nhỏ. Trong bản thân chêm không xảy ra trượt, phần gỗ nằm giữa các chêm có lực nén, chêm chỉ chịu ép mặt nghiêng thớ do đó khả năng chống trượt tốt hơn. Chêm nghiêng làm việc theo một phương nên phù hợp khi lực trượt giữa các phân tố không đổi dấu. 28
28. d. Chêm cách: Chêm dọc và chêm nghiêng có thể đặt theo kiểu chêm cách. Hai thanh gỗ có khe hở để tăng độ cứng tiết diện và thông thoáng. Lúc này, phải gia cường bằng bulông để ngăn cản sự xoay của chêm, φ≥ 12mm. 2. Điều kiện cấu tạo: - Bề sâu rãnh đục hr: + 2cm ≤ hr ≤ h/5: gỗ hộp + 3cm ≤ hr ≤ d/4: gỗ tròn - Chiều dài chêm: lch ≥ 5hr (để chêm khỏi trựơt) - Khoảng cách giữa các chêm: S ≥ lch (để gỗ trong phạm vi giữa các chêm không bị trượt) - Các mặt tiếp xúc của chêm chế tạo phẳng, khi lắp phải khít chặt để không gây ra phá hoại giòn do ứng suất cục bộ. - bulông xiết được tính theo lực đẩy ngang của chêm: ΦBL ≥ 12mm. 29
29. 3.2. Tính toán liên kết chêm 1. Sự làm việc của liên kết chêm - Chêm và gỗ cơ bản: làm việc theo các điều kiện chịu ép mặt và chịu trượt. - Bu lông xiết: Chịu kéo. 2. Khả năng chịu lực của liên kết chêm: a. Khả năng chịu lực của chêm - Theo khả năng chịu ép mặt: Bỏ qua vì gỗ chêm thường tốt hơn gỗ cơ bản - Theo khả năng chịu trượt của thân chêm tb Ttr .ch = Rtr .ch,α Atr .chmtr .ch (3.18) Atr,ch: Diện tích mặt trượt của chêm: Atr.ch = blch 30
30. R β= 0,125 do chịu trượt hai phía Rtb = tr .ch,α tr .ch,α l e = h chêm sát 1 + β ch r e e= hr + S0 chêm cách mtr.ch: hệ số điều kiện làm việc; chỉ có một chêm: mtr.ch= 1 có nhiều chêm: mtr.ch = 0.9 chêm ngang; mtr.ch = 0.8 chêm dọc b. Khả năng chịu lực của gỗ cơ bản - Theo khả năng chịu ép mặt ở đầu chêm: Tem = Rem ,α Aem (3.19) Aem: Diện tích ép mặt của đầu chêm: Aem = bhr - Theo khả năng chịu trượt của phần cấu kiện giữa các TB chêm: Ttr.CK = Rtr . Atr.CK.mtr.CK (3.20) Atr.CK: Diện tích mặt trượt của phần cấu kiện nằm giữa hai chêm lân cận: Atr.CK = bS 31
31. TB Rtr .CK β = 0,25: do chịu trượt một phía Rtr .CK = S ' 1 + β e = hr/2 e' mtr.CK: hệ số điều kiện làm việc; mtr.CK = 0,8 chêm ngang; mtr.CK = 0,7 chêm dọc c. Khả năng chịu lực của 1 chêm trong liên kết T = min( Ttr .ch ;Tem.ch ;Ttr .CK ) (3.21) 3. Tính bu lông xiết - Dưới tác dụng mômen T.e, chêm xoay tạo ra phản lực Qch. Hình 3.6. Xác định lực Q 32
32. Qch.lch = T.hr ⇔ Qch = T.hr/lch làm tách các thớ gỗ ra, để chống lại lực tách ra dùng bulông xiết. Te Te = Qchlch ⇒ Qch = (3.22) lch T: Khả năng chịu lực của một chiêm e: Khoảng cách giữa 2 lực trựơt e = hr chêm sát e = hr + S0 chêm cách ⇒ Từ Qch tính bu lông xiết chịu kéo, chống lại việc tách các phân tố do Qch. 33
33. § 4. LIÊN KẾT CHỐT 4.1 Đại cương về liên kết chốt 1. Khái niệm: - Chốt là những loại thanh tròn hoặc tấm nhỏ dùng để nối dài các thanh gỗ hoặc làm tăng tiết diện của các thanh ghép, chống lại lực trượt xảy ra giữa các phân tố ghép khi chịu ngoại lực tác dụng. - Khả năng chịu lực của liên kết tốt và dai, dẻo, phân tán. - Chế tạo đơn giản; Liên kết lộ rõ dễ kiểm tra. - Chịu chấn động kém (cần phải có bulông xen kẽ). - Dễ có biến dạng ban đầu lớn do chế tạo không chính xác. 34
34. 2. Phân loại - Thường có hai loại chốt: Hình 3.7. Các dạng chốt + Chốt trụ: có thể bằng thép tròn (bulông, đinh vít, ) hoặc bằng gỗ, tre chất dẻo. Các loại chốt này có d >12mm. + Chốt bản: Thường làm bằng các loại gỗ tốt, dẻo. 35
35. 3. Sự làm việc của chốt - Khi làm việc, chốt chịu uốn, biến dạng và các phân tố bị ép mặt. Hình 3.9. Các hình thức biến dạng của chốt trụ b. khi chốt cứng; c. khi chốt mềm - Khả năng chịu lực của liên kết chốt có thể xuất phát từ điều kiện chịu uốn của bản thân chốt (thường thể hiện qua khả năng chống cắt) hoặc từ điều kiện chịu ép mặt của phân tố gỗ. Ngoài ra, nếu chốt làm bằng gỗ hoặc tre thì phải xét thêm sự phá hoại của chốt do ép mặt. Do tính chất chịu lực của chốt như vậy nên khi phá hoại chốt thường bị cắt ở tiết diện ngang tại mặt tiếp xúc giữa hai phân tố. 36
36. - Hình thức liên kết có thể đối xứng hay không đối xứng và tuỳ vào số lượng các phân tố được liên kết ta phân biệt liên kết chốt có một hay nhiều mặt cắt. a b c Hình 3.10. Các sơ đồ liên kết chốt trụ đối xứng và không đối xứng a. liên kết chốt hai mặt cắt có phân tố biên bằng gỗ; b. liên kết chốt hai mặt cắt có phân tố biên bằng thép; c. liên kết chốt bốn mặt cắt. Việc tăng đường kính của chốt quá lớn dẫn tới độ cứng khi uốn của chốt lớn thì liên kết có thể phá hoại dòn do hiện tượng trượt hoặc tách ở mặt phẳng giữa các lỗ chốt nên dùng chốt cứng quá chưa chắc đã tốt. 37
37. 4.2 Liên kết chốt trụ: 1. Sự làm việc của chốt trụ - Liên kết chốt có thể bị phá hoại do chốt bị uốn tạo nên khớp dẻo hoặc các phân tố gỗ bị ép mặt. Dựa vào hai khả năng đó của vật liệu ta xác định số lượng “mặt cắt” cần thiết của liên kết để đủ khả năng chống lại lực trượt. Sau đó tùy theo số lượng mặt cắt trên một chốt ta tính số chốt cần thiết của liên kết. Hình 3.8- Trạng thái làm việc của chốt một mặt cắt a,b,c. phản lực từ các phân tố gỗ tác dụng lên chốt trụ, đinh và chốt bản do chốt bị biến dạng gây ra; d. sơ đồ tính toán chốt một mặt cắt; đ. biểu đồ mômen uốn và lực cắt của chốt 38
38. - Để nghiên cứu sự làm việc của chốt, coi chốt như dầm trên nền đàn hồi chịu tải trọng do phản lực từ các phân tố gỗ khi chốt biến dạng gây ra. Biến đổi các phần biểu đồ tam giác thành những lực tập chung T1, T2 đặt lại trọng tâm biểu đồ. Từ đó ta đựơc biểu đồ M và Q. Thấy rằng tại mặt tiếp xúc giữa hai phân tố mômen ở chốt bằng không và lực cắt lớn nhất ở đó. Tuy nhiên sự phá hoại thường xảy ra ở chốt sau khi hình thành khớp dẻo tại vị trí Mmax. Hình 3.8- Trạng thái làm việc của chốt một mặt cắt a,b,c. phản lực từ các phân tố gỗ tác dụng lên chốt trụ, đinh và chốt bản do chốt bị biến dạng gây ra; d. sơ đồ tính toán chốt một mặt cắt; đ. biểu đồ mômen uốn và lực cắt của chốt 39
39. 2. Khả năng chịu lực liên kết a. Theo điều kiện ép mặt ở phân tố biên: a Tem = ka .a.d (3.23) b. Theo điều kiện ép mặt ở phân tố giữa: c Tem = kcc.d (3.24) c. Theo điều kiện chịu uốn của chốt: 2 2 2 Tu = K 1d + K 2a ≤ K 3d (3.25) a,c: Bề dày của phân tố biên và phân tố giữa, cm. Khi hai phân tố có bề dày khác nhau thì a, c lần lượt là bề dày phân tố có bề dày bé và phân tố có bề dày lớn. d: Đường kính của chốt, cm, ka, kc, k1, k2, k3: tra bảng 40
40. Sơ đồ chịu lực của Điều kiện tính toán Khả năng chịu lực (kg) của một mặt liên kết cắt chốt Đinh Chốt thép Chốt gỗ Liên kết đối xứng a 80ad 80ad 50ad ép mặt của phân tố biên Tem c 50cd 50cd 30cd ép mặt của phân tố giữa Tem liên kết không đối ép mặt của phân tố biên T a 80ad 80ad 50ad xứng em c 35cd 35cd 20cd ép mặt của phân tố giữa Tem Liên kết đối xứng 250d2 + a2 180d2 + 2a2 45d2 + 2a2 Uốn thân chốt Tu và không đối xứng ≤ 400d2 ≤ 250d2 ≤ 65d2 - Khi lực tác dụng hợp một góc α với phương thớ gỗ của liên kết, các trị số tính theo các công thức trên phải nhân với hệ số điều chỉnh kα khi tính theo ép mặt và với kα khi tính theo uốn. Đối với chốt thép có đường kính cm Góc α Đối với chốt gỗ 1.2 1.6 2 2.4 30 0,95 0,9 0,90 0,9 1,0 60 0,75 0,7 0,65 0,6 0,8 90 0,70 0,6 0,55 0,5 0,7 41
41. - Khả năng chịu lực của T một mặt cắt là giá trị nhỏ nhất của a c 3 trị số T = min( Tem ;Tem ;Tu ) (3.26) 3. Tính số chốt trong liên kết N - Số lượng mặt cắt cần thiết nc của liên kết: n = (3.27) c T n N - Số lượng chốt cần thiết của liên kết: n = c = (3.28) ch n nT n: số lượng mặt cắt tính toán trên một chốt 4. Bố trí chốt trụ - Sau khi biết số lượng chốt trụ nch tiến hành bố trí chốt theo điều kiện cấu tạo để đảm bảo khả năng chống tách, trượt dọc thớ và khả năng ép mặt ở các lỗ chốt, cũng như chú ý đến sự giảm yếu tiết diện do các lỗ chốt gây ra. - Có thể bố trí chốt theo hai cách: thẳng hàng hoặc so le. Kiểu ô vuông, ô cờ hoặc thẳng hàng. 42
42. Hình 3.11. Các cách bố trí chốt trụ 43
43. Khoảng cách tiêu chuẩn giữa các chốt Loại chốt Khoảng cách S1 Khoảng cách S2 Khoảng cách S3 Bulông b≤10d b>10d b≤10d b>10d b≤10d b>10d 6d 7d 3d 3,5d 2,5d 3d Chốt trụ bằng 4d 5d 2,5d 3d 2,5d 2,5d gỗ dẻo tốt Đinh c≥10d c=4d Bố trí Bố trí thẳng hàng theo ô cờ 15d 25d 4d 3d 4d 5. Bố trí đinh - Các cách bố trí đinh: + Bố trí thẳng hàng; + Bố trí kiểu ô cờ; + Bố trí kiểu xiên ngang. 44
44. - Khoảng cách S1 giữa các đinh theo chiều dọc thớ phụ thuộc vào đường kính đinh, bề dày của phân tố liên kết và phải đề phòng hiện tượng tách hoặc nứt dọc khi đóng đinh. S3 ≥4dđ ; S2 ≥4dđ bố trí kiểu ô cờ (d); S2 ≥3dđ bố trí đinh thẳng hàng(c). Thông thường bề dày phân tố c≈10 lần đường kính đinh dđ và khoảng cách S1 ≥15dđ. 45
45. 4.3 Liên kết chốt bản 1. Cấu tạo - Chốt bản thường làm các loại gỗ tốt, dẻo, đã được xử lý kỹ, có tác dụng làm tăng tiết diện theo chiều cao, chống trượt tốt, tính số lượng chốt bản phải dựa vào lực cắt Q. Hình 3.12. Hình dạng và cấu tạo chốt bản - Ứng dụng: Những thanh ghép chốt bản có thể ghép từ 2 hoặc 3 phân tố (thường phân tố có tiết diện hình vuông); và thường được dùng ở dầm (cấu kiện tổ hợp chịu uốn), thanh cánh trên của dàn vòm tam giác (cấu kiện chịu nén uốn) 46
46. 2. Tính toán a. Theo điều kiện ép mặt chốt bản Tb,em = 140lbbb (3.29) b. Theo điều kiện của chốt bản Tb,u = 630bbδ b (3.30) lb ,bb ,δ b: chiều dài, bề rộng và bề dày chốt bản, tính theo cm, T(N). c. Khả năng chịu lực T(N) của một chốt bản: là giá trị nhỏ nhất trong 2 trị số trên: T= min (Tb,em; Tb,u) (N) (3.31) - Chọn kích thước chốt bản sao cho đủ khả năng chịu lực và hai khả năng trên chênh lệch nhau không quá 10%. Thông thường Tb tính theo hai điều kiện trên xấp xỉ nhau thì lb = 4,5δb. 3. Bố trí chốt bản - Khoảng cách S giữa hai trục chốt bản: S ≥ 2lb = 9δb. Do việc chế tạo chốt bản có thể không chính xác, nên chiều sâu rãnh đặt chốt hr phải lấy theo: hr = 1/2.lb + 0,1cm. 47
47. § 5. LIÊN KẾT CHỊU KÉO Liên kết chịu kéo bao gồm các loại: đinh và vít chịu lực nhổ, đinh đỉa, đai, bản thép, bulông xiết, thanh căng 5.1. Đinh và vít - Chống trượt như chốt. - Chịu lực nhổ do ma sát Hình 3.13. Liên kết chịu kéo bằng kim loại giữa đinh và gỗ Trong những trường hợp khoan trước khi đóng đinh hoặc cấu kiện chịu tải trọng động thì không kể đến khả năng chịu nhổ. 48
48. - Khả năng chịu lực tính toán của đinh chịu nhổ: T= Rnhπdl1 (3.32) 2 Rnh: cường độ tính toán của đinh khi tính nhổ; Rnh = 30 N/cm : gỗ 2 sấy tự nhiên; Rnh = 10N/cm : gỗ tươi d: đường kính đinh. Không nên dùng đinh có d>0,6 cm. Nếu d ≥ 0,6 cm khi tính toán cũng chỉ lấy d = 0,5. l1: chiều dài tính toán của phần đinh bị ngàm : l1 ≥ 10d ; l1 ≥ 2a (a≥4d: bề dày ván). - Đinh chịu lực nhổ được bố trí như đinh chịu lực trượt. - Vít nên vặn vào những lỗ khoan sẵn đường kính nhỏ hơn đường kính vít 1 ÷2mm. - Khả năng chịu lực của vít ngang thớ gỗ có thể sử dụng 2 (3.32) với Rnh = 100N/cm ; d: đường kính phần vít không có ren; l1: độ dài phần vít có răng. 49
49. 5.2. Bulông xiết và thanh căng - Bulông xiết và thanh căng thường dùng để treo, để chịu lực xô trong các liên kết chêm, dùng làm neo, các bộ phận chịu kéo của dàn, thanh căng của vòm Bu lông có 1 đầu ren, thanh căng có 2 đầu ren. N - Công thức kiểm tra: σ = ≤ mk Rk (3.34) Ath Rk : cường độ tính toán chịu kéo; mk = 1: Tiết diện không bị giảm yếu ; mk = 0,8 : Tiết diện bị giảm yếu Long đen: Dùng để tránh hiện tượng ép mặt cho gỗ, kích thước longđen lấy theo điều kiện ép mặt: N N σ em = 2 ≤ Rem ,90 ⇒ a ≥ (3.35) a Rem ,90 a: cạnh của long đen Rem,90 : Cường độ tính toán ép mặt của gỗ dưới long đen 50
50. 5.3 Đinh đỉa - Đường kính từ 12÷18mm, được đặt theo cấu tạo ở những mặt có liên kết mộng. Thường được dùng ở những liên kết cấu bằng gỗ hộp hoặc gỗ tròn, không dùng gỗ ván. 51
51. § 6. LIÊN KẾT DÁN 6.1. Đặc điểm - Liên kết dán là loại liên kết tiên tiến, phù hợp với tính chất công nghiệp hoá xây dựng. - Liên kết dán được dùng rộng rãi để tạo thành gỗ dán như gỗ dán mỏng từ lạng (Fane) mỗi lớp dày 1mm, gỗ dán cỡ dày từ 3÷4 cm. Hình thức tiết diện dùng liên kết dán phong phú. Hình 3.14. Một số loại tiết diện dùng gỗ dán 52
52. - Khi chế biến gỗ, ta có thể loại trừ các khuyết tật, ngâm tẩm gỗ và sắp xếp hợp lý các lớp ván theo chất lượng tương ứng với yêu cầu chịu lực nên nâng cao được tính chất, cường độ của gỗ cũng như của cấu kiện liên kết dán. - Đặc điểm: + Dạng kết cấu và hình thức tiết diện lớn, phong phú; + Tiết diện không bị giảm yếu, phẳng đẹp; + Tận dụng được gỗ xấu, Hình 3.15. Các cách nối ván bằng keo ngắn; + Công xưởng hoá cao; + Phụ thuộc keo dán, chế tạo phức tạp, giá thành cao. - Tính toán: Liên kết dán loại liên kết cứng và không có tiết diện giảm yếu. Tính toán như cấu kiện tiết diện nguyên và bổ sung thêm phần kiểm tra trượt giữa các lớp dán. 53
53. 6.2. Keo dán - Keo dán là dạng vật ở thể dẻo và có thể chuyển sang thể cứng và có thể liên kết các phân tố đem dán. Keo dán bao gồm nhựa và chất đóng rắn. + Nhựa: phênon phoocmanđêhit, rêzoocxi phoocmanđêhit + Chất đóng rắn: rượu, dung dịch axit oxalic - Các hình thức dán: - Yêu cầu kỹ thuật dán: Thực hiện dán gỗ trong nhà máy thoả mãn các yêu cầu: + Chế tạo chính xác + Thử keo trước + Ép sau khi dán với áp lực 3 ÷ 5kg/cm2 đối với thanh cong + Nhiệt độ và độ ẩm thoả mãn yêu cầu dán (độ ẩm trung bình của gỗ dùng để dán là 18÷ 20% để tránh hiện tượng gỗ hút nước keo). 54