Chương 11.Liên kết trong kết cấu gỗ

Chương 11

LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU GỖ

11.1. Khái niệm về liên kết trong kết cấu gỗ

11.1.1. Mục đích của liên kết

Do điều kiện thiên nhiên và cưa xẻ mà vật liệu gỗ có kích thước hạn chế về chiều

dài, tiết diện phải sử dụng liên kết để:

-  Tăng chiều dài cấu kiện;

- Mở rộng tiết diện cấu kiện;

- Ghép nối các cấu kiện trở thành 1 kết cấu chịu lực hoàn chỉnh.

11.1.2. Yêu cầu

- Đảm bảo khả năng chịu lực;

- Yêu cầu thẩm mỹ.

11.1.3. Phân loại

- Liên kết mộng;

- Liên kết chốt;

- Liên kết chêm;

- Liên kết dán.

11.2. Liên kết mộng

11.2.1. Cấu tạo

Tại liên kết mộng, nội lực được truyền tiếp từ thanh này sang thanh khác mà không

qua một tấm đệm hoặc một loại liên kết khác (bulông, đinh…), nhưng liên kết này hcỉ đặt

theo cấu tạo (không cần tính toán).

Chú ý: Liên kết mộng chỉ nên dùng ở nhưng thanh chịu nén.

Yêu cầu:    2cm ≤ hr ≤ h / 3 ( h ≤ h / 3 _ tránh hiện tượng giảm yếu).

1,5h ≤ ltr ≤ 10hr ( ltr ≤ 10hr _ đề phòng ảnh hưởng của thớ xiên).

Trong đó:

hr _ chiều sâu rãnh;

h _ chiều cao tiết diện thanh quá giang;

ltr _ chiều dài mặt trượt quá giang.

11-1

Chương 11.Liên kết trong kết cấu gỗ

Hình 11.1: Cấu tạo liên kết mộng một răng.

Mặt truyền lực (qua a, b) phải khít chặt.

Nn ⊥ và đi qua trọng tâm mặt truyền lực (a, b).

Nn cắt Nk trùmg với tâm của gỗ đệm trên đỉnh cột.

Nk đi qua trọng tâm tiết diện thu hẹp Fth.

11.2.2. Tính toán liên kết mộng

11.2.2.1. Kiểm tra theo điều kiện ép mặt

ó em =

N em

Fem

=

N n

Fem

á

Trong đó:

N em _ lực gây ép mặt = N n ;

Fem _ diện tích ép mặt: Fem =

b.hr

cosá

;

á _ góc hợp bởi trục thanh kèo và thanh quá giang;

b _ chiều rộng thanh kèo (thường lấy như bề rộng thanh quá giang);

á

á

Rem

⎛ R    ⎞

⎝ Rem   ⎠

11.2.2.2. Kiểm tra trượt ở đuôi mộng

ó em =

N tr

Ftr

tb

Trong đó:

N tr _ lực gây ra trượt;

N tr = N k = N n cosá ;

11-2

Chương 11.Liên kết trong kết cấu gỗ

Ftr _ diện tích mặt trượt;

Ftr = b.ltr ( b _ bề rộng quá giang);

ltr _ chiều dài mặt trượt;

N tr

b.R tb

≤ ltr ;

R tb _ cường độ chống trượt của gỗ;

â _ hệ số phụ thuộc hình thức trượt:

â = 0,25 : trượt 1 phía

â = 0,125: trượt 2 phía

e _ độ lệch tậm của lực trượt;

e = 0,5 h : trượt 1 phía

e = 0,25 h : trượt 2 phía

Hình 11.2: Xác định độ lệch tâm của lực trượt

a) Khi rãnh ở 1 phía của tiết diện của cấu kiện;

b) Khi rãnh ở 2 phía của tiết diện cấu kiện

11.2.2.3. Kiểm tra tiết diện giảm yếu (do lỗ mộng)

ó =

N k

Fth

≤ Rk (kN/cm2)

N k _ lực kéo; N k = N n .cosá ;

Fth _ diện tích bị thu hẹp; Fth = b.( h − hm ) ;

Rk _ cường độ chịu kéo của gỗ.

11.2.2.4. Tính toán bulông (đinh)

Trong liên kết mộng, để phòng tránh có sự dịch chuyển giữa các thanh liên kết hay

hiện tượng phá hoại liên kết mộng khi chịu tải trọng , người ta gia cố bằng bulông hoặc

đinh đỉa.

* Tính bulông:

Lực bulông phải chịu (theo thực nghiệm):

11-3

Chương 11.Liên kết trong kết cấu gỗ

N bl = N n .tg( 60 0 − á )

Tiết diện bulông:

Fbl =

N bl

Ra

→ đường kính bulông (bảng phụ lục)

Ra _ cường độ chịu lực của thép làm bulông;

Fbl _ diện tích tiết diện bulông.

* Tính đinh đóng guốc kèo vào quá giang:

Lực tác dụng lên đinh:

Tđ = N bl .siná − 0,2 N bl .cosá → tìm được số lượng đinh

0,2_ hệ số ma sát mặt tiếp xúc guốc kèo vào quá giang.

11.2.3. Các bài toán

11.2.3.1. Bài toán kiểm tra khả năng chịu lực

-  Kiểm tra ép mặt:

ó em =

N em

Fem

=

N n

Fem

á

(1)

- Kiểm tra điều kiện trượt:

- Kiểm tra tiết diện giảm yếu:

ó =

ó =

N tr

Ftr

N tk

Fth

≤ R tb

≤ Rk

(2)

(3)

11.2.3.2. Bài toán thiết kế

Chọn kích thước tiết diện quá giang

Từ điều kiện chịu ép mặt (công thức (1)), ta có:

ó em =

N em

Fem

=

N n

Fem

á

N n cosá

á

(4)

Rem =

b.hm

cosá

Lấy hm =

h

= k

Đặt

b

h

3

( hm ≤

h

3

để tránh hiện tượng giảm yếu).

→

h 2

3k

≥

N n cosá

á

→ h ≥

N n cos á

á

→ b = k .h

Tính chiều dài mặt trượt ltr

Chọn sơ bộ ltr theo yêu cầu cấu tạo:

1,5h ≤ ltr ≤ 10hm

2cm ≤ hm ≤ h / 3 (lấy hm = h / 3 )

11-4

Chương 11.Liên kết trong kết cấu gỗ

Kiểm tra các điều kiện:

Kiểm tra điều kiện tiết diện giảm yếu:

ó =

ó =

N tr

Ftr

N tk

Ftr

≤ R tb

≤ Rk

(1)

(2)

11.3. Liên kết chốt

11.3.1. Khái niệm

Chốt là những loại thanh tròn hoặc tấm nhỏ dùng để nối dài các thanh gỗ, làm tăng

tiết diện các thanh ghép, liên kết các cấu kiện thành cấu kiện chịu lực hoàn chỉnh.

Có hai loại chốt:

- Chốt trụ bằng thép tròn (bulông, đinh…)

- Chốt trụ bằng gỗ, thép.

Hình 11.3. Các dạng chốt.

11.3.2. Sự làm việc của liên kết chốt

Chốt có tác dụng chống lại hiện tượng trượt xảy ra giữa các phân tố được ghép khi

có ngoại lực tác dụng.

Khi làm việc, chốt chịu uốn. Trong quá trình chốt bị biến dạng ở mặt lỗ chốt thường

xảy ra hiện tượng ép mặt, có 2 khả năng xảy ra dẫn đến phá hoại liên kết:

- Khả năng chịu uốn của chốt kém, chốt bị cắt ở tiết diện ngang.

- Phân tố gỗ không đủ khả năng chịu ép mặt, dẫn dến phá hoại ở tiết diện giữa

thân chốt và thành lỗ.

Hình 11.4: Sự phá hoại liên kết chốt.

11.3.3. Tính toán trụ chốt

Tuỳ theo số lượng các phân tố được liên kết, ta phân biệt liên kết chốt có 1, 2 hoặc

nhiều mặt cắt (mặt cắt là mặt tiếp xúc giữa 2 phân tố liên kết).11-5

Chương 11.Liên kết trong kết cấu gỗ

- Chốt trụ có thể làm bằng thép (bulông, đinh vít…) hoặc bằng gỗ, tre… Các loại

chốt này có d ≥ 12mm.

- Khi dùng đinh có d ≥ 6 mm thì phải khoan vào gỗ trước khi đóng (đường kính lỗ

khoan d khoan = 0,9d đinh , thường dùng đinh có d < 6 mm .

Hình 11.5: Các dạng liên kết chốt trụ

a) Đối xứng; b) Không đối xứng

11.3.3.1. Tính toán

Từ sự làm việc của liên kết chốt trụ, phải tính toán với 2 khả năng chịu lực của liên

kết:

- Chốt bị uốn;

- Phân tố gỗ bị ép mặt.

Các bước tính toán:

- Tính khả năng chịu lực của một mặt cắt chốt ( T )

Tmin = min( Tem ,Tem ,Tu )

Trong đó:

Tem ,Tem _ khả năng chịu lực của một mặt cắt của chốt trụ tính theo điều kiện ép mặt

ở phân tố biên và phân tố giữa.

Đối với trường hợp liên kết 2 phân tố gỗ có bề dày không bằng nhau thì: a là bề

dày của phân tố gỗ có bề dày nhỏ, c là bề dày của phân tố gỗ có bề dày lớn. Đối

với trường hợp cả 2 phân tố gỗ có bề dày bằng nhau thì bề dày của cả hai phân tố

đều bằng c .

Tu _ khả năng chịu lực của 1 mặt cắt của chốt trụ khi tính theo điều kiện uốn của

chốt.

Các đại lượng Tem ,Tem ,Tu được tính theo công thức thực nghiệm (tra bảng 111)

11-6

Chương 11.Liên kết trong kết cấu gỗ

Bảng 11.1: Khả năng chịu lực của một chốt hoặc đinh.

- Tính số mặt cắt cần thiết của liên kết ( nc ):

nc =

N

T

N _ lực tác dụng vào liên kết.

- Tính số lượng chốt cần thiết cho liên kết ( nch ):

nch =

nc

n

=

N

n T

n _ số mặt cắt tính toán của 1 chốt.

Chú ý: Các giá trị trong bảng 11.1 tính đối với trường hợp lực tác dụng dọc theo

thớ gỗ, khi lực tác dụng và phương thớ gỗ hợp 1 góc á thì các giá trị này phải

nhân với hệ số điều chỉnh ká (khi uốn tính theo uốn), ká tra theo bảng 11.2.

Bảng 11.2: Hệ số ká .

11

.3.3.2. Bố trí

Thông thường có hai cách bố trí: bố trí song song và bố trí so l

11-7

Chương 11.Liên kết trong kết cấu gỗ

Hình 11.6: Cách bố trí liên kết chốt

a) Bố trí song song; b) Bố trí so le.

Các giá trị S1 ,S 2 ,S 3 tính theo bảng 11.3.

Bảng 11.3: Khoảng cách tiêu chuẩn giữa các