kết cấu gạch đá

Chương 2 : Khối Xây Gạch Đá

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KHỐI XÂY

KHÔNG CÓ CỐT THÉP ß1. NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN

1. Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn a. Trạng thái giới hạn 1 (theo khả năng chịu lực)

- Trạng thái này ứng với lúc kết cấu không thể chịu lực được thêm nữa vì bắt đầu bị phá hoại hay bị mất ổn định :

ghTT ≤ T : nội lực trong kết cấu do tải trọng tính toán gây ra Tgh : khả năng chịu lực bé nhất của kết cấu

- Tính toán theo trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực là cần thiết cho mọi kết cấu

b. Trạng thái giới hạn 2 (theo điều kiện sử dụng bình thường) - Để đảm bảo kết cấu sử dụng bình thường cần hạn chế độ biến dạng, độ

mở rộng khe nứt, độ dao động của kết cấu. - Kiểm tra biến dạng : ghff ≤

f : biến dạng của kết cấu do tải trọng tiêu chuẩn gây ra fgh : trị số biến dạng giới hạn cho phép của kết cấu

- Kiểm ra độ võng và khe nứt : ghΔ≤Δ Δ : biến dạng lớn nhất ở mép chịu kéo của cấu kiện do tải trọng tiêu chuẩn gây ra

ghΔ : biến dạng cho phép trước khi hình thành vết nứt đối với kết cấu không cho phép nứt, với kết cấu cho phép nứt thì đó là độ mở rộng cho phép của khe nứt

2. Tải trọng tác động

- Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) - Tải trọng tạm thời (hoạt tải) - Tải trọng đặc biệt

Lấy theo TCVN 2737-1995 3. Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán của khối xây

- Cường độ tiêu chuẩn của khối xây :

n

RR

n

ii

c∑== 1

- Cường độ tính toán của khối xây :

kRR c=

Kết Cấu Gạch Đá Và Gạch Đá Cốt Thép 13


k : hệ số an toàn xét đến các yếu tố làm giảm cường độ khối xây k = 2 khối xây chịu nén k = 2,25 khối xây chịu kéo

Để xét ảnh hưởng của phương pháp chế tạo vật liệu, điều kiện thi công và tình trạng làm việc của kết cấu đưa vào hệ số điều kiện làm việc, m được quy định trong tiêu chuẩn. + Khi kiểm tra cường độ của các trụ và mảng tường giữa hai ô cửa có diện tích tiết diện ngang ≤0,3m2 lấy m = 0,8 + Khi tính cấu kiện có tiết diện tròn không có lưới thép xây bằng gạch thường (không cong) lấy m = 0,6 + Khi kiểm tra cường độ khối xây chịu nén của những công trình chưa xây xong lấy m = 1,25 + Khi tính các khối xây chịu nén mà tải trọng đặt vào khi khối xây đã khô cứng một thời gian dài lấy m = 1,1 + Khi tính toán khối xây có cốt thép :

aa

ca

a mkRR .=

ka = 1,1 1,25 đối với thép cán nóng ÷ ka = 1,5 1,75 đối với thép sợi kéo nguội và thép sợi cường độ

cao ÷

ma = 0,5 0,9 : hệ số điều kiện làm việc ÷

ß2. TÍNH TOÁN KHỐI XÂY CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 1. Công thức cơ bản

- Cấu kiện chịu nén đúng tâm là cấu kiện chịu lực nén N trùng với trọng tâm - CK gạch đá chịu nén đúng tâm : cột, tường... - Điều kiện cường độ :

R

NFRmN dh ...ϕ≤ (3.1) N : lực nén do tải trọng tính toán gây ra R : cường độ chịu nén tính toán của khối xây Khi diện tích tiết diện của khối xây F 0,3m≤ 2 thì R phải được nhân với hệ số điều kiện làm việc mk = 0,8 mdh : hệ số xét đến ảnh hưởng của tải

trọng tác dụng dài hạn làm giảm KNCL của khối xây, khi cạnh nhỏ nhất của tiết diện < 30cm hoặc bán kính quán tính r < 8,7cm

N

Nm dhdh .1 η−= (3.2)

η : hệ số tra bảng phụ thuộc vào rl

bl 00 ,

Khi hoặc cmb 30≥ cmr 7,8≥ hoặc 10≤blo mdh =1



l0 : được xác định phụ thuộc vào trường hợp tính toán, liên kết và dạng kết cấu

P P P P

l =2H l =H l =0.7H l =0.5H0 0 0 0

P P P P P

l =1.5H l =1.25H0 0

ϕ : hệ số uốn dọc tra bảng phụ thuộc vào α và rλ hay hλ

Với VL đàn hồi : ch

th

σσ

ϕ0

=

Khối xây là vật liệu đàn hồi dẻo : cth

R.1,1σ

ϕ = (3.3)

20

200 ..

lrE

th∏

=σ (3.4)

2

0

2 ).(.lrEth ∏=σ (3.5)

Mặt khác : E = E0 (1- ).1,1 cth

Rσ (3.6)

).1,1

1()).(.1,1

1.(. 02

00

2c

ththc

thth Rl

rR

E σσ

σσ −=−∏=⇒

cth

thth

R.1,11

0

0

σσ

σ+

=⇒ (3.7)

Chia 2 vế cho 1,1Rc ta có : 0

0

1 ϕϕ

ϕ+

= (3.8)



Trong đó : cth

R.1,1

0

0σ

ϕ = (3.9)

Từ (3.4) và (3.9) cRlrE

.1,1

).(. 2

00

2

0

∏=⇒ϕ

Mặt khác ta có : cRE .0 α=

2

0

2

0

2

0 )(9).(.1,1 l

rlr ααϕ ≈

∏=⇒ (3.10)

(3.10) tính cho tiết diện bất kỳ, với tiết diện CN thì bλαϕ 75,0

0 =

Trị số dhm,ϕ được xác định phụ thuộc vào dạng liên kết

ϕ,mdh

N

ϕ=1,mdh=1

ϕ=1,mdh=1

ϕ,mdh

N

ϕ,mdh

ϕ=1,mdh=1

N

ϕ=1,mdh=1

2. Áp dụng

Kiểm tra KNCL của cột nhà một nhịp xây bằng gạch đất sét nung ép dẻo mác 100, dùng vữa hỗn hợp mác 25. Cột cao 3.3m, một đầu liên kết với móng được xem như ngàm, một đầu liên kết với dầm sàn bên trên được xem như gối di động. Cột có TDCN 45x60cm, chịu Ntt = 36T, trong đó Ndh = 20T

Bài giải : - Tra phụ lục 2, ứng với mác gạch 100, mác vữa 50 ta có R =

15KG/cm2 - Tra phụ lục 1 với mác vữa 50 và khối xây gạch đất sét nung

ép dẻo có 1000=α - Cột có liên kết như hình vẽ : cmmxHlo 49595,43,35,1.5,1 ====⇒

- Kích thước tiết diện bxh = 45x60cm

11454950 ===⇒

bl

bλ Tra bảng 86,0=ϕ

Vì cạnh bé của tiết diện b = 45cm > 30cm 1=⇒ dhm ⇒ Khả năng chịu lực của cột :

TTKgxxxxFRmN dh 3683.3434830)6045(15186,0...][ <==== ϕ ⇒ Cột không đủ khả năng chịu lực

P P



ß3. TÍNH TOÁN KHỐI XÂY CHỊU NÉN LỆCH TÂM 1. Khái niệm chung

- Cấu kiện chịu nén lệch tâm là cấu kiện chịu lực nén N đặt không trùng trọng tâm tiết diện

N N

- Độ lệch tâm : ngo eee += 01

Với : NMe =01

: độ lệch tâm ngẫu nhiên nge

= 2cm : tường chịu lực nge

= 1cm : tường tự mang nge

= 0 khi b > 25cm nge

- Tuỳ theo độ lệch tâm e0 của lực dọc mà trên tiết diện có thể chịu nén hoàn toàn hoặc một phần chịu kéo. Nếu ứng suất kéo lớn hơn cường độ chịu kéo của khối xây thì trong mạch mạch vữa ngang sẽ xuất hiện khe nứt làm thay đổi chiều cao làm việc của tiết diện, lúc này chiều cao làm việc của tiết diện là h

→

c. Trong khối xây không cho phép lực N đặt lệch ra khỏi phạm vi tiết diện của cấu kiện mà lực N phải đặt trong phạm vi tiết diện và phải thoả : cmey 20 ≥−

Đồng thời để đảm bảo sự làm việc an toàn của kết cấu gạch đá thì : khi tính với tổ hợp cơ bản 1 ye 9.00 ≤

khi tính với tổ hợp cơ bản 2 ye 95.00 ≤

Khi chiều dày tường 25cm thì : ≤ khi tính với tổ hợp cơ bản 1 ye 8.00 ≤

khi tính với tổ hợp cơ bản 2 ye 85.00 ≤

Khi : còn phải kiểm tra về nứt ye 7.00 ≥



2. Công thức cơ bản - Bỏ qua khả năng chịu kéo của gạch vì gạch chịu kéo kém, bỏ qua sự làm

việc của vùng kéo - Biểu đồ ứng suất nén có dạng HCN và đạt tới cường độ

tính toán về nén cục bộ R.ω

- Điều kiện cường độ : nedhe FRmN .... ωϕ≤ (3.11) N : lực dọc tính toán

eϕ : hệ số uốn dọc dùng trong tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm

2n

eϕϕ

ϕ+

= (3.12)

ϕ : hệ số uốn dọc tính với toàn bộ tiết diện tra bảng phụ thuộc vào

→αλ ,h

nϕ : hệ số uốn dọc tính riêng với phần chịu nén

tra bảng phụ thuộc vào →xl

x

'0=λ và α

'0l : phụ thuộc vào dạng của biểu đồ momen

l' o

l' o M

)

2.11(.1 0

he

NN

m dhdhedh +−= η (13)

dhe0 : độ lệch tâm của tải trọng tác dụng dài hạn

dh

dhdh N

Me =0

ω : hệ số hiệu chỉnh xác định theo công thức thực nghiệm

45.11 0 ≤+=he

ω cho tiết diện chữ nhật

45.1.2

1 0 ≤+=y

eω cho tiết diện bất kỳ

Với khối xây bằng gạch rỗng, tảng bê tông rỗng hoặc bằng đá thiên nhiên 1=→ω

x

y

N

h

e0

- Để khối xây được cân bằng thì ngoại lực và nội lực phải nằm trên cùng một đường thẳng tức điểm đặt lực phải trùng với trọng tâm tiết diện chịu nén

o Với tiết diện chữ nhật thì điều kiện đó được thể hiện :



00 222

ehxehx−=⇒−= (3.14)

(3.11) và (3.14) : behRmN edhe ).2(.. 0. −≤ ωϕ

hbh

ehRmN edhe .).

.2.(... 0−

≤⇒ ωϕ

Fhe

RmN edhe )..2

1.(... 0−≤⇒ ωϕ (3.15)

NO

NO

o Với tiết diện chữ T khoảng cách e2 từ điểm đặt lực N tới trục trung

hoà và diện tích vùng nén Fn được xác định theo các công thức : Vùng chịu nén về phía cánh :

211

2

12 )().2(. cece

bcbe −+−=

2211 ).(. bceecbFn −++=

Nếu 21ce ≤ : vùng nén nằm gọn trong cánh

21 ee = Vùng chịu nén về phía sườn :

211

1

22 )().2.(. dede

bdbe −+−=

12012 )].([. beeycbdFn −+−+=

Nếu 21de ≤ : vùng nén nằm lọt trong phần sườn

21 ee = 3. Trường hợp độ lệch tâm e0 lớn

- Lệch tâm lớn khi : e0 > 0.7y với THCB 1 e0 > 0.8y với THCB 2



σn

σk σk

σn

NM=N.e0

N

- Điều kiện bền : kunk Rm .≤σ

Mặt khác : kunk RmW

eFFN

FWe

NFN

WM .)1

..()1.( 00 ≤−=−=−=σ

⇒ 1

...

0 −≤

WeF

FRmN kun (16)

Với tiết diện chữ nhật : 6. 2hbW = ; F = b.h

(16) ⇒ 1

.6..

0 −≤

he

FRmN kun (17)

mn : hệ số điều kiện làm việc của khối xây khi tính toán để hạn chế bề rộng khe nứt của mạch vữa ngang phụ thuộc vào cấp hay thời hạn sử dụng của công trình

→

Cấp công trình

Thời hạn sử dụng

Cấp I 100 năm

Cấp II 50 năm

Cấp III 25 năm

mn 1.5 2 3 Rku : cường độ chịu kéo khi uốn của khối xây tra bảng → 4. Ví dụ

1. Kiểm tra khả năng chịu lực của một trụ gạch chịu nén lệch tâm, biểu đồ mômen không đổi dấu với các số liệu sau : • Gạch đất sét nung ép dẻo mác 100 • Vữa XM mác 50 • Độ lệch tâm theo phương cạnh lớn e0h = 8cm • Kích thước tiết diện : b x h = 33cm x 45cm • l0 = 4.2m • Chịu lực nén N = 9.5T

BÀI GIẢI - Gạch đất sét nung ép dẻo M100, VXM M50 → Tra phụ lục 1 ta có

2/15,1000 cmkgR ==α



- Vì dùng vữa XM nên cường độ tính toán gốc : 2/75.1285.015 cmkgxR ==

- Kiểm tra khả năng chịu lực theo (15)

).2

1.(....][ 0

he

FRmNN edhe −=≤ ωϕ

• 2

ne

ϕϕϕ

+=

33.945

4300 ===hl

hλ Tra bảng 5.1 với → 33.9;1000 == hλα ta

có 894.0=ϕ Vì biểu đồ mômen cùng dấu nên l0

’ = l0 = 420cm Độ lệch tâm e0 = e + engVì b =33cm > 25cm 0=→ nge cmeee h 800 ===⇒ cmehx 298.245.2 0 =−=−=⇒

48.1429420'

0 ===xl

xλ tra bảng → 789.0=nϕ

841.02

789.0894.0=

+=⇒ eϕ

• medh : vì b = 33cm > 30 cm lấy m→ edh = 1 • R : ta có F = 33 x 45 = 1485cm2 = 0.1485m2 < 0.3m2

2/2.1075.128.0. cmkgxRmR k ===⇒

• 45.117.15.4

811 0 <=+=+=he

ω

TTKgxxxxxxN 5.96.99.9604)45

821(14852.1017.11841.0][ >==−=⇒

Vậy cột không đủ khả năng chịu lực

ß4. TÍNH TOÁN KHỐI XÂY CHỊU NÉN CỤC BỘ 1. Khái niệm

- Nén cục bộ là trường hợp chỉ một phần tiết diện chịu nén - Trong thực tế dầm, sàn, xà gồ, lanh tô, gác lên tường, cột - Ứng suất trong khối xây có thể có các dạng : HCN, hình thang, tam giác,

đường cong tuỳ theo vật liệu gác lên khối xây -

Fcb



- Không nên kê trực tiếp các kết cấu chịu lực lên tường hoặc cột gạch mà cần dùng tấm đệm bằng bê tông cốt thép, chiều dày các tấm đệm là bội số của chiều dày lớp gạch và không nhỏ hơn 14cm, trong tấm đệm có lưới thép, hàm lượng cốt thép theo mỗi phương %5.0≥aμ

- Bản đệm không đặt trực tiếp lên gạch mà phải có một lớp vữa dày mm15≤

- Dầm, sàn kê lên bổ trụ thì bản đệm phải đặt sâu vào tường 2. Công thức tính toán

- Kiểm tra nén cục bộ theo công thức : cbcb FRdN ...μ≤ (3.18)

• μ : hệ số hoàn chỉnh biểu đồ áp lực của tải trọng cục bộ 1=μ : biểu đồ HCN

5.0=μ : biểu đồ tam giác • d : hệ số xét đến sự phân phối lại ứng suất trong vùng chịu nén cục bộ

μ5.05.1 −=d : khối xây bằng gạch, gạch bê tông đặc d = 1 : khối xây bằng bê tông có lỗ rỗng, bê tông tổ ong

• dcb .μλ = : tiêu chuẩn quy định với tải trọng cục bộ phân bố không đều, cbλ không phụ thuộc vào dạng biểu đồ áp lực mà chỉ phụ thuộc vào loại khối xây

cbλ = 0.75 khi kê lên tường, cột gạch cbλ = 0.5 khi kê lên tường bê tông có lỗ rỗng, bê tông tổ

ong • Rcb : cường độ tính toán của khối xây khi chịu nén cục bộ

RFFRR

cbcb ..3 ψ≤=

F : diện tích tính toán bao gồm Fcb và một phần xung quanh F được lấy như sau

Fcb Fcb

Fcb=a.b=a.(2a+bcb) Fcb=a.b=a.(a+bcb)

A



Fcb=(acb+bcb)(acb+bcb)

C

Fcb

Fcb=acb.B

Fcb=acb.(2a+bcb)

G

Fcb=bcb.(acb+bcb)

Fcb

• ψ : hệ số phụ thuộc vào loại khối xây và vị trí đặt tải trọng cục bộ Tải trọng đặt ở khoảng giữa

khối xây ( hình a, d, e) Tải trọng đặt ở góc khối xây

(hình b, c) Loại khối xây Tính với tải

trọng cục bộ

Tính với tải trọng cục bộ và toàn bộ

Tính với tải trọng cục bộ

Tính với tải trọng cục bộ và toàn bộ

- Gạch đất sét và gạch bê tông thường

2 2 1 1.2

- Bê tông đá hộc, tảng bê tông lớn

1.5 2 1 1.2

- Bê tông rỗng, bê tông tổ ong bằng đá thiên nhiên

1.2 1.5 1 1



ß5. TÍNH TOÁN KHỐI XÂY CHỊU KÉO, UỐN, CẮT 1. Khối xây chịu kéo

- Không cho phép thiết kế kết cấu gạch đá chịu kéo theo tiết diện không giằng mà chỉ được thiết kế KC gạch đá chịu kéo theo tiết diện giằng

FRNN k .][ =≤ Rk : cường độ chịu kéo tính toán của khối xây F : diện tích tiết diện

2. Khối xây chịu cắt a. Theo tiết diện không giằng - Điều kiện kiểm tra : FfnRQ c )....8,0( 0σ+≤

• Rc : cường độ chịu cắt tính toán theo tiết diện không giằng (theo bảng phụ lục 3)

• f : hệ số ma sát f = 0.7 với khối xây bằng gạch đặc có quy cách f = 0.3 với khối xây bằng gạch rỗng

• n : hệ số vượt tải n = 1 với khối xây bằng gạch đặc n = 0.5 với khối xây bằng gạch rỗng

• 0σ : ứng suất nén trung bình được tính với tải trọng nhỏ nhất, với hệ số vượt tải về tải trọng là 0.9

• F : diện tích chịu cắt của khối xây

b. Theo tiết diện có giằng - Xảy ra khi số hiệu thấp, cường độ chịu cắt của khối xây do gạch quy định

gcg FRQ .≤ Rcg : cường độ tính toán chịu cắt của gạch Fg : diện tích chịu cắt của gạch không kể diện tích mạch vữa

3. Khối xây chịu uốn - Điều kiện về mômen : WRM ku .≤

Rku : cường độ chịu kéo khi uốn của khối xây (phụ lục 3) W : mômen chống uốn của tiết diện

- Kiểm tra theo lực cắt : zbRQ kc ..≤ Rkc : cường độ tính toán về ứng suất kéo chính ( phụ lục 3) b : bề rộng tiết diện z : cánh tay đòn nội lực, với tiết diện chữ nhật z = 2.h/3


Chương 4 : Tính toán khối xây có cốt thép

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KHỐI XÂY

CÓ CỐT THÉP ß1. KHỐI XÂY ĐẶT LƯỚI THÉP NGANG

1. Cấu tạo và tác dụng của lưới thép - Để tăng khả năng chịu lực cho kết cấu gạch đá ta có thể đặt cốt thép vào

trong khối xây dựng. - Cách đặt lưới thép ngang được dùng cho khối xây chực nén đúng tâm hoặc

nén lệch tâm bé và độ thanh mảnh nhỏ. - Kết cấu chịu nén lệch tâm bé

eo với tác dụng bất kỳ →≤ y33,0eo →≤ h17,0 CN

- CK có độ thanh mảnh nhỏ khi 15≤bλ - Cấu tạo lưới thép

cms

cmccmmd

40)123(,

)83(

21

≤÷=

÷=

)54( ÷ lớp gạch phải có 1 lưới thép - Xét một ô khối xây dựng được gạch

chéo trên hình vẽ. Hàm lượng cốt thép :

00100.

k

a

VV

=μ fa- Với Va : thể tích cốt thép

Va = fa(c1 + c2) Vk = s.c1.c2 : tính tích khối xây

dựng đang xét ( )0

0

21

21 100... ccs

ccfa +=⇒ μ

- Nếu dùng lưới ô vuông c1= c2= c 00100.

.2

csfa=⇒ μ

- maxmin μμμ ≤≤ 0

01,0min =μ với khối xây dựng có quy cách

Với cấu kiện đúng tâm RaR.50max =μ

Phần 1 : Kết Cấu Gạch Đá Và Gạch Đá Cốt Thép 25


lệch tâm aR

ylR

.2

1

50max0⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=μ

R : là cường độ tính toán của khối xây không có cốt thép Ra: cường độ tính toán của lưới cốt thép ( tra phụ lục 9 ) Thông thường 0

011,0 ÷=μ - Vữa : + số hiệu vữa cho môi trường khô ráo 25≥

+ số hiệu vữa cho môi trường có độ ẩm lớn 50≥- Tiêu chuẩn Việt Nam quy định vữa cho khối xây có cốt thép 50≥

+ Chiều dày mạch vữa ngang lớn hơn đường lưới cốt thép ít nhất là 4mm

2. Đặc trưng tính toán của khối xây - Đặc trưng đàn hồi của khối xây có cốt thép

cak

c

a RR.αα =

α : đặc trưng đàn hồi của khối xây không có cốt thép Rc: cường độ tiêu chuẩn của khối xây không có cốt thép Với khối xây bằng đá có quy cách : Rc = 1,5 R đá hộc phẳng đáy. Rc = 2 R ( R : cường độ tính toán gốc chưa kể hệ số điều kiện làm việc mk) Rc

ak: cường độ tiêu chuẩn của khối xây có gia cường bằng lứơi cốt thép

1002 c

accak

RRR

μ+=

μ :hàm lượng cốt thép của lưới Rc

a :lưới cốt thép Rc

a = 1,1Ra với thép AI (CI ), AII (CII ) Rc

a = 1,25Ra sợi thép kéo nguội

3. Tính toán khối xây chịu nén đúng tâm a. Công thức tính toán

a. Điều kiện cường độ : [ ] FRmNN akdn ...ϕ=≤ (1)

• mdn,ϕ , F : giống như khối xây không có cốt thép nhưng được tính toán với đặc trưng đàn hồi aα .

• Rak : cường độ chịu nén đúng tâm của khối xây có gia cường lưới cốt thép.

RRRR aak 2

1002

≤+= ξμ (2)

R: cường độ tính toán của khối xây có kể đến hệ số điều kiện làm việc



ξ : hệ số làm giảm cường độ của khối xây khi dùng vữa số hiệu thấp

nếu vữa có số hiệu 125 =→≥ ξ

Nếu vữa có số hiệu < 25 25RR

=→ξ

Ra : cường độ tính toán của cốt thép trong khối xây

b. Ví dụ : Kiểm tra KNCL của cột gạch đá có kích thước 51x51cm, bằng gạch đất sét ép dẻo có số hiệu 100, vữa ba ta có số hiệu 50 chịu Ndh= 36t, Nng.h =13t. Nếu khối xây không đủ KNCL thì hãy thiết kế lại. lo=420cm Bài giải

a.Tra số liệu: Gạch đất sét ép dẻo có số hiệu 100, vữa ba ta có số hiệu 50

→ Tra bảng có 1000=α , 215 cmkgR =

b. Kiểm tra khối xây theo công thức: N [ ] FRmN dh ...ϕ=≤

• Vì cạnh của tiết diện là 51cm > 30cm 1=→ dhm

• 1024.851

4200 <===hl

bλ

→ Tra bảng ta có 91.0=ϕ • 8.0300026005151 22 =⇒<== kmcmcmxF

• Cường độ tính toán của khối xây 21215.8,0 cm

kgRmR k === → [ ] ( )TN 5,282600.12.91,0.1 ==

[ ]NTNNN hngdh >=+=+= 491336. Cột không đủ khả năng chịu lực →Vì gạch và vữa có số hiệu tương đối cao chọn phương án gia cường lưới cốt thép ngang bằng thép AI

→

→Tra bảng ta có 21500 cmkgRa =

→ 00

max 4,0150012.50.50 ===

aRRμ

c. Giả thuyết gia cường lưới cốt thép với hàm lượng max0035,0 μμ <=

25,221.100

1500.35,0.212100

.2cm

kgRRR aak =+=+= ξ

μ

2242 cmkgR =<

d. Kiểm tra khối xây đã được gia cường lưới cốt thép theo công thức: [ ] FRmNN akdh ..ϕ=≤

• Tính :aα cak

c

a RR.αα =



⎟⎠⎞⎜

⎝⎛=== 23015.22 cmkgRRc

100.2 c

accak

RRR

μ+=

Với thép AI : 216501500.1,1.1,1 cmkgRR a

ca ===

255,41100

1650.35,0.230 cmkgRc

ak =+=

72255,41

30.1000 ==→ aα

• Tính ϕ :

975,724,8

722.75,075,0220 ===

b

a

λα

ϕ

888,0975,71

975,71 0

0 =+

=+

=ϕ

ϕϕ

[ ] 4995,51519482600.5,22.888,0.1 >===→ TkgN tấn → Thoả mãn khả năng chịu lực

Lưới thép ngang gia cố dùng lưới ô vuông Giả thiết dùng 6φ có fa= 0,283cm2

s=15cm (thích hợp cmccm 123 ≤≤ ) 4. Tính toán khối xây chịu nén lệch tâm a. Công thức tính toán tính toán ωϕ nakee FRdhmN ..≤ (3) - Với nedhe Fm ,,ϕ được xác định như trường hợp khối xây không đặt cốt thép chịu nén lệch tâm - Rak : cường độ tính toán tương đương của khối xây đặt lưới thép ngang chịu nén lệch tâm

Khi số hiệu vữa 25≥

RyeRRR a

ak 221100

.2 0 ≤⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+=

μ

Khi số hiệu vữa < 25

Rye

RRRRR a

ak 221.100

.2 0

25

≤⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

μ

e0 :độ lệch tâm của lực dọc y : khoảng cách từ trong tâm tác dụng đến mép chịu nén

Chú ý: khi xác định các hệ số uốn dọc ϕ và nϕ phải lấy theo điểm trùng đàn hồi của khối xây đặt lưới thép ngang aα .

cak

c

a RR.αα =

α : đặc trưng đàn hồi của khối xây không có cốt thép Rc

ak : cường độ tiêu chuẩn của khói xây đặt lưới thép ngang



100

.2 cac

akRkRR μ

+=

k : hệ số an toàn, với khối xây chịu nén Ra

c : cường độ tiêu chuẩn của cốt thép Rc

a = 1,1Ra với thép CI, CII Ra

c = 1,25Ra sợi thép b. ví dụ

Xác định khả năng chịu lực của trụ có tiết diện 51 x 64 cm xây bằng gạch đất sét ép dẻo. Chiều dài tính toán của cột l0 = 3,2m, độ lệch tâm của lực dọc e0=5cm theo phía cạnh lớn. Mác gạch là 100. Vữa xi măng M75. Trong cột đặt lưới thép hàn bằng sợi thép 5φ (fa = 0,196cm2) khoảng cách các thanh c=4cm, khoảng cách giữa lưới s = 21cm

Bài giải e. Tra bảng với gạch M100 và vữa M75 có :

1000,17 2 == αcmkgR

Với lưới thép dùng sợi thép 5φ : 22000 cmkgRa =

f. Vì h = 64cm > 30cm nên medh = 1 g. Vì dùng lưới ô vuông nên hàm lượng cốt thép

00

00

00 467,0100.

21.4196,0.2100.

2100. ====

csf

VV aaμ

h. Khoảng cách từ trọng tâm tác dụng đến mép chịu nén cmhy 3240.5,05,0 ===

i. Cường độ tính toán tương đương

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+=

ylR

RR aak

021

100.2μ

Với F = 51 x 64 = 3264cm2 > 3000cm2 m→ k =1 21717.1 cm

kgRmR k ===⇒

22 34284,2932

5.211002000.467,0.217 cm

kgRcmkgRak =<=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −+=→

j. Cường độ tiêu chuẩn của khối xây có lưới thép

100.2 c

acak

RKRR μ+=

Với 225002000.25,125,1 cmkgRR a

ca ===

Khối xây chịu nén K = 2 245,1417.85,085,0 cm

kgRR ===

225,52100

2500.467,0.245,14.2 cmkgRc

ak =+=→

Đặc trưng đàn hồi của khối xây có cốt thép



55325,529,281000 === c

ak

c

a RRαα

(Với 29,2845,14.2 cmkgKRRc === )

Độ mảnh : →=== 564

3200

hl

hλ tra bảng 95,0=ϕ (phụ thuộc vào

ah αλ , ) k. Xác định eϕ : có thể xác định giống như khối xây không có cốt thép

chịu nén lệch tâm hoặc ta có thể dùng cốt thép thực như sau ;

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−= 2,006,01 00

hl

he

e ϕϕ

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−= 2,0

64320.06,0

645195,0

943,0= l. Diện tích vùng nén :

( ) ( ) 20 27545.264512 cmehbFn =−=−=

m. Tính :ω 078,132.251

21 0 =+=+=

ye

ω <1,45

n. Khả năng chịu lực của cột [ ] ωϕ .... hakedhe FRmN =

tkg 55,8383549078,1.2754.84,29.1.943,0 ===

ß2. KHỐI XÂY ĐẶT CỐT THÉP DỌC 1. CẤU TẠO

- Cốt thép dọc đặt vào khối xây để chịu ứng suất kéo khi khối xây chịu uốn, chịu kéo hoặc chịu nén lệch tâm. Ngoài ra còn có tác dụng để gia cố các trụ, các mảng tường mỏng có độ mảnh lớn ( hλ >15 hoặc rλ >53) hoặc các trụ và tường chịu tải trọng rung động

- Có hai cách đặt cốt thép dọc + Đặt bên trong: thép được bảo vệ tốt nhưng khó thi công và khó kiểm tra chất lượng, hiệu quả chịu lực không cao (do gần trục trung hoà ) cách đặt này ít được dùng trong thực tế.



+ Đặt bên ngoài: cốt thép được ép ở bên ngoài khối xây có lớp vữa bảo vệ. Cách đặt này dễ thi công, cốt thép đặt xa trục trung hoà nên chịu lực tốt

- Vữa: phải có số hiệu khi khối xây làm việc trong môi trường khô ráo và có độ ẩm bình thường, khi khối xây làm việc trong môi trường ẩm ướt hoặc sâu dưới đất

25≥50≥

- Cốt thép : • Cốt thép dọc: chịu nén d , chịu kéo d mm8≥ mm3≥• Cốt đai: d = ( 3 ÷ 8 ) mm

khoảng cách đai u = bội số của chiều cao hàng gạch ( kể cả vữa ) u cm50≤u ≤ 15d : khi cốt thép đặt bên ngoài ≤ 20d : khi đặt cốt thép bên trong Trong đoạn nối cốt thép : u ≤ 10d Với d là đường kính cột dọc

• Hàm lượng cốt thép : 001,0≥μ với cốt thép chịu nén

005,0≥ với cốt thép chịu kéo

- Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép dọc 10mm đối với tường khi ở môi trường khô ráo 15mm đối với tường khi ở ngoài trời 20mm đối tường khi khối xây ở dưới đất

Với trụ, cột : 20mm khi khối xây ở môi trường khô ráo 25mm khi khối xây ở ngoài trời 30mm khi khối xây ở dưới đất

- Khi gần đến trạng thái phá hoại do khối xây có cốt thép b/d lớn làm khối xây và cốt chép chịu nén sẽ bị tách rời ra, không làm việc cùng nhau nữa. Do đó cường độ của khối xây không sử dụng hết mà chỉ 0

085 so với khối xây không có cốt thép.

- Khi khối xây có cốt thép chịu nén thì ta nhân với hệ số điều kiện làm việc mk = 0,85

- Khi khối xây chỉ đặt cốt thép chịu kéo thì lấy mk = 1 2. Tính toán chịu kéo, chịu nén đúng tâm ( ),,85,0 aadh FRRFmN +≤ ϕ (4 )

• dhm,ϕ : xác định như trường hợp khối xây không đặt cốt thép • R : cương độ tính toán chịu nén của khối xây • F : diện tích tiết diện của khối xây • Ra

, :C.độ tính toán của cốt thép trong khối xây=>tra phụ lục 9 • Fa

, : diện tích tiết diện cốt thép dọc

3. Tính toán chịu kéo chịu nén lệch tâm a. Trường hợp lệch tâm bé - Điều kiện để xảy ra trường hợp lệch tâm bé



08.0 SSn ≤ (5) 0, SSn : mômen tĩnh của diện tích phần chịu nén và toàn bộ diện

tích tiết diện đối với trọng tâm cốt thép chịu kéo (hoặc chịu nén ít)

- Với tiết diện chữ nhật thì công thức có thể viết lại : 055.0 hx ≥x : chiêu cao vùng nén h0 : chiều cao tính toán của tiết diện

- Lệch tâm bé có 2 trường hợp : toàn bộ tiết diện chịu nén, trên tiết diện có một phần nhỏ chịu kéo

- Cả 2 trường hợp trên thì sự phá hoại bắt đầu từ vùng nén nhiều - Sơ đồ ứng suất như hình vẽ

RaFa D Ra'Fa'

NN

RaFa Ra'Fa'D

∑∑

+≤⇒

+≤⇒

)...85.0(./

)...85.0(./''''

0''

'''0

aaaedhea

aaaedhea

ZFRSRmNeFM

ZFRSRmNeFM

ωϕ

ωϕ

e : khoảng cách điểm đặt lực N đến trọng tâm cốt thép aF với tiết diện chữ nhật aehe −+= 05.0 e’ : khoảng cách điểm đặt lực N đến trọng tâm cốt thép '

aF với tiết diẹn chữ nhật eahe −−= '

0

edhe m,ϕ : xác định như đối với khối xây không có cốt thép chịu nén lệch tâm

'00 , SS : mômen tĩnh của toàn bộ tiết diện lấy đối với trọng tâm cốt

thép ', aa FFZa : khoảng cách giữa 2 trọng tâm ', aa FFVới tiết diện chữ nhật thì hai công thức trên có thể viết lại

)](....42.0[. '0

''20 ahFRhbRmNe aaedhe −+≤ ωϕ

)(...42.0[. '0

20

' ahFRhbRmNe aaedhe −+≤ ωϕ Trường hợp đặt cốt đơn thì điều kiện cường độ là :

20...5.0. hbRmNe edheϕ≤



b. Trường hợp lệch tâm lớn

RaFa Ra'Fa'D

N

ωR

- Điều kiện để xảy ra lệch tâm lớn : 08.0 SSn <

Với tiết diện chữ nhật : 055.0 hx < - Khi xảy ra nén lệch tâm lớn thì tiết diện có 2 miền kéo nén rõ rệt. Sự phá hoại bắt đầu từ vùng kéo. - Biểu đồ ứng suất như hình vẽ, xem gần đúng ứng suất vùng nén có dạng hình chữ nhật đạt trị số Rω , bỏ qua khả năng chịu kéo của khối xây

).85.0.(./ ''aaanedhea ZFRRSmNeFM +≤⇒∑ ωϕ (13)

)..85.0.(.0 ''aaaanedhe FRFRRFmNY −+≤⇒=∑ ωϕ (14)

- Với tiết diện HCN thì (13) và (14) có thể viết lại )]()

2(..85.0.[./ '

0''

0 ahFRxhxRbmNeFM aaedhea −+−≤⇒∑ ωϕ (15)

)....85.0.(.0 ''aaaaedhe FRFRxbRmNY −+≤⇒=∑ ωϕ (16)

- Với tiết diện HCN đặt cốt đơn : ).

2( xhoRbxdhmNe ee −≤ ωϕ (17)

).( RaFaRbxdhmN ee −≤ ωϕ (18) Với 25,1≤ω được xác định như đối với trường hợp khối xây dựng không có cốt thép chịu nén lệch tâm.

- Điều kiện hạn chế: + Để cốt thép chịu nén đạt tới trị số giới hạn về cường độ chịu nén Ra’ thì điều kiện: với tác dụng →−≤ 'ahoZ '2ax ≥

c. Vận dụng - Khi thiết kế xây dựng có cốt thép dọc ta thường gặp hai dạng bài toán sau: ∗ Bài toán 1: Biết kích thước tiết diện, số hiệu gạch, số hiệu vữa, nhóm thép, điều kiện liên kết, tải trọng xác định Fa và Fa’ →- Tra số liệu α,,', RRaRa→ - Coi như sử dụng hết khả năng chịu nén của cốt thép Fa’ Từ (6) hoặc (8) → tính được Fa’ hoặc từ (13) hoặc (15) với giả thiết Sn = 0,8 So (hoặc x = 0,55ho)→ tính được Fa’ - Nếu : tức ta không càn cốt thép chịu nén → trường hợp đặt cốt đơn

0'≤Fa

- Nếu : 0'>Fa+ Xác dịnh chiều cao vùng nén x • Giả thiết rơi vào trường hợp lệch tâm lớn (13) và ( 15) x ⇒+ Nếu : lệch tâm lớn → Từ (14) hoặc (16) để tính Fa hoX 55,0≤+ Nếu : rơi vào lệch tâm bé → từ (7) hoặc (9) để tính Fa hoX 55,0>



∗ Bài toán 2: Biết kích thước tiết diện, số hiệu gạch và vữa, nhóm thép điều kiện liên kết, diện tích cốt thép xác định khả năng chịu lực của cấu kiện. →

- Tìm số liệu tính toán - Từ (14), (16) hoặc (18) tính được chiều cao vùng nén X - Nếu : rơi vào trường hợp lệch tâm lớn kiểm tra khả năng

chịu lực theo (13), (15) hoặc (17) hoX 55,0≤ →

- Nếu : rơi vào trường hợp lệch tâm bé kiểm tra khả năng chịu lực theo (6), (7), (8), (9) hoặc (10)

hoX 55,0> →

d. Ví dụ Cho cột gạch có tiết diện 64 x 51cm chiều dài tính toán lo = 8m chịu

tác dụng của một lực nén N = 20t đặt lệch tâm theo phương cạnh lớn của tiết diện một đoạn eo = 15cm. Cột xây bằng gạch đất sét ép dẻo mác 100 dùng vữa xi măng mác 50. Yêu cầu xác định diện tích cốt thép dọc Fa và Fa’ (thép nhóm CII)

- Tra số liệu tính toán Khối xây dựng bằng gạch đất sét ép dẻo mác 100 dùng vữa xi măng mác 50 tra bảng ta có → 215,1000 cm

kgR ==α

Cốt thép dọc CII có 22400' cmkgRR aa ==

Độ mảnh của cột: 157,1551

800>===

blo

bλ

→ Cần phải gia cố khối xây bằng cốt thép dọc Với →= 5,17bλ tra bảng 748,0=ϕ

- Xác định: )]2,0.06,0(1[ 00 −−=hl

he

e ϕϕ

652,0)]2,064

800.06,0(64151[748,0 =−−=

- Cạnh bé của tiết diện b = 51cm > 30cm 1=→ edhm

45,1234,1641511 0 <=+=+=

he

ω

- Các thanh thép đặt vào bên trong cột cách mép cột một hàng gạch (chiều rộng viện gạch là 105mm, chiều dày lớp vữa ngoài 15mm, lớp vữa giữa là 10mm) → cmaa 5,12

2105,15,10' =++==

ahee o −+=⇒2

cm5,345,122

5415 =−+=

cmahho 5,515,1264 =−=−=

(8) )'('

...42,0.

'

20

ahoR

hbRm

eN

Fa

edhea −

−=⇒

ωϕ



2

2

75,1)5,125,51(2400

)5,51(51.75,12.234,1.42,01.652,0

5,34.20000

cm=−

−=

Với 275,1215.85,0 cmkgRmR k ===

→ chọn 122φ có 226,2' cmFa =

- Xác định x )]'('')5,0(...85,0[.. ahFRxhoxbRmeN oaaedhe −+−= ωϕ

)]5,125,51(26,2.2400)5,05,51(.51.75,12.234,1.85,0[1.652,05,34.20000 −+−= xx ]211536)5,05,51(05,682[652,0690000 +−=⇔ xx

05,5520782290235,222 2 =−+−⇔ xx → những trường hợp cmhocmx 33,285,51.55,055,048,38 ==>= → Lệch tâm bé

(9) )'(

...42,0.'.

'2

ahRhbRm

eNF

oa

oedhea −

−=⇒

ϕ

0)5,125,51(2400

5,51.51.75,12.42,01.652,05,4.20000 2

<−

−=

Với cmaehe 5,45,12152

64'2

' 0 =−−=−−=

→ cốt thép Fa (chịu nén ít) không cần đặt thì khối xây vẫn đảm bảo chịu lực, hoặc chọn theo cấu tạo dùng 82φ

4. Cấu kiện chịu uốn - Sơ đồ ứng suất của khối xây có cốt thép dọc chịu uốn giống cấu kiện chịu

nén lệch tâm lớn - Biểu đồ ứng suất trong vùng nén lấy gần đúng là HCN đạt trị số

Khi tính toán có kể đến hệ số điều kiện làm việc m→R25,1 k = 0,85 cho nên ứng suất của khối vày trong vùng nén là 0,85x1,25R = 1,05.R

- Các công thức tính toán: ZaFaRaRSM n ''05,1 +≤ (19)

.05,1'' RFnFaRaRaFa =− (20) - Điều kiện hạn chế:

'255,0ax

hx o

≥≤

- Với tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn: )5,0(..25,1 xhxbRM o −≤ (21) xbRFR aa ..25,1= (22)

Điều kiện : ohx 55,0≤ - Tính toán cấu kiện chịu uốn theo lực cắt

zbRQ kc ..≤ Rkc: cường độ tính toán theo ứng suất kéo chính b: bề rộng tiết diện



z: cánh tay đòn nội ngẫu lực → với tiết diện chữ nhật z = ho - 0,5x - Tính toán cốt đai và cốt xiên giống cấu kiện bê tông cốt thép

4. Cấu kiện chịu kéo - Khi khối xây có cốt thép dọc chịu kéo thì ta bỏ qua khả năng chịu kéo của

khối xây, toàn bộ lực kéo do cốt thép chịu


Chương 5 : Thiết kế các bộ phận nhà gạch

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ

CÁC BỘ PHẬN NHÀ GẠCH ß1. THIẾT KẾ TƯỜNG VÀ TRỤ GẠCH 1. Điều kiện ổn định của tường và trụ

• Đối với tường và trụ để đảm bảo ổn định thì

ghhH ββ ≤=

H: chiều cao của tường hoặc trụ h: chiều dày tường hoặc cạnh trụ theo phương có độ mảnh lớn :ghβ Phụ thuộc vào chức năng của tường hoặc trụ, điều kiện gối tựa, nhóm khối xây Với không có lỗ cửa chịu tải trọng do sàn và mác truyền xuống khi chiều đài tự do l < 2,5H

Nhóm khối xây Số hiệu vữa I II II IV 50≥ 25 22 - -

25 22 20 17 - 19 20 17 15 14

4≤ - 15 14 13 Với các trường hợp khác ta phải nhân thêm với hệ số K + Với 9,05,2 =→> KHl

8,05,3 =→> KHl

+ Tường khi có lỗ cửa ng

gy

FF

K =

Với locuanggy FFF −=

Theo độ cứng không gian của nhà có tường chịu lực nhà được phân thành hai loại: + Nhà có sơ đồ kết cấu cứng: tường ngang đặt tương đối dày, sàn và mái xem là

gối tựa cứng => vì vậy ta có thể bỏ qua chuyển vị ngang + Khoảng cách cực đại giữa các kết cấu ổn định ngang để đảm cho sàn và mái

là gối tựa cố định của tường và trụ gạch được lấy theo bảng sau:

Trị số lt (m) ứng với khối xây Loại sàn và mác I II III IV - Sàn và mái gỗ 30 24 18 12 - Sàn, mái bằng BTCT lắp ghép 42 36 24 - - Sàn, mái bằng BTCT hoặc gạch đá toàn khối 54 42 30 -



Các giá trị trong bảng trên phải có hiệu chỉnh khi nhà chịu áp lực gió lớnhay chiều cao nhà lớn

+ Khi áp lực gió lấy giảm đi →− 2/10070 cmkg %2515÷ + H = 21 - 32m lấy giảm đi 10% →+ m4833÷= → lấy giảm đi 20% + Chiều rộng HB 2< → lấy giảm đi theo tỷ số B/2H

- Nhà có kết cấu mềm: tường ngang đặt thưa hơn các giá trị trên => không cho phép bỏ qua chuyển vị ngang 2. Thiết kế tường và trụ theo sơ đồ kết cấu cứng: a. Nội lực do tải trọng đứng tác dụng lên tường hoặc trụ

• Tải trọng đứng tác dụng lên tường hoặc trụ bao gồm:

+ Tải trọng do các tầng trên truyền xuống tN∑ đặt tại trọng tâm của tường. + Tải trọng trong phạm vi tầng đang xét truyền vào tường phân bố tam giác theo đoạn sàn kê vào tường với hợp lực Qs. • Momen uốn tại tiết diện đưới mép sàn (19) 12 .. eNeQM tsII ∑−=−

• Lực dọc tại tiết diện dưới mép sàn

(20) tsII NQN ∑+=−

e1: độ lệch tâm giữa trục tường trên và trục tường dưới, nếu chiều dày tường trên và tường dưới bằng nhau thì e1 = 0 e2: Khoảng cách từ trục tường đến hiệu lực Q

b. Nội lực do tải trọng gió - Tính tường chịu uốn cục bộ

Qs

ΣΝt

Ι Ι ΙΙ

ΣΝt

Qs

q

Μgcb

Xem tường dọc là dầm liên tục có gối tựa là sàn :

12

2tqH

±cbgM =

xMM +=

xM

(21)

Tại tiết diện x: cbgM

Với là momen tại tiết diện x do tải trọng thẳng đứng gây ra. - Tính tường chịu uốn tổng thể



σmax

• Khi tính uốn tổng thể của nhà có sơ đồ kết cấu cứng chịu tải trọng gió: ta xem các tường ngang và một phần tường dọc cùng làm việc với nhau, tính toán như côngxon thẳng đứng ngàm vào đất. Tiết diện ngang I, T, [ • Chiều dài S của phần tường dọc cùng làm việc với tường ngang khi chịu uốn tổng thể (như phần cánh của tiết diện chữ I, T ...)

+ Với tường đặc với nx LHS <= 8,02

pTn

LLL

+=

xH : khoảng cách từ đỉnh tường ngang tới cao trình tiết diện đang xét. + Với tường có lỗ cửa

317,0th

ng

FF

hS ∑=

1h∑ : Tổng chiều cao của những dải khối xây nằm giữa hai ô cửa tính từ đỉnh tường ngang tới tiết diện đang xét

ngF : Diện tích tiết diện ngang của đoạn tường dọc trên chiều dài diện tích (tiết diện nguyên) locuanggy FFF −= => (tiết diện thu hẹp)

1

1

ab

FF

gy

ng =

: tổng diện tích các mảng tường giữa cửa sổ trên chiều dài S. thF- Ứng suất trong mảng tường dọc (phần cánh của tiết diện chữ i, T ...) được xem như phân bố theo qui luật đường thẳng có giá trị lớn nhất tại trục tường ngang và bằng 0 tại chiều dài S. - Tính tường chịu nén:

yJ

M g .max =σ (22)

momen do tải trọng gió gây ra tại tiết diện đang xét :gM

(23) FN xg

xg .)()( σ=



Mg(x)

)1()(max

)()(

max

)(

x

xxg

x

xx

xg

Sx

SxS

−=⇒−

= σσσσ

)1(.)22()(

x

xgx

g Sxy

JM

−=⇒σ (24)

)1(.)23()(

)(

x

xgx

g SxyF

JM

N −=⇒ (25)

)(x

gxg

cbgxg

NNN

MMM

+=

+=

Kiểm tra mảng tường dọc theo cấu kiện chịu nén lệch tâm - Kiểm tra chịu cắt tại tiết diện nối giữa tường ngang và tường dọc(hình vẽ)

Gọi F1: diện tích tường dọc tại chỗ nối nằm giữa hai ô cửa 0).( 111 =Δ+−+ FTF σσσ

yFJ

QHFyJMFT

th

T

th

..... 1111 =Δ

=Δ=⇒ σ (26)

Q: lực cắt do tải trọng gió gây ra ở ngang mức sàn trên mảng tường đang xét. Trong qui phạm lấy lực cắt cho phép lấy lực cắt giữa chiều cao tường. T1: Lực cắt tại tiết diện tiếp giáp giữa tường ngang và dọc

Để đảm bảo an toàn: Tnc HhRT ..1 ≤ (27) Rc: Cường độ tính toán về cắt theo tiết diện có giằng chiều dày tường ngang :nh

- Tính toán lực cắt trong tường ngang (hình vẽ) Gọi τ là lực cắt xuất hiện trong tường ngang do tải trọng gió gây ra Điều kiện: cR≤τ (28) Rc : Cường độ tính toán về cắt có xét để ảnh hưởng có lực ép ở bên trên

Với: λτ ..bh

Q

n

g= (29)

Trong đó: * λ là hệ số phân bố không đều của ứng suất tiếp với tiết diện

35,1

5,115,1

=→=→

=→

λλ

λ

TCNI

Khi tường không xét đến sự làm việc chung giữa tường ngang và tường dọc 5,1=λ

* b: chiều dài của tường ngang * Rc: Cường độ chịu cắt của khối xây khi chịu lực nén tính toán n (với hệ số vượt tải n = 0,9)

)( 0σ+= kckcc RRR (30) Với : Cường độ tính toán theo ứng suất kéo chính kcR

F

N9,00 =σ



λ

λ ncgck

n

g bhRQR

bhQ .

.)28( ≤⇔≤⇒ (31)

3. Tính tường và trụ theo sơ đồ kết cấu mềm (sơ đồ đàn hồi) - Khi khoảng cách giữa các tường ngang tương đối thưa, khi tính toán tường và

trụ ta cần xét đến tính đàn hồi của gối tựa ở đầu mút trên. - Với nhà có sơ đồ kết cấu mềm thì số tường không quá một tầngvì nếu không thì

trong tường có thể phát sinh ra momen uốn lớn mà khối xây không thoả mãn. - Khi tính toán ta tính theo hai giai đoạn:

+ Giai đoạn đang xây: xem tường hoặc trụ như một thanh côngxon chịu tải trọng do gió và trọng lượng bản thân

+ Giai đoạn làm việc: xem nhà là một khung ngang liên kết khớp với mái và ngàm với móng.

EJ=∞ EJ=∞

EJcäüt

Khi tính toán xem xà ngang là tuyệt đối đứng

Độ cứng của tường hoặc trụ được tính theo mođun dàn hồi ( : mođun đàn hồi ban đầu của khối xây)

08,0 EE = 0E

- Tại vị trí gối dầm mái hoặc vi kèo tường được gia cố bằng cách bổ trụ => tường có tiết diện T với chiều rộng tính toán phần cánh được lấy như sau:

+ Khi tải trọng mái được truyền đều lên chiều dài tường, chiều rộng cánh được lấy như sau:

* Với tường có lỗ cửa lấy bằng chiều dài đoạn tường giữa các lỗ cửa * Với tường không có lỗ cửa lấy bằng khoảng cách giữa các trục của các bổ trụ



+ Khi tải trọng mái chỉ truyền lên tường qua một tiết diện cục bộ

Áp lực truyền xuống sẽ không phân bố đều trên toàn chiều cánh chữ T do đó

trong tính toán chiều rộng cánh được lấy tăng dần từ trên xuống dưới theo qui luật tam giác như hình vẽ. Để đơn giản ta có thể coi gần đúng tường có tiết diện chữ T với bề rộng cánh không đổi từ đỉnh xuống chân tường, bằng

3H về mỗi phía tính từ mép

trụ nhưng không được lớn hơn khoảng cách tới mép lỗ cửa gần nhất



ß2. THIẾT KẾ LANH TÔ 1. Cấu tạo

Lanh tä nàòmAÏp duûng cho nhæîng ä cæía coï

kháøu âäü <500

Lanh tä véa nghiãngAÏp duûng cho nhæîng ä cæía coï

kháøu âäü <=800

Lanh tä véa âæïngAÏp duûng cho nhæîng ä cæía coï


Lanh tä véa häùn håüpAÏp duûng cho nhæîng ä cæía coï


Lanh tä cuäún voìmAÏp duûng cho nhæîng ä cæía coï

kháøu âäü >= 1800 - Nhịp lớn nhất của lanh tô với số hiệu vữa 10050÷

+ Xây nằm: 2m + Xây vĩa: 2m + Xây cuốn vòm: với mllf 5,3)

121

81( max =→÷=

mll 4)61

51( max =→÷

- Gạch xây lanh tô có số hiệu ≥75 - Chiều cao là chiều cao của dải khối xây bằng vữa có số hiệu cao hơn số hiệu vữa

của tường (chiều cao này không được thấp hơn 4 hàng gạch hoặc 3 hàng khối xây đá). Với lanh tô xây vỉa hoặc xây cuốn vòm - Chiều cao lanh tô lanhtolanhto hh min≥

- Giá trị hmin lanh tô được cho ở bảng sau: Số hiệu vữa Lanh tô



xây bằng gạch xây bằng đá cuốn bằng cuốn vòm

25≥ 0,25l 0,33l 0,12l 0,06l 10 - - 0,16l 0,08l 4 - - 0,2l 0,1l

- Để tránh không cho gạch đá ở hàng dưới cùng rơi xuống thường người ta đặt cốt

thép nằm trong lớp vữa dày 2-3cm trát bên dưới hàng này: theo chiều dày tường cứ cách 110mm đặt một thanh thép dọc có đường kính ≥10mm 2. Tính toán lanh tô a. Sự làm việc của lanh tô

- Dưới tác dụng của tải trọng lanh tô làm việc như một dầm có nhịp bằng nhịp lanh tô và chiều cao bằng chiều cao của lanh tô

- Khi tải trọng tăng lên thì vết nứt xuất hiện tại vị trí tiếp xúc giữa lanh tô và tường => lanh tô làm việc giống như một dầm đơn giản

- Nếu như tải trọng tiếp tục tăng thì trong lanh tô bắt đầu xuất hiện vết nứt => lanh tô làm việc như vòm ba khớp

Tæåìng

Lanh tä

Vãút næït

H H

HH



H H

Trị số lực đạp tại chân lanh tô:

+ Lanh tô không có thanh kéo:

dCM

dhMH

20 −=

−=

+ Lanh tô có thanh kéo:

dhM

dhMH

22 0 −=

−=

M: momen uốn lớn nhất trong lanh tô được xác định như dầm đơn giản có gối khớp C: chiều cao tính toán của lanh tô + Với lanh tô xây bằng: C tính bằng khoảng cách từ đáy lanh tô (dạ lanh tô) đến cao trình của sàn hoặc dầm, khi lanh tô chịu tải trọng của bản thân chiều cao tính toán lấy bằng 1/3 khấu độ. + Đối với lanh tô uốn vòm: C lấy bằng khoảng cách từ cao trình chân vòm đến cao trình gối tựa của sàn hoặc dầm. d: khoảng cách từ hlực của áp lực tại khoá vòm đến đỉnh lanh tô hoặc từ hlực tại chân vòm đến đáy lanh tô, d được xác định theo tỷ số d/c cho ở bảng sau:

Trị số d/C ứng với số hiệu gạch đá Số hiệu vữa 75≥ 50≤

100 0,1 - 50 0,12 0,15 25 0,15 0,2

b. Tính toán lanh tô

• Lanh tô giữa: được kiểm tra như cấu kiện chịu nén lệch tâm có lực nén là H và độ lệch tâm dhe −= 20

• Lanh tô biên: ngoài việc tính toán như lanh tô giữa cần được kiểm tra mảng tường biên do cắt

FfRHH cc ).8,0(][ 0σ+=≤ F: diện tích tiết diện ngang của mảng tường cắt f: độ cuốn vòm



3. Ví dụ • Kiểm tra khả năng chịu lực của lanh tô gạch xây nằm có nhịp 2m, chiều

dày tường bên dày 7,2cm, gạch nung ép dẻo M100, vữa ba ta mác 50, tại cao trình cách dạ lanh tô một khoảng h1 = 60cm có gác panel với tải trọng tính toán do panel truyền lên lanh tô là 3,6 T/m

Bài giải • Tra số liệu: gạch nung ép dẻo M100, vữa M50 tra bảng ta có → 1000=α ;

215 cmkGR =

• Tải trọng + Chọn chiều cao lanh tô: hmin = 0,25l = 0,25.200 = 50cm → Chọn chiều cao lanh tô h = h1 =60cm > hmin + Xác định trọng lượng bản thân g: Chiều cao tính toán của lanh tô hcml >== 6,66200.

31

31

mTg /29,01,1.8,1.666,0.22,0 ==→ → tải trọng toàn phần : m

Tgpq 89,329,06,3 =+=+= • Xác định nội lực

mTqlM .945,18

2.89,38

22

=== => dh

MH2−

= ; hd .α=

gạch M100, vữa M50 12,0=→α cmd 2,760.12,0 ==⇒

kGH 35,42652,7.260

194500=

−=→

• Kiểm tra lanh tô như cấu kiện nén lệch tâm:

)2

1(....][ 0

he

FRmHH edhe −=≤ ωϕ

+ Khi tính lanh tô lấy 1=edhm

2

ne

ϕϕϕ

+= ; 1433,3

602000 =→<=== ϕλ

hl

h

Với : cmdhe 8,222,72

6020 =−=−= cmehx 4,148,22.2602 0 =−=−=→

→== 88,134,14

200hnλ tra bảng với 1000=α Ta có 793,0=nϕ

896,02739,01

2=

+=

+= n

eϕϕ

ϕ

F = 22 . 60 = 1320cm2 < 3000 cm2 8,0=→ km

2125,1.8,0. cmkgRmR k ===→

45,138,160

8,2211 0 <=+=+=he

ω

KGH 6,4700)60

8,22.21(38,1.1320.12.1.896,0][ =−=

[H]>H→ Lanh tô thoả mãn yêu cầu chịu lực


Chương 1 : Vật liệu gỗ xây dựng

CHƯƠNG 1. VẬT LIỆU GỖ XÂY DỰNG

ß1. ĐẶC ĐIỂM VÀ PHẠM VI DÙNG CỦA KẾT CẤU GỖ 1. Đặc điểm

a. Ưu điểm - Gỗ là vật liệu nhẹ và khoẻ.

Để đánh giá dùng hệ số: R

C γ=

Với thép CT3 có: )/1(107,3 4 mC −×=

Với BT M300 có: )/1(104,2 3 mC −×=

Với gỗ xoan có: )/1(107,3 4 mC −×=

- Gỗ là vật liệu phổ biến. - Dễ chế tạo : dễ xẻ, cưa, bào, khoan lỗ, đóng đinh. b. Khuyết điểm - Gỗ là vật liệu không bền: bị mục, bị mối mọt, dễ cháy. Vì vậy tuổi thọ kết cấu không bền bằng các loại kết cấu khác như thép và bê tông. - Gỗ là vật liệu có tính chất không đồng nhất và không đẳng hướng. - Gỗ có nhiều khuyết tật làm giảm khả năng chịu lực và làm cho việc chế tạo khó khăn. Các khuyết tật đó như: mắt gỗ, khe nứt, thớ vẹo và lỗ mục...v..v. - Gỗ là vật liệu ngậm nước. Khi gỗ hút hay nhả hơi nước sẽ bị dãn nở hay co ngót không đều nhau theo các phương dẫn tới bị nứt nẻ, cong vênh. Có thể phòng ngừa hoặc hạn chế các khuyết tật nói trên: - Để kéo dài thời gian sử dụng của gỗ có thể dùng biện pháp xử lý cho gỗ khỏi bị mục, mọt. - Tăng mức độ an toàn cho kết cấu bằng cách: lựa chọn vật liệu sử dụng đúng chỗ ( gỗ có nhiều tật bệnh dùng cho cấu kiện ít chịu lực), dùng phương pháp tính toán sát với thực tế làm việc của kết cấu. - Sấy và hong khô gỗ trước khi sử dụng. Phương pháp chế biến gỗ hiện đại:

Sử dụng những thanh và tấm gỗ dán do nhiều lớp gỗ mỏng dán lại với nhau. Gỗ dán có tính chất: nhẹ, khỏe, chịu lực tốt, đẹp, dễ vận chuyển lắp dựng, chế tạo được công nghiệp hóa cao và được xử lý bằng hóa chất nên không bị mục, mốt và mọt.

Phần II : Kết Cấu Gỗ 1


2. Phạm vi dùng của kết cấu gỗ: - Nhà dân dụng: vì kèo, xà gô, khung nhà, - Nhà sản xuất :Kho tàng, chuồng trại, xưởng chế biến. - Giao thông vận tải: Cầu tạm - Lĩnh vực khác: đà giáo, ván khuôn, cầu công tác cho thi công, tường chắn.

ß2. VẬT LIỆU GỖ VIỆT NAM

1. Nguồn gỗ - Nguồn gỗ ở Việt Nam chủ yếu từ rừng và vật liệu gỗ địa phương. - Rừng : diện tích rừng chiếm gần 48% diện tích đất liền, cung cấp nhiều loại gỗ nhưng chất lượng không đồng đều và trữ lượng không cao.

2. Phân loại gỗ a. Phân loại theo kiểu truyền thống của nhân dân

Các loại gỗ sử dụng được xếp vào bốn hạng căn cứ vào vẻ đẹp hoặc tính chất bền vững của gỗ khi làm nhà, đồ đạc.

- Gỗ quý: Màu sắc đẹp. hương vị đặc biệt, vân đẹp, không bị mối mọt, mục.

Ví dụ: gụ (gõ), trắc, mun, lát hoa, trầm hương, trai .v..v. - Gỗ thiết mộc: Các loại gỗ nặng và cứng, tính chất cơ học cao, rất khó bị mục và mối mọt.

Ví dụ: lim, đinh, sến, táu. - Gỗ hồng sắc: Có màu sắc hồng, đỏ. Nhẹ hơn và kém cứng hơn thiết mộc

Ví dụ: dủ, vàng tâm. - Gỗ tạp: Xấu, có màu trắng, nhẹ, mềm, dễ bị sâu mục, tính chất cơ học thấp.

Ví dụ: muồng, sâu sâu, ràng ràng, sồi..v..v.

b. Phân loại gỗ theo tiêu chuẩn Tất cả các loại gỗ sử dụng được phân thành 8 nhóm, căn cứ vào đặc tính kỹ thuật của gỗ như: tính chất cơ lý, màu sắc, cấu trúc, thích ứng với các phạm vi sử dụng. Nhóm I: là những loại gỗ có màu sắc, hương vị đặc biệt, các loại gỗ quý như: trắc, gụ, lát, mun ..v..v. Nhóm II: Gồm các loại gỗ có tính chất cơ học cao nhất tức là các loại thiết mộc: đinh, lim, sến, táu, trai, nghiến, kiền kiền ..v..v.



Nhóm III: Gồm những loại gỗ có tính dẻo dai để đóng tàu thuyền như chò chỉ, tếch, săng lẻ Nhóm IV: Gồm những loại gỗ có màu sắc mặt gỗ và khả năng chế biến thích hợp cho công nghiệp gỗ lạng và đồ mộc như re, mỡ, vàng tâm, giồi..v..v. Từ nhóm V trở đi xếp loại vào sức chịu lực của gỗ, cụ thể là tỉ trọng gỗ. Nhóm V: Gồm các loại gỗ hồng sắc tốt như giẻ, thông. Nhóm VI: Gồm các loại gỗ hồng sắc thường: sồi, ràng ràng, bạch đàn .v..v. Nhóm VII, VIII: Gồm các loại gỗ tạp xấu nhất

ß3. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA GỖ 1. Độ ẩm của gỗ: Độ ẩm là lượng nước chứa trong gỗ, được xác định bằng công thức:

%100G

GGW

2

21 −=

G1: trọng lượng gỗ ẩm. G2: trọng lượng gỗ sau khi sấy cho nước bốc hơi hết.

Sự thay đổi độ ẩm có ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước và hình dạng của gỗ. Thay đổi W gây ra các hiện tượng co ngót, nở, cong vênh, nứt. Để tránh điều này, trong các công trình xây dựng không nên sử dụng gỗ có độ ẩm quá lớn. Ví dụ: Với nhà cửa: ; Với kết cấu gỗ dán: %25W ≤ %15W ≤ 2. Khối lượng thể tích của gỗ:

Khối lượng thể tích của gỗ thay đổi theo nhóm gỗ. Bảng 1.1: Phân nhóm gỗ theo khối lượng thể tích:

Nhóm Khối lượng thể tích (kg/m3) I 860÷1100 II 730÷860 III 620÷730 IV 550÷620 V 500÷550 VI <500



ß4. TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ Tính chất cơ học bao gồm các chỉ tiêu về độ bền và độ đàn hồi khi chịu

tác dụng của lực kéo, nén, uốn, ép mặt, trượt ..v..v. 1. Sự làm việc của gỗ khi chịu kéo

Quan hệ giữa σ −ε là đường thẳng, gỗ bị phá hoại đột ngột ở biến dạng ε ≈ 0,8%, không có sự phân bố lại ứng suất, gỗ khi chịu kéo làm việc như vật liệu dòn. Cường độ chịu kéo của gỗ khi thí nghiệm cao: kéo dọc thớ Rk = 800÷1000 daN/cm2 và kéo ngang thớ : Rk90 =(1/15÷1/20)Rk. Nhưng giá trị của cường độ tính toán lại phụ thuộc rất nhiều yếu tố như:

- Các tật bệnh của gỗ: mắt gỗ, chỗ tiết diện thay đổi đột ngột - Kích thước tuyệt đối của thanh gỗ: kích thước lớn dẫn đến mức độ không đồng nhất cao làm cho cường độ giảm.

20

100

350

10

10030 30

4 4

90

a. Máùu keïo doüc thåï

R=60

20

40

b. Biãøu âäö quan hãû giæîa æïng suáút vaì biãùn daûng khi keïo doüc thåï

0,20 0,4 0,6 0,8 1,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

ε (%)

ϕk

Hçnh 1.1: Sæû laìm viãûc chëu keïo cuía gäù

bk

kk σ

σ=ϕ

σk: Ứng suất kéo. σbk: Giới hạn bền khi kéo.

Gỗ không phải là cấu kiện chịu kéo tốt.



2. Sự làm việc của gỗ khi chịu nén

3 0

a. Máùu neïn doüc thåï20

20

b. Máùu neïn ngang thåï

20

60

20

20

20

c. Quan hãû US & BD

0,6

1,0

0,8

0,20 0,4

0,2

0,4

0,6

ϕn

ε (%)0,8 1,0

Hçnh 1.2: Sæû laìm viãûc chëu neïn cuía gäù

bn

nn σ

σ=ϕ

σn: Ứng suất nén. σbn: Giới hạn bền khi nén. Biểu đồ ứng suất biến dạng σ −ε là đường cong, gỗ làm việc dẻo khi chịu

nén, do có biến dạng dẻo mà ứng suất được phân bố lại trước khi gỗ bị phá hoại. Các nhân tố như tật bệnh, giảm yếu tiết diện ít ảnh hưởng đến sự làm việc chịu nén. Cường độ chịu nén là chỉ tiêu ổn định nhất trong các chỉ tiêu cường độ, được dùng để đánh giá và phân loại gỗ. Cường độ chịu nén dọc thớ của gỗ vào khoảng Rn = 300÷450 daN/cm2. 3. Sự làm việc của gỗ khi chịu uốn

300240

80

20

20

80

a. Máùu TN chëu uäún

h1=h2

h2h1

h1>h2

h2h1

b. ÆÏng suáút trãn tiãút dëãn ngangHçnh 1.3: Sæû laìm viãûc chëu uäún cuía gäù

- Cường độ chịu uốn của gỗ là trung gian giữa nén và kéo.



- Ru =700÷900daN/cm2. - Khi chịu uốn gỗ làm việc qua hai giai đoạn: Giai đoạn 1: khi Mu còn nhỏ, ứng suất phân bố dọc theo chiều cao tiết diện

theo qui luật đường thẳng. WM

max =σ

Giai đoạn 2: khi Mu lớn, ứng suất phân bố dọc theo chiều cao tiết diện theo

qui luật đường cong. Wm

M

umax =σ ; mẫu thử bị phá hoại khi ứng suất các thớ

biên đạt cường độ bền khi kéo. mu : hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào hình dạng tiết diện.

4. Sự làm việc chịu trượt của gỗ Tuỳ theo vị trí của lực tác dụng đối với thớ gỗ có 3 trường hợp chịu trượt của gỗ: trượt cắt đứt thớ, dọc thớ và ngang thớ. Khả năng chống cắt đứt thớ gỗ rất lớn, sự phá hoại cắt đứt hầu như không xảy ra. Hay gặp nhất là trượt dọc thớ và trượt ngang thớ: Mẫu tiêu chuẩn thí nghiệm đo được :

Trượt dọc thớ: Rt = 70÷100 daN/cm2 và trượt ngang thớ: Rt90 = 35÷50 daN/cm2.

3 050

20

a. Máùu TN træåüt doüc thåï

30

20

10

18 12

Hçnh 1.4: Sæû laìm viãûc chëu træåüt cuía gäù

(a) (b) (c)

b. Caïc træåìng håüp chëu træåüt

(a): Træåüt càõt âæït thåï(b): Træåüt doüc thåï(c): Træåüt ngang thåï



5. Sự làm việc chịu ép mặt của gỗ Ép mặt là sự truyền lực từ cấu kịên này sang cấu kiện khác qua mặt tiếp

xúc nhau. Tuỳ theo phương tác dụng của lực đối với thớ gỗ, phân biệt các trường hợp: ép mặt dọc thớ, ngang thớ và chéo thớ. Gỗ làm việc ép mặt dọc thớ giống nén dọc thớ.

Gỗ làm việc ép mặt ngang thớ có biến dạng lớn. Sự làm việc của gỗ trong trường hợp này không căn cứ vào ứng suất khi phá hoại mà chủ yếu do biến dạng quá lớn vượt quá giới hạn cho phép.

Gỗ làm việc ép mặt chéo thớ: cường độ của gỗ phụ thuộc vào góc giữa phương của lực và thớ gỗ. 6. Mô đun đàn hồi của gỗ

E được xác định dựa vào đường thẳng ban đầu của biểu đồ ứng suất và biến dạng: E = tgα.

Ek ≈ En ≈ Eu . Với gỗ Việt Nam : E = 6.103 ÷2.105 daN/cm2; Với gỗ thông Liên xô : E =

1.105 daN/cm2

ß5. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỦA GỖ VÀ CÁC CÁCH BẢO DƯỠNG GỖ

1. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của gỗ a. Ảnh hưởng của thời gian chịu lực đến cường độ của gỗ

Cường độ gỗ phụ thuộc rất rõ vào tốc độ tác dụng của tải trọng. Tải trọng đặt vào càng nhanh thì cường độ của gỗ càng cao. Thí nghiệm đặt tải thời gian tức thời xác định được cường độ bền tức thời: σb.

t(ngμy)

σ

σb

ldσ

Hênh 5: Quan hãû giæîa CÂ tæïc thåìi vaì CÂ láu daìi

Thí nghiệm đặt tải thời gian lâu dài xác định được cường độ bền lâu dài: σld.

σ <= σb: gỗ không bị phá hoại. σ > σld: gỗ sẽ bị phá hoại. Thực nghiệm : σld = (0.5÷0.6) σb. Căn cứ vào σld để xác định các loại cường độ của gỗ.

b. Độ ẩm Độ ẩm w% tăng từ 0% đến 30% ( điểm bão hoà) => R, E giảm. Nếu độ ẩm w% >30%, không ảnh hưởng đến R,E .

c. Nhiệt độ

Nhiệt độ tăng => R giảm.



d. Tật bệnh

Những tật bệnh ảnh hường đến tính năng cơ học của gỗ là: mắt cây, thớ nghiêng và khe nứt.

Mắt cây: tại đây thớ gỗ bị lượn vẹo, cấu tạo gỗ có biến đổi đột ngột.

Thớ nghiêng: là các thớ không nằm theo phương trục dọc của cây gỗ.

Khe nứt: Khe nứt làm gỗ mất tính nguyên vẹn và do đó giảm khả năng chịu

lực của gỗ đi ít nhiều phụ thuộc vào kích thước tương đối khe nứt và phương tác dụng của lực.

Khe nứt ít ảnh hưởng đến cường độ chịu nén nhưng ảnh hưởng nhiều đến cường độ khi kéo ngang thớ và khi trượt.

Ngoài ra khe nứt còn tạo điều cho hơi ẩm thâm nhập vào và làm mục bên trong lòng thanh gỗ.

2. Các cách bảo dưỡng gỗ: a. Phòng mục

Mục do một loại vi khuẩn thực vật nấm sinh trưởng trong gỗ và ăn gỗ.

Gỗ bị mục thì biến sắc, trở nên xốp, nhẹ, tính chất cơ học giảm nhiều và dần dần bị phá hoại.

Biện pháp phòng mục: • Sấy khô gỗ đến độ ẩm nhỏ hơn 18÷20% và giữ không cho ẩm trở lại. • Đối với kết cấu nhà cửa: cấu tạo để bảo đảm thông thoáng, hơi ẩm ngưng tụ dễ bay hơi. • Đối với kết cấu ngoài trời, kết cấu chôn ngầm và kết cấu đã bị mục: dùng hoá chất.

b. Phòng mối, mọt

Mốt, mọt là các loại côn trùng sống trong gỗ, lấy gỗ làm thức ăn làm cho gỗ bị phá hoại.

Biện pháp phòng mối: ngăn không cho mối thâm nhập vào gỗ như: đầu cột chôn trong đất phải được tẩm thuốc và hố đất chôn cột cũng được tẩm thuốc. Phát hiện tổ mối và diệt cả tổ.



Biện pháp phòng mọt: mọt con ăn một chất bọt trong gỗ nên ngâm nước cho chất bọt này tan đi. Dùng sơn sơn kín mặt gỗ, bịt kín các lỗ mạch lại thì mọt không đẻ trứng vào các ống mạch được.

c. Phòng hà Những công trình chôn ngầm trong nước mặn, lợ hay bị hà ăn. Có một số

phương pháp phòng hà sau: Phương pháp cổ truyền: hay dùng đối với thuyền, phà là thui cho gỗ cháy sén thành 1 lớp than mỏng bọc ngoài rồi cứ định kỳ mấy tháng thui lại.

Bọc bên ngoài gỗ bằng ống bê tông hay ống sành giữa có chèn cát, vữa hay đất sét.

Bao bọc gỗ bằng một lớp hỗn hợp xi măng và nhựa đường. d. Ngâm tẩm gỗ bằng hóa chất

Là một biện pháp hiệu quả để phòng mục, mốt, mọt và hà cho gỗ. Có hai loại thuốc phổ biến để xử lý gỗ: thuốc muối vô cơ và thuốc dầu:

• Thuốc muối vô cơ: NaF, Na2SiF6, SO4Cu. • Thuốc dầu: C6CL6OH, DDT,. Bột 666 và thông dụng nhất là Crêôzốt.

Có 1 số phương pháp để tẩm thuốc vào gỗ: • Phun hay quét lên mặt gỗ nhiều lần. • Ngâm • Tẩm: dùng áp lực cao để ép thuốc vào gỗ.


Chương 2 : Tính toán các cấu kiện cơ bản

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÁC

CẤU KIỆN CƠ BẢN ß1. NGYÊN LÝ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU GỖ

Có hai phương pháp tính toán kết cấu gỗ là : tính theo ứng suất cho phép và tính theo trạng thái giới hạn. 1. Tính toán theo ứng suất cho phép.

[ ]σσ ≤max

σmax: ứng suất lớn nhất do các tải trọng tiêu chuẩn được tổ hợp ở các trường hợp bất lợi nhất sinh ra trong tiết diện nguy hiểm của cấu kịên.

[σ]: ứng suất cho phép,

[ ]kghσ

=σ ;

σgh: là cường độ giới hạn của mẫu thí nghiệm, k: hệ số an toàn: xét đến ảnh hưởng của tải trọng lâu dài, khuyết tật, các nhân tố khác. 2. Tính toán theo trạng thái giới hạn.

TTGH là trạng thái lúc kết cấu bắt đầu không thể tiếp tục sử dụng được nửa. Có 2 loại TTGH đối với tính toán kết cấu gỗ:

- Kết cấu mất khả năng chống lại tác dụng của tải trọng bên ngoài tức là mất khả năng chịu lực về mặt cường độ, ổn định hoặc độ chịu mỏi (TTGH1). - Kết cấu bị biến dạng lớn quá mức độ cho phép ( độ võng, chuyển vị, dao động), làm trở ngại cho việc sử dụng bình thường, tuy rằng kết cấu chưa bị phá hoại (TTGH2).



ß2. CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN Khi tính toán bất cứ một loại kết cấu nào ( gỗ, thép, bê tông cốt thép, v.v) ở từng loại công trình ( nhà cửa, cầu đường , thuỷ lợi, v.v..). Cần phải có các số liệu:

- Tải trọng: tải trọng tiêu chuẩn, hệ số vượt tải,.v.v. - Vật liệu: trọng lượng riêng, cường độ tính toán ( cường độ tiêu chuẩn, hệ số đồng chất),ì hệ số điều kiện làìm việc.

Cường độ tính toán của gỗ: Theo Qui phạm thiết kế kết cấu gỗ, TCXD 44-70:

Trong điều kiện nhiệt độ bình thường (<350C) và độ ẩm bình thường ( W = 15% hoặc W = 18%), dưới tác dụng của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời thì cường độ tính toán của gỗ lấy theo bảng 2.1 có nhân với hệ số điều kiện làm việc của cấu kiện theo bảng 2.2 và E= 105daN/cm2.

Bảng 2.1: Bảng cường độ tính toán của gỗ (daN/cm2)

Khi độ ẩm w là TT

Trạng thái ứng suất

Ký hiệu

Nhóm15% 18%

IV 150 135 Nén dọc thớ Rn V 155 135 Ép mặt dọc thớ Rem VI 130 115

1

VII 115 100 IV 115 110 Kéo dọc thớ Rk V 125 120 VI 100 95

2

VII 85 80 IV 170 150 Uốn Ru V 185 165 VI 135 120

3

VII 120 100 IV 25 24

Nén ngang thớ Rn90 V 28/25 25/2

2

Ép mặt ngang thớ Rem90 VI 20/20 18/1

8 4

VII 15/15 13/1

3



IV 29 25 Trượt dọc thớ Rtr V 30 25 VI 24 21

5

VII 22 19 Chú ý:

1. Cường độ tính toán về ép mặt xiên thớ tính theo công thức sau:

α−+=α

3

90em

em

emem

sin)1RR

(1

RR

Rem: Cường độ tính toán về ép mặt dọc thớ của gỗ. Rem90; Cường độ tính toán ép mặt ngang thớ của gỗ 2. Cường độ tính toán trượt xiên thớ:

α+=α 3

trtr sin1

RR

3. Cường độ tính toán gỗ ở độ ẩm w khác 15% và 18% tính theo công thức:

)15w(1RR 15

w −α+=

α = 0.04 với nén dọc thớ, uốn. α = 0.03 với trượt dọc thớ. α = 0 với kéo dọc thớ.

Bảng 2.2: Bảng hệ số điều kiện làm việc m

TT

Trạng thái ứng suất Ký hiệu Hệ số m

1 Uốn ngang

a. Ván thanh có kích thước một cạnh tiết diện nhỏ hơn 15cm mu

1.00

b. Thanh có kích thước cạnh của tiết diện ngang >=15cm, khi tỉ số chiều cao và chiều rộng tiết diện h/b<=3.5 mu

1.15

c. Gỗ tròn không có rãnh cắt trong tiết diện tính toán mu

1.20

d. Cấu kiện tổ hợp liên kết mềm

- Dầm tổ hợp liên kết chốt đinh, nhịp lớn hơn hoặc bằng 4m, do hai thanh gỗ ghép lại mu

0.90



- Dầm tổ hợp liên kết chốt đinh, nhịp lớn hơn hoặc bằng 4m, do nhiều thanh gỗ ghép lại mu

0.80

- Dầm tổ hợp liên kết chêm, do 2 hay nhiều thanh ghép lại mu

0.80

2 Kéo

a. Cấu kiện không bị giảm yếu trong tiết diện tính toán mk

1.00

b. Cấu kiện có bị giảm yếu trong tiết diện tính toán mk

0.80

3 Nén và ép mặt mn

1.00

Trong cấu kiện mem

1.00

4 Trượt

Khi uốn mtr

1.00

ß3. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU KÉO ĐÚNG TÂM Cấu kiện chịu kéo đúng tâm được kiểm tra bền theo công thức:

kkth

RmFN

≤=σ

N, m, Rk: Fth: diện tích tiết diện thu hẹp, khi tính Fth các chỗ giảm yếu nằm trong phạm vi chiều dài 20cm xem như nằm trên cùng một tiết diện.

ß4. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Cấu kiện chịu nén đúng tâm được kiểm tra theo về bền, độ mảnh và ổn định:

1. Kiểm tra về bền:

nnth

RmFN

≤=σ

2. Kiểm tra về độ mảnh: [ ]λ≤λ

3. Kiểm tra về ổn định:

nntt

RmFN

≤ϕ

=σ

• N, m, Rn ,Fth:



• Ftt: diện tích tính toán của cấu kiện khi tính theo ổn định được xác định như sau:

Ftt = Fng : khi tiết diện không có giảm yếu hoặc tiết diện có giảm yếu nhưng lỗ khuyết không ăn ra đến mép cấu kiện và Fgy < 25% Fng. Ftt = 4/3Fth : khi có giảm yếu nhưng lỗ khuyết không ăn ra đến mép cấu kiện và Fgy ≥ 25% Fng. Ftt = Fth : khi tiết diện có giảm yếu ở mép nhưng lỗ khuyết đối xứng. Trường hợp có giảm yếu ở mép nhưng lỗ khuyết không đối xứng ta tính toán như cấu kiện chịu nén lệch tâm.

• ϕ: hệ số uốn dọc của cấu kiện, ϕ xác định theo λ với

min

o

rl

=λ

ng

minmin F

Jr =

rmin : bán kính quán tính nhỏ nhất rmin có thể được tính gần đúng như sau:

- Tiết diện là hình chữ nhật bxh, hình vuông bxb : 12brmin =

- Tiết diện hình tròn có đk d: rmin = d/4. • lo: chiều dài tính toán của cấu kiện

lo = μ l. Khi λ >75, hệ số ϕ được xác định như sau:

23100λ

=ϕ

• Khi λ ≤75, hệ số ϕ được xác định như sau: 2)

100(8.01 λ

−=ϕ

• [λ] : độ mảnh giới hạn được qui định như sau: - Đối với cấu kiện chủ yếu( cột, thanh cánh của dàn, v..v.) : [λ] = 120. - Đối với cấu kiện phụ : [λ] = 150. - Các thanh giằng : [λ] = 200.

Chú ý: Giải bài toán thiết kế: Giả thuyết trước λ: Nếu N nhỏ, lo lớn : giả thuyết λ > 75 và diện tích tiết diện yêu cầu được tính như sau:



20

nyc lk001.0

RNF ××+=

Nếu N lớn, lo nhỏ : giả thuyết λ ≤ 75 và diện tích tiết diện yêu cầu được tính như sau:

n

oyc R

kN16lF =

Với k là tỉ số giữa cạnh lớn và cạnh nhỏ tiết diện.

ß5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN 1.Cấu kiện chịu uốn phẳng

a. Kiểm tra về cường độ

Kiểm tra theo ứng suất pháp: uuth

RmWM

≤=σ

• M, mu, Ru : • Wth : mômen chống uốn của tiết diện thu hẹp tại tiết diện kiểm tra, các chỗ giảm yếu ở trên một đoạn dài 20cm được coi như cùng tiết diện.

Kiểm tra theo ứng suất tiếp: trtrng

ng RmbJ

QS≤=τ

b. Kiểm tra về độ võng

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡≤

lf

lf

Bảng 2.4: Bảng độ võng tương đối cho phép của cấu kiện:

Cấu kiện [f/l] 1. Trong kết cấu nhà cửa:

- Sàn các tầng - Sàn mái - Các cấu kiện của mái:

a. Xà gồ, kèo b. Cầu phong, ván mái

2. Trong kết cấu cầu: - Cầu trên đường sắt. - Cầu trên đường thành phố và đường ô tô cấp I, II, III và IV. - Cầu trên đường ôtô cấp V

1/250 1/200 1/200 1/150 1/400 1/180 1/180



2. Cấu kiện chịu uốn xiên Tải trọng q được phân thành hai thành phần:

- Thành phần vuông góc với trục ox : qx. - Thành phần vuông góc với trục oy : qy. qx = q cos α. => Mx, fx. qy = q sin α. => My, fy.

a. Kiểm tra về cường độ:

uuy

y

x

x RmWM

WM

≤+=σ

b. Kiểm tra độ võng: 2y

2x fff +=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡≤

lf

lf

Chú ý: Bài toán thiết kế :

)bhtg1(

RmMW

uu

xx α+≥



ß6. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN UỐN 1. Cấu kiện được kiểm tra trong mặt phẳng uốn theo công thức:

nnuuth

nn

th

RmRmW

mMRFN

≤+=ξ

σ

N, Fth, Rn, Ru, mu: M, Wth: momen, mômen chống uốn trong mặt phẳng uốn. ξ: Hệ số kể đến sự tăng momen uốn do có tác dụng của lực nén khi thanh

biến dạng, ξ<1, ξ được xác định như sau:

ngn

2

FR3100N1 λ

−=ξ

2. Cấu kiện được kiểm tra trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng uốn theo công thức:

nntt

RmFN

≤ϕ

=σ .

ß7. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU KÉO, UỐN

Kiểm tra bền theo công thức sau:

kkuuth

kk

th

RmRmW

RMmFN

≤+=σ


Chương 3 : Liên kết trong kết cấu gỗ

CHƯƠNG 3 : LIÊN KẾT TRONG

KẾT CẤU GỖ ß1. ĐẠI CƯƠNG VỀ LIÊN KẾT

Do điều kiện thiên nhiên và cưa xẻ mà vật liệu gỗ có kích thước hạn chế cả chiều dài lẫn tiết diện. Để tăng khả năng chịu lực của cấu kiện, mở rộng nhịp, liên kết các cấu kịên thành kết cấu ta dùng đến liên kết. Mục đích của liên kết là :

- Tăng chiều dài cấu kiện: nối dài - Mở rộng tiết diện: ghép to. - Ghép nhiều cấu kiện giao nhau tại nút: ghép nút.

Trong kết cấu gỗ ta sử dụng 4 loại liên kết : - Liên kết mộng: hay dùng cho các thanh chịu nén, làm việc theo điều

kiện ép mặt. - Liên kết chêm: tăng tiết dịên, chống trượt. - Liên kết chốt: tăng chiều dài thanh, có các loại chốt: thép, bulông, tre,

gỗ. - Liên kết dán keo.

Yêu cầu của liên kết : - Chặt: các mắt chịu lực khít, không có khe hở để truyền lực tốt và hạn

chế biến dạng ban đầu. - Dẻo: để có sự phân bố lại ứng suất trong liên kết và tránh sự phá hoại đột ngột, nguy hiểm.

- Phân tán: nhằm giảm tác hại do khuyết tật của gỗ. - Yêu cầu khác:

Liên kết tại 1 chỗ phải cùng loại về kích thước và độ cứng. Tiết diện giảm yếu của kết cấu là bé nhất. Việc chế tạo phù hợp với điều kiện thi công, đảm bảo chính xác, chặt khít.

ß2. LIÊN KẾT MỘNG

1. Đặc điểm và phạm vi sử dụng - Truyền lực trực tiếp không qua phần đệm. - Dễ kiểm tra, sử dụng, chế tạo không cần máy móc, phù hợp với hiện

trường nhưng cần chính xác, thợ khéo, làm thủ công. - Giảm yếu trong liên kết mộng nhiều. - Liên kết mộng chỉ nên bố trí ở những thanh chịu nén.



2. Mộng 1 răng

a. Cấu tạo

a

c

b

dhr

ltr

Nk

Nn

b

h

α

Hçnh 3.1: Liãn kãút mäüng 1 ràng - Trục thanh nén phải đi qua trọng tâm và thẳng góc với diện tích ép mặt

ab ( để lực truyền đều). - Điểm hội tụ của các lực Nn, Nk, A phải đồng qui tại 1 điểm, lực Nk phải đi qua trọng tâm của tiết dịên giảm yếu bc của thanh kéo.

- Chiều sâu rãnh hr : hrmin≤ hr ≤ hrmax : hrmin= 2cm: đối với gỗ hộp. hrmin= 3cm: đối với gỗ tròn. hrmax= 1/3h: đối với nút đầu dàn. hrmax= 1/3h: đối với nút trung gian.

- Chiều dài mặt trượt ltr : 1.5h≤ ltr≤ 10hr; thường ltr = (1.5÷2)h. - Bulông an toàn đặt vuông góc với trục của thanh nén; d≥12mm. - Phải đặt gối đỡ và gối đệm dưới mộng. - Gối đỡ có bề rộng bằng bề rộng của thanh cánh dưới và có bề dày ≥ hr .

Gối đỡ phải cắt khớp để đặt gối đệm không bị xê dịch qua lại. - Gối đỡ được liên kết vào thanh cánh dưới bằng đinh. b. Tính toán

Liên kết mộng 1 răng được tính toán về ép mặt trên mặt ab do lực Nn và trượt theo mặt cd do Nk. ∗ Kiểm tra về ép mặt:

ασ emem

nem R

FN

≤=

Remα: Cường độ tính toán về ép mặt chéo thớ góc α.



Fem: dịên tích chịu ép mặt, αcos

bhF rem =

∗ Kiểm tra về trượt: tbtr

tr

ktr R

FN

≤=τ

Ftr: diện tích mặt trượt, Ftr = bltr. Rtr

tb: Cường độ tính toán trượt dọc thớ trung bình:

el

1

RR

tr

trtbtr

β+=

e: độ lệch tâm giữa lực giữ trượt và lực gây trượt e = 0.5h: khi rãnh mộng chỉ đặt ỏ 1 phía. e = 0.25h: khi rãnh mộng đặt ỏ 2 phía và chịu lực đối xứng. β: hệ số phụ thuộc vào sơ đồ đặt lực trượt β = 0.25: lực trượt đặt ở 1 phía mặt trượt.

Hçnh 3.2: Xaïc âënh e

hrNk

Nn

eh he

Nk

hr Nn

Nn

Nk

e

e = h-hr/2-(h-hr)/2 = h/2 e = h/2 - hr/2 - (h-2hr)/4 = h/4

∗ Kiểm tra thanh chịu kéo: Tại tiết dịên giảm yếu:

kkth

k RmFN

≤=σ

Đối với tiết diện nguyên: kiểm tra theo cấu kiện chịu kéo, uốn: Kéo: Nk; Uốn : M= Nkhr/2.

kkuu

kk

ngng

k RmRmRm

WM

FN

≤+=σ

∗ Bài toán thiết kế: Chọn hr và ltr:

α

α

em

nr bR

cosNh ≥ và

eNbR

Nlk

tr

ktr

β−≥



3. Mộng 2 răng Nếu khi tính toán về ép mặt mà hr quá lớn, dùng mộng 2 răng

a. Cấu tạo - Đỉnh của răng thứ nhất nằm ở biên trên của thanh kéo. - Đỉnh của răng thứ hai nằm vào giao điểm của trục thanh nén với biên

trên thanh dưới. - Cả hai diện tích ép mặt đều vuông góc với trục thanh. - hr

’’ ≥ hr’ + 2cm; hrmin ≤ hr

’’ ,hr’ ≤ hrmax .

ltr'

hr'

hNk

b

Nn

hr''

ltr''

α

Hçnh 3.2: Liãn kãút mäüng 2 ràng

b. Tính toán ∗ Kiểm tra về ép mặt:

ασ emem

nem R

FN

≤=

αα cosbh

cosbhFFF

''r

'r''

em'emem +=+=

∗ Kiểm tra về trượt: Kiểm tra trượt răng thứ nhất:

1tb'tr'

tr

'k'

tr mRFN

≤=τ

Nk’ : là lực trượt do răng thứ nhất chịu:

αα coshh

hNcosNN ''r

'r

'r

n'n

'k +

==

Ftr’ = bltr

’.;

el

1

RR '

tr

trtb'tr

β+=



m1: hệ số kể đến khả năng răng thứ nhất chịu quá tải khi 2 răng làm viêc không đều. m1 = 0.8

Kiểm tra trượt răng thứ hai: ( vì răng 2 làm việc khi răng 1 bị phá hoại nên răng 2 được kiểm tra với toàn bộ Nk:

2tb''

tr''tr

'k''

tr mRFN

≤=τ

''tr

''tr blF =

el

1

RR ''

tr

trtb''tr

β+=

m2: hệ số kể đến việc ứng suất trượt phân bố đều hơn trên mặt thứ 2. m2 = 1.15.

4. Mộng rãnh của các thanh gỗ tròn

Về mặt cấu tạo có 1 số điểm khác với mộng của các thanh gỗ hộp như sau: Tại mọi mặt tiếp xúc đều cắt vát thanh gỗ để tạo thành mặt phẳng.

rr h)hd(2b −=

αcosbh71.0F r

em =

trtr blF = .

α

Hçnh 3.1: Mäüng raînh cuía caïc thanh gäù troìn

c

ltr

hrd

ba

Nk

Nn

b

d

hr

ß3.LIÊN KẾT CHÊM 1. Đặc điểm và phạm vi sử dụng

- Chêm được dùng để tăng tiết diện cấu kiện nhờ khả năng chống trượt giữa các phân tố của nó.

- Chêm có thể là kim loại hoặc gỗ, có hình dạng tròn hoặc hộp, đặt ngang hoặc nghiêng.



- Có sự ép mặt giữa gỗ cơ bản và gỗ chêm. Làm việc theo điều kiện trượt giữa gỗ cơ bản và gỗ chêm. Do chêm quay làm các phân tố cơ bản có xu hướng bị tách ra, để chống lại điều này dùng bulông siết.

- Yêu cầu về cấu tạo Đối với chiều rộng chêm hr :

2cm ≤ hr≤ h/5: gỗ hộp 3cm ≤ hr≤ d/4: gỗ tròn.

Đối với chiều dài chêm lch : lch ≥ 5hr lch ≥ 2.5(so +2hr ): chêm cách trong cột tổ hợp lch ≥ 5(so +hr ): chêm cách trong dàn tổ hợp. Khoảng cách 2 chêm S : S≥ lch. Khoảng hở của gỗ cơ bản trong chêm cách so : so ≤ 0.5h.

lch

2hr

Shr

h S

lch

Sohr

h

Hçnh 3.5: Liãn kãút chãm 2. Tính toán Khả năng chịu lực của 1 chêm T xác định theo trị số nhỏ nhất từ các điều kiện sau:

- Ép mặt của chêm và răng gỗ: Tem = Remα b hr.

- Trượt của thân chêm: 1ch

tbtr

chtr mblRT =

Rtrtb: Cường độ tính toán chịu trượt dọc thớ trung bình của gỗ làm thân

chêm;



el

1

RR

tr

tbtbtr

β+=

β = 0.125. e = hr hoặc e = so + hr : chêm cách. m1: hệ số điều kiện làm việc: m1= 1: liên kết 1 chêm,m1= 0.9: liên kết

nhiều chêm, dùng chêm ngang, m1= 1: liên kết nhiều chêm, dùng chêm dọc. - Trượt của răng gỗ:

2trtbtr

cbtr mblRT =

el

1

RR

tr

trtb''tr

β+=

β = 0. 25. e = 0.5h ltr = s : chêm thẳng ; ltr = s + 0.5lch : chêm nghiêng. m2: hệ số điều kiện làm việc: m2= 1: liên kết 1 chêm. m2= 0.85: liên kết nhiều chêm, dùng chêm ngang. m2= 0.70: liên kết nhiều chêm, dùng chêm dọc.

Vậy: ( )cbtr

chtrem T,T,TminT =

Các cấu kịên liên kết bằng chêm được xiết chặt bằng bulông có d≥ 12mm. Vị trí của bulông đặt khác nhau tuỳ loại chêm. Bulông chịu lực Q1:

Chêm sát: ch

r1 l

hTQ

×= ; Chêm cách:

ch

or1 l

)sh(TQ

+=

Đường kính bulông được xác định từ điều kiện: [ ]kbl

1blth N

QF ≥

lchQ1

Q1

T

T

lch

T

Q1

Q1

T

Hçnh 3.6: Xaïc âënh læûc Q



ß4. LIÊN KẾT CHỐT 1. Đặc điểm và phạm vi dùng

Chốt là những loại thanh tròn hoặc tấm nhỏ dùng để nối dài các thanh gỗ hoặc để ghép các cấu kiện thành cấu kiện tổ hợp, dùng trong liên kết nút dàn.

Đặc điểm của chốt: - Chịu lực tốt, dẻo dai, phân tán. - Chế tạo đơn giản. - Liên kết nổi, dễ kiểm tra. - Chịu chấn động kém. - Dễ có biến dạng ban đầu lớn do chế tạo không chính xác.

d d d

1.5d

d

lb

bb δb

a. C¸c lo¹i chèt trô

Bul«ng b. Chèt b¶nChèt trßn §inh §inh vÝt

( b»ng thÐp trßn hoÆc gç)

Hçnh3.7: Liãn kãút chäút

TT/2T/2

a c a

Sự làm việc của liên kết chốt:

- Eïp mặt do chốt tác dụng vào gỗ cơ bản - Bản thân chốt chịu uốn, cắt.

2. Tính toán liên kết chốt trụ

a. Tính toán Khả năng chịu lực của 1 mặt cắt chốt được xác định theo trị số nhỏ nhất của các khả năng chịu lực sau:

- Tính theo điều kiện ép mặt của thanh biên: dakT aaem ××=

- Tính theo điều kiện ép mặt của thanh giữa: dckT ccem ××=

- Tính theo điều kiện chịu uốn của thân chốt: 23

21

21u dkakdkT ≤+=

ka, kc, k1, k2, k3 : hệ số tra bảng phụ thuộc vào hình thức liên kết, loại liên kết. Vậy khả năng chịu lực của liên kết: T = min (Tem

a, Temc Tu).



Bảng III-2: Khả năng chịu lực tính toán của chốt trụ: Sơ đồ chịu lực

của liên kết Điều kịên tính toán Khả năng chịu lực N của

một mặt cắt chốt

Đinh Chốt thép Chốt gỗ Liên kết đối

xứng Eïp mặt của phân tố

biên Ta

e

m

80ad 80ad 50ad

Eïp mặt của phân tố giữa

Tce

m

50cd 50cd 30cd

Eïp mặt của phân tố biên

Tae

m

80ad 80ad 50ad Liên kết không đối xứng

Eïp mặt của phân tố giữa

Tce

m

35cd 35cd 20cd

Liên kết đối xứng và không

đối xứng

Uốn thân chốt Tu 250d2+a2 < 400d2

180d2+2a2 < 250d2

45d2+2a2 < 65d2

Gọi N là lực tác dung lên liên kết, ta tính được số lượng chốt n:Tn

Nnc

=

nc : Số mặt cắt trên chốt. Chú ý: Khi lực tác dụng hợp với một góc α với phương thớ gỗ của 1 phân tố nào đó của liên kết, các trị số tính được theo công thức trên phải nhân với hệ số điều chỉnh Kα khi tính ép mặt và αk khi tính theo uốn:

Bảng III-3: Hệ số Kα

Đối với chốt thép có đường kính (mm)Góc a (độü) 12 16 20 24

Đối với chốt gỗ

30 0,95 0,90 0,90 0,90 1,00 60 0,75 0,70 0,65 0,60 0,80 90 0,70 0,60 0,55 0,50 0,70



b. Bố trí

s3

s2

s3

s1 s1 s1 s1 a s1s1

s2

s3

s3

s1 s1

s2

c a

b

a. Bè trÝ bul«ng kiÓu « vu«ng b. Bè trÝ bul«ng kiÓu « cê

c. Bè trÝ ®inh theo hμng th¼ng

s1>=15d

s2

s3

s3

s1 s1

s2

s2

d. Bè trÝ ®inh kiÓu « cê

s1>=15d

s3

s2

s1 s1

s3

s2

s2

e. Bè trÝ ®inh kiÓu xiªn

s1>=15d s1 s1

H×nh:3-8 Bè trÝ liªn kÕt chèt trô Bảng III-4: Khoảng cách tiêu chuẩn giữa các chốt

Loại chốt Khoảng cách S1 Khoảng cách S2 Khoảng cách S3

b <= 10d b > 10d b <= 10d b > 10d b <= 10d b > 10dBulông 6d 7d 3d 3,5d 2,5d 3d Chốt trụ

bằng gỗ dẻo tốt

4d 5d 2,5d 3d 2,5d 2,5d

c >=10d c = 10d Bố trí thẳng hàng Bố trí theo ô cờ

Đinh 15d 25d 4d 3d

4d

3. Chốt bản

a. Cấu tạo Chốt bản thường làm bằng các loại gỗ tốt, dẻo đã được xử lý kỹ. Chốt bản

có tác dung làm tăng tiết diện chiều cao. Có khả năng chống trượt giữa các phân tố.

Yêu cầu cấu tạo của chốt bản: bb 5.4l δ=

cm1.02l

h br +=

bb 9l2s δ=≥ S: khoảng cách giữa trục hai chốt bản. Phần II : Kết Cấu Gỗ 27


b. Tính toán Khả năng chịu lực của một chốt bản T được xác định như sau:

- Theo điều kiện ép mặt của chốt bản: bb

bem bl14T ××= ( daN) với lb, bb tính bằng đơn vị cm.

- Theo điều kiện chịu uốn của chốt bản:

bbbu b63T ××= δ ( daN) với δb, bb tính bằng đơn vị cm.

[ ]bu

bem T,TminT =

Số lượng chốt bản: TQn =

Q: lực cắt xuất hiện trong cấu kiện.

ß5. LIÊN KẾT CHỊU KÉO BẰNG KIM LOẠI Loại liên kết này làm bằng kim loại dùng để liên kết các thanh kéo hoặc trực tiếp chịu lực kéo thay cho cấu kiện gỗ chịu kéo. Thường làm bằng thép CT3.

1.5d

d

d

a2mm

l1

a

l1

2mm

d2d

6-:-7d

Hçnh3.9: Liãn kãút chëu keïo bàòng kim loaûi 1. Đinh và vít chịu nhổ Khả năng chống nhổ của đinh và vít tính theo công thức:

1nh ldRT ××Π×= Rnh: Cường độ chịu nhổ của đinh khi ma sát.

:)cmkg(0.3R 2nh = gỗ khô

:)cmkg(0.1R 2nh = gỗ ướt

Yêu cầu về cấu tạo:



d4ad10l

a2l

1

1

≥≥≥

Chú ý: - Đinh làm việc do ma sát nên khi khoan lỗ rồi mới đóng đinh hoặc đinh

chịu tải trọng động thì đinh không làm việc. - Đối với đinh vít: phải khoan lỗ trước, dlỗ = d - (1÷2)mm, Rnh = 10

kg/cm2. 2. Bulông siết, thanh căng Dùng chống tách trong liên kết chêm, làm neo, các thanh chịu kéo trong dàn, làm thanh căng. Công thức kiểm tra:

RmFN

kth

≤=σ

mk= 0.8. Đặt thêm các tấm lót có hình vuông cạnh a để đảm bảo ép mặt cho gỗ:

ασ emem RFN≤= ⇒

αemRNa ≥

3. Đinh đĩa Có tác dung chịu kéo hoặc để giằng các cấu kiện trong các công trình phụ, tạm thời như dàn giáo, trụ cầu gỗ ... Đinh đĩa thường làm bằng thép tròn có đừơng kính d = 12÷18mm.

$6. LIÊN KẾT DÁN Là liên kết phù hợp với công nghệ hoá trong xây dựng, làm cho dạng kết cấu và kiến trúc thêm phong phú, tiết diện không bị giảm yếu, phẳng đẹp, khi tính toán xem như cấu kiện nguyên.


Chương 1 : Mở Đầu

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU I. Sơ lược lịch sử phát triển của kết cấu gạch đá

• Kết cấu gạch đá được dùng rất sớm gắn liền với sự hình thành và phát triển của xã hội loài người, từ thời kỳ nguyên thủy con người đã biết xếp các khối đá thành hang hốc để ở.

• Cách đây 8000 năm trước con người đã dùng gạch không nung, 5000 ÷ 6000 năm trước con người đã biết dùng đá có gia công, 3000 năm trước đã dùng gạch nung.

• Những công trình nổi tiếng trên thế giới được xây bằng kết cấu gạch đá : Kim tự tháp Ai Cập: xây cách đây trên 5000 năm, cao 146,6m, cạnh đáy dài 233m, khoảng hơn 2 triệu viên đá mỗi viên năng từ 2,5 đến 50 tấn

Đền thờ nữ thần Đian ở Hy Lạp : xây vào thế kỷ thứ 6 trước công nguyên, trong đền có 125 cột đá cao 19m

Cây Hải Đăng ở thành phố Alécxăngđơri (Ai Cập) : 127m bằng đá (bị hỏng vào năm 1935 do động đất)

Vườn treo Babilon : xây dựng vào thế kỷ 15 trước công nguyên Điện Pantheon ở Rôm : cao 42.7m Nhà thờ Đức Bà, điện Kremlanh (Nga), Vạn lý trường thành (Trung Quốc)

Ở Việt Nam cũng có một số công trình bằng gạch đá như : Thành Tây Đô (1397) tại Vĩnh Lộc - Thanh Hóa, Tháp Bình Sơn (Vĩnh Phúc), Thành Hà Nội, Cột Cờ, Chùa Thiên Mụ ...

• Ngày nay kết cấu gạch đá đã được dùng rộng rãi. Xây dựng cầu vòm đá nhịp đến 90m, vòm, vỏ mỏng cong 2 chiều, mái vòm gạch nhịp 15m, nhà, ống khói...

II. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của kết cấu gạch đá 1. Ưu điểm

• Có độ cứng lớn, khá vững chắc và bền lâu, ít cần được bảo vệ và tu bổ • Chống cháy tốt • Dùng vật liệu địa phương rẻ tiền

Phần I : Kết Cấu Gạch Đá Và Gạch Đá Cốt Thép 1

Chương 1 : Mở Đầu

• Cách âm, cách nhiệt tốt • Tiết kiệm thép, xi măng so với bê tông cốt thép, không cần ván

khuôn, thiết bị thi công đơn giản 2. Nhược điểm

• Trọng lượng bản thân lớn, khẩu độ nhỏ, vận chuyển nhiều • Khả năng chịu lực không cao • Khó cơ giới hóa thi công • Lực dính kém nên chịu kéo, chịu tải trọng động kết cấu dễ nứt • Dùng nhiều đất => ảnh hưởng đến đất nông nghiệp

→ Khắc phục : chế tạo ra các vật liệu xốp nhẹ, dùng gạch bằng bê tông nhẹ, gạch rỗng, khối xây rỗng, nhiều lớp. Để thuận tiện cho việc cơ giới hóa thi công người ta dùng cách lắp ghép các tấm lớn. Dùng các kết cấu hợp lý : tường rỗng, mái vòm, vỏ, gạch đá có cốt thép...



CHƯƠNG 2 KHỐI XÂY GẠCH ĐÁ

ß1. VẬT LIỆU DÙNG TRONG KHỐI XÂY GẠCH ĐÁ I. Gạch

1. Phân loại • Theo vật liệu :

Gạch đất sét Gạch bê tông Gạch sillicat

• Theo phương pháp chế tạo : Gạch nung Gạch không nung

• Theo trọng lượng : Gạch nặng : 3m/kG1800≥γ Gạch nhẹ : 3m/kG1800<γ Gạch rất nhẹ : 3m/kG1000<γ

• Theo số hiệu : Gạch có cường độ thấp : 4,7,10,15,25,35,50 Gạch có cường độ trung bình : 75,100,125,150,200 Gạch có cường độ cao : 250 ÷ 1000

• Kích thước và trọng lượng viên gạch được quy định phù hợp với sức khỏe trung bình của công nhân và kích thước tiêu chuẩn của kết cấu.

Gạch đất sét nung có kích thước tiêu chẩn : 220x105x60 Gạch thẻ : 5x10x20, 4x8x19 Gạch ống : 10x10x20, 8x8x19 Gạch ống 6 lỗ : 10x13.5x22, 8.5x13x20 Gạch bê tông : 20x20x40, 15x20x40, 10x20x40, 15x20x30 Gạch sillicat : 6.5x12x25

2. Các đặc trưng của Gạch

Cường độ chịu nén : xác định bằng thí nghiệm nén

FN

Rg =

Cường độ chịu uốn :

WM

Ru =

Cường độ tiêu chuẩn : được lấy trung bình của 5 mẫu thử

5

RR

5

1igi

cg

∑== Cường độ tiêu chuẩn khi nén :

5

RR

5

1iui

cu

∑== Cường độ tiêu chuẩn khi uốn :



Cường độ chịu kéo của gạch thì chỉ bằng (5 ÷ 10)% cường độ chịu nén

Mác gạch được xác định trên cơ sở cường độ trung bình và cường độ bé nhất của các mẫu thử khi nén và uốn

Gạch mác thấp : 7, 10, 25, 35, 50 Gạch mác trung bình : 75, 100, 125, 150, 200 Gạch mác cao : 300, 400, 500, 600, 800, 1000 Công trình dân dụng : 50, 75, 100, 125, 150 →

Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của gạch đất sét gần như theo quy luật đường thẳng

5 Với gạch đất sét ép dẻo và gạch sillicat : Eg = (1÷2).10 kG/cm2 Với gạch đất sét ép khô và gạch sillicat : Eg = (0.2÷0.4).105 kG/cm2

Hệ số biến dạng ngang của gạch tăng theo cùng với sự tăng ứng suất gạch đất sét nung có hệ số biến dạng ngang 0.03÷ 0.1 →

II. Đá

• Đá được khai thác trong tự nhiên, có thể gia công đến một mức độ nào đó để có hình dáng và kích thước nhất định

• Đá nặng có như : đá hoa cương, đá vôi sa thạch, đá bazan, đá đôlômit ...

3/1800 mkG≥γ

• Đá nhẹ có như : đá bọt, đá vôi vỏ sò ... 3/1800 mkG<γ• Mác đá cũng căn cứ vào giới hạn cường độ chịu nén, đá có các loại mác

từ 4, 10, 25 đến 3000 III. Vữa

1. Tác dụng • Liên kết các viên gạch thành khối xây vững chắc • Truyền và phân phối ứng suất trong khối xây từ viên đá này đến viên đá

khác • Lấp kín khe hở trong khối xây • Cách âm, cách nhiệt 2. Yêu cầu của vữa • Phải có cường độ nhất định ứng với từng loại khối xây • Phải có tính bền vững, tính linh động, độ dẻo • Phải có khả năng giữ nước đảm bảo dễ xây 3. Phân loại • Theo thành phần :

Vữa xi măng : gồm, cát, ximăng và nước Vì không có chất kết dính dẻo nên vữa xi măng khô cứng nhanh, có cường độ khác cao nhưng dòn khó thi công

→

Vữa bata (vữa tam hợp) : gồm cát, ximăng, vôi, đất sét và nước Loại vữa này có tính dẻo cần thiết, thời gian khô cứng vừa phải

→



Vữa không có ximăng : Vữa vôi gồm vôi, cát, nước Vữa đất sét gồm cát, đất sét, nước Vữa thạch cao

• Theo trọng lượng : Vữa nặng : có 3/1500 mkG≥γ Vữa nhẹ : có 3/1500 mkG<γ

• Ngoài ra còn có thể phân loại theo : Vữa thông thường : vữa vôi, vữa xi măng, vữa tam hợp Vữa hoàn thiện : dùng để trang trí mặt ngoài cho công trình như : vữa hạt lựu, vữa trát gai, vữa mattít

Vữa chịu axít : dùng để trát, lát, ốp bảo vệ các bộ phận của công trình làm việc trong môi trường chịu tác dụng của axít (chất kết dính thường dùng là thuỷ tinh lỏng)

Vữa chịu nhiệt : dùng để xây, trát các bộ phận công trình chịu nhiệt, xây lò nung, xây bếp, ống khói ... (chất kết dính là ximăng pooclăng, hoặc ximăng pooclăng hoá dẻo, cốt liệu là bột samốt)

Vữa chống thấm : là loại vữa dùng để trát, láng bao bọc các bộ phận công trình chịu nước (thường dùng ximăng mác cao hoặc vữa có phụ gia chống thấm)

• Thành phần, cấp phối và phạm vi sử dụng của vữa được quy định trong quy phạm

4. Các đặc trưng • Cường độ chịu nén của vữa được xác định bởi các mẫu thử khối vuông

cạnh 7,07cm trong điều kiện tiêu chuẩn (t=(15÷25)0C, thời gian 28 ngày) • Các số hiệu vữa : 0,4, 10, 25, 50, 75, 100, 200 (vữa số hiệu 0 là vữa mới

xây xong, số hiệu 2 dùng để xác định biến dạng của khối xây bằng vữa vôi khi tuổi dưới 3 tháng, số hiệu 4 dùng để đổ lớp đệm

• Vữa xây có mác ≥25 • Cường độ của vữa xi măng và vữa tam hợp được xác định

28.14

5,1 Rt

tRt += với t 50 ngày ≤

R28 : cường độ của vữa ở ngày thứ 28 • Biến dạng của vữa rất khác nhau phụ thuộc vào mác vữa, thành phần và

cấp phối, tính chất của tải trọng. Vữa nhẹ có biến dạng lớn hơn vữa nặng • Biến dạng của vữa tăng lên khi tải trọng tác dụng dài hạn → tính từ biến • Co ngót và từ biến tăng theo thời gian và phụ thuộc vào nhiều yếu tố 5. Chọn cấp phối vữa • Chọn cấp phối tức là xác định các thành phần của vữa • Gọi Qx là lượng ximăng tính bằng kG cho 1m3 cát hạt trung bình và lớn

khi độ ẩm từ 1 ÷ 3%



1000.7,0 x

vx R

RQ = (2.1)

Rv : mác vữa Rx : mác xi măng

• Khi dùng cát khô lượng ximăng tăng 5%, khi dùng cát nhỏ lượng ximăng cũng cần được tăng lên

• Lượng vôi tôi trong vữa cho 1m3 cát (tính bằng lít) được xác định theo công thức :

(2.2) ).002,01(170 xQD −=

6,13,1 ÷=XN• Lượng nước dùng để trộn vữa

∗ Chọn cấp phối vữa theo phương pháp tra bảng

o Định mức cấp phối vật liệu cho 1m3 VXM cát vàng, cát có ML > 2, xi măng PC30/PC40

Mác vữa Mã hiệu

Thành phần hao phí

Đơn vị 25 50 75 100 125 150

02.22703.296

02.27904.385

04.36105.462

02.16302.213

04.425−

- Xi măng kg 9.8801.116

221.121.

BB

19.119.1

16.115.1

13.112.1

11.109.1

08.105.1

06.1−- Cát vàng m3

2 3 4 5 6 7

3o Âënh mæïc cáúp phäúi váût liãûu cho 1m VXM caït mën, caït coï ML = 1.5 ÷ 2, xi màng PC30/PC40

Maïc væîa Thaình pháön

hao phê

Âån vë

Maî hiãûu 25 50 75 100 125

- Xi màng 02.247

03.32002.17602.230

02.17602.230

03.32004.410

04,389− kg

222.122.

BB

18,116,2

14,112,1

12,109,1

09,105,1

06,1− - Cát mịn m3

2 3 4 5 6

3o Âënh mæïc cáúp phäúi váût liãûu cho 1m VXM caït mën, caït coï ML = 0,7 ÷ 1,4, xi màng PC30/PC40

Maïc væîa Thaình pháön

hao phê

Âån vë

Maî hiãûu 25 50 75 100

223.123.

BB - Xi măng kg 02,108

01,14202,20003,261

03,27804,360

04,359−



14,113,1

11,109,1

1,105,1

04,1− - Cát mịn m3

2 3 4 5 IV. Khối xây gạch đá

1. Cấu tạo • Không được xây trùng mạch, các mạch vữa đứng phải nằm ở vị trí (1/4

÷1/2) viên gạch Để cho tải trọng từ bên trên truyền xuống cho toàn bộ khối xây

→

• Chiều dày mạch vữa ngang không được quá lớn và quá mỏng Đối với khối xây gạch : mm)158( ÷=δ

Đối với khối xây đá có quy cách : mm20≤δ• Các viên gạch xây phải được giằng vào nhau. Các hàng giằng nhau từ 3-5

hàng gạch theo chiều cao tầng (3 dọc 1 ngang hoặc 5 dọc 1 ngang) • Lực tác dụng lên khối xây cần phải vuông góc với lớp vữa nằm ngang.

Các viên gạch trong khối xây cần phải đặt thành hàng trong 1 mặt phẳng • Các mạch vữa đứng phải song song với mặt ngoài của khối xây và các

mạch vữa ngang phải vuông góc với mặt ngoài của khối xây • Bề rộng của tường xây gạch là bội số của nửa viên gạch

Tường 1/2 gạch : dày 105mm Tường một gạch : dày 220mm Tường một gạch rưỡi : dày 335mm Tường 2 gạch : dày 450mm

2. Sự làm việc của viên gạch trong khối xây • Dưới tác dụng của tải trọng N đặt đúng tâm thì ứng suất trong viên gạch

khá phức tạp : nén lệch tâm, nén cục bộ, uốn, cắt kéo • Nguyên nhân :

Do tính chất không dồng nhất của lớp vữa xây, thành phần cảu vữa khác nhau, điều kiện khô cứng của vữa trong khối xây không giống nhau

Do biến dạng của vữa và gạch không giống nhau, khi khô cứng vữa co lại nhiều hơn gạch Kết quả làm cho mạch vữa tách ra thành nhiều đoạn

→

Do thi công, người công nhân không thể trải thật bằng mạch vữa nên khi đặt viên gạch nó không tạo nên sự nén đều

Do bề mặt của viên gạch không đều Do biến dạng của gạch và vữa không giống nhau. Khi chịu lực gạch cản trở biến dạng ngang của vữa Gây ứng suất nén trong vữa và gây ra ứng suất kéo trong gạch. Ứng suất kéo này cộng với ứng suất kéo khi viên gạch chịu uốn có thể vượt quá giới hạn cường độ chịu kéo của gạch gạch nứt

→

→ Trong khối xây đá hộc hình dáng các viên đá không có quy cách, ứng suất tập trung lớn ở những viên đá nhô ra



3. Các giai đoạn làm việc của khối xây chịu nén N<Nn N=Nn Nn<N<Np N=Np

Caïc giai âoaûn laìm viãûc cuía khäúi xáy chëu neïn • Giai đoạn 1 : khi lực nén còn nhỏ, ứng suất trong khối xây còn khá bé

nên khối xây chữa xuất hiện vết nứt. Tăng N lên trong khối xây xuất hiện các vết nứt nhỏ tại một số viên gạch Gọi lực nén làm xuất hiện vết nứt là N

→

n • Giai đoạn 2 : tiếp tục tăng N → vết nứt mở rộng và xuất hiện thêm các

vết nứt mới. Các vết nứt cũ, vết nứt mới và các mạch vữa đứng được nối với nhau làm cho khối xây bị phân thành các nhánh đứng, các nhánh này có độ mảnh khá lớn và rất dễ bị uốn dọc

• Giai đoạn 3 : tăng lực nén lên đến giá trị Np thì khối xây bị phá hoại Thực chất khi khối xây ở giai đoạn 2 nếu ta không tăng mà vẫn giữ nguyên tải trọng thì các khe nứt vẫn tiếp tục mở rộng và phát triển khối xây sẽ bị phá hoại. Đây là trường hợp phá hoại do lực tác dụng lâu dài. Lực phá hoại N

→

p trong trường hợp này bé hơn trong trường hợp tác dụng ngắn hạn

Lực nén lệch tâm làm xuất hiện vết nứt Nn phụ thuộc vào tính chất cơ học của gạch, hình dạng của khối xây và biến dạng của vữa

Khối xây càng cứng thì giai đoạn phát sinh vết nứt càng gần với giai đoạn phá hoại, sự khác nhau giữa N và Nn p là rất ít

p

n

NN Người ta dùng tỷ số để đánh giá mức độ an toàn về cường độ của

khối xây khi vừa nứt

Nn/Np ứng với tuổi khối xây tính bằng ngày Loại vữa 3 28 720 Vữa xi măng 0.6 0.7 0.8 Vữa XM-vôi 0.5 0.6 0.7 Vữa vôi 0.4 0.5 0.6

Nhận xét :

p

n

NN càng lớn thì từ khi nứt đến khi phá hoại càng gần

p

n

NN càng nhỏ thì từ khi nứt đến khi phá hoại càng xa



p

n

NN Khối xây bằng vữa Xm có lớn nhất Khối xây “giòn” →

p

n

NN Khối xây bằng vữa vôi có nhỏ Khối xây “dẻo” →

Vữa có biến dạng càng ít như vữa XM thì tính giòn của khối xây càng tăng

Đối với khối xây bằng vữa vôi tuổi còn thấp thì xuất hiện vết nứt không đáng kể → vẫn đảm bảo an toàn về mặt cường độ

Đối với khối xây bằng vữa XM tuổi cao thì khi xuất hiện vết nứt tức là khối xây đã chịu quá tải một cách nghiêm trọng → Phải có biện pháp gia cố hoặc giảm bớt tải trọng

4. Các loại tường gạch dùng trong nhà DD và CN • Tường 60 : có chiều dày bằng mặt cạnh viên gạch làm tường ngăn,

vách ngăn, tường bao che, tường lấp kín →

• Tường 110 : có chiều dày bằng mặt nằm của viên gạch làm tường ngăn, tường bao che, tường nhà 1 tầng, tường chèn khung BTCT

→

• Tường 220 : có chiều dày bằng 1 viên gạch làm tường chịu lực chính cho nhà 1 tầng, tường chịu lực từ tầng 3 trở lên của nhà nhiều tầng (2 tầng dưới dùng tường 330 hay 450)

→

• Tường 330 : có chiều dày bằng 1,5 viên gạch làm tường chịu lực cho nhà nhiều tầng, nhà CN 1 tầng

→

• Tường 450 : có chiều dày bằng 2 viên gạch làm tường chịu lực cho nhà nhiều tầng, cho các công trình DD và CN

→

• Tường có chiều dày > 450 : dùng cho các công trình quan trọng, kiên cố, tường móng ...



5. Cách xếp gạch trong khối xây tường và trụ • Nguyên tắc chung :

Mỗi khối xây đều có cách xếp gạch khác nhau theo 1 quy luật Ở những chỗ giao nhau giữa tường và tường hoặc tường và trụ ta phải

xếp lớp câu lớp ngắt để đảm bảo cho khối xây liên kết vững chắc không bị trùng mạch

→

• Cấu tạo cụ thể : Tường góc 100x100, 220x220, 300x330

Låïp 1 Låïp 2

Tæåìng goïc 110x110

Låïp 1


Låïp 2

Låïp 3 Låïp 4



Låïp 1


Låïp 2

Låïp 3 Låïp 4 Tường chữ đinh : 220x220, 330x330

Låïp 1

Tæåìng chæî âinh 220x220

Låïp 2

Låïp 3 Låïp 4



Tæåìng chæî âinh 330x330

Låïp 1 Låïp 2

Låïp 3 Låïp 4 Tường chữ thập : 220x200, 330x330

Låïp 1

Tæåìng chæî tháûp 220x220

Låïp 2

Låïp 4Låïp 3



ß2. CƯỜNG ĐỘ CỦA KHỐI XÂY 1. Cường độ chịu nén và các nhân tố ảnh hưởng

a. Công thức tính cường độ chịu nén • Công thức tính toán giới hạn cường độ của khố xây bằng gạch đá, đá hộc,

tảng khối lớn chịu nén đúng tâm của GS L.I.ÔNHI SICH : η)

2

1(

g

vgkx

RR

b

aARR+

−= (2.3)

Rkx : giới hạn cường độ chịu nén của khối xây Rg : giới hạn cường độ chịu nén của gạch Rv : giới hạn cường độ chịu nén của vữa A : hệ số kết cấu phụ thuộc vào cường độ, loại gạch và dạng khối xây

g

g

nRmR

A+

+=

100100

(kg/cm2) (2.4)

m, n : hệ số phụ thuộc vào loại khối xây a,b : hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào loại khối xây Loại khối xây a b m n

- Bằng gạch, khối lớn bằng gạch đá có hình dạng quy cách với chiều cao mỗi hàng 50-150mm

0.2 0.3 1.25 3.0

- Bằng gạch đặc có hình dạng quy cách, chiều cao mỗi lớp 180-350mm 0.15 0.3 1.1 2.5

- Bằng gạch rỗng có hình dạng quy cách, chiều cao mỗi lớp 180-350mm 0.15 0.3 1.5 2.5

- Bằng tảng bê tông đặc với chiều cao mỗi lớp trên 500mm 0.04 0.1 1.1 2.0

- Bằng đá hộc 0.2 0.25 2.5 8.0 η : hệ số hiệu chỉnh dùng cho những khối xây có số hiệu vữa thấp Khi Rv<R :

v

v

RRRR

2)3(

0

000

+−+

=ηη

η 0

Khi : η =1 0RRv ≥

Với khối xây gạch đá có quy cách : R = 0.04R0 g, 75.00 =η Với khối xây đá hộc: R0 = 0.08Rg, 25.00 =η

Chú ý khi sử dụng công thức ônhisich :

Công thức tính Rkx dùng cho trường hợp chất lượng khối xây là phổ biến, vữa linh động dễ xây. Nếu điều kiện đó không thoả mãn thì phải thay đổi. Ví dụ như : khi dùng vữa khô cứng khó xây như vữa ximăng không có phụ gia vôi hoặc đất sét, dùng vữa các xỉ lò cao, hay



vữa nhẹ bị biến dạng nhiều thì R phải giảm đi 15%. Hoặc khi dùng khối xây tảng lớn có lỗ thì R giảm đi 20% so với khối xây tảng đặc

Giới hạn cường độ khối xây gạch rung được tăng lên 1.75Rkx Giới hạn cường độ dài hạn Rkx

dh o Đối với khối xây gạch dùng vữa có mác thì có thể lấy

50≥

kxdhkx RR 8.0=

o Đối với khối xây dùng vữa 10, 15 thì có thể lấy kxdhkx RR 7.0=

o Đối với khối xây gạch dùng vữa vôi thì có thể lấy : kx

dhkx RR 602.0=

o Nếu ứng suất trong khối xây < Rkxdh thì khối xây chịu được lực

lâu dài • Từ công thức tính cường độ khối xây ta thấy rằng khi cường độ của gạch,

đá không đổi thì cường độ của khối xây phụ thuộc vào cường độ của vữa η)1(min b

aARR g −= Khi Rv = 0 thì :

Khi thì : gARR =max∞=vR

Trị số Rmax biểu thị giới hạn cường độ mà khối xây có thể đạt được khi cường độ của vữa rất lớn

1max <=gR

RA• Hệ số kết cấu : bằng phương pháp xây thông thường

không thể nào sử dụng hết khả năng chịu nén của gạch A càng lớn thì hiệu quả sử dụng gạch trong khối xây càng cao. Công thức xác định A ở trên được dùng khi gạch có các điều kiện tiêu chuẩn về cường độ chịu nén và uốn, còn khi gạch có cường độ chịu uốn khác nhiều so với cường độ tiêu chuẩn thì A có thể xác định theo công thức sau :

→

→

u

g

RR

A

31

2.1

+= (2.5)

b. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của khối xây

• Cường độ và loại gạch đá : Cường độ gạch tăng → cường độ của khối xây tăng Rg tăng lên 2 lần → Rkx tăng lên (1.5÷1.7) lần Ru cũng ảnh hưởng khá lớn đến cường độ của khối xây

Loại gạch Rg(kg/cm2) Ru(kg/cm2) Rkx(kg/cm2)

1 209 19 25 2 174 32 36 3 143 3 33

• Hình dáng và kích thước viên gạch : chiều dày của viên gạch tăng thì cường độ của khối xây tăng do khả năng chịu uốn và chịu cắt của viên gạch cao



Loại vật liệu Chiều cao hàng gạch (cm)

Rc(kg/cm2)

Gạch 6.5 25 Gạch bê tông 19 35

65 Tảng bê tông khối lớn

50≥

Gạch đá có hình dáng quy cách sẽ cho cường độ khối xây cao hơn gạch có bề mặt không nhẵn

Đá gia công cường độ khối xây có thể đạt 100kG/cm2 Đá thô thì cường độ khối xây chỉ có 16kG/cm2

• Cường độ vữa và loại vữa Cường độ của vữa là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của khối xây

Cường độ của vữa tăng lên thì cường độ của khối xây tăng lên nhưng không theo tỷ lệ thuận, mức độ tăng nhanh rõ nhất khi cường độ của vữa còn thấp, sau đó chậm dần khi cường độ của vữa khá lớn thì cường độ của khối xây sẽ không tăng lên nữa

Đối với khối xây đá hộc sự tăng cường độ của vữa ảnh hưởng lớn đến cường độ của khối xây, đối với khối xây bằng tảng lớn thì sự ảnh hưởng đó không đáng kể

Việc sử dụng rộng rãi số hiệu vữa cao là không hợp lý và không kinh tế. Ví dụ : trong khối xây bằng gạch khi tăng số hiệu vữa từ 50 lên 100 thì lượng xi măng tăng lên gấp 2 lần trong khi đó cường độ khối xây chỉ tăng khoảng )%1815( ÷

Thành phần và tính chất biến dạng của vữa cũng ảnh hưởng đến cường độ của khối xây : vữa có phụ gia thì cường độ của vữa tăng nhưng tính chất biến dạng của vữa cũng tăng, VXM có độ dẻo kém khi xây khó nhét đầy các mạch ngang và mạch đứng cho nên cường độ của khối xây cũng giảm

• Ảnh hưởng của tuổi khối xây và thời gian đặt tải Theo thời gian thì cường độ của vữa tăng lên cường độ của khối xây cũng tăng lên

→

Trong quá trình xây nếu có tải trọng tác dụng mà tải trọng này nhỏ hơn Nn thì cường độ của khối xây sẽ tăng, nhưng nếu thì tải trọng tác dụng lâu dài sẽ làm giảm cường độ của khối xây

nNN ≥

• Ảnh hưởng của phương pháp xây và chất lượng khối xây Khi xây thủ công người công nhân không thể đảm bảo trải thật đều lớp vữa trên viên gạch, viên gạch đặt lên vữa cũng không đều và không bịt kín hoàn toàn các mạch vữa ngang làm cho cường độ khối xây giảm khắc phục bằng phương pháp xây chấn động

→→

• Ảnh hưởng của bề dày mạch vữa ngang Chiều dày mạch vữa ngang ảnh hưởng đến việc truyền lực, chiều dày tiêu chuẩn của mạch vữa là cm)2,11( ÷ chiều dày mạch vữa lớn hoặc nhỏ hơn đều làm cho cường độ khối xây giảm

→



Chiều dày mạch vữa lớn làm cho viên gạch ép đều lêm mặt vữa nhưng ngược lại biến dạng của vữa sẽ lớn gây nên nứt trong mạch vữa do gạch cản trở biến dạng và tăng ứng suất kéo trong viên gạch

• Ảnh hưởng của tính linh động và tính đàn hồi dẻo của vữa Tính linh động của vữa được xác định bằng phương pháp dùng quả chuỳ hình nón

Tính linh động tăng cường độ khối xây tăng vì khi đó làm giảm nhẹ được việc xây và tạo điều kiện để mạch vữa ngang đầy và đều. Khi mạch vữa đứng được lấp đầy sẽ làm cho vữa trong các mạch này cùng tham gia chịu lực làm cản trở biến dạng của gạch làm giảm sự tập trung ứng suất trong các mạch đứng do đó làm tăng cường độ khối xây

→

Biến dạng của vữa tăng thì cường độ của khối xây giảm, biến dạng của vữa phụ thuộc vào trọng lượng riêng của vữa ( 32000

mkG

v =γ ) trọng

lượng riêng của vữa lớn thì biến dạng của vữa nhỏ Với cường độ khối xây tăng lên 30% so với 3/2150 mkGv =γ →

32000mkG

v =γ

Với cường độ khối xây giảm lên 30% so với 3/1900 mkGv =γ →

32000mkG

v =γ

• Kiểu xây : thường xây )53( ÷ dọc 1 ngang, nếu số hàng dọc tăng thì cường độ của khối xây sẽ giảm )%3010( ÷

• Mức độ bịt kín của mạch vữa đứng : càng tốt thì cường độ khối xây càng tăng. Trong thực tế khi xây người công nhân ít chú ý mạch vữa đứng do đso khi tính toán ta bỏ qua ảnh hưởng của mạch vữa đứng

• Aính hưởng do tác dụng lặp của tải trọng : khối xây mau chóng bị phá hoại khi tải trọng lặp đi lặp lại nhiều lần, nhất là khii đối với khối xây đã xuất hiện vết nứt

2. Cường độ chịu kéo của khối xây

2 2

11

Nk

Nk a. Phá hoại theo tiết diện không giằng

• Lực kéo vuông góc với mạch vữa ngang sự phá hoại xảy ra theo các trường hợp :

→

Phá hoại theo mặt cắt qua gạch : trường hợp này xảy ra khi cường độ của gạch quá kém → thiết kế không cho phép phá hoại qua gạch

Phá hoại theo mặt cắt qua vữa : sự phá hoại có thể xảy ra theo mặt tiếp xúc giữa vữa và gạch, phá hoại theo mặt tiếp xúc giữa vữa - gạch - vữa , phá hoại qua mạch vữa



→ Cả 3 các phá hoại trên đều liên quan đến lực dính pháp tuyến của vữa dpR

v

dp

R

R401

3

+= (2.6)

3

1

2Khi tăng lên rất ít dpR≥→vR

Lấy khi 2/50 cmkgRv =2/50 cmkGRv >

Lực dính pháp tuyến của vữa được lấy bằng cường độ chịu kéo của vữa dpk RR =

• Lực dính của gạch, vữa và cường độ chịu kéo của vữa trong mạch khối xây phụ thuộc vào :

Khả năng dính kết của vữa Mức độ tiếp xúc giữa vưa và gạch Trạng thái bề mặt viên gạch Mức độ hút nước của viên gạch : gạch hút nước nhanh sẽ làm cho vữa mất nước làm giảm lực dính, nhưng nếu gạch hút nước chậm thì giữa vữa và gạch xuất hiện một lớp nước nên lực dính cũng giảm

→

b. Phá hoại theo tiết diện có giằng

• Khối xây chịu kéo theo tiết diện giằng xảy ra khi lực kéo song song với mạch vữa ngang

• Sự phá hoại có thể xảy ra theo các tiết diện sau : Tiết diện cài răng lược (1-1)

1 2

NkNk

1 2 3

3

Tiêt diện bậc thang (2-2) Tiết diện đi qua mạch vữa đứng và các viên gạch (3-3)

• Phần lớn sự phá hoại xảy ra theo tiết diện 1-1 và 2-2, sự phá hoại này do lực dính tiếp tuyến của mạch vữa ngang và lực dính pháp tuyến của mạch vữa đứng quyết định

dtR

dpR

• Trong tính toán ta bỏ qua lực dính pháp tuyến của mạch vữa đứng (2.7) • Lực cắt trên một mặt của mạch vữa ngang là : dpRdbQ ..=

b : bề rộng của khối xây (chiều dày của tường) d : độ sâu của các viên gạch giằng vào nhau

• Ta có lực kéo N bằng tổng các lực cắt trên các mặt của mạch vữa ngang :

aRdbh

QnN dp.... == (2.8)



n : số lượng các mạch vữa ngang (bằng số lớp gạch trong khối xây)

ahn =⇒

a : chiều cao của 1 hàng gạch đặt

ad

=ν : độ giằng vào nhau của các viên gạch

(2.9) (2.8) dtdt RFRhbN ..... νν ==⇒

• Cường độ chịu kéo của khối xây :

dtk RFNR .ν== (2.10)

với khối xây giằng vào đá có quy cách mà 1>=adν thì lấy 1=ν

với khối xây đá hộc : 7,0=ν → quy phạm : dpdt RR )5,23,1( ÷= dpdt RR .2=

• Khi lực dính tốt mà cường độ chịu kéo của gạch kém thì sự phá hoại có thể xảy ra theo tiết diện 3-3 cường độ chịu kéo của khối xây quy định bởi khả năng chống kéo của viên gạch :

→

kgk RR .'ν=

ugkg RR .31

= : cường độ chịu kéo đúng tâm của gạch thường lấy kgR

FFg='ν : hệ số kể đến sự giảm yếu của tiết diện do bỏ qua các mạch

vữa đứng Fg : diện tích các viên gạch bị cắt qua (không kể các mạch vữa đứng)

3. Cường độ chịu cắt của khối xây a. Cắt theo tiết diện không giằng

Q Q

σ0

σ0 - Xảy ra lực cắt song song với mạch vữa ngang - Cường độ chịu cắt của khối xây do lực dính tiếp tuyến (Rdt) của mạch vữa ngang và lực ma sát tỷ lệ với ứng suất nén 0σ (2.11) 0.σfRR dtc +=

: hệ số ma sát, f 7,0=f 0σ : ứng suất nén trung bình do phần tải trọng bên trên truyền xuống



b. Cắt theo tiết diện có giằng Q

Q - Với khối xây bằng gạch đá mác thấp sự phá hoại có thể cắt qua tiết diện gạch đá. Lúc này cường độ khối xây được quyết định bởi cường độ chịu cắt của gạch : cgc RR =

4. Cường độ chịu uốn

2

2

1

1

- Khi chịu uốn khối xây cũng bị phá hoại theo tiết diện giằng hoặc không

giằng. - Sự phá hoại bắt đầu từ vùng kéo → cường độ chịu kéo của khối xây :

dtdpdt

ku RRR

WMR 5,1

2=

+== (2.12)

M : mômen uốn làm phá hoại khối xây W : mômen kháng đàn hồi của tiết diện

kku RR 5,1=



5. Cường độ chịu nén cục bộ

Fcb Fcb

- Khối xây chịu nén cục bộ khi chỉ một phần tiết diện chịu ứng suất nén trực

tiếp, phần còn lại của tiết diện hoặc là không có ứng suất hoặc là có ứng suất nhỏ hơn.

- Cường độ chịu nén của phần khối xây chịu nén cục bộ lớn hơn cường độ của phần khối xây không chịu nén hoặc chịu nén ít hơn vì phần này không có hoặc có biến dạng ít hơn phần chịu nén cục bộ nên nó cản trở biến dạng ngang của phần chịu nén cục bộ → do đó cường độ được nâng cao lên.

- Cường dộ chịu nén cục bộ :

RFFRRcb

cb .3 ψ≤= (2.13)

R : giới hạn cường độ của khối xây chịu nén đúng tâm F : diện tích tính toán của tiết diện khối xây Fcb : diện tích phần chịu nén cục bộ ψ : hệ số phụ thuộc vào loại khối xây và vị trí tải trọng, 21÷=ψ


kết cấu gạch đá

Documents

Transcript of kết cấu gạch đá