TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
BÀI TÂP LỚN KẾT CẤU GỖ
NỘI DUNG
Thiết kế dàn vì kèo gỗ dạng tam giác, liên kết mộng với các số liệu sau dây:
-
Nhòp L = 7.5m
-
Bước cột B = 4.1m
-
Độ dố mái α = 24
0

-
Tónh tải mái g
m
= 35 kg/m
2
-
Tónh tải trần g
t
= 45 kg/m
2
-
Hoạt tải mái p
m
= 30 kg/m
2
-
Hoạt tải trần p
t
= 30 kg/m

2
0
4
1
A
B
H
C
D
E
F
G
II/.XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:
1.Xác đònh tải trọng phân bố đều theo phương nằm ngang.
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
Đổi tải trọng cho ra tải trọng phân bố trên hình chiếu bằng theo phương
nằm ngang:
gm= 35kg/m
pm= 30kg/m
gt=45kg/m
pt= 30kg/m
2
2
2
2
m
g'
=
α

t
×
=
1.445 ×
= 184.5kg/m
t
p'
=
Bp
t
×
=
1.430 ×
= 123.0kg/m
g't=184.5kg/m
p't= 123.0kg/m
g'm=157.1kg/m
p'm= 134.6kg/m
2.Xác đònh trọng lượng bản thân dàn:
Xác đònh trọng lượng bản thân dàn theo công thức:
bt
g'
=
1
1000
''''
−
+++
bt
ttmm

d
g
gp
bt
mm
×






×++× 1.1)
2
'
'(4.1'
P
1

=
875.11.1)
2
35.23
1.157(4.16.134 ×












×++×
= 727.5 kg
Ta có :
2
21
PP +
=
2
5.7274.701 +
= 714.45kg
sơ đồ tính dàn như sau:

R
A
B
H
C
D
E
F
G
701.4
701.4701.4
714.45
714.45

R kg cm
R kg cm
R kg cm
R kg cm
R kg cm
R kg cm
= =
=
=
=
=
=
=
Ghi chú
Với dàn có
0
30
α
<
không phải tính với tải trọng gió.
III/ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC.
- Dùng phương pháp đồ giải Cremona. Kết quả được ghi trong bảng sau:
- Do tính chất đối xứng mà ta chỉ cần xác đònh nội lực trong nửa dàn và
suy ra nội lực trong nửa dàn còn lại.
BẢNG XÁC ĐỊNH NỘI LỰC
Loại
thanh
Tên thanh
Chiều dài
(mm)

Biểu đồ Cremona như sau:
4
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
B
H
C
D
E
F
G
701.4
701.4701.4
2143.35
727.5 727.5 727.5
2143.35
A
1
2
3
4
5 6
a
b
c
d
e
f
g
h
f

bt
mm
g
gp

q =






×++× 1.1)
2
35.23
1.157(4.16.134
=374.1kg/m
5
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
-
q
N
N
M
q
M
nh
1875
- Moment tác dụng lên thanh cánh thượng:
M

4.164
= 0.0312m = 3.12cm
- Vì 1cm < e < 25cm, nên moment kháng uốn là:
Dùng công thức KOTETKOB:
W =
( )






+−×+
N
M
l
R
N
n
2
135.03.3
=
( )






+−×+

2
6
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
W
x
=
6
2
hb ×
=
6
1410
2
×
= 326.7cm
3
Trước hết ta kiểm tra ổn đònh thanh theo phương trong mặt phẳng dàn(x-x)
với chiều dài tính toán của thanh là khoảng cách giữa các mắt dàn
l
ox
= 2052mm = 205.2cm
r
x
= 0.298h = 0.298x14 = 4.172
độ mảnh
y
λ
=
x
x

F
N
%10
nên sẽ kiểm tra thanh theo nén uốn và kể đến hệ số
ξ
- Kiểm tra:
Hệ số kể đến moment phụ do tác dụng của lực dọc đối với độ võng của
thanh là:

ξ
=
FR
N
n
3100
1
2
λ
−
=
2
49.185 5270
1
3100 135 140
×
−
× ×
= 0.7824
• Hệ số làm việc khi nén:
1

2
h
b

7
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ

2
728
0.433
. 0,8 2100
BH
a a
N
F cm
m R
= = =
×
đ
- Đường kính thanh đứng:

4 4.0,433
0,743 7,4 12
F
d cm mm mm
π π
= = = = <
đ

 Chọn

6
x
th
W cm
×
= =
-
3 cm
15 cm
12 cm
5,4
9,5 cm
5,4
2,5 cm
d =12mm
đ
đ
5d =60mm
a
h
2
h
1
Kiểm tra:

1 2
1757 13150
1
. . . . 1 135 74,8 1 150 106
x

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
- Kiểm tra:

1 2
1757 13150
0.67 1
. . . . 1 135 102.6 1 150 162.45
x
n n th u u th
M
N N
m R F m R W
−
+ = + = <
× × × ×
gối
 vậy tiết diện mắt B thoả điều kiện chòu nén uốn.
c.Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng dàn (y-y):
chiều dài tính toan của thanh bên ngoài mặt phằng uốn là
0 y
l
= 205,2cm bằng
khoản cách giữa hai mắt dàn.
- Độ mảnh theo phương y-y là:

0
205.2
59,17 75
0,289 0,289.12
y

⇔ ≤ × × × × = Đúng
Vậy thanh đạt điều kiện ổn đònh bên ngoài mặt phẳng uốn.
 thanh cánh thượng dã chọn đảm bảo chòu lực.
B/ TÍNH THANH CÁNH HẠ:
- Nội lực tính toán:
4814
AH
N N kg= =
- Sơ đồ tính:
1875
N
N
M
nh
MM
gối
gối
 Tải trọng phân bố đều q:

' 23,35
1,4 ' ' 1,1 1,4 123,0 184,5 1,1 387,99 /
2 2
bt
tr tr
g
q p g kg m
   
= + + × = × + + × =
 ÷  ÷
   

nhòp
k k u u
M
N
m R F m R W
+ ≤
Với:
2
2 2
3
1,
12 15 180
1,
12 15
450
6 6
k
u
m
F b h cm
m
bh
W cm
=
= × = × =
=
×
= = =
do không có giảm yếu
do có b = 12cm < 15cm

x
th
W cm
×
= =
- Kiểm tra:
10
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ

4814 13640
0,95 1
. . . . 1 135 90 1 150 166,7
x
n n th u u th
M
N
m R F m R W
+ = + = <
× × × ×
gối
 thanh cánh hạ đã chọn đảm bảo chòu lực theo phương trong mặt phẳng
uốn
d.Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng dàn (y-y):

. .
k k k
N m R F≤

1,
4814 . . 1 120 180 21600 :

/
205.2 1,5 1757
56,7
16 16 135
y c
n
l kN
F cm
R
×
= = =
- Chọn tiết diện thanh BG là
( )
12 8b h cm× = ×
- Kiểm tra khả năng chòu nén của thanh theo điều kiện ổn đònh:
 Diện tích tiết diện:
2
12 8 96F cm= × =
 Độ mảnh lớn nhất:
0 0
min
205,2
88,75
0,289 0,289 8
l l
r h
λ
= = = =
×


h
r
2
4
- Đầu mắt B:
• Cường độ ép mặt xiên thớ góc
0
48 là:
α
=

0
0
48 2
3 0
3
90
135
43, 44 /
135
R
1 1 sin 48
1 1 sin
22
em
em
em
em
R
R kg cm

α
≤ =
⇒ ≥

0
2
48
0
1757
1
43,44 /
12
1757.c os 48
2,26
1 43, 44 12
em BG
em
em
r
N N kg
m
R kg cm
b cm
h cm
= =
=
=
=
⇒ ≥ =
× ×

F cm
α
×
= = =
- Đầu mắt G:
12
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
Cường độ ép mặt xiên thớ góc
0
24
α
=
là:

0
24 2
3 0
135
100,33 /
135
1 1 sin 24
22
em
R kg cm= =
 
+ −
 ÷
 
Tương tự ta có:


b cm
h cm
h cm h cm
α
α
≥
= =
=
=
=
⇒ ≥ =
×
= < = =
Với
Chọn
Diện tích ép mặt là:

2
0
12 2
26,27
cos cos 4
r
em
bh
F cm
α
×
= = =
2

48
α
=
3 53,8 2737 Đạt
G 1757 100,33
( )
0
24
α
=
2 26,27 2636 Đạt
B> THANH ĐỨNG:
- Dùng thép CI,
2
2100 /
a
R kg cm=
, tiết diện tròn để làm thanh bụng chòu
kéo.
- Hệ số kể đến sự thu hẹp tiết diện do ren là:
0,8
a
m =
13
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
- Diện tích tiết diện thanh bụng yêu cầu là:

/
.
y c

Đường kính
chọn
( )
mm
φ
F
thực tế
(cm
2
)
BH 728 0,63 12 1,131
CG 2156 1.28 14 1,539
C> TÍNH MỐI NỐI THANH CÁNH:
Vì tổng chiều dài thanh cánh thượng là 4,105m< 5 m do đó ngoài thực tế ta có
thể chon một cây gỗ nguyên để bố trí cho một bên dàn cánh thượng vì vậy ta
không cần nối thanh cánh thượng.
Tổng chiều dài than cánh hạ là 7,5m do đó ta phải bố trí mối nối ở thanh cánh
hạ vì gỗ bán ngoài thò trường thường có chiều dài nhỏ hơn.
Ta bố trí một mối nối thanh cánh hạ như sau :
A
B
H
C
D
E
F
G
1875 1875 1875 1875
2
0

7 7 1,4 9,8 10
3,5 3,5 1,4 4,9 5
3 3 1, 4 4,2 5
2 2 4,2 4,9 13,3 15
S d cm S cm
S d cm S cm
S d cm S cm
h S S cm h cm
= = × = ⇒ =
= = × = ⇒ =
= = × = ⇒ =
= + = × + = < = ⇒
Chọn
Chọn
Chọn
Đạt
- Tính khả năng chòu lực của liên kết chốt:
• Theo điều kiện ép mặt lên phân tố biên:

80 80 8 1, 4 896
a
T ad kg= = × × =
• Theo điều kiện ép mặt lên phân tố giữa:

50 50 12 1, 4 840
c
T cd kg= = × × =
• Theo điều kiện uốn chốt:

2 2 2 2 2

150
8012080
120 100 100 120
880
Kiểm tra khả năng chòu kéo của tiết diện thu hẹp theo điều kiện nén uốn:

150
50 5050
120
14
14

2
3 3
2 4
,
, 3
12 15 2 12 1,4 146,24
12 15 12 1,4
2 12 1,4 2,5 3159,5
12 12
3159,5 2
421,3
/ 2 15
th
x th
x th
th
F cm
J cm

gối

 tiết mối nối như trên là đảm bảo chòu lực.
D> TÍNH MỘNG ĐẦU DÀN:
16
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
75 15050
- Lực nén cánh trên:
5270
AB
N kg= −
 Lực kéo cánh dưới:
4814
AH
N kg=
 Phản lực gối tựa:
2857,8
A
R kg=
- Tiết diện thanh cánh thượng và thanh cánh hạ là: 12 x 15 cm
Vì nội lực tập trung ở đầu dàn lớn do đó ta cấu tạo theo kiểu liên kết mông
đầu dàn hai răng như hình vẽ. Mắt gối dàn có cấu tạo thoả mãn điều kiện:
' 2 .
" ; " ' 2 .
3
1,5 ' 10 '
1,5 " 10 "
"
10 .
r

' 2 .
: ' 2,5 .
15
: " 5 ; " 5 ; " ' 2,5 2 .
3 3
r
r
r r r r
h cm
chon h cm
h
chon h cm h cm h h cm cm
≥
≥
= ≤ = = − = ≥
Chọn l’
tr
= 10h’
r
= 25cm.
Theo cấu tạo ta tính được chiều dài mặt trượt thứ hai là:
17
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
0 0
0
" ' ' "
2.sin
15
" 25 2,5 24 5 24 45
2.sin 24

AB
N kg= −
0
24 2
3 0
135
100,33 /
135
1 1 sin 24
22
em
R kg cm= =
 
+ −
 ÷
 
( ) ( )
2
0
' " 12 2,5 5
98,5
cos cos24
r r
em
b h h
F cm
α
+ +
= = =
∑

Phản lực trượt thực tế tác dụng lên mặt trượt thứ nhất:
' 2,5
' 4814 1604,7
' " 2,5 5
r
tr AH
r r
h
T N kg
h h
= × = × =
+ +
Khả năng chòu trượt của răng thứ nhất:
[ ]
[ ]
' '
0,8
' 25 12 23,42 0,8 5620,8 1604,7
tr
tr
tr tr tr l
l
tr
T F R m
m
T kg kg
α
= × ×
=
= × × × = >

trục than cánh trên
Lực kéo trong bu lông tính theo công thức
0 0
t ( 90 31 )
bl n
N N g
α
= × − −
Ta tính được lực kéo trong bu lông thứ nhất là
0 0 0
' 1604,7 t (90 24 31 ) 1123,6
bl
N g kg= × − − =
Ta tính được lực kéo trong bu lông thứ hai là
0 0 0
" (4814 1604,7) t (90 24 31 ) 2247,2
bl
N g kg= − × − − =
Diện tích bu lông cần thiết trong răng thứ nhất là:
1123, 6
' 0.7
1600
bl
F = =
Diện tích bu lông cần thiết trong răng thứ hai là:
2
2247,2
" 1,4045
1600
bl

l b cm= = × =
- Bề dày gối đỡ xác đònh từ điều kiện chòu uốn như console:
HÌNH VẼ
•
A
g
R
q
l
=
19
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
• Moment uốn gối đỡ:

( )
( )
2
2
2857,8 24 12
. . 2143,35 .
2 4 8 8 24
A g
g g
A
g g
R l b
l b l b
R
M kg cm
l l

α
= −
∑
Trong đó lực N
ms
là lực sinh ra trên bệ mặt tiếp xúc giữa guốc và thanh
cánh dưới xác đònh theo công thức:
0
0
0
cos31
11
cos(59 )
n
ms
N
N tg
α
×
= ×
−
=
0
0
0 0
5270 cos31
11 1072
cos(59 24 )
tg kg
×

a
T ad kg= = × × =
• Theo điều kiện ép mặt lên phân tố giữa:

50 50 5 0,5 125
c
T cd kg= = × × =
• Theo điều kiện uốn chốt:

2 2 2 2 2
180 2 180 0,5 2 4,05 77,8 250 62,5
u
T d a kg d kg= + = × + × = > =
Vậy khả năng chòu lực của một mặt cắt chốt là:

62,5
d u
T T kg= =
- Số lượng chốt cho một bên liên kết là:
20
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ

299,03
4.8
. 1 62,5
d
c
ch
T
n

- Kiểm tra ép mặt thanh xiên lên ụ đệm:
 Trường hợp này, diện tích ép mặt lớn hơn trường hợp đã tính ở phần
thanh xiên, do đó mắt đảm bảo yêu cầu chòu lực không cần kiểm tra lại.
- Ụ đệm ép mặt vuông thớ lên thanh cánh hạ:
Lực ép mặt là:

0 0
2 .sin 24 2 1757 sin 24 1429,3
em BG
N N kg= = × × =
Diện tích ép mặt yêu cầu là:

2
90
1429,3
65
. 1 22
em
em
em em
N
F cm
m R
= = =
×
Suy ra chiều dài mặt ép yêu cầu là:

/
65
5,42


trong trường hợp này.
Nhận xét:
 Trong trường hợp tải trọng chỉ đặt ở nửa dàn trái, đối với dàn tam giác
đã chọn, ta vẫn có:

1757
BG
N kg=
, nhưng
0
CD
N =
• Suy ra ụ đệm sẽ ép mặt dọc thớ lên cánh hạ với lực ép mặt:

0 0
.c os 24 1757 cos24 1605,1
em BG
N N kg= = × =
• Diện tích ép mặt là:

2
. 1,5 12 18
em r
F h b cm= = × =
• Khả năng chòu ép mặt:

. . 1 135 18 2430 1605,1
em em em em
m R F N kg= × × = > =

. . . . 0,8 120 143,1 1 165 382,7
BG
k k th u u th
M
N
m R F m R W
+ = + = < ⇒
× × × ×
gối
Đạt
2) Mắt đỉnh dàn C:
- Cấu tạo mắt đỉnh dàn như sau:
22
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU GỖ
- Kiểm tra ép mặt đỉnh (xiên thớ góc
0
24
α
=
)

( ) ( )
0 2
0
0
15 8
12 1,4 . 24 155,2
cos 2 cos 24 2
.c os 3513 cos 24 3209,3
em

 Mắt trung gian B đã tính trong phần chọn tiết diện thanh cánh thượng
giàn. Do đó ta không cần tính toán lại cấu tạo được thể hiện như trong bản vẽ.
4) Mắt trung gian H:
Ta không cần kiểm tra mắt này vì mắt này chỉ có giảm yếu do thanh
đứng gây ra . tiết diện giảm yếu này vẫn lớn hơn tiết diện giảm yếu ở
gối đã kiểm tra do đó ta không cần phải đi kiểm tra lại. Cấu tạo của
mắt H được thể hiện như hình vẽ.
23