Ch"ơng 5 - kết cấu gỗ 241
241

Ch"ơng 5

Kết cấu gỗ

!"#$%&'#($)*+,$-+,$./$01#$234$
2!56$78#9($)*+,$-+,$0:$-9;#9$2<!$5.1. Vật liệu gỗ và c-ờng độ của gỗ
5.1.1. Vật liệu gỗ dùng trong kết cấu
Các cấu kiện trong kết cấu gỗ, tuỳ theo tính chất chịu lực và thời gian sử dụng mà
dùng các nhóm gỗ khác nhau.
Gỗ dùng để chịu lực đJợc phân thành 6 nhóm, tuỳ theo tính chất quan trọng của
kết cấu mà sử dụng các nhóm gỗ cho thích hợp. Các kết cấu thJờng xuyên phơi mJa
nắng và chịu tải trọng lớn nhJ dầm cầu, trụ cầu, ván cầu, phai và cửa van trong công
trình thuỷ lợi, đJợc dùng gỗ từ nhóm 2 đến nhóm 5.
Các bộ phận quan trọng trong kết cấu nhà nhJ cột, dầm, vì kèo, có thể dùng
nhóm 4. Các nhà tạm sử dụng từ 2 đến 5 năm chỉ đJợc dùng nhóm 6. Cột chống và đà
giáo cao đJợc dùng gỗ nhóm 5, nhóm 6.

5.1.2. C-ờng độ tính toán của gỗ
CJờng độ tính toán của gỗ chịu tác dụng của tải trọng thJờng xuyên và tải trọng
tạm thời trong điều kiện nhiệt độ bình thJờng (35
o
C) và độ ẩm bình thJờng (W = 15%

<="9K>?"9:>?"
="9;>:"9L>:"
=<"9@>:"9G>?"
MN*"F
2"
=<<"9G>?"9?>:"
<="G>:OG>:"G>POG>P"
="G>;OG>:"G>:OG>G"
7A*"*+Q*+",-E"RS"AT"$U,"*+Q*+",-E"
""""""""""VDWD"X!O,HS*"T-Y*Z"
o
90
n
R "
o
90
em
R "
=<"G>?OG>?"9>;O9>;"
<="G>J"G>:"
="@>?"G>:"
[\,"BCD",-E"F
D"
=<"G>P"G>9"

A9L$E98G9($
a. CJờng độ của gỗ ở độ ẩm W% khác 15% tính theo công thức sau:

15
w

a
=
ổử
ỗữ
+-a
ỗữ
ốứ
(5.2)
Ch"ơng 5 - kết cấu gỗ 243
243

trong đó:
R
em
- cJờng độ tính toán ép mặt dọc thớ của gỗ;
o
90
em
R - cJờng độ tính toán ép mặt ngang thớ của gỗ.

c. CJờng độ tính toán về cắt xiên thớ (khi lực tác dụng tạo với thớ gỗ một góc a
o
)
đJợc tính theo công thức sau:

o
c
c
3
c

"
"""""^"'-Q*-"D8",/_,"B/6*"I-/"$!,"D)*-""9:D$"RS",`"1N"D-/a2"DQH",(b*"Xa"
(!*+",/_,"B/6*"-OX"Ê"@>:

g
2
"
"
9>9:"
"""""^"cd",(e*"I-f*+"D8"(g*-"D\,",(H*+",/_,"B/6*",h*-",H.* g
2
"9>G?"
2. Kéo" "
"""""^"[32"I/6*"D8"+/i$"j_2",(H*+",/_,"B/6*",h*-",H.* g
I
?>;?"5.2. Tính toán cấu kiện bằng gỗ nguyên khối
5.2.1. Cấu kiện chịu uốn phẳng
Tính toán về độ bền và độ cứng cấu kiện bằng gỗ nguyên khối chịu uốn phẳng
theo các công thức sau:
- Kiểm tra ứng suất pháp:

u
t
M
R
W
Ê (5.4)

- Kiểm tra ứng suất tiếp:

ng
c
ng
QS
R
J b
Ê (5.5)
trong đó:
Q - lực cắt tính toán;
S
ng
- mômen tĩnh của phần trJợt tiết diện nguyên đối với trục trung hoà của toàn
tiết diện;
J
ng
- mômen quán tính của tiết diện nguyên;
b - bề rộng tiết diện tại mặt trJợt;
R
c
- cJờng độ tính toán cắt dọc thớ khi uốn của gỗ.

- Kiểm tra về độ võng của cấu kiện chịu uốn đJợc tính với tải trọng tiêu chuẩn và
mômen quán tính của tiết diện nguyên theo công thức:

[ ]
c2
c
max

""""""""""9z"4_,"D32",-2`"Df*+"RS"DY2"qum*+"X!"
""""""""""""""""^"Y$"D-h*-",ổ"-xT"RS"BS*"
""""""""""""""""^"Y$"D-h*-"qơ*"
""""""""""Gz"7-Sv"
"""""""""""""""^"SS*",Y*+"
"""""""""""""""^"XS"+ồ>"IèH"$./"
"""""""""""""""^"[Y2"T-H*+>"o/,f"
"
{O@??"
{O9;?"
"
{OG:?"
{OG??"
{O9:?"

5.2.2. Cấu kiện chịu uốn xiên
Tính toán về độ bền và độ cứng cấu kiện bằng gỗ nguyên khối chịu uốn xiên theo
các công thức sau:
- Kiểm tra ứng suất pháp:

y
x
u
xy
M
M
R
WW
+Ê (5.7)
trong đó:

lần lJợt là các thành phần độ võng của cấu kiện do các thành phần lực gây
uốn sinh ra lần lJợt đối với các trục x, y.

5.2.3. Cấu kiện chịu kéo trung tâm
Cấu kiện chịu kéo trung tâm đJợc tính theo công thức sau:

k
th
N
R
F
Ê (5.9)
trong đó:
N - lực kéo tính toán;
F
th
- diện tích tiết diện thu hẹp, coi mọi giảm yếu trên một đoạn dài 20 cm đJợc
ghép vào cùng một tiết diện để tính;
R
k
- cJờng độ tính toán kéo dọc thớ của gỗ.
246 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2
5.2.4. Cấu kiện chịu nén trung tâm
Cấu kiện chịu nén trung tâm đJợc tính toán về cJờng độ, ổn định và về độ mảnh
theo các công thức sau:
- Kiểm tra cJờng độ:

n
th
N

tiết diện (không ăn lan đến cạnh, xem hình 5-1a) và diện tích giảm yếu không
quá 0,25.F
ng
; F
t
=
ng
4
F
3
khi có giảm yếu nhJng không ăn lan đến cạnh và diện
tích giảm yếu quá 0,25.F
ng
; F
t
= F
th
khi có giảm yếu đối xứng và ở mép tiết
diện (ăn lan đến cạnh, xem hình 5-1b).
j
- hệ số uốn dọc, phụ thuộc độ mảnh
l
của cấu
kiện, đJợc tính theo các công thức sau:
+ Khi độ mảnh
l Ê 75:

2
10,8
100

$$2h#9$>?@,$AT6$P!5#$G9]6$#i#$$
$
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$EX6#=$EjR$
Ch"ơng 5 - kết cấu gỗ 247
247

trong đó:
F
ng
, J
ng
- diện tích và mômen quán tính tiết diện nguyên của cấu kiện;
L
o
- chiều dài tính toán của cấu kiện chịu nén:
L
o
=
m
L (5.14)
trong đó:
ã Khi một đầu ngàm một đầu tự do:
m
= 2,0;
ã Khi hai đầu liên kết khớp: m = 1,0;
ã Khi một đầu ngàm một đầu khớp:
m
= 0,8;
ã Khi hai đầu ngàm:
m

k
thtu
MR
N
R
FWR
+Ê (5.16)
trong đó:
M
0
- mômen uốn tính toán do tải trọng ngang sinh ra;
F
th
, W
t
đJợc xác định nhJ đối với cấu kiện chịu kéo (công thức 5.9) và cấu kiện
chịu uốn (công thức 5.4);
R
k
/R
u
- hệ số xét tới sự khác nhau giữa cJờng độ chịu kéo và chịu uốn.

5.2.6. Cấu kiện chịu nén lệch tâm (nén-uốn)
Cấu kiện nguyên khối chịu nén lệch tâm đJợc tính toán về cJờng độ trong mặt
phẳng uốn có xét tới mômen uốn phụ do lực nén sinh ra theo công thức:

on
n
thtu

Cấu kiện chịu nén-uốn, khi M
o
/W
ng
Ê 0,1.N/F
ng
có thể bỏ qua ảnh hJởng của
mômen uốn, đJợc kiểm tra về ổn định trong mặt phẳng uốn và ngoài mặt phẳng uốn
nhJ thanh chịu nén trung tâm, theo công thức (5.11).
Kiểm tra về cắt của cấu kiện chịu nén uốn theo công thức:

ong
c
ng
QS
R
J b
Ê
x
(5.19)
trong đó:
Q
o
- lực cắt tính toán do tải trọng ngang sinh ra;
x
- tính theo công thức (5.18), các ký hiệu còn lại xem công thức (5.5). 5.3. Tính toán liên kết trong kết cấu gỗ
5.3.1. Liên kết mộng

nemem
NRF
a
Ê (5.20)
trong đó:
N
n
- lực nén tính toán trong thanh xiên;
a
em
R - cJờng độ tính ép mặt xiên thớ một góc
a
tính theo công thức (5.2);
F
em
- diện tích ép mặt, đối với thanh xiên và thanh ngang có mặt cắt chữ nhật b

h:

r
em
bh
F
cos
=
a
(5.21)

- Kiểm tra cắt dọc thớ theo công thức:


tb
c
c
c
R
R
L
1
e
=
+b
(5.23)
trong đó:
R
c
- cJờng độ tính toán khi chịu cắt dọc thớ;
e - cánh tay đòn của lực cắt,
ã trong cấu kiện với rnh mộng một bên, e = 0,5.h;
ã trong cấu kiện với rnh mộng hai bên, e = 0,25.h;
b
- hệ số,
ã khi mặt bị cắt ở về một phía các lực cắt,
b
= 0,25;
ã khi mặt bị cắt nằm giữa các lực cắt,
b
= 0,125.
250 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2
- Kiểm tra kéo trong thanh ngang:
N

s
c
- ứng suất chảy của vật liệu thép làm bulông;
b
th
F - diện tích tiết diện của bulông tại chỗ có ren.

5.3.2. Liên kết chêm
Quy định về chiều sâu của rnh chêm h
r
, chiều dài của chêm b
c
(xem hình 5-3)
nhJ sau:
ã 3 cm
Ê
h
r

Ê
d/4 (đối với gỗ tiết diện tròn);
ã 3 cm
Ê
h
r

Ê
h/5 (đối với gỗ tiết diện chữ nhật);
ã b
c

ctbctb
ccccc
[T]RFRbl
== (5.27)
Ch"ơng 5 - kết cấu gỗ 251
251

- Khả năng chịu cắt của phân tố giữa hai chêm:

f tb f tb
ccccf
[T]RFRbl
== (5.28)
trong đó:
c
c
F
,
f
c
F
- diện tích chịu cắt của chêm và diện tích chịu cắt của phân tố giữa hai chêm;
em
R
a
- cJờng độ ép mặt nghiêng thớ một góc
a
;
tb
c

là khả năng chịu lực nhỏ nhất của một chêm.

5.3.3. Liên kết chốt hình trụ tròn
Khả năng chịu lực của chốt khi phJơng
của lực song song với thớ của cấu kiện, trong
điều kiện nhiệt độ và độ ẩm bình thJờng, đJợc
xác định theo công thức sau:
-
Khả năng chịu ép mặt lên thanh có
chiều dày c (thanh nằm giữa, thanh có
chiều
dày bằng nhau hoặc thanh có chiều dày lớn
hơn trong liên kết hai thanh, hình 5-4):

c
em1
[T] kcd
= (5.30)
-
Khả năng chịu ép mặt lên thanh có
chiều dày a (thanh nằm ở ngoài biên hoặc
thanh có chiều dày nhỏ hơn trong liên kết
hai thanh): 2h#9$>?a,$k!"#$PUE$G9NE$EXn$EXo#$
252 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2
adk]T[
2
a

Sơ"qồ"o/b*"I_,"l6"1N"I
"
/*-"[-N,",-AT"[-N,"+d"
N/"s0*+"
I
9"
I
G"
:?
"
;?
"
:?
"
;?
"
:?
"
;?
"
4-f*+"qN/"s0*+"
I
9"
I
G"
@:
"
;?
"
@:

"

Khi phJơng của nội lực truyền qua liên kết hợp với thớ của cấu kiện một góc
a, thì khả năng chịu ép mặt của chốt tính theo các công thức (5.30), (5.31) cần nhân với
hệ số hiệu chỉnh k
a
và khả năng chịu uốn của chốt tính theo công thức (5.32) cần nhân
với hệ số
k
a
cho ở bảng 5-7. <#=$>?q,$*!F$EX]$95$%N$P
a

[-N,",-AT"D8"qum*+"Ih*-"B"VD$Z"
c8D"a
H"
9>G"9>L"G>?"G>P"
[-N,"+d"
@?
?"
L?
H"
J?
H"
?>J:"
?>K:"
?>K"

đi 1,5d do đinh xuyên qua làm gỗ bị nứt.
Khoảng cách nhỏ nhất giữa các chốt và đinh (hình 5-5) phải theo các quy định ở
bảng 5-8. 2h#9$>?>,$ N$EX8$G9NE$EXn$EXo#$
a) Bố trí song song; b) Bố trí so le.

<#=$>?r,$s9&<#=$GFG9$#9t$#9TE$P9!$uN$EX8$G9NE$S;$7!#9$
Bulông, chốt thép Chốt gỗ Đinh
Khoảng
cách
B"Ê"9?B"
B">9?B"
B"Ê"9?B"
B">9?B"D"="PB"
D""9?B"
S
9
"
S
G
"
S
@"
LB"
@B"
G>:B
"
KB"

10d.
2. Khoảng các dọc thớ từ đinh đến đầu mút thanh S
1
không nhỏ hơn 15d.
3. B là tổng chiều dày các phân tố (chiều dài chốt l
ch
= B).
254 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2
5.4. Tính toán phân tố tổ hợp kết cấu gỗ
5.4.1. Dầm tổ hợp chịu uốn phẳng
Dầm tổ hợp đJợc ghép bằng hai thanh gỗ liên kết với nhau bằng chêm đJợc tính
toán về cJờng độ và độ võng theo các công thức sau:
- Kiểm tra về cJờng độ:

u
Wnk
M
R
kW
Ê (5.33)
- Kiểm tra độ võng:

[ ]
c2
c
max
J nk
M L
5
ff

{/b*"I_,"D-b$"l6"1N"
P"L"J"
"lQ/"T-p*",N"+-AT"qU,"sh,"VS
H
="?Z"
I
J
"
I
%"
?>:"
?>K:
"
?>L:"
?>;:
"
?>K:"
?>J?
"
"lQ/"T-p*",N"+-AT"qU,"D.D-"VS
H
ạ"?Z"
I
J
"
I
%"
^"
^
"

T - tổng lực trJợt giữa hai phân tố ghép:

L
nk
0
nk
S
TQ(z)dz
J
=
ũ
(5.36)
Với dầm đơn chịu tải trọng phân bố đều q có:
2
nk
nk
S
qL
T
J 4
=, khi các chêm bố trí
chịu lực bằng nhau, thì khoảng cách trung tâm giữa các chêm cho trong bảng 5-10 (xem
hình 5-6).
2h#9$>?p,$s9&<#=$GFG9$=!y4$GFG$G9"R$EX&#=$mlR$Ez$9{|$ <#=$>?@},$s9&<#=$GFG9$EX6#=$EjR$=!y4$GFG$G9"R$

?>9:JP"
?>?;JJ"
?>?L:?"
?>?:9G"
?>9JG:"
?>9@;9"
?z?;?P"
??:J@"
?"
?>9LLK"
?>9G@:"
?>?K@P"
?"
?"
?>9PJ9"
?>99GK"
?"
?"
?"
?z9@L9"

Chú thích:
a = a.L - khoảng cách trung tâm giữa các chêm;
L - chiều dài nhịp dầm.

5.4.2. Cột tổ hợp chịu nén trung tâm
Cột tổ hợp chịu nén trung tâm ghép bằng nhiều thanh gỗ, đJợc liên kết với nhau
bằng chốt để cùng chịu lực (hình 5-7). Cột tổ hợp không có bản đệm (hình 5-7a) và loại
có bản đệm (hình 5-7b), đJợc tính toán theo công thức sau:
256 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2

td22
yyy1
0y
()
L
J
F
l=ml+l
Ê
ồ
ồ
(5.38)
trong đó:
l
y
- độ mảnh của cột đối với trục y khi coi cột ghép nhJ cột nguyên khối;
m
y
- hệ số xét tới độ mềm của liên kết:

c
m
2
oy
oy
n
n
L
bh
k1 +=m (5.39)

<#=$>?@@,$*!F$EX]$95$%N$P
&$
l6"1N"I
H"
{H)/"o/b*"I_,"
[!,"D-]2"*A*",(2*+",p$"[!,"D-]2"*A*"o6D-",p$"
^" /*-"
2
1
10d
"
2
1
5d
"
^"[-N,",-AT",(e*"""
"ã"B"Ê QOK"
2
1
5d
"
2
1
2,5d
"
"ã"B">"QOK"
1,5
ad
"
3

S
J - tổng mômen quán tính của tiết diện ngang của các phân tố đối với trục qua
trọng tâm của chúng và song song với trục y-y.

5.4.3. Cột tổ hợp chịu nén lệch tâm (nén-uốn)
- Kiểm tra về cJờng độ của cột tổ hợp chịu nén lệch tâm trong mặt phẳng uốn, có
xét tới mômen uốn phụ do lực nén sinh ra khi có biến dạng ngang, theo công thức:

n
u
n
tW
o
th
R
R
R
Wk
M
F
N
Ê
x
+ (5.41)
trong đó:
ngn
2td
y
FR3100
N)(

Kết cấu gỗ 241
5.1. Vật liệu gỗ và c-ờng độ của gỗ 241
5.1.1. Vật liệu gỗ dùng trong kết cấu 241
5.1.2. CJờng độ tính toán của gỗ 241
5.2. Tính toán cấu kiện bằng gỗ nguyên khối 243
5.2.1. Cấu kiện chịu uốn phẳng 243
5.2.2. Cấu kiện chịu uốn xiên 245
5.2.3. Cấu kiện chịu kéo trung tâm 245
5.2.4. Cấu kiện chịu nén trung tâm 246
5.2.5. Cấu kiện chịu kéo lệch tâm (kéo-uốn) 247
5.2.6. Cấu kiện chịu nén lệch tâm (nén-uốn) 247
5.3. Tính toán liên kết trong kết cấu gỗ 248
5.3.1. Liên kết mộng 248
5.3.2. Liên kết chêm 250
5.3.3. Liên kết chốt hình trụ tròn 251
5.4. Tính toán phân tố tổ hợp kết cấu gỗ 254
5.4.1. Dầm tổ hợp chịu uốn phẳng 254
5.4.2. Cột tổ hợp chịu nén trung tâm 255
5.4.3. Cột tổ hợp chịu nén lệch tâm (nén-uốn) 257

!"# ########sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2
#
#
#
Tài liệu tham khảo
#
#
tiếng việt
#
$%#&'()*+#,(-+#./01#&'()*+#23+4#56+'1#78#94:;+#<=+'#>#?@A#BC(#D8#AE+'#B6A#

tµi liÖu tham kh¶o ![
![

n%#95H&#!!\a-$[[$#>#?@A#BC(#D8#AE+'#B6A#A4FG#-#9:8(#B4(È+#A4:@A#c@%#
$%#95H&#!!\!-$[[$#>#?@A#BC(#A4FG#-#9:8(#B4(È+#A4:@A#c@%#
%#95H&#kn !-$[[!#>#.8#AE+'#G4-+#LKB#A4•0#BMê+'#Vé#B4l(#+F+%#
]%#95H&#k "!-$[[\#>#94FG#B6A#D8#AE+'#-#94W+4#A4FG#R»+%#
a%#95,w#a -\n#>#9:8(#B4(È+#A4:@A#c@#'UB4#VK#RS#'UB4#VK#B6A#A4FG%#
!%#95,wH&# "!- nn #>#5KB#q()#Vl+4#B4f#)@(#Rr#A4:@A#c@#BE+'#Aj3+4#A4f)#Pg:%#
k%#$a#95&#k]- nn #>#.8#AE+'#A4f)#BE+'#-#Y8(#B|(#cY#A4(ZA%#
\%#$a#95&#$n]-$[[[#V@+#$n[-$[[[#>#^4ô#':W#B40#D8#AE+'#RS#R{W#-#Y8(#B|(#cY#
A4(ZA#RS#G4MN+'#G4KG#A4z%#
"%#$a#95&#$$a- nn$#>#,:Lb+'#RS#G4ô#':W#Aj0+'#T-)#_`+'#A4f)#Pg:#-#<Ms+'#_t+#yz#
_ô+'%#
[%#$a#95&#![- nn #>#5E+'#Aj3+4#A4f)#Pg:#-#?@A#BC(#D8#AE+'#RS#D8#AE+'#B6A#A4FG#-#
Y8(#B|(#cY#A4(ZA#RS#+'4:;L#A4(%#
]n%#$a#95&#ka- nn #V@+#\]- nn #>#.8#AE+'#A4f)#BE+'#RS#BKB#RZA#P:;(#_v+'#B40##
D8#AE+'#A4f)#BE+'#-#Y8(#B|(#cY#A4(ZA#RS#G4MN+'#G4KG#A4z%#
#
#
tiÕng Anh vµ Ph¸p
#
]$%#O%u%#&•R:PP•1#^j0G•jA:•y#0f#B0+Bj•A•1#F:+WP#E_:A:0+1#$[[\%#
] %#OL•j:BW+#h+yA:A(A•#f0j#9•yA:+'#W+_#uWA•j:WPy1#Od9u#dAW+_Wj_y# nnn1#d•BA:0+#a1#
H0P(L•#na-n %#
]]%#OL•j:BW+#50+Bj•A•#h+yA:A(A•1#O5h#uW+(WP#0f#50+Bj•A•#GjWBA:B•%#^WjA#$-$[[\%#
]a%#R•B(•:P#_•#+0jL•y#FjW+BW:y•y1#90L•#$:#.FA0+#•A#W_j(RW+Ay1#90L# :#5:L•+Ay#•A#
B4W(T%#
#
tài liệu tham khảo k$