Giáo trình Kết cấu xây dựng (Nghề: Xây dựng dân dụng và công nghiệp - Trung cấp): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XƠ
KHOA: XÂY DỰNG

GIÁO TRÌNH KẾT CẤU XÂY DỰNG
MÔN HỌC: KẾT CẤU XÂY DỰNG
NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số:

/QĐ-... ngày ..... tháng.... năm 20

…….. của ………………

Ninh Bình,năm 2018
1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Để đáp ứng nhu cầu về tài liệu cho môn học Kết cấu xây dựng, tơi biên soạn
cuốn giáo trình “Kết cấu xây dựng”, với mong muốn phục vụ kịp thời cho công tác
giảng dạy và học tập của giáo viên cũng như học sinh chuyên ngành xây dựng dân
dụng và công nghiệp.
“Giáo trình kết cấu xây dựng” gồm 9 chương:
Chương 1: Gỗ dùng trong xây dựng;
Chương 2: Tính tốn các cấu kiện cơ bản;

Chương 3: Liên kết kết cấu gỗ;
Chương 4: Thép xây dựng và liên kết trong kết cấu thép;
Chương 5: Đại cương về kết cấu bê tông cốt thép;
Chương 6: Tính tốn cấu kiện chịu uốn theo cường độ;
Chương 7: Tính tốn cấu kiện chịu nén và chịu kéo;
Chương 8: Sàn bê tơng cốt thép;
Chương 9: Tính tốn một số bộ phận cơng trình.
Khi soạn thảo giáo trình này tơi nhận được nhiều sự động viên và góp ý của
các đồng chí giáo viên khoa Xây dựng - trường Cao đẳng cơ điện xây dựng Việt
xô. Tôi xin cám ơn về sự giúp đỡ to lớn này và hy vọng nhận được những ý kiến
đóng góp quý báu của đồng nghiệp và bạn đọc để cuốn sách ngày càng hoàn thiện
hơn.
Tam Điệp, ngày 25 thang 3 năm 2018
Biên soạn

Phạm Văn Mạnh

2


MỤC LỤC

CHƯƠNG I : GỖ DÙNG TRONG XÂY DỰNG ................................................. 8
1. Ưu khuyết điển của gỗ ....................................................................................... 8
1.1 Ưu điểm ........................................................................................................ 8
1.2 Khuyết điểm ................................................................................................. 8
2. Phạm vi sử dụng của kết cấu gỗ ........................................................................ 9
3. Tính chất cơ học của gỗ ..................................................................................... 9
3.1. Tính chất chịu nén ....................................................................................... 9
3.2. Tính chất chịu kéo ....................................................................................... 9

3.3. Tính chất chịu uốn ....................................................................................... 9
3.4. Tính chất chịu ép mặt ................................................................................ 10
3.5. Tính chất chịu trượt ................................................................................... 10
4. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của gỗ .................................................. 11
4.1. Độ ẩm ........................................................................................................ 11
4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................................................ 11
4.3. Ảnh hưởng của khuyết tật ......................................................................... 11
4.4 Thời gian chịu tải........................................................................................ 11
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CƠ BẢN ............................................ 13
1. Ngun lý tính tốn theo trạng thái giới hạn ................................................... 13
1.1 Khái niệm về trạng thái giới hạn ................................................................ 13
1.2 Các trạng thái giới hạn ............................................................................... 13
2. Tính tốn cấu kiện chịu kéo đúng tâm ............................................................. 13
2.1 Khái niệm ................................................................................................... 13
2.2 Điều kiện cường độ .................................................................................... 13
2.3 Các bài toán ................................................................................................ 14
3. Tính tốn cấu kiện chịu nén đúng tâm ............................................................. 15
3.1 Tính tốn về cường độ và tính tốn kiểm tra ổn định, độ mảnh. ............... 15
3.1.1. Kiểm tra về cường độ ............................................................................. 15
3.2.2. Kiểm tra về ổn định ................................................................................ 15
3.2 Bài tốn thiết kế. ......................................................................................... 17
4. Tính tốn cấu kiện chịu uốn ............................................................................. 18
4.1 Uốn phẳng .................................................................................................. 18
4.1.1. Điều kiện về cường độ ........................................................................... 18
4.2.2. Kiểm tra về độ võng (độ cứng) .............................................................. 19
3


4.2.3. Các bài toán ............................................................................................ 20
4.2 Uốn xiên ..................................................................................................... 21

4.2.1. Kiểm tra về cường độ ............................................................................. 21
4.2.2. Kiểm tra về độ võng ............................................................................... 21
4.2.3 Các bài toán ............................................................................................. 22
CHƯƠNG III: LIÊN KẾT KẾT CẤU GỖ ......................................................... 23
1. Khái niệm về liên kết trong kết cấu gỗ ........................................................... 23
1.1 Mục đích của liên kết ................................................................................. 23
1.2 Yêu cầu của liên kết ................................................................................... 23
1.3 Phân loại liên kết ........................................................................................ 23
2. Liên kết mộng .................................................................................................. 24
2.1 Cấu tạo (mộng đuôi kèo 1 răng) ................................................................. 24
2.2. Tính tốn liên kết mộng ............................................................................ 24
2.2.1 Bài toán kiểm tra ..................................................................................... 24
2.2.2 Bài toán thiết kế ....................................................................................... 26
CHƯƠNG IV: THÉP XÂY DỰNG VÀ LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP
................................................................................................................................. 28
1. Thép dùng trong xây dựng ............................................................................... 28
1.1 Ưu, khuyết điểm của kết cấu thép .............................................................. 28
1.2 Phân loại thép - cường độ của thép ............................................................ 28
2. Liên kết hàn...................................................................................................... 29
2.1 Khái niệm ................................................................................................... 29
2.2 Các phương pháp hàn ................................................................................. 29
2.3 Phân loại đường hàn ................................................................................... 30
2.4 Cường độ tính tốn của đường hàn ............................................................ 31
2.5 Tính tốn liên kết hàn. ................................................................................ 32
2.5.1. Tính tốn liên kết hàn đối đầu chịu lực dọc trục .................................... 32
2.5.2. Tính liên kết hàn đối đầu thẳng góc chịu mơ men uốn và lực cắt ......... 33
2.5.3. Tính liên kết hàn góc .............................................................................. 34
2.5.4 Tính liên kết hàn thép góc vào thép bản ................................................. 37
CHƯƠNG V: ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP .............. 40
1. Khái niệm về kết cấu bê tông cốt thép............................................................. 40

1.1. Sự làm việc của bê tông cốt thép............................................................... 40
1.2. Ưu, nhược điểm của kết cấu bê tơng cốt thép ........................................... 41
2. Tính chất cơ học của bê tơng cốt thép. ............................................................ 41
2.1. Tính chất cơ học của bê tông..................................................................... 41
4


2.1.1. Cường độ của bê tông............................................................................. 41
2.1.2. Biến dạng của bê tông ............................................................................ 43
2.2. Cốt thép dùng trong bê tông cốt thép ........................................................ 45
2.2.1. Tính chất cơ học của cốt thép ................................................................. 45
2.2.2. Phân loại cốt thép ................................................................................... 45
2.2.3. Neo, uốn, nối cốt thép. ........................................................................... 46
3. Bê tông cốt thép ............................................................................................... 47
3.1. Lực dính giữa bê tơng và cốt thép ............................................................. 47
3.2. Sự ảnh hưởng của cốt thép đến sự co ngót và từ biến của bê tơng cốt thép.
.......................................................................................................................... 48
3.3. Lớp bê tông bảo vệ cốt thép ...................................................................... 48
4. Ngun lý tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép. ................................................. 49
4.1. Khái niệm về trạng thái giới hạn. .............................................................. 49
4.2. Các trạng thái giới hạn .............................................................................. 49
4.3. Tải trọng tác dụng vào kết cấu .................................................................. 50
4.4. Cường độ của vật liệu................................................................................ 50
4.5. Ngun lý tính tốn kết cấu BTCT ........................................................... 51
CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN THEO CƯỜNG ĐỘ.. 52
1. Đặc điểm cấu tạo của cấu kiện chịu uốn. ........................................................ 52
1.1. Cấu tạo của bản ......................................................................................... 52
1.1.1. Hình dáng ............................................................................................... 52
1.1.2 Cốt thép ................................................................................................... 52
1.2. Cấu tạo của dầm ........................................................................................ 53

1.2.1. Hình dạng ............................................................................................... 53
1.2.2. Cốt thép .................................................................................................. 53
2. Sự làm việc của dầm bê tông cốt thép ............................................................. 54
2.1 Thí nghiệm dầm chịu uốn........................................................................... 54
2.2. Các giai đoạn trạng thái ứng suất biến dạng trên tiết diện thẳng góc của
dầm chịu uốn .................................................................................................... 55
3. Tính tốn về cường độ của cấu kiện chịu uốn trên tiết diện thẳng góc ........... 57
3.1. Cấu kiện có tiết diện hình chữ nhật đặt cốt đơn ........................................ 57
3.1.1. Sơ đồ ứng suất và công thức cơ bản ....................................................... 57
3.1.2 Công thức cơ bản tính tốn theo bảng ..................................................... 58
3.1.3 Các bài tốn ............................................................................................. 59
3.1.4 Bài tập ví dụ ............................................................................................ 61
3.2 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt thép kép ......................................... 62
3.2.1. Sơ đồ ứng suất và công thức cơ bản....................................................... 62
3.2.2. Cơng thức tính tốn theo bảng ............................................................... 62
5


3.2.3. Các bài tốn ............................................................................................ 63
3.2.4. Bài tập ví dụ ........................................................................................... 64
4. Cấu kiện có mặt cắt chữ T ............................................................................... 65
4.1. Cấu tạo mặt cắt chữ T................................................................................ 65
4.2. Các trường hợp làm việc của mặt cắt chữ T ............................................. 66
4.3. Sơ đồ ứng suất và công thức cơ bản của cấu kiện chịu uốn mặt cắt chữ T
.......................................................................................................................... 66
4.4 Các bài tốn ................................................................................................ 68
5. Tính tốn về cường độ trên tiết diện nghiêng .................................................. 69
5.1. Điều kiện tính tốn trên tiết diện nghiêng ................................................. 69
5.2. Sơ đồ ứng suất và công thức cơ bản .......................................................... 69
5.3. Tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất ............................................................. 71

5.4. Bài tốn tính cốt đai khi khơng có cốt xiên ............................................... 71
CHƯƠNG VII: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU NÉN VÀ CHỊU KÉO ........ 73
1. Cấu kiện chịu nén đúng tâm ............................................................................ 73
1.1. Đặc điểm cấu tạo ....................................................................................... 73
1.2. Cơng thức tính ........................................................................................... 74
1.3. Bài tốn thường gặp .................................................................................. 75
2. Cấu kiện chịu nén lệch tâm .............................................................................. 76
2.1. Đặc điểm cấu tạo ....................................................................................... 76
2.2. Sự làm việc của cấu kiện chịu nén lệch tâm ............................................. 78
2.3. Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn ................................................. 80
2.4. Tính tốn cấu kiện chịu nén lệch tâm bé ................................................... 83
3. Bài tập ứng dụng .............................................................................................. 83
CHƯƠNG VIII: SÀN BÊ TƠNG CỐT THÉP ................................................... 86
1. Bản bê tơng cốt thép hình chữ nhật một nhịp .................................................. 86
1.1. Tính tốn bản làm việc một chiều ............................................................. 86
1.1.1 Sơ đồ tính ................................................................................................ 86
1.1.2. Cách tính tốn bản .................................................................................. 87
1.2. Tính tốn bản kê bốn cạnh ........................................................................ 87
1.2.1. Sơ đồ tính ............................................................................................... 87
1.2.2. Cách tính khi tải trọng phân bố đều trên mặt bản .................................. 88
2. Sàn bê tơng cốt thép đúc tồn khối có bản làm việc một chiều....................... 90
2.1. Sơ đồ kết cấu sàn ....................................................................................... 90
2.2. Tính tốn.................................................................................................... 90
2.2.1 Ngun tắc bố trí hoạt tải bất lợi ............................................................. 90
6


2.2.2. Tính tốn và cấu tạo bản ........................................................................ 91
2.2.3 Tính tốn dầm phụ ................................................................................... 94
2.2.4. Tính tốn dầm chính ............................................................................... 95

3. Sàn bê tơng cốt thép đúc tồn khối có bản làm việc hai chiều ........................ 97
3.1. Sơ đồ kết cấu sàn ....................................................................................... 97
3.2. Tính tốn mặt sàn ...................................................................................... 98
3.2.1. Công thức tổng quát để xác định nội lực cho bản .................................. 98
3.2.2. Các trường hợp cụ thể ............................................................................ 99
3.3 Tính tốn dầm ........................................................................................... 100
CHƯƠNG IX: TÍNH TỐN MỘT SỐ BỘ PHẬN CƠNG TRÌNH .............. 103
1. Tính tốn cầu thang........................................................................................ 103
1.1. Khái niệm ................................................................................................ 103
1.2. Tính tốn các bộ phận của cầu thang thường .......................................... 103
2. Lanh tô, ô văng, máng nước .......................................................................... 106
2.1. Lanh tô ..................................................................................................... 106
2.1.1. Khái niệm ............................................................................................. 106
2.1.2. Tính tốn............................................................................................... 106
2.2. Ơ văng ..................................................................................................... 108
2.3. Máng nước............................................................................................... 109
2.3.1. Khái niệm ............................................................................................. 109
2.3.2. Tải trọng ............................................................................................... 109
2.3.3. Biện pháp chống lật cho máng nước .................................................... 109

7


CHƯƠNG I : GỖ DÙNG TRONG XÂY DỰNG
Mục tiêu
- Hiểu được các ưu, nhược điểm của vật liệu gỗ; các nhân tố ảnh hưởng tới
cường độ của gỗ.
- Biết các tính chất cơ học của gỗ từ đó giúp cho việc lựa chọn các phương
án sử dụng kết cấu gỗ được hợp lý..
Nội dung chính

1. Ưu khuyết điển của gỗ
1.1 Ưu điểm
- Là loại vật liệu nhẹ, cường độ khá cao
 Hệ số C dùng để so sánh chất lượng của VLXD về mặt chịu lực C 


R

( Thép : C = 3,7.10-4 ; BT : C = 2,4.10-3 ; Gỗ xoan C = 4,3.10-4 )
- Phổ biến và mang tính địa phương
- Dễ gia cơng chế tạo
- Có tính thẩm mỹ và cách âm tốt
1.2 Khuyết điểm
- Có tính không đồng nhất và không đẳng hướng
Không phù hợp với giả thuyết thường dùng trong khi tính tốn -> phải lấy hệ
số an tồn cao.
- Có nhiều khuyết tật
-> Làm giảm khả năng chịu lực.
- Hay bị nấm mốc, mối mọt, mục …
- Là VL cháy được
-> ở nơi cao hơn 50oC không sử dụng được
- Là VL ngậm nước
-> Phụ thuộc nhiều vào độ ẩm, dễ bị cong vênh, lỏng mối nối
Ở các nước tiên tiến gỗ dùng phổ biến dưới dạng gỗ dán.
Gỗ dán khó cháy, năm 1971 tại Pháp làm thí nghiệm dầm chịu tải trọng ở
nhiệt độ 900oC thì thấy dầm được chịu được 1 giờ, cịn dầm bằng thép thì chịu
được trong vịng 10 phút.
8

2. Phạm vi sử dụng của kết cấu gỗ
- Trong nhà dân dụng
- Trong nhà xưởng sản xuất nông nghiệp
- Trong giao thơng vận tải
- Trong thủy lợi
3. Tính chất cơ học của gỗ
3.1. Tính chất chịu nén
- Khuyết tật của gỗ ít ảnh hưởng tới khả năng chịu nén.
- Khả năng chịu nén dọc thớ tốt hơn nén dọc thớ.
- Cường độ nén dọc thớ là chỉ tiêu ổn định nhất trong các chỉ tiêu về cường
độ. Và nó được dùng để đánh giá và phân loại gỗ.
3.2. Tính chất chịu kéo
- Chịu kéo tốt hơn chịu nén. Ví dụ: với gỗ dổi thì CĐCK > CĐCN 3-4
KN/cm2 .
- Khi chịu kéo gỗ chịu ảnh hưởng nhiều của khuyết tật nên phải rất cẩn thận
khi sử dụng gỗ chịu kéo.
- Gỗ chịu kéo dọc thớ tốt hơn nhiều so với kéo ngang thớ.(Gấp từ 15-20 lần)
3.3. Tính chất chịu uốn
- Chịu độ chịu uốn nằm khoảng giữa CĐCK và CĐCN. Và ảnh hưởng của
khuyết tật cũng nằm khoảng giữa so với chịu kéo và chịu nén.

9


- Tăng tải trọng lên, ứng suất vùng nén phân bố theo đường cong và tăng
chậm, trong vùng nén xuất hiện biến dạng dẻo. Ứng suất kéo vẫn tiếp tục tăng
nhanh theo quy luật gần như đường thẳng. Trục trung hịa lui xuống phía dưới.
Mẫu bắt đầu bị phá hoại khi ở vùng nén ứng suất đạt cường độ nén, các thớ nén bị
gẫy.
- Ứng suất thớ biên (max) tính theo cơng thức sức bền vật liệu khơng cịn

M
đúng cho VL gỗ. Trị số  u 
chỉ là cường độ quy ước.
W
- Trong tính tốn kết cấu vẫn dùng cơng thức sức bền vật liệu cho đơn giản
nhưng phải thêm hệ số điều chỉnh vào W để xét hiện tượng nói trên.
- Mơ đun đàn hồi của gỗ chịu kéo và chịu uốn xấp xỉ bằng nhau. ( Gỗ thông
Liên Xơ cũ có E  103 KN / cm2 )
3.4. Tính chất chịu ép mặt
- Đ/n : Ép mặt là sự truyền lực từ cấu kiện này sang cấu kiện khác qua mặt
tiếp xúc nhau. Ứng suất ép mặt xuất hiện ở mặt tiếp xúc.
N
. Tùy phương của lực tác dụng
Fem
đối với thớ gỗ mà phân ra : ép mặt dọc thớ, ép mặt ngang thớ, ép mặt xiên thớ.

- Cường độ ép mặt được xác định  em 

3.5. Tính chất chịu trượt
- Tùy theo vị trí lực tác dụng đối với thớ gỗ mà ta phân ra trượt dọc thớ,
trượt ngang thớ, trượt xiên thớ.
- Cường độ trượt tính tốn là cường độ trung bình  tb 

P
Ftr

Biểu đồ phân bố ứng suất trượt
10

4. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của gỗ
4.1. Độ ẩm
- Độ ẩm càng lớn thì cường độ của gỗ càng giảm
- Ở Việt Nam độ ẩm cân bằng của gỗ tiêu chuẩn là 18%.
- Cường độ của gỗ có độ ẩm W là  W khi tính toán được đưa về cường độ ở
độ ẩm tiêu chuẩn  18 :

18   W 1    W  18
Trong đó:  : Hệ số điều chỉnh độ ẩm (Gỗ chịu kéo dọc thớ  =0,015;
nén dọc thớ  =0,05 ; nén ngang thớ  = 0,035 ; uốn  =0,04 ; trượt  = 0,03)
4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
- Khi nhiệt độ tăng, cường độ của gỗ giảm.
Thí nghiệm khi tăng nhiệt độ từ 20oC lên 500C thì : CĐCK giảm 1520% ; CĐCN giảm từ 20-40% ; CĐT giảm từ 15-20%.
- Khi nhiệt độ tăng là gỗ dãn nở gây ứng suất cục bộ lớn, nhất là chỗ mắt gỗ
hoặc khuyết tật, có thể làm đứt các thớ gỗ gây giảm cường độ. Do đó kết cấu gỗ
khơng được sử dụng ở nơi nhiệt độ cao hơn 500C.
4.3. Ảnh hưởng của khuyết tật
- Do mắt gỗ : Thớ gỗ bị lượn, vẹo, cấu tạo gỗ biến đổi đột ngột, ứng suất cục
bộ tập trung lớn, ứng suất gỗ bị giảm.
- Do thớ vặn, khe nứt
- Ngồi ra cịn có các khuyết tật khác như sâu mọt, gỗ bị đục, thủng lỗ...
4.4 Thời gian chịu tải

Đường cong chịu lực lâu dài của gỗ thông Liên Xô (cũ)
11


Người ta đã tiến hành thí nghiệm trên máy trong phịng thí nghiệm một loại
mẩu gỗ giống nhau chịu tải trọng khác nhau, thời gian chịu tải tác dụng lên mẫu
thử khác nhau, kết quả vẽ được biểu đồ quan hệ giữa cường độ phá hoại và thời

gian tác dụng của tải trọng cho đến lúc mẫu gỗ bị phá hoại (mẫu gỗ thông chịu
uốn).
Trị số ứng suất lớn nhất lâu dài ( ld ) gỗ không bị phá hoại. Nếu ứng suất
thực tế   ld - gỗ sẽ bị phá hoại. Nếu   ld - gỗ không bị phá hoại trong q
trình sử dụng. Trong tính tốn dùng ld - làm giới hạn chịu lực.

12


CHƯƠNG II: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CƠ BẢN
Mục tiêu
- Hiểu được khái niệm về trạng thái giới hạn, các trạng thái giới hạn và
phương pháp tính tốn kết cấu theo trạng thái giới hạn.
- Biết cách tính tốn kết cấu gỗ chịu kéọ nén đúng tấm, kết cấu gỗ chịu uốn
theo cường độ và độ cứng.
Nội dung chính
1. Nguyên lý tính tốn theo trạng thái giới hạn
1.1 Khái niệm về trạng thái giới hạn
Là trạng thái mà kết cấu bắt đầu không thể tiếp tục sử dụng được nữa.
1.2 Các trạng thái giới hạn
a. TTGH 1: (Về cường độ và ổn định)
- Điều kiện N ≤ S
Trong đó:

N là nội lực gây ra bởi tải trọng tính tốn trong cấu kiện

S là khả năng chịu lực, là nội lực giới hạn mà cấu kiện có thể
chịu được, nó phụ thuộc vào đặc trưng hình học và các đặc trưng cơ học của vật
liệu.
b. TTGH 2: (Về biến dạng)

- Điều kiện     
Trong đó:  là biến dạng do tải trọng tiêu chuẩn gây ra trong trường hợp bất
lợi nhất.

   là biến dạng cho phép (quy định trong tiêu chuẩn TCXD 44 - 70)
2. Tính tốn cấu kiện chịu kéo đúng tâm
2.1 Khái niệm
- Cấu kiện chịu kéo đúng tâm khi lực nằm dọc theo trục cấu kiện. Khi cấu
kiện có các chỗ giảm yếu thì hiện tượng kéo đúng tâm xảy ra khi các chỗ giảm yếu
này đối xứng với trục cấu kiện.
2.2 Điều kiện cường độ
- Cơng thức:  

N
 Rk
Fth

Trong đó:
N: Lực kéo tính tốn
13


Rk : Cường độ chịu kéo của gỗ.
Fth: Tiết diện ngang (TDN) thu hẹp
Fth = F - Fgy (F: tiết diện ngang, Fgy : diện tích giảm yếu)
Nếu khoảng cách giữa các tiết diện giảm yếu nhỏ hơn hay bằng 20 cm coi
như trên cùng 1 tiết diện ngang để tránh sự phá hoại của gỗ theo đường gãy khúc.

N

N

N

Fth

N
Fgy
< 20 cm

N

N
Cấu kiện chịu kéo đúng tâm

3 cm

2.3 Các bài toán
Bài toán 1: Kiểm tra điều kiện làm việc của thanh gỗ tiết diện vng có cạnh
a = 16 cm, chịu lực kéo đúng tâm với lực kéo N = 120 kN (kéo dọc thớ). thanh có
tiết diện giảm yếu đối xứng như hình dưới. Biết gỗ thuộc nhóm 7, độ ẩm W =
18%.

N

16 cm

N

Giải

Tra bảng gỗ nhóm 7, độ ẩm W = 18% ta được R k  0,8kN / cm2
Fth  16(16  3x2)  160cm2
120

 0,75 kN/cm2 < R k  0,8kN / cm2
0,8.160
Vậy thanh đủ khả năng chịu lực
Bài toán 2: Cho thanh chịu lực kéo dọc thớ đúng tâm có tiết diện vng như
hình vẽ. Em hãy tính tốn khả năng chịu lực kéo của thanh. Biết gỗ nhóm 7, độ ẩm
W = 18%.
14


5cm

5cm

30cm

N

N

15cm

Giải
Tra bảng gỗ nhóm 7, độ ẩm W = 18% ta được R k  0,8kN / cm2
Do khoảng cách của những tiết diện giảm yếu trên chiều dọc trục là 15cm <
20cm nên để an toàn ta coi như giảm yếu trên cùng 1 tiết diện.
Fth  30(30  5x2  5x2)  300cm2

N = 0,8 x 300= 240 kN
3. Tính tốn cấu kiện chịu nén đúng tâm
(Chương trình khung có sự nhầm lẫn: Trích từ chương trình khung
3.1. Tính tốn về cường độ và tính tốn kiểm tra về độ ổn định, độ mảnh.
3.2. Bài toán thiết kế.
3.1. 1. Kiểm tra về độ ổn định.
3.2. 2. Kiểm tra về độ mảnh.)
3.1 Tính tốn về cường độ và tính toán kiểm tra ổn định, độ mảnh.
3.1.1. Kiểm tra về cường độ



N
 Rn
Fth

- Trong đó:
N: Lực nén tính tốn
Fth : Tiết diện ngang của cấu kiện bị thu hẹp
Rn : Cường độ chịu nén của gỗ
3.2.2. Kiểm tra về ổn định



N
 Rn
.Ftt

Trong đó:
Ftt : Diện tích tính tốn tiết diện ngang của thanh, được lấy như sau:

15


- Nếu chỗ giảm yếu không ở mép cấu kiện thì Fgy ≤ 25% Fng
(tiết diện nguyên) thì Ftt = Fng ; khi Fgy > 25%Fng thì Ftt = 4/3 Fth.
- Nếu chỗ giảm yếu ở mép cấu kiện và đối xứng thì Ftt = Fth .
- Nếu chỗ giảm yếu ở mép cấu kiện và khơng đối xứng thì phải
tính theo nén lệch tâm.

 : Hệ số uốn dọc, dùng để xét sự giảm khả năng chịu lực khi bị uốn
dọc, được lấy như sau:
+ Vật liệu gỗ làm việc trong giai đoạn đàn hồi



3100

2

; khi   75

+ Vật liệu gỗ làm việc ngoài giai đoạn đàn hồi

  
  1  0,8 
 ; khi   75
 100 
2

3.2.3. Kiểm tra về độ mảnh



lo
rmin

Trong đó:
l0 : Chiều dài tính tốn của cấu kiện; lo = .l

 : Hệ số phụ thuộc sự liên kết giữa 2 đầu của cấu kiện

Trị số  khác với lý thuyết vì thực tế gỗ khơng thể ngàm chặt được. Chỗ
ngàm bị nén và bị biến dạng.
16


rmin : Bán kính quán tính nhỏ nhất của tiết diện ngun của cấu kiện
J min
được tính tốn theo rmin 
Fng
- Đối với tiết diện chữ nhật rmin = 0,289b
- Đối với tiết diện tròn rmin = 0,25d

  : Độ mảnh giới hạn cho phép của cấu kiện
- Các cấu kiện nén chủ yếu    =120
- Các cấu kiện phụ    = 150
- Thanh giằng kết cấu    = 200
3.2 Bài toán thiết kế.
Căn cứ vào điều kiện liên kết, lực tác dụng, chọn kích thước tiết diện của
cấu kiện để kết cấu an tồn trong sử dụng.

Thơng thường dựa vào điều kiện ổn định để chọn tiết diện.
Từ công thức từ điều kiện ổn định Đ.A Cô Sê Cốp đã nêu ra phương pháp
đơn giản để trực tiếp tìm ra diện tích tiết diện cần thiết F đối với các cấu kiện trịn,
vng, chữ nhật.
a. Trường hợp 1:   75
- Đối với tiết diện trịn đường kính d:
F

l0
N
15,75 Rn

d  1,135 F

- Đối với tiết diện chữ nhật:
F

l0
kN
16,08 Rn

k : Tỷ số giữa 2 cạnh tiết diện k 

h
b

- Đối với tiết diện vuông:
F

l0 N

16 Rn

b. Trường hợp 2:   75
17


- Đối với tiết diện tròn:
F

N
 0,001.ln2
Rn

- Đối với tiết diện chữ nhật:
F

N
 0,001.k.l02
Rn

- Đối với tiết diện vuông:
F

N
 0,001.l02
Rn

4. Tính tốn cấu kiện chịu uốn
4.1 Uốn phẳng
K/n uốn phẳng: Uốn phẳng khi mặt phẳng tải trọng trùng với mặt phẳng đối

xứng của tiết diện, nếu tải trọng là lực tập trung hay lực phân bố thì lực ấy phải
vng góc với trục thanh.
4.1.1. Điều kiện về cường độ
- Kiểm tra về ứng suất pháp



M
 m.Ru
Wth

Trong đó:
M : Mơ men uốn tính tốn
Wth : Mơ men chống uốn của tiết diện đã thu hẹp, ở chỗ có mơ men uốn tính
tốn.
Ru : Cường độ chịu uốn tính tốn của gỗ.
m : Hệ số điều kiện làm việc do ảnh hưởng của hình dạng và kích thước tiết
diện (Cạnh tiết diện < 15 cm thì m = 1. Cạnh tiết diện  15 cm thì m = 1,15 với gỗ
xẻ và m = 1,2 với gỗ tròn)
- Kiểm tra về ứng suất tiếp



Q.S x
 Rtr
J x .b

Trong đó:
Q : Lực cắt tính tốn trên tiết diện đang xét
18

Sx : Mô men tĩnh của phần tiết diện nguyên bị trượt đối với trục chính trung
tâm x.
Jx : Mơ men quán tính chính trung tân của tiết diện
b : Bề rộng tiết diện ở mặt trượt.
Rtr : Cường độ trượt dọc thớ của gỗ

3 Q
Đối với tiết diện chữ nhật   .
2 F
4 Q
Đối với tiết diện hình tròn   .
3 F

Chỉ kiểm tra ứng suất tiếp đối với các cấu kiện có chiều dài ngắn (Tỷ số
l
chiều dài cấu kiện và chiều cao tiết diện  5 mà lại chịu trọng tải lớn, hoặc khi
h
có tải trọng tập trung lớn gần gối đỡ)
4.2.2. Kiểm tra về độ võng (độ cứng)
f f

l  l 
f
5 q.l 3
.
Theo công thức của sức bền vật liệu 
với E = 103 KN/cm2 (Với
l 384 E.J

gỗ thông tiêu chuẩn)

f
 l  độ võng cho phép của cấu kiện (Tra bảng)

- Dầm 2 đầu khớp chịu tải trọng phân bố đều k = 0,104
- Dần 2 đầu khớp chịu tại trọng tập trung ở giữa k = 0,083

19


Bảng phụ lục
4.2.3. Các bài toán
- Theo cường độ
Từ  

M
M
và tìm được kích thước tiết diện.
 m.Ru ta có Wth 
Wth
m.Ru

- Theo độ võng
f f
f
5 q.l 3
5 qtc .l 3  l 

.


Từ
và
ta có J x 
và tìm được kích
l 384 E.J
l  l 
384 E  f 
thước tiết diện.

- Chọn được tiết diện cần tìm thỏa mãn 2 điều kiện trên là được.

20


4.2 Uốn xiên

Sơ đồ tính tốn cấu kiện uốn xiên
4.2.1. Kiểm tra về cường độ

 x y 

Mx My

 Ru
Wx Wy

Trong đó Ru là cường độ chịu uốn tính tốn của gỗ
- Để chọn tiết diện cấu kiện ta biến đổi công thức trên:
M x  M y .Wx 

1 
  Ru (*)
Wx  M x .Wy 

Nếu tiết diện là chữ nhật và nhịp cấu kiện theo 2 trục x và y như nhau thì
M
Wx h
  k và y  tg
Wy b
Mx

Thay các trị số này vào (*) giả ra đối với Wx ta sẽ có:
Wx 

Mx
1  k.tg 
Ru

f 

f x2  f y2   f 

4.2.2. Kiểm tra về độ võng

Trong đó fx , fy là độ võng thành phần đối với trục x và y tính với tải trọng
thành phần tiêu chuẩn gây ra (fx do q tcy ; fy do qxtc )

21

4.2.3 Các bài toán
- Bài toán thiết kế: Chọn tiết diện biết chiều dài nhịp, tải trọng, độ võng cho
phép, cường độ chịu uốn
- Bài toán kiểm tra: Cho tiết diện, chiều dài nhịp, tải trọng, độ võng cho
phép, cường độ chịu uốn. Yêu cầu kiểm tra về cường độ và độ võng.

22


CHƯƠNG III: LIÊN KẾT KẾT CẤU GỖ
Mục tiêu
- Hiểu được mục đích, yêu cầu cấu tạo, đặc điểm làm việc và phương pháp
tính tốn liên kết mộng đi kèo một răng, hai răng.
- Tính tốn kiểm tra được liên kết mộng đi kèo một răng, hai răng.
Nội dung chính
1. Khái niệm về liên kết trong kết cấu gỗ
1.1 Mục đích của liên kết
Là để tăng chiều dài cấu kiện hoặc mở rộng tiết diện, ghép nối các cấu kiện
thành kết cấu chịu lực hoàn chỉnh
1.2 Yêu cầu của liên kết
- Chặt: Các mặt truyền lực giữa các cấu kiện phải khít, khơng có khe hở để
truyền lực tốt và hạn chế biến dạng ban đầu. Liên kết đinh, chốt, mộng dễ đảm bảo
nhất.
- Dẻo, dai: Biến dạng khi phá hoại lớn. Có sự phân bố lại ứng suất trong liên
kết và tránh phá hoại đột ngột nguy hiểm. Liên kết chơt, tì đầu, liên kết kim loại dễ
đáp ứng nhất.
- Phân tán: Vì gỗ thường có khuyết tật (mắt, nứt) nên cần phân tán liên kết
để hạn chế ảnh hưởng của khuyết tật giảm yếu đối với liên kết. Dùng nhiều liên kết
nhỏ tốt hơn vì tránh được liên kết lớn ngẫu nhiên trùng và chỗ khuyết tật.
- Liên kết cùng một vị trí phải có độ cứng để chịu lực đồng đều (cùng loại,

giống nhau).
- Tiết diện giảm yếu của cấu kiện là nhỏ nhất.
- Dễ chế tạo, đảm bảo chính xác, khít, chặt; dễ kiểm tra, sửa chữa.
1.3 Phân loại liên kết
Ta thường gặp 4 loại chính
- Liên kết mộng
- Liên kết chốt
- Liên kết chêm
- Liên kết dán
- Ngồi ra cịn có liên kết tỳ đầu, liên kết kim loại .v..vvv
23


2. Liên kết mộng
2.1 Cấu tạo (mộng đuôi kèo 1 răng)

Yêu cầu cấu tạo:
- 2cm  h m 

h
3

- 1,5h  l tr  10h m
- Mặt truyền lực (qua ab) phải khít chặt)
Trong đó:

hm: Chiều sâu rãnh mộng
H: Chiều cao quá giang
ltr: Chiều dài mặt trượt quá giang

- Lực nén của kèo Nn vng góc và đi qua trọng tâm mặt truyền lực (mặt bị
ép)
- Nk đi qua trọng tâm tiết diện thu hẹp Fth.
2.2. Tính tốn liên kết mộng
2.2.1 Bài toán kiểm tra
- Kiểm tra về ép mặt:



Nn

 Rem
Fem
24


Trong đó:
Nn : Lực nén tính tốn của kèo tác dụng lên diện tích ép mặt
Fem : Diện tích ép mặt : Fem 

b.hm
cos

b : Chiều rộng thanh kèo thường lấy như bề rộng quá giang
hm : Chiều sâu rãnh mộng
Từ 2 cơng thức trên ta có:
b.hm 

3.k .N n .cos
h

N .cos
h
lấy hm  và đặt  k ta có h 


Rem
b
Rem
3


Ta có Rem


Rem
R
 3
1   em

1
 sin 
90
 Rem


Rem cường độ ép mặt tính tốn dọc thớ
R90em : cường độ ép mặt ngang thớ của gỗ
 : Góc hợp bởi trụ thanh kèo và quá giang.
- Kiểm tra trượt ở đi mộng:



N tr
 Rtrtb
Ftr

Trong đó :
Ntr = Nk = Nncos
Ftr : Diện tích mặt trượt Ftr = b. ltr
B : Bề rộng của thanh quá giang
ltr : Chiều dài mặt trượt ltr 

Ntr
b.Rtrtb

Rtrtb : Cường độ chống trượt trung bình
Rtrtb 

Rtr
1 

ltt
e

Rtr : Cường độ chống trượt của gỗ

 : Hệ số phụ thuộc hình thức trượt
25