BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO                                           BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI VŨ MINH CHÍNH SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU GỖ THEO TIÊU CHUẨN NGA VÀ VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2017       BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO                                             BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI     VŨ MINH CHÍNH  KHĨA : 2015-2017  SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU GỖ THEO TIÊU CHUẨN NGA VÀ VIỆT NAM Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD và CN  Mã số:             60.58.02.08    LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT   XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP      NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:  1.PGS.TS. NGUYỄN HỒNG SƠN  2.TS. PHẠM THANH HÙNG  Hà Nội – 2017         LỜI CẢM ƠN   Sau một thời gian nỗ lực học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Kiến  trúc Hà Nội, cuối cùng luận văn của tơi cũng đã hồn thành. Trong thời gian  qua, tơi đã ln nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của tất cả các anh chị,  bạn bè và các giảng viên trong Khoa Sau đại học - Trường Đại học Kiến trúc  Hà Nội.  Đặc biệt, trong thời gian làm luận văn vừa qua, tơi đã nhận được sự ủng  hộ, hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy PGS.TS. Nguyễn Hồng Sơn và thầy  TS. Phạm Thanh Hùng -Giảng viên trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. Mặc dù  rất bận rộn với cơng việc, các thầy ln dành thời gian giúp đỡ tơi trong mọi  khó khăn. Nhân dịp này tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đối với tình cảm và  cơng sức mà thầy đã dành cho tơi.  Tơi xin trân trọng cảm ơn!    TÁC GIẢ LUẬN VĂN        Vũ Minh Chính               LỜI CAM ĐOAN   Tơi  xin cam  đoan  Luận  văn thạc  sĩ  này là  cơng  trình  nghiên cứu  khoa  học độc lập của tơi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là  trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.                             TÁC GIẢ LUẬN VĂN        Vũ Minh Chính                           MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU/CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU DANH MỤC HÌNH MINH HOẠ MỞ ĐẦU * Lý do chọn đề tài  . 1 * Mục đích nghiên cứu   2 * Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  2 * Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của việc đề tài   2 NỘI DUNG Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan kết cấu gỗ 1.1.1. Hiện trạng sử dụng gỗ  3 1.1.2. Phân loại kết cấu gỗ   4 1.1.3. Cấu trúc và tính chất cơ lý của gỗ  . 5 1.1.4. Các tính chất cơ học của gỗ.  . 9 1.1.5. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của gỗ:   11 1.1.6. Độ cứng   12 1.1.7. Ưu nhược điểm của cấu kiện gỗ  . 12 1.2 Hệ thống tiêu chuẩn thiết kế kết cấu gỗ 13 1.2.1. Hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam   13 1.2.2. Hệ thống tiêu chuẩn Nga   14 1.3 Các cơng trình sử dụng kết cấu gỗ 15 1.3.1. Nhóm cơng trình dân dụng  . 15 1.3.2. Nhóm cơng trình cơng nghiệp   18                           1.3.3. Nhóm cơng trình cổ (di tích )   18 1.4 Nhận xét chung 18 Chương TÍNH TỐN CẤU KIỆN GỖ 20 2.1 Tính tốn cấu kiện gỗ theo tiêu chuẩn Việt Nam 20 2.1.1 Các cấu kiện chịu lực bản   20 2.1.2. Cấu kiện chịu kéo đúng tâm  . 20 2.1.3. Cấu kiện chịu nén đúng tâm  . 22 2.1.4. Cấu kiện chịu uốn - Điều kiện bền uốn:   23 2.1.5. Cấu kiện chịu kéo - uốn   26 2.1.6. Cấu kiện chịu nén - uốn,   27 2.2 Tính tốn cấu kiện gỗ theo tiêu chuẩn Nga.[3] 27 Tính tốn cấu kiện của KCG theo trạng thái giới hạn thứ nhất   27 2.2.1. Cấu kiện nén đúng tâm, kéo đúng tâm   27 2.2.2. Cấu kiện chịu uốn  . 33 2.2.3. Các cấu kiện chịu lực dọc trục có uốn  . 38 2.2.4. Chiều dài tính tốn và giới hạn độ mảnh của cấu kiện KCG  . 43 2.3 Đặc điểm tính tốn cấu kiện ghép keo từ gỗ dán gỗ : 45 2.3.1 Tính tốn cấu kiện KCG theo trang thái giới hạn thứ hai   51 2.3.2. Tính tốn liên kết cấu kiện của kết cấu gỗ   53 2.3.3. Bảng so sánh tiêu chuẩn Việt Nam và Nga  . 80 Chương VÍ DỤ TÍNH TOÁN 83 3.1 Bài toán 83 3.1.1. Tính cấu kiện theo tiêu chuẩn Việt Nam   83 3.1.2. Tính cấu kiện theo tiêu chuẩn Nga   83 3.1.3. Nhận xét kết quả tính tốn (bài tốn số 1)   84 3.2 Bài toán 84 3.2.1. Tính cấu kiện theo tiêu chuẩn Việt Nam   84                           3.2.2. Tính cấu kiện theo tiêu chuẩn Nga   85 3.2.3. Nhận xét kết quả tính tốn (bài tốn số 2)   85 3.3 Bài toán 86 3.3.1. Tính cấu kiện theo tiêu chuẩn Việt Nam   86 3.3.2. Tính cấu kiện theo tiêu chuẩn Nga   86 3.3.3. Nhận xét kết quả tính tốn (bài tốn số 3)   87 3.4 Kết luận 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC VÀ BẢNG BIỂU                               DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU/CHỮ VIẾT TẮT THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM (TCVN) b  Bề rộng của cấu kiện  h   Chiều cao   N  Lực dọc tốn  Nttn  Lực nén tính tốn  mn  Hệ số điều kiện  μ  Hệ số chiều dài tính tốn  [f]  Độ võng cho phép  Độ võng lớn nhất do tải trọng tiêu chuẩn sinh ra   f  Fth  Diện tích tiết diện đã thu hẹp của cấu kiện.  Fng  Diện tích nguyên của cấu kiện  Fg  Diện tích phần giản yếu của cấu kiện  Ftt  Diện tích tính tốn  G1  Trọng lượng gỗ khi ẩm  G2  Trọng lượng gỗ sau khi nước đã bốc hơi hết  γ  Khối lượng riêng trên một đơn vị thể tích  J  Mơ men qn tính của tiết diện   l  Chiều dài cấu kiện  M   Mơmen uốn tính tốn   Rk  Cường độ kéo tính tốn   Rn  Cường độ nén tính tốn   Ru  Cường độ uốn tính tốn  Rtr  Cường độ trượt tính tốn  R18  Cường độ ở độ ẩm 18%( TC nga 12%)(ρ12)  R w  Cường độ ở độ ẩm bất kỳ w  Hệ số chuyển đổi cường độ từ độ ẩm bất kỳ về độ ẩm TC                            α  Mômen chống uốn của tiết diện đã thu hẹp.  Wth  Độ ẩm  W Độ mảnh  λ  Độ mảnhlớn nhất của cấu kiện  λmax  Độ mảnhgiới hạn  [λ]  Hệ số uốn dọc.  φ  ứng suất kéo tính tốn  σk  ứng suất nén tính tốn  σn  ứng suất uốn tính tốn  σu  Cường độ ép mặt ,trượt  σem,tr Cường độ lâu dài của gỗ  σId  Hệ số ảnh hưởng lâu dài của gỗ  kId Cường độ ở nhiệt độ  ( Cường độ ở 200C )-cường độ chuẩn  σ20  Cường độ ở nhiệt độ T  σT  Nhiệt độ   T Hệ số chuyển đổi cường độ từ nhiệt độ bất kỳ về nhiệt độ TC  β Hệ số kể đến lượng tăng mô men do ảnh hưởng của lực dọc N.  ξ                               THEO TIÊU CHUẨN NGA (SNIP) fm,d  Cường độ uốn tính tốn dọc theo thớ  fc,0,d  Cường độ nén tính tốn dọc theo thớ  ft,0,d  Cường độ chịu kéo tính tốn dọc theo thớ gỗ  fm,y,d  Cường độ uốn tính tốn theo trục y chính  fm.z,d  Cường độ uốn tính tốn theo trục z chính  fto.d  Cường độ kéo tính tốn dọc theo thớ gỗ  fv,0,d  Sức bền tính tốn của gỗ chống cắt dọc thớ  fc,90,d  Sức bền tính tốn của gỗ chống nén ngang thớ  ft.90,d  Sức bền tính tốn của gỗ chống kéo ngang thớ  fcl.90,d  Sức bền tính tốn của gỗ chống ép mặt ngang thớ  fv,90,d  Sức bền tính tốn của gỗ chống chẻ dọc thớ  fv,α,d  Sức bền tính tốn của gỗ chống cắt dưới một gócα so với thớ  ft,0d     f t.90,d  Sức bền tính tốn của gỗ dán chống kéo trong mặt phẳng tấm   ft,45,d    fc,0d     f c.90,d  Sức bền tính tốn của gỗ dán chống nén trong mặt phẳng tấm .   fc,45,d    fm,0,d   Sức bền tính tốn của gỗ dán chống uốn trong mặt phẳng tấm  fm, 90, d    fv, 90, d  Sức bền tính tốn của gỗ dán chống chẻ trong mặt phẳng tấm  fr,d  Sức  bền  tính  tốn  của  gỗ  dán  chống  cắt  vng  góc  với  mặt  fr.45.d  phẳng tấm  fc, 90, d  Sức  bền  tính  tốn  của  gỗ  dán  chống  nén  vng  góc  với  mặt    phẳng tấm  fcl,90.d  Sức bền tính tốn của gỗ dán chống ép mặt vng gócvới mặt                                Phụ lục 2 : Phân nhóm gỗ theo chỉ tiêu ứng suất [5]    ứng suất, 105 N/m2  TT  Tên gỗ  Tên khoa học  Nén  Uốn  Kéo  Cắt  dọc  tĩnh  dọc  dọc      Nhóm 1  Hạng A        1  Giẻ cuống  Quercus psedocornea Ả Cher.  712  1396  1710  149  Lỉthocarpus sp.  637  1308  1548  139  2  Sồi đá  Hạng B      3  Lim xanh  Erythrophleum fordii Oliver  4  sến  Mahduca pasquỉeri H.J.Lam  5  Táu  Hạng c  Vatica ịìeurỉana Tardỉeu    763  1683  706  2008    - -       640  1726    - - 630  2163  1613    6  Kiền kiền  Hopea pỉerrei Hance    -         -     -   Nhóm 2  Hạng A      1  Xoan nhừ  Castanopsỉs trỉbuloỉdes (Lindl) A DC  2  Giẻ đen  Castanopsis sp  Hạng B    4  Gội gác    645  1168  1323  139      696  1099  1314  Aphanamỉxis gt'andifolia Bỉ  5  Giẻ mỡ gà  Pasania echdnocarpa Hỉckeỉ et Acamus  Hạng c          532  1187  - 7  Vải thiều  Nepbeỉium lappceum Linn  568  1848  -     - 552  1086  1579  129  Taỉauma        562  1555  1458  105  6  Giổi      700  2146  1214  115    3  Đinh vàng  Markhamỉa sp          - -           -  KI  TT  Tên gỗ  Tên khoa học  thể tích  Nhóm 1  1  2  Giẻ xám  Kim giao  Pasania aỉephantum Hickei et A Camus  Podocarpus latifolia Wall  0,97  0,97  3  Nghiến  Parapentaca Gagnep  0,93  4  Trai lý  Garcinỉa fargaoides A Chev  1,01  5  Táu mật  Vatica tonkinensis A Chev.  0,88  6  Trâm sừng, trâm roi  Syzygium sp.  0,92  7  Trường đá  Sapỉndaceae  0,95  8  Vải  Litchỉ chìnesis Sonn.  0,92  Nhóm 2  1  Chua khét  Dysoxyỉum sp.  0,73  2  Gội  Apahnamixỉs sp.  0,73  3  Thơng ta  Pỉnus merkusii Jungg Et Vỉers  0,75  Nhóm 3  1  Chò nâu  Dỉpterocapus tonkỉnesis A Chev  0,63  2  Xà cừ  Khaya senegaỉensis A Juss  0,71  3  Tếch  Tectona grandis Lỉnn  0,64  Nhóm 4    1  Chua  0,58  2  Xoan mộc  Toona fe brịỷĩga Roem  0,56  3  Xoan ta  Meỉia azedarach Linn  0,56  Nhóm 5  1  Mít nài  Ar to carpus ap.  0,53  2  Sồi gai  Castabopsis sp.  0,53          Phụ lục 3 : Chiều dài hiệu quả dầm tùy thuộc vào các điều kiện hỗ trợ và  loại hình tải  Loại tải  I=f/Ia  Mô men không đôi  1,0  Lực phân bố đều  0,9  Lực tập trung tại giữa nhịp của dầm  0,8  Lực phân bố đều  0,5  Lực tập trung tại đầu tự do  0,8  Loại dầm  Gối tựa đơn  giản  Cong xon  Tỷ lệ giữa chiều dài hữu hiệu lef và nhịp 1 là giá trị cho một dầm với gối  tựa hạn chế xoắn và tải tại các tâm của trọng lực. Neu tải được áp dụng ở cạnh  nén của dầm, lef phải được tăng lên bởi 2h và có thế được giảm 0,5 h cho một  tải tại cạnh kéo của dầm.              Phụ lục 4 :Hệ số điều kiện làm việc m và hệ số đồng nhất k  (theo CH200-62)  Hệ số  STT  Trạng thái ứng suất  Đồng  Điều kiện  nhất k  làm việc m  Uốn:  1      a) gỗ hộp  0,4  1,15  b) ván  0,4  1,0  2  Kéo dọc thớ  0,27  1,0  3  Nén dọc thớ và ép mặt dọc thớ  0,65  1,0  0,9  1,0  4  Nén ngang thớ và ép mặt ngang thớ trên toàn bộ  bề mặt  Ép mặt ngang thớ:  5  6      a) ở mộng tì, chêm và gỗ đệm ở mắt  0,9  1,8  b) ở mặt gối tựa của kết cấu  0,9  1,3  c) ở miếng đệm khi góc ép mặt từ 90° đến 60°  0,9  2,2  Lực trượt dọc thớ (lón nhất) khi chịu uốn  0,7  1,15  Lực trượt (theo bình qn diện tích) trong liên kết      mộng và chêm khi phạm vi chiều dài khơng lớn  7      hơn 10 lần chiều sâu rãnh xoi và 2 lần tổng số bề  - Dọc thớ  0,7  0,8  - Ngang thớ  0,7  0,8    Phụ lục 5 : Nhóm gỗ độ ẩm cân bằng    Nhóm   Độ ẩm sử dụng   Độ ẩm cực đại của khơng khí  điều kiệnsử dụng  của gỗ %  tại nhiệt độ 200C  1A  Từ dưới 8°C  40  1  8-12 65  2  đến 15 75  3  đến 20 85  4  trên20 Trên 85  Ghi chú:  Cho phép dùng “độẩm cân bằng của gỗ” thay cho “độẩm sử dụng”  Cho phép trong ngắn hạn độẩm vượt cực đại trong 2-3 tuần trong năm            Phụ lục 6 : Nhóm điều kiện đối với vật liệu gắn keo    Nhóm  Vật liệu  Nhóm  Mức quan  keo  được  điều  trọng  gắn keo  kiện sử  (PL.D, D2)  Dạng keo  dụng  Trên cơ sởrezocxinvà  melamin với thao tác  1  1 -3  1-4  khuấy trước cốc thành  phần    2  Gỗ, vật  Trên cơ sởmelamin, thao  liệu gỗ  tác thi công riêng rẽ các  tấm  1 -3  3,4  thành phần trên bề mặt  được dán    Trên cơ sởcacbamid, keo 2  3  1  4  thành phần bền nước trên  cơ sở polyvinylaxetat  4      1,2,3  1 -4  Trên cơ sở nhựa epoxy    Phụ lục 7 : Trạng thái ứng suất  Cường độ tính tốn, MPa,  đối với nhóm gỗ  Trạng thái ứng suất và đặc trưng cấu kiện  Ký hiệu  1/k26  1/k24  3/k16 1. Uốn, Nén, tầy dọc thớ:      a)  Cấu  kiện  có  tiết  diện  chữ  nhật  (ngoại  trừ  fm,fc,0,fj,0  14  13  8,5  những trường hợp ở tiểu mục “b”, “c”) với chiều          cao tới50 cm. Khi chiều cao tiết diện lớn hơn 50    15  14  10  cm -xem 5.2, e.  fm,fc,0,fj,0  16  15  11  b) Cấu kiện tiết diện chữ nhật chiều rộng từ trên          11đến 13 cm với chiều cao tiết diện từ trên 11 đến  fm,fc,0,fj,0        50 cm  fm,fc,0,fj,0  -  16  10  c) Cấu kiện tiết diện chữ nhật chiều rộng từ trên          13cm với chiều cao tiết diện từ trên 13 đến 50 cm   ft,0  10  7  -  d) Cấu kiện từ gỗ trịn khơng bị cắt xén tại tiết          diện tính          2. Kéo dọc thớ:  ft0  12  9  -  a) cấu kiện từ gỗ nguyên khối;          b) Cấu kiện ghép keo;  fc,90,fj,90  1,8  1,8  1,8  3. Nén và Ép mặt trên.tồn diện tích mặt vng          góc với sợi ngang thớ          4. Tầy vng góc với sợi cục bộ  fj,90  3  3  3  a)  Trong phần gối đỡ của kết cấu, trong mộng          chính diện, và các chỗ nút tiếp giáp (kề nhau) của  fj,90  4  4  4  các cấu kiện          b)  Dưới các đĩa đệm với các góc tầy từ 60° đến          90°;  fv  1,6  1,5  1,5  5. Chẻ dọc thớ.          a)  Khi nén cấu kiện từ gỗ nguyên khối;                  b)  Khi uốn cấu kiện ghép keo;  fv  2,4  2,1  2,1  c)  Trong mộng chính diện đối với ứng suất cực          đại;  2,1  2,1  2,1  d)ứng suất cục bộ trong liên kết ghép keo đối với  fv,90  1  0,8  0,6  ứng suất cực đại;  fv,90  0,7  0,7  0,6  6. Cắt ngang thớ.  ft,0,,90  0,15  0,1  0,08  fv  a)  Trong các liên kết cấu kiện từ gỗ nguyên  khối;  b)  Trong các liên kết của cấu kiện gỗ ghép keo;   7. Kéo ngang thớ các cấu kỉện từ gỗ ghép keo.  Cường độ tính tốn của gỗ chống tầy cục bộ ngang thớ trên phần chiều  dài chiều dài phần khơng chất tải khơng nhỏ hơn chiều dài phần bị tầy  và chiều dày kiện), ngoại trừ trường hợp đã được tính đến trong mục 4  của bảng này, được xác theo cơng thức (1),    f j,90  f c,90    l j  1,     (0-1)  Với: fc,90 - cường độ tính tốn của gỗ chống tầy (cục bộ)và tầy trên tồn  bộ bề  ngang thớ (mục 3 bảng này);  lj - chiều dài bề mặt bị tầy dọc thớ gỗ, cm.  Cường độ tính tốn của gỗ chống tầy dưới góc α so với phương của thớ  xác theo cơng thức (2)  f j,    f t,0  f    t,0  sin  f   j,901    (0-2)      Cường độ tính tốn của gỗ chống chẻ dưới góc α so với phương của thớ  xác định theo cơng thức (3)  f v,  fv  fv     sin  f   v,90    (0-3)  4. Trong các kết cấu được chế tạo theo lớp giá trị cường độ tính tốn chống kéo  được lấy từ mục 2, a của bảng này cần giảm đi 30%  5. Cường độ tính tốn chống uốn đối với kết cấu tấm sàn và dàn mái bên dưới  mái lợp từ gỗ loại 3 có thể chấp nhận bằng 13 Mpa.         Phụ lục 8 : Cường độ tính tốn theo nhóm gỗ  Cường độ tính tốn, MPa,  N0  đối với nhóm gỗ  Trạng thái ứng suất   Ký hiệu  1/k26  1/k24  3/k16 1  Uốn  fm  26  22,5  20  2  Nén trong mặt phẳng tấm(lá) dọc thớ  fc.O.fj,0  21  20  18  3  Nén trong mặt phẳng tấm (lá) ngang thớ  fc.90.fj,90  3,2  3,1  3,0  4  Nén khỏi (ngoài) mặt phẳng tấm/ (lá) ngang  f’c.90.f’j,90  1,6  1.5  1,5  5  thớ  fj.90   5,0  4,9  4,8            Tầy cục bộ trong mặt phẳng tấm/(lá ) ngang  6  thớ tại các gối đỡ cấu kiện và tại các tiếp xúc  ft,0  20,5  18  16  7  ở nút  ft,0.90  0,3  0,3  0,3  8  Kéo dọc thớ  f’v  2,7  2,6  2,6  9  Kéo ngang thớ trong bề mặt tấm/(lá)  fv  2,1  2,0  1,9  10  Chẻ dọc thớ vng góc mặt phẳng tấm/(lá)  fv.90  1,0  1,0  1,0  Chẻ dọc thớ trong mặt phẳng lá  Chẻ ngang thớ trong mặt phẳng lá        Phụ lục 9 : Hệ số mn đối với cường độ.  Hệ sốmn đối với cường độ chống  Loại cây gỗ   Kéo, nén, uốn và  Nén, Tầy ngang  Chẻ  fv  tầy dọc thớ,  thớ,  ft.0,fm,fc.o,fj.0  fC.90, fj.90      1/ Lạc diệp tùng (Larix), trừ loại châu Âu  1,2  1,2  1  2/ Tuyết tùng Sibiri, trừ cây vùng Kraxnoiarxk  0,9  0,9  0,9  3/ Tuyết tùng/Bá hương (Cedrus) Kraxnoiarxk  0,65  0,65  0,65  4/ Linh sam/Bôm (Abies)  0,8  0,8  0,8        5/ Sồi (Quercus)  1,3  2  1,3  6/ Tần bi (Fraxinus), Phong/Thích (Acer), Trăn  1,3  2  1,6        7/ Keo/phượng/xiêm gai (Acacia)  1.5  2,2  1,8  8/ Bạch dương (.Betula), Dẻ gai (Fagus)  1,1  1,6  1,3  9/ Du (Ulmus), Du trắng  1  1,6  1  Cây rộng gỗ mềm       0,8  1  0,8  Cây kim Cây rộng gỗ cứng (Carpinus)  10/ Trăn (Alnus), Gia/Đoạn (Tilia), Dương  (Populus),Hồn diệp liễu (Popus Tremula)          Chú thích : - Hệ số mn trong bảng đối với kết cấu đỡ đường dây tải điện trên cao chế tạo từ gỗ  tùng khơng tẩm chất chống mối mọt (ở độ ẩm