TCVN8164:2015

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8164:2015 (ISO 13910:2014) về Kết cấu gỗ - Gỗ phân hạng theo độ bền – Phương pháp thử các tính chất kết cấu TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8164:2015 ISO 13910:2014 KẾT CẤU GỖ - GỖ PHÂN HẠNG THEO ĐỘ BỀN - PHƯƠNG PHÁP THỬ CÁC TÍNH CHẤT KẾT CẤU Timber structures - strength graded timber - Test methods for structural properties Lời nói đầu TCVN 8164:2015 thay thế cho TCVN 8164:2009 TCVN 8164:2015 hoàn toàn tương đương với ISO 13910:2014. TCVN 8164:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC89 Ván gỗ nhân tạo biên soạn, Tổng Cục Ti ê u chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Lời giới thiệu Tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu để thử nghiệm các tính chất kết cấu đối với gỗ xẻ có hạng và kích cỡ cụ thể. Phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn dựa trên t í nh năng, các yêu cầu liên quan đến phép xác định các t í nh ch ấ t tương tự như các tính ch ấ t xảy ra trong điều kiện sử dụng thực tế và được dự định để nhận được các tính chất kỹ thuật trong các quy chuẩn thiết kế kết cấu. Do đó, các thuật ngữ như “ độ bền uốn”, “độ bền trượt", "độ b ề n chịu tải" v.v... li ê n quan đến các sơ đồ gia tải đã được sử dụng và kiểu phá hủy dự kiến. Tiêu chuẩn này không nhằm đánh giá tất cả các tính chất của t ấ t c ả các hạng và kích c ỡ của gỗ được sử dụng trong công trình xây dựng. Các yêu cầu đánh giá đặc biệt được quy định trong quy chuẩn xây dựng, sổ tay chất lượng hoặc các quy định kỹ thuật và tiêu chuẩn vật liệu khác. Tài liệu này chấp nhận hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc t ế để xác định c á c tính chất kết cấu đối với gỗ đã ph â n hạng theo độ bền. Các tiêu chuẩn khác liên quan đến phép xác định các tính ch ấ t kết cấu c ó thể phù hợp với tiêu chu ẩ n này miễn là có thể áp dụng được các điều c h ỉ nh cần thiết để thiết lập sự tương đương giữa tiêu chuẩn n à y với các tiêu chuẩn khác . KẾT CẤU GỖ - GỖ PHÂN HẠNG THEO ĐỘ BỀN - PHƯƠNG PHÁP THỬ CÁC TÍNH CHẤT KẾT CẤU Timber structures - Strength graded timber - Test methods for structural properties 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định các quy trình thử nghiệm đối với gỗ xẻ có kích cỡ hoàn chỉnh đ ã được phân hạng theo độ bền, để nhận được các tính ch ấ t thiết kế trong các quy chuẩn liên quan đến thiết kế kỹ thuật kết cấu. Tiêu chuẩn này áp dụng cho gỗ xẻ có mặt cắt ngang h ì nh chữ nhật chịu t ả i trọng ngắn hạn. 2. Thuật ngữ và định nghĩa Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau: 2.1 . Hạng (grade) Tập hợp gỗ có các tính chất thiết kế xác đ ị nh trong một tiêu chuẩn thiết kế. 2.2. Thanh gỗ (piece of timber) Gỗ c ó mặt cắt ngang hình chữ nhật được sản xuất cho mục đ í ch xây dựng của một hạng cụ thể. 2.3. M ẫ u th ử (test specimen) Chiều dài của gỗ, được cắt từ một thanh gỗ, cho mục đích thử nghiệm để đánh giá một tính chất của gỗ. 3. Ký hiệu và thuật ngữ viết tắt 3.1 . Ký hiệu chung a khoảng cách giữa điểm đặt tải và gối đ ỡ gần nhất khi thử độ bền uốn, tính bằng mm; b chiều d à y (kích thước nh ỏ hơn của mặt cắt ngang) của thanh gỗ hoặc mẫu gỗ hình chữ nhật, tính b ằ ng mm; E môđun đàn hồi theo hướng song song thớ gỗ, t í nh bằng MPa; F tải trọng tác động, tính bằng N; f độ bền, tính bằng MPa; G môđun trượt của độ cứng, t í nh bằng MPa; h chiều rộng (kích thước lớn hơn của mặt cắt ngang) của thanh gỗ hoặc mẫu gỗ hình chữ nhật, tính bằng mm; K độ cứng vững, tính bằng N trên mm biến dạng; L chiều dài d ọ c theo thanh gỗ hoặc mẫu gỗ, tính bằng mm; L T chiều dài của mẫu thử chịu lực xoắn, tính bằng mm; l h chiều dài được cắt từ mẫu gỗ, tính bằng mm; l t chiều dài cánh tay đòn của lực xoắn tác động, tính bằng mm; e độ võng của dầm, tính bằng mm; m khối lượng mẫu gỗ, tính bằng kg; SH v độ co rút thể tích của gỗ từ điểm bão hòa thớ g ỗ ( FSP) đ ế n khi sấy khô kiệt; w tỷ lệ giữa khối lượng nước so với khối lượng gỗ đã sấy khô kiệt, tương đương với độ ẩ m; W F SP độ ẩ m tại điểm b ã o hòa thớ gỗ; x i giá trị dữ liệu; θ biến dạng góc trong thử nghiệm xoắn, tính bằng radian; ρ khối lượng riêng, t í nh bằng kg/m 3 ; ρ 12 khối lượng riêng tại độ ẩm 12 %, tính bằng kg/m 3 ; ρ test khối lượng riêng, tại thời điểm thử nghiệm, tính bằng kg/m 3 . 3.2 . Các chỉ số d ướ i 0,1 h giá trị tại độ biến dạng bằng 0,1 h ; 0 tính chất ở hướng song song (0°) với thớ gỗ; 90 t í nh chất ở hướng vuông góc (90°) với thớ gỗ; c nén; m uốn; t kéo; ult giá trị tại thời điểm phá hủy; v trượt. 4. Mẫu thử Tất c ả các mẫu thử có kích c ỡ hoàn chỉnh của mặt cắt ngang. Ch iề u dài cần thiết cho một mẫu thử phải liên quan đến phép thử cụ thể (xem Điều 6). Trừ khi có quy định khác, mẫu thử phải được chọn từ các vị trí ngẫu nhiên trong một thanh gỗ. Mẫu th ử được cắt từ các vị tr í xác định trước ( ở trung điểm của thanh gỗ, một đầu chọn ngẫu nhiên trong thanh gỗ hoặc từ vị trí không có khuyết tật, v.v...) có thể được coi là phù hợp với yêu cầu này nếu không có bất kỳ độ chệch nào về các t í nh chất được đo. Mỗi một mẫu thử ứ ng với một kích cỡ, hạng hoặc tính chất nhất định phải được cắt từ thanh gỗ khác nhau và mỗi thanh gỗ có thể cắt thành nhiều loại mẫu thử. 5. Điều kiện thử nghiệm Độ ẩm chuẩn tại th ờ i điểm thử nghiệm phải phù hợp với điều kiện ổn định ở nhiệt độ 20 ° C (± 2 °C) và độ ẩm tương đối 65 % (± 5 %), trừ khi có quy định khác trong việc mô tả tập hợp chuẩn. Có thể áp dụng các quy trình thử nghiệm và tiêu chí ổn định khác miễn là các điều kiện đó đảm bảo tốt hơn; nếu không, phải thiết lập một quy trình và điều kiện ổn định tương tự. Tốc độ gia tải phải được chọn sao cho sau khoảng thời gian trung b ì nh từ 1 min đến 5 min th ì xuất hiện sự phá hủy. CH Ú THÍCH: Mục đích ở đây là không loại bỏ dữ liệu của thanh thử dễ gãy bị phá hủy trong thời gian ngắn. Tại thời điểm thử nghiệm, phải ghi lại độ ẩ m, nhiệt độ của gỗ và thời điểm phá hủy. 6. Sơ đồ thử nghiệm 6.1. Khối lượng riêng Mẫu gỗ để xác định khối lượng riêng phải không có mắt và đảm bảo toàn bộ kích cỡ mặt cắt ngang của thanh gỗ. Chiều dài của mẫu thử tối thiểu là 50 mm. Kh ố i lượng, m , và độ ẩm, w , phải được đo trên từng mẫu thử. Khối lượng riêng tại thời điểm thử nghiệm, ρ t est , được tính theo công th ứ c sau: (1) Khối lượng riêng tại độ ẩm 12 %, ρ 1 2 , được tính theo công thức sau: ρ 12 = ρ test [1 - 0,5( w - 0,12)] (2) trong đó: w là độ ẩm của mẫu thử tại thời điểm thử nghiệm khi xác định theo phương pháp sấy khô kiệt. Một cách khác cũng đảm bảo độ chính xác khi đo độ ẩm bằng cách sử dụng đồng h ồ đo độ ẩm, miễn là đồng h ồ đã được hiệu chuẩn theo phép đo độ ẩm được xác đ ị nh bằng phương pháp sấy khô kiệt. Nếu sử dụng đồng hồ đo độ ẩm thì đo tại vài điểm dọc theo từng mẫu thử. CH Ú TH Í CH: Nếu tỷ trọng (v í dụ dựa trên khối lượng và thể t í ch đ ã s ấ y khô kiệt, SG OD ) đạt yêu cầu, có th ể được ước tính từ kh ố i lượng riêng của gỗ tại thời đi ể m thử nghiệm, ρ test , độ ẩ m, w , tại điểm bảo hòa thớ gỗ, w FSP và độ co rút th ể tích của gỗ, SH v , như sau: 6.2. Độ bền uốn và độ cứng vững Sơ đồ thử nghiệm độ bền u ố n v à độ cứng vững phải như thể hiện trong Hình 1. Mẫu dầm được gia tải tại hai điểm, cách đều nhau nằm giữa hai gối đ ỡ , tải trọng tại mỗi điểm là F / 2. Khoảng cách giữa các điểm gia tải phải là 6 h và khoảng cách giữa điểm gia tải v à gối đỡ gần hơn, a , từ 4,5 h đến 7 h . Cạnh chịu k é o của dầm được chọn ngẫu nhiên. Nếu dầm quá mỏng có thể có xu hướng làm cạnh nén mất ổn định trong quá trình gia t ả i th ì có thể phải bố tr í các gối cản giữ ngang để ngăn sự mất ổ n định trên cạnh nén. Các gối cản giữ ngang này phải đảm b ả o không gây ra lực ch ố ng lại sự chuyển vị theo hướng gia tải. Các tấm đỡ tại các điểm gia tải v à gối đ ỡ phải có đ ủ chiều dày (xem H ì nh 1) và ph ả i phủ hết bề rộng của tiết d iện dầm để loại bỏ sự tập trung ứng suất cao tại các điểm tiếp xúc giữa dầm và các t ấ m đ ỡ . Tải phải được đặt vào các tấm sao cho các tấm có thể xoay quanh trục vuông góc với nhịp của dầm. Tấm đ ỡ dạng con lăn trong H ì nh 1 phải cho phép xoay và chuyển vị ngang trong khi tấm đỡ cố định chỉ cho phép xoay. CHÚ D Ẫ N: 1 t ấ m đỡ dạng con lăn 2 t ấ m đỡ cố định (gối đ ỡ ) Hình 1 - Cách lắp đặt mẫu để đo độ bền uốn và độ c ứ ng vững Môđun đàn hồi, E , phải được t í nh từ ph é p đo độ võng e tại điểm nằm trên trục d ầ m và ở giữa hai đầu dầm, tức l à độ v õ ng tại điểm B nằm giữa hai điểm A và C tr ê n sơ đồ Hình 1. CHÚ THÍCH: Độ v õ ng tại điểm gi ữ a trục được đo b ằ ng cách t ì đầu đo chuyển vị vào mặt trên hoặc mặt dưới của dầm hoặc b ằ ng cách sử dụng sự d i chuy ể n của đầu gia tải thường chứa thành phần dịch chuyển kh ô ng mong muốn do ch ỗ l õ m của vật liệu g ỗ tại gối đ ỡ và tại điểm gia tải, v.v... Độ võng được đo bằng các phương pháp như vậy có thể sử dụng để t í nh E miễn là cho kết quả thiên về an toàn. Tăng tải trọng tác động, F , cho đến khi t ả i trọng đạt giá trị cực đại. Đ ể đánh giá môđun đàn hồi khi uốn, E m , độ võng gia tăng ∆ e ứng với t ả i trọng gia tăng ∆ F phải được lựa chọn từ phần đàn hồi tuyến tính của đồ thị quan hệ tải trọng - biến dạng. E m được tính theo công thức sau: (3) D ả i tải trọng từ 10 % đến 40 % tải cực đại được sử dụng để xác định ∆ F /∆ e . Độ võng e có thể được đánh giá bằng phép đo sự dịch chuyển của các điểm khác với các điểm đã m ô tả ở trên, miễn là thiết lập sự tương đương có th ể chấp nhận được đối với các quy trình này hoặc có thể chứng minh rằng quy trình cho phép thu được các kết quả thiên về an toàn. CHÚ TH Í CH: Việc lắp đặt m ẫ u nhằm mục đích xác định môđun đ à n hồi biểu kiến. Môđun đàn hồi trượt đ ã hiệu chỉnh thành phần biến dạng trượt có th ể được ước lượng bằng cách điều chỉnh độ v õ ng đ ã đo được, ∆ s , sử dụng công thức dưới đây với giả thi ế t là m ô đun trượt đ ã biết (đối với g ỗ kết cấu, G c ó th ể được giả thiết bằng E / 16), và thay ∆ e vào công th ứ c (3): Độ bền uốn, f m , được tính theo công thức sau: (4) trong đó: F ult l à giá trị tải trọng tác động tại thời điểm phá hủy. 6.3. Độ bền kéo song song thớ gỗ CH Ú TH Í CH: Chi ề u d à i đo được sử dụng thường dài hơn mức tối thiểu đ ã đưa ra để tăng khả năng xuấ t hiện các khuyết tật làm suy giảm độ bền tới hạn nằm trong phạm vi chiều dài đo đ ó . Sơ đ ồ thử nghiệm độ bền kéo song song thớ gỗ phải như thể hiện trong H ì nh 2. CHÚ DẪN: 1 má kẹp Hình 2 - Cách lắp đặt mẫu để đo độ b ề n kéo song song thớ gỗ Độ bền kéo, f t,0 , được tính theo công thức sau: trong đó: F u lt là giá trị tải trọng tác động tại thời điểm phá hủy. 6.4. Độ bền nén song song thớ gỗ Sơ đồ thử nghiệm độ bền nén song song thớ gỗ phải như thể hiện trong H ì nh 3. M ẫ u thử phải là toàn bộ chiều d ài thanh gỗ. Mẫu thử được nén dọc trục bằng một tải trọng F cho đến khi xuất hiện sự phá hủy. Mẫu thử nên được cản chuyển v ị để chống lại sự mất ổn định ngang bằng cách b ố trí các g ố i cản giữ ngang ở khoảng cách không lớn hơn 5 h ứng với sự mất ổn định trên trục chính và 5 b ứng với sự m ấ t ổ n định trên trục phụ. Gối cản giữ ngang phải đ ả m bảo không làm tăng khả năng chịu lực của mẫu thử theo hướng gia tải. CHÚ DẪN: 1 gối cản giữ ngang Hình 3 - Cách lắp đặt mẫu để đo độ bền nén song song th ớ gỗ sử dụng toàn bộ chiều dài của mẫu thử Độ bền nén, f c ,0 , được tính theo công thức sau: trong đó: F u l t là giá tr ị tải trọng tác động tại thời điểm phá hủy. Cho phép sử dụng một quy trình thử thay thế với mẫu thử nén ngắn miễn là thiết lập được m ố i quan hệ giữa các độ bền th ử nghiệm trên toàn bộ chi ề u dài và trên chiều dài ngắn trong tập hợp. Trong quy trình thử thay thế này, độ bền nén song song thớ của thanh gỗ được xác định từ thử nghiệm hai mẫu thử ngắn được cắt từ thanh gỗ. Hai mẫu thử ngắn được chọn này có thể chứa nhiều nhất các khuyết tật nghiêm trọng dựa trên các đặc trưng ngoại quan làm suy giảm độ bền tới hạn, như mắt gỗ và sự nghiêng thớ gỗ. Chiều dài của các mẫu thử phải gấp sáu lần kích thước nh ỏ hơn của mặt cắt ngang (6 b ). Mẫu thử được nén dọc trục bằng một tải trọng F cho đến khi xuất hiện sự phá hủy. Các bề mặt th ớ ở đầu mẫu th ử phải được gia công chính xác để đảm bảo rằng các bề mặt đều phẳng, mặt này song song với mặt kia và vuông góc với trục dọc thanh gỗ. F ult là giá trị thấp hơn của tải trọng tác động tại thời điểm phá hủy đối với hai mẫu thử ngắn. Đối với phép thử trên mẫu thử dài hoặc mẫu th ử ngắn, phải sử dụng các gối nén tại các đầu mẫu thử để truyền tải nén từ máy thử đến mẫu th ử sao cho lực được truyền đồng đều trên toàn bộ các bề mặt tiếp xúc. Để hạn chế gia tải lệch tâm trên mẫu thử, ít nhất một trong các gối này phải có dạng gối cầu. 6.5. Độ bền trượt song song thớ gỗ Hai phương pháp khác nhau được giới thiệu để xác định độ bền trượt song song thớ gỗ. Các phương pháp này đưa ra các kết quả khác nhau do các trạng thái ứng suất gây ra bởi cách bố trí và tác động tải trọng khác nhau. CHÚ TH Í CH: Các kết quả đ ã công bố cho th ấ y độ b ề n trượt của gỗ c â y lá kim khi xác định bằng Phương pháp B s ẽ cho kết quả lớn hơn khoảng một phần ba khi xác định theo Phương pháp A. Phương pháp A Sơ đồ thử nghiệm độ bền trượt song song thớ gỗ dựa trên Phương pháp A phải như thể hiện trong H ì nh 4. Tấm gối đỡ phải đủ dài để tránh phá hủy do ép mặt, nhưng không được lớn hơn h . T ả i trọng F được tăng dần cho đến khi đạt giá trị tới hạn F ult , giá trị tại thời điểm xuất hiện sự phá h ủ y mẫu thử. Độ bền trượt, f v , được tính theo công thức sau: (7) Một số mẫu thử c ó thể bị phá hủy kiểu khác so với kiểu trượt, v í dụ do uốn hoặc nén vuông góc với thớ gỗ. Tuy nhiên, tất cả các kết quả thử nghiệm phải được sử dụng để đánh giá các tính chất độ bền trượt. Công thức (7) đưa ra độ bền trượt danh nghĩa của dầm bằng cách cung cấp mô tả đ ã được chuẩn hóa về khả năng chịu t ả i của d ầ m. CHÚ THÍCH: Gối đ ỡ có thể được sử dụng đ ể làm giảm khả năng bị ph á hủy ki ể u khác so với ki ể u trượt, với điều kiện gối đ ỡ không làm mẫu th ử tăng sự chống trượt. CH Ú D Ẫ N: 1 T ấ m gối đỡ dạng con lăn 2 Tấm gối đ ỡ trên gối cố định Hình 4 - Cách bố trí thử nghiệm để xác định độ b ề n trượt song song th ớ gỗ theo sơ đồ thử nghiệm u ố n (Phương pháp A) Phương pháp B Phương pháp B để đo độ bền trượt song song thớ của thanh gỗ dựa trên nguyên lý thử nghiệm hai đường ray. Thanh thử phải được dán vào hai tấm thép, đã được vuốt thon như thể hiện trong Hình 5. Chiều dày tấm thép là 10 mm. (Chiều dày tấm thép có thể tăng đối với các mẫu gỗ tốt hơn). Thanh thử phải không có khuyết tật và đã được gia công từ thanh gỗ có k í ch c ỡ dùng cho kết cấu. Kích thước thanh thử là: 32 mm ± 2 mm x 55 mm ± 1 mm x 300 mm ± 2 mm ( b x h x L ). Tất cả các bề mặt phải được gia công chính xác để đảm bảo r ằ ng các mặt k ề nhau là vuông g ó c và các mặt đối diện nhau là song song. Sự gia công này được thực hiện sau khi ổn định mẫu. CHÚ TH Í CH 1: Chất kết d í nh phù hợp để cố định tấm thép với thanh gỗ thử là keo epoxy hai thành phần. Ngay trư ớ c khi dán, các b ề mặt được kết nối nén được chuẩn bị bằng cách bào các b ề mặt gỗ và phun cát các t ấ m thép. CHÚ TH Í CH 2: Cho phép có sự sai khác về kích thước mẫu thử trong khoảng dung sai đ ã được công bố, đ ể đạt được một góc bằng 14° khi thử nghiệm. Hình 5 - M ẫ u thử độ b ề n tr ượt song song th ớ g ỗ có gắn các tấm thép (Phương pháp B) Thanh thử được lắp vào m á y th ử như thể hiện trong Hình 5 và phải lắp thẳng để duy trì tiếp xúc liên tục theo đường tải trọng F truyền lên mẫu. Góc tạo giữa hướng gia tải và trục dọc của thanh thử l à 14° (xem Hình 5). T ả i trọng, F , phải được truyền lên mẫu th ử với tốc độ không đ ổ i thông qua sự dịch chuyển đầu gia tải, sao cho đạt được giá trị tải trọng phá h ủ y F u l t trong khoảng (300 ± 120) s. Ghi lại thời điểm phá hủy của mỗi mẫu thử. Phải báo cáo các thanh thử đơn lẻ có thời điểm bị phá h ủ y khác mốc thời gian (300 ± 120) s. Nếu x ả y ra sự phá hủy một ph ầ n trong diện tích dán keo của bề mặt tiếp xúc thanh thử/tấm thép, thì kết quả ch ỉ hợp lệ nếu diện tích này nhỏ hơn 20 % so với diện tích phá hủy. Ngược lại kết quả sẽ bị loại b ỏ . Độ bền trượt, f v , được xác định theo công thức sau: (8) 6.6. Độ bền kéo vuông góc thớ gỗ Hai phương pháp khác nhau được giới thiệu để xác định độ bền kéo vuông góc với thớ gỗ. C á c phương pháp này có thể đưa ra các kết quả khác nhau do các trạng thái ứng suất gây ra b ở i cách bố trí và tác dụng tải trọng khác nhau. CHÚ TH Í CH: Mặc dù các phương pháp có th ể đưa ra các kết quả khác nhau, các giá tr ị độ bền kéo vuông góc với thớ gỗ được công bố trên cơ sở giới hạn dưới do đó các chênh lệch phép thử được dự kiến s ẽ không ảnh hưởng đ ế n mục đ í ch sử dụng cuối. Phương pháp A Cách lắp đặt mẫu để đo độ bền k é o vuông góc với thớ gỗ dựa trên Phương pháp A như thể hiện trong Hình 6. Mẫu thử đối v ớ i phép đo độ bền kéo vuông góc với thớ gỗ phải có kích cỡ hoàn chỉnh của mặt cắt ngang của thanh gỗ. Chiều rộng, L h , được cắt từ thanh gỗ có kích c ỡ hoàn ch ỉ nh phải bằng h /3. M ẫ u thử phải được gia tải theo sơ đồ gia tải tại ba điểm như th ể hiện trong H ì nh 6. CHÚ D Ẫ N: 1 t ấ m đỡ dạng con lăn 2 t ấ m đ ỡ cố định (gối đ ỡ ) H ì nh 6 - Cách lắp đặt mẫu để xác định độ b ề n kéo vuông góc với thớ gỗ (Phương pháp A) Độ b ề n kéo, f t,9 0 , được tính theo công thức sau: (9) trong đó: F u l t là giá tr ị tải trọng tác động tại thời điểm phá hủy. CH Ú TH Í CH: Hệ số (0,03 bL h 2 /800 3 ) 0 , 2 được sử dụng đ ể hiệu chuẩn độ b ề n kéo với giá tr ị tương đương m ẫ u gỗ h ì nh lập phương có chi ề u d à i cạnh bằng 800 mm. Phương pháp B Phương pháp B dựa trên việc đo độ bền kéo vuông góc với thớ bằng cách bố trí th ử nghiệm tác động tải trọng dọc trục vào mẫu thử (vuông góc với thớ gỗ). Khi thử nghiệm theo cách này, mẫu th ử phải được dán vào các tấm thép hoặc khối gỗ. Quy trình dán phải có khả năng đảm b ả o mẫu thử vẫn giữ nguyên được v ị tr í quy định trong lúc thử nghiệm. CH Ú TH Í CH: Chất kết d í nh phù hợp để cố định các tấm thép với thanh gỗ th ử là keo epoxy hai thành phần. Ngay trư ớ c khi dán, các b ề mặt được kết nối phải được gia công bằng cách bào các b ề mặt thanh gỗ và phun cát các t ấ m thép. Các bề mặt chịu tải phải được gia công chính xác để đảm bảo rằng các bề mặt đều phẳng, song song v ớ i nhau và vuông góc v ớ i trục mẫu thử. Việc gia công này phải được thực hiện sau khi ổn định mẫu. Mẫu thử c ó kích thước 45 mm x 180 m m x 70 mm ( b x h x L ), trong đó kích thước h theo hư ớ ng tải trọng tác động, như thể hiện trong Hình 7. Hình 7 - M ẫ u thử độ bền kéo vuông góc với thớ gỗ (Phương pháp B) Mẫu thử phải được lắp thẳng đứng nằm giữa các tấm của máy thử và được truyền tải trọng kéo thích hợp. Trục dọc thanh thử, h , phải thẳng với trục truyền t ả i trọng và được giữ cố định sao cho không có ứng suất ban đầu lên thanh th ử , trừ khi các ứng suất này l à d o trọng lượng của mẫu thử và thiết bị. Các đầu mẫu thử phải được kẹp chặt với trục k ẹ p song song hướng thớ mẫu thử. Mẫu thử được gia tải đồng tâm. Tải trọng, F , phải được truyền tải với tốc độ không đổi của sự dịch chuyển đầu gia tải trong suốt phép th ử . Tốc độ gia tải phải được điều chỉnh sao cho đạt được tải trọng lớn nhất, F t , 90, max trong khoảng thời gian (300 ± 120) s. Độ bền kéo, được xác định theo công thức sau: (10) Kết quả thử nghiệm phải bị loại bỏ khi xuất hiện sự phá hủy trên hệ thống được sử dụng để kết nối thanh thử với máy thử (ví dụ: trong đường keo dán giữa các t ấ m thép với gỗ của thanh thử). Nếu xảy ra sự phá hủy một phần trong diện t í ch đã dán keo của giao diện thanh thử/tấm thép, kết quả chỉ hợp lệ nếu diện tích n à y nhỏ hơn 20 % so với diện tích phá hủy. 6.7. Độ bền nén và độ cứng vững vuông góc thớ gỗ Hai phương pháp khác nhau được giới thiệu để ước tính độ bền nén và độ cứng vững vuông góc với thớ gỗ kết cấu có kích cỡ hoàn chỉnh của mặt cắt ngang. Các phương pháp này đưa ra các kết quả khác nhau do các trạng thái ứng suất gây ra bởi cách bố trí và tác dụng tải trọng khác nhau. CH Ú TH Í CH: Đối với gỗ cây lá kim, độ bền nén vuông góc khi đo bằng Phương pháp B sẽ cho kết quả th ấ p hơn khoảng 30 % độ b ề n dựa trên Phương pháp A. Phương pháp A Việc l ắ p đặt mẫu để đo độ bền nén và độ cứng vững theo phương vuông góc với thớ gỗ phải như thể hiện trong Hình 8 a). Tải trọng F được truyền qua hai tấm gối đỡ bằng thép có chiều dài bằng 90 mm và chiều dày bằng b + 10 mm. Đầu máy thử được cố định chắc chắn để không bị xoay. Trong quá trình gia tải, dựng đồ thị quan hệ tải trọng - biến dạng [xem Hình 8 c] đồng thời gia tải cho đến khi mẫu thử bị phá hủy hoặc biến dạng đạt được 0,1 h , chọn trường hợp xảy ra trước. Nếu mẫu thử có xu hư ớ ng bị m ấ t ổn định trong quá trình gia tải, có thể sử dụng các gối c ả n giữ ngang để chống lại sự mất ổn định. Hình 8 - Sơ đồ để xác định độ bền nén và độ cứng vững theo phương vuông góc với th ớ gỗ (Phương pháp A) Độ bền nén, f c,90 , được tính theo công thức sau: (11) và (12) trong đó: F ult là giá trị tải trọng tác động tại thời điểm phá hủy (tải trọng tới hạn). F 0,1 h là tải trọng tác động tại thời điểm biến dạng đạt 0,1 h mm. Độ bền nén ở điểm uốn, f c,90y , được tính theo công thức sau: (13) trong đ ó : F y là t ả i trọng tại giao điểm của đường thẳng song song với đoạn dốc đàn hồi của đồ thị quan hệ tải trọng - bi ế n dạng và cách đoạn dốc đ ó 2 mm [xem Hình 8 c)]. Độ cứng vững chịu nén vuông góc với thớ gỗ, K c,90 , được t í nh theo công thức sau: (14) trong đó: ∆ F /∆ e là độ dốc đàn hồi của đồ thị quan hệ tải trọng - biến dạng. Phương pháp B Phương pháp B xác định độ bền nén và độ cứng vững theo phương vuông góc với thớ gỗ sử dụng cách lắp đặt thử nghiệm để truyền tải trọng dọc trục đến mẫu thử (vuông góc với thớ gỗ). Bề mặt chịu tải phải được gia công chính xác để đảm bảo các bề mặt đều phẳng, song song với nhau và vuông góc với trục mẫu thử. Việc chuẩn bị này được thực hiện sau khi ổn định mẫu. M ẫ u thử phải có kích thước 45 mm x 90 mm x 70 mm ( b x h x L ), trong đó kích thước h theo hướng tải trọng tác động như thể hiện trong H ì nh 7. M ẫ u thử phải được lắp thẳng đứng n ằ m giữa các tấm của máy thử và được truyền tải trọng nén một cách thích hợp. Chiều dài đo, h 0 (x ấ p xỉ 0,6 h ), phải nằm giữa chiều cao mẫu th ử và cách các đầu chịu tải không nhỏ hơn h /3. Trục dọc thanh thử, h , phải thẳng với trục truyền tải trọng và được cố định sao cho không có ứng suất ban đầu lên thanh thử, trừ ứng suất do trọng lượng của mẫu thử và thi ế t bị. Để ngăn cản chuyển vị xoay hoặc chuyển v ị g ó c trong khi thử, các đầu gia tải phải được khóa sau khi bắt đầu truyền tải trọng. Mẫu thử được gia tải đồng tâm. Tải trọng F phải được truyền bằng máy dịch chuyển đầu gia t ả i với tốc độ không đổi trong suốt phép thử. Tốc độ gia t ả i phải được điều chỉnh sao cho đạt được tải trọng lớn nhất, F c , 90 , max , trong kho ả ng thời gian (300 ± 120) s. Độ bền nén, f c , 90 , được xác định theo công thức sau: (15) Việc xác định F c,90 , max có thể được thực hiện bằng cách sử dụng quá trình lặp đi lặp lại được mô t ả dưới đây: - Vẽ đường tải trọng - biến dạng theo dạng nêu trong Hình 9. Ước lượng một giá tr ị tải trọng F c , 90,max , e st. - Tính 0,1 F c, 90, max và 0,4 F c, 90, max v à xác đ ị nh vị tr í hai giá trị này cắt đồ thị đường cong tải trọng - biến dạng; - Qua hai điểm này kẻ đường thẳng 1; - Kẻ đường thẳng 2 song song với đường thẳng 1, xuất phát từ điểm có tải trọng ban đầu tại F = 0 và cách đường k ẻ 1 tương đương với một biến dạng bằng 0,01 h 0 ; - Đường thẳng 2 cắt đường tải trọng - biến dạng tại F c, 90, max . Nếu giá trị F c, 90, max được xác định: nằm trong khoảng 5 % của F c, 90, max ,est th ì giá trị đ ó có thể được sử dụng để xác định độ bề n nén; - Nếu không, thì lặp lại quy trình cho đến khi giá trị F c, 90, max nằm trong khoảng dung sai cho phép. H ì nh 9 - Đường quan hệ tải trọng - biến dạng của thử nghiệm nén vuông góc với th ớ gỗ (Phương pháp B) Kết quả thử nghiệm phải bị loại b ỏ khi sự phá hủy xuất hiện trên bộ phận được sử dụng để kết nối thanh thử với máy th ử . Môđun hàn hồi khi nén vuông góc với thớ gỗ, E c,90 được tính theo c ô ng thức sau: (16) trong đ ó F 4 0 - F 1 0 là sự gia tăng t ả i trọng trên phần đường thẳng của đường t ả i trọng - biến dạng. F 10 là 10 % và F 40 là 40 % của F c, 90, max . w 40 - w 1 0 là sự gia tăng biến dạng tương ứng với F 4 0 - F 10 . 6.8. Mô đun trượt xoắn Sơ đồ th ử nghiệm độ cứng chống xoắn như thể hiện trong Hình 10. Mẫu thử có chiều dài giữa một đầu cặp và bề mặt xoắn bằng L T như thể hiện trong Hình 10. Lực xoắn được truyền qua tải trọng F tác động lên cánh tay đòn có chiều dài l t . Môđun trượt xoắn, G t , 0 được tính theo công thức sau: (17) trong đ ó : θ là góc biến dạng xoay; ∆ F /∆ θ là độ dốc của đồ th ị quan hệ t ả i trọng-xoay. CHÚ D Ẫ N: 1 đầu được kẹp chặt 2 mặt phẳng xoắn L T = 18 b l t = 500 mm Hình 10 - Cách lắp đặt mẫu đ ể đo độ cứng trượt chống xoắn CHÚ TH Í CH: Các phương pháp khác để ước lượng các môđun trượt c ó th ể được sử dụng nếu các phương pháp này đưa ra được kết quả tương đương, v í dụ như phép thử uốn nhiều nhịp gần đúng được mô tả trong ASTM D198 và phép thử trượt tại đi ể m uốn được mô tả trong EN 408. 7. Điều chỉnh đối với điều kiện thử nghiệm không tiêu chuẩn Khi có yêu cầu, hệ số điều chỉnh cho bất kỳ tính chất nào phải dựa trên các thông tin kỹ thuật thích hợp. Đối với các mẫu được thử nghiệm ở độ ẩm trong dải từ 10 % đến 19 %, có thể sử dụng hệ số điều chỉnh cho các tính chất đã lựa chọn được nêu trong Phụ lục A. Không cần đi ề u chỉnh kết quả đối với gỗ được th ử nghiệm ở độ ẩm, nhiệt độ và thời gian đến khi xu ấ t hiện sự phá hủy l ớ n hơn các gi á tr ị tiêu chu ẩ n tương ứng. Phải điều ch ỉ nh một cách phù hợp dựa trên thông tin thử nghiệm đối với các phép xác định độ bền và độ cứng vững nếu tốc độ gia tải được áp dụng nhanh hơn giá tr ị chuẩn. 8. Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm các thông tin sau: a) viện dẫn tiêu chuẩn này, nghĩa là: TCVN 8164 (ISO 13910); b) tên phòng thử nghiệm, cơ quan có thẩm quyền hoặc tổ chức tiến hành thử nghiệm; c) mô tả việc lấy mẫu bao gồm: 1) nguồn gốc gỗ; 2) loài gỗ; 3) phương pháp phân hạng; 4) kích cỡ; 5) hạng; 6) độ ẩm tại thời điểm lấy mẫu, và 7) các yếu t ố khác, nếu thích hợp. e) k í ch thước thanh gỗ để cắt ra làm mẫu thử; f) sơ đ ồ thử nghiệm, kể cả kích thư ớ c mẫu th ử ; g) các thay đổi so với các điều kiện thử nghiệm chuẩn qu y đ ị nh ở Điều 6; h) dữ liệu thử nghiệm và dải tải trọng sử dụng để tính toán môđun đàn h ồ i; i) ước lượng các giá tr ị trung bình và hệ số biến động. Báo cáo cũng có thể thêm các thông tin bổ sung được coi là quan trọng. PHỤ LỤC A (tham khảo) Hệ số điều chỉnh đối với điều kiện không tiêu chuẩn Đối với các mẫu thử được thử nghiệm tại độ ẩ m trong d ả i từ 10 % đến 19 %, có thể thực hiện các điều ch ỉ nh sau đây để điều chỉnh các kết quả đến độ ẩ m cân bằng (EMC) tương ứng với điều kiện môi trường ở nhiệt độ 20 ° C và độ ẩ m tương đối 65 %: a) không điều chỉnh đối với độ bền uốn và độ bền kéo; b) đối với độ bền nén song song thớ gỗ, tăng (hoặc giảm) 3 % ứng với mỗi phần trăm chênh lệch trên (hoặc dưới) độ ẩm cân bằng EMC; c) đối với môđun đàn hồi và môđun độ cứng chống xoắn, tăng (hoặc giảm) 2 % ứng với mỗi phần trăm chênh lệch trên (hoặc dưới) độ ẩm cân bằng EMC; d) đối với các tính chất khác như trượt, kéo vuông góc và nén vu ô ng góc với thớ gỗ, quy trình điều ch ỉ nh kỹ thuật dựa trên các phép thử tính chất gỗ tự nhiên. THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ASTM D198, Standard test methods of static test of lumber in structural sizes (Tiêu chuẩn phương pháp thử đối với th ử nghiệm t ĩ nh của gỗ xẻ thành ph ẩ m theo kích c ỡ g ỗ kết c ấ u). [2] ASTM D1990, Standard Practice for estabilishing allowable properties for visually-graded dimension lumber from in-grade tests of full size specimens (Tiêu chuẩn thực hành đối với việc thiết lập các tính chất cho phép đối với kích thước gỗ xẻ thành phẩm đã phân hạng bằng mắt thường từ các phép thử phân hạng mẫu gỗ xẻ có k í ch cỡ hoàn chỉnh). [3] ASTM D2915, Standard Practice for Evaluating Allo w able Properties for Grades of structural Lumber (Tiêu chuẩn thực hành đánh giá các tính chất cho phép của các hạng gỗ kết c ấ u). [4] AS 2858, Timber - Softwood - Visually stress-graded for Standard structural purposes (Gỗ xẻ - Gỗ cây lá kim - Phân hạng độ bền bằng m ắ t thường cho mục đích kết cấu tiêu chuẩn). [5] AS/NZS 4063, Timber - Stress-graded - In-grade strength and stiffness evaluation (Gỗ xẻ - Phân hạng độ bền - Đánh giá độ bền và độ cứng vững bằng phương pháp phân hạng). [6] EN 408, Timber structures - structural timber and glued laminated timber - Determination of some physical and mechanical properties (Kết cấu gỗ - Gỗ kết cấu và gỗ d á n bằng keo - Xác định các tính ch ấ t cơ lý) . [7] EN 518, S tuctural timber - Grading - Requirements for visual strength grading s tandard (Gỗ kết cấu - Phân hạng - Yêu cầu đối với tiêu chuẩn phân hạng độ bền bằng mắt thường). [8] EN 1193, Timber structures - structural timber and glued laminated timber - Determination of shear strength and mechanical properties perpendicular to the grain (Kết c ấ u gỗ - Gỗ kết cấu và gỗ dán bằng keo - Xác định độ bền trượt và các tính chất cơ học vuông góc thớ gỗ). MỤC LỤC Lời nói đầu Lời giới thiệu 1 . Phạm vi áp dụng 2 . Thuật ngữ và định nghĩa 3 . Ký hiệu và thuật ngữ viết tắt 3.1 . Ký hiệu chung 3.2 . Các ch ỉ số dưới 4 . M ẫ u thử 5 . Điều kiện thử nghiệm 6 . Sơ đồ th ử nghiệm 6.1 . Khối lượng riêng 6.2 . Độ bền uốn và độ cứng vững 6.3 . Độ bền kéo song song thớ gỗ 6.4 . Độ bền nén song song thớ gỗ 6.5 . Độ bền trượt song song thớ gỗ 6.6 . Độ bền kéo vuông góc thớ gỗ 6.7 . Độ bền nén và độ cứng vững vuông góc thớ gỗ 6.8 . Môđun trượt xoắn 7 . Điều c h ỉ nh đối với điều kiện thử nghiệm không tiêu chuẩn 8 . Báo cáo thử nghiệm Phụ lục A (tham khảo) Hệ số điều ch ỉ nh đối với điều kiện không tiêu chuẩn Thư mục tài liệu tham khảo