Деревянные конструкции (лабораторные работы)
Деревянные конструкции (лабораторные работы)
Содержание
страница
1. Лабораторная работа №1 «Испытание двух срезного соединения на стальных
цилиндрических нагелях 2
2. Лабораторная работа №2 «Испытание соединения на гвоздях» 9
3. Лабораторная работа №3 «Испытание треугольной брусчатой фермы на лобовых
врубках» 16
4. Лабораторная работа №4 «Испытание клееной деревянной балки
прямоугольного сечения на поперечный изгиб» 23
5. Лабораторная работа №5 «Испытание металлодеревянной фермы» 31
6. Список литературы 38
Лабораторная работа № 1.
ИСПЫТАНИЕ ДВУХСРЕЗНОГО СОЕДИНЕНИЯ НА СТАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ НАГЕЛЯХ.
Цель работы: изучение работы стыка на стальных нагелях.
Задачи: определить разрушающую нагрузку, построить график зависимости
между нагрузкой и деформацией сдвига соединения, определить деформацию
соединения при расчетной несущей способности и нагрузку, соответствующую
предельному состоянию образца.
I. Установление фактических размеров образца.
Рис. 1. Конструкция соединения на цилиндрических нагелях.
Согласно СНиП II-В.4-71* п. для стальных нагелей необходимо
соблюдать следующие условия: [pic]; [pic]; [pic].
Исходные данные: H=350мм; S1=70мм;
а=24мм; S1=70мм;
с=24мм; S2=38мм;
в=65мм; S3=28мм;
диаметр нагеля 10мм.
2. Схема загружения образца и расстановка приборов.
Для измерения деформаций сдвига в швах на образце устанавливают два
индикатора которые закрепляют на крайних досках таким образом, чтобы сток
индикатора упирался в уголок, прикрепленный к средней доске.
Рис. 2. Схема загружения образца и расстановки приборов.
1 – индикаторы; 2 – уголки; 3 – шурупы.
3. Определение расчетной несущей способности образца.
Расчетную несущую способность нагельного соединения определяют по
формуле:
где m - количество нагелей;
nср - количество "срезов" одного нагеля;
Tмин - наименьшая несущая способность одного "среза" нагеля,
определяемая из трех условий:
а) из условия смятия древесины крайнего элемента
б) из условия смятия древесины среднего элемента
в) из условия изгиба нагеля
Расчетная несущая способность нагельного соединения равна:
Поскольку испытание нагельного соединения проводят кратковременной
нагрузкой, то фактическую несущую способность образца необходимо определять
с учетом коэффициента Кдл:
Кдл=0,67-усредненное значение коэффициента, учитывающего снижение прочности
древесины при длительном действии нагрузки.
4. Испытание образца
Таблица 1.
5. Обработка результатов испытаний
После окончания испытания по данным табл.1 строят зависимости
перемещений нагельного соединения от нагрузки.
Рис. 3. График зависимости деформаций сдвига нагельного соединения от
нагрузки
6.Сравнение теоретических и экспериментальных величин и анализ результатов
испытания.
Результаты испытаний сопоставляют с теоретическими значениями.
ВЫВОД: Экспериментальная величина нагрузки вызывающая разрушение превышает
расчетную в 3.46 раза, вследствие в рассчитываемой конструкции создается
запас прочности.
Контрольные вопросы
1. Что называется нагелем? Из каких материалов и какой формы могут
изготавливаться нагеля?
Нагелем называется гибкий стержень, соединяющий элементы деревянных
конструкций и препятствует их взаимному сдвигу, а сам работает на изгиб.
Цилиндрические нагеля изготавливают из гладких стержней круглого сечения
из стали, сплавов, твердых пород древесины, пластмасс.
[pic]
на цилиндрических нагелях на пластмассовых
нагелях
Рис. 4.
2. Какими приборами измеряется деформация сдвига в соединении?
Индикаторами часового типа с ценой деления 0,01мм.
3. Из каких условий определяют расчетную несущую способность соединения?
a) Из условия смятия древесины крайнего элемента Та=0,8аd;
b) Из условия смятия среднего элемента Тс=0,5сd;
c) Из условия изгиба нагеля Тн=1,8d2+0.02a2(2.5d2
Рис. 5.1.
Рис. 5.2.
4. Почему рекомендуется размещать цилиндрические нагеля в четное количество
рядов?
Т.к. при нечетном числе рядов средний, оказывается по оси доски в зоне
наиболее возможного появления продольных трещин в результате усушки
древесины.
5. Чем объясняется расхождение между опытными и теоретическими величинами?
Т.к. древесина анизотропная и имеет пороки, а теоретические данные
получены для идеализированного материала.
6. Почему термин «срез» нагеля является условным?
Потому что в работе использовались металлические нагели, и древесина не
может срезать нагель (разные модули упругости). Нагель изгибается, а
древесина сминается.
Лабораторная работа №2
ИСПЫТАНИЕ СОЕДИНЕНИЯ НА ГВОЗДЯХ.
Цель работы: изучение работы стыка на гвоздях.
Задачи: определить разрушающую нагрузку, построить график зависимости
между нагрузкой и деформацией сдвига соединения, определить деформацию
соединения при расчетной несущей способности и нагрузку, соответствующую
предельному состоянию образца.
1. Установление фактических размеров образца
Рис. 6. Конструкция соединения на гвоздях.
Согласно СНиП II-В.4-71* п. для соединений на гвоздях
необходимо соблюдать следующие условия: [pic]; [pic]; [pic].
Исходные данные: H=375мм; S1=60мм;
а=20мм; S1=59мм;
с=26мм; S2=16мм;
в=65мм; S3=16мм;
диаметр гвоздя 2,5мм.
2. Схема загружения образца и расстановки приборов
Рис. 7. Схема загружения образца и расстановки приборов.
1 – индикатор; 2 – уголок; 3 – шурупы.
3. Определение расчетной несущей способности образца
Расчетную несущую способность гвоздевого соединения определяют по
формуле:
где m – количество гвоздей в соединении;
nср – количество «срезов» одного гвоздя;
Tмин – наименьшая несущая способность одного «среза» гвоздя,
определяемая из следующих условий:
а) из условия смятия древесины в крайних элементах:
б) из условия смятия древесины в среднем элементе:
в) из условия изгиба гвоздя
Расчетная несущая способность гвоздевого равна:
Поскольку испытание соединения проводят кратковременной нагрузкой, то
фактическую несущую способность образца необходимо определять с учетом
коэффициента Кдл:
Кдл=0,67-усредненное значение коэффициента, учитывающего снижение прочности
древесины при длительном действии нагрузки.
4. Испытание образца.
Таблица 2
5. Обработка результатов испытаний
После окончания испытания по данным табл. 2 строят зависимости
перемещений гвоздевого соединения от нагрузки.
6. Сравнение теоретических и экспериментальных величин и анализ результатов
испытания.
Результаты испытаний сопоставляют с теоретическими значениями.
ВЫВОД: Экспериментальная величина нагрузки вызывающая разрушение превышает
расчетную в 2.93 раза, вследствие в рассчитываемой конструкции создается
запас прочности.
Контрольные вопросы
1. Какие существуют способы размещения гвоздей?
> прямая расстановка;
> шахматная расстановка;
> в стальных накладках;
> в соединениях под углом;
> симметричное двухсрезное;
> не симметричное односрезное.
2. Как определяется минимальное расстояние между гвоздями вдоль волокон
древесины?
Расстояние между осями гвоздей диаметром d вдоль волокон древесины
соединяемых элементов должно быть не менее: от торцов – 15d, между осями в
элементах толщиной, равной и большей 10d – 15d, между осями в элементах
толщиной 4d – 25d, а в элементах промежуточной толщины, то расстояние
принимается по интерполяции. При шахматной и косой расстановке не менее 3d.
3. Из каких условий определяют расчетную несущую способность соединения на
гвоздях?
а) из условия смятия древесины в крайних элементах:
б) из условия смятия древесины в среднем элементе:
в) из условия изгиба гвоздя:
