Деревянные конструкции (лабораторные работы)
4. Как определить минимальную длину гвоздя в двухсрезном соединении при
толщине крайних элементов «а», среднего – «с»?
При определении расчетной длины защемления конца гвоздя заостренную
часть гвоздя длинной (1,5d не учитывают; кроме того, из длинны гвоздя,
вычитывают по 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами. Если
расчетная длина защемления конца гвоздя получается меньше чем 4d, работу
конца гвоздя не учитывают и количество «срезов» гвоздя будет меньшим. При
свободном выходе гвоздя из пакета расчетную толщину последнего элемента
необходимо уменьшить на 1,5d вследствие отщепления слоя доски толщиной
(1,5d.
[pic]
Рис. 9.
Забивка глухая;
забивка сквозная.
(1 – рабочая высота гвоздя
(1=(гв-(а+с+2х0,2+1,5d). (1=а-1,5d
5. Как назначается величина ступени нагружения при испытании образца?
Образец испытывают на сжатие на испытательной машине или прессе. Для
ликвидации рыхлых деформаций образец предварительно загружают нагрузкой в 1
кН (100 кгс), принимаемой в дальнейшем за условный ноль. Последующие
нагружения производят ступенями 2-3 кН (200-300 кгс) с постоянной
скоростью, равной примерно 300 Н/сек (30 кгс/сек). Отсчеты по приборам
снимают на всех этапах загружения и заносят в журнал испытаний.
6. Чем можно объяснить расхождение между опытными и теоретическими
величинами?
Т.к. древесина анизотропная и имеет пороки, а теоретические данные
получены для идеализированного материала.
7. Чем обусловлено предельное состояние гвоздевых соединений?
Обусловлено смятием древесины и изгибом гвоздя.
Лабораторная работа №3
Испытание треугольной брусчатой фермы на лобовых врубках.
Цель работы: изучение работы опорного узла фермы.
Задачи: определить расчетную нагрузку на образец и сопоставить ее с
разрушающей, построить график зависимости деформации смятия врубки при
расчетной нагрузке, вычислить значения нормальных напряжений в ослабленном
и неослабленном сечениях нижнего пояса фермы при действии расчетной
нагрузки.
6. Установление фактических размеров образца
[pic]Рис. 10. Конструкция треугольной фермы на лобовых врубках:
1 – горизонтальный брус нижнего пояса; 2 – наклонный брус верхнего пояса; 3
– клиновидный брус; 4 – временные монтажные деревянные планки.
Исходные данные: H=235мм; (=692мм; hв =67 мм.
(ск=183мм; Lн=928мм;
hвр=22мм; b=44мм;
Lв=65мм; hв=16мм;
7. Схема загружения образца и расстановки приборов
Ферма– образец устанавливается на траверсу испытательной машины или
пресса и производится прижатие клиновидного бруса. Центрирование опорных
узлов образца производится по ослабленному сечению. Это достигается
установкой неподвижной и подвижной опор в местах пересечения оси наклонного
элемента и оси нижнего горизонтального элемента, проходящего через
ослабленное сечение.
[pic]Рис. 11. Схема загружения образца и расстановки приборов:
1 – индикаторы; 2 – уголок; 3 – шурупы; 4 – неподвижная опора; 5 –
подвижная (катковая) опора.
8. Определение расчетной несущей способности образца
E=10000 МПа
E90=400Мпа
[pic]
Rсм = 13 МПа – расчетное сопротивление смятию вдоль волокон
(СниП II-25-80 табл.3 п.1а гр.1);
Rсм90 = 3 МПа – расчетное сопротивление смятию поперек волокон (СниП II-25-
80 табл.3 п.4а гр.2);
R(см = 8.21 МПа – расчетное сопротивление смятию под углом (=340;
Rск = 2.1 МПа – максимальное расчетное сопротивление скалыванию вдоль
волокон(СниП II-25-80 табл.3 п.1а гр.1);
Rскср = среднее расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон.
[pic]—среднее расчетное сопротивление смятию вдоль волокон
(=0,25—эмпирический коэффициент при одностороннем скалывании;
lск—длина площадки скалывания;
l—плечо пары скалывающих сил .
Усилия, действующее в лобовой врубке, и эпюры скалывающих
напряжений по длине площадки скалывания
[pic]
Рис. 12. Усилия, действующие в лобовой врубке, и эпюра скалывающих
напряжений по длине площадки скалывания.
Материал – сосна 2 сорт.
Расчетную нагрузку на образец Р определяют по расчетной несущей
способности элементов и соединений фермы:
а) из условия скалывания врубки
[pic]
б) из условия смятия врубки
[pic]в) из условия разрыва нижнего элемента в ослабленном сечении
[pic]
При разрыве в ослабленном сечении Р определяется из формулы
внецентренного растяжения:
[pic]
Rp=7 МПа —расчетное сопротивление растяжению вдоль волокон
[pic]
[pic]
[pic] — момент сопротивления поперечного сечения нижнего пояса фермы.
[pic]г) из условия потери устойчивости наклонного сечения:
[pic]
[pic]СниПII-25-80 [pic]
[pic]
[pic] [pic]
[pic]
[pic]
[pic]
Kоднор- коэффициент однородности материала (при скалывании 0.7 и 0.27 при
растяжении)
Табл. 3
[pic]
5. Обработка результатов испытания
[pic]
Рис. 13. График зависимости смятия врубки от нагрузки.
По показателям индикаторов вычисляем нормальные напряжения в сечениях
нижнего пояса при расчетной нагрузке.
[pic][pic]
[pic]
[pic]
[pic] [pic]
[pic]
Рис. 14. Эпюры нормальных напряжений в ослабленном и неослабленных сечениях
нижнего пояса.
6. Сравнение теоретических и экспериментальных величин и анализ результатов
испытания.
[pic] [pic]
(см.теор=1,5 мм (табл. 15 п.4.3. СНиП II-25-80).
ВЫВОД: Разрушающая сила превышает теоретическую разрушающую силу в 2,5
раза, что создает запас прочности во время эксплуатации конструкции.
Контрольные вопросы
1. В каких пределах должны находиться [pic][pic] и [pic]?
[pic], где [pic]– высота растянутого элемента
[pic] не более 10 глубин врезки в элемент
2. Как необходимо центрировать лобовые врубки с одним зубом?
Центрирование опорных узлов образца производится по ослабленному сечению.
Это достигается установкой неподвижной и подвижной опор в местах
пересечения оси наклонного элемента и оси нижнего горизонтального элемента,
проходящего через ослабленное сечение.
3. Чему равняется предельная деформация смятия в лобовой врубке?
[pic] мм
4. Из каких условий определяют расчетную несущую способность лобовой
врубки?
а) из условия скалывания врубки: [pic]
б) из условия смятия врубки: [pic]
в) из условия разрыва нижнего элемента в ослабленном сечении: [pic]
г) из условия потери устойчивости наклонного элемента: [pic]
5. Как определить среднее скалывающее напряжении, действующего по длине
площадки скалывания?
[pic]
где Rск — максимальное расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон,
МПа;
(=0,25—эмпирический коэффициент при одностороннем скалывании;
lск—длина площадки скалывания;
l—плечо пары скалывающих сил .
6. Для чего нужны в опорном узле аварийный болт, подферменная подкладка,
опорная подушка?
Аварийный болт обеспечивает безопастность. Подферменная подкладка и
опорная подушка для равномерной передачи нагрузки, чтобы исключить смятие
дерева.
7.Причины расхождения между опытными и теоретическими величинами?
Теоретические —идеализированные. В опытных — анизотропность свойств
древесины, пороки.
Лабораторная работа № 4
Испытание клееной деревянной балки прямоугольного сечения на поперечный
изгиб.
Цель работы: изучение работы клеедощатой балки.
Задачи: определить расчетную нагрузку на балку и сравнить ее с
расчетной, определить модуль упругости клееной древесины, определить
величины и характер распределения нормальных напряжений по высоте
поперечного сечения балки, построить теоретический и экспериментальный
графики прогибов балки.
1. УСТАНОВЛЕНИЕ ФАКТИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ОБРАЗЦА
Рис. 15. Клеедощатая балка прямоугольного поперечного сечения.
Исходные данные: l = 1950 мм;
h = 158 мм;
b = 50 мм.
2. СХЕМА ЗАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦА И РАССТАНОВКИ ПРИБОРОВ
Рис. 16. Схема загружения балки и расстановки приборов:
1– клеедощатая балка; 2– неподвижная опора; 3– подвижная опора;
