Деревянные конструкции (лабораторные работы)
4–распределительная траверса; 5– стальной валик; 6– металлическая накладка;
7– нагруженная траверса.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НАГРУЗКИ НА БАЛКУ
Расчетная нагрузка Р определяется исходя из расчетной несущей
способности балки или достижения ею предельного прогиба.
а) из условия обеспечения прочности от действия нормальных напряжений
[pic]
где: [pic] kH(м – расчетный изгибающий момент, Н[pic]м (кгс[pic]см)
[pic][pic]– момент сопротивления поперечного сечения;
[pic]– расчетное сопротивление древесины изгибу, МПа ([pic]) ([pic]=13
МПа)
[pic]
б) из условия обеспечения прочности клеевого шва от действия
касательных напряжений
где: Q = P / 2=13.27/2=6.64, Н (кгс);
Sбр = b(h2 / 8=0.05(0.1582 /8=156.03 см3;
Jбр = b(h3 / 12=5(15,83/12=1643,46 см4;
bрасч = b(K – при расчете на скалывание по клеевому шву, где К=0.6 –
коэффициент непроклея, принимаемый по действующим нормам.
После подстановки получим:
bрасч = b(K=0.6(5=3 см
Rck=2.1 MПА
[pic]
в) из условия достижения предельного прогиба
[pic]
где Pn=Р/n ;( n=1.2 – усредненный коэф. надежности);
Е =104 МПа– модуль упругости древесины..
После преобразования получаем:
[pic],
где [pic]
[pic] [pic]
[pic]
4. ИСПЫТАНИЕ БАЛКИ
[pic]
[pic]
[pic]
Прибор: АИД – 2М с компенсирующим устройством с выходом шкалы С*10-5
5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic] [pic]
(т=13Mпа
(экс=14,4Мпа
[pic] (т=13
(экс=12,49
Рис. 17. Эпюра напряжений по высоте сечения балки:
6. СРАВНЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИСПЫТАНИЙ
[pic]
[pic][pic][pic]
[pic]
[pic]
Рис.18 График прогибов балки
ВЫВОД: Экспериментальная величина прогиба значительно меньше расчетной
величины в следствие в рассматриваемых конструкциях создается запас
прочности (Кзапаса=0,9).
Контрольные вопросы
1. Какие требования предъявляют к древесине и клею при склеивании ?
Влажность древесины 9–12%. Не должно быть мелких пороков как сучки,
косослой, гниль. Не должно быть дефектов обработки как корабление и
трещины, склеиваемые поверхности должны быть свеже отфрезерованными,
очищенными и плотно прилегать одна к другой.
Клеи должны быть прочными, водостойкими, долговечными, технологичными.
К основным технологическим показателям клея относятся вязкость и
жизнеспособность.
2. Какой метод принят для расчета деревянных конструкций, его сущность ?
Расчет по предельным состояниям. Предельным называется такое состояние
конструкций за пределами которого дальнейшая эксплуотация не возможна. Два
вида предельных состояний: 1)по несущей способности (прочности,
устойчивости), 2) по деформациям (прогибам, перемещениям). Расчет по
первому предельному состоянию производится на расчетные нагрузки, а по
второму– на нормативные.
3. Как определить модуль упругости клееной древесины при изгиде?
[pic], где f– прогиб образца
p– степень загружения
4. Как экспериментально определяются нормальные напряжения в балке при
изгибе?
[pic]
[pic]– разность отсчетов; [pic]– база прибора; М– цена деления прибора
5. Какие формы разрушения могут быть в клеедощатой балке?
а) разрушение по клеевому шву от действия косательных напряжений.
б) разрушение балки от действия локальных напряжений.
6. Почему экспериментальные данные отличаются от теоретических?
Т.к. древесина анизотропная и имеет пороки, а теоретические данные
получены для идеализированного материала.
Лабораторная работа № 5
Испытание металлодеревянной фермы.
Цель работы: определить усилия в стержнях и прогибы узлов фермы под
действием расчетной нагрузки.
7. характеристика образца фермы
Верхний пояс и решетка фермы изготовлена из брусков, а нижний пояс – из
металлических уголков. Бруски верхнего пояса в узлах 2, 4, 6 сопрягаются
через металлические вкладыши с эксцентриситетами, позволяющими прикладывать
внеузловую нагрузку.
[pic]Рис. 20. Конструкция и схема испытания металлодеревянной фермы.
8. Теоретический расчет фермы
Ферма загружается симметрично двумя сосредоточенными силами в
соответствии со схемой, приведенной на рис. 20. Усилия в стержняхфермы от
действия нагрузки Р=1 определяется одним из способов строительной механики
или путем построения диаграммы Максвелла-Кремона.
[pic]
Рис. 21. Схема усилий в стержнях фермы.
построение диаграммы максвела-кремона
(от единичной нагрузки)
[pic]
Рис. 22. Диаграмма Максвела-Кремона.
Табл. №6
[pic]
В решетке наиболее нагруженным является опорный сжатый раскос А-2. Для
его расчета определяем гибкость.
[pic]
где lo – расчетная длина;
r – радиус инерции для прямоугольного сечения.
По СНиП II-25-80 п. 4.3
Т.к. (=50,46<70, то
[pic]
Расчетная несущая способность опорного раскоса:
[pic]
[pic]
Из растянутых элементов решетки наиболее напряженным является раскос С-
2; расчетная несущая способность:
[pic]
[pic]
Нагрузка на ферму: [pic]
Стержень 3-4 верхнего пояса внецентренно сжат под действием усилия N и
эксцентриситета e.
Расчетная несущая способность сжато-изгибаемого элемента:
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
Из найденных значений Р за расчетную нагрузку принимаем минимальное:
Р=4,96 кН.
9. Испытание опытного образца фермы
Испытание фермы производится на балочном испытателе. Нагрузка создается
гидравлическими домкратами. Для определения усилий в наиболее нагруженных
стержнях фермы изменяются при помощи тензометров. Прогибы измеряются при
помощи прогибомеров с ценой деления 0,01мм.
Табл. №7
[pic]
Определение прогибов:
а) в деревянных элементах (раскос А-2)
[pic]
б) в стальном элементе (пояс А-С)
[pic]
Табл. №8
[pic]ППрибор: АИД – 2М с компенсирующим устройством с выходом шкалы
приборовС*10-5
[pic]
[pic][pic]
[pic][pic]
[pic]
10. Обработка результатов испытания
3-4 А-2 С-2
С-3 С-4
12,8 2,6
1,9 0,5 0,5
12,8 2,6
1,9 0,5 0,5
Рис. 23. Нормальные напряжения в поперечных сечениях стержней.
Р,кН
4
3
2
1
1 2 3 4 5
6 7 f,мм
Рис. 24. График зависимости прогибов от нагрузок.
[pic]
[pic]
В раскосе А-2 экспериментальное усилие больше расчетного в 0,81раз.
[pic]
[pic]
В раскосе С-2 экспериментальное усилие больше расчетного в 1,18 раз.
ВЫВОД: При сравнении теоретических и экспериментальных значений видно,
что экспериментальные усилия меньше, это происходит в следствии того, что
ферма находится в лабораторных условиях, подвергается многократным
испытаниям без разрушения.
Контрольные вопросы
1. Понятие фермы как стержневой системы.
Ферма – плоская, геометрически неизменяемая конструкция из отдельных
стержней, шарнирно соединенных между собой.
Верхний и нижний пояса обычно работают на сжатие (расширение) с
изгибом. Раскосы работают на растяжение (сжатие).
2. Какими приборами определяются усилия в стержнях фермы?
Тензорезисторы, подключенными к тензостанции; используем прибор
АИД-2М с аккумулирующим устройством для измерения деформаций .
3. Чем создается нагрузка на ферму?
Для создания усилия используют гидравлические домкраты, насосные
станции и манометры.
Список использованной литературы
1. Зубарев Г.Н. «Конструкции из дерева и пластмасс»;
2. СНиП II 25-80 «Деревянные конструкции. Нормы проектирования»;
3. Следкоухов Ю.В. «Конструкции из дерева и пластмасс»;
4. Прокофьев А.С. «Конструкции из дерева и пластмасс. Общий курс»;
5. ЦНИИСК Курченко «Пособие по проектированию деревянных конструкций»;
6. Ковальчук Л.М. «Производство деревянных клееных конструкций»;
7. Вдовин В.М. «Проектирование клее дощатых и клее фанерных конструкций».
-----------------------
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
—
—
—
—
—
