Cмятие и скалывание древесины

Продольные сжимающие силы N, действующие перпендикулярно поверхности деревянного элемента, вызывают в нем в большинстве случаев равномерные напряжения смятия. Общее смятие возникает в том случае, когда сила действует на всю поверхность элемента. Местное смятие возникает при действии силы на часть поверхности элемента. Прочность и деформативность элементов при смятии существенно зависят от угла смятия а между направлениями действия силы и волокон древесины.

При смятии вдоль волокон под углом 0°Стенки клеток работают в наиболее благоприятных условиях и древесина показывает такую же прочность и деформативность, как и при сжатии. Расчетное сопротивление смятию при этом равно Rсм=13 МПа.

При смятии поперек волокон под углом 90° к ним стенки клеток работают в наиболее неблагоприятных условиях, они сплющиваются за счет внутренних пустот, что приводит к большим деформациям.

При местном смятии поперек волокон соседние ненагруженные участки тоже сминаются за счет изгиба волокон и оказывают поддерживающее действие на работу нагруженного участка тем большее, чем меньше его длина.

При смятии элементов под углом по направлению к волокнам, прочность и деформативность древесины имеют промежуточный характер между поперечным и продольным смятием и зависят от величины этого угла.

Пороки древесины в большинстве случаев не уменьшают прочности и деформативности древесины при смятии и качество ее нормами не ограничивается.

На диаграмме хорошо видны три стадии: I - упругая стадия работы древесины в начале загружения до наступления предела пластического течения; II -стадия ускоренного роста деформаций за счёт смятия оболочек клеток ранней зоны годичных слоев; III - стадия уплотнения древесины, на этой стадии рост деформаций замедляется, происходит смятие клеток поздней зоны годичных слоев.

Средний временный предел прочности древесины при сжатии и смятии поперек волокон значительно ниже, чем вдоль волокон. При работе древесины на сжатие и смятие поперек волокон за счёт пластических деформаций происходит выравнивание напряжений и фактического разрушения образца не происходит.

Влияние пороков на прочность древесины на сжатие и смятие поперек волокон незначительное. Расчётное сопротивление древесины сжатию и смятию поперёк волокон установлено исходя из предельных деформаций обмятия в соединениях элементов деревянных конструкций и составляет всего 1,8 МПа при сжатии и смятии по всей поверхности.

В деревянных конструкциях сжатие и смятие поперёк волокон древесины может быть трёх видов (рис. 3.7,в): У)-по всей поверхности; 2) - на части длины (в опорных подушках); 3) - на части длины и ширины (под шайбами болтов).

Чем меньше сминаемая часть по отношению ко всей площади, тем выше сопротивление древесины сжатию и смятию. Это объясняется поддерживающим влиянием волокон ненагруженной части сминаемого элемента.

Расчетное сопротивление древесины местному сжатию и смятию поперек волокон на части длины R см, 90 (при длине ненагруженных участков не менее длины площадки смятия и толщины элемента)

Расчет элементов на смятие производится на действие сжимающей силы N от расчетных нагрузок, площади смятия А и расчетного сопротивления древесины Rсм α по формуле

Скалывание, наряду с растяжением поперек волокон, является наиболее слабым видом сопротивления древесины. Характер разрушение древесины при скалывании хрупкий. Наличие различных пороков резко снижает сопротивление древесины скалыванию (особенно опасен косослой). Средний временный предел прочности при скалывании древесины вдоль волокон составляет всего 6...7 МПа, расчётное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон при изгибе не клееных элементов 1 сорта равно 1,8 МПа, клееных 1,6 МПа.

В деревянных конструкциях древесина чаще всего работает на скалывание вдоль волокон. Предел прочности на скалывание поперёк волокон примерно в два раза меньше. Предел прочности на скалывание под углом а к волокнам занимает промежуточное положение, а расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом а определяется по формуле.

Скалывание при изгибе возникает от действия парных сдвигающих сил Т, действующих в противоположных направлениях. Эти силы вызываются поперечными силами Q. равномерной нагрузки q

Q = ql/2. Расчет изгибаемых элементов на скалывание при изгибе производится на действие максимальных поперечных сил Q (МН) от расчетных нагрузок по формуле

где S — статический момент скалываемой части сечения относительно его нейтральной оси; у прямоугольного сечения с размерами b и h он равен S = bh2/8 м3; I = bh3/12 м4 — момент инерции всего сечения; Rск — расчетное сопротивление скалыванию; принимается максимальное Rск = 1,6 МПа.

64. конструирование, расчёт настилов и обрешеток

Настилы из досок применяют в покрытиях в виде сплошной конструкции или обрешетки под кровли разных типов. из хвойной породы. Под трехслойную рубероидную кровлю не-отапливаемых зданий основанием служит настил из двух слоев досок, которые соединяются гвоздями. Верхний сплошной защитный слой досок толщиной 16—25 мм и шириной до 100 мм укладывают под углом 45° к нижнему рабочему настилу. Для лучшего проветривания всего настила нижний рабочий настил с толщиной досок 19,,32 мм расчету выполняют разреженным с зазором 20 мм. опирать на 3 опоры и более.

В покрытиях различных отапливаемых зданий для укладки утеплителя применяют одинарный дощатый настил. Доски соединяют впритык или четверть, толщину их определяют расчетом. Они скрепляются поперечными досками и раскосами из досок.

Для кровли из волнистых асбестоцементных или стеклопластиковых листов и кровельной стали устраивают обрешетку из досок или брусков 50х50 мм, расположенных одни от других на расстоянии, зависящем от кровельного материала.

Защитный настил образует сплошную поверхность, обеспечивает совместную работу всех досок настила, распределяет сосредоточенные нагрузки на полосу рабочего настила шириной 50 см.

Расчет настилов и обрешеток, работающих на поперечный изгиб, производят по схеме двухпролетной балки при двух сочетаниях нагрузки:

- нагрузки от собственного веса покрытия и снеговой нагрузки — на прочность и прогиб:, где Мmax=ql2/8; q=(g+s); f=2,13qнl4/384EI≤fпр.; I-мом инерции сечения досок раб настила; Ммах – над средней опорой

- нагрузки от собственного веса покрытия и сосредоточенной нагрузки в одном пролете Рн=1 кН, а с учетом коэффициента перегрузки 1,2, равной Pр-1,2 кН - только на прочность.

Максимальный момент находится под сосредоточенным грузом, расположенным на расстоянии от левой опоры х=0,432l и равен приближенно Mmax = 0,07ql2+0,207 Ррl, где q — собственный вес покрытия.

При сплошном настиле Сосредот Р=1,2 кН груз считается приложенным к одной доске полностью при шаге досок более 15 см, а при шаге менее 15 см к одной доске прикладывается 0,5Р (т.е распределяется на 2 доски). При двойном перекрестном настиле рассчитывают на изгиб только рабочий (нижний) настил и только от нормальных составляющих нагрузок, поскольку скатные составляющие воспринимаются защитным настилом. Расчетную ширину настила принимают 50 см с учетом всех входящих в нее досок или, иначе можно сказать, что со-средоточенные грузы распределяются здесь на ширину 50

Клеефанерные настилы являются наиболее эффективным и перспективным видом ограждающих конструкций. Плиты состоят из дощатого каркаса и фанерных обшивок, соединенных клеем Они имеют длину l=3 – 6 м, ширину b=1 – 1,5 м, соответствующую размерам фанерного листа.

Каркас панелей состоит из продольных и поперечных досок-ребер, которые могут быть цельными или клееными. Продольные рабочие ребра, сплошные по длине, ставятся на расстоянии не более 50 см друг от друга. Поперечные ребра жесткости ставятся на расстоянии не более 1,5 м, как правило, в местах расположения стыков фанеры, и прерываются в местах пересечения с продольными ребрами. Обшивки панелей состоят из листов фанеры повышенной водостойкости марки ФСФ, толщиной не менее 8 мм, состыкованных по длине «на ус». Обшивки склеиваются с каркасом таким образом, чтобы направление наружных волокон фанеры совпадало с направлением древесины продольных ребер для того, чтобы фанера работала в направлении своей большей прочности и жесткости. Клеефанерные панели выполняют функции настила, прогонов, водо- и пароизоляции. Они характеризуются малой массой при значительной несущей способности, имеют большую жесткость в своей плоскости. Поверхности панелей, обращенные внутрь помещения, покрывают огнезащитными составами для повышения их степени огнестойкости.

По форме поперечного сечения клеефанерные панели могут быть следующих видов:

1) коробчатые;2) ребристые, обшивкой вверх;3) ребристые, обшивкой вниз Расчет производят по прочности и прогибам при изгибе по схеме однопролетной свободно опертой балки на нормальные составляющие нагрузок от собственной массы gxи снега px.

Сечение коробчатой панели считают условно двутавровым, а ребристых – тавровым полкой вверх или вниз.

расчетная ширина обшивок принимается равной:

bрасч=0,9b, при l=6a, bрасч=0,9lb/a, при l<6a, где

b – полная ширина сечения панели; l – пролет панели; a – расстояние между продольными ребрами в осях.

Геометрические характеристики сечений панели определяют с учетом различных величин модулей упругости древесины Eд и фанеры Eф. В результате определяют приведенные геометрические характеристики сечения. Приведение выполняется к тому материалу, в котором определяется напряжение.

Нейтральная линия от произвольной оси х1 на расстоянии.

При расчете клеефанерной панели производят следующие проверки:

1) растянутой обшивки на прочность:

Г= , где

М – расчетный изгибающий момент;

Wпр.ф.– момент сопротивления, приведенный к фанере;

Rфр – расчетное сопротивление фанеры растяжению;

kф– коэффициент, учитывающий ослабление сечения стыком «на ус».

2) сжатой обшивки на устойчивость:

, где

ф – коэффициент продольного изгиба

3) верхней обшивки на местный прогиб от сосредоточенной силы Р=1,2 кН:

, где

.

5) по прогибам:

65, особенности расчёта клеефанерных плит

Клеефанерные настилы являются наиболее эффективным и перспективным видом ограждающих конструкций. Плиты состоят из дощатого каркаса и фанерных обшивок, соединенных клеем Они имеют длину l=3 – 6 м, ширину b=1 – 1,5 м, соответствующую размерам фанерного листа.

Каркас панелей состоит из продольных и поперечных досок-ребер, которые могут быть цельными или клееными. Продольные рабочие ребра, сплошные по длине, ставятся на расстоянии не более 50 см друг от друга. Поперечные ребра жесткости ставятся на расстоянии не более 1,5 м, как правило, в местах расположения стыков фанеры, и прерываются в местах пересечения с продольными ребрами. Обшивки панелей состоят из листов фанеры повышенной водостойкости марки ФСФ, толщиной не менее 8 мм, состыкованных по длине «на ус». Обшивки склеиваются с каркасом таким образом, чтобы направление наружных волокон фанеры совпадало с направлением древесины продольных ребер для того, чтобы фанера работала в направлении своей большей прочности и жесткости. Клеефанерные панели выполняют функции настила, прогонов, водо- и пароизоляции. Они характеризуются малой массой при значительной несущей способности, имеют большую жесткость в своей плоскости. Поверхности панелей, обращенные внутрь помещения, покрывают огнезащитными составами для повышения их степени огнестойкости.

По форме поперечного сечения клеефанерные панели могут быть следующих видов:

1) коробчатые;2) ребристые, обшивкой вверх;3) ребристые, обшивкой вниз Расчет производят по прочности и прогибам при изгибе по схеме однопролетной свободно опертой балки на нормальные составляющие нагрузок от собственной массы gxи снега px.

Сечение коробчатой панели считают условно двутавровым, а ребристых – тавровым полкой вверх или вниз.

расчетная ширина обшивок принимается равной:

bрасч=0,9b, при l=6a, bрасч=0,9lb/a, при l<6a, где

b – полная ширина сечения панели; l – пролет панели; a – расстояние между продольными ребрами в осях.

Геометрические характеристики сечений панели определяют с учетом различных величин модулей упругости древесины Eд и фанеры Eф. В результате определяют приведенные геометрические характеристики сечения. Приведение выполняется к тому материалу, в котором определяется напряжение.

Нейтральная линия от произвольной оси х1 на расстоянии.

При расчете клеефанерной панели производят следующие проверки:

1) растянутой обшивки на прочность:

Г= , где

М – расчетный изгибающий момент;

Wпр.ф.– момент сопротивления, приведенный к фанере;

Rфр – расчетное сопротивление фанеры растяжению;

kф– коэффициент, учитывающий ослабление сечения стыком «на ус».

2) сжатой обшивки на устойчивость:

, где

ф – коэффициент продольного изгиба

3) верхней обшивки на местный прогиб от сосредоточенной силы Р=1,2 кН:

, где

.

5) по прогибам:

Дата добавления: 2015-08-10