 |
Испытания клееной армированной балки.
|
|
|
|
Цель работы: вычислить теоретическое значение разрушающей нагрузки и сравнить с опытом. Определить сдвиг арматуры балки и построить графики прогибов. Дать общий сравнительный анализ прочности и деформативности всех типов испытанных балок с цельной деревянной балкой.
Изготовление, исходные данные для расчета и расчетные формулы.
Для изготовления клееной армированной балки сначала получают обычную клееную балку по технологии аналогичной работы №2. После отведения клея в верхней и нижней гранях клееной балки на всю ее длину выбирают фрезой пазы размером 8х8 мм. Армирование балки осуществляет арматурой периодического профиля класса А-Ш, которая должна быть длиннее балки на 100 мм, чтобы концы стержней выступали на 50 мм за оба ее торца. Арматуру для вклеивания предварительно выпрямляют, очищают и промывают 10% раствором серной кислоты. Затем приготавливают эпоксидный клей и заполняют нижний паз балки, далее этот паз вдавливают стержень арматуры. Выступивший за поверхность балки лишний клей сглаживают шпателем так, чтобы клей полностью закрыл паз и поверхность арматуры. Эпоксидный клей обеспечивает сцепление арматуры с древесиной.
Подобным образом армирует и верхнюю сжатую зону балки (см. рис.8). Замеряют основные геометрические размеры и зарисовывают сечение балки.
Расчетные нагрузки балки определяют:
1. По прочности сечения от действия нормальных напряжений.
Рисунок 8. Сечение клееной армированной балки.
σ = 
u (29)
где
M= 
– расчетный изгибающий момент;
приведенный к древесине момент сопротивления поперечного сечения;
= 
= 
отношение модулей упругости арматуры, к древесине;
оэффициент армирования сечения (
- площадь поперечного сечения арматуры);
|
|
|
R0 = 13 МПА - расчетное сопротивление древесины балки на изгиб.
Из формулы (29) после подстановки значений получаем:
Р= 
(30)
2. По прочности на скалывание клеевого шва.
σ= 
cк (31)
где
Q= 
- поперечная сила;
приведенный статистический момент поперечного сечения;
- приведенный момент инерции поперечного сечения;
- то же что и в формуле (29);
cк=16 МПа- расчетное сопротивление древесины балки на скалывание.
После преобразования формулы (31) имеем:
P=0,8bh 
cк 
(32)
3. По предельному прогибу.
f= 
(33)
где
pH= 
= 
-нормативная нагрузка;
- приведенный момент инерции поперечного сечения.
Подставляя в формулу (33) значения ее составляющих, получим:
Значение разрушающей нагрузки вычисляем по формулам (5) и (6) где Р-расчетная несущая способность балки, определяемая по формулам (30), (32) и (34).
Теоретический прогиб клееной армированной балки оцениваем по формуле (8), где только вместо момента инерции подставляем значение приведенного момента инерции.
Порядок проведения испытания.
На балке намечают необходимые риски под опоры (см. рисунок 1), центрируют ее и опускают рычаг с платформой. Затем крепят прогибомер П-1 и индикатор И-1 на арматуру для замера деформацией сдвига. Пробной загрузкой Р=600Н проверят работу приборов и записывают в журнал отчеты (таблица 2) при Р=0. Данные деформаций сдвига заносят в графу примечание таблицы 2. Далее производят нагружение балки ступенями; Рст=600Н. На каждой ступени определяет нагрузку, деформации прогибов (П-1) и сдвига арматуры. При нагрузке Р=0,8РТраз снимают с балки все приборы, ставит среднюю опору рычажной установки и продолжают нагружение до разрушения. Разрушающую нагрузку записывают в журнал (таблица 2). Для сравнения вычисляют отношение Рраз/ РТраз
В координатах P и f строят графики теоретического и экспериментального прогибов, а также зависимости сдвига арматуры от нагрузки.
|
|
|
Сравнительный анализ прочности и деформативности испытанных балок
Для сравнения прочностных и деформативных характеристик цельной деревянной балки со всеми остальными, необходимо построить графики зависимости опытных величин прогибов от нагрузки, и составить таблицу со значениями разрушающих нагрузок для всех типов балок (см. рисунок 10. и таблица 4).
Рисунок 10. Графики прогибов балок.
fопбд; fопкл.ф; fопкл; fопц; fоппр -соответственно опытные значения прогибов балок Деревягина, клеефанерной, клееной, цельной и армированной.
Таблица 4
| № п/п | Наименование балок | Разрушающая нагрузка, (Н) | |
| 
| ||
Подробное сравнение позволяет выявить преимущества и недостатки того или иного типа балок и дают представление о диапазоне применяемости различных видов изгибаемых деревянных конструкций.
Испытание балки на пластичных нагелях
l=690мм
Коэффициент податливости нагелей Ry =0,75
Число нагелей на половине пролета R=4
| Напряжение | Отчеты | Усредненный прогиб | Теоретический прогиб | ||
| 1 | 2 | 3 | |||
| 12,72 | 0,4 | 0,34 | 0,36 | 0,377 | 0,49 |
| 26,44 | 0,75 | 0,66 | 0,665 | 0,685 | 0,64 |
| 38,16 | 1,09 | 1,08 | 1,11 | 1,093 | 1,02 |
| 50,88 | 1,48 | 1,365 | 1,39 | 1,41 | 1,28 |
| 63,6 | 1,85 | 1,61 | 1,63 | 1,69 | 1,35 |
Вывод: погрешность измерения прогиба вызвана пороками древесины, некачественными клеевыми соединениями несовершенством установки, неточностью измерений.
|
|
|
