 |
Определение расчетного сопротивления
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВНОГО ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ СЖАТИИ ВДОЛЬ ВОЛОКОН.
Цель работы – ознакомление с методикой определения расчетных сопротивлений древесины.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Механические свойства древесины обеспечиваются механическими волокнами, оболочка которых представляет собой одревесеневшую клетчатку(клетки целлюлозы). Механические свойства определяются соотношением механических и немеханических тканей древесины. Чем больше поздних трахеид, тем прочнее древесина.
Особая структура молекул целлюлозы предопределяет высокие механические свойства древесины. При приложении нагрузки гибкие, цепочкообразные молекулы выпрямляются, а при снятии нагрузки вновь принимают изогнутую форму. Разрыв молекул происходит из-за преодоления сил главных валентностей, а течение материалов совершаются за счет смещение молекул одной по другой и преодоления сил сцепления.
Древесину в расчетах рассматривают, как ортотропный материал, обладающий разными механическими свойствами в направлении трех взаимно перпендикулярных осей (рис. 1) – продольной, радиальной и тангенциальной.
Рис. 1. Три главные оси древесины соответственно направлению волокон и годичных слоев
Для описания упругих свойств древесины необходимо двенадцать постоянных, из которых девять являются независимыми: три модуля упругости Е, три модуля сдвига G и шесть коэффициентов Пуассона µ. Модули упругости и коэффициенты Пуассона связаны между собой следующими соотношениями:
; i = j; i, j = L, R, T
В число показателей прочности древесины, используемых для расчетов входят: пределы прочности при статическом изгибе, сжатии вдоль и поперек волокон, скалывании вдоль волокон, растяжении вдоль и поперек волокон. Кроме того, иногда определяют твердость древесины в направлении поперек волокон, прочность при ударном изгибе, прочность при кручении, вязкость и усталостную прочность.
|
|
|
Сопротивляемость древесины внешним силовым воздействиям определяется испытаниями стандартных образцов малого размера на испытательных машинах, и результаты этих испытаний, после соответствующей статической обработки, приводятся в нормах и справочниках по проектированию в виде нормативного сопротивления Rн .
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ
Из древесины влажностью 8 – 15% изготавливают образцы в форме прямоугольной призмы с основанием 20х20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. (Рис. 2.) Образцы кондиционируют – выдерживают в помещении лаборатории при комнатной температуре и влажности в течении 15 сут. Перед испытанием измеряют штангенциркулем размеры поперечного сечения образца в середине длины с погрешностью не более 0,1 мм. Для испытания образец помещают в пресс и нагружают равномерно со скоростью 25±5 кН/мин. Испытания продолжают до разрушения образца. Максимальную нагрузку Fmax считывают с погрешностью не более цены деления шкалы силоизмерителя и заносят в таблицу 1.
Рис. 2. Схема испытания древесины на сжатие вдоль волокон.
Таблица 1.
Протокол
определения предела прочности при сжатии вдоль волокон
| Порода ___________________ | Температура воздуха, ОС ___________ | ||||||
| Скорость нагружения (кН/мин)__________________ | Влажность воздуха, % ___________ | ||||||
| Маркировка образца | Размеры поперечного сечения образца, мм | Макс. нагрузка, Fmax, кН. | Влажность, % | Предел прочности, МПа | |||
| А | b | σω | σ12 | ||||
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
|
|
|
Далее производят статистическую обработку опытных данных с вычислением среднего арифметического М, среднеквадратичного отклонения σ, вариационного коэффициента V, средней ошибки среднего арифметического m и показателя точности ρ.
Средняя ошибка среднего арифметического:
.
Коэффициент вариации:
.
Показатель точности испытания:
.
Доверительный интервал среднего арифметического:
.
Расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон определяют следующим путем. Вначале вычисляют нормативное сопротивление Rн, являющееся наименьшим вероятным значением предела прочности чистой древесины, по формуле:
= 
*(1- 
)
где 
– среднее арифметическое предела прочности;
t – показатель достоверности, принимаемый по таблице интеграла вероятностей, для вероятности Pв, равной 0,98 и данного числа наблюдений (образцов);
V – вариационный коэффициент.
Среднее арифметическое и вариационный коэффициент принимают по результатам статистической обработки опытных данных.
Расчетной сопротивление на сжатие древесины вдоль волокон определяют по формуле:
где 
- коэффициент безопасности по материалу, учитывающий влияние трёх составляющих; 
- коэффициент, учитывающий снижение прочности при длительном действии нагрузки, равный 0,67 при работе на сжатие вдоль волокон и изгибе; 
- коэффициент, учитывающий влияние неоднородности структуры и состава древесины, влияние пороков роста и дефектов на прочность, равный 0,67 при работе на сжатие; 
- коэффициент, учитывающий влияние увеличенных размеров поперечных сечений строительных конструкций по сравнению со стандартными образцами, равный 1 при работе на сжатие;
|
|
|
Рис. 3. Характер разрушения образца.
|
|
|
