Деревянные конструкции (лабораторные работы)
Рис. 16. Схема загружения балки и расстановки приборов:
1– клеедощатая балка; 2– неподвижная опора; 3– подвижная опора; 4–распределительная траверса; 5– стальной валик; 6– металлическая накладка; 7– нагруженная траверса.
- 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
где: kHм – расчетный изгибающий момент, Нм (кгссм)
– момент сопротивления поперечного сечения;
– расчетное сопротивление древесины изгибу, МПа () (=13 МПа)
б) из условия обеспечения прочности клеевого шва от действия касательных напряжений
где: Q = P / 2=13.27/2=6.64, Н (кгс);
Sбр = bh2 / 8=0.050.1582 /8=156.03 см3;
Jбр = bh3 / 12=515,83/12=1643,46 см4;
bрасч = bK – при расчете на скалывание по клеевому шву, где К=0.6 – коэффициент непроклея, принимаемый по действующим нормам.
После подстановки получим:
bрасч = bK=0.65=3 см
Rck=2.1 MПА
в) из условия достижения предельного прогиба
где Pn=Р/n ;( n=1.2 – усредненный коэф. надежности);
Е =104 МПа– модуль упругости древесины..
После преобразования получаем:
,
где
- ИСПЫТАНИЕ БАЛКИ
Прибор: АИД – 2М с компенсирующим устройством с выходом шкалы С*10-5
- ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ
т=13Mпа
экс=14,4Мпа
т=13 экс=12,49
Рис. 17. Эпюра напряжений по высоте сечения балки:
- СРАВНЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
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
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.
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.
Как определить модуль упругости клееной древесины при изгиде?
, где f– прогиб образца
p– степень загружения
Как экспериментально определяются нормальные напряжения в балке при изгибе?
– разность отсчетов; – база прибора; М– цена деления прибора
Какие формы разрушения могут быть в клеедощатой балке?
а) разрушение по клеевому шву от действия косательных напряжений.
б) разрушение балки от действия локальных напряжений.
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.
- 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.
Рис. 20. Конструкция и схема испытания металлодеревянной фермы.
- 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.
Рис. 21. Схема усилий в стержнях фермы.
построение диаграммы максвела-кремона
(от единичной нагрузки)
Рис. 22. Диаграмма Максвела-Кремона.
Табл. №6
В решетке наиболее нагруженным является опорный сжатый раскос А-2. Для его расчета определяем гибкость.
где lo – расчетная длина;
r – радиус инерции для прямоугольного сечения.
По СНиП II-25-80 п. 4.3
Т.к. =50,46<70, то
Расчетная несущая способность опорного раскоса:
Из растянутых элементов решетки наиболее напряженным является раскос С-2; расчетная несущая способность:
Нагрузка на ферму:
Стержень 3-4 верхнего пояса внецентренно сжат под действием усилия N и эксцентриситета e.
Расчетная несущая способность сжато-изгибаемого элемента:
Из найденных значений Р за расчетную нагрузку принимаем минимальное: Р=4,96 кН.
- 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
Определение прогибов:
а) в деревянных элементах (раскос А-2)
б) в стальном элементе (пояс А-С)
Табл. №8
ППрибор: АИД – 2М с компенсирующим устройством с выходом шкалы приборовС*10-5
- 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