![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Расчетные сопротивления и упругие характеристики древесины и древесных материаловВ отличие от традиционных строительных материалов, полученных в результате многоэтапной переработки полезных ископаемых и позволяющих получить материалы с заданными, мало изменчивыми прочностными свойствами, механические свойства древесины, которая является природным полимерным материалом, обладают значительной изменчивостью характеристик. Это обусловлено множеством факторов, таких как строение, пороки, район и условия произрастания и т.д. Поэтому получение достоверных расчетных характеристик на малых образцах чистой древесины вызывает значительную сложность. Многолетние исследования и накопленный банк данных за значительный период времени позволили в последние годы провести анализ сортового состава материалов с установлением для них минимально допустимых пределов прочности (временных сопротивлений). Ниже (табл. 3) приведены нормативные и временные сопротивления RH и Лвр для трех сортов пиломатериала в сравнении с чистой древесины, приведенные к влажности 12%, для основных видов напряженного состояния. С целью большей достоверности временные сопротивления получены путем проведения стандартных испытаний на крупных образцах, с наличием пороков, что позволяет избежать влияния масштабного фактора при нормировании. Нормативное сопротивление определяется по формуле: R" = Rep(l-hn), где RBp - среднее значение временного сопротивления при стандартных испытаниях образцов; h - коэффициент, равный 1,65, для обеспеченности 0,95 при нормальном распределении принятой для нормирования нормативных сопротивлений; п - коэффициент вариации, зависящий от вида напряженного состояния и сорта древесины. Его величина колеблется от 0,15 до 0,25. Расчетное сопротивление R, как видно из предыдущего параграфа, назначается путем деления RH на коэффициент надежности по материалу ут, учитывающий отклонение в сторону меньших значений прочности материала с более высокой обеспеченностью по отношению к нормативному сопротивлению, у / m i I-77V , где г) = 2,33 - для обеспеченности 0,99 при нормальном распределении, принятом для нормирования расчетных сопротивлений. Но древесина, как было сказано, изменяет свои прочностные свойства при нагружении в течении времени. Поэтому для получения базового расчетного сопротивления вводится множитель тт, учитывающий влияние длительности нагружения с переходом от прочности древесины при кратковременных стандартных испытаний к ее прочности в условиях длительно действующих постоянных и временных нагрузок за весь срок службы конструкций. Отсюда: у /и / m лл , где тт = 0,66 принято за базовое и учитывает совместное действие постоянной и кратковременной нагрузок. Базовые расчетные сопротивления сосны и ели, отвечающие нормальным температурно-влажностным условиям эксплуатации (при температуре < 35 °С и относительной влажности < 75%) даны в табл. 3 СниП П-25-80. Расчетные сопротивления древесины других пород определяются путем умножения на соответствующие коэффициенты, представленные в табл. 4 СНиП П-25-80. Для получения расчетных сопротивлений лиственницы проводятся исследования в Якутском Государственном университете. Влияние различных факторов на прочность материалов учитывается введением различных коэффициентов условий работы к базовым расчетным сопротивлениям. Различные температурно-влажностные условия эксплуатации деревянных конструкций, обусловленные свойством равновесной влажности древесины, учитываются коэффициентом тв, определяемым по табл. 1, СниП Н-25-80. При этом применение клееных деревянных конструкций в условиях эксплуатации при относительной влажности воздуха ниже 45% не допускается, ввиду практической невозможности обеспечить влажность древесины при изготовлении конструкций не выше равновесной влажности в этих условиях эксплуатации. Условия работы, характеризующие влияние характера и режима нагру- жения конструкций, отражают коэффициенты md= 0,8 при условии, если напряжение в элементах, возникающее от постоянных и временных длительных нагрузок превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок, а также коэффициент тн, приведенный в табл. 6, СниП И-25-80. На прочность клееной древесины при сжатии и изгибе оказывает влияние размеры сечения и толщина слоев, которые характеризуются коэффициентами т5 и тсл приведенным в табл. 4 и 5. Снижение коэффициента тпб с увеличением высоты сечения клееного пакета обусловлено более низким базовым расчетным сопротивлением при растяжении по сравнению с расчетным сопротивлением при изгибе. В высоких изгибаемых элементах крайние нижние доски в большей мере являются растянутыми, чем изгибаемыми. Изменение коэффициента тсл в зависимости от толщины досок объясняется большей рассредоточенностью сучков и меньшей вероятностью наличия сучков в одном сечении в связи с большим количеством тонких досок. У гнутоклееных деревянных конструкций прочность материала зависит от толщины досок, в которых имеют место начальные напряжения, полученные в процессе запрессовки. Это явление учитывается коэффициентом условия работы тгн (табл. 6). Прочность древесины снижается также под действием некоторых химических препаратов от биопоражения, внедренных под давлением в автоклавах на значительную глубину. В этом случае коэффициент условия работы та = 0,9. Влияние концентрации напряжений в расчетных сечениях растянутых элементов, ослабленных отверстиями, а также в изгибаемых элементах из круглых лесоматериалов с подрезкой в расчетном сечении отражает коэффициент условия работы т0 = 0,8. Деформативность древесины при расчете деревянных конструкций по второй группе предельных состояний учитывается базовым модулем упругости Е, который при направлении усилия вдоль волокон древесины принят 10000 МПа, а поперек волокон 400 МПа. При расчете на устойчивость модуль упругости принят 4500 МПа. Базовый модуль сдвига древесины (6) в обоих направлениях равен 500 МПа. Коэффициент Пуассона древесины поперек волокон при напряжениях, направленных вдоль волокон, принимается равным пдо о = 0,5, а вдоль волокон при напряжениях, направленных поперек волокон, п900 = 0,02. Упругие характеристики древесины, кроме коэффициента Пуассона для конструкций, эксплуатирующихся в различных условиях эксплуатации, корректируется коэффициентом тв путем умножения их на Е или G. Поскольку длительность и уровень нагружения влияет не только на прочность, но и на деформационные свойства древесины, величина модуля упругости и модуля сдвига умножается на коэффициент тй = 0,8 при расчете конструкций, в которых напряжения в элементах, возникающие от постоянных и временных длительных нагрузок, превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок. При расчете металлодеревянных конструкций упругие характеристики и расчетные сопротивления стали и соединений стальных элементов, а также арматуры принимаются по главам СНиП по проектированию стальных и железобетонных конструкций. Из всех листовых конструкционных материалов с использованием древесного сырья только фанеру рекомендуется использовать в качестве элементов несущих конструкций, базовые расчетные сопротивления которых приведены в табл.10 СНиП П-25-80. При соответствующих условиях работы клеефанерных конструкций расчетом по первой группе предельных состояний предусматривается умножение базовых расчетных сопротивлений фанеры на коэффициенты условий работы тв, md, тн и тл. При расчете по второй группе предельных состояний упругие характеристики фанеры в плоскости листа принимаются по табл.11 СниП И-25-80. Модуль упругости и модуль сдвига для конструкций, находящихся в различных условиях эксплуатации, а также подвергающихся совместному воздействию постоянной и временной длительных нагрузок, следует умножить на соответствующие коэффициенты условий работы ть и тй, принятых для древесин
12)Физические свойства: температурное расширение, теплопроводность, теплостойкость, морозостойкость, плотность.
Плотность. Древесина имеет трубчато-волокнистое строение. Плотность ее зависит от породы, количества пустот, толщины стенок клеток и содержания влаги; она может быть различна даже в пределах одной и той же породы. Плотность в значительной степени зависит и от влажности. Температурное расширение. Линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине различно вдоль волокон и под углом к ним. Как известно, коэффициент линейного температурного расширения вдоль волокон в 7—10 раз меньше, чем поперек волокон, и в 2—3 раза меньше, чем у стали. Незначительное линейное расширение от тепла вдоль волокон позволяет в деревянных зданиях и сооружениях отказаться от устройства температурных швов. Теплопроводность. Трубчатое строение клеток древесины превращает ее в плохой проводник тепла. Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек волокон. Чем больше плотность и влажность древесины; тем больше ее теплопроводность. Малая теплопроводность древесины поперек волокон является основой широкого применения ее в ограждающих частях отапливаемых зданий, в результате чего толщина деревянных стен по сравнению с кирпичными значительно меньше.
|