Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Расчетные сопротивления и упругие характеристики древесины и древесных материалов




В 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.


Поделиться:

Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 123; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.005 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты