Асновы статычнага разліку
Дрэва з’яўляецца натуральным стварэннем і з-за сваёй анатамічнай структуры з’яўляецца неаднародным будаўнічым матэрыялам. Яго можна параўнаць з пучком трубак, асобна размешчаных паралельна і кольцамі вакол асяродку дрэва — гадавых кольцаў або кольцаў — якія ўсюды маюць розны папярочны перасек і таўшчыню сценак, гэта значыць ранняя і позняя драўніна.
Моцнасць драўніны залежыць ад умоў, у якіх яна расла, і ў значнай ступені на іх уплываюць дэфекты драўніны, парушэнні ў развіцці, узрост драўніны на момант распілоўкі і выкарыстання і асабліва яе вільготнасць.
Сярэдняе значэнне трываласці адрозніваецца не толькі для асобных дрэў з адной вобласці, але і для аднаго дрэва яно памяншаецца ад самага тоўстага да самага тонкага канца. У папярочным разрэзе самыя маладыя гадавыя кольцы пад карой прадстаўляюць самую лепшую і цвёрдую драўніну. Эксперт у лясной гаспадарцы можа ўплываць на ўласцівасці драўніны толькі ў абмежаванай ступені, у той час як карыстальнік наўрад ці можа змяніць уласцівасці трываласці простымі сродкамі.
Трываласць на сціск
Ціск у напрамку валокнаў
Пры даследаванні доследных узораў, якія маюць пераважна квадратны перасек, збой узнікае з-за таго, што ячэістыя сценкі валокнаў скручваюцца ў паражніны, дзе немагчыма вызначыць раней выразна выяўленыя папярочныя пашырэнні. Пачатак гэтага выгінання адбываецца ў месцах з невялікімі структурнымі няроўнасцямі, якія ў большасці выпадкаў нават немагчыма заўважыць звонку, або пачынаецца з верхняй або ніжняй націснутай паверхні.
Дапушчальны ціск драўніны іглічных парод — незалежна ад таго, елка гэта, хвоя ці піхта — усталяваны на ўзроўні 8,5 MПа, а для драўніны лістоўніцы — 9 MПа. Для цвёрдай драўніны, дуба або бука, складае 10 MПа.
Увогуле, фактычная сярэдняя трываласць на сціск, прынамсі для дуба, не вышэйшая, чым для іглічных парод, але гэтае значэнне па-ранейшаму апраўдана, таму што драўніна цвёрдых парод практычна выкарыстоўваецца ў канструкцыях толькі невялікімі кавалкамі, таму можна пазбегнуць драўніны з вялікімі сучкамі або драўніны з нераўнамерным развіццём. Драўніна дуба пераацэненая. Малады дуб узростам да 30 гадоў выглядае значна больш цвёрдым і трывалым, чым драўніна старых дрэў.
Клас якасці I дапускае трываласць драўніны іглічных парод да 11 MПа, для лістоўніцы 11,5 MПа, а для дуба і бука 12 MПа. Для класа якасці III былі вызначаны значэнні 6 MПа для драўніны іглічных парод і 7 MПа для драўніны дуба і бука.
Ціск, перпендыкулярны кірунку валакна
У напрамку, перпендыкулярным да валокнаў, з’явы пры разбурэнні адрозніваюцца ад з’яў, выкліканых ціскам у напрамку валокнаў. Трываласць пры папярочным ціску залежыць галоўным чынам ад трываласці неўшчыльненай ранняй драўніны ў гадавым кальцы. Позняя драўніна, ад якой залежыць значэнне трываласці пры восевым ціску, пры папярочным ціску выконвае ролю размеркавання нагрузкі.
Пры даследаванні рукі, якая паказвае велічыню сілы, яна пастаянна захоўвае сваё самае высокае занятае становішча. У выпадку поўнай нагрузкі секцыі трываласць пад ціскам перпендыкулярна валокнам для іглічных парод складае ад 1/7 да 1/10 значэння трываласці ў напрамку валокнаў, а для лісцяных парод ад 1/3 да Значэнні трываласці 1/5 у напрамку валакна.
Трываласць на разрыў
Мяжа трываласці на расцяжэнне была праверана ў значна меншай ступені, чым трываласць на сціск. Часткова гэта можа быць звязана з тым, што вытворчасць і выпрабаванне адпаведных выпрабавальных узораў займае шмат часу і дорага.
Нерэгулярнасць у структуры драўніны прыкметна праяўляецца ў трываласці на разрыў. Падобна трываласці пад ціскам, у дадатак да шырыні бярвення, доля позняй драўніны мае вырашальнае значэнне. Разбурэнне ранняй драўніны адбываецца раней, чым разбурэнне позняй драўніны, таму трываласць ранняй і позняй драўніны не можа быць сумавана. Уплыў сучкоў і парушэнняў развіцця больш выяўлены, чым у трываласці на сціск. Любога выгібу або хвалі, выкліканыя блізкасцю сучкоў, якія не павінны размяшчацца на палцы, дастаткова, каб знізіць трываласць на разрыў да чвэрці трываласці на разрыў драўніны без дэфектаў.
Самыя слабыя месцы нацягнутых элементаў - гэта вузлы канструкцыі, дзе паслабленне за кошт выемак для мазгоў найбольшае. Тут, асабліва ў шчоках, г.зн. падвязках, узнікаюць напружання з-за выгібу, якія не ўлічваюцца ў разліку.
Дапушчальныя напружання для драўніны іглічных парод I класа якасці складаюць 10,5 MПа, а для драўніны дуба і бука 11 MПа. Для нацягнутых элементаў выключана выкарыстанне матэрыялаў III класа якасці.
Апарат для выпрабавання трываласці драўніны на разрыў.
Трываласць на выгіб
Здагадкі, на якіх заснавана форма разліку выгібу Navier, прымяняюцца з добрым набліжэннем і да драўніны, але толькі пры нізкіх нагрузках. Пры большай нагрузцы адбываюцца такія перамяшчэнні, што рэальнае напружанне краю ад ціску ніжэйшае за разлічанае, у той час як для напружання ад расцяжэння атрымліваецца адваротная карціна. Фактычная нулявая лінія перамяшчаецца ў напружаны бок.
Pictures 1 і 2 — Разбурэнне элемента і размеркаванне напружання падчас згінання.
Разліковая трываласць на выгіб пры разбурэнні ў 1,4 да 2 разоў перавышае трываласць на сціск і, за некаторымі выключэннямі, меншая за трываласць на расцяжэнне. Калі вузлы і няроўнасці ўзнікаюць паблізу максімальных момантаў і максімальных краевых напружанняў, адбываюцца паніжэння да 50%.
Варта падкрэсліць, што трываласць на выгіб пры працяглай статычнай нагрузцы складае прыкладна палову трываласці на выгіб, вызначанай звычайным спосабам. Калі нагрузка поўнасцю або часткова часта паўтараецца, грузападымальнасць будзе працягваць змяншацца ў залежнасці ад ступені ўкладу рухомай нагрузкі ў агульную нагрузку.
Дапушчальнае напружанне пры выгібе для хвойнай драўніны класа якасці III складае 7 MПа, а для класаў якасці II і I яно вызначаецца 10 MПа і 13 MПа адпаведна. Для суцэльных апор без злучэнняў з апошніх двух класаў прадугледжана напружанне 11 MПа і 14 MПа, таму што такія апоры паказваюць большую бяспеку.
Пры вызначэнні памераў бэлек, якія падвяргаюцца выгібу, у многіх выпадках выкарыстоўваецца не напружанне выгібу, а дапушчальнае прагінанне. Для бэлек міжпавярховых канструкцый прагін з-за пастаяннай або карыснай нагрузкі не павінен перавышаць дыяпазон 1/300. Для свабодна апорнай бэлькі, нагружанай раўнамерна размеркаванай нагрузкай, суадносіны паміж пралётам і вышынёй павінны быць максімум 16, з дапушчальным напружаннем выгібу 10 MПа.
Для кароткіх, моцна нагружаных бэлек і складаных папярочных перасекаў напружанне зруху мае вырашальнае значэнне. Модуль пругкасці важны для прагіну, а таксама для трываласці на выцясненне і разліку статычна нявызначаных канструкцый. Велічыня модуля пругкасці, у залежнасці ад якасці матэрыялу, вагаецца ў шырокіх межах. Модуль пругкасці хвойных парод складае 10.000 MПа, а перпендыкулярна да валокнаў гэта значэнне складае 300 MПа для хвойных парод і 600 MПа для дуба і бука.
Апарат для выпрабавання трываласці драўніны на выгіб.
Трываласць на зрух
Пры стрыжцы драўніна паказвае нізкую трываласць. Значэнні трываласці на зрух могуць моцна адрознівацца з-за парэпання драўніны.
Верхняя мяжа 0,9 MПа ўстаноўлена для хвойнай драўніны ўсіх трох класаў якасці. Для драўніны дуба і бука якасці II і III максімальнае значэнне складае 1 MПа, адпаведна 1,2 MПа для класа I.
Калі атрымліваюцца занадта кароткія навісі для гэтых напружанняў, рэкамендуецца не выкарыстоўваць гэтыя напружання. Калі кантавыя навісі кароткія, існуе вялікая небяспека ўзнікнення усаджвальных расколін у плоскасці зруху, што можа прывесці да поўнай страты апорнай здольнасці.
Апарат для выпрабавання трываласці драўніны на зрух.
Трываласць на прагін
Калі стрыжні падвяргаюцца ціску, неабходна праверыць выгіб разлікам. Асаблівае значэнне мае правільны выбар даўжыні выгібу. Стрыжні павінны быць замацаваны муфтамі ад бакавых прагінаў. Калі гэта немагчыма выканаць у дастатковай ступені, у разлік трэба ўвесці большую даўжыню выгібу.
Малюнкі 3 і 4 — Поўныя і састаўныя папярочныя разрэзы з матэрыяльнымі і нематэрыяльнымі восямі.
Для складаных прэсаваных стрыжняў разлік выконваецца адносна восі матэрыялу, восі x на малюнках 4a і 4b, гэтак жа, як і для суцэльных секцый, дзе шырыня ўсяго стрыжня бярэцца як сума шырыні d асобных элементаў.
Для прагіну ў адносінах да нематэрыяльнай восі, восі y на малюнках 4a, 4b і 4c і восі x на малюнку 4c, нельга разлічваць на дасканалую кампазіцыю асобных папярочных сячэнняў, таму што папярочныя злучэнні драўляных дубцоў паддаюцца. Для сячэння з дзвюх частак паводле малюнка 4a прымяняюцца наступныя суадносіны:
Арыгінальныя формулы для разліку двухчасткавага сячэння.
Кампанжныя прэсаваныя стрыжні звычайна выкарыстоўваюцца толькі там, дзе гэтага патрабуюць злучэнні, г.зн., калі нельга атрымаць элементы поўнага сячэння неабходных памераў. Каб атрымаць як мага бліжэй да поўных секцый, заўсёды рэкамендуюцца бесперапынныя падоўжныя злучэнні.
Звязаныя тэмы: нясучыя драўляныя канструкцыі, міжпавярховыя канструкцыі, дэфекты драўніны, вільготнасць драўніны і піламатэрыялы.