Fundamentoj de senmova kalkulo
Ligno estas natura kreaĵo kaj, pro sia anatomia strukturo, estas nehomogena konstrumaterialo. Ĝi povas esti komparita kun fasko da tuboj, individue aranĝitaj paralela kaj ringoforma ĉirkaŭ la kerno de la arbo - ĉiujaraj ringoj aŭ ringoj - kiuj ĉie havas malsamajn sekcojn kaj murdikecojn, t.e. fruan kaj malfruan lignon.
La forto de la ligno dependas de la kondiĉoj sub kiuj la ligno kreskis, kaj en granda mezuro ili estas trafitaj per lignodifektoj, neregulaĵoj en evoluo, la aĝo de la ligno dum tranĉado kaj uzo kaj precipe ĝia humideco.
La meza fortvaloro estas ne nur malsama por unuopaj arboj de la sama areo, sed ankaŭ por la sama arbo ĝi malpliiĝas de la plej dika ĝis la plej maldika fino. En sekco, la plej junaj ĉiujaraj ringoj sub la ŝelo reprezentas la plej bonan kaj plej malmolan lignon. Forstista fakulo povas influi la ecojn de ligno nur en limigita mezuro, dum la uzanto apenaŭ kapablas ŝanĝi la fortpropraĵojn per simplaj rimedoj.
Forto sub premo
Premo en la direkto de la fibroj
Ekzamenante la testspecimenojn, kiuj estas plejparte kvadrataj en sekco, fiasko okazas pro la fakto ke la ĉelaj muroj de la fibroj tordas en kavojn, kie antaŭe klare esprimitaj transversaj vastaĵoj ne povas esti determinitaj. La komenco de ĉi tiu klinado okazas en lokoj kun malgrandaj strukturaj neregulaĵoj, kiuj plejofte eĉ ne povas esti rimarkitaj de ekstere, aŭ komenciĝas de la supra aŭ malsupra premita surfaco.
La permesebla premo de konifera ligno - sendepende de ĉu ĝi estas piceo, pino aŭ abio - estas fiksita je 8,5 MPa, kaj por larika ligno je 9 MPa. Por durligno, kverko aŭ fago, ĝi estas 10 MPa.
Ĝenerale, la reala meza kunprema forto, almenaŭ por kverko, ne estas pli alta ol tiu por pingloarboj, sed tiu valoro ankoraŭ estas pravigita ĉar malmola ligno estas praktike nur uzata en malgrandaj pecoj en konstruoj, do ligno kun pli grandaj nodoj aŭ ligno kun neregula evoluo povas esti evitita. Kverko estas trotaksita. Juna kverko, ĝis 30 jaroj, ŝajnas esti konsiderinde pli dura kaj pli forta ol la ligno de pli maljunaj arboj.
Kvalita klaso I ebligas forton de pingloarbo ĝis 11 MPa, por lariko 11,5 MPa, kaj por kverko kaj fago 12 MPa. La valoroj de 6 MPa por konifera ligno, kaj 7 MPa por kverko kaj fago estis establitaj por kvalita klaso III.
Premo perpendikulara al la fibrodirekto
En la direkto perpendikulara al la fibroj, la fenomenoj ĉe fiasko diferencas de la fenomenoj kaŭzitaj de premo en la direkto de la fibroj. La forto sub transversa premo dependas ĉefe de la forto montrita de la nekompaktita kvanto de frua ligno en la ĉiujara ringo. Malfrua ligno, de kiu dependas la fortvaloro sub aksa premo, sub transversa premo havas la rolon de distribuo de ŝarĝo.
Ekzamenante la manon, kiu montras la grandecon de la forto, ĝi konstante konservas sian plej altan okupatan pozicion. En la kazo de plene ŝarĝita sekcio, la forto sub premo perpendikulara al la fibroj por pingloarboj sumiĝas al1/7al1/10fortaj valoroj en la direkto de la fibroj, kaj por durligno de1/3al1/5fortaj valoroj en la direkto de fibro.
Tirezoforto
Tirezoforto estis testita laŭ multe pli malgranda mezuro ol kunprema forto. Ĉi tio povas esti parte pro la fakto, ke la produktado kaj testado de taŭgaj testaj specimenoj estas tempopostula kaj multekosta.
Nereguleco en la strukturo de ligno evidentiĝas en streĉa forto. Analoga al forto sub premo, krom la larĝo de la ŝtipoj, la proporcio de malfrua ligno gravegas. Fiasko de frua ligno okazas antaŭ fiasko de malfrua ligno, do la fortoj de frua kaj malfrua ligno ne povas esti aldonitaj. La influo de nodoj kaj evoluaj neregulaĵoj estas pli prononcita ol en kunprema forto. Ajna kurbiĝo aŭ ondo kaŭzita de la proksimeco de nodoj, kiuj ne devas esti sur la bastono, sufiĉas por redukti la rompforton al kvarono de la streĉa forto de ligno sen difektoj.
La plej malfortaj punktoj de la streĉitaj elementoj estas la nodoj de la strukturo, kie la malfortiĝo pro la noĉoj por la cerboj estas la plej granda. Ĉi tie, precipe en la vangoj, t.e. ŝtrumpetoj, estas streĉoj pro fleksado, kiujn la kalkulo ne inkluzivas.
Akcepteblaj stresoj por pingloarbo el kvalita klaso I estas:10,5 MNu, kio pri kverko kaj fago ligno11 MNu. Por streĉitaj elementoj, la uzo de materialo el kvalita klaso III estas ekskludita.
Aparato por provi la tirstreĉo-reziston de ligno.
Fleksa forto
La supozoj sub la fleksa kalkulformulo de Navier validas kun bona aproksimado ankaŭ al ligno, sed nur ĉe malaltaj ŝarĝoj. Ĉe pli alta ŝarĝo, tiaj delokiĝoj okazas ke la fakta randstreso pro premo estas pli malalta ol kalkulita, dum la kontraŭa bildo estas akirita por la streso pro streĉiteco. La fakta nula linio moviĝas al la malloza flanko.
Bildoj1kaj2— Frakturo de la elemento kaj streĉa distribuo dum fleksado.
La kalkulita fleksa forto ĉe rompo estas pli granda ol1,4al2fojojn la kunpremadrezisto kaj, kun malmultaj esceptoj, estas malpli ol la tirstreĉo-rezisto. Se nodoj kaj neregulaĵoj okazas proksime de la maksimumaj momentoj kaj maksimumaj randstresoj, reduktoj okazas ĝis50%.
Oni devas emfazi, ke la fleksa forto sub longdaŭra senmova ŝarĝo estas proksimume duono de la fleksa forto, kiu estas determinita laŭ la kutima maniero. Se la ŝarĝo entute aŭ parte estas ofte ripetita, la ŝarĝokapacito daŭre malpliiĝos depende de kiom la moviĝanta ŝarĝo kontribuas al la totala ŝarĝo.
La permesebla fleksa streĉo por molligno de kvalita klaso III estas 7 MPa, kaj por kvalitklasoj II kaj I ĝi estas determinita 10 MPa kaj 13 MPa, respektive. Por kontinuaj subtenoj sen juntoj de la lastaj du klasoj, streĉoj de 11 MPa kaj 14 MPa estas disponigitaj, ĉar tiaj subtenoj montras pli grandan sekurecon.
Kiam dimensionado de traboj elmontritaj al fleksado, en multaj kazoj estas ne la fleksa streĉo kiu estas uzata, sed la permesebla deklino. Por traboj de interetaĝaj strukturoj, deklino pro permanenta aŭ utila ŝarĝo ne devas superi 1/300 intervalon. Por libere subtenata trabo ŝarĝita kun egale distribuita ŝarĝo, la rilatumo inter la interspaco kaj la alteco devas esti maksimume 16, kun alleblas fleksebla streĉo de 10 MPa.
Por mallongaj, tre ŝarĝitaj traboj kaj kompleksaj sekcoj, tondan streson gravegas. La modulo de elasteco estas grava por deklino, same kiel por ŝveladforto kaj la kalkulo de statike nedeterminitaj konstruoj. La grandeco de la modulo de elasteco, depende de la kvalito de la materialo, varias vaste. La modulo de elasteco de pingloarboj estas 10.000 MPa, kaj perpendikulara al la fibroj ĉi tiu valoro estas 300 MPa por pingloarbo kaj 600 MPa por kverko kaj fago.
Aparato por provi la flekseblecon de ligno.
Tonda forto
Dum tondado, la ligno montras malmulte da forto. Tondfortaj valoroj povas multe varii pro la grajneco de la ligno.
La supra limo de0,9 MNu, por molligno, ĉiuj tri kvalitaj klasoj. Por kverko kaj fago ligno de kvalito II kaj III, la maksimuma valoro estas1 MNu, tio estas1,2 MDo por klaso I.
Se oni ricevas tro mallongajn superpendadojn por ĉi tiuj tensioj, oni rekomendas, ke la tensioj ne estas uzataj. Kiam la finsuperpendaĵoj estas mallongaj, ekzistas granda danĝero de ŝrumpa fendetoj formiĝantaj en la tondaviadilo, kiu povas konduki al kompleta perdo de ŝarĝokapacito.
Aparato por testi forton de tondo de ligno.
Flanka forto
Se la bastonoj estas elmontritaj al premo, necesas kontroli la dekliniĝon per kalkulo. Aparte gravas la ĝusta elekto de la fleksa longo. La bastonoj devas esti sekurigitaj per kupladoj kontraŭ flankaj devioj. Se tio ne povas esti efektivigita en sufiĉa mezuro, pli granda ŝnubla longo devus esti enigita en la kalkulon.
Bildoj3kaj4— Plenaj kaj kompleksaj sekcoj kun materiaj kaj nemateriaj aksoj.
Por kompleksaj premitaj bastonoj, la kalkulo estas farita rilate al la materiala akso, la x-akso en la bildoj4kaj mi4b, la sama kiel por plenaj sekcioj, per kio la larĝo de la tuta bastono estas prenita kiel la sumo de la larĝoj d de la individuaj elementoj.
Por ŝanceliĝado relative al la nemateria akso, la y-akso en la bildoj4kaj,4b i4c kaj x-akso en la figuro4c, vi ne povas kalkuli je perfekta kombinaĵo de individuaj sekcoj, ĉar la krucaj ligoj de la lignaj bastonoj cedas. Por duparta sekco laŭ la bildo4kaj validas la jenaj rilatoj:
Originaj formuloj por la kalkulo de duparta sekco.
Kunmetitaj premitaj bastonoj estas ĝenerale uzitaj nur kie la ligoj postulas ĝin, t.e. kiam plenaj sekciaj elementoj en la postulataj dimensioj ne povas esti akiritaj. Por proksimiĝi kiel eble plej al plenaj sekcioj, kontinuaj longitudaj ligoj ĉiam rekomendas.
Rilataj temoj: subtenaj lignaj strukturoj, interetaĝaj konstruoj, lignodifektoj, ligna humideco kaj konstruaĵo.