Fundamentals of static calculation
Hout is in natuerlike skepping en is, troch syn anatomyske struktuer, in inhomogeen boumateriaal. It kin fergelike wurde mei in bondel buizen, yndividueel parallel en ringfoarmich om ’e kearn fan ’e beam arranzjearre - jierringen of ringen - dy’t oeral ferskillende trochsneedingen en muorredikten hawwe, dus ier en let hout.
De sterkte fan it hout hinget ôf fan ’e betingsten wêryn’t it hout groeide, en foar in grut part wurde se beynfloede troch houtflaters, ûnregelmjittichheden yn ûntwikkeling, de âldens fan it hout op it momint fan snijen en gebrûk en benammen syn vochtigheid.
De gemiddelde sterktewearde is net allinich oars foar yndividuele beammen út itselde gebiet, mar ek foar deselde beam nimt it ôf fan it dikste nei it tinste ein. Yn trochsneed fertsjintwurdigje de jongste jierringen ûnder de bast it bêste en hurdste hout. In boskkundige kin de eigenskippen fan hout mar yn beheinde mjitte beynfloedzje, wylst de brûker de sterkte-eigenskippen amper mei ienfâldige middels feroarje kin.
Sterkte ûnder druk
Druk yn ‘e rjochting fan’ e fezels
By it ûndersiikjen fan de proefeksimplaren, dy’t meast fjouwerkant yn dwerstrochsneed binne, ûntstiet mislearring troch it feit dat de selwâlen fan ’e fezels ferdraaie yn holtes, wêr’t earder dúdlik útdrukte dwersútwreidingen net fêststeld wurde kinne. It begjin fan dizze knibbel komt foar op plakken mei lytse strukturele ûnregelmjittichheden, dy’t yn ’e measte gefallen net iens fan ’e bûtenkant opmurken wurde kinne, of begjint fan ’e boppeste of legere yndrukte oerflak.
De tastiene druk fan naaldhout - likefolle oft it sparren, pine of spar is - wurdt ynsteld op 8,5 MPa, en foar larikshout op 9 MPa. Foar hardhout, iken of beuken is it 10 MPa.
Yn it algemien is de werklike gemiddelde druksterkte, alteast foar iik, net heger as dy foar koniferen, mar dizze wearde is dochs terjochte om’t hurdhout yn konstruksjes praktysk allinnich yn lytse stikjes brûkt wurdt, sadat hout mei gruttere knopen of hout mei ûnregelmjittige ûntjouwing foarkommen wurde kin. Eikehout is oerskatte. Jonge iik, oant 30 jier âld, liket oanmerklik taaier en sterker te wêzen as it hout fan âldere beammen.
Kwaliteitsklasse I jout koniferhoutsterkte oant 11 MPa, foar lariks 11,5 MPa, en foar iken en beuken 12 MPa. De wearden fan 6 MPa foar coniferous hout, en 7 MPa foar iken en beuken waarden fêststeld foar kwaliteitsklasse III.
Druk loodrecht op de fiberrichting
Yn ‘e rjochting loodrecht op’ e fezels binne de ferskynsels by mislearring oars as de ferskynsels feroarsake troch druk yn ‘e rjochting fan’ e fezels. De sterkte ûnder dwerse druk hinget benammen ôf fan ‘e sterkte sjen litten troch de uncompacted bedrach fan iere hout yn’ e jierring. Late hout, dêr’t de sterktewearde ûnder axiale druk fan ôfhinget, hat ûnder dwersdruk de rol fan ladingsferdieling.
By it ûndersiikjen fan ‘e hân dy’t de omfang fan’ e krêft toant, hâldt it konstant syn heechste besette posysje. Yn it gefal fan in folslein laden seksje is de sterkte ûnder druk loodrecht op de fezels foar koniferen1/7nei1/10sterkte wearden yn ‘e rjochting fan’ e fezels, en foar hardhout út1/3nei1/5sterkte wearden yn ’e fiber rjochting.
Treksterkte
Tensile sterkte waard hifke yn in folle minder mjitte dan compressive sterkte. Dit kin foar in part te tankjen wêze oan it feit dat de produksje en testen fan passende testeksimplaren tiidslinend en djoer is.
Unregelmjittigens yn ’e struktuer fan hout wurdt opfallend manifestearre yn treksterkte. Analoog oan sterkte ûnder druk, neist de breedte fan de logs, is it oanpart fan let hout fan krúsjaal belang. Mislearring fan iere hout komt foar foar mislearjen fan let hout, sadat de sterke punten fan iere en let hout kinne net tafoege wurde. De ynfloed fan knopen en ûntjouwingsûnregelmjittichheden is mear útsprutsen as yn kompresjekrêft. Elke bocht of weach feroarsake troch de neite fan knopen, dy’t net op ‘e stôk hoege te wêzen, binne genôch om de breksterkte te ferminderjen nei in kwart fan’ e treksterkte fan hout sûnder mankeminten.
De swakste punten fan ‘e spande eleminten binne de knooppunten fan’ e struktuer, wêr’t de ferswakking troch de útkearingen foar de harsens it grutste is. Hjir, benammen yn ’e wangen, dus kousenbanden, binne d’r spanningen troch bûgjen dy’t de berekkening net befettet.
De tastiene spanningen foar koniferhout út kwaliteitsklasse I binne:10,5 MNo, hoe sit it mei ike- en beukehout11 MGoed. Foar spande eleminten is it gebrûk fan materiaal út kwaliteitsklasse III útsletten.
Apparaat foar it testen fan de treksterkte fan hout.
Buigkracht
De oannames fan Navier’s bûgberekkeningsformule jilde mei in goede oanwizing ek foar hout, mar allinnich by lege ladingen. By in hegere lading komme sokke ferpleatsing foar dat de eigentlike rânespanning troch druk leger is as berekkene, wylst it tsjinoerstelde byld helle wurdt foar de spanning troch spanning. De eigentlike nul line beweecht nei de strakke kant.
Ofbyldings1en2- Fraktuer fan it elemint en spanningsferdieling by bûgen.
De berekkene bûgen sterkte by break is grutter as1,4nei2kear de compressive sterkte en, mei in pear útsûnderings, is minder as de tensile sterkte. As knopen en ûnregelmjittichheden foarkomme tichtby de maksimale mominten en maksimale rânespanningen, komme reduksjes oant50%.
It moat beklamme wurde dat de bûgsterkte ûnder statyske lading op lange termyn sawat de helte is fan ’e bûgsterkte dy’t op ’e gewoane manier bepaald wurdt. As de lading hielendal of foar in part faak werhelle wurdt, sil de ladingskapasiteit fierder ôfnimme ôfhinklik fan de mjitte wêryn’t de bewegende lading bydraacht oan de totale lading.
De tastiene bûgspanning foar sêfthout fan kwaliteitsklasse III is 7 MPa, en foar kwaliteitsklassen II en I wurdt it respektivelik bepaald 10 MPa en 13 MPa. Foar trochgeande stipe sûnder gewrichten út de lêste twa klassen wurde spanningen fan 11 MPa en 14 MPa levere, om’t sokke stipen gruttere feiligens sjen litte.
By dimensje fan balken bleatsteld oan bûgen, is it yn in protte gefallen net de bûgspanning dy’t brûkt wurdt, mar de tastiene ôfwiking. Foar balken fan mezzanine-struktueren moat defleksje troch permaninte as brûkbere lading net mear wêze as 1/300 berik. Foar in frij stipe balke beladen mei in lyk ferdielde lading, moat de ferhâlding tusken de span en de hichte maksimaal 16 wêze, mei in tastiene bûgspanning fan 10 MPa.
Foar koarte, swier beladen balken en komplekse dwerstrochsneden is skuorspanning fan krúsjaal belang. De elastisiteitsmodulus is wichtich foar ôfbuiging, lykas foar kniksterkte en de berekkening fan statysk ûnbepaalde konstruksjes. De grutte fan de elastisiteitsmodulus, ôfhinklik fan de kwaliteit fan it materiaal, ferskilt breed. De elastisiteitsmodulus fan koniferen is 10.000 MPa, en loodrecht op de fezels is dizze wearde 300 MPa foar naaldhout en 600 MPa foar ike- en beukenhout.
Apparaat foar it testen fan de bûgsterkte fan hout.
Skarfsterkte
By it skuorjen lit it hout net folle sterkte sjen. Skersterktewearden kinne sterk ferskille fanwege de korreligens fan it hout.
De boppegrins fan0,9 MNo, foar sêfthout, alle trije kwaliteitsklassen. Foar ike- en beukenhout fan kwaliteit II en III is de maksimale wearde1 MNo, dat wol1,2 MDus foar klasse I.
As te koarte overhangs wurde krigen foar dizze spanningen, is it oan te rieden dat de spanningen net brûkt wurde. Wannear’t de ein oerhingingen binne koart, der is in grut gefaar fan krimp skuorren dy’t foarmje yn it skearflak, dat kin liede ta in folslein ferlies fan load-bearing kapasiteit.
Apparaat foar it testen fan houtskuorsterkte.
Kniksterkte
As de roeden wurde bleatsteld oan druk, is it nedich om te kontrolearjen de deflection troch berekkening. Fan bysûnder belang is de juste kar fan de bûge lingte. De roeden moatte wurde befeilige mei koppelingen tsjin laterale deflections. As dit net genôch útfierd wurde kin, moat in gruttere kniklingte yn ’e berekkening ynfierd wurde.
Ofbyldings3en4- Folsleine en komplekse trochsneden mei materiële en immateriële assen.
Foar komplekse yndrukte stangen wurdt de berekkening dien yn relaasje ta de materiaalas, de x-as yn ’e foto’s4en ik4b, itselde as foar folsleine seksjes, wêrby’t de breedte fan ‘e hiele roede wurdt nommen as de som fan’ e breedtes d fan ’e yndividuele eleminten.
Foar knikken relatyf oan de immateriële as, de y-as yn ’e bylden4en,4b i4c en x-as yn ’e figuer4c, kinne jo net rekkenje op in perfekte kombinaasje fan yndividuele dwerstrochsneed, omdat de krusing ferbinings fan de houten stokken jouwe. Foar in twadielige trochsneed neffens de foto4en de folgjende relaasjes jilde:
Oarspronklike formules foar de berekkening fan in twadielige trochsneed.
Compound yndrukt roeden wurde oer it generaal allinnich brûkt dêr’t de ferbinings fereaskje it, dat wol sizze as folsleine seksje eleminten yn de fereaske ôfmjittings kinne net krije. Om sa ticht mooglik by folsleine seksjes te kommen, wurde trochgeande longitudinale ferbiningen altyd oanrikkemandearre.
Besibbe ûnderwerpen: stipe houten struktueren, konstruksjes tusken boulagen, hout gebreken, houtfocht en gebou.