लकड़ी की ताकत और अनुमेय तनाव

स्थैतिक गणना की मूल बातें

लकड़ी एक प्राकृतिक रचना है, और इसकी संरचनात्मक संरचना के कारण, यह एक अमानवीय निर्माण सामग्री है। इसकी तुलना ट्यूबों के एक बंडल से की जा सकती है, जो पेड़ के मूल के चारों ओर व्यक्तिगत रूप से समानांतर और कुंडलाकार रूप से व्यवस्थित होते हैं - वार्षिक छल्ले या छल्ले - जिनमें हर जगह अलग-अलग क्रॉस-सेक्शन और दीवार की मोटाई होती है, यानी प्रारंभिक और देर से लकड़ी।

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औसत शक्ति मान न केवल एक ही क्षेत्र के अलग-अलग पेड़ों के लिए अलग-अलग होता है, बल्कि एक ही पेड़ के लिए, यह सबसे मोटे से सबसे पतले सिरे तक घटता जाता है। क्रॉस-सेक्शन में, छाल के नीचे सबसे कम उम्र के वार्षिक छल्ले सबसे अच्छी और सबसे कठोर लकड़ी का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक वानिकी विशेषज्ञ लकड़ी के गुणों को केवल एक सीमित सीमा तक ही प्रभावित कर सकता है, जबकि उपयोगकर्ता सरल तरीकों से ताकत के गुणों को बदलने में मुश्किल से सक्षम होता है।

संपीड़न शक्ति

तंतुओं की दिशा में दबाव

परीक्षण नमूनों की जांच करते समय, जो ज्यादातर क्रॉस-सेक्शन में वर्गाकार होते हैं, विफलता इस तथ्य के कारण होती है कि तंतुओं की कोशिका दीवारें गुहाओं में बदल जाती हैं, जहां पहले से स्पष्ट रूप से व्यक्त अनुप्रस्थ विस्तार निर्धारित नहीं किया जा सकता है। इस बकलिंग की शुरुआत छोटी संरचनात्मक अनियमितताओं वाले स्थानों में होती है, जो ज्यादातर मामलों में बाहर से भी ध्यान नहीं दी जा सकती है, या ऊपरी या निचली दबी हुई सतह से शुरू होती है।

शंकुधारी लकड़ी का अनुमेय दबाव - चाहे वह स्प्रूस, पाइन या देवदार हो - 8,5 MPa पर सेट है, और लार्च लकड़ी के लिए 9 MPa पर सेट है। दृढ़ लकड़ी, ओक या बीच के लिए, यह 10 MPa.

सामान्य तौर पर, वास्तविक औसत संपीड़न शक्ति, कम से कम ओक के लिए, कोनिफर्स की तुलना में अधिक नहीं है, लेकिन यह मूल्य अभी भी उचित है क्योंकि दृढ़ लकड़ी का उपयोग व्यावहारिक रूप से केवल निर्माणों में छोटे टुकड़ों में किया जाता है, इसलिए बड़ी गांठ वाली लकड़ी या अनियमित विकास वाली लकड़ी से बचा जा सकता है। ओक की लकड़ी को अत्यधिक महत्व दिया गया है। युवा ओक, 30 वर्ष तक पुराना, पुराने पेड़ों की लकड़ी की तुलना में काफी सख्त और मजबूत प्रतीत होता है।

गुणवत्ता वर्ग I शंकुधारी लकड़ी की ताकत 11 MPa, लार्च के लिए 11,5 MPa, और ओक और बीच के लिए 12 MPa तक की अनुमति देता है। गुणवत्ता वर्ग III के साथ, शंकुधारी लकड़ी के लिए 6 MPa, और ओक और बीच की लकड़ी के लिए 7 MPa का मान निर्धारित किया गया था।

तंतुओं की दिशा के लंबवत दबाव

तंतुओं के लंबवत दिशा में, विफलता की घटनाएं तंतुओं की दिशा में दबाव के कारण होने वाली घटनाओं से भिन्न होती हैं। अनुप्रस्थ दबाव के तहत ताकत मुख्य रूप से वार्षिक रिंग में शुरुआती लकड़ी की असंबद्ध मात्रा द्वारा दिखाई गई ताकत पर निर्भर करती है। देर की लकड़ी, जिस पर अक्षीय दबाव के तहत ताकत का मूल्य निर्भर करता है, अनुप्रस्थ दबाव के तहत भार वितरण की भूमिका निभाता है।

परीक्षण करते समय, बल का परिमाण दिखाने वाला हाथ लगातार अपनी उच्चतम स्थिति बनाए रखता है। पूरी तरह से भरे हुए खंड के मामले में, कोनिफर्स के लिए तंतुओं के लंबवत दबाव में ताकत की मात्रा होती है1/7को1/10तंतुओं की दिशा में और दृढ़ लकड़ी के लिए शक्ति मान1/3को1/5फाइबर दिशा में शक्ति मान।

तन्यता ताकत

संपीड़न शक्ति की तुलना में तन्य शक्ति का बहुत कम हद तक परीक्षण किया गया। यह आंशिक रूप से इस तथ्य के कारण हो सकता है कि उपयुक्त परीक्षण नमूनों का उत्पादन और परीक्षण समय लेने वाला और महंगा है।

लकड़ी की संरचना में अनियमितता स्पष्ट रूप से तन्य शक्ति में प्रकट होती है। दबाव में ताकत के अनुरूप, लट्ठों की चौड़ाई के अलावा, देर से लकड़ी का अनुपात महत्वपूर्ण महत्व रखता है। शुरुआती लकड़ी की विफलता देर से आने वाली लकड़ी की विफलता से पहले होती है, इसलिए शुरुआती और देर से आने वाली लकड़ी की ताकत को जोड़ा नहीं जा सकता है। गांठों और विकास संबंधी अनियमितताओं का प्रभाव संपीड़न शक्ति की तुलना में अधिक स्पष्ट होता है। गांठों की निकटता के कारण होने वाला कोई भी मोड़ या लहर, जिसका छड़ी पर होना जरूरी नहीं है, बिना किसी दोष के लकड़ी की तन्य शक्ति के एक चौथाई तक टूटने की ताकत को कम करने के लिए पर्याप्त है।

तनावग्रस्त तत्वों के सबसे कमजोर बिंदु संरचना के नोड्स हैं, जहां मस्तिष्क के लिए निशानों के कारण कमजोरी सबसे बड़ी है। यहां खासतौर पर गालों यानी गार्टर में झुकने के कारण तनाव होता है जिसे गणना में शामिल नहीं किया जाता है।

गुणवत्ता वर्ग I से सॉफ्टवुड के लिए अनुमेय तनाव हैं:10,5 Mखैर, ओक और बीच की लकड़ी के बारे में क्या?11 Mकुंआ। तनावग्रस्त तत्वों के लिए, गुणवत्ता वर्ग III की सामग्री के उपयोग को बाहर रखा गया है।

लकड़ी की तन्य शक्ति के परीक्षण के लिए उपकरण।

झुकने की शक्ति

नेवियर के झुकने की गणना सूत्र में अंतर्निहित धारणाएं लकड़ी पर भी अच्छे सन्निकटन के साथ लागू होती हैं, लेकिन केवल कम भार पर। अधिक भार पर, ऐसे विस्थापन होते हैं कि दबाव के कारण वास्तविक किनारा तनाव गणना से कम होता है, जबकि तनाव के कारण तनाव के लिए विपरीत तस्वीर प्राप्त होती है। वास्तविक शून्य रेखा तंग पक्ष की ओर बढ़ती है।

चित्र1और2- झुकने के दौरान तत्व का फ्रैक्चर और तनाव वितरण।

ब्रेक के समय गणना की गई झुकने की ताकत इससे अधिक है1,4को2संपीड़न शक्ति से कई गुना अधिक और, कुछ अपवादों को छोड़कर, तन्य शक्ति से कम है। यदि गांठें और अनियमितताएं अधिकतम क्षणों और अधिकतम किनारे के तनाव के पास होती हैं, तो कटौती होती है50%.

इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि दीर्घकालिक स्थैतिक लोडिंग के तहत झुकने की ताकत सामान्य तरीके से निर्धारित झुकने की ताकत का लगभग आधा है। यदि पूर्ण या आंशिक भार बार-बार दोहराया जाता है, तो कुल भार में गतिमान भार का योगदान किस हद तक होता है, इसके आधार पर भार क्षमता घटती रहेगी।

तृतीय श्रेणी सॉफ्टवुड के लिए अनुमेय झुकने का तनाव है:7 Mखैर, गुणवत्तापूर्ण कक्षा II और I के लिए इसे क्रमशः निर्धारित किया गया था10 Mतो और13 Mकुंआ। पिछले दो वर्गों से जोड़ों के बिना निरंतर समर्थन के लिए, वोल्टेज11 Mतो और14 Mखैर, क्योंकि ऐसे वाहक अधिक सुरक्षा दिखाते हैं।

जब आयामकारी बीम झुकने के संपर्क में आते हैं, तो कई मामलों में झुकने वाला तनाव नहीं, बल्कि अनुमेय विक्षेपण मायने रखता है। मेज़ानाइन संरचनाओं के बीम के लिए, स्थायी या उपयोगी भार के कारण विक्षेपण अधिक नहीं होना चाहिए1/300श्रेणी। समान रूप से वितरित भार के साथ स्वतंत्र रूप से समर्थित बीम के लिए, स्पैन-टू-ऊंचाई अनुपात अधिकतम होना चाहिए16, झुकने के कारण अनुमेय तनाव पर10 Mकुंआ।

छोटे, भारी भार वाले बीम और जटिल क्रॉस-सेक्शन के लिए, कतरनी तनाव महत्वपूर्ण महत्व का है। लोच का मापांक विक्षेपण के साथ-साथ बकलिंग शक्ति और स्थैतिक रूप से अनिश्चित निर्माणों की गणना के लिए महत्वपूर्ण है। सामग्री की गुणवत्ता के आधार पर लोच के मापांक का आकार व्यापक रूप से भिन्न होता है। कोनिफर्स की लोच का मापांक है10.000 Mख़ैर, वह मान फ़ाइबर के बराबर है300 Mखैर, कोनिफ़र के लिए और600 Mखैर, ओक और बीच की लकड़ी के लिए।

लकड़ी की झुकने की शक्ति का परीक्षण करने के लिए उपकरण।

कतरनी ताकत

कतरने पर लकड़ी कम ताकत दिखाती है। लकड़ी के टूटने के कारण कतरनी शक्ति का मान बहुत भिन्न हो सकता है।

0,9 MPa की ऊपरी सीमा तीनों गुणवत्ता वर्गों के कॉनिफ़र के लिए स्थापित की गई थी। गुणवत्ता II और III की ओक और बीच की लकड़ी के लिए, अधिकतम मूल्य क्रमशः 1 MPa है, कक्षा I के लिए 1,2 MPa है।

यदि इन वोल्टेज के लिए बहुत छोटे ओवरहैंग प्राप्त होते हैं, तो यह अनुशंसा की जाती है कि वोल्टेज का उपयोग न किया जाए। जब अंतिम ओवरहैंग छोटे होते हैं, तो कतरनी तल में सिकुड़न दरारें बनने का एक बड़ा खतरा होता है, जिससे भार-वहन क्षमता का पूर्ण नुकसान हो सकता है।

लकड़ी की कतरनी ताकत के परीक्षण के लिए उपकरण।

बकलिंग ताकत

यदि छड़ें दबाव के संपर्क में हैं, तो गणना द्वारा झुकने की जांच करना आवश्यक है। झुकने की लंबाई का सही चुनाव विशेष महत्व रखता है। छड़ों को पार्श्व विक्षेपण के विरुद्ध कपलिंग के साथ सुरक्षित किया जाना चाहिए। यदि इसे पर्याप्त सीमा तक नहीं किया जा सकता है, तो गणना में एक बड़ी झुकने वाली लंबाई दर्ज की जानी चाहिए।

आंकड़े 3 और 4 - सामग्री और अमूर्त अक्षों के साथ पूर्ण और समग्र क्रॉस-सेक्शन।

जटिल दबाई गई छड़ों के लिए, गणना चित्रों में सामग्री अक्ष, x-अक्ष के संबंध में की जाती है4और मैं4बी, पूर्ण खंडों के समान, जिससे पूरी छड़ की चौड़ाई को अलग-अलग तत्वों की चौड़ाई d के योग के रूप में लिया जाता है।

अमूर्त अक्ष के सापेक्ष बकलिंग के लिए, छवियों में y-अक्ष4और,4बी मैं4चित्र में c और x-अक्ष4सी, आप अलग-अलग क्रॉस सेक्शन के सही संयोजन पर भरोसा नहीं कर सकते, क्योंकि लकड़ी की छड़ियों के क्रॉस कनेक्शन उपज दे रहे हैं। चित्र के अनुसार दो-भाग वाले क्रॉस-सेक्शन के लिए4और निम्नलिखित रिश्ते लागू होते हैं:

दो-भाग क्रॉस-सेक्शन की गणना के लिए मूल सूत्र।

कंपाउंड प्रेस्ड रॉड्स का उपयोग आमतौर पर केवल वहीं किया जाता है जहां कनेक्शन के लिए इसकी आवश्यकता होती है, यानी जब आवश्यक आयामों में पूर्ण अनुभाग तत्व प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं। पूर्ण खंडों के जितना करीब संभव हो सके, निरंतर अनुदैर्ध्य कनेक्शन की हमेशा अनुशंसा की जाती है।

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