Undirstöðuatriði kyrrstöðuútreikninga
Viður er náttúruleg sköpun og er, vegna líffærafræðilegrar uppbyggingar, ósamhæft byggingarefni. Það má líkja því við búnt af rörum, sem er sér raðað samsíða og hringlaga utan um kjarna trésins — árhringir eða hringir — sem alls staðar hafa mismunandi þversnið og veggþykkt, þ.e. snemmviður og síðviður.
Styrkur viðar fer eftir því við hvaða aðstæður viðurinn óx og verða að miklu leyti fyrir áhrifum af viðargöllum, óreglur í þróun, aldur viðarins við skurð og notkun og sérstaklega rakastig hans.
Meðalstyrkleikagildið er ekki aðeins mismunandi fyrir einstök tré frá sama svæði, heldur minnkar það líka fyrir sama tré frá þykkasta í þynnsta enda. Í þversniði tákna yngstu árhringarnir undir berki besta og harðasta viðinn. Skógræktarfræðingur getur aðeins að takmörkuðu leyti haft áhrif á eiginleika viðar á meðan notandinn getur varla breytt styrkleikaeiginleikum með einföldum hætti.
Styrkur undir álagi
Þrýstingur í átt að trefjunum
Þegar prófunarsýnin eru skoðuð, sem eru að mestu ferkantað í þversniði, verður bilun vegna þess að frumuveggir trefjanna snúast inn í holrúm, þar sem ekki er hægt að ákvarða áður skýrt tjáðar þverþenslu. Upphaf þessarar bulgingar á sér stað á stöðum með litlum óreglulegum burðarvirkjum, sem í flestum tilfellum er ekki einu sinni hægt að taka eftir utan frá, eða byrjar frá efra eða neðra þrýsta yfirborði.
Leyfilegur þrýstingur barrviðar — óháð því hvort um er að ræða greni, furu eða gran — er stilltur á 8,5 MPa og fyrir lerkivið á 9 MPa. Fyrir harðvið, eik eða beyki er það 10 MPa.
Almennt séð er raunverulegur meðalþrýstistyrkur, að minnsta kosti fyrir eik, ekki hærri en fyrir barrtrjár, en þetta gildi er samt réttlætanlegt vegna þess að harðviðarviður er nánast aðeins notaður í smáhluti í byggingum, þannig að hægt er að forðast við með stærri hnútum eða við með óreglulega þróun. Eikarviður er ofmetinn. Ung eik, allt að 30 ára, virðist vera töluvert harðari og sterkari en viður eldri trjáa.
Gæðaflokkur I gerir ráð fyrir styrkleika barrviðar allt að 11 MPa, fyrir lerki 11,5 MPa og fyrir eik og beyki 12 MPa. Gildin 6 MPa fyrir barrvið og 7 MPa fyrir eik og beyki voru ákveðin fyrir gæðaflokk III.
Þrýstingur hornrétt á trefjastefnuna
Í átt sem er hornrétt á trefjarnar eru fyrirbærin við bilun frábrugðin fyrirbærunum sem stafa af þrýstingi í átt að trefjunum. Styrkur undir þverþrýstingi fer aðallega eftir styrkleika sem ósamþjappað magn af snemma viði í árhringnum sýnir. Seinnviður, sem styrkleikagildið undir ásþrýstingi er háð, undir þverþrýstingi hefur það hlutverk að dreifa álagi.
Við prófun heldur höndin sem sýnir stærð kraftsins stöðugt hæstu uppteknu stöðu sinni. Ef um fullhlaðinn hluta er að ræða nemur styrkurinn undir þrýstingi hornrétt á trefjar barrtrjáa u.þ.b.1/7til1/10styrkleikagildi í átt að trefjum, og fyrir harðvið frá1/3til1/5styrkleikagildi í trefjaáttinni.
Togstyrkur
Togstyrkur var prófaður í mun minna mæli en þrýstistyrkur. Þetta getur að hluta til stafað af því að framleiðsla og prófun á viðeigandi prófunarsýnum er tímafrek og dýr.
Óreglu í uppbyggingu viðar kemur áberandi fram í togstyrk. Sambærilegt við styrk undir þrýstingi, auk breiddar bjálka, skiptir hlutfall síðviðar sköpum. Bilun í snemmviði á sér stað áður en seint viður brestur, þannig að ekki er hægt að bæta við styrkleika snemma og síðviðar. Áhrif hnúta og óreglu í þroska eru meira áberandi en í þrýstistyrk. Sérhver beygja eða bylgja sem stafar af nálægð hnúta, sem þurfa ekki að vera á stafnum, nægir til að minnka brotstyrkinn í fjórðung af togstyrk viðar án galla.
Veikustu punktar spennuþáttanna eru hnútar mannvirkisins, þar sem veikingin vegna skurðanna fyrir heilann er mest. Hér, sérstaklega í kinnum, þ.e.a.s. sokkaböndum, eru streitu vegna beygju sem útreikningurinn tekur ekki með.
Leyfilegt álag fyrir mjúkvið í gæðaflokki I eru:10,5 MJæja, hvað með eik og beykivið11 MJæja. Fyrir spennta þætti er notkun efnis úr gæðaflokki III útilokuð.
Búnaður til að prófa togstyrk viðar.
Beygjustyrkur
Forsendurnar sem liggja að baki beygjureikningsformúlu Navier eiga við með góðri nálgun einnig við, en aðeins við lítið álag. Við hærra álag verða slíkar tilfærslur að raunverulegt kantálag vegna þrýstings er lægra en reiknað er með, en gagnstæð mynd fæst af álagi vegna spennu. Raunveruleg núlllína færist í þéttu hliðina.
Myndir1og2— Brot á frumefninu og streitudreifing við beygju.
Reiknaður beygjustyrkur við brot er meiri en1,4til2sinnum þrýstistyrkinn og er, með fáum undantekningum, minni en togstyrkurinn. Ef hnútar og ójöfnur eiga sér stað nálægt hámarks augnablikum og hámarks kantálagi verða minnkun allt að50%.
Rétt er að árétta að beygjustyrkur við langtímastöðuálag er um það bil helmingur af beygjustyrk sem ákvarðaður er á venjulegan hátt. Ef álagið í heild eða að hluta er oft endurtekið mun burðargetan halda áfram að minnka eftir því að hve miklu leyti flutningsálagið stuðlar að heildarálaginu.
Leyfilegt beygjuálag fyrir mjúkvið í gæðaflokki III er 7 MPa og fyrir gæðaflokka II og I er það ákvarðað 10 MPa og 13 MPa, í sömu röð. Fyrir samfelldar stoðir án samskeyti úr síðustu tveimur flokkum eru álag upp á 11 MPa og 14 MPa, vegna þess að slíkar stoðir sýna meira öryggi.
Þegar stærðir bita verða fyrir beygju er í mörgum tilfellum ekki beygjuálagið sem er notað heldur leyfileg sveigja. Fyrir bjálka á millibyggingum má sveigja vegna varanlegs eða gagnlegs álags ekki fara yfir 1/300 svið. Fyrir frjálsan burðarbita sem hlaðinn er með jafndreifðu álagi verður hlutfallið milli spannar og hæðar að vera að hámarki 16, með leyfilegu beygjuálagi 10 MPa.
Fyrir stutta, mikið hlaðna bita og flókna þversnið er skurðspenna afar mikilvægt. Mýktarstuðullinn er mikilvægur fyrir sveigju, sem og fyrir beygjustyrk og útreikning á statískum óákveðnum byggingum. Stærð teygjanleikastuðuls, fer eftir gæðum efnisins, mjög mismunandi. Mýktarstuðull barrtrjáa er 10.000 MPa, og hornrétt á trefjarnar er þetta gildi 300 MPa fyrir barrvið og 600 MPa fyrir eikar- og beykivið.
Tækni til að prófa beygjustyrk viðar.
Skurstyrkur
Við klippingu sýnir viðurinn lítinn styrk. Skurstyrkleikagildi geta verið mjög mismunandi vegna kornleika viðarins.
Efri mörk á0,9 MJæja, fyrir mjúkvið, allir þrír gæðaflokkarnir. Fyrir eikar- og beykivið af gæðum II og III er hámarksgildi1 MJæja, það er1,2 MSvo fyrir flokk I.
Ef of stutt yfirhengi fæst fyrir þessar spennur er mælt með því að spennurnar séu ekki notaðar. Þegar endaútskotin eru stutt er mikil hætta á að rýrnunarsprungur myndist í klippuplaninu sem getur leitt til algjörs burðarþolsmissis.
Tækni til að prófa viðarskurðstyrk.
Beygjustyrkur
Ef stangirnar verða fyrir þrýstingi er nauðsynlegt að athuga sveigjuna með útreikningi. Sérstaklega mikilvægt er rétt val á beygjulengd. Stangirnar verða að vera tryggðar með tengjum gegn hliðarbeygju. Ef það er ekki hægt að framkvæma það að fullnægjandi mæli, ætti að færa stærri beygjulengd inn í útreikninginn.
Myndir3og4— Fullir og flóknir þverskurðir með efnislegum og óefnislegum ásum.
Fyrir flóknar pressaðar stangir er útreikningurinn gerður í tengslum við efnisásinn, x-ásinn á myndunum4og i4b, það sama og fyrir heila hluta, þar sem breidd allrar stöngarinnar er tekin sem summa af breiddum d einstakra þátta.
Til að beygja miðað við óefnislega ásinn, y-ásinn í myndunum4og,4b i4c og x-ásinn á myndinni4c, þú getur ekki treyst á fullkomna samsetningu einstakra þversniða, því þvertengingar tréstafanna gefa eftir. Fyrir tvíþættan þverskurð samkvæmt myndinni4og eftirfarandi tengsl eiga við:
Upphaflegar formúlur fyrir útreikning á tvíþættum þversniði.
Samsettar pressaðar stangir eru almennt aðeins notaðar þar sem tengingarnar krefjast þess, þ.e.a.s. þegar ekki er hægt að fá fullan hluta í tilskildum stærðum. Til að komast sem næst heilum köflum er alltaf mælt með samfelldum lengdartengingum.
Tengd efni: stuðningur við viðarmannvirki, byggingar á milli hæða, viðargalla, viðarraki og bygging.