Статикалық есептеу негіздері
Ағаш – табиғи туынды және оның анатомиялық құрылымына байланысты біртекті емес құрылыс материалы. Оны ағаштың өзегіне жеке орналасқан параллельді және сақиналы — бір жылдық сақиналар немесе сақиналар — барлық жерде көлденең қималары мен қабырғасының қалыңдығы әртүрлі, яғни ерте және кеш ағаштар шоғырымен салыстыруға болады.
Қатысты ақпарат: Ағаш ақаулары · Ағаш ылғалдылығы: оны түсіну неліктен маңызды?
Орташа беріктік мәні бір аймақтағы жеке ағаштар үшін әр түрлі болып қана қоймайды, сонымен қатар бір ағаш үшін ол ең қалыңнан ең жіңішке ұшына дейін төмендейді. Көлденең қимада қабықтың астындағы ең жас жылдық сақиналар ең жақсы және ең қатты ағашты білдіреді. Орман маманы ағаштың қасиеттеріне тек шектеулі дәрежеде әсер ете алады, ал пайдаланушы қарапайым әдістермен беріктік қасиеттерін әрең өзгерте алады.
Қысу күші
Талшықтар бағытында қысым
Көлденең қимасы негізінен төртбұрышты болатын сынақ үлгілерін зерттеген кезде талшықтардың жасушалық қабырғаларының бұрын анық көрінетін көлденең кеңеюді анықтау мүмкін емес қуыстарға бұралуына байланысты бұзылу орын алады. Бұл шөгудің басталуы кішігірім құрылымдық бұзылыстары бар жерлерде орын алады, олар көп жағдайда тіпті сырттан байқалмайды немесе жоғарғы немесе төменгі басылған беттерден басталады.
Қылқан жапырақты ағаштың рұқсат етілген қысымы - бұл шырша, қарағай немесе шыршаға қарамастан - 8,5 MPa, ал балқарағай үшін 9 MPa деңгейінде белгіленеді. Қатты ағаш, емен немесе бук үшін бұл 10 MPa.
Тұтастай алғанда, нақты орташа қысу күші, ең болмағанда, емен үшін, қылқан жапырақты ағаштардан жоғары емес, бірақ бұл мән әлі де ақталған, өйткені қатты ағаш ағаштары іс жүзінде тек құрылыстарда кішкене бөліктерде қолданылады, сондықтан үлкен түйіндері бар ағаштан немесе тұрақты емес дамуы бар ағаштан аулақ болуға болады. Емен ағашы шамадан тыс бағаланады. Жасы 30 жасқа дейінгі жас емен ескі ағаштардың ағашына қарағанда әлдеқайда берік және күшті болып көрінеді.
I сапа класы қылқан жапырақты ағаштардың беріктігін 11 MPa дейін, балқарағай үшін 11,5 MPa, емен мен бук 12 MPa дейін береді. III сапа класы үшін қылқан жапырақты ағаштар үшін 6 MPa, емен мен бук үшін 7 MPa мәндері белгіленді.
Талшық бағытына перпендикуляр қысым
Талшықтарға перпендикуляр бағытта істен шығудағы құбылыстар талшықтар бағытында қысым әсерінен болатын құбылыстардан ерекшеленеді. Көлденең қысымдағы беріктік негізінен жылдық сақинадағы ерте ағаштың тығыздалмаған мөлшерімен көрсетілген беріктікке байланысты. Осьтік қысымдағы беріктік мәні тәуелді кеш ағаш, көлденең қысымда жүктемені бөлу рөлі бар.
Тестілеу кезінде күштің шамасын көрсететін қол өзінің ең жоғары орналасқан орнын үнемі сақтайды. Толық жүктелген секция жағдайында қылқан жапырақты ағаштар үшін талшықтарға перпендикуляр қысымдағы беріктік1/7дейін1/10беріктік мәндері талшықтар бағытында, ал қатты ағаштар үшін1/3дейін1/5талшық бағыты бойынша беріктік мәндері.
Созылу күші
Созылу беріктігі қысу беріктігінен әлдеқайда аз дәрежеде сыналған. Бұл ішінара жарамды сынақ үлгілерін өндіру және сынау көп уақытты қажет ететін және қымбат болатындығына байланысты болуы мүмкін.
Ағаш құрылымындағы біркелкі емес созылу беріктігінде айқын көрінеді. Қысымдағы беріктікке ұқсас, бөренелердің енінен басқа, кеш ағаштың үлесі шешуші мәнге ие. Ерте ағаштың бұзылуы кеш ағаштың бұзылуына дейін орын алады, сондықтан ерте және кеш ағаштың күшті жақтарын қосу мүмкін емес. Түйіндердің және дамудың бұзылуының әсері қысу беріктігіне қарағанда айқынырақ. Таяқшада болуы міндетті емес түйіндердің жақындығынан туындаған кез келген иілу немесе толқын сыну беріктігін ақаусыз ағаштың созылу беріктігінің төрттен біріне дейін төмендетуге жеткілікті.
Керілген элементтердің ең әлсіз жерлері құрылымның түйіндері болып табылады, онда миға арналған ойықтарға байланысты әлсіреу ең көп болады. Мұнда, әсіресе щектерде, яғни гартерлерде, есептеуге кірмейтін иілу салдарынан кернеулер бар.
Сапа I класындағы жұмсақ ағаштар үшін рұқсат етілген кернеулер:10,5 MАл, емен мен бук ағашы ше11 MЖақсы. Керілген элементтер үшін III сапа класындағы материалды пайдалану алынып тасталады.
Ағаштың созылу беріктігін сынауға арналған аппарат.
Иілу күші
Навьердің иілу есептеу формуласының негізінде жатқан болжамдар ағашқа да жақсы жуықтаумен қолданылады, бірақ тек төмен жүктемелерде. Неғұрлым жоғары жүктеме кезінде мұндай орын ауыстырулар қысымның әсерінен болатын нақты жиектің кернеуі есептелгеннен төмен болатындай орын алады, ал кері сурет кернеуге байланысты кернеу үшін алынады. Нақты нөлдік сызық тығыз жаққа жылжиды.
Суреттер1және2— Элементтің сынуы және иілу кезіндегі кернеудің таралуы.
Үзіліс кезіндегі есептелген иілу күші мынадан үлкен1,4дейін2сығымдау беріктігінен есе артық және бірнеше ерекшеліктерді қоспағанда, созылу беріктігінен аз. Егер түйіндер мен бұрмаланулар максималды моменттерге және максималды шеткі кернеулерге жақын болса, төмендеулер50%.
Ұзақ мерзімді статикалық жүктеме кезіндегі иілу күші әдеттегі жолмен анықталған иілу беріктігінің шамамен жартысы екенін атап өткен жөн. Жүктеме толығымен немесе ішінара жиі қайталанса, қозғалатын жүктің жалпы жүктемеге ықпал ету дәрежесіне байланысты жүк көтергіштігі төмендей береді.
III сапа класындағы жұмсақ ағаштар үшін рұқсат етілген иілу кернеуі 7 MPa, ал II және I сапа кластары үшін сәйкесінше 10 MPa және 13 MPa анықталады. Соңғы екі кластағы қосылыстарсыз үздіксіз тіректер үшін 11 MPa және 14 MPa кернеулері қарастырылған, өйткені мұндай тіректер үлкен қауіпсіздікті көрсетеді.
Иілуге ұшыраған арқалықтарды өлшеу кезінде көп жағдайда иілу кернеуі емес, рұқсат етілген ауытқу қолданылады. Мезониндік құрылымдардың арқалықтары үшін тұрақты немесе пайдалы жүктемеден ауытқу 1/300 диапазонынан аспауы керек. Бірдей бөлінген жүктемемен жүктелетін еркін тіреуіш арқалық үшін арақашықтық пен биіктік арасындағы қатынас ең көбі 16 болуы керек, 10 MПа рұқсат етілген иілу кернеуі.
Қысқа, ауыр жүктелген арқалықтар мен күрделі көлденең қималар үшін ығысу кернеуі өте маңызды. Серпімділік модулі иілу үшін, сонымен қатар иілу беріктігі және статикалық анықталмаған конструкцияларды есептеу үшін маңызды. Материалдың сапасына байланысты серпімділік модулінің мөлшері кең ауқымда өзгереді. Қылқан жапырақтылардың серпімділік модулі 10.000 MPa, ал талшықтарға перпендикуляр бұл мән қылқан жапырақты ағаштар үшін 300 MPa және емен және бук ағаштары үшін 600 MPa.
Ағаштың иілу беріктігін тексеруге арналған аппарат.
Кесу күші
Қырқылған кезде ағаштың беріктігі төмен болады. Ағаштың жарылуына байланысты ығысу беріктігі мәндері айтарлықтай өзгеруі мүмкін.
0,9 MPa жоғарғы шегі барлық үш сапа класының қылқан жапырақты өсімдіктері үшін белгіленген. II және III сападағы емен және бук ағаштары үшін максималды мән 1 MPa, сәйкесінше I класс үшін 1,2 MPa.
Егер бұл кернеулер үшін тым қысқа асып кетулер алынса, кернеулерді қолданбау ұсынылады. Соңындағы саңылаулар қысқа болғанда, ығысу жазықтығында шөгу сызаттарының пайда болу қаупі бар, бұл жүк көтергіштігінің толық жоғалуына әкелуі мүмкін.
Ағаштың кесу беріктігін сынауға арналған аппарат.
Бұрылу күші
Егер шыбықтар қысымға ұшыраса, иілуді есептеу арқылы тексеру қажет. Ерекше маңыздылығы - иілу ұзындығын дұрыс таңдау. Штангалар бүйірлік ауытқуларға қарсы муфталармен бекітілуі керек. Егер мұны жеткілікті дәрежеде орындау мүмкін болмаса, есептеуге үлкенірек иілу ұзындығын енгізу керек.
Суреттер 3 және 4 — Материалдық және материалдық емес осьтері бар толық және құрама қималар.
Күрделі престелген шыбықтар үшін есептеу материал осіне, суреттердегі x осіне қатысты орындалады.4және мен4b, толық кесінділермен бірдей, мұнда бүкіл өзекшенің ені жеке элементтердің d ендерінің қосындысы ретінде қабылданады.
Материалдық емес оське қатысты иілу үшін кескіндердегі y-осі4және,4б мен4c және суреттегі x осі4c, сіз жеке көлденең қималардың тамаша үйлесіміне сене алмайсыз, өйткені ағаш таяқтардың көлденең қосылыстары береді. Суретке сәйкес екі бөлікті көлденең қима үшін4және келесі қатынастар қолданылады:
Екі бөліктен тұратын қиманы есептеуге арналған түпнұсқа формулалар.
Құрама престелген шыбықтар әдетте тек қосылымдар қажет болған жағдайда, яғни қажетті өлшемдердегі толық секция элементтерін алу мүмкін болмаған кезде қолданылады. Толық бөліктерге мүмкіндігінше жақындау үшін үздіксіз бойлық қосылымдар әрқашан ұсынылады.
Қатысты тақырыптар: ағаш конструкцияларды қолдау, қабатаралық құрылыстар, ағаш кемшіліктері, ағаш ылғалдылығы және ғимарат.