Fundamentals vun der statescher Berechnung
Holz ass eng natierlech Kreatioun an ass, wéinst senger anatomescher Struktur, en inhomogene Baumaterial. Et kann mat engem Bündel vu Réier verglach ginn, individuell parallel an annular ronderëm de Kär vum Bam arrangéiert - Joresréng oder Réng - déi iwwerall ënnerschiddlech Querschnitt a Wanddicke hunn, also fréi a spéit Holz.
D’Stäerkt vum Holz hänkt vun de Bedéngungen of, ënner deenen d’Holz gewuess ass, a si sinn zu engem groussen Deel betraff vun Holzfehler, Onregelméissegkeeten an der Entwécklung, den Alter vum Holz beim Ausschneiden a Gebrauch a besonnesch seng Fiichtegkeet.
Den duerchschnëttleche Stäerktwäert ass net nëmme fir eenzel Beem aus der selwechter Regioun anescht, mee och fir dee selwechte Bam fällt se vun dem déckste bis zum dënnsten Enn erof. Am Querschnitt representéieren déi jéngste Joresréng ënner der Schuel dat bescht an haartst Holz. E Bëschexpert kann d’Eegeschafte vum Holz nëmme limitéiert beaflossen, während de Benotzer kaum d’Stäerkteigenschaften mat einfache Mëttelen änneren kann.
Kraaft ënner Drock
Drock a Richtung vun de Faseren
Bei der Untersuchung vun den Testexemplaren, déi meeschtens quadratesch am Querschnitt sinn, geschitt Aussoe wéinst der Tatsaach, datt d’Zellmauere vun de Faseren sech an Huelraim verdréien, wou virdru kloer ausgedréckt transversal Expansioune net bestëmmt kënne ginn. Den Ufank vun dëser Knollen geschitt op Plazen mat klenge strukturellen Onregelméissegkeeten, déi an deene meeschte Fäll net souguer vu baussen bemierkt kënne ginn oder vun der ieweschter oder ënneschter gedréckter Uewerfläch ufänkt.
Den zulässlechen Drock vu Nadelholz - egal ob et Fichen, Pinien oder Fir ass - gëtt op 8,5 MPa festgeluecht, a fir Lärchholz op 9 MPa. Fir Hardwood, Eichen oder Bich ass et 10 MPa.
Am Allgemengen ass déi reell mëttlere Drockstäerkt, op d’mannst fir Eichen, net méi héich wéi déi fir Koniferen, awer dëse Wäert ass nach ëmmer gerechtfäerdegt, well Hartholz Holz praktesch nëmme a klenge Stécker a Konstruktiounen benotzt gëtt, sou datt Holz mat gréissere Knuet oder Holz mat onregelméisseger Entwécklung vermeit gëtt. Eichenholz ass iwwerbewäert. Jonk Eech, bis zu 30 Joer al, schéngt wesentlech méi haart a méi staark ze sinn wéi d’Holz vun eelere Beem.
Qualitéitsklass I erlaabt Nadelholzstäerkt bis 11 MPa, fir Lärch 11,5 MPa, a fir Eech a Bich 12 MPa. D’Wäerter vun 6 MPa fir Nadelholz, an 7 MPa fir Eechenholz a Buche goufen fir Qualitéitsklass III etabléiert.
Drock senkrecht zur Faserrichtung
An der Richtung senkrecht zu de Faseren sinn d’Phänomener beim Ausfall anescht wéi d’Phänomener, déi duerch Drock a Richtung vun de Faseren verursaacht ginn. D’Kraaft ënner transversalen Drock hänkt haaptsächlech vun der Kraaft of, déi vun der onkompaktéierter Quantitéit vu fréiem Holz am Joresring gewise gëtt. Spéit Holz, op deem de Stäerktwäert ënner axialen Drock hänkt, ënner Querdruck huet d’Roll vun der Lastverdeelung.
Wann Dir d’Hand iwwerpréift, déi d’Gréisst vun der Kraaft weist, hält se stänneg seng héchst besat Positioun. Am Fall vun engem voll belaaschte Sektioun ass d’Kraaft ënner Drock senkrecht zu de Faseren fir Koniferen op1/7zu1/10Stäerkt Wäerter a Richtung vun de Faseren, a fir Hardwood aus1/3zu1/5Stäerktwäerter an der Faserrichtung.
Spannkraaft
D’Spannkraaft gouf zu engem vill mannerem Ausmooss getest wéi d’Drockstäerkt. Dëst kann deelweis wéinst der Tatsaach sinn datt d’Produktioun an Testen vun passenden Testexemplare Zäitopwendeg an deier ass.
Onregelméissegkeet an der Struktur vum Holz ass opfälleg an der Spannkraaft manifestéiert. Analog zu der Stäerkt ënner Drock, nieft der Breet vun de Logbicher, ass den Undeel vum spéiden Holz vun entscheedender Bedeitung. Versoen vum fréie Holz geschitt virum Versoen vum spéiden Holz, sou datt d’Stäerkten vum fréien a spéiden Holz net addéiere kënnen. Den Afloss vu Knuet an Entwécklung Onregelméissegkeeten ass méi ausgeschwat wéi an compressive Kraaft. All Béi oder Welle verursaacht duerch d’Proximitéit vu Knuet, déi net op de Stëfter musse sinn, sinn genuch fir d’Breechstäerkt op e Véierel vun der Spannkraaft vum Holz ouni Mängel ze reduzéieren.
Déi schwaachste Punkte vun de gespannten Elementer sinn d’Knäppercher vun der Struktur, wou d’Schwächung duerch d’Notches fir d’Gehir am gréissten ass. Hei, virun allem an de Wangen, dh Garters, ginn et Spannungen wéinst Béi, déi d’Berechnung net enthält.
Zulässlech Spannungen fir Nadelholz aus Qualitéitsklass I sinn:10,5 MGutt, wéi ass et mat Eichen a Bichen11 MGutt. Fir Spannelementer ass d’Benotzung vu Material aus der Qualitéitsklass III ausgeschloss.
Apparat fir d’Trëppstäerkt vum Holz ze testen.
Béie Kraaft
D’Annahmen, déi dem Navier_s Béieberechnungsformel ënnerleien, gëllen mat gudder Approximatioun och op Holz, awer nëmme bei niddrege Lasten. Bei enger méi héijer Belaaschtung entstinn esou Verschiebungen, datt den eigentleche Randspannung duerch Drock méi niddereg ass wéi berechent, während de Géigendeel Bild fir de Spannungsspannung kritt gëtt. Déi tatsächlech Nulllinn beweegt sech op déi enk Säit.
_ Biller1an2— Fraktur vum Element a Spannungsverdeelung beim Biegen._
Déi berechent Béiekraaft bei der Paus ass méi grouss wéi1,4zu2Mol d’Drockstäerkt an, mat wéineg Ausnahmen, ass manner wéi d’Truechtkraaft. Wann Knuet an Onregelméissegkeeten no bei de Maximummomenter a maximale Randspannungen optrieden, da komme Reduktiounen bis zu50%.
Et sollt betount ginn datt d’Biegekraaft ënner laangfristeg statesch Belaaschtung ongeféier d’Halschent vun der Béikraaft ass, déi op déi üblech Manéier bestëmmt gëtt. Wann d’Laascht ganz oder deelweis dacks widderholl gëtt, wäert d’Laaschtkapazitéit weider erofgoen ofhängeg vun der Ausmooss wéi d’Bewegungslaascht zu der Gesamtlaascht bäidréit.
Den zulässleche Béispannung fir Softholz vun der Qualitéitsklass III ass 7 MPa, a fir Qualitéitsklassen II an I gëtt et 10 MPa respektiv 13 MPa bestëmmt. Fir kontinuéierlech Ënnerstëtzer ouni Gelenker aus de leschten zwou Klassen, Spannungen vun 11 MPa an 14 MPa sinn virgesinn, well esou Ënnerstëtzer méi Sécherheet weisen.
Beim Dimensiounsstrahlen, déi dem Béie ausgesat sinn, ass et a ville Fäll net de Béiespannung, dee benotzt gëtt, mee déi zulässlech Oflehnung. Fir Trägere vu Mezzaninestrukturen, däerf Oflehnung duerch permanent oder nëtzlech Belaaschtung net méi wéi 1/300 Gamme sinn. Fir e fräi ënnerstëtzte Strahl, dee mat enger gläich verdeeler Belaaschtung belaascht ass, muss de Verhältnis tëscht der Spann an der Héicht maximal 16 sinn, mat engem zulässleche Béispannung vun 10 MPa.
Fir kuerz, schwéier gelueden Trägere a komplexe Querschnitt, ass Schéierspannung vun entscheedender Bedeitung. De Modulus vun der Elastizitéit ass wichteg fir Oflehnung, wéi och fir d’Knéckstäerkt an d’Berechnung vu statesch onbestëmmten Konstruktiounen. D’Gréisst vum Elastizitéitsmodul, jee no der Qualitéit vum Material, variéiert wäit. De Elastizitéitsmodul vun Nadelbëscher ass 10.000 MPa, a senkrecht zu de Faseren ass dëse Wäert 300 MPa fir Nadelholz an 600 MPa fir Eichenholz a Bichenholz.
Apparat fir d’Biegekraaft vum Holz ze testen.
Schéierkraaft
Beim Scheren weist d’Holz wéineg Kraaft. D’Schéierkraaftwäerter kënne staark variéieren wéinst der Kernegkeet vum Holz.
Der ieweschter Limite vun0,9 MGutt, fir Softwood, all dräi Qualitéitsklassen. Fir Eichen- a Bucheholz vun der Qualitéit II an III ass de maximale Wäert1 MGutt, dat ass1,2 MAlso fir Klass I.
Wann ze kuerz Iwwerhänge fir dës Spannungen kritt ginn, ass et recommandéiert datt d’Spannungen net benotzt ginn. Wann d’Enn Iwwerhänge kuerz sinn, besteet eng grouss Gefor vu Schrumpfräissen, déi an der Schéierfläch bilden, wat zu engem komplette Verloscht vun der Belaaschtungskapazitéit féieren kann.
Apparat fir d’Holzschéierkraaft ze testen.
Buckling Kraaft
Wann d’Stäben dem Drock ausgesat sinn, ass et néideg fir d’Oflehnung duerch Berechnung ze kontrolléieren. Besonnesch wichteg ass d’korrekt Wiel vun der Béielängt. D’Stäben mussen mat Kupplunge géint lateral Oflenkungen geséchert ginn. Wann dëst net genuch ausgefouert ka ginn, sollt eng méi grouss Knécklängt an d’Berechnung agefouert ginn.
_ Biller3an4- Voll a komplex Querschnitt mat materiellen an immateriellen Achsen._
Fir komplex gepresste Staang gëtt d’Berechnung a Relatioun mat der Materialachs gemaach, d’x-Achs an de Biller4an ech4b, d’selwecht wéi fir voll Sektiounen, woubäi d’Breet vun der ganzer Staang als Zomm vun de Breeten d vun den eenzelnen Elementer geholl gëtt.
Fir buckling relativ zu der immaterieller Achs, der y-Achs an de Biller4an,4b ech4c an x-Achs an der Figur4c, Dir kënnt net op eng perfekt Kombinatioun vun eenzelne Querschnëtter zielen, well d’Kräizverbindunge vun den hëlze Stécker noginn. Fir eng zwee-Deel Querschnëtt no Bild4an déi folgend Relatiounen gëllen:
Original Formelen fir d’Berechnung vun engem zwee-Deel Querschnitt.
Compound presséiert Staang ginn allgemeng nëmme benotzt wou d’Verbindungen et erfuerderen, dh wann voll Sektiounselementer an den erfuerderlechen Dimensiounen net kritt kënne ginn. Fir esou no wéi méiglech op voll Sektiounen ze kommen, sinn kontinuéierlech Längsverbindungen ëmmer recommandéiert.
Ähnlech Themen: Holzstrukturen ënnerstëtzen, Konstruktiounen tëscht Stäck, Holzfehler, Holzfeuchtigkeit an Gebai.