Statik hesaplamanın temelleri
Ahşap doğal bir oluşumdur ve anatomik yapısı nedeniyle homojen olmayan bir yapı malzemesidir. Bu, her yerde farklı kesitlere ve duvar kalınlıklarına sahip, yani erken ve geç odun olan, ağacın çekirdeği etrafında paralel ve halka şeklinde ayrı ayrı düzenlenmiş bir tüp demetiyle (yıllık halkalar veya halkalar) karşılaştırılabilir.
Ahşabın mukavemeti, ahşabın büyüdüğü koşullara bağlıdır ve büyük ölçüde ahşap kusurlarından, gelişimdeki düzensizliklerden, ahşabın kesilme ve kullanım anındaki yaşı ve özellikle neminden etkilenir.
Ortalama mukavemet değeri aynı bölgedeki ağaçlar için farklı olduğu gibi aynı ağacın en kalın ucundan en ince ucuna doğru azalmaktadır. Enine kesitte, kabuğun altındaki en genç yıllık halkalar en iyi ve en sert ahşabı temsil eder. Bir ormancılık uzmanı ahşabın özelliklerini yalnızca sınırlı ölçüde etkileyebilirken, kullanıcının mukavemet özelliklerini basit yollarla değiştirmesi pek mümkün değildir.
Basınç dayanımı
Lifler yönünde basınç
Çoğunlukla kare kesitli olan test numuneleri incelenirken, elyafların hücre duvarlarının daha önce açıkça ifade edilen enine genleşmelerin belirlenemediği boşluklara bükülmesi nedeniyle başarısızlık meydana gelir. Bu burkulmanın başlangıcı çoğu durumda dışarıdan bile fark edilemeyen küçük yapısal düzensizliklerin olduğu yerlerde meydana gelir veya üst veya alt preslenmiş yüzeyden başlar.
İğne yapraklı ağaç için izin verilen basınç - ladin, çam veya köknar olmasına bakılmaksızın - 8,5 MPa olarak ve karaçam ağacı için 9 MPa olarak ayarlanmıştır. Sert ağaç, meşe veya kayın için bu değer 10 MPa.
Genel olarak, gerçek ortalama basınç dayanımı, en azından meşe için, kozalaklı ağaçlardan daha yüksek değildir, ancak bu değer yine de haklıdır çünkü sert ağaç inşaatlarda pratikte yalnızca küçük parçalar halinde kullanılır, dolayısıyla daha büyük budaklara sahip ahşap veya düzensiz gelişime sahip ahşaptan kaçınılabilir. Meşe ahşabı abartılıyor. 30 yaşına kadar olan genç meşe, yaşlı ağaçların odunlarından önemli ölçüde daha sert ve güçlü görünmektedir.
Kalite sınıfı I, 11 MPa’ya kadar kozalaklı ağaç dayanıklılığına, karaçam için 11,5 MPa ve meşe ve kayın için 12 MPa’ya kadar dayanıklılık sağlar. Kalite sınıfı III ile iğne yapraklı ağaçlar için 6 MPa, meşe ve kayın ağaçları için 7 MPa değerleri belirlendi.
Fiber yönüne dik basınç
Liflere dik yönde, kopma sırasındaki olaylar, lifler yönündeki basıncın neden olduğu olaylardan farklıdır. Enine basınç altındaki mukavemet esas olarak yıllık halkadaki erken odunun sıkıştırılmamış miktarının gösterdiği mukavemete bağlıdır. Eksenel basınç altında mukavemet değerinin bağlı olduğu geç odun, enine basınç altında yük dağılımında rol oynar.
Kuvvetin büyüklüğünü gösteren eli incelerken sürekli olarak işgal ettiği en yüksek konumu korur. Tam yüklü bir bölüm durumunda, kozalaklı ağaçlar için liflere dik basınç altındaki mukavemet, lifler yönündeki mukavemet değerleri 1/7 ila 1/10 arasındadır ve sert ağaçlar için 1/3 ila 1/10 arasındadır. 1/5 elyaf yönündeki mukavemet değerleri.
Çekme mukavemeti
Çekilme mukavemeti, basınç mukavemetine göre çok daha az test edilmiştir. Bunun nedeni kısmen uygun test numunelerinin üretimi ve test edilmesinin zaman alıcı ve pahalı olması olabilir.
Ahşabın yapısındaki düzensizlik çekme mukavemetinde belirgin bir şekilde kendini gösterir. Basınç altındaki mukavemete benzer şekilde, kütüklerin genişliğine ek olarak geç odun oranı da çok önemlidir. Erken odunun kırılması geç odunun kırılmasından önce meydana gelir, dolayısıyla erken ve geç odunun mukavemetleri eklenemez. Budakların ve gelişme düzensizliklerinin etkisi, basınç dayanımından daha belirgindir. Çubuğun üzerinde bulunması gerekmeyen budakların yakınlığından kaynaklanan herhangi bir bükülme veya dalga, kopma mukavemetini ahşabın kusursuz çekme mukavemetinin dörtte birine düşürmek için yeterlidir.
Gerili elemanların en zayıf yerleri, beyindeki çentiklerden dolayı zayıflamanın en fazla olduğu yapının düğüm noktalarıdır. Burada özellikle yanaklarda yani jartiyerlerde hesaplamaya dahil edilmeyen bükülmeye bağlı gerilmeler vardır.
Kalite sınıfı I’den iğne yapraklı ağaçlar için izin verilen gerilimler 10,5 MPa, meşe ve kayın ağacı için ise 11 MPa’dır. Gerilmiş elemanlar için kalite sınıfı III’e ait malzemelerin kullanımı hariçtir.
Ahşabın gerilme mukavemetini test etmek için aparat.
Bükülme mukavemeti
Navier’in bükülme hesaplama formunun dayandığı varsayımlar, ahşap için de iyi bir yaklaşımla geçerlidir, ancak yalnızca düşük yüklerde. Daha yüksek bir yükte, basınca bağlı gerçek kenar gerilimi hesaplanandan daha düşük olacak şekilde yer değiştirmeler meydana gelirken, gerilimden kaynaklanan gerilim için ise tam tersi bir tablo elde edilir. Gerçek sıfır çizgisi dar tarafa doğru hareket ediyor.
Resimler 1 ve 2 — Bükme sırasında eleman kırılması ve gerilim dağılımı.
Kriz anında hesaplanan eğilme mukavemeti, basınç mukavemetinin 1,4 ila 2 katıdır ve birkaç istisna dışında, çekme mukavemetinden daha azdır. Maksimum momentlerin ve maksimum kenar gerilmelerinin yakınında düğümler ve düzensizlikler meydana gelirse, 50%.
Uzun süreli statik yükleme altında bükülme mukavemetinin, alışılagelmiş şekilde belirlenen bükülme mukavemetinin yaklaşık yarısı kadar olduğunu vurgulamak gerekir. Yükün tamamı veya bir kısmı sıklıkla tekrarlanırsa, hareketli yükün toplam yüke ne kadar katkıda bulunduğuna bağlı olarak yük kapasitesi azalmaya devam edecektir.
Kalite sınıfı III yumuşak ağaç için izin verilen bükülme gerilimi 7 MPa olup, kalite sınıfı II ve I için sırasıyla 10 MPa ve 13 MPa olarak belirlenir. Son iki sınıftan mafsalsız sürekli destekler için, 11 MPa ve 14 MPa gerilmeleri sağlanmıştır, çünkü bu tür destekler daha fazla güvenlik gösterir.
Bükülmeye maruz kalan kirişleri boyutlandırırken çoğu durumda kullanılan eğilme gerilimi değil, izin verilen sehimdir. Asma yapıların kirişleri için kalıcı veya faydalı yükten kaynaklanan sehim 1/300 aralığını aşmamalıdır. Eşit dağıtılmış yük ile yüklenen serbestçe desteklenen bir kiriş için açıklık ve yükseklik arasındaki oran, izin verilen bükülme gerilimi 10 MPa ile maksimum 16 olmalıdır.
Kısa, ağır yüklü kirişler ve karmaşık kesitler için kesme gerilimi çok önemlidir. Elastisite modülü, bükülmenin yanı sıra burkulma mukavemeti ve statik olarak belirsiz yapıların hesaplanması için de önemlidir. Malzemenin kalitesine bağlı olarak elastiklik modülünün boyutu büyük ölçüde değişir. Kozalaklı ağaçların elastiklik modülü 10.000 MPa olup, liflere dik olarak bu değer iğne yapraklı ağaçlar için 300 MPa, meşe ve kayın ağaçları için 600 MPa’dır.
Ahşabın bükülme mukavemetini test etmek için aparat.
Kesme mukavemeti
Ahşap kesildiğinde düşük mukavemet gösterir. Kesme mukavemeti değerleri ahşabın çatlamasına bağlı olarak büyük farklılıklar gösterebilir.
0,9 MPa üst sınırı her üç kalite sınıfındaki kozalaklı ağaçlar için belirlenmiştir. II ve III kalite meşe ve kayın ağacı için maksimum değer sırasıyla 1 MPa’dır, sınıf I için ise 1,2 MPa’dır.
Bu gerilimler için çok kısa kullanma mesafeleri elde edilirse gerilimlerin kullanılmaması tavsiye edilir. Uç çıkıntıları kısa olduğunda, kesme düzleminde büyük bir rötre çatlaklarının oluşması tehlikesi vardır, bu da yük taşıma kapasitesinin tamamen kaybolmasına neden olabilir.
Ahşap kesme mukavemetini test etmek için aparat.
Bükülme mukavemeti
Çubuklar basınca maruz kalıyorsa bükülmenin hesaplanarak kontrol edilmesi gerekir. Bükme uzunluğunun doğru seçimi özellikle önemlidir. Çubuklar yanal sapmalara karşı kaplinlerle sabitlenmelidir. Eğer bu yeterli ölçüde gerçekleştirilemiyorsa, daha büyük bir bükme boyu hesaplamaya girilmelidir.
Şekiller 3 ve 4 — Maddi ve maddi olmayan eksenlere sahip tam ve kompozit kesitler.
Karmaşık preslenmiş çubuklar için hesaplama, malzeme eksenine, 4a ve 4b resimlerinde x eksenine göre gerçekleştirilir; katı kesitlerde olduğu gibi, tüm çubuğun genişliği tek tek elemanların d genişliğinin toplamı olarak alınır.
Maddi olmayan eksene göre bükülme için, 4a, 4b ve 4c resimlerinde y ekseni ve 4c resimlerinde x ekseni, ahşap çubukların enine bağlantıları esnek olduğundan bireysel kesitlerin mükemmel bir bileşimine güvenilemez. 4a resmine göre iki parçalı kesit için aşağıdaki ilişkiler geçerlidir:
İki parçalı kesit hesabı için orijinal formüller.
Bileşik pres çubuklar genellikle yalnızca bağlantıların gerektirdiği durumlarda, yani gerekli boyutlarda tam kesitli elemanların elde edilemediği durumlarda kullanılır. Tam kesitlere mümkün olduğu kadar yaklaşmak için sürekli uzunlamasına bağlantılar her zaman tavsiye edilir.
İlgili konular: yük taşıyan ahşap yapılar, katlararası yapılar, ahşap kusurları, ahşap nemi ve kereste.