ПГС Деревянные конструкции, ответы к экзамену зачету. 1. Структура древесины, ее влияние на прочность и деформативность матла
 Скачать 261.46 Kb.
|
|
4. Длительное сопротивление древесины. Зависимость деформации от длительного действия нагрузки. На прочность древесины значительно влияют скорость приложения нагрузки или продолжительность её действия. Если серию одинаковых деревянных образцов загрузить, например, на изгиб, различной по значению постоянной нагрузкой, то разрушение их произойдет через разные промежутки времени – чем больше нагрузка (напряжение), тем скорее разрушится образец. При этом может оказаться, что часть образцов вообще не разрушится, как бы долго нагрузка ни действовала. Представив результаты таких испытаний графически в координатах»предел прочности – время до разрушения» (рис.1), получим асимптотическую кривую, по которой можно определить, сколько времени пройдет от начала нагружения до разрушения образца, находящегося под тем или иным напряжением. Асимптотический характер кривой показывает, что предел прочности с увеличением длительности приложения нагрузки хотя и падает, но не безгранично – он стремится к некоторому постоянному значению σдл, равному ординате асимптоты кривой. Кривая на рис.1 называется кривой длительного сопротивления древесины; σдл характеризует то предельное (максимальное) значение напряжения (или нагрузки), под действием которого образец не разрушится, как бы долго нагрузка ни действовала. Асимптота на кривой длительного сопрот делит весь диапазон изменения нагрузки на две области – обл ниже асипм с σ< σдл, в которой разрушение образца не произойдет, как ьбы долго ни действовала нагрузка, и область выше асимптоты с σ> σдл, где разрушение с течением времени неизбежно и где оно произойдет тем скорее, чем больше превышение σ над σдл. Асимп хар-р кривой длит сопрот справедлив и для напряж сост древесины других видов. Две области кривой, указ на рис.1, различают также по хар-ру зависимости деформации от временипри заданном значении действующей нагрузки (напряж). Так, при напряжении σ< σдл деформации с течением времени затухают, стремясь к некоторому пределу (пунктир на рис2а), а при σ> σдл после некоторого уменьшения скорости деформаций на участке в-г (рис2б) наступает развитие деформаций с постоянной скоростью на участке г-д. Далее, в момент времени t1 начинается ускоренный рост деформаций, приводящий к разрушению материала. Как видно из рис2, древесина обладает свойством последействия (ползучести), т. е. роста деформаций в течение некоторого времени после приложения нагрузки. Примером последействия на практике может служить провисание балок, находящихся долгое время под эксплуатационной нагрузкой. Длит сопрот является показателем действительной прочности древесины в отличие от предела прочности, определяемого быстрыми испытаниями на машине стандартных образцов. Переход от предела прочности к длительному сопрот производится умножением предела прочности на коэффициент длит сопрот, равный отношению предела длит сопрот к пределу прочности. По опытным данным, коэф длит сопрот м.б. принят 0,5..0,6. опыты показывают, что при очень быстром приложении нагрузки, например, при ударе, предел прочности повышается по сравнению с длительным сопрот в среднем в 3 раза. Таким образом, относит проч. древесины при её испытании с различной скоростью приложения нагрузки изменяется в пределах 1…3. Фактически ДК находятся под совместным действием постоянных (напр., собств. вес), временно длительных (напр., снеговая) и кратковрем (ветров) нагрузок. Опыты показывают, что в этом случае предел прочности зависит от соотношения этих нагрузок и изменяется от предела прочности, определяемого при стандартной скорости загружения от действия основных кратковременных нагрузок. Первые работы – Ф. П. Белянкин, 1931,1934гг. σ, МПа  9080 70 60 0 20 40 60 80 100 120 140  рис. 1деформации время t1 время рис.2 а б 5. Классификация древесины по влажности. Усушка и набухание, их влияние на напряженно-деформативное состояние. см. вопрос №2 Различают два вида влаги, содержащейся в древесине: связанную (гигроскопическую) и свободную (капиллярную). Связанная влага находится в толще клеточных оболочек, а свободная в полостях клеток и в межклеточных пространствах. Кроме свободной и связанной влаги, различают влагу, входящую в химический состав веществ, которые образуют древесину (химически связанная влага). Эта влага имеет значение только при химической переработке древесины. Максимальное количество связанной влаги называется пределом гигроскопичности или пределом насыщения клеточных стенок и составляет до 30%. Устойчивая гигроскопическая влажность древесины, соответствующая определенному сочетанию температуры и влажности воздуха, называется равновесной влажностью древесины. Изменение влажности древесины от предела гигроскопичности и выше может произойти только по мере заполнения свободной влагой полостей клеток. При изменении влажности древесины от 0% до предела насыщения клеточных стенок объем древесины увеличивается (разбухает), а снижение влажности в этих пределах уменьшает его размеры (усушка). Чем плотнее древесина, тем большее её разбухание и усушка. Соответственно различны разбухание и усушка у поздней, более плотной, и у ранней древесины. Установлено, что линейная усушка вдоль волокон в радиальном и тангенциальном направлениях существенно различается. Усушка вдоль волокон древесины обычно так мала, что ею пренебрегают, усушка в радиальном направлении колеблется в пределах 2…8,5%, а в тангенциальном 2,2…14% . Следствием такой неравномерности усушки является коробление досок при высыхании. При увеличении влажности свыше точки насыщения клеточных стенок, когда влага занимает полоски клеток древесины, дальнейшего разбухания не происходит. Процесс высыхания древесины состоит из испарения влаги с поверхности и перемещения ее из внутренних, более влажных слоев, к наружным. Испарение влаги с поверхности древесины происходит быстрее, чем продвижение влаги изнутри к периферии, что обуславливает неравномерность распределения влажности; в тонких пиломатериалах эта неравномерность обычно невелика и быстро уменьшается; в толстых элементах влажность выравнивается медленно и неравномерность ее распределения в начале высыхания может быть значительной. Чем выше плотность древесины, тем меньше скорость высыхания. Влагопроводность в радиальном направлении несколько больше, чем в тангенциальном, что объясняется влиянием сердцевинных лучей. Установлено, что в хвойных породах между радиальной и тангенциальной усушкой древесины поздней зоны годичных слоев существует небольшое различие, а тангенциальная усушка ранней зоны в 2-3 раза превосходит радиальную. Свежесрубленная древесина соержит80..100% влаги, причем влажность заболони хвойных пород в 2-3 раза больше влажности ядра. влажность сплавной древесины доходит до 200%. Конечная влажность древесины должна соответствовать ее равновесной влажности в условиях эксплуатации. По степени влажности древесину различают на следующие виды: Мокрая древесина. Ее влажность составляет более 100%. Это возможно только при условии, что древесина долгое время находилась в воде. Свежесрубленная. Ее влажность составляет от 50 до 100%. Воздушно-сухая. Такая древесина обычно долгое время хранится на воздухе. Ее влажность может составлять 15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года. Комнатно-сухая древесина. Ее влажность обычно равна 8-10%. Абсолютно сухая. Ее влажность равна 0%. 6.Определение временного, нормативного и расчетного сопротивлений древесины. Расчетное сопротивление древесины определяется в соответствии со СНиПом.Для сосны(кроме веймутовой),ели,лиственницы европейской и японской приведены в табличной форме. Для других пород древесины устанавливаются путем умножения величин, приведенных в данной таблице, на значения переходного коеффициента mп.Р.с. зависит от сорта древесины,напряженного состояния и характеристики элементов. Нормативные сопротивления Rн и  (с обеспеченностью 0,95) и средние значения временных сопротивлений Rвр и  соответственно сортной древесины пиломатериалов и чистой древесины, приведенные к влажности 12 %, даны для основных видов напряженного состояния ниже, в таблице.
Примечания: 1. Размеры поперечных сечений испытываемых образцов пиломатериалов принимаются в соответствии с их толщиной по сортименту. 2. Временные сопротивления следует определять: для пиломатериалов и заготовок из них цельных и стыкованных на зубчатое соединение - по испытаниям согласно ГОСТ 15613.4-78; ГОСТ 21554.2-76; ГОСТ 21554.4-78; ГОСТ 21554.5-78*; ГОСТ 21554.6-78*; для чистой древесины - по испытаниям малых образцов в соответствии с требованиями ГОСТ 4.208-79. При выборочных контрольных испытаниях следует руководствоваться ГОСТ 18321-73 и ГОСТ 20736-75. 3. Прочность древесины брусьев и круглых лесоматериалов допускается оценивать визуально по сортообразующим признакам и дополнительным требованиям прил. 1. 4. Прочность заготовок из пиломатериалов, срощенных по длине на зубчатый шип, при испытаниях на изгиб и нагружении по пласти должна быть не ниже значений, указанных в п. 1б для 1 сорта. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, МПа (кгс/см2), древесины сорта
, МПа (кгс/см2), чистой древесины
