Работа древесины на растяжение и сжатие.
При растяжении древесина ведет себя как хрупкий материал (т.к. наличие местных дефектов существенно снижет ее прочность). Значение имеет величина дефекта и его расположение. Опасно наличие сучков или косослоя, выходящих на кромку элемента (если сучок занимает ¼ доски, находится в середине, то сохраняется 35% прочности, а если сучок находится вблизи кромки, остается 27% прочности. Характер разрушения – защемистый разрыв.
Растяжение.Предел прочности при растяжении вдоль волокон в стандартных чистых образцах высок – для сосны и ели он в среднем 1000 кгс/см2. Наличие сучков и присучкового косослоя значительно снижает сопротивление растяжению. Особенно опасны сучки на кромках с выходом на ребро. Опыты показывают, что при размере сучков 1/4 стороны элемента предел прочности составляет всего 0,27 предела прочности стандартных образцов.
При ослаблении деревянных элементов отверстиями и врезками их прочность снижается больше, чем получается при расчете по площади нетто. Здесь сказывается отрицательное влияние концентрации напряжений у мест ослаблений.
Диаграмма напряжений для древесины имеет криволинейный характер, => предел пропорциональности (точка, где кончается прямолинейная часть диаграммы) этого материала вообще отсутствует. Для удобства расчетов вводят понятие условного предела пропорциональности. При растяжении и сжатии его принимают равным половине предела прочности.
|
|
Сжатие.Испытания стандартных образцов на сжатие вдоль волокон дают значения предела прочности в 2-2,5 раза меньше, чем при растяжении. Для сосны предел прочности при сжатии в среднем 400 кгс/см2. Влияние пороков (сучков) меньше, чем при растяжении. При размере сучков, составляющих 1/3 стороны сжатого элемента, прочность при сжатии будет 0,6-0,7 прочности элемента тех же размеров, но без сучков. Таким образом, работа сжатых элементов в конструкциях более надежна, чем растянутых. Этим объясняется широкое применение металлодеревянных конструкций, имеющих основные растянутые элементы из стали, а сжатые и сжато-изгибаемые из дерева.
Приведенная диаграмма сжатия (рис.1.1.) при j ³ 0,5 более криволинейна, чем при растяжении. При меньших значениях j криволинейность ее невелика и она может быть принята прямолинейной до условного предела пропорциональности, равного 0,5.
При сжатии древесина ведет себя как пластичный материал. => влияние местных пороков сказывается меньше, чем при растяжении. Наличие сучков, занимающих 1/3 ширины элемента, снижают его прочность на 30-40%.
Работа древесины на сжатие вдоль волокон является более надежной, чем при растяжении, => широкое применение металлодеревянных конструкций, где основные растянутые элементы их стали. Сжатие древесины поперек волокон аналогично ее смятию по всей поверхности.
|
|
Характерным признаком начала разрушения образца при сжатии является возникновение складки, образующейся в результате потери устойчивости волокон
Изгиб. При поперечном изгибе значение предела прочности занимает промежуточное положение между прочностью на сжатие и растяжение. Для стандартных образцов из сосны и ели предел прочности при изгибе в среднем 750 кгс/см2. Поскольку при изгибе имеется растянутая зона, то влияние сучков и косослоя значительно. При размере сучков в 1/3 стороны элемента предел прочности составляет 0,5 прочности бессучковых образцов. В брусьях и особенно в бревнах это отношение выше и доходит до 0,6-0,8. Влияние пороков в бревнах при работе на изгиб вообще меньше, чем в пиломатериалах, так как в бревнах отсутствует выход на кромку перерезанных при распиловке волокон и отщепление их в присучковом косослое при изгибе элемента.
Эпюра напряжений в поперечном сечении изгибаемого элемента при приближении к пределу прочности носит криволинейный характер. При этом фактическое краевое напряжение сжатия меньше, а напряжение растяжения больше вычисленных по формуле s = M/W.
|
|
Предел прочности при изгибе зависит от формы поперечного сечения и его высоты. Это учитывается в расчете введением соответствующих коэффициентов к расчетным сопротивлениям.
Смятие. Различают смятие вдоль волокон, поперек волокон и под углом к ним. Прочность древесины на смятие вдоль волокон мало отличается от прочности на сжатие вдоль волокон, и действующие нормы не делают различия между ними. Смятию поперек волокон древесина сопротивляется слабо. Смятие под углом занимает промежуточное положение. Смятие поперек волокон характеризуется в соответствии с трубчатой формой волокон значительными деформациями сминаемого элемента. После сплющивания и разрушения стенок клеток происходит уплотнение древесины, уменьшение деформаций и рост сопротивления сминаемого образца.
Скалывание и раскалывание. Скалывание – разрушение в результате сдвига одной части материала относительно другой. Различают продольное и поперечное скалывание. Из-за весьма слабого сопротивления древесины скалыванию этот вид деформации часто определяет размеры элементов или соединений.
21 билет. 1)Расчет поперечных стержней.
|
|
Условные обозначения
Qmax- расчетная поперечная сила в опорном сечении от полной нагрузки;
b - ширина расчетного сечения;
h - высота расчетного сечения;
Rb -расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;
Rb t - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;
Rsw - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению;
Asw - площадь поперечных стержней.
Изначально диаметр поперечной арматуры принимается из условия соотношения с диаметром продольной арматуры: dsw ≥ 0,25 × d продол. арматуры
Расчет ведется в следующем порядке:
1.Проверяется прочность конструкции по трем условиям.
Первое условие:
Q ≤ 2,5× Rb t × b × h 0
Значение поперечной силы в вершине наклонного сечения Q определяется по формуле:
Q = Q max |
Величину длины проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента « C » принимают:
С = h 0 × √ ( φbt × (1 + φn ) × Rb t × b ) / q ≤ Cmax (см), где: C max = 2,5 × h 0
h 0 = h – α (рабочая высота сечения)
α – расстояние от центра тяжести продольной рабочей арматуры
φbt – коэффициент, который зависит от вида используемого бетона.
φn =0 – коэффициент, учитывающий влияние продольных сил.
В случае, когда C> C max, в дальнейшем расчете подставляется значение C = C max .
Второе условие (прочность бетона по наклонной трещине без поперечной арматуры):
Q ≤ ( φbt × (1 + φn ) × Rb t × b × h 0 2 ) / c
Третье условие (прочность бетона по сжатой наклонной полосе между наклонными трещинами):
Q ≤ 0, 3 × φwi × φbt × b × h 0 × Rb t
Q φ wi = 1, 3 – коэффициент, учитывающий влияние поперечных стержней (хомутов), нормальных к продольной оси элемента.
φbt = 1- β × Rb, где: β – коэффициент, принимаемый для бетона:
- тяжелого, мелкозернистого и ячеистого 0,01;
- легкого 0,02.
Rb – подставлять в МПа.
2.Определяется значение минимальной поперечной силы, воспринимаемой бетоном сжатой зоны над расчетным наклонным сечением, Q b min :
Q b min = φb 3 × (1 + φf + φn ) × Rbt × b × h 0 , где: φb 3– коэффициент, учитывающий влияние вида бетона; φf - коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах, и равный:
φ f = (0, 75 × (( bf - b ) × hf ) / b × h 0 ) ≤ 0,5, где: bf = b + 3 × hf
При этом значение: (1 + φf + φn ) ≤ 1,5
3.Определяется значение погонного усилия в поперечных стержнях, отнесенного к единице длины элемента, qsw :
qsw = ( Rsw × Asw ) / S
Проверяем полученное значение по условию:
qsw = Q b min / 2 × h 0
Если условие не выполняется, то необходимо уменьшить шаг поперечной арматуры S , либо увеличить диаметр поперечной арматуры.
4.Сравнивается принятый по конструктивным требованиям шаг поперечных стержней (хомутов) с максимальной величиной:
S ≤ Smax , где максимальная величина рассчитывается по формуле:
Smax = (φbt × Rbt × b × h0 2) / Q
Если условие не выполняется, то необходимо уменьшить шаг поперечной арматуры S таким образом, чтобы его значение не превышало рассчитанного максимального значения Smax
5.Вычисляется значение Mb :
Mb = φb 2 × (1 + φf + φn ) × Rbt × b × h 0 , где: φb 2 – коэффициент, учитывающий влияние вида бетона (приложение 4).
6.Рассчитывается поперечная сила, воспринимаемая бетоном сжатой зоны над расчетным наклонным сечением, Qb :
Qb = Mb / C
Далее проверяется условие:
Qb ≥ Q b min
Если условие удовлетворяется, то в дальнейшем расчете принимаем значение Qb, если не удовлетворяется, то – значение Q b min.
7.Определяется длина проекции расчетного наклонного сечения C 0 :
C 0 = √ Mb / qsw (cм), соблюдая при этом требуемые ограничения:
С0 ≤ 2,0 × h 0 ; C 0 ≤ C ; C 0 ≥ h 0 , если С > h 0
В случае, если хотя бы одно из условий не выполняется, в дальнейшем расчете принимаем минимальное значение.
8.Вычисляется поперечная сила, воспринимаемая поперечными стержнями (хомутами) в наклонном сечении Qsm :
Qsm = qsw × C 0
9.Окончательно проверяется основное условие прочности в наклонном сечении:
Q ≤ Q b + Qsm
Если условие не выполняется, то следует уменьшить шаг поперечной арматуры S, либо увеличить диаметр поперечной арматуры (следовательно, увеличится Asw) и заново вернуться к пункту 3. При расчете поперечной арматуры, в случае увеличения диаметра от 6мм и более, изменяем класс арматуры с В р-I на А-I.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 326; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!