Тема 5. В изгибаемом элементе от нагрузок, действующих поперек его продольной оси, возникают изгибающие моменты M и поперечные силы Q

Изгиб.

В изгибаемом элементе от нагрузок, действующих поперек его продольной оси, возникают изгибающие моменты M и поперечные силы Q, определяемые методами строительной механики. Например, в середине пролета l однопролётной балки от равномерной нагрузки q возникает изгибающий момент. От изгибающего момента в сечениях элемента возникают деформации и напряжения изгиба о, которые состоят из сжатия в одной части сечения и растяжения в другой, в результате элемент изгибается. Древесина работает на изгиб достаточно надежно и может иметь II категорию качества. Разрушение образца начинается с появления складок крайних сжатых волокон и завершается разрывом крайних растянутых, в результате чего образец ломается при среднем напряжении изгиба 75 МПа. Нормальные напряжения в сечениях изгибаемого элемента распределяются неравномерно по высоте. В начальной расчетной стадии древесина работает упруго и эпюра напряжений изображается прямой линией, показывающей максимальные напряжения сжатия и растяжения у кромок и нулевые у нейтральной оси сечения. При дальнейшем нагружении сжатая часть сечения начинает работать упругопластично, эпюра изгибается и нейтральная ось смещается в сторону растяжения. В стадии разрушения сжатая часть эпюры изгибается еще больше, напряжения сжатия и растяжения достигают предела прочности и элемент ломается. Пороки древесины, длительное действие нагрузок и наличие перерезанных при распиловке волокон уменьшают прочность изгибаемых элементов из реальной древесины в той же степени, что и при сжатии, и она характеризуется следующими сопротивлениями: нормативным МПа и расчётным Rи=13 МПа. Брусья с размерами сечений 14 см и более имеют меньший процент перерезанных при распиловке волокон, чем доски, и их повышенная прочность при изгибе учитывается коэффициентом условий работы mи1=1.15. При этом расчётное сопротивление равно Rи=15 МПа; брёвна совсем не имеют перерезанных волокон и еще прочнее. Коэффициент условий работы их mи2=1.25 и расчетное сопротивление Rи =16 МПа. От действия поперечных сил Q в сечениях изгибаемого элемента возникают напряжения скалывания.

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 – 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.

От скалывающих усилий Т, действующих параллельно плоскостям сечений элементов, в них возникают напряжения скалывания t, действующие в большинстве случаев вдоль волокон древесины и редко поперек и под углом к ним. Прочность древесины при скалывании ввиду ее волокнистого строения относительно мала. В поперечном направлении волокна древесины намного слабее, чем в продольном, и они легко разрываются поперек при скалывании. Лабораторные испытания стандартных образцов на скалывание вдоль волокон показывают, что они разрушаются хрупко при средних напряжениях скалывания 6.8 МПа и при ничтожных деформациях, почти мгновенно распадаясь на части. Прочность древесины при скалывании намного снижается при наличии трещин, которые в зонах действия значительных скалывающих напряжений не допускаются. Напряжения скалывания очень неравномерно распределяются по длине площади скалывания, вдоль действия скалывающих усилий, и равномерно по ее ширине. Теоретическое определение величин максимальных скалывающих напряжений в ряде случаев трудоемко, поэтому нормами даются два значения расчетных сопротивлений древесины скалыванию — среднее и максимальное. Среднее расчетное сопротивление скалыванию, соответствующее средним по длине площади скалывания напряжениям. Максимальное расчетное сопротивление скалыванию, соответствующее максимальным скалывающим напряжениям, учитывая, что они действуют на очень коротких участках, принято, с учетом повышенного коэффициента условий работы mск=2,- Rск=2.4 МПа. Расчетное сопротивление скалыванию поперек волокон вдвое ниже, а скалыванию под углом к волокнам определяется по формуле расчетного сопротивления смятию под углом.

Дата добавления: 2014-01-04