Вопрос 13.

Длительное сопротивление древесины.

Предел длительного сопротивления s_дл - характеризует предельное (max) значение напряже­ния (или нагрузки), под действием которого образец не разрушается, как бы долго нагрузка не действовала.

Длительное сопротивление является показателем действительной прочности древесины в отличие от предела прочности, определяемого путем быстрых испытаний стандартных образ­цов. Переход от предела прочности к длительному сопротивлению производится умножением предела прочности на коэффициент длительности сопротивления, равный отношению предела длительного сопротивления к пределу прочности. По опытным данным коэффициент длитель­ности может быть принят 0,5 - 0,6. Опыты показывают, что при очень быстром приложения на­грузки, например при ударе, предел прочности повышается по сравнению с длительным со­противлением в среднем в 3 раза.

Фактически ДК находятся под совместным воздействием длительных (собственный вес), ог­раниченно длительных (снеговая) и кратковременных (ветровая) нагрузок. В этом случае пре­дел прочности зависит от соотношения этих нагрузок и изменяется от предела длительного со­противления (при наличии только постоянной нагрузки) до предела прочности, определяемого при стандартной скорости загружения от действия основных кратковременных нагрузок.

Вопрос 14.

Работа древесины на растяжение, сжатие, поперечный изгиб, смятие, скалывание.

1) Растяжение. Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон для стандарт­ных образцов (W = 12%) высок: для сосны и ели - 100 МПа. наличие сучков и присучкового ко­сослоя значительно снижает сопротивление растяжению: при размере сучков в 1/4 стороны элемента предел прочности составляет около 0,27 от прочности стандартного образца. Наличие вырезов, врезок, отверстий и т.п. снижает прочность деревянных элементов значительнее, чем при расчете по площади нетто. Косослой не должен превышать 7см на 1м длины. Влияние на прочность при растяжении существенно оказывает и размер образца: прочность крупных об­разцов вследствие большей неоднородности их строения ниже, чем мелких.

При разрыве поперек волокон вследствие анизотропности строения древесины предел проч­ности в 12 - 17 раз меньше, чем вдоль волокон.

2) Сжатие. Предел прочности при испытании стандартных образцов на сжатие вдоль воло­кон в 2 - 2,5 раза меньше, чем при растяжении и, например, для сосны и ели составляет 40 МПа (при W = 12%). Однако влияние пороков древесины меньше, чем при растяжении. При допус­тимом по действующим нормам для сжатых элементов размере сучков, составляющем 1/3 сто­роны элемента, прочность на сжатие составляет 0,6 ... 0,7 от прочности чистого образца. Кроме того, учитывая, что в деревянных конструкциях размеры сжатых элементов обычно назначают из расчета на продольный изгиб, т.е. для напряжений меньших, чем предел прочности, работа сжатых элементов в конструкциях более надежна, чем растянутых.

3) Поперечный изгиб. При поперечном изгибе значение предела прочности занимает про­межуточное положение между прочностью на растяжение и сжатие - для стандартных образцов из сосны и ели (W=12%) предел прочности при изгибе составляет 75 МПа. Т.к. при изгибе есть растянутая зона, то влияние сучков, косослоя и других пороков значительно: при размере суч­ков в 1/3 стороны элемента предел прочности составляет 0,45 - 0,5 прочности чистого образца. В стадии разрушения сначала в сжатой зоне образуется складка, затем в растянутой зоне про­исходит разрыв наружных волокон. Предел прочности при изгибе зависит от формы попереч­ного сечения:

С увеличением высоты сечения предел прочности снижается. Все эти факторы учитываются в расчете введением соответствующих коэффициентов к расчетным сопротивлениям.

4) Смятие. Различают смятие вдоль волокон, поперек волокон и под углом к ним. Прочность древесины на смятие вдоль волокон (в стыках сжатых элементов) мало отличается от прочно­сти на сжатие вдоль волокон, и действующей СНиП 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. После сплющивания и разрушения стенок клеток проис­ходит уплотнение древесины, уменьшение деформаций и рост сопротивления сминаемого об­разца. Суждение о работе древесины на смятие поперек волокон происходит главным образом по значению допустимых в эксплуатации деформаций.

За нормируемый предел обычно принимается напряжение при некотором условном пределе пропорциональности. Этот предел имеет наименьшее значение при смятие по всей поверхно­сти, среднее значение при смятии на части длины и максимальное при смятии на части длины и ширины:

В двух первых случаях деформации уменьшаются благодаря поддержке сминаемой пло­щадки соседними ненагруженными участками сминаемой части.

5) Скалывание. Прочность древесины при скалывании (раскалывании) ввиду ее волокни­стого строения относительно мала. В поперечном направлении волокно древесины на много слабее и легко разрушается поперек при скалывании. Испытания стандартных образцов на ска­лывание вдоль волокон показывают, что они разрушаются хрупко при среднем напряжении скалывания 6,8 МПа и при ничтожных деформациях, почти мгновенно распадаясь на части. Данная прочность намного снижается при наличии трещин, не допускаемых в зонах действия значительных скалывающих напряжений. Напряжение скалыванию неравномерно распределя­ется по длине площади скалывания, и равномерно по ее ширине.