конструкційні деревина і пластмаси

При наявності ослаблень у межах ділянки довжиною 20 см у різних перерізах поверхня розриву завжди проходить через них. Тому при визначенні ослабленої площі перерізу Ант всі ослаблення на цій довжині сумуються, як би суміщають в одному перерізі (рис. 2.1).

Розрахунок на міцність розтягнутих елементів проводиться на розтягуючу силу N від розрахункових навантажень:

 

Для підбору перерізів розтягнутих елементів користуються цією ж формулою, написаною для необхідної площі перерізу, враховуючи те, що N  і Rp відомо. При цьому Ан = N /Rp. Найбільше розтягуче зусилля, що може витримувати розтягнутий елемент відомих розмірів, можна визначити по цій же формулі, написаній відносно зусилля N == AнтRp. По деформаціях розтягнуті елементи не перевіряються.

 

Рис.. 2.1. Розтягнутий елемент: а – графік деформацій і зразок; б- схема роботи і епюра напруженнь.

 

2. Стиснуті елементи. На стиск працюють стійки, підкоси, верхні пояси й окремі стержні ферм і інших наскрізних конструкцій. Деревина працює на стиск більш надійно, чим на розтяг, але не цілком пружно.

 

Рис. 2.3. Стиснутий елемент: а — графік деформацій і зразок; б — схеми роботи, руйнування й епюра напруг;

г-графік коефіцієнтів стійкості φ в залежності від гнучкості λ

 

Вади реальної деревини менше знижують міцність стиснутих елементів, оскільки самі сприймають частину стискаючих напружень. Тому стиснуті елементи рекомендується виготовляти, як правило, з більш доступної деревини 2-го сорту, що має нормативний опір стиску Rнс = 25 МПа і розрахунковий опір стиску Rс = 13 МПа.

Міцність стержня при стиску і втрата його стійкості залежать від площі А і форми його перерізу, довжини l і типу закріплення його кінців, що враховуєтьсякоефіцієнтом стійкості φ, який називають іноді коефіцієнтом поздовжнього згину. Стиснуті дерев'яні елементи розраховуються на міцность і стійкость при дії подовжніх сил стиску N від розрахункових навантажень:

 

Розрахункова площа перерізу А приймається рівною його повній площі, якщо вона не має ослаблень, або їхня площа не перевищує \/4 площі перерізу . Великі внутрішні ослаблення знижують його несучу здатність, але менше, ніж їхні відносні розміри, і розрахункова площа перерізу приймається при цьому рівною 4/знеослабленої площі перерізу. Симетричні зовнішні ослаблення зменшують міцність елемента прямо пропорційно їхнім розмірам і площа їх виключається. При несиметричних ослабленнях елемент розраховують як позацентрово стиснутий.

Коефіцієнт стійкості елемента φ визначається в залежності від його розрахункової довжини l0 , радіуса інерції перерізу i, гнучкості λ = lo/i і знаходиться з виразів φ = 3000/λ2 при λ>70 і φ= 1—0,8(λ/100)2 при λ<70.

Розрахункова довжина l0  враховує вплив типу закріплення кінців на стійкість стиснутого елемента. При обох шарнірно - закріплених кінцях вона дорівнює геометричній довжині l0  == l. При нижньому защімленому, а верхньому вільному кінці l0  = 2,2l. При нижньому защімленому, а верхньому шарнірному закріпленому кінці l0  == 0,8l , при обох защімлених кінцях l0  = 0,65l.

Радіус інерції перерізу і залежить від площі А и моменту інерції перерізу І, тобто . Радіуси інерції прямокутних переізів з розмірами b и h (де h —менший розмір перерізу) і круглих переізів діаметром d можна приймати рівними 0,29h и 0,25d.

Гнучкість стиснутих елементів обмежується для того, щоб вони не вийшли недостатньо надійними. Основні елементи конструкцій — окремі стійки, пояси й опорні розкоси ферм і ін. — повинні мати гнучкість не більш 120, інші стиснуті елементи основних несучих конструкцій — не більш 150 і стиснуті елементи зв'язків — не більш 200.

Несучу здатність N стиснутого елемента, усі розміри якого і спосіб закріплення кінців відомі, можна визначати по формулі N = φARc. При цьому необхідно попередньо обчислити площу перерізу А, гнучкість λ і коефіцієнт стійкості φ.

Підібрати переріз стиснутого елемента безпосередньо по формулі (2.5) не можна, тому що від його розмірів залежить коефіцієнт стійкості. У цьому випадку можна попередньо приблизно задатися величинами λ і φ. Наприклад, для основних стійок варто приймати гнучкість λ ≈ 80 і φ≈ 0,5, для неосновних елементів гнучкість λ= 120 і φ = 0,2 для елементів зв'язків гнучкість λ = 180 і φ= 0,1. Необхідну площу перерізу Ан можна визначити по формулі Ан = N / Rсφ і потім підібрати розміри перерізу. Гнучкість окремих елементів прямокутного перерізу необхідно визначати найбільшу в напрямку меншого розміру перерізу і меншого радіуса інерції, а при наявності зв'язків визначати гнучкості в напрямку обох осей перерізу і приймати найбільшу.

Відносно короткі елементи, довжина яких не перевищує семикратної висоти перерізу, працюють на стиск без утрати стійкості і розраховуються по формулі

 

Площа перерізу визначається шляхом виключення з загальної площі площ всіх ослаблень, оскільки вони знижують міцність такого елемента пропорційно їхній величині. Стиснуті елементи, що не мають проміжних закріплень, вигідно приймати квадратного перерізу, однакової стійкості щодо обох осей їхніх перерізів.

3. Елементи які працюють на згинання — балки, дошки настилів,кроквяні ноги, лати — найбільш поширені елементи дерев'яних конструкцій. В таких елементах від навантажень, що діють поперек