Нормирование расчетных сопротивлений древесины и фанеры

Основными нормируемыми характеристиками прочности древесины и фанеры являются нормативные и расчетные сопротивления, которые устанавливаются на основании результатов многочисленных испытаний малых стандартных образцов или крупных образцов из пиломатериалов и круглого леса.

В современных нормах расчетные характеристики древесины получе­ны в результате испытаний крупных образцов, однако этот подход непри­меним при определении прочностных характеристик древесины в реаль­ных конструкциях, когда невозможно выпилить крупные образцы.

Результаты серий стандартных испытаний образцов обрабатываются с учетом статистической изменчивости показателей прочности и разной степени обеспеченности (доверительной вероятности) по минимуму — Р. В СНиП П-25-80 [2] нормативные и расчетные сопротивления древесины и фанеры приняты с обеспеченностью по минимуму при нормальном за­коне распределения результатов испытаний: для нормативных значений Р = 0,95, _н = 1,65; для расчетных значений  Р = 0,99, _н = 2,33.

При обработке результатов испытаний малых стандартных образцов нормативное сопротивление древесины R ^н определяется по формуле

                                  R ^н = R вр ^ср (1 – _н v),                                 (3.1)

вр

где: R вр — средний временный предел прочности древесины по данным мно­гочисленных испытаний малых стандартных образцов, МПа;

_н — множитель, зависящий от принятого уровня обеспеченности и вида функции плотности распределения показателей (при Р = 0,95, _н= 1,65);

v — коэффициент вариации (изменчивости), зависящий от разброса показателей прочности древесины и изменяющийся в пределах 0,15...0,25.

 Расчетное сопротивление древесины R вычисляется по формуле

                                              R = R ^н т_длК_од / γ _m                              (3.2)

где:   m _дл — коэффициент, учитывающий влияние длительности приложе­ния нагрузки, т. е. коэффициент перехода от прочности древе­сины при кратковременных испытаниях к ее прочности в усло­виях длительно действующих постоянных и временных нагру­зок за весь срок службы конструкций, т_дл = 0,66;

     К_од — коэффициент, учитывающий влияние пороков древесины и раз­меров рабочего сечения деревянных элементов, т. е. коэффици­ент перехода от чистой без пороков древесины малых стандарт­ных образцов к натуральной древесине, устанавливается эмпи­рическим путем (К од ≈ 0,275...0,7);

γ _m — коэффициент надежности по материалу, учитывающий откло­нение в сторону меньших значений прочности материала с бо­лее высокой обеспеченностью по отношению к нормативному сопротивлению (см. формулу (9) [8]).

Расчетные сопротивления древесины сосны и ели даны в табл. 3 [2], а фанеры — в табл. 10 СНиП П-25-80 [2]. В табл. 3.1 выборочно приведе­ны расчетные сопротивления древесины сосны и ели 2-го сорта для нор­мальных условий эксплуатации.

Расчетные сопротивления для других пород древесины устанавливаются путем умножения величин, приведенных в табл. 3.1, на переходные коэффи­циенты т„ из табл. 4 [2]. Расчетные сопротивления древесины даны при стан­дартной влажности древесины (12 %) и для нормальных температурно-влажностных условий эксплуатации конструкций: относительной влажности воз­духа до 75 % и температуре воздуха до +35 °С. Влияние на расчетные сопротивления древесины других условий эксплуатации и особенностей ра­боты конструкций, отличающихся от принятых при определении базовых расчетных сопротивлений древесины (см. табл. 3 [2]), учитывается умноже­нием последних на соответствующие коэффициенты условий работы:

m _в   —для различных условий эксплуатации конструкций (см. табл. 5 [2]);

             m _т — учитывающий повышенную температуру (см. п. 3.2, б [2]);

т_д — учитывающий долю постоянных нагрузок (см. п. 3.2, в [2]);

           т_н — учитывающий воздействия кратковременных нагрузок (см. табл. 6 [2]);

m _б — учитывающий высоту сечения элементов (см. табл. 7 [2]);

т _СЛ —учитывающий толщину слоев клееных элементов (см. табл. 8 [2]);

т _ГН — для гнутых элементов (см. табл. 9 [2]);

т _О — учитывающий наличие ослаблений в расчетном сечении (п. 3.2, и [2]);

  т_А — учитывающий снижение прочности древесины при пропитке ее антипиренами под давлением (п. 3.2, к [2]); а также другие коэф­фициенты.

При совместном действии нескольких факторов перемножаются соот­ветствующие им коэффициенты. Аналогичным образом учитываются ус­ловия эксплуатации и особенности работы элементов из фанеры.

Таблица 3.1

  Расчетные сопротивления древесины сосны и ели 2-го сорта

 

Напряженное состояние и характеристика элементов	Обозначения в формулах	Расчетные сопротивления, МПа
Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон элементов пря­моугольного сечения высотой до 50 см	R и, R с, R см	13
Растяжение вдоль волокон:	R р
а) неклееные элементы		7
б) клееные элементы		9
Сжатие и смятие по всей площади поперек волокон	R с.90, R см.90	1,8
Сжатие и смятие поперек волокон местное:	R см.90
а) в опорных частях конструкций, в лобовых врубках		3
б) под шайбами при углах смятия от 90 до 60°		4
Скалывание вдоль волокон:	R ск
а) при изгибе неклееных элементов		1,6
б) при изгибе клееных элементов		1,5
в) в лобовых врубках		2,1
Растяжение поперек волокон в клееных деревянных элементах	R р.90	0,3

Модуль упругости древесины принят: вдоль волокон Е = 10⁴ МПа; по­перек волокон Е_0.90 = 400 МПа. Модуль сдвига древесины относительно осей, направленных вдоль и поперек волокон, G _0.90 = 500 МПа. Модули упругости и сдвига древесины и фанеры для конструкций, находящихся в условиях эксплуатации, отличающихся от нормальных, необходимо ум­ножать на соответствующие коэффициенты условий работы, приведен­ные выше для расчетных сопротивлений.

Коэффициент Пуассона древесины поперек волокон при напряжениях, направленных вдоль волокон, ν_90.0 = 0,5, а вдоль волокон при напряжени­ях, направленных поперек волокон, ν_0.90 = 0,02.

Прочностные характеристики строительной фанеры приведены в табл. 2.2, коэффициент Пуассона для строительной фанеры ν _ф = 0,085.