Свойства древесины - как конструкционного материала

ЛЕКЦИЯ 1

Содержание: Введение. Свойства древесины - как конструкционного материала. Структура и состав древесины. Влага в древесине. Достоинства и недостатки древесины.

Введение

В строительстве применяется в основном древесина деревьев хвойных пород, т.к. ее структура более упорядоченная, а пропитка смолой препятствует гниению.

На лесопильные предприятия пиловочное сырье поступает в виде хлыстов (стволов срубленного дерева, у которого отделены корни и сучья). При поперечной разделке хлыстов получают круглые сортименты, имеющие различное назначение.

Бревнами называют сортименты, предназначенные для использования в круглом виде или в качестве сырья для получения пиломатериалов. Длина сортиментов от 3 до 6,5 с градацией через 0,5 . Увеличение толщины бревна по длине называется сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 на 1 длины. Диаметр круглых лесоматериалов определяется диаметром меньшего конца. По диаметру бревна делятся на группы: мелкие - ; средние - с градацией через ; крупные - d свыше с градацией через .

Пиломатериалы получают при продольной распиловке бревен. По форме и размерам поперечного сечения пиломатериалы делят на доски - если ширина вдвое больше толщины; бруски - если ширина меньше двойной толщины; брусья - если ширина и толщина более .

В пиломатериалах широкую продольную сторону называют пластью, узкую - кромкой, грань, полученную после поперечной распиловки – торцом, а линию пересечения пласти и кромки - ребром. Пиломатериалы имеют стандартные размеры, приведенные в нормативных источниках и учебной литературе.

Виды пилопродукции

1 - пластина; 2 - двухкантный брус; 3 - четырехкантный брус; 4 - горбыль; 5 - рейка; 6 - необрезная доска; 7 - обрезная доска с острым обзолом; 8 - обрезная доска с тупым обзолом; 9 - чистообрезная доска.

В зависимости от качества древесины и ее обработки на пиломатериалы в строительстве установлено 3 сорта: 1 - самый высокий, 2-ой, 3-ий.

Свойства древесины - как конструкционного материала

Влага в древесине

Величина влажности древесины определяется по количеству воды, содержащейся в ней в процентах от ее веса в абсолютно сухом состоянии.

Влага, заполняющая в древесине пустоты, называется свободной или капиллярной. Влага, пропитывающая оболочку клеток, называется гигроскопической или связанной. Максимальное количество гигроскопической влаги составляет при около и мало зависит от ее породы.

Влажность древесины в значительной степени влияет на ее физико-механические свойства. По влажности древесина имеет следующую классификацию:

1. при - воздушно- сухая древесина, при определяются физико-механические свойства древесины;

2. при - полусухая древесина;

3. при - сырая.

В свежесрубленной древесине влажность . При высыхании сначала удаляется свободная влага с поверхности элемента с одновременным перемещением ее из внутренних слоев к наружным. Это приводит к равномерному распределению влаги по сечению. Перераспределение влаги происходит до величины, соответствующей температуре и влажности окружающей среды. Такая влажность называется равновесной.

При удалении свободной влаги процесс сушки происходит сравнительно быстро, без изменения линейных размеров и объема, уменьшается только объемный вес древесины.

При дальнейшей сушке в результате удаления связанной влаги изменяются линейные размеры и объем древесины, т.е. происходит усушка древесины.

При высыхании толстых элементов влажность по сечению выравнивается медленно, неравномерность распределения в начале процесса может быть значительной. К такому же эффекту приводит большая плотность древесины. У хвойных пород у поздней древесины усушка примерно одинакова в радиальном и тангенциальном направлениях, у ранней усушка в тангенциальном в 2 - 3 раза больше усушки в радиальном.

Неравномерная усушка приводит к появлению сжимающих усилий во внутренних годовых слоях и растягивающих усилий в поверхностных годовых слоях. Это приводит к появлению радиальных усушечных трещин, направленных по сердцевинным лучам и уширяющихся от сердцевины к периферии.

Если возможно свободное развитие деформаций, то возникающие напряжения не превышают соответствующих пределов прочности, но появляется коробление - изменение формы сечения, следствие того, что усушка в радиальном и тангенциальном направлениях различна: в радиальном составляет ; в тангенциальном - .

Процесс набухания представляет собой обратное явление усушке, проявляющееся при поглощении древесиной влаги из окружающей среды, которая пропитывает оболочки клеток, что приводит к нарастанию линейных размеров и объема. При увеличения объема и линейных размеров не происходит.

Для защиты от набухания (коробления, растрескивания и т.д.) древесину пропитывают гидрофобными веществами или покрывают водостойкими лаками или красками, что приводит к снижению скорости проникания влаги в пористую структуру древесины.

Достоинства.

1. Малый объемный вес.

2. Низкий коэффициент теплопроводности.

3. Низкий коэффициент температурного расширения, вследствие чего не требуется устройство температурных швов в протяженных деревянных конструкциях.

4. Химическая стойкость. Благодаря строению древесины химические реагенты медленно проникают вглубь древесины, и их разрушительное действие происходит годами и даже десятками лет. Чем больше поперечное сечение элемента, тем продолжительнее будет его эксплуатация.

5. Гвоздимость. Древесина характеризуется не только хорошей гвоздимостью, но и способностью сопротивляться выдергиванию гвоздей, т.к. при забивке гвоздь сплющивает и раздвигает трубочки волокон дерева, которые в силу своей упругости плотно обжимают гвоздь и создают силы трения на поверхности соприкосновения с ним.

6. Производственные преимущества обработки древесины: легкость обработки, простота сборки, малая трудоемкость и энергоемкость заводской обработки дерева.

7. Нет сезонных ограничений для строительства.

Недостатки.

1. Анизотропность древесины.

2. Ненормальности в строении дерева.

3. Ограничение сортамента.

4. Изменение свойств в зависимости от влажности.

5. Пластичность древесины, ее способность под воздействием продолжительных нагрузок изменять свою форму без появления напряжений.

ЛЕКЦИЯ 2

Содержание: Защита древесины от гниения. Конструктивные меры борьбы с увлажнением. Химические меры борьбы с гниением. Меры борьбы с огнеопасностью в деревянных конструкциях. Конструктивные меры борьбы с огнеопасностью. Химические меры защиты от огнеопасности

Защита древесины от гниения

Гниение относится к биологическим повреждениям древесины. Оно возникает в результате жизнедеятельности бактерий, грибов, жуков-древоточцев, термитов, морских древоточцев.

Бактерии изучены не достаточно, известно только, что они вызывают брожение некоторых веществ, входящих в древесину, что вызывает снижение прочности конструкций, находящихся в земле.

Грибы бывают лесные, биржевые, домовые. Для развития домовых грибов необходимы следующие условия: влажность древесины не ниже 18%, доступ кислорода воздуха, температура , влажность воздуха , отсутствие солнечного света, наличие слабокислой среды.

Для начала гниения необходимо увлажнение древесины до появления в ее полостях капельножидкой влаги, далее все делают грибы сами, вследствие химического разложения древесины.

Возможны два метода защиты древесины от гниения: конструктивный и химический.

ЛЕКЦИЯ 3

Содержание: Механические свойства древесины. Влияние длительного действия нагрузки на деформативные свойства древесины. Влияние угла между усилием и направлением волокон древесины на прочностные и деформативные свойства древесины. Влияние влажности и температуры на прочность и деформативность. Модуль упругости древесины. Временное, нормативное и расчетное сопротивления древесины. Длительная прочность древесины.

Модуль упругости древесины

Модуль упругости древесины при сжатии является важной расчетной величиной. Однако нарушение строгой пропорциональности между напряжением и деформацией древесины почти с самого начала загружения даже незначительной нагрузкой создает значительные трудности в определении предела пропорциональности. Для использования общих расчетных формул сопротивления материалов величина модуля упругости принимается условно на том основании, что нарушение пропорциональности при сжатии при небольших нагрузках незначительны. Принимается МПа для всех видов древесины. Для нахождения расчетного модуля упругости Е умножается на коэффициенты:

,

где коэффициент, учитывающий влияние температуры; коэффициент, учитывающий влияние влажности; коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки; коэффициент, учитывающий степень ответственности строительного объекта.

На растяжение древесина работает упруго практически все время нагружения и модуль упругости колеблется от 11000 до 14000 МПа.

Сопротивления древесины

За исходные характеристики прочности древесины принимаются показатели временного сопротивления, полученные на основании испытаний малых образцов из чистой древесины или крупных образцов из пиломатериалов и круглого леса. Второй способ не применим при определении прочностных характеристик в реальных конструкциях, когда невозможно выпилить крупные образцы.

На основании проведенных испытаний малых образцов строится гистограмма, а затем график распределения прочности, который подчиняется нормальному закону распределения Гаусса. По графику определяется среднее временное сопротивление (предел прочности) по формуле . СНиП II-25-80 рекомендует определять с обеспеченностью 95%, при этом, учитывая опыт эксплуатации, - величина, зависящая от принятого уровня обеспеченности и вида функции плотности распределения показателей. Тогда нормативные значения малых образцов из чистой древесины определяются из условия

,

где - коэффициент вариаций;

- среднеквадратичное отклонение;

отклонение от среднеарифметического значения;

число образцов.

Переход от показателей прочности малых стандартных образцов из чистой древесины к прочности натуральных пиломатериалов осуществляется путем введения соответствующих понижающих коэффициентов, учитывающих влияние пороков и увеличение размеров рабочего сечения .

Коэффициенты и определяются на основании полученных опытным путем зависимостей:

1. с учетом расположения сучков отношение площадей при сжатии и растяжении; отношение моментов инерции при изгибе. Найденные значения зависят не только от сортности материала, но и от вида напряженного состояния и изменяются в пределах от 0,2 до 0,78.

2. по данным сравнительных испытаний малых и больших образцов из чистой древесины. Значения коэффициента колеблются в пределах от 0,6 до 0,95.

Нормативное сопротивление натуральных сортных лесоматериалов находится из равенства

Учитывая, что доверительная вероятность (обеспеченность) расчетного сопротивления должна быть выше, чем нормативного сопротивления (по СНиП 99%), вводится коэффициент надежности. Расчетное сопротивление определится по формуле

,

где коэффициент надежности по материалу, учитывающий отклонение в сторону меньших значений прочности материала с более высокой обеспеченностью, чем нормативные значения.

коэффициент, учитывающий степень ответственности строительного объекта;

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 (m_дл= 0,66).

Влияние на прочность материала условий эксплуатации и особенностей работы, отличающихся от принятых для базовых расчетных сопротивлений, учитывается умножением на коэффициенты условий работы:

коэффициент, учитывающий различную прочность древесины разных пород, отличающихся от прочности сосны и ели;

коэффициенты, учитывающие температурно-влажностный режим эксплуатации, в зависимости от которого все здания и сооружения делятся на категории: отапливаемые помещения с температурой до 35°С с различной влажностью, внутри не отапливаемых помещений с различной влажностью; на открытом воздухе; повышенная влажность;

и коэффициенты, учитывающие характер и режим нагружения;

и влияние размеров сечения и его составных частей;

и влияние начальных напряжений, концентрации напряжений;

снижение прочности древесины при пропитке некоторыми защитными средствами.

ЛЕКЦИЯ 4

Содержание: Основы расчета деревянных конструкций по методу предельных состояний. Центрально растянутые элементы. Центрально-сжатые элементы. Изгибаемые элементы. Косой изгиб деревянных элементов. Сжато-изгибаемые элементы. Растянуто-изгибаемые элементы. Сжатие и смятие древесины поперек волокон. Скалывание древесины.

Центрально-сжатые элементы

Изгибаемые элементы

Сжато-изгибаемые элементы

Расчет элементов

Расчет элементов на сжатие и смятие поперек волокон производится по формуле

,

где расчетная сжимающая (сминающая) сила: расчетная площадь сжатия (смятия); расчетное сопротивление древесины сжатию и смятию поперек волокон.

Скалывание древесины

Расчет элементов

При расчете соединений элементов деревянных конструкций пользуются формулой

где расчетная скалывающая сила;

площадь скалывания;

расчетное среднее по длине площадки скалывания сопротивление древесины, определяется по формуле

,

где расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон при расчете по максимальному напряжению, ;

расчетная длина площадки скалывания, принимаемая не более 10 глубин врезки в элемент, отношение должно быть не менее 3;

плечо сил скалывания, см;

Для элементов с несимметричной врезкой, например, в лобовых врубках, ; при расчете симметрично загруженных элементов с симметричной врезкой ; полная высота поперечного сечения элемента;

коэффициент, зависящий от вида скалывания древесины: при одностороннем скалывании ; при двухстороннем скалывании - .

Расчет на скалывание коротких клееных деревянных балок, нагруженных большими сосредоточенными силами вблизи опор, производится по формуле

ЛЕКЦИЯ 5

Содержание: Общие сведения о пластмассах. Основные виды конструкционных пластмасс, их свойства и области применения.

ЛЕКЦИЯ 6

Основные виды соединений

Вследствие ограниченности размеров дерева создание из него строительных конструкций больших пролетов или высоты невозможно без соединения отдельных элементов.

Соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сече­ния конструкции называют сплачиванием, а для увеличения их продольной длины - сращиванием. Наряду со сплачиванием и сращиванием, деревянные элементы могут соединяться в узлах конструкций под различными углами.

В современных деревянных конструкциях соединения эле­ментов между собой осуществляются главным образом с по­мощью специальных деревянных, стальных или пластмассовых рабочих связей. Однако существуют соединения без связей, решаемые путем непосредственного упора друг в друга соот­ветственно отпиленных элементов — лобовые врубки.

Применение того или другого вида соединений определяется видом всей конструкции, в некоторых случаях можно использовать различные ви­ды соединений в одной конструкции.

Преимущество цельной древесины по стоимости по сравнению с клееной делает целесообразным ее применение практически во всех случа­ях, где позволяют запасы природной древесины или возможно ее использование на обычных (не клееных) соединениях.

Применение дощато-клееных конструкций рационально в тех случаях, когда требуется большое попереч­ное сечение элементов, когда необходимо свести к минимуму количество металлических вкладышей, для увеличения огнестойкости, уменьшения воздействия химически агрессивных сред или в случае, когда предъявляют­ся особые требования к архитектурной выразительности сооружения.

Соединения элементов деревянных конструкций по способу передачи усилий разделяются на следующие виды:

1) соединения, в которых усилия передаются непосредственно упором контактных поверхностей соединяе­мых элементов, например, примыканием в опорных частях элементов, вруб­кой и т.д.;

2) соединения на механических связях;

3) соединения на клеях.

Механическими в соединениях деревянных конструкций называют рабочие связи различных видов из твердых пород древесины, стали, различ­ных сплавов или пластмасс, которые могут вставляться, врезаться, ввинчи­ваться или запрессовываться в тело древесины соединяемых элементов. К механическим связям, наиболее широко применяемым в современных дере­вянных конструкциях, относятся шпонки, нагели, болты, глухари, гвозди, шурупы, шайбы шпоночного типа, нагельные пластинки и металлические зубчатые пластинки.

Передача сил в соединениях с механическими связями происхо­дит от одного элемента другому через отдельные точки (дискретно). Распре­деление силы по поверхности контакта и в глубину элемента зависит от ви­да механических связей.

2. Требования, предъявляемые к соединениям

Несущая способность и деформативность деревянных конструкций зависит от применяемых соединений. Соединения следует конструировать так, чтобы компенсировать природную хрупкость древесины соединяемых элементов при растяжении и скалывании, вязкой работой их соединений.

При проектировании к соединениям предъявляются опре­деленные требования.

1. Вязкость соединения. В соединениях деревянных конст­рукций наиболее опасными видами напряженного состояния являются скалывание и разрыв поперечных волокон (раскалы­вание) древесины, особенно в тех случаях, когда они суммируются с напряжениями усушки. В отличие от строительной ста­ли, в древесине не происходит пластического выравнивания напряжений. Поэтому проекти­ровать соединения нужно таким образом, чтобы хрупкая рабо­та древесины на скалывание сочеталась с вязкой работой её на смятие. При этом в первую очередь должна быть максимально использована несущая способность древесины на смятие, преж­де чем произойдет хрупкое разрушение от скалывания или рас­калывания.

Для придания вязкости в растянутых соединениях, как пра­вило, используют принцип дробности (рис. 6.1).

В многонагельных соединениях исключается опасность од­новременного выключения из работы всех связей.

Несущая способность многонагельного соединения выше при одинаковом расходе стали.

При работе одного нагеля остается неиспользованным вы­сокий предел прочности стали на изгиб и древесины на смя­тие, вследствие предшествующего скалывания и раскалывания древесины.

2. Плотность соединений. Соблюдение этого требования по­зволяет предотвратить появление нерабочих, рыхлых началь­ных деформаций. Поверхность соединенных элементов долж­на быть тщательно подготовлена.

2. Указания по расчету

Расчетное усилие, действующее на соединение (с учетом коэффициента надежности), не должно превышать расчетной несущей способности соединения (с учетом породы, условий эксплуатации).

Разгружающее действие сил трения при расчете соединений не учитывается. Разгружающее действие трения, создаваемое начальной болтовой стяжкой при расчете также не учитывает­ся, так как усушка древесины поперек волокон с течением вре­мени ослабляет действие начального обжатия.

Усушечные и температурные деформации вдоль волокон древесины при проектировании не учитываются. Деформации поперек волокон (усушка) при необходимости могут учитывать­ся в зависимости от начальной и конечной влажности.

ЛЕКЦИЯ 7

Содержание: Общие сведения о нагельных соединениях. Расчет нагельного соединения. Определение минимальной несущей способности одного среза нагеля.Особенности работы гвоздей

Одного среза нагеля

Для того чтобы определить несущую способность одного среза нагеля, следует рассмотреть напряженное состояние нагельного соединения.

 

В нагельных соединениях сплачиваемые элементы под нагрузкой сдвигаются и стремятся вначале развернуть нагель, который после некоторого поворота, обусловленного неплот­ностями и обмятием древесины, упирается в неё сначала по краям элемента, а затем вовлекается в работу и начинает изги­баться. Древесина под нагелем начинает работать на смятие. Равнодействующие образуют две пары взаимоуравновешенных продольных сил.

Условие равновесия нагеля может быть записано в виде

Т₁е₁ = Т₂е₂.

Равновесие нагеля обес­печивается только продольными силами. Нагельное соедине­ние является безраспорным.

Таким образом, при сдвиге одного элемента относительно другого нагель работает на изгиб, однако его изгиб не свобо­ден, он зависит от жесткости нагеля и смятия древесины.

Напряжения смятия древесины по всей длине нагеля неравно­мерны и имеют разные знаки. Смятие древесины под нагелем будет неравномерным так­же и по его контуру.

Равнодействующие радиальных напряжений, расположен­ные слева и справа продольной оси Х-Х, могут быть разложе­ны на две составляющие:

—продольную Т,

—поперечную Q.

Продольная составляющая вызывает появление напряже­ний скалывания по площадкам а — а и а_х — а_х.

Поперечные составляю­щие стремятся расколоть дере­вянный элемент по линии b -b.

Итак, видим, что напря­женное состояние нагельного соединения довольно слож­ное.

Несущая способность на­гельного соединения опреде­ляется прочностью нагеля на изгиб, древесины на смятие, скалывание и раскалывание.

Следовательно, расчетная несущая способность одного среза нагеля должна определяться из всех четырех усло­вий.

Несущая способность на­геля по скалыванию и раска­лыванию древесины зависит от расстояния между нагеля­ми. Можно найти такие мини­мальные расстояния, при ко­торых несущая способность нагеля по скалыванию и раскалы­ванию будет заведомо больше несущей способности нагеля по изгибу и смятию древесины.

В нормах проектирования принято минимальные расстоя­ния выражать в диаметрах нагеля. Они зависят от вида нагеля и толщины соединяемых элементов.

С учетом этого при конструировании нагельных соедине­ний необходимо выполнять следующие условия расстановки нагелей при толщине пакета b>10d

 

При в < 10d расстановка нагелей должна выполняться по схеме:

S₁≥6d; S₂≥3d; S₃≥2,5d

При соблюдении данных условий расстановки несущая спо­собность одного среза нагеля определяется только из условия изгиба нагеля и смятия древесины.

Существующие на данный момент формулы для определе­ния несущей способности нагеля получены эксперименталь­но-теоретическим путем. В основу положен ряд предпосылок.

Древесина при смятии и нагель при изгибе рассматриваются как идеально упруголастические материа­лы. Несущая способность нагеля определяется предельными деформациями. Ось нагеля остается прямолинейной до момен­та образования шарнира пластичности.

В результате решения теоретической задачи получена в об­щем виде формула для определения несущей способности (кН) одного среза нагеля из условия работы его на изгиб для сим­метричного соединения

T_u=

Для соединений с разной толщиной элементов формула для определения несущей способности по изгибу нагеля имеет вид

T_u= + k₃a

Формулы несущей способности (кН) одного среза нагеля из условия смятия древесины соответственно имеют вид:

- для крайних элементов Т_см^а =kаd_н R_см;

- для среднего элемента Т_см^а =k₂а d_н R_см.

Для инженерных расчетов в СНИП 11 -25-80 (табл. 17) пред­ставлены формулы для определения несущей способности на­гельных соединений из условия смятия крайнего и среднего элементов

Т_см^а =0,8ad; Т_см^а =0,5 cd.

Для стального нагеля и действия сдвигающего усилия вдоль волокон деревянного элемента (сосна) формулы для определе­ния несущей способности одного среза нагеля из условия из­гиба соответственно имеют вид:

T_u = 1,8 d² + 0,02 а² < 2,5 d².

Если усилия действуют под углом к волокнам или исполь­зуется пиломатериал других пород, в расчетные формулы вво­дятся соответствующие коэффициенты k_а, k_п.

T_u = 2,5 d^{2 ;} Т_см^а =0,8аd_нk_аk_п; Т^с_см=0,5сdk_аk_п.

При конструировании нагельных соединений предпочтение следует отдавать симметричным соединениям.

Применение односрезных несимметричных соединений вызывает отклонение силового потока в одну сторону от оси действия усилия, что приводит к изгибу элементов. Поэтому в таких соединениях количество болтов на 10—15% больше, чем в симметричных соединениях.

По ширине элемента нагели следует ставить в четное число рядов. Рабочие болтовые соединения должны иметь не менее двух болтов диаметром > 8, но не более 24 мм. По обе стороны необходимо ставить толстые шайбы. Для обжатия нагельных соединений без нарезки обычно рекомендуется ставить стяжные болты в количестве около 25% от общего числа нагелей при деревянных накладках и в количестве 50% при металлических накладках.

Соединения, содержащие в ряду шесть и более болтов, име­ют неравномерное распределение нагрузки между болтами. Дваконечных болта вместе обычно несут на себе свыше 50% нагрузки.

Особенности работы гвоздей

Гвозди в соединениях сдвигаемых деревянных элементов работают как нагели. Их обычно забивают в древесину без предварительного про­сверливания, что обусловливает некоторые особенности их работы..

Диаметр гвоздей, забиваемых в цельную древесину, не превышает 6 мм и поэтому их несущая способность не зависит от угла между направле­нием действия силы и направлением волокон. В связи с этим для гвоздей коэффициент уменьшения несущей способности k_а не вводят в формулы определения несущей способности.

При определении расчетной длины защемления конца гвоздя в по­следней непробиваемой насквозь доске не следует учитывать заостренную часть длиной 1,5 d_гв. Кроме того, из длины гвоздя при определе­нии длины его защемления следует вычитать 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами. Если расчетная длина защемления конца гвоздя получается меньше 4 d_гв, то его работу в примыкающем к шву элементе учи­тывать не следует

Диаметр гвоздей принимается не более 0,25 толщины пробиваемого элемента. Если последняя доска пробивается гвоздем насквозь, то, учиты­вая отщеп ее нижнего слоя, рабочая толщина доски уменьшается на 1,5 d_гв. Заостренный конец гвоздя, проникая в древесину, раздвигает ее во­локна в сторону, в результате чего происходит уплотнение древесины около гвоздя, что увеличивает опасность раскалывания древесины. Уменьшить эту опасность можно более редкой расстановкой забиваемых гвоздей по сравнению с нагелями.

Минимальные расстояния между осями гвоздей вдоль волокон следу­ет принимать не менее S₁=15 d_гв при толщине пробиваемого элемента с=10 d_гв; S₁ =25 d_гв

при толщине пробиваемого элемента c=4 d_гв. Для промежу­точных значений толщины элемента наименьшее расстояние следует опре­делять по интерполяции.

Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, расстояние меж­ду осями гвоздей следует принимать независимо от их толщины S₁=15 d_гв. Расстояние вдоль волокон древесины от оси гвоздя до торца элемента во всех случаях надо брать не менее S₁=15 d_гв. Расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при прямой расстановке гвоздей принимают не менее S₂=4 d_гв; при шахматной расстановке или расстановке их косыми ряда­ми это расстояние может быть уменьшено до S₂=3 d_гв, а расстояние от про­дольной кромки до оси гвоздя 4 d_гв.

Гвозди образуют более плотные соединения, чем нагели. Недоста­тком гвоздевых соединений является заметная ползучесть при длительно действующих нагрузках. Для увеличения плотности соединений, особенно в случаях прикрепления стальных накладок к деревянным элементам нашли применение особые гвозди с негладкой поверхностью, заби­ваемые в древесину пневматическими молотками.

Гвоздевое соединение с предварительным сверлением реко­мендуется применять для пород с повышенной раскалываемостью, например для лиственницы. Дубовая и буковая древеси­на всегда предварительно сверлится. Диаметр отверстия дол­жен составлять 85% диаметра гвоздя.

При влажной древесине гвоздевые соединения сильно де­формируются и их несущая способность сильно падает по срав­нению с несущей способностью гвоздевых соединений, исполь­зуемых для сухой древесины.

Основным недостатком всех нагельных соединений явля­ется податливость, т.е. нагели при работе соединения допуска­ют сдвиг одного элемента относительно другого. Допустимая величина деформаций сдвига нагельного соединения при пол­ном использовании несущей способности принимается равной 2 мм.

 

 

ЛЕКЦИЯ 8

Содержание: Основы учета податливости связей при расчете на поперечный изгиб, продольный изгиб. Расчет сжато-изгибаемых элементов. Стержни-пакеты.

Расчет на поперечный изгиб.

Рассмотрим три различных элемента с одинаковым поперечным сечением.

Для цельного сечения

, ,

Для сечений на податливых связях

, , .

Для сечения из свободно лежащих элементов

,