2.7. Заключение по результатам работы

Лабораторная работа N 2 принята "___"__________20 г. Преподаватель:____________

Лабораторная работа № 3 испытание соединений древесины

3.1 Цель работы

Экспериментальное определение сопротивляемости нагельного, зубчатого и клеевого соединений при сдвиге.

Сравнение экспериментальных данных с результатами теоретических расчетов, данными нормативной литературы и анализ причин возможных различий.

3.2 Рабочее задание

Провести испытания и определить несущую способность соединений (теоретически и экспериментально).

Определить деформации нагельного соединения.

Сравнить полученные экспериментальные данные с теоретическими и провести анализ возможных различий.

3.4. Испытание нагельного соединения

3.4.1. Конструкция нагельного соединения и материалы

Испытанию подвергается двухсрезное, симметричное соединение деревянных элементов на стальных нагелях (рис. 3.1). Образцы изготовлены из сосновых досок, остроганных по пласти, влажностью 10-15 %. Нагели стальные из круглой стали марки СтЗ. Фактические размеры образца устанавливаем измерением образца с точностью до 1 мм. Размеры образца и основные данные для расчета:

- толщина крайних элементов, а = см ; - толщина средних элементов, с = см ;

- диаметр нагелей, d = см; - толщина пакета соединяемых элементов, В= см;

- количество нагелей m = ; - количество "срезов"(швов сплачивания) одного нагеля n_ср = .

Поскольку, требуемая надежность соединения из условия скалывания обеспечивается соблюдением шага расстановки нагелей необходимо проверить правильность их расстановки. Для В< 10d расстояния:

- от торцов элемента до оси нагеля - S₁ = см > 6d; - между осями нагелей поперек волокон - S₂ = см > 3d; - от кромки доски до оси нагеля - S₃ = см > 2,5d.

3.4.2. Определение теоретической величины расчетной несущей способности

нагельного соединения

Для определения теоретической величины расчетной несущей способности соединения необходимо определить несущую способность цилиндрического нагеля на один шов сплачивания ("условный срез") из условий смятия древесины в нагельном гнезде и изгиба самого нагеля. Несущая способность нагеля на один шов сплачивания ("срез") равна формулы (3.1...3.3) МУ:

а) из условия смятия среднего элемента - Т_с = 0,5сd = = кН,

б) из условия смятия крайнего элемента - Т_а = 0,8аd = = кН,

в) из условия изгиба нагеля - Т_и = 1,8d²+0,02а² = = кН,

но не более 2,5d² = кН.

Теоретическая расчетная несущая способность всего соединения равна

N_Т = Т_minn_срm = = кН,

где Т_min = кН наименьшая несущая способность, найденная по формулам (3.1)-(3.3) МУ; n_ср = - число швов сплачивания в соединении; m = - количество нагелей.

3.4.3. Проведение испытания нагельного соединения

Испытание проводим на прессе ПСУ-10 с постоянной скоростью нагружения и разгрузки. Деформации соединения определяем с помощью двух индикаторов часового типа (ИЧ) с ценой деления 0,01 мм (рис. 3.1). В процессе испытания снимаем и записываем в журнал (табл. 3.1) отсчеты по индикаторам, а также фиксируем разрушающую нагрузку N_р. Моментом разрушения считается резкое падение усилия или непрерывный рост деформаций без изменения величины усилия. Разрушающая нагрузка равна N_р= кН.

Рис. 3.1. Конструкция соединения и схема испытания нагельного соединения:

1-крайние элементы; 2-средний элемент; 3-нагель; 4-скосы для устранения влияния перекоса элементов; 5-деревянные планки для устранения влияния перекоса крайних элементов; 6-шурупы

3.4.4. Обработка результатов испытаний и оценка несущей

способности нагельного соединения

По записанным в табл. 3.1 отсчетам вычисляем остаточные за цикл ^ц_о и упругие _у осевые деформации по формулам (3.5, 3.6) МУ

^ц_{о, i} = _{о, (i+1)} - _{о, i} ; _{у, i} = _{п, i} - _{о, i} ,

По вычисленным деформациям строим график зависимости остаточных деформаций за цикл ^ц_о от упругих деформаций _у (рис. 3.2). По графику находим верхнюю границу I области прочной работы нагельного соединения (усилие N_I-II) и принимаем ее за несущую способность соединения. Величину экспериментальной несущей способности N_I-II (полученную при кратковременных испытаниях) корректируем на срок службы конструкции, введением коэффициента равного 1,3. Следовательно, должно быть выполнено условие (3.7) МУ

.

В дополнение к условию (3.7) проверяем условие (3.8) МУ

,

где k(t) - коэффициент, определяемый в зависимости от продолжительности проведения испытания, который определяется по формуле

к(t) = 1,38[1,94-0,116^.lg(n^2.t’/38,2)] = ,

здесь t’= ( ) c – продолжительность изменения усилия на величину одной ступени;

n = – число ступеней до разрушения;

Оценка деформативности соединения проводим сравнением предельной деформации _T =2 мм, с экспериментальным значением полной деформации соединения _п , определенной при нагрузке равной N_I-II, с введением к _п коэффициента 1,3. Оценка проводим по условию (3.9) МУ

.

Таблица 3.1 Определение деформаций сдвига нагельного соединения

Номера ступеней	Усилие, кН	Индикатор № 1			Индикатор № 2			Деформации осевые, мм
		Отсчет	Деформация, мм		Отсчет	Деформация, мм		Полная п	Остаточная о	Остаточная за цикл цо	Упругая у
			Полная 1п	Остаточная 1о		Полная п	Остаточная о
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	0(0,8)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Рис. 3.2. График зависимости остаточной деформации за цикл ^ц_о от упругой деформации _у