11. Расчёт элементов дер. Констр. На центральное сжатие и растяжение..

Растянутые элементы – это нижние пояса ферм, затяжки арок и стержни других сквозных конструкций. Зависимость древесины при растяжении - близка к линейной (рис. 5.1), т.к. древесина работает на растяжение как упругий материал. Разрушение растянутых элементов происходит хрупко, в виде почти мгновенного разрыва наименее прочных волокон по пилообразной поверхности без заметных предварительных деформаций.

Поэтому работа деревянных элементов при растяжении является наиболее ответственной и растянутые элементы надо изготовлять, как правило, из наиболее прочной древесины 1 сорта. Но при отсутствии такого материала допускается в мало напряженных элементах применять древесину 2 сорта. Прочность растянутых элементов в тех местах, где они ослаблены отверстиями или врезками, снижается в результате дополнительной концен-

трации напряжений у их краев. Это учитывается коэффициентом k0 = 0,8 к расчетному сопротивлению древесины.

При наличии ослаблений в пределах длины равной 20 см в разных сечениях поверхность разрыва всегда проходит через них. Поэтому при определении ослабленной площади сечения A inf все ослабления на этой

длине суммируются, как бы совмещаются в одном сечении (рис. 5.1, г).

Рис. 5.1. Растянутый элемент:

а – схема работы; б – диаграмма деформирования чистой без пороков древесины при кратковременном растяжении; в – схема разрушения; г – эпюры напряжений при наличии ослаблений

Расчет центрально-растянутых элементов по прочности производится по формуле

где N d – расчетная осевая сила; A inf – площадь поперечного сечения элемента нетто. При определении A inf ослабления сечения, расположенные на участке длиной до 0,2 м, принимают совмещенными в одном сечении.

По 2-й группе предельных состояний (по деформациям) растянутые элементы не проверяются.

Расчет сжатых элементов

На сжатие работают стойки, подкосы, верхние пояса и отдельные стержни ферм и других сквозных конструкций.

Древесина работает на сжатие более надежно, чем на растяжение, но не вполне упруго. Примерно до половины предела прочности древесина работает упруго, а рост деформаций происходит по закону, близкому к линейному. При дальнейшем увеличении напряжений деформации растут быстрее, чем напряжения, указывая на упругопластическую работу древесины. Разрушение образцов происходит пластично в результате потери местной устойчивости, о чем свидетельствует характерная складка на образце. Поэтому сжатые элементы работают более надежно, чем растянутые, и разрушаются только после заметных деформаций.

Пороки реальной древесины меньше снижают прочность сжатых элементов, т.к. сами воспринимают часть сжимающих напряжений. Поэтому сжатые элементы рекомендуется изготовлять из древесины II сорта.

Сжатые элементы конструкций имеют длину, как правило, намного большую, чем размеры поперечного сечения, и разрушаются не как малые стандартные образцы, а в результате потери устойчивости, которая происходит раньше, чем напряжения сжатия достигнут предела прочности. При потере устойчивости сжатый элемент выгибается в сторону. При дальнейшем выгибе на вогнутой стороне появляются складки, свидетельствующие о разрушении древесины от сжатия, на выпуклой стороне древесина разрушается от растяжения.

Расчет центрально-сжатых элементов производится по формуле

на устойчивость (для элементов с гибкостью 35 ≥ λ ) σ c o d ≤ k c f c o d где

N d – расчетная осевая сила; A d – расчетная площадь поперечного сечения, принимаемая равной:

Ad = A sup – площади сечения брутто, если ослабления не выходят за кромку и площадь ослабления не превышает 25 %;

Ad =4/3 A inf – площади сечения нетто, если ослабления не выходят за кромку и площадь ослабления превышает 25 %;

Ad = A inf – площади нетто, если ослабления выходят за кромки;

k c – коэффициент продольного изгиба определяется в зависимости от гибкости элемента:

При местном сжатии поперек волокон соседние незагруженные участки древесины тоже сжимаются за счет изгиба волокон и оказывают поддерживающее действие работе незагруженного участка.

При сжатии поперек волокон должно соблюдаться условие

где k c. 90 – коэффициент, учитывающий поддерживающие влияния волокон при сжатии поперек волокон на участке