Министерство образования и науки Российской Федерации

Ф едеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Кафедра строительных конструкций

Отчёт о выполнении лабораторных работ

Выполнил:

Студентка группы 3-П-IV

Москаленко Д.А.

Звир В.А.

Проверил:

Старший преподаватель

Коваль П.С.

г. Санкт-Петербург

2017

Содержание:

1.Лаборатононая работа №1 «Определение условного предела прочности древесины при сжатии вдоль и поперек волокон, при смятии поперёк волокон.»

2.Лабораторная работа №2 «Определение модуля упругости и предела прочности древесины при статическом изгибе.»

3. Лабораторная работа №3 «Определение предела прочности древесины при растяжении вдоль волокон и скалывании.»

4. Лабораторная работа №4 «Изготовление образцов для проведения испытаний соединений на цилиндрических нагелях.»

5. Лабораторная работа №5 «Проведение испытаний соединений на цилиндрических нагелях.»

Лабораторная работа №1 Определение условного предела прочности древесины при сжатии вдоль и поперек волокон, при смятии поперёк волокон.

Цель работы - изучение метода определения предела прочности древесины при сжатии вдоль и поперек волокон, при смятии поперёк волокон.

Оборудование и материалы:

1. Испытательная машина ИМ-4Р.

2. Приспособление для испытания образов на сжатие.

3. Штангенциркуль с точностью измерения не менее 0,1 мм.

4. Электронные весы

5. Сушильный шкаф

6. Образцы древесины в виде прямоугольной призмы основанием 20×20 мм и высотой 30 мм.

Рис.1. 1. Схема испытания древесины на сжатие вдоль волокон.

Порядок выполнения работ

Определяют фактические поперечные размеры образца штангенциркулем на уровне половины высоты образца. Штангенциркуль служит для установления размеров с точностью до 0,1 мм. Штангенциркуль (рис. 2.1) состоит из штанги (измерительной линейки)с делениями 1 мм, на одном конце которой прикреплены измерительные ножки, и подвижной рамки с измерительными ножками. Для закрепления рамки служит стопорный винт. На рамке имеется вспомогательная шкала - нониус, обеспечивающая точность отсчета по измерительной линейке до 0,1мм. Для определения наружных размеров используют большие ножки, а для производства внутренних замеров и разметочных работ – маленькие ножки с заостренными концами. Для измерения глубин штангенциркули снабжены выдвижной линейкой, связанной с рамкой и передвигающейся в имеющемся на линейке пазу.

Рис. 1.2. Штангенциркуль:

1 - измерительные ножки штанги;

2 - измерительные ножки рамки; 3 - подвижная рамка с вспомогательной шкалой - нониусом; 4 - измерительная линейка (штанга); 5 - выдвижная линейка.

I. Прочность древесины при сжатие вдоль волокон

После измерения образец устанавливают на шаровую опору приспособления (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Приспособление для испытания. 1 - колпачок; 2 - пуансон; 3 - корпус; 4 - шаровая опора; 5 - плита; 6 - образец.

Приспособление вместе с образцом помещают на опорную платформу испытательной машины. Включают машину, нагружение происходит равномерно с такой скоростью, чтобы образец разрушился через 0,5-1,5 мин. Разрушение образца устанавливают по началу возврата стрелки силоизмерителя. По шкале отсчитывают максимальную нагрузку Р, Н.

Определение влажности и плотности допускается проводить на образцах, изготовленных для других испытаний, или на пробах, вырезаемых из них. Пробы на влажность, очищенные от заусенцев и опилок, взвешивают с погрешностью не более 0,001 грамм. Размеры поперечного сечения и длину измеряют с погрешностью не более 0,1 мм по осям симметрии образцов. Пробы, помещают в сушильный шкаф с температурой (103±2) °С. Высушивание проверяют повторными взвешиваниями двух-трех проб. Первое взвешивание при высушивании мягких пород выполняют не ранее чем через 6 ч после начала высушивания, а при высушивании твердых пород - не ранее 10 ч. Повторные взвешивания выполняют через 2 ч. Высушивание считается законченным, когда разность между двумя последними взвешиваниями будет не более 0,001 г. Пробы из смолистой древесины хвойных пород не следует сушить в шкафу свыше 20 ч. После высушивания образцы охлаждают в эксикаторе.

Влажность образцов ( W ) в процентах вычисляют с округлением не более 1 % по формуле:

(1)

где m ₁ - масса образца до высушивания, г;

m ₂ - масса образца после высушивания, г.

Определение расчётных сопротивлений

Далее производят статистическую обработку опытных данных с вычислением среднего арифметического m, среднеквадратичного отклонения σ, вариационного коэффициента V, средней ошибки среднего арифметического m и показателя точности ρ.

Средняя ошибка среднего арифметического:

Коэффициент вариации: .

Показатель точности испытания: .

Доверительный интервал среднего арифметического: .

Нормативное сопротивление материала:

Расчетной сопротивление на сжатие древесины вдоль волокон определяют по формуле:

Обработка результатов испытаний

Предел прочности древесины при влажности в момент испытаний вычисляют по формуле:

σ_w=P_max/a×b (3)

где P_max - максимальная нагрузка, H;

a, b- размеры поперечного сечения образца, мм.

Предел прочности пересчитывают на влажность 12%.

Для образцов с влажностью, меньшей предела гигроскопичности:

σ₁₂ =σ_w[1+α(W - 12)], (4)

где а - поправочный коэффициент на влажность, равный 0,04 для всех пород:

W - влажность образца в момент испытания, %.

Определение предела прочности древесины при сжатии вдоль волокон

№ образца	Порода	Размеры поперечного сечения образца, мм		Максимальная нагрузка, Pmax, Н	Влажность, W, %	Предел прочности, МПа
		a	b			σ12	σw
1	сосна	19,79	19,9	18897,29	10,7	45,49	47,98
2	сосна	20,5	19,9	19046,62	11,1	45	46,69
3	сосна	18,75	19,82	12902,45	10,2	32,22	34,72

1-ый образец:

m₁ = 6,896 г; m₂ = 6,231 г = 10,7 %

σ_w =18897,29/(19,79*19,9) = 47,98 МПа

σ₁₂ =47,98[1+0,04(10,7 - 12)] = 45,49 МПа

2-ой образец:

m₁ = 6,247 г; m₂ = 5,622 г = 11,1 %

σ_w =19046,62/(20,5*19,9) = 46,69 МПа

σ₁₂ =46,69[1+0,04(11,1 - 12)] = 45 МПа

3-ий образец:m₁ = 5,852 г; m₂ = 5,312 г = 10,2 %

σ_w =12902,45/(1,875*1,982) = 34,72 МПа

σ₁₂ =3471,9[1+0,04(10,2 - 12)] = 32,22 МПа

xi	xi-xср	(xi-xср)2
45,49	4,59	21,07
45	4,1	16,81
32,22	-8,68	75,34

Определение расчётного сопротивления

Среднее арифметическое выборки:

Дисперсия: σ =

Среднее квадратическое отклонение: σ₀ =

Средняя квадратическая ошибка:

Коэффициент вариации:

Показатель точности испытания:

Доверительный интервал среднего арифметического:

Нормативное сопротивление материала:

Расчетной сопротивление на сжатие древесины вдоль волокон определяют по формуле:

Можно выделить типичные виды разрушения при сжатии вдоль волокон (рис. 1.3). У пород с легко деформируемой древесиной, а также у всех пород при высокой влажности древесины наблюдается смятие горцев образца (рис. 1.4, а). У пород с древесиной повышенной жесткости при разрушении появляется косая складка, обычно расположенная под углом 60-70° на тангенциальной поверхности образца (рис. 1.4, б). Довольно часто можно обнаружить у разрушенного образца две встречные косые складки, образующие клиновидный участок, под которым видна трещина от продольного раскола (рис. 1.4,с).

Рис. 1.4. Типичные вилы разрушения образца при сжатии вдоль волокон: а- смятие торцев;

б - косая складка; с - встречные косые складки с продольным расколом

Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон зависит от влажности. Прочность комнатно-сухой древесины в 2-2,5 раза выше, чем свежесрубленной.