2. Центрально растянутые элементы

2.1. Особенности работы древесины на растяжение вдоль волокон

Для получения прочностных характеристик древесины на растяжение испытываются малые образцы следующей формы (см. рис ниже).

Для сосны и ели при влажности 12% максимальный предел прочности чистой древесины на растяжение вдоль волокон достигает 200 МПа.

Прочность древесины реальных элементов конструкций резко снижается за счет неоднородности строения древесины. Особенно опасны при растяжении сучки на кромках с выходом на ребро и наличие косослоя. Сучки являются концентраторами напряжений. При косослое растягивающее усилие раскладывается на две составляющие вдоль наклонно расположенных волокон и перпендикулярно к ним. Это вызывает растяжение поперек волокон, скалывание и сдвиг. Допускаемый косослой лежит в пределах надлины элемента.

С учетом приведенных выше факторов коэффициент однородности древесины при растяжении принимается 0,275, а расчетное сопротивление на растяжение составляет для первого сорта всего - для не клееных элементов и- для клееных элементов.

Приведенная диаграмма работы древесины на растяжение вдоль волокон имеет незначительную кривизну (относительное напряжение, выраженное в долях от предельной прочности), примерно посередине диаграммы происходит отклонение от первоначального направления, т.е.является пределом пропорциональности. Деформации возрастают прямо пропорционально напряжениям почти до момента разрушения, которое происходит при очень малых деформациях - всего 0,7% от первоначальной длины. Разрушение растянутых элементов происходит хрупко по пилообразной поверхности.

Предел прочности древесины на растяжение поперек волокон в 12... 17 раз меньше, чем при растяжении вдоль волокон вследствие анизотропии строения древесины.

На центральное растяжение работают нижние пояса и растянутые раскосы ферм при узловой нагрузке, затяжки арок и другие элементы.

2. Расчет центрально растянутых элементов

Расчет центрально-растянутых элементов производится по формуле

,

где расчетная продольная сила;расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон, определенное с учетом всех необходимых коэффициентов условий работы;площадь нетто поперечного сечения элемента;учитывает концентрацию напряжений, которая возникает в местах ослаблений.

Рассмотрим предпосылки к определению . Было замечено, что при ослаблении деревянных элементов отверстиями и врезками их прочность, в некоторых случаях, снижается больше, чем получается по площади нетто. Это происходит из-за концентрации напряжений вокруг ослаблений.

1-1 все волокна загружены одинаково; 2-2 - часть волокон без ослабления нагружены сильнее; 3-3 - волокна нагружены неравномерно, однако на расстоянии напряжения будут выравниваться, если расстояние достаточно велико, если нет, то 4-4 - два ослабления: соседние волокна получают дополнительные напряжения, что может привести к достижению ими предела пропорциональности.

Поэтому при определении площади ослабления, расположенные по длине элемента на расстоянии друг от друга менее 200 мм, принимаются совмещенными в одном сечении из-за неравномерности распределения растягивающих напряжений в расчетном сечении (опасности разрыва волокон «по зигзагу»).