1. Цель лабораторной работы

Ознакомиться с характерными особенностями работы и расчета клеефанерных элементов, работающих на поперечный изгиб, с определением и оценкой их прочности и деформативности.

В процессе проведения работы необходимо:

1. определить расчетную нагрузку, передаваемую на клеефанерную балку в ходе эксперимента;

2. определить экспериментальный и теоретический прогибы балки от расчетной нагрузки и сравнить их значения;

3. построить график зависимости прогиба балки от приложенной нагрузки.

2. Определение расчетной нагрузки

Балка имеет составное сечение. Стенка выполнена из фанерного листа толщиной 0,3 см. С обеих сторон фанерного листа, в верхней и нижней частях стенки прибиты деревянные бруски сечением 3,0*3,0 см, образующие пояса. Высота сечения балки – 12,0 см. Форма поперечного сечения – двутавровая. Длина балки – 150 см. На торцах балки и в пролете с шагом 49,0 см установлены ребра жесткости, выполненные из деревянных брусков. Для склеивания использован фенольно-резорциновый клей марки ФРФ-50. Балки изготовлены в лабораторных условиях с соблюдением всех требований, предъявляемым к клеефанерным элементам. Общий вид клеефанерной балки приведен на рисунке 1.

1 – верхний пояс из брусков;

2 – фанерная стенка;

3 – нижний пояс из брусков;

4 – ребра жесткости.

Рисунок 1 – Общий вид клеефанерной балки

Порядок определения расчетной нагрузки следующий.

1. Замерить фактические размеры поперечного сечения элементов и фактический пролет клеефанерной балки. Размеры поперечного сечения замеряются с точностью до 0,1 см, пролет – с точностью до 1,0 см.

2. Вычислить геометрические характеристики поперечного сечения клеефанерной балки. Поскольку балка изготовлена из материалов, имеющих различные модули упругости (древесина и фанера), следует вычислять приведенные геометрические характеристики. Поперечное сечение клеефанерной балки приведено на рисунке 2.

Рисунок 2 – Поперечное сечение клеефанерной балки

Приведенный к древесине момент инерции брутто балки составного сечения относительно нейтральной оси X-X:

	,	(1)
где	Iдрx-x – момент инерции сечения деревянных элементов (поясов) относительно нейтральной оси сечения всей балки x-x, см4; Iфx-x – момент инерции сечения фанерного элемента (стенки) относительно нейтральной оси сечения всей балки x-x, см4;  – коэффициент приведения.

Момент инерции сечения деревянных поясов относительно нейтральной оси сечения всей балки x-x определяется по формуле Штейнера:

	,
где	Iп1-1 – момент инерции сечения одного пояса относительно собственной нейтральной оси сечения пояса 1-1, см4; Aп – площадь сечения одного пояса, см2; z1 – расстояние от нейтральной оси сечения всей балки x-x до собственной нейтральной оси сечения пояса 1-1.

Момент инерции сечения фанерной стенки относительно нейтральной оси сечения всей балки x-x определяется как для элемента прямоугольного сечения:

.

Коэффициент приведения представляет собой отношение модулей упругости материалов, из которых изготовлена балка, причем, как правило, приведение выполняется к наиболее жесткому материалу (древесине):

.

Момент инерции сечения одного пояса относительно собственной нейтральной оси сечения пояса 1-1 определяется как для элемента прямоугольного сечения:

.

Расстояние от нейтральной оси сечения всей балки x-x до собственной нейтральной оси сечения пояса 1-1:

.

Приведенный к древесине момент сопротивления брутто балки составного сечения:

.

(2)

Приведенный к древесине статический момент сечения брутто сдвигаемой части относительно нейтральной оси сечения всей балки x-x:

	,	(3)
где	Sдрx-x – статический момент сечения сдвигаемой части деревянных элементов (поясов) относительно нейтральной оси сечения всей балки x-x, см3; Sфx-x – статический момент сечения сдвигаемой части фанерного элемента (стенки) относительно нейтральной оси сечения всей балки x-x, см3.