4

Министерство образования РФ

Санкт-Петербургский государственный технический

университет

Псковский политехнический институт

Кафедра строительных конструкций

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.

Испытание деревянных балок

составного сечения на податливых связях.

Факультет : ИС

Группа :45-54

Студент: Геталов Ю.В.

Преподаватель: Попков С.В.

Псков, 2001 год.

Цель работы: определение расчётной несущей способности деревянных балок составного сечения на податливых связях при статическом поперечном изгибе; измерение прогибов балки; сравнение экспериментальных данных с расчётно-теоретическими.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ:

Сортамент и размеры природных лесоматериалов ограничены и не всегда соответствуют пролётам и нагрузкам по условиям проектирования деревянных конструкций. Стержни, имеющие увеличенную площадь поперечного сечения, выполняются обычно составными в виде пакета из досок или брусьев, соединённых между собой по длине связями. Так могут быть выполнены крупные балки (пролетом около 9 м), колонны, стойки, пояса и раскосы ферм, арки, рамы.

Для соединений применяются механические связи: шпонки, колодки, пластинчатые нагели из различных материалов, болты, гвозди. Так как все виды механических соединений обладают податливостью, то в составных элементах под нагрузкой происходит взаимное смещение отдельных ветвей вдоль рабочих швов. Вследствие этого составные стержни имеют меньшую жёсткость и меньшую несущую способность, чем равновеликие им по площади стержни цельного сечения. При расчёте составных элементов учитывается влияние упругой податливости применяемых связей.

Экспериментальные исследования работы деревянных балок составного сечения на податливых связях проводятся по методике, принятой в лабораторной работе по испытанию цельной балки. Материал балок, размеры поперечного сечения, пролёты балок, схемы нагружения, измерительные приборы для сопоставления характера работы балок принимаются идентичными.

Обработка результатов испытаний:

Геометрические характеристики поперечного сечения для балки с податливыми связями выражаются через геометрические характеристики сечения цельной балки:

- модуль упругости древесины по СНиП.

, - по т.3 СНиП II-25-80

;;

 табл.13

- момент инерции

- момент сопротивления

Коэффициент k_ж и k_w учитывают податливость соединения в соответствии с конструкцией составной балки и принимаются по таблице 13 СНиП II-25-80. Коэффициенты k_ж и k_w меньше единицы, показывают снижение прочности и жёсткости составной балки по сравнению с цельной балкой. Совместная работа отдельных элементов составной балки обеспечивается связями сдвига по плоскостям сплачивания, которые препятствуют взаимному сдвигу элементов и воспринимают усилия сдвига.

Расчёт по прочности производится по формуле :

Изгибающий момент в середине пролёта от сосредоточенной силы - .

Прогиб в середине пролета составной балки от действия сосредоточенной силы равен :

,

Связи сдвига рассчитываются по погонному сдвигающему усилию. Полное сдвигающее усилие получается интегрированием погонных сдвигающих усилий на участках с однозначной эпюрой поперечных сил. В разрезных балках, нагруженных равномерной нагрузкой или другой симметричной нагрузкой, на участке от опоры (х = 0) до сечения с наибольшим моментом () требуемое число связей сдвига определяется по формуле:

, где

S_бр – статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения относительно нейтральной оси ;

J_бр – момент инерции брутто сечения равновеликого цельного бруса;

Т_св – расчётная несущая способность одной связи в данном шве, найденная по формулам таблицы 17 СНиП II-25-80.

• для соединений на нагелях:

кН, - из условия смятия в крайних досках;

кН, - из условия смятия средней доски;

кН, - из условия изгиба нагеля;

Для нагелей: кН.

Для упрощения изготовления составных балок связи размещают равномерно по их длине. Крайние связи у опор оказываются перегруженными. Во избежание перегрузки число связей умножается на коэффициент, равный 1.5, учитывающий неравномерность распределения сдвигающих усилий по длине.

- из несущей способности

Полученное количество связей сравнивается с имеющимся в натуре (в испытываемой балке). Количество связей (гвоздей) в л/р 10 штук.

Выводы: поставленное количество связей удовлетворяет условиям СНиП II-25-80.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Каким образом учитывается упругая податливость связей в составных элементах?

2. Как определить необходимое число связей в составной балке и проверить правильность их расстановки.

3. Особенности работы и расчёта составных балок на податливых связях (по сравнению с цельными балками).

4. Как определить максимальную нагрузку, выдерживаемую составной балкой по прочности, если размеры её сечения, длина пролета, схема загружения известны?

5. Как определить несущую способность составной балки, исходя из количества и видов поставленных связей?