4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.

Испытание клеедощатой армированной балки.

Цель работы : определение расчётной несущей способности клееной армированной балки прямоугольного сечения при статическом поперечном изгибе; измерение и построение графиков прогибов; сравнение экспериментальных данных с расчётно-теоретическими.

Основные сведения.

Дощатоклееные армированные балки применяются для сокращения расхода древесины ( за счёт уменьшения высоты сечения), повышение несущей способности и жёсткости, уменьшения монтажной массы, а также использования древесины более низкого качества ( или даже древесины малоценных лиственных пород), что существенно уменьшает стоимость. Эффективность армирования повышается с увеличением пролётов и нагрузок, действующих на балку.

Для армирования целесообразно использовать арматуру периодического профиля класса А-II и А-III и выше, а также однонаправленные стеклопластики в виде тяжей или жгутов. Арматура в балках может располагаться в сжатой и растянутой зонах (двойное армирование), либо только в растянутой зоне (одиночное армирование). Армирование выполняется обычно по всей длине балки, а также возможно армирование только пролётной части длины балки (в этом случае при сохранении несущей способности несколько уменьшается жёсткость балки). Оптимальный процент армирования стальными стержнями µ = (1…3)%, а стеклопластиковыми – 1…5.

Если необходимо достигнуть минимальной высоты сечения, значение коэффициента армирования ограничивается из условия работы балки на скалывание. Наибольшее распространение по условиям эксплуатации и технологичности получили деревянные клееные балки прямоугольного сечения с двойным армированием стальными стержнями.

Для арматуры в досках фрезеруются пазы (овальные или прямоугольные). При формировании пакета клееной балки, доски с пазами укладывают в нижнюю и верхнюю зоны поперечного сечения балки. Пазы делаются на 5 мм больше диаметра применяемой арматуры –

мм

Расстояние от крайнего паза до продольной кромки не менее , между соседними пазами (в чистоте) не менее , см. рисунок.

Арматуру вклеивают эпоксидным клеем марок ЭД-20, ЭД-22, ЭД-24 с наполнителем (портландцементом, предохраняющим арматуру от коррозии).

Рассчитывают армированные балки по приведённым к модулю упругости древесины геометрическим характеристикам. В лабораторной работе принимается, что ось арматуры располагается на крайних волокнах балки и ослабления пазами не учитывается, так как они заполнены арматурой и клеем.

При расчёте армированных балок проверяют прочность:

• поперечного сечения по нормальным напряжениям

• клеевого шва в поперечном сечении на скалывание по максимальным касательным напряжениям

• клеевого шва, соединяющего арматуру с древесиной

Приведённые геометрические характеристики для двойного армирования :

Для одиночного армирования:

Приведённые моменты сдвигаемой части сечения арматуры соответственно при двойном и одиночном армировании :

В формулах:

• коэффициент приведения

• коэффициент армирования

• при одиночном армировании

• расчётная поверхность сдвига арматуры, равная половине периметра клеевого шва, соединяющего арматуру с древесиной

Также проверяется устойчивость плоской формы деформирования (см. СНиП) :

Проверка прогиба в общем виде (см. СНиП) с использованием приведённых моментов инерции :

При армировании пролётной части длины балки место теоретического обрыва арматуры в пролете определяют :

, где

– изгибающий момент, воспринимаемый деревянной частью сечения;

– расчётный изгибающий момент от полной нагрузки (временной и постоянной).

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

Экспериментальные исследования работы деревянной клееной армированной балки проводится по методике, принятой в лабораторной работе по испытанию цельной клееной балки. Материал балок, размеры поперечного сечения, пролёты балок, схемы загружения, измерительные приборы для сравнения характера работы балок принимаются идентичными.

В данной работе для армирования применяется арматура периодического профиля класс А-III диаметром 6 мм, по одному стержню в сжатой и растянутой зонах.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА.

Работа оформляется по прилагаемому журналу-отчёту, содержащему результаты механических испытаний и расчёта армированных балок. Определяется несущая способность балок из условий прочности, предельно допустимого прогиба. Строится график зависимости прогибов от нагрузки.

Теоретически определяется возможная минимальная высота сечения балки по коэффициенту армирования из условия прочности балки на скалывание.

По результатам исследования трёх балок (клееной, составного сечения, армированной) делается анализ работы, несущей способности и деформативности данных балок в табличной форме.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Конструкция армированных дощатоклееных балок (виды армирования, процент армирования, технология изготовления).

2. Влияние армирования на работу деревянных дощатоклееных балок.

3. Расчёт армированных балок с одиночной арматурой.

4. Расчёт армированных балок с двойной арматурой.

5. Проверки: клеевого шва в поперечном сечении на скалывание и клеевого шва соединяющего арматуру с древесиной.

6. Проверка армированных балок по жёсткости.

7. Проверка устойчивости плоской формы деформирования.

8. Дощатоклееные балки с армированием пролётной части длины (определение места теоретического обрыва арматуры в пролёте).