Конструкции из дерева и пластмасс

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра строительных конструкций

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС

 

 

 

 

Отчет по лабораторным работам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. ПГС-08-01

Никитин В. О.

Принял:

Пинайкин И. П.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иркутск 2012

Лабораторная работа №1

 

1. ИСПЫТАНИЕ ДЕРЕВЯННОЙ БАЛКИ СОСТАВНОГО СЕЧЕНИЯ НА ПЛАСТИНЧАТЫХ НАГЕЛЯХ

 

1. Цель лабораторной работы

Работа проводится с целью определения  деформативно - прочностных характеристик нагельного соединения и ознакомления с характерными особенностями его работы.

По результатам испытаний определяют следующие показатели, характеризующие  несущую способность и деформативность соединения:

• разрушающую нагрузку Рвр;
• нагрузку, соответствующую резкому возрастанию пластических деформаций Рпл;
• коэффициенты  К1=Рвр / Рпл,  К2=Рвр/Т, К3=Рпл/Т ;
• деформации, соответствующие расчетной несущей способности соединения (D расч ).

 

2. Особенности работы гвоздевых соединений и основные

положения их расчета

Характерной особенностью работы нагельного соединения является изгиб нагеля под  нагрузкой, сопровождающийся обмятием древесины в нагельном гнезде. Распор в соединении не возникает. Разрушение происходит либо от изгиба нагеля, либо от смятия древесины в нагельном гнезде. Возможное разрушение от раскалывания или скалывания древесины исключается соответствующей расстановкой нагелей, для чего в нормах оговорены минимально возможные расстояния между ними.

Расчетная несущая способность  нагельного соединения в расчете  на один срез определяется как меньшее из трех возможных значений:

• из условия смятия  крайних элементов

     (1.1)

• из условия смятия среднего элемента

(1.2)

• из условия изгиба гвоздя

(1.3)

но не более 2,5d²=2,5 кН.

В формулах 1.1, 1.2, 1.3, Т – расчетная  несущая способность в ( кН ), а и с – толщина крайнего и среднего элементов ( см ); d – диаметр нагеля ( см ).

 

1. Методика проведения испытания

Общий вид образца, схема его  нагружения, размещение измерительных приборов и оснастки показаны на рис.

Нагрузка на образец передается через треугольные центрирующие призмы. Ступень нагружения назначается из расчета 0,08...0,1 от разрушающей нагрузки. Ее обычно определяют пробным испытанием отдельного образца, либо, ориентировочно, по формуле:

 

где Т - расчетная несущая способность, равная:

Т_min – минимальная несущая способность соединения в расчете на один срез, определяется по формулам 1.1, 1.2, 1.3,

n_ш – число плоскостей среза;

n_г – число нагелей.

При изготовлении образца между  соединяемыми элементами устраивается зазор 0,4...0.8 мм. Во избежание перекоса при проведении испытаний, крайние  элементы соединяются парными планками на шурупах.

Перед испытанием образец предварительно нагружают до 1...1.5 кН для ликвидации "рыхлых" деформаций. Испытание  ведут непрерывно возрастающей нагрузкой  до разрушения. Показания  снимают синхронно в момент достижения определенной ступени нагружения. Результаты измерений заносят в журнал испытаний. В случае отсутствия явных признаков разрушения в качестве Р_вр принимают нагрузку, при которой происходит  резкое падение усилия, либо непрерывный рост деформаций без изменения величины прилагаемого усилия.

После испытания и осмотра образца  в журнале отмечают характер разрушения соединения.

1. Обработка результатов испытаний

В журнале испытаний подсчитывают величины деформаций по индикаторам, определяют средние значения полной деформации сдвига и разности полных деформаций на каждой ступени. Обработанные результаты представляют в виде графиков (рис.1.2 и 1.3).

По графику рис.1.3 определяют нагрузку, соответствующую ускоренному росту  пластических деформаций Р_пл, по графику рис.1.2 определяют деформацию, соответствующую расчетной несущей способности соединения (D расч).

По полученным результатам определяют коэффициенты К₁, К₂, К₃.

Рис.1.1 Общий вид образца и  схема приложения нагрузки:

1 - деревянные элементы; 2  - нагели (гвозди)

 

Нагрузка ( kg*f)	Перемещение (mm)	Разность  полных  перемещений,  мм
0	0	0
200	0,196	0,196
400	0,282	0,086
600	0,451	0,169
800	0,617	0,166
1000	0,792	0,175
1200	0,994	0,202
1400	1,232	0,238
1800	1,849	0,617
2000	2,269	0,42
2200	2,916	0,647
2400	4,174	1,258
2600	6,879	2,705
2800	9,266	2,387
3000	-	-
3200	-	-

 

График перемещений

 

 

 

2. ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РАБОТЫ ГВОЗДЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

 

1. Цель лабораторной работы

Работа проводится с целью определения  деформативно - прочностных характеристик гвоздевого соединения и ознакомления с характерными особенностями его работы.

По результатам испытаний определяют следующие показатели, характеризующие  несущую способность и деформативность соединения:

• разрушающую нагрузку Рвр;
• нагрузку, соответствующую резкому возрастанию пластических деформаций Рпл;
• коэффициенты  К1=Рвр / Рпл,  К2=Рвр/Т, К3=Рпл/Т ;
• деформации, соответствующие расчетной несущей способности соединения (D расч ).

 

2. Особенности работы гвоздевых соединений и основные положения их расчета

 

Гвоздевые соединения элементов деревянных конструкций принадлежат к общей  группе нагельных соединений. Характерной  особенностью их работы является изгиб  нагеля (гвоздя) под нагрузкой, сопровождающийся обмятием древесины в нагельном гнезде. Распор в соединении не возникает. Разрушение происходит либо от изгиба гвоздя, либо от смятия древесины в нагельном гнезде. Возможное разрушение от раскалывания или скалывания древесины исключается соответствующей расстановкой нагелей (гвоздей), для чего в нормах оговорены минимально возможные расстояния между ними.

Расчетная несущая способность  гвоздевого соединения в расчете  на один срез определяется как меньшее из трех возможных значений:

• из условия смятия  крайних элементов

                         (1.1)

• из условия смятия среднего элемента

                    (1.2)

• из условия изгиба гвоздя

(1.3)

но не более 4d²=4∙0,5²=1 кН.

В формулах 1.1, 1.2, 1.3, Т – расчетная  несущая способность в ( кН ), а и с – толщина крайнего и среднего элементов ( см ); d – диаметр гвоздя ( см ). Расчетную толщину крайнего элемента определяют с учетом его ослабления острием гвоздя на выходе из массива древесины, т.е. уменьшают на величину 1,5 d_гв.

 

3. Методика проведения испытания

Общий вид образца, схема его  нагружения, размещение измерительных приборов и оснастки показаны на рис.

Нагрузка на образец передается через треугольные центрирующие призмы. Ступень нагружения назначается из расчета 0,08...0,1 от разрушающей нагрузки. Ее обычно определяют пробным испытанием отдельного образца, либо, ориентировочно, по формуле:

где Т - расчетная несущая способность, равная:

Т_min – минимальная несущая способность соединения в расчете на один срез, определяется по формулам 1.1, 1.2, 1.3,

n_ш – число плоскостей среза;

n_г – число нагелей ( гвоздей ).

При изготовлении образца между  соединяемыми элементами устраивается зазор 0,4...0.8 мм...

Перед испытанием образец предварительно нагружают до 1...1.5 кН для ликвидации "рыхлых" деформаций. Испытание  ведут непрерывно возрастающей нагрузкой  до разрушения. Показания снимают  синхронно по команде, в момент достижения определенной ступени нагружения. Результаты измерений заносят в журнал испытаний (табл.).. В случае отсутствия явных признаков разрушения в качестве Р_вр принимают нагрузку, при которой происходит  резкое падение усилия, либо непрерывный рост деформаций без изменения величины прилагаемого усилия.

После испытания и осмотра образца  в журнале отмечают характер разрушения соединения.

 

4. Обработка результатов испытаний

В журнале испытаний подсчитывают величины деформаций по индикаторам, определяют средние значения полной деформации сдвига и разности полных деформаций на каждой ступени. Обработанные результаты представляют в виде графиков.

Рис.1.1 Общий вид образца и  схема приложения нагрузки:

1 - деревянные элементы; 2 - нагели (гвозди)

 

 

 

Нагрузка ( kg*f)	Перемещение (mm)	Разность полных перемещений, мм
0	0	0
200	0,133	0,133
400	0,779	0,646
600	1,163	0,384
800	1,526	0,363
1000	1,888	0,362
1200	2,293	0,405
1400	2,811	0,518
1800	4,871	2,06
2000	6,504	1,633
2200	8,408	1,904
2400	10,377	1,969

 

График  перемещений

 

 

Лабораторная работа №2

ИСПЫТАНИЕ ДВУСКАТНОЙ ДОЩАТОКЛЕЕНОЙ

БАЛКИ НА ПОПЕРЕЧНЫЙ ИЗГИБ

2.1. Цель лабораторной работы

Испытание проводится с целью ознакомления с характерными особенностями работы двускатной деревянной балки при  поперечном изгибе.

По результатам  испытаний определяют:

– нормальные краевые напряжения в растянутой зоне в середине пролета и в "опасном" сечении;

– характер зависимости прогибов балки от нагрузки.

 

2. Особенности работы двускатных деревянных балок и