ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ - ЧАСТЬ 5

 

  Главная      Учебники - Лесная таксация     

 

поиск по сайту           правообладателям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  3  4  5  6   ..

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ - ЧАСТЬ 5

 

 

Определяем  нормальные  и  касательные  напряжения  в  стенке  на  уровне  кромки  поясов 

05

,

2

0008034

,

0

10

65

,

1

3

пр.ф

2

2

ст

=

=

=

σ

W

M

 МПа  

и    

07

,

1

00010043

,

0

01

,

0

2

0008562

,

0

10

52

,

2

2

3

пр.ф

ф

пр.ф

2

ст2

=

=

δ

=

τ

I

S

Q

 МПа. 

17

,

0

ст

=

h

 м и 

06

,

2

17

,

0

35

,

0

ст

0

2

=

=

=

γ

h

a

, тогда k

и 

= 12,5 МПа и k

τ 

= 2,45 МПа. 

По формуле (2.15) проверяем местную устойчивость стенки 

1

015

,

0

17

,

0

01

,

0

100

45

,

2

07

,

1

17

,

0

01

,

0

100

5

,

12

05

,

2

2

2

<

=

+

Прочность стенки на действие главных растягивающих напряжений проверяем в середине вто-

рой  панели  (формула  (2.14)).  Для  этого  определяем  угол 

22

,

1

05

,

2

07

,

1

2

2

tg

2

ст

ст

=

=

σ

τ

=

α

,  тогда 

α  =  31°  и 

R

ф.р.

α

= 5,3 МПа [рис. 17, прил. 5, 1]. 

51

,

2

07

,

1

2

05

,

2

2

05

,

2

2

2

=

+

+

 

МПа < 5,3 МПа. 

По формуле (2.9) проверяем жесткость балки  

0016

,

0

00009039

,

0

10

6

,

2

10

45

,

2

384

5

4

4

3

0

=

=

f

 м, 

2

,

19

25

,

0

25

,

0

8

,

3

4

,

15

=

+

=

с

 и 

1

25

,

0

25

,

0

15

,

0

85

,

0

=

+

=

k

Определяем 

прогиб 

балки 

с 

учетом 

деформации 

сдвига 

от 

поперечной 

силы 

0019

,

0

6

,

2

25

,

0

2

,

19

1

1

0016

,

0

1

2

2

0

=







+

=



+

=

l

h

c

k

f

f

 м 

004

,

0

]

[

=

f

 м. 

Пример 2.5   Рассмотрим расчет клеефанерной балки пролетом 5 м (рис. 2.6). Полная высота 

балки составляет 0,7 м, а высота на опоре – 0,4 м. Фанерная стенка выполнена из водостойкой фа-
неры  толщиной  10  мм.  Пояса  выполнены  из  цельных  сосновых  брусков  1  сорта  и  имеют  сечение 
2

×40×70 мм. Сечение ребер жесткости – 40×70 мм.  

Примем нагрузку равной нагрузке, действующей на дощатогвоздевую балку: 

226

200

5

130

н

=

+

=

q

 

кг/м (2,26 кН/м), 

71

,

2

2

,

1

н

р

=

q

q

 кН/м. 

 
Определим геометрические характеристики балки: 
– расстояние между центрами поясов 

63

,

0

07

,

0

7

,

0

п

1

=

=

=

h

h

h

 м; 

– уклон верхнего пояса балки 

12

,

0

5

,

2

4

,

0

7

,

0

2

оп

=

=

=

l

h

h

i

– площадь верхнего и нижнего поясов 

=

=

=

07

,

0

04

,

0

4

н

в

F

F

 = 0,0112 м

2

– гибкость верхнего пояса 

7

,

24

07

,

0

289

,

0

5

,

0

289

,

0

п

=

=

=

λ

h

l

y

y

Определяем  положение  наиболее  опасного  сечения  в  балке  по  формуле  (2.11) 

(

)

(

)

94

,

1

5

67

,

0

67

,

0

1

67

,

0

=

+

=

x

  м  (при 

67

,

0

12

,

0

5

4

,

0

=

=

γ

).  Геометрические  характеристики  в  данном  се-

 

Рис. 2.6   Клеефанерная балка пролетом 5 м 

70

40

500 

5000 

70 

10 

2

×40 

чении  будут  равны:  высота  балки  – 

63

,

0

12

,

0

94

,

1

4

,

0

оп

=

+

=

+

=

xi

h

h

x

  м,  момент  инерции  фанерной 

стенки – 

00021

,

0

12

63

,

0

01

,

0

12

3

3

ф

ф

=

=

δ

=

x

h

I

 м

4

, момент инерции поясов –  

;

м

00088

,

0

2

07

,

0

2

63

,

0

07

,

0

04

,

0

12

07

,

0

04

,

0

4

2

2

12

4

4

2

3

2

п

п

п

3

п

п

д

=



+

=

=



+

=

h

h

h

b

h

b

I

x

 

– приведенный момент инерции  

001069

,

0

10000

9000

00021

,

0

00088

,

0

д

ф

ф

д

пр

=

+

=

+

=

Е

Е

I

I

I

 м

4

;  

– приведенный момент сопротивления  

00339

,

0

63

,

0

001069

,

0

2

2

пр

пр

=

=

=

x

h

I

W

 м

3

Определим  изгибающий  момент,  действующий  в  наиболее  опасном  сечении  (х  =  1,94  м) 

(

)

(

)

04

,

8

94

,

1

5

2

94

,

1

71

,

2

2

=

=

=

x

l

qx

М

x

 кН

⋅м. 

Проверяем прочность нижнего растянутого пояса по формуле (2.10)  

37

,

2

00339

,

0

10

04

,

8

3

=

=

σ

 МПа

7

р

=

R

 МПа. 

По формуле (2.12) проверяем прочность верхнего сжатого пояса. Так как 

λ

= 24,7 < 70, коэф-

фициент устойчивости определяем по формуле 

95

,

0

100

7

,

24

8

,

0

1

100

8

,

0

1

2

2

y

y

=

=

 λ

=

ϕ

 [9]. Напряжения 

в верхнем поясе будут равны 

5

,

2

95

,

0

00339

,

0

10

04

,

8

3

=

=

σ

 МПа

13

=

<

с

R

 МПа. 

Проверяем прочность стенки по нормальным напряжениям (2.13). Для этого определяем приве-

денные 

к 

фанере 

момент 

инерции 

и 

момент 

сопротивления 

00119

,

0

9000

10000

00088

,

0

00021

,

0

д

д

ф

пр

=

+

=

+

=

ф

Е

Е

I

I

I

  м

4

  и 

0038

,

0

63

,

0

00119

,

0

2

пр

=

=

W

  м

3

,  тогда 

13

,

2

0038

,

0

10

04

,

8

3

=

=

σ

 

МПа 

=

<

и.ф

R

 = 16 МПа. 

Определяем изгибающий момент и поперечную силу в первом стыке фанеры, т.е. в зоне перво-

го поперечного ребра на уровне внутренней кромки пояса (х

= 0,5 м):  

(

)

05

,

3

5

,

0

5

2

5

,

0

71

,

2

1

=

=

М

 кН

⋅м 

и 

41

,

5

5

,

0

2

5

71

,

2

2

1

1

=

 −

=

 −

=

x

l

q

Q

 кН. 

Геометрические характеристики в этом сечении равны:  
– высота балки 

46

,

0

12

,

0

5

,

0

4

,

0

1

=

+

=

h

 м и стенки 

32

,

0

07

,

0

2

46

,

0

ст

=

=

h

 м; 

– момент инерции фанерной стенки и поясов 

000081

,

0

12

46

,

0

01

,

0

3

1

ф

=

=

I

 м

4

 и  

00043

,

0

2

07

,

0

2

46

,

0

07

,

0

04

,

0

12

07

,

0

04

,

0

4

2

3

д1

=



+

=

I

 м

4

– приведенный момент инерции –  

00056

,

0

9000

10000

00043

,

0

000081

,

0

пр1

=

+

=

I

 м

4

– приведенный момент сопротивления  

0024

,

0

46

,

0

00056

,

0

2

пр1

=

=

W

 м

3

– статический момент стенки и поясов  

00012

,

0

8

46

,

0

01

,

0

8

2

2

1

ф

ф1

=

=

δ

=

h

S

 м

3

 и 

00218

,

0

2

07

,

0

2

46

,

0

07

,

0

04

,

0

4

2

2

4

п

1

п

п

д1

=

=





=

h

h

h

b

S

 м

3

– приведенный статический момент  

00254

,

0

9000

10000

00218

,

0

00012

,

0

ф

д

д

ф

пр1

=

+

=

+

=

Е

Е

S

S

S

 м

3

Определяем нормальные и касательные напряжения в стенке  

88

,

0

46

,

0

32

,

0

0024

,

0

10

05

,

3

3

ст

пр1

1

ст

=

=

=

σ

h

h

W

M

 МПа и 

46

,

2

01

,

0

00056

,

0

00254

,

0

10

42

,

5

3

ф

пр1

пр1

1

ст

=

=

δ

=

τ

I

S

Q

 МПа, 

тогда 

587

,

5

88

,

0

46

,

2

2

2

2

tg

ст

ст

=

=

σ

τ

=

α

, 2

α = 90° и R

ф.р

= 4,5 МПа (при 

α = 45° [9, рис. 17, прил. 5]). 

Проверяем прочность стенки в опасном сечении на действие главных растягивающих напряже-

ний (формула (2.14))  

94

,

2

46

,

2

2

88

,

0

2

88

,

0

2

2

=

+

+

 МПа

6

,

3

8

,

0

5

,

4

ф

ф.р

=

=

<

m

R

 МПа. 

По формуле (2.16) проверяем фанерную стенку на срез в зоне опорного ребра. Определяем гео-

метрические характеристики в сечении: момент инерции фанерной стенки – 

000053

,

0

12

4

,

0

01

,

0

3

ф

=

=

I

 

м

4

, момент инерции поясов – 

000309

,

0

2

07

,

0

2

4

,

0

07

,

0

04

,

0

12

07

,

0

04

,

0

4

2

3

д

=



+

=

I

 м

4

, приведенный мо-

мент  инерции  – 

+

=

+

=

000053

,

0

ф

д

д

ф

пр

Е

Е

I

I

I

 

=

+

9000

10000

000309

,

0

000397

,

0

м

4

,  статический  момент  стенки  – 

00008

,

0

8

4

,

0

01

,

0

2

ф

=

=

S

 м

3

, статический момент поясов – 

001848

,

0

2

07

,

0

2

4

,

0

07

,

0

04

,

0

4

д

=

=

S

 м

3

, приве-

денный статический момент – 

0021

,

0

9000

10000

001848

,

0

00008

,

0

ф

д

д

ф

пр

=

+

=

+

=

Е

Е

S

S

S

 м

3

Определяем 

максимальную 

поперечную 

силу 

=

=

=

2

5

71

,

2

2

1

ql

Q

6,78 

кН, 

тогда 

59

,

3

01

,

0

000397

,

0

0021

,

0

10

78

,

6

3

ст

=

=

τ

 МПа 

6

ср.ф

=

R

 МПа. 

Проверяем прочность клеевого шва между поясами и стенкой (формула (2.16)). Для этого опре-

делим приведенный статический момент 

00205

,

0

9000

10000

001848

,

0

ф

д

д

п

пр.ф

=

=

=

Е

Е

S

S

 м

3

(

)

28

,

0

005

,

0

07

,

0

2

000397

,

0

00205

,

0

10

78

,

6

3

ст

=

=

τ

 МПа 

6

ср.ф

=

R

 МПа. 

Местную устойчивость стенки не проверяем, так как в зоне первой от опоры панели выполня-

ется условие 

50

32

01

,

0

32

,

0

ф

ст

<

=

=

δ

h

По формуле (2.9) выполняем проверку жесткости клеефанерной балки. По [9] определяем ко-

эффициенты  

74

,

0

7

,

0

4

,

0

6

,

0

4

,

0

6

,

0

4

,

0

оп

=

+

=

+

=

h

h

k

 

и 

178

01

,

0

26

,

0

4

07

,

0

04

,

0

7

,

0

4

,

0

9

,

6

3

,

45

9

,

6

3

,

45

ст

п

оп

=





=

=

F

F

h

h

c

Приведенный момент инерции в середине пролета будет равен:  

000286

,

0

12

7

,

0

01

,

0

3

ф

=

=

I

 м

4

001116

,

0

2

07

,

0

2

7

,

0

07

,

0

04

,

0

12

07

,

0

04

,

0

4

2

3

д

=



+

=

I

 м

4

,  

и 

001373

,

0

10000

9000

000286

,

0

001116

,

0

д

ф

ф

д

пр

=

+

=

+

=

Е

Е

I

I

I

 м

4

005

,

0

200

1

0016

,

0

00082

,

0

10

5

7

,

0

178

1

5

10

26

,

2

384

5

4

2

3

3

=

=





<

=



+

=

l

f

l

f

 

2.5   ИСПЫТАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК 

 

Испытания  балок  проводятся  на  силовом  полу  при  воздействии  на  конструкцию  равномерно 

распределенной нагрузки (рис. 2.7). Усилия в испытываемой конструкции создаются в трех точках с 
помощью передачи  

 

Рис. 2.6   Силовой пол для испытаний конструкций: 

1 – натяжные силовые винты; 2 – тяги силовых винтов; 3 – съемные опорные  

стойки; 4 – индикаторы; 5 – опорный уголок прогибометров; 6 – испытываемая  

конструкция; 7 – динамометр пружинный; 8 – рама силового пола;  

9 – двухопорные стальные балки 

 

винт–гайка и контролируются динамометрами. Нагрузка приводится к равномерно распределенной 
с помощью двухопорных стальных балок, на которые сообщается сосредоточенная сила. Это позво-
ляет с минимальной погрешностью заменить сосредоточенные усилия, передаваемые в трех точках, 
распределенной нагрузкой (в шести точках). 

Напряжения возникающие в конструкции определяют по закону Гука  

Е

ε

=

σ

,  

 

 

             (2.17) 

фиксируя с помощью приборов деформации. Для этого на элемент конструкции наклеивают тензо-
датчики в виде изогнутой проволоки. Схема расположения тензодатчиков на балках изображена на 
рис. 2.7. 

 
 

Рис. 2.7   Схема наклейки датчиков по поперечному сечению балки  

в середине пролета: 

а – цельнодеревянной; б – двухсоставной на податливых связях;  

в – четырехсоставной на податливых связях 

При нагружении конструкции проволока претерпевает те же деформации, что и элемент конст-

рукции. Измерив с помощью прибора величину ее относительного сопротивления, определяют де-
формации. Сопротивление тензодатчика, т.е. полезный сигнал, усиливается усилителем 4 и фикси-

 

1 (10)
2 (11)
3 (12)
4 (13)
5 (14)
6 (15)
7 (16)
8 (17)
9 (18)

 

23

,5

×8 

1 (10)
2 (11)

3 (12)
4 (13)

5 (14)

6 (15)
7 (16)
8 (17)

10 (20)

9 (18)

 

 

22

,5

×4 

 

22

,5

×4 

 

10 

 

10 

8 (18)

7 (16)

5 (14)

3 (12)

4 (13)

1 (10)

2 (11)

 

30 

6 (15)

 

 

30 

30 

 

30 

 

10 

 

10 

а

б

в

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  3  4  5  6   ..