Зміст

сторінка
1. Лабораторна робота № 1 «Випробування двох зрізані з'єднання на сталевих циліндричних нагелях 2
2. Лабораторна робота № 2 «Випробування з'єднання на цвяхи» 9
3. Лабораторна робота № 3 «Випробування трикутної брущатий ферми на лобовому врубками» 16
4. Лабораторна робота № 4 «Випробування клеєної дерев'яної балки прямокутного перерізу на поперечний вигин» 23
5. Лабораторна робота № 5 «Випробування металлодеревянной ферми» 31
6. Список літератури 38

Лабораторна робота № 1.

ВИПРОБУВАННЯ ДВУХСРЕЗНОГО СПОЛУКИ НА сталевих циліндричних Нагель.

Мета роботи: вивчення роботи стику на сталевих нагелях.

Завдання: визначити руйнівне навантаження, побудувати графік залежностіміж навантаженням і деформацією зсуву сполуки, визначити деформаціюз'єднання при розрахункової несучої здатності і навантаження, відповіднуграничному станом зразка.

I. Встановлення фактичних розмірів зразка.

Рис. 1. Конструкція з'єднання на циліндричних нагелях.

Згідно з СНиП II-В.4-71 * п. для сталевих нагелі необхіднодотримуватися таких умов:;;.
Вихідні дані: H = 350мм; S1 = 70мм; а = 24мм; S1 = 70мм; з = 24мм; S2 = 38мм; в = 65мм; S3 = 28мм; діаметр Нагеля 10мм.

2. Схема завантажена зразка і розстановка приладів.

Для вимірювання деформацій зрушення у швах на зразку встановлюють дваіндикатора які закріплюють на крайніх дошках таким чином, щоб стокіндикатора упирався в куточок, прикріплений до середньої дошці.

Рис. 2. Схема завантажена зразка та розстановки приладів.

1 - індикатори; 2 - куточки; 3 - шурупи.

3. Визначення розрахункової несучої здатності зразка.

Розрахункову несучу здатність нагельного з'єднання визначають заформулою:де m - кількість нагелі; nср - кількість "зрізів" одного Нагеля;

Tмін - найменша несуча здатність одного "зрізу" Нагель, що визначається з трьох умов: а) з умови зминання деревини крайнього елемента б) з умови зминання деревини середнього елемента в) з умови вигину Нагеля

Розрахункова несуча здатність нагельного з'єднання дорівнює:

Оскільки випробування нагельного з'єднання проводять короткочасноїнавантаженням, то фактичну несучу здатність зразка необхідно визначатиз урахуванням коефіцієнта КДЛ:
КДЛ = 0,67-середнє значення коефіцієнта, що враховує зниження міцностідеревини при тривалій дії навантаження.

4. Випробування зразка

Таблиця 1.

5. Обробка результатів випробувань

Після закінчення випробування за даними табл.1 будують залежностіпереміщень нагельного з'єднання від навантаження.

Рис. 3. Графік залежності деформацій зсуву нагельного з'єднання від навантаження
6.Сравненіе теоретичних та експериментальних величин і аналіз результатів випробування.

Результати випробувань зіставляють з теоретичними значеннями.

ВИСНОВОК: Експериментальна величина навантаження викликає руйнування перевищуєрозрахункову в 3.46 рази, внаслідок у розраховується конструкції створюєтьсязапас міцності.

Контрольні питання

1. Що називається нагелі? З яких матеріалів і якої форми можуть виготовлятися Нагеля?

Нагель називається гнучкий стрижень, що сполучає елементи дерев'янихконструкцій і перешкоджає їх взаємною зрушення, а сам працює на вигин.

Циліндричні Нагеля виготовляють з гладких стрижнів круглого перетинузі сталі, сплавів, твердих порід деревини, пластмас.

на циліндричних нагелях на пластмасових нагелях

Рис. 4.

2. Якими приладами вимірюється деформація зсуву в роз'єднання?

Індикаторами годинного типу з ціною ділення 0,01 мм.
3. З яких умов визначають розрахункову несучу здатність з'єднання? a) З умови зминання деревини крайнього елемента Та = 0,8 АD; b) З умови зминання середнього елемента Тс = 0,5 сd; c) З умови вигину Нагеля Тн = 1,8 d2 +0.02 a2 (2.5d2

Рис. 5.1.

Рис. 5.2.
4. Чому рекомендується розміщувати циліндричні Нагеля в парна кількість рядів?

Оскільки при непарній числі рядів середній, виявляється по осі дошки в зонінайбільш можливої появи поздовжніх тріщин в результаті усушкидеревини.
5. Чим пояснюється розбіжність між досвідченими і теоретичними величинами?

Оскільки деревина анізотропна і має вади, а теоретичні даніотримані для ідеалізованого матеріалу.
6. Чому термін «зріз» Нагеля є умовним?

Тому що в роботі використовувалися металеві нагелі, і деревина неможе зрізати нагель (різні модулі пружності). Нагель згинається, адеревина мнеться.

Лабораторна робота № 2

ВИПРОБУВАННЯ СПОЛУКИ на цвях.

Мета роботи: вивчення роботи стику на цвяхах.

Завдання : визначити руйнівне навантаження, побудувати графік залежностіміж навантаженням і деформацією зсуву сполуки, визначити деформаціюз'єднання при розрахункової несучої здатності і навантаження, відповіднуграничному станом зразка.

1. Встановлення фактичних розмірів зразка

Рис. 6. Конструкція з'єднання на цвяхах.

Згідно з СНиП II-В.4-71 * п. для з'єднань на цвяхахнеобхідно дотримуватися таких умов:;;.
Вихідні дані: H = 375мм; S1 = 60мм; а = 20мм; S1 = 59мм; з = 26мм; S2 = 16мм; в = 65мм; S3 = 16мм; діаметр цвяха 2,5 мм.

2. Схема завантажена зразка та розстановки приладів

Рис. 7. Схема завантажена зразка та розстановки приладів.

1 - індикатор; 2 - куточок; 3 - шурупи.

3. Визначення розрахункової несучої здатності зразка

Розрахункову несучу здатність цвяхового з'єднання визначають заформулою:

де m - кількість цвяхів у з'єднанні; nср - кількість «зрізів» одного цвяха;

Tмін - найменша несуча здатність одного «зрізу» цвяха, що визначається з наступних умов: а) з умови зминання деревини в крайніх елементах: б) з умови зминання деревини в середньому елементі: в) з умови вигину цвяха

Розрахункова несуча здатність цвяхового дорівнює:

Оскільки випробування з'єднання проводять короткочасної навантаженням, тофактичну несучу здатність зразка необхідно визначати з урахуваннямкоефіцієнта КДЛ:
КДЛ = 0,67-середнє значення коефіцієнта, що враховує зниження міцностідеревини при тривалій дії навантаження.

4. Випробування зразка.

Таблиця 2

5. Обробка результатів випробувань

Після закінчення випробування за даними табл. 2 будують залежностіпереміщень цвяхового з'єднання від навантаження.

6. Порівняння теоретичних та експериментальних величин і аналіз результатів випробування.

Результати випробувань зіставляють з теоретичними значеннями.

ВИСНОВОК: Експериментальна величина навантаження викликає руйнування перевищуєрозрахункову в 2.93 рази, внаслідок у розраховується конструкції створюєтьсязапас міцності.

Контрольні питання

1. Які існують способи розміщення цвяхів?

> пряма розстановка;

> шахова розстановка;

> у сталевих накладках;

> у з'єднаннях під кутом;

> симетричне двухсрезное;

> не симетричне односрезное.

2. Як визначається мінімальна відстань між цвяхами вздовж волокон деревини?
Відстань між осями цвяхів діаметром d вздовж волокон деревиниелементів, що з'єднуються повинно бути не менше: від торців - 15d, між осями велементах товщиною, рівною і більшої 10d - 15d, між осями в елементахтовщиною 4d - 25d, а в елементах проміжної товщини, то відстаньприймається по інтерполяції. При шахової і косою розстановці не менше 3d.

3. З яких умов визначають розрахункову несучу здатність з'єднання на цвяхах?

а) з умови зминання деревини в крайніх елементах:

б) з умови зминання деревини в середньому елементі: < p> в) з умови вигину цвяха:
4. Як визначити мінімальну довжину цвяха в двухсрезном з'єднанні при товщині крайніх елементів «а», середнього - «с»?

При визначенні розрахункової довжини защемлення кінця цвяха загостренучастину цвяха довжиною (1,5 d не враховують; крім того, з довжини цвяха,вичитують по 2 мм на кожен шов між сполучаються елементами. Якщорозрахункова довжина защемлення кінця цвяха виходить менше ніж 4d, роботукінця цвяха не враховують і кількість «зрізів» цвяха буде меншим. Привільному виході цвяха з пакету розрахункову товщину останнього елементанеобхідно зменшити на 1,5 d внаслідок відщеплення шару дошки товщиною
(1,5 d.

Рис. 9.

Забавки глуха;забивання наскрізна.

(1 - робоча висота цвяха

(1 = (гв-(а + з +2 х0, 2 +1,5 d). (1 = а-1, 5d

5. Як призначається величина ступені навантаження при випробуванні зразка?

Зразок випробовують на стиск на випробувальної машині або пресі. Дляліквідації пухких деформацій зразок попередньо завантажують навантаженням в 1кН (100 кгс), що приймається в подальшому за умовний нуль. Наступнівантаження виробляють ступенями 2-3 кН (200-300 кгс) з постійноюшвидкістю, що дорівнює приблизно 300 Н/сек (30 кгс/сек). Відлік за приладамизнімають на всіх етапах завантаження та заносять в журнал випробувань.

6. Чим можна пояснити розбіжність між досвідченими і теоретичними величинами?

Оскільки деревина анізотропна і має вади, а теоретичні дані отримані для ідеалізованого матеріалу.

7. Чим обумовлено граничний стан цвяхової з'єднань?

Обумовлено зминання деревини і вигином цвяха.

Лабораторна робота № 3

Випробування трикутної брущатий ферми на лобовому врубками.

Мета роботи: вивчення роботи опорного вузла ферми.

Завдання: визначити розрахункове навантаження на зразок і порівняти її зруйнує, побудувати графік залежності деформації зминання врубки прирозрахунковому навантаженні, обчислити значення нормальних напружень в ослабленомуі неослабленном перетинах нижнього пояса ферми при дії розрахунковоїнавантаження.

6. Встановлення фактичних розмірів зразка

Рис. 10. Конструкція трикутної ферми на лобовому врубками:
1 - горизонтальний брус нижнього поясу; 2 - похилий брус верхнього поясу; 3
- Клиновидний брус; 4 - тимчасові монтажні дерев'яні планки.

Вихідні дані: H = 235мм; (= 692мм; hв = 67 мм.

(ск = 183мм; LН = 928мм; hвр = 22мм; b = 44мм;

Lв = 65мм; hв = 16мм;

7. Схема завантажена зразка та розстановки приладів

Ферма-зразок встановлюється на траверсу випробувальної машини абопреса і виробляється притиснення клиновидного бруса. Центрування опорнихвузлів зразка проводиться за ослабленого перерізу. Це досягаєтьсяустановкою нерухомої і рухомої опор в місцях перетину осі похилогоелемента і осі нижнього горизонтального елемента, що проходить черезослаблене розтин.

Рис. 11. Схема завантажена зразка та розстановки приладів:

1 - індикатори; 2 - куточок; 3 - шурупи; 4 - нерухома опора; 5 - рухома (Каткова) опора.

8. Визначення розрахункової несучої здатності зразка

E = 10000 МПа
E90 = 400Мпа

Rсм = 13 МПа - розрахунковий опір зім'яту вздовж волокон
(СниП II-25-80 табл.3 п.1а гр.1);
Rсм90 = 3 МПа - розрахунковий опір зім'яту поперек волокон (СниП II-25-
80 табл.3 п.4а гр.2);
R (см = 8.21 МПа - розрахунковий опір зім'яту під кутом (= 340;
Rск = 2.1 МПа - максимальне розрахунковий опір деформуючих уздовжволокон (СниП II-25-80 табл.3 п.1а гр.1);
Rскср = середнє розрахунковий опір деформуючих вздовж волокон.
-Середнє розрахунковий опір зім'яту вздовж волокон
(= 0,25-емпіричний коефіцієнт при односторонньому деформуючих; lск-довжина площадки сколювання; l-плече пари сколювали сил.

Зусилля, що діє в лобовий врубками, і епюри сколювалинапружень по довжині майданчика сколювання

Рис. 12. Зусилля, що діють в лобовий врубками, і епюр сколювали напружень по довжині майданчика сколювання.

Матеріал - сосна 2 сорт.

Розрахункову навантаження на зразок Р визначають за розрахункової несучоїздатності елементів і з'єднань ферми:а) з умови сколювання врубки
б) з умови зминання врубки
в) з умови розриву нижнього елемента в ослабленому перетині

При розриві в ослабленому перетині Р визначається з формулипозацентрено розтягування:

Rp = 7 МПа-розрахунковий опір розтягу вздовж волокон


- момент опору поперечного перерізу нижнього пояса ферми.
г) з умови втрати стійкості похилого перерізу:

СніПII-25-80

Kоднор-коефіцієнт однорідності матеріалу (при деформуючих 0.7 і 0.27 прирозтягуванні)

Табл. 3

5. Обробка результатів випробування

Рис. 13. Графік залежності зминання врубки від навантаження.
За показниками індикаторів обчислюємо нормальні напруги в перетинахнижнього пояса при розрахунковому навантаженні.

Рис. 14. Епюри нормальних напружень в ослабленому і неослабленних перетинах нижнього поясу.

6. Порівняння теоретичних та експериментальних величин і аналіз результатів випробування.

(см.теор = 1,5 мм (табл. 15 п.4.3. СНиП II-25-80).

ВИСНОВОК: Руйнівне сила перевищує теоретичну руйнує силу в 2,5рази, що створює запас міцності під час експлуатації конструкції.

Контрольні питання

1. У яких межах мають бути й?

, де - висота розтягнутого елемента

не більше 10 глибин врізання в елемент

2. Як необхідно центрувати лобові врубки з одним зубом?

Центрування опорних вузлів зразка проводиться за ослабленого перерізу.
Це досягається установкою нерухомої і рухомої опор в місцяхперетину осі похилого елемента і осі нижнього горизонтального елемента,що проходить через ослаблене розтин.

3. Чому дорівнює гранична деформація зминання в лобовий врубками?

мм

4. З яких умов визначають розрахункову несучу здатність лобовий врубки? а) з умови сколювання врубки: б) з умови зминання врубки: в) з умови розриву нижнього елемента в ослабленому перерізі: г) з умови втрати стійкості похилого елементи:
5. Як визначити середній сколюють напрузі, що діє по довжинімайданчика сколювання?
де Rск - максимальне розрахунковий опір деформуючих вздовж волокон,
МПа;

(= 0,25-емпіричний коефіцієнт при односторонньому деформуючих; lск-довжина площадки сколювання; l-плече пари сколювали сил.
6. Для чого потрібні в опорному вузлі аварійний болт, подферменная підкладка,опорна подушка?

Аварійний болт забезпечує безпека. Подферменная підкладка іопорна подушка для рівномірної передачі навантаження, щоб виключити зминаннядерева.
7.Прічіни розбіжності між досвідченими і теоретичними величинами?
Теоретичні-ідеалізовані. У досвідчених - анізотропного властивостейдеревини, пороки.

Лабораторна робота № 4

Випробування клеєної дерев'яної балки прямокутного перерізу на поперечний вигин.

Мета роботи: вивчення роботи клеедощатой балки.

Завдання: визначити розрахункове навантаження на балку і порівняти її зрозрахункової, визначити модуль пружності клеєної деревини, визначитивеличини і характер розподілу нормальних напружень по висотіпоперечного перерізу балки, побудувати теоретичний і експериментальнийграфіки прогинів балки.

1. Встановлення фактичних РОЗМІРІВ ЗРАЗКА

Рис. 15. Клеедощатая балка прямокутного поперечного перерізу.

Вихідні дані: l = 1950 мм; h = 158 мм; b = 50 мм.

2. СХЕМА ЗАВАНТАЖЕНІ ЗРАЗКА і розстановка ПРИЛАДІВ

Рис. 16. Схема завантажена балки і розстановки приладів:

1 - клеедощатая балка; 2 - нерухома опора; 3 - рухома опора;
4-розподільна траверса; 5 - сталевий валик; 6 - металева накладка;

7 - навантажена траверса.

3. ВИЗНАЧЕННЯ ОБРАХУНКОВОЇ НАВАНТАЖЕННЯ НА БАЛКА

Розрахункова навантаження Р визначається виходячи з розрахункової несучоїздатності балки або досягнення нею граничного прогину.

а) з умови забезпечення міцності від дії нормальних напруг

де: kH (м - розрахунковий вигинає момент, Нм (кгссм)

- момент опору поперечного перерізу;

- розрахунковий опір деревини вигину, МПа () (= 13
МПа)

б) з умови забезпечення міцності клейового шва від діїдотичних напружень

де: Q = P/2 = 13.27/2 = 6.64, Н (кгс);

Sбр = b (h2/8 = 0.05 (0.1582/8 = 156.03 см3;

Jбр = b (h3/12 = 5 (15,83/12 = 1643,46 СМ4; bрасч = b (K - при розрахунку на сколювання по клейових шву, де К = 0.6 --коефіцієнт непроклея, що приймається за діючими нормами.

Після підстановки отримаємо: bрасч = b (K = 0.6 (5 = 3 см

Rck = 2.1 MПа

в) з умови досягнення граничного прогину

де Pn = Р/n; (n = 1.2 - усереднений коеф. надійності); < p> Е = 104 МПа-модуль пружності деревини ..

Після перетворення отримуємо:

, де

4. ВИПРОБУВАННЯ БАЛКИ

Прилад: Аїд - 2М з компенсуючим пристроєм з виходом шкали С * 10 -- 5

5. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИПРОБУВАННЯ

(т = 13Mпа

(екс = 14,4 МПа
 (т = 13

(екс = 12,49

Рис. 17. епюр напружень по висоті перерізу балки:

6. ПОРІВНЯННЯ ТЕОРЕТИЧНІ ТА експерементальної ВЕЛИЧИН І АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ

ВИПРОБУВАНЬ

Рис.18 Графік прогинів балки

ВИСНОВОК: Експериментальна величина прогину значно менше розрахунковоївеличини в наслідок в розглядуваних конструкціях створюється запасміцності (Кзапаса = 0,9).

Контрольні питання

1. Які вимоги висувають до деревини і клею при склеюванні?

Вологість деревини 9-12%. Не повинно бути дрібних вад як сучки, косослой, гниль. Не повинно бути дефектів обробки як корабленіе ітріщини, склеювані поверхні повинні бути свіжо отфрезерована,очищеними і щільно прилягати одна до іншої.

Клеї повинні бути міцними, водостійкими, довговічними, технологічними.
До основних технологічними показниками клею відносяться в'язкість іжиттєздатність.

2. Який метод прийнятий для розрахунку дерев'яних конструкцій, його сутність?

Розрахунок по граничних станів. Граничним називається такий станконструкцій за межами якого подальша експлуотація не можлива. Двавиду граничних станів: 1) по несучої здатності (міцності,стійкості), 2) за деформацій (прогину, переміщенням). Розрахунок заперший граничному станом виробляється на розрахункові навантаження, а подругий-на нормативні.

3. Як визначити модуль пружності клеєної деревини при ізгіде?
, Де f-прогин зразка p-ступінь завантаженості

4. Як експериментально визначаються нормальні напруження в балці при згині?

- різниця відліків; - база приладу; М-ціна поділки приладу

5. Які форми руйнування можуть бути в клеедощатой балці? а) руйнування по клейових шву від дії косательних напруг. б) руйнування балки від дії локальних напруг.

6. Чому експериментальні дані відрізняються від теоретичних?

Оскільки деревина анізотропна і має вади, а теоретичні даніотримані для ідеалізованого матеріалу.

Лабораторна робота № 5

Випробування металлодеревянной ферми.

Мета роботи: визначити зусилля в стрижнях та прогини вузлів ферми піддією розрахункового навантаження.

7. характеристика зразка ферми

Верхній пояс і грати ферми виготовлена з брусків, а нижній пояс - зметалевих куточків. Бруски верхнього поясу у вузлах 2, 4, 6 сполучаютьсячерез металеві типу з ексцентриситетом, що дозволяють прикладативнеузловую навантаження.

Рис. 20. Конструкція і схема випробування металлодеревянной ферми.

8. Теоретичний розрахунок ферми

Ферма завантажується симетрично двома зосередженими силами ввідповідно до схеми, наведеної на рис. 20. Зусилля в стержняхферми віддії навантаження Р = 1 визначається одним із способів будівельної механікиабо шляхом побудови діаграми Максвела-Кремона.

Рис. 21. Схема зусиль у стрижнях ферми.

побудова діаграми Максвела-Кремона

(від одиничної навантаження)

Рис. 22. Діаграма Максвела-Кремона.

Табл. № 6

У решітці найбільш навантаженим є опорний стислий раскоси А-2. Дляйого розрахунку визначаємо гнучкість.

де lo - розрахункова довжина; r - радіус інерції для прямокутного перерізу.

За СНиП II-25-80 п. 4.3

Оскільки (= 50,46