Робота деревини на розтяг, стиск і поперечний вигин
Межа міцності деревини при розтягуванні вздовж волокон в стандартних зразках (вологість 15%) має високе значення: для сосни і ялини він в середньому дорівнює 1 ТОВ кг / см2. Величина модуля пружності 110 000-140 000 кг / см2. Наявність сучків і прісучкового косослоя значно знижує опір розтягуванню. Особливо небезпечні сучки на кромках з виходом на ребро. Досліди показують (2), що при розмірі сучків в V4 боку елемента межа міцності становить всег® 0,27 від межі міцності стандартних зразків. Звідси видно, наскільки важливим є правильний відбір деревини за розмірами сучків для розтягнутих елементів конструкцій.
При ослабленні перетинів отворами і врізки відбувається більше зниження міцності, ніж дає розрахунок за площею нетто. Тут позначається негативний вплив концентрації напружень біля місць послаблень.
Досліди показують також, що міцність при розтягуванні залежить від масштабу: міцність великих зразків завдяки більшій неоднорідності їх будови менше, ніж стандартних.
При розриві поперек волокон внаслідок анізотропності будови деревини межа міцності в 20-25 разів менше, ніж при розтягуванні вздовж волокон. Наслідком цього є великий вплив косослоя, при якому напрямок зусилля не сов
падає з напрямком волокон. Чим більше косослой, тим більше складова зусилля, перпендикулярна волокнам, і тим менше міцність елемента (43).
Випробування стандартних зразків на стиск уздовж волекфн дають величину межі міцності в 2-2,5 рази меншу, ніж при розтягуванні. Для сосни і ялини при вологості 15% межа міцності на стиск в середньому дорівнює 400 кг1см2, а модуль пружності приблизно такий же, як при розтягуванні. Вплив поро ков - сучків - менше, ніж при розтягуванні, і при допустимому за нашими нормам для стиснутих елементів розмірі сучків в Va боку елемента міцність при стисненні становить 0,6-0,7 від міцності бессучкової елемента тих же розмірів. Крім того, в дерев'яних конструкціях розміри стиснутих елементів зазвичай призначаються з розрахунку на поздовжній вигин, т. Е. При зниженій напрузі, а не з розрахунку на міцність. Завдяки зазначеним особливостям робота стиснутих елементів в конструкціях більш надійна, ніж розтягнутих. Цим пояснюється широке застосування металлодеревянних конструкцій, що мають основні розтягнуті елементи зі сталі, а стислі і стиснуто-зігнуті з дерева.
Наведена діаграма стиснення (44, б) при <р>0,5 більш криволинейна, ніж при розтягуванні. При менших значеннях <р криволинейность ее невелика, и она может приниматься прямолинейной до условного предела пропорциональности, равного 0,5.
Міцність при стисненні вздовж волокон залежить від товщини стінок пізніх трахеид хвойних порід і лібриформу листяних: зі збільшенням товщини стінок вона збільшується.
Руйнування починається з поздовжнього вигину найбільш міцних і жесгкіх шарів пізньої деревини, що відхиляються в сторону більш м'яких прошарків ранньої деревини. Механічного руйнування передує поява «ліній ковзання» у вторинних шарах оболонок, що свідчить про початок руйнування. Потім відбувається концентрація ліній ковзання в певних місцях і злам вигнутих трахеид.
Руйнування супроводжується появою характерної складки (45), утвореною місцевим зламом волокон. При поперечному вигині величина межі міцності займає проміжне положення між міцністю на стиск і на розтяг. Для стандартних зразків з сосни і ялини при вологості 15% межа міцності при вигині в середньому дорівнює 750 кг! См. Модуль пружності приблизно такий же, як при стисненні і розтягуванні. Оскільки при вигині є розтягнута зона, вплив сучків і косослоя значно. При розмірі сучків в 1 / з боку перетину елемента (що допускається за діючими нормами як максимум для елементів, що згинаються) межа міцності становить 0,5-0,45 від міцності бессучкової зразків. У брусах і особливо в колодах це відношення вище і доходить до 0f6_Q, 8. Вплив вад в колодах при роботі на вигин взагалі менше, ніж в пиломатеріалах, так як в колодах відсутня спостережуваний в пиломатеріалах вихід на кромку перерізаних при розпилюванні волокон і відщеплення їх в прісучковом Косослой при вигині елемента. Визначення крайового напруги при вигині
за звичайною формулою а = відповідає лінійному розподілу напружень за висотою перерізу і дійсно в межах невеликих напруг (46, а). При подальшому зростанні навантаження і збільшенні кривизни епюра стискають напруг, відповідно до діаграми роботи на стиск (44, крива б), приймає вигнутий характер (46, б, в); одночасно нейтральна вісь зсувається в бік розтягнутої кромки перетину. При цьому фактичне крайове напруга стиснення менше, а розтягування більше обчислених за формулою.
Досліди і теоретичні дослідження показують, що умовний межа міцності при вигині залежить від форми поперечного перерізу. При одному і тому ж мо! Менте опору він у круглого перетину більше, ніж у прямокутного, а у двотаврового перетину менше, ніж у прямокутного [12].
Зі збільшенням висоти перерізу межа міцності знижується. Всі ці фактори враховуються в розрахунку введенням відповідних коефіцієнтів в розрахунковий опір ( 'наприклад, при розрахунку двотаврових клеєних балок; див. Нижче § 72).