Работа и расчет элементов КДП на центральное растяжение и растяжение под углом к волокнам.

Центральное растяжение. В чистом виде случаи центрального растяжения древесины практически не встречаются в силу неоднородности ее строения и неизбежного наличия незначительных эксцентриситетов нормальной силы. Однако в расчетах этими явлениями как правило пренебрегают и считают элементы как центрально растянутые.

В качестве центрально растянутых рассматривают элементы стержневых систем (нижний пояс и раскосы ферм), пояса балок с гибкими стенками и т.д.

Работа древесины на центральное растяжение характеризуется:

высокой прочностью; средний предел прочности стандартных образцов составляет s вр = 75-100 МПа, а отдельные образцы имеют временное сопротивление до 250 МПа;

сравнительно невысокой надежностью из-за большого влияния на прочность неоднородности строения и пороков древесины и в связи с этим большим разбросом показателей прочности. Поэтому расчетное сопротивление значительно ниже, чем временное сопротивление и находится в пределах Rt = 7-12 МПа. Сопротивление клееной древесины в силу рассредоточенности пороков по отдельным слоям выше, чем цельной древесины; сопротивление элементов круглого сечения (бревен) выше, чем пиломатериалов вследствие отсутствия перерезанности волокон. В ответственных сооружениях рекомендуется использовать в растянутых зонах клееную древесину 1-го сорта.

Разрушение центрально растянутых элементов носит внезапный, хрупкий характер и происходит по площадкам наименьшего сопротивления не только от разрыва отдельных волокон, но и от их сдвига и расслоения, а в реальных конструкциях это неизбежно из-за природной неоднородности древесины. В результате поверхность разрушения имеет "игольчатый", "защепистый" вид. Зависимость "напряжение-деформация" носит почти линейный характер практически до разрушения образцов (рис. 6.3). Модуль упругости древесины принят одинаковым при всех видах силовых воздействий вдоль волокон и равен Е =10000 МПа и соответствует кратковременному приложению нагрузки.

Рис. 6.3. Диаграмма работы древесины на растяжение и сжатие (примечание: относительные удлинения по оси абсцисс увеличены в 10 раз, то есть 0,1-0,7%)

Прочность древесины на растяжение, а также, в большей степени, модуль упругости, резко снижаются при увеличении угла между направлениями силы и волокон. Согласно современным представлениям механика разрушения деревянных конструкций во многом определяется прочностью древесины на растяжение под углом к волокнам (а также на скалывание), так как незначительные усилия в этом направлении, которыми обычно пренебрегают в расчетах изотропных материалов, в силу малой соответствующей прочности могут привести к потере несущей способности элемента. Расчетное сопротивление на растяжение поперек волокон находится в пределах 0.35 - 0.25 МПа (предел прочности 5-6 МПа).

Расчет центрально растянутых элементов производится по формуле

N / A_nt < R_р m_o ,

где А_nt - площадь ослабленного сечения (нетто). Ослабления, расположенные на участке длиной до 20 см считаются совмещенными в одном сечении; m_o = 0.8 - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений при наличии ослаблений в сечении.