Испытание лобовой врубки

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Выполнение лабораторных работ позволяет ознакомиться с основными механическими характеристиками древесины и древесно-плитных материалов при наиболее распространенных видах напряженного состояния, способствует более глубокому пониманию работы соединений и конструкций из древесины, позволяет самостоятельно дать оценку прочности и деформативности конструкций, а также прививает студентам навыки в проведении экспериментальных исследований.

Перед началом каждой лабораторной работы студент должен ознакомиться с методикой ее выполнения. При этом должен быть подготовлен журнал испытаний, в котором указывается порядковый номер работы и ее название, приводятся схемы испытаний и эскизы образцов, таблицы с показаниями приборов и результаты испытаний.

Фактические размеры образцов определяются до начала испытаний при помощи штангенциркуля с точностью до миллиметров. Определение теоретической несущей способности конструкций и соединений, их деформативности и т.д. производится до начала испытаний.

Для измерения фактических деформаций используются тензометры, тензодатчики и индикаторы, установленные в соответствии с приведенной в лабораторной работе схемой. Показания приборов заносятся в соответствующие графы таблиц.

После испытания с помощью электровлагомера определяют влажность образца, фиксируют температуру и степень насыщенности воздуха влагой.

После окончания лабораторной работы полученные данные обрабатываются. Составляется заключение о результатах испытаний, в котором дается сравнение величин, полученных опытным путем, с нормативными значениями, со значениями, полученными теоретически. Анализируются причины отклонений между этими величинами, выясняется характер разрушения материалов, соединений и конструкций.

Лабораторные работы оформляются в тетрадях с соблюдением соответствующих требований, построение графиков по данным испытаний выполняется на миллиметровке.

Лабораторная работа №1

ИСПЫТАНИЕ ЛОБОВОЙ ВРУБКИ

Цель работы:

·  определить расчетную несущую способность соединения и сравнить ее с разрушающей нагрузкой;

·  определить деформации смятия врубки и построить график зависимости деформаций от нагрузки.

1. Общие сведения

Врубкой называют соединение (рис 1.1.), в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или других рабочих связей. За этим видом соединения сохранилось старое название «врубка», хотя в настоящее время врезка и гнезда выполняются не топором, а электро-, мотопилой и т.д.

Лобовая врубка может утратить несущую способность при достижении одного из трех предельных состояний:

1.  смятие площадки упора;

2.  скалывание площадки;

3.  разрыв ослабленного врубкой нижнего пояса.

Рис. 1.1. Конструкция лобовой врубки

Расчетная несущая способность соединения на смятие определяется по формуле:

 ,                                             (1.1)

где  – рабочая площадь cмятия, определяемая по формуле , где b – ширина сминаемого участка; h₁ – глубина врубки;

 – расчетное сопротивление смятию древесины под углом к волокнам, определяемое по формуле:

,                                  (1.2)

где , – расчетные сопротивления смятию вдоль волокон и поперек, определенные по прил. 2.

Расчетная несущая способность соединения на скалывание определяется по формуле:

,                                              (1.3)

где  – расчетное среднее по площадке скалывания сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, определяемое по формуле:

,                                               (1.4)

где  – расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, определенное по прил. 2;  – коэффициент, равный 0,25 (при обеспечении обжатия площадки скалывания ); e – плечо сил скалывания, принимаемое 0,5 h; h – полная высота поперечного сечения скалываемого элемента; l_v – расчетная длина плоскости скалывания, принимаемая не более 10 глубин врезки в элемент;

 – расчетная площадь скалывания, определяемая по формуле , где b – ширина скалываемого участка.

Расчетная несущая способность соединения на растяжение в ослабленном сечении определяется по формуле:

,                                           (1.5)

где  – расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон, определенное по прил. 2; k_о – коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений в деревянных элементах при наличии ослаблений (k_о = 0,8 по прил. 2); A_inf – площадь поперечного сечения элемента нетто, т.е. с учетом ослаблений.

2. Методика проведения испытаний

Приборы и оборудование: машина испытательная МС-100, приспособления для испытаний, штангенциркуль, индикаторы часового типа, электровлагомер.

Геометрическая схема образца, его размеры показаны на рис.1.1.

Подготовленную к испытаниям конструкцию устанавливают в прессовую установку. Путем обмера определяют необходимые для расчета фактические геометрические размеры элементов лобовой врубки (табл. 1.1) перед ее испытанием.

Таблица 1.1

Результаты измерений и расчетов

Окончание табл. 1.1

Испытания проводятся при кратковременном машинном нагружении ступенями по 1кН. На каждой ступени нагрузки снимают отсчеты по двум индикаторам для определения деформаций смятия врубки и записывают в журнал испытания лобовой врубки, форма которого